JP2014067644A - Carbon material for nonaqueous secondary battery, negative electrode, and nonaqueous secondary battery - Google Patents

Carbon material for nonaqueous secondary battery, negative electrode, and nonaqueous secondary battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a negative electrode active material having high density without destructing a surface structure to provide negative electrode material for a nonaqueous secondary battery which has excellent cycle characteristics.SOLUTION: A mixture of a composite carbon material (A) including a carbon material (a) subjected to pressurization treatment and coated with a specific carbonaceous substance and a composite carbon material (B) in which a carbon material (b) subjected to pressurization treatment and a graphite substance are compounded is manufactured.

Description

本発明は、非水系二次電池に用いる非水系二次電池用炭素材と、その炭素材を用いて形成された負極と、その負極を備える非水系二次電池に関するものである。   The present invention relates to a carbon material for a non-aqueous secondary battery used for a non-aqueous secondary battery, a negative electrode formed using the carbon material, and a non-aqueous secondary battery including the negative electrode.

近年、電子機器の小型化に伴い、高容量の二次電池に対する需要が高まってきている。特に、ニッケル・カドミウム電池や、ニッケル・水素電池に比べ、よりエネルギー密度が高く、大電流充放電特性に優れたリチウムイオン二次電池が注目されてきている。
リチウムイオン二次電池の負極材としては、コストと耐久性の面から、黒鉛材料や非晶質炭素が使用されることが多い。しかしながら、非晶質炭素材は、実用化可能な材料範囲での可逆容量の小ささ故、また黒鉛材料は、高容量化のために負極材料を含む活物質層を高密度化すると、材料破壊により初期サイクル時の充放電不可逆容量が増え、結果として、高容量化に至らないといった問題点があった。
In recent years, demand for high-capacity secondary batteries has increased with the downsizing of electronic devices. In particular, lithium ion secondary batteries having higher energy density and excellent large current charge / discharge characteristics have attracted attention as compared to nickel / cadmium batteries and nickel / hydrogen batteries.
As a negative electrode material of a lithium ion secondary battery, a graphite material or amorphous carbon is often used from the viewpoint of cost and durability. However, amorphous carbon material has a small reversible capacity within the range of materials that can be put to practical use, and graphite material breaks down when the active material layer containing the negative electrode material is densified for high capacity. As a result, the irreversible charge / discharge capacity at the initial cycle increases, and as a result, there is a problem that the capacity cannot be increased.

上記問題点を解決するため、例えば、特許文献1には、球形化黒鉛を等方的に加圧し、高密度化された等方性の高い黒鉛を含有するリチウムイオン二次電池用負極材料の製造方法が開示されている。
また特許文献2では、天然黒鉛球状化粒子および天然黒鉛塊状化粒子のうち少なくとも一方が加圧処理された加圧黒鉛粒子の表面に、炭化物からなる被覆層が形成されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池用黒鉛材料が開示されている。
また特許文献3では、つぶれ易さ(圧縮性)が等しく、粉体の吸油量及び円形度の異なる2種類の黒鉛粉末を混合することを特徴とするリチウムイオン二次電池用黒鉛材料が開示されている。
In order to solve the above problems, for example, Patent Document 1 discloses a negative electrode material for a lithium ion secondary battery containing isotropic graphite that is isotropically pressurized and densified. A manufacturing method is disclosed.
Patent Document 2 is characterized in that a coating layer made of carbide is formed on the surface of pressurized graphite particles in which at least one of natural graphite spheroidized particles and natural graphite agglomerated particles is subjected to pressure treatment. A graphite material for a lithium ion secondary battery is disclosed.
Patent Document 3 discloses a graphite material for a lithium ion secondary battery characterized by mixing two types of graphite powder having equal ease of crushing (compressibility) and different powder oil absorption and circularity. ing.

特開2005−50807号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-50807 特開2011−060465号公報JP 2011-060465 A 特開2010−92649号公報JP 2010-92649 A

しかしながら本発明者らの検討によると、特許文献1には、球形化黒鉛を等方的に加圧することによって黒鉛を高密度化し、負荷特性、サイクル特性などに優れるリチウムイオン二次電池についての記載があるが、この方法では黒鉛の表面構造が破壊されることから、改善の余地があった。
また、特許文献2では、天然黒鉛球状化粒子および天然黒鉛塊状化粒子のうち少なくとも一方が加圧処理された加圧黒鉛粒子の表面に、炭化物からなる被覆層が形成されているリチウムイオン二次電池用黒鉛材料が開示されているが、このような炭素材料では、市場の要求性能を満足できるものではない。
However, according to the study by the present inventors, Patent Document 1 describes a lithium ion secondary battery that has high graphite density by isotropic pressurization of spheroidized graphite and is excellent in load characteristics, cycle characteristics, and the like. However, this method has room for improvement because the surface structure of graphite is destroyed.
In Patent Document 2, a lithium ion secondary in which a coating layer made of carbide is formed on the surface of pressurized graphite particles in which at least one of natural graphite spheroidized particles and natural graphite agglomerated particles is subjected to pressure treatment. Although a graphite material for a battery is disclosed, such a carbon material does not satisfy the required performance of the market.

特許文献3では、高い電極密度とすることができ、かつ、電解液の浸透性に優れる旨が記載されているが、つぶれ易さ(圧縮性)が等しい材の混合であることから、互いの黒鉛の表面構造が破壊される懸念がある。
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、硬さの異なる材を混合することで、硬い材料の表面構造を破壊することなく、高い密度で負極活物質を製造することができる。
In Patent Document 3, it is described that a high electrode density can be obtained and the permeability of the electrolytic solution is excellent. However, since it is a mixture of materials with equal ease of crushing (compressibility), There is a concern that the surface structure of graphite is destroyed.
This invention is made | formed in view of this subject, By mixing the material from which hardness differs, a negative electrode active material can be manufactured with a high density, without destroying the surface structure of a hard material.

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、加圧処理を施し有機化合物を被覆(混合)した、粒子内部を緻密化した硬い複合炭素材(A)に対して、黒鉛質物が複合化した複合炭素材(B)を混合する際、複合炭素材(B)を構成する有機化合物において、様々な有機化合物が知られているが、これらの中でも黒鉛化しにくい有機化合物、つまり、有機化合物(c)を黒鉛化処理して得られた炭素粉末のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)が0.3357nm以上0.34nm以下、且つLc(004)が10nm以上500nm以下であるような特定の条件を満たす黒鉛化可能な有機化合物を利用することで、メカニズムははっきり解明されていないが、負極活物質層を高密度化した場合にも、初期サイクル時にみられる充放電不可逆容量が十分に小さく、大電流充放電特性、高温保存特性、高サイクル特性を満たすことが可能となり、その結果として、高容量、高入出力特性、高温保存特性、高サイクル特性を有するリチウムイオン二次電池を得られることを見出し、本発明に至った。なお、ここでいう黒鉛物質が複合化するというのは、黒鉛質物質が炭素材の表面、もしくは内部に添着されている状態を示し、黒鉛質物質が炭素材を被覆したもの、黒鉛質物質が炭素材内に取り込まれたもの、もしくは黒鉛質物を介して造粒体を形成した炭素材などが該当する。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors applied pressure treatment and coated (mixed) the organic compound, and for the hard composite carbon material (A) in which the inside of the particles was densified, When mixing the composite carbon material (B) in which the graphite material is compounded, various organic compounds are known as organic compounds constituting the composite carbon material (B). Among these, organic compounds that are difficult to graphitize, That is, the interplanar spacing (d002) of the carbon powder obtained by graphitizing the organic compound (c) by the X-ray wide angle diffraction method is 0.3357 nm or more and 0.34 nm or less, and Lc (004) is 10 nm. Although the mechanism has not been clearly clarified by using a graphitizable organic compound that satisfies a specific condition such as 500 nm or less, the initial size can be increased even when the anode active material layer is densified. The charge / discharge irreversible capacity seen at the time of charging is sufficiently small and can satisfy high current charge / discharge characteristics, high temperature storage characteristics, and high cycle characteristics. As a result, high capacity, high input / output characteristics, high temperature storage characteristics, high The inventors have found that a lithium ion secondary battery having cycle characteristics can be obtained, and have reached the present invention. Note that the graphite material referred to here means that the graphite material is attached to the surface or inside of the carbon material, and the graphite material is coated with the carbon material, The carbon material in which the granulated body was formed through the thing taken in in the carbon material or the graphite material corresponds.

本発明の趣旨は、加圧処理された炭素材(a)に炭素質物が被覆された複合炭素材(A)と、加圧処理された炭素材(b)と黒鉛質物が複合化された非水系二次電池用複合炭素材(B)を少なくとも含む非水系二次電池用炭素材であって、該非水系二次電池用複合炭素材(B)を製造するに際し、黒鉛質物の原料となる該有機化合物(c)が下記条件(1)を満たすことを特徴とする非水系二次電池用炭素材に存する。
条件(1):有機化合物(c)を黒鉛化処理して得られた炭素粉末のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)が0.3357nm以上0.34nm以下、且つLc(004)が10nm以上500nm以下である。
The gist of the present invention is that a composite carbon material (A) in which a carbonaceous material (a) subjected to pressure treatment is coated with a carbonaceous material, a non-composite material in which a carbonaceous material (b) subjected to pressure treatment and a graphite material are combined. A carbon material for a non-aqueous secondary battery including at least a composite carbon material for an aqueous secondary battery (B), which is used as a raw material for the graphite when the composite carbon material for a non-aqueous secondary battery (B) is produced. The organic compound (c) exists in the carbon material for non-aqueous secondary batteries characterized by satisfying the following condition (1).
Condition (1): 002 plane spacing (d002) of the carbon powder obtained by graphitizing the organic compound (c) by X-ray wide angle diffraction method is 0.3357 nm or more and 0.34 nm or less, and Lc (004 ) Is 10 nm or more and 500 nm or less.

本発明の複合炭素材(A)と複合炭素材(B)とを含む非水系二次電池用負極材料を非水系二次電池用負極材として用いることにより、より電解液との反応が抑制され、サイクル時の劣化が少ない優れた非水系二次電池を提供することができる。また、電極の膨張やガス発生が少なく、充放電レート特性に優れた高容量な非水系二次電池を得ることができる。   By using the negative electrode material for a non-aqueous secondary battery including the composite carbon material (A) and the composite carbon material (B) of the present invention as a negative electrode material for a non-aqueous secondary battery, the reaction with the electrolyte is further suppressed. It is possible to provide an excellent non-aqueous secondary battery with little deterioration during the cycle. In addition, it is possible to obtain a high capacity non-aqueous secondary battery with less electrode expansion and gas generation and excellent charge / discharge rate characteristics.

ここで前記効果の詳細は不明であるが、発明者らの検討の結果、優れた電池特性は次の様な効果によると考えられる。すなわち、複合炭素材(A)をそのまま用いた場合は、負極を形成する(特に電極密度を所定の値にする)工程の際に、複合炭素材(A)の表面構造が破壊され、優れた電池特性が得られ難い可能性がある。
これに対し、本発明に係る負極材料は、複合炭素材(A)と複合炭素材(B)とを含むことにより、複合炭素材(A)が本来持つと考えられる電池特性を損ねることなく、更に優れた電池特性を得る事ができると考えられる。
Although the details of the effect are not clear here, as a result of investigations by the inventors, it is considered that excellent battery characteristics are due to the following effects. That is, when the composite carbon material (A) is used as it is, the surface structure of the composite carbon material (A) is destroyed during the step of forming the negative electrode (particularly, the electrode density is set to a predetermined value), which is excellent. Battery characteristics may be difficult to obtain.
On the other hand, the negative electrode material according to the present invention includes the composite carbon material (A) and the composite carbon material (B), without impairing the battery characteristics that the composite carbon material (A) originally has, It is considered that further excellent battery characteristics can be obtained.

水銀圧入法による内部空隙量算出方法の解説図(一例)Illustration of internal void volume calculation method by mercury intrusion method (example)

以下、本発明の内容を詳細に述べる。なお、以下に記載する発明構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの形態に特定されるものではない。また、“重量%”と“質量%”とは同義である。
<複合炭素材(A)・(B)の原料である原料炭素材>
本発明の複合炭素材(A)・(B)の原料である原料炭素材に関して、一例として下記に示すが、特に制限されない。複合炭素材(A)・(B)の原料である原料炭素材は、同一のものであってもよいし、種類や物性が異なっていてもよい。また、本明細書では、それぞれに原料に用いられる炭素材を、総称して原料炭素材とよぶ場合がある。
Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail. In addition, description of the invention structural requirements described below is an example (representative example) of the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these forms unless it exceeds the gist. Further, “weight%” and “mass%” are synonymous.
<Raw material carbon material that is a raw material for composite carbon materials (A) and (B)>
Although it shows below as an example about the raw material carbon material which is a raw material of composite carbon material (A) * (B) of this invention, it does not restrict | limit in particular. The raw material carbon materials that are the raw materials of the composite carbon materials (A) and (B) may be the same, or the types and physical properties thereof may be different. Moreover, in this specification, the carbon material used for each raw material may be generically called a raw material carbon material.

・原料炭素材の種類
原料炭素材の例としては、黒鉛から非晶質のものにいたるまで種々の黒鉛化度の原料炭素材が挙げられる。
また、商業的にも容易に入手可能であるという点で、黒鉛又は黒鉛化度の小さい原料炭素(非晶質炭素)材が特に好ましい。このような黒鉛又は黒鉛化度の小さい黒鉛(非晶質炭素)を原料炭素材として用いると、他の負極活物質を用いた場合よりも、高電流密度での充放電特性の改善効果が著しく大きいので好ましい。
-Types of raw material carbon material Examples of the raw material carbon material include raw material carbon materials having various degrees of graphitization ranging from graphite to amorphous materials.
In addition, graphite or a raw material carbon (amorphous carbon) material having a low degree of graphitization is particularly preferable in that it can be easily obtained commercially. When such graphite or graphite (amorphous carbon) having a low degree of graphitization is used as a raw material carbon material, the effect of improving the charge / discharge characteristics at a high current density is significantly higher than when other negative electrode active materials are used. It is preferable because it is large.

黒鉛は、天然黒鉛、人造黒鉛の何れを用いてもよい。黒鉛としては、不純物の少ないものが好ましく、必要に応じて種々の精製処理を施して用いる。
天然黒鉛の具体例としては、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土壌黒鉛等が挙げられる。人造黒鉛としては、ピッチ原料を高温熱処理して製造した、コークス、ニードルコークス、高密度炭素材料等の黒鉛質粒子が挙げられる。好ましくは、低コストと電極作製のし易さの点で、球形化した天然黒鉛である。また、安全性の観点から、不純物が少なく、高純度化された炭素材や球形化した天然黒鉛が好ましい。高純度化を行なった天然黒鉛の純度は、通常98.0質量%以上、好ましくは99.0質量%以上、より好ましくは99.6質量%以上である。純度がこの範囲であれば、負極材料として用いた場合、電池容量が高くなるのでより好ましい。
As the graphite, either natural graphite or artificial graphite may be used. As graphite, those with few impurities are preferable, and they are used after being subjected to various purification treatments as necessary.
Specific examples of natural graphite include scaly graphite, scaly graphite, and soil graphite. Examples of artificial graphite include graphite particles such as coke, needle coke, and high-density carbon material produced by high-temperature heat treatment of pitch raw materials. Natural graphite made spherical is preferable in terms of low cost and ease of electrode production. Further, from the viewpoint of safety, a highly purified carbon material or spherical natural graphite with few impurities is preferable. The purity of the highly purified natural graphite is usually 98.0% by mass or more, preferably 99.0% by mass or more, more preferably 99.6% by mass or more. When the purity is within this range, the battery capacity is more preferable when used as a negative electrode material.

本発明でいう高純度化とは、灰分や金属等を除去した状態を意味する。通常、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸などの酸中で処理すること、又はこれらの1以上の酸処理工程を組み合わせて行なうことにより、低純度天然黒鉛中に含まれる灰分や金属等を溶解除去できる(高純度化処理工程)。そして前記酸処理工程の後には通常、水洗処理等を行ない高純度化処理工程で用いた酸分を除去する。   High purification in the present invention means a state in which ash, metals, and the like are removed. Usually, ash and metals contained in low-purity natural graphite are dissolved and removed by treatment in acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and hydrofluoric acid, or by combining one or more of these acid treatment steps. Yes (high purity treatment process). And after the said acid treatment process, a water washing process etc. are normally performed and the acid content used at the high purification process is removed.

酸処理工程の代わりに2000℃以上の高温で処理することにより、灰分や金属等を蒸発、除去しても良い。また、高温熱処理時に塩素ガス等のハロゲンガス雰囲気で処理することにより灰分や金属等を除去しても良い。更に、これらの高純度化の手法を任意に組み合わせて用いても良い。
人造黒鉛の具体例としては、コールタールピッチ、石炭系重質油、常圧残油、石油系重質油、芳香族炭化水素、窒素含有環状化合物、硫黄含有環状化合物、ポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、天然高分子、ポリフェニレンサイルファイド、ポリフェニレンオキシド、フルフリルアルコール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂などの有機物を、通常2500℃以上、3200℃以下の範囲の温度で焼成し、黒鉛化したものが挙げられる。
By treating at a high temperature of 2000 ° C. or higher instead of the acid treatment step, ash, metal, etc. may be evaporated and removed. Further, ash and metals may be removed by treatment in a halogen gas atmosphere such as chlorine gas during high-temperature heat treatment. Furthermore, these high purification techniques may be used in any combination.
Specific examples of artificial graphite include coal tar pitch, coal heavy oil, atmospheric residue, petroleum heavy oil, aromatic hydrocarbon, nitrogen-containing cyclic compound, sulfur-containing cyclic compound, polyphenylene, polyvinyl chloride, Organic substances such as polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyvinyl butyral, natural polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol-formaldehyde resin, imide resin are usually used at a temperature in the range of 2500 ° C. to 3200 ° C. Examples thereof include those fired and graphitized.

原料炭素材は、原料炭素材に金属粒子、及び金属酸化物粒子等の粒子を任意の組み合わせで適宜混合して用いても良い。また、個々の粒子中に複数の材料が混在するものであってもよい。例えば、黒鉛の表面を黒鉛化度の小さい炭素材で被覆した構造の炭素質粒子や、炭素材を適当な有機物で集合させ再黒鉛化した粒子でも良い。更に、前記複合粒子中にSn、Si、Al、Biなどの、Liと合金化が可能な金属を含んでいても良い。   The raw material carbon material may be used by appropriately mixing the raw material carbon material with particles such as metal particles and metal oxide particles in any combination. Further, a plurality of materials may be mixed in each particle. For example, carbonaceous particles having a structure in which the surface of graphite is coated with a carbon material having a low degree of graphitization, or particles obtained by re-graphitizing a carbon material with an appropriate organic substance may be used. Furthermore, the composite particles may contain a metal that can be alloyed with Li, such as Sn, Si, Al, Bi.

・原料炭素材の物性
本発明における原料炭素材は以下の物性を示すものである。なお、本発明における測定方法は特に制限はないが、特段の事情がない限り実施例に記載の測定方法に準じる。
(1)原料炭素材のd002
学振法によるX線回折で求めた格子面(002)のd値(層間距離)は、通常0.335nm以上、0.340nm未満である。ここで、d値は好ましくは0.339nm以下、更に好ましくは0.337nm以下である。d値が大きすぎると結晶性が低下し、初期不可逆容量が増加する場合がある。一方、下限値である0.335nmは黒鉛の理論値である。
-Physical property of raw material carbon material The raw material carbon material in this invention shows the following physical properties. In addition, there is no restriction | limiting in particular in the measuring method in this invention, According to the measuring method as described in an Example, unless there is a special situation.
(1) Raw carbon material d 002
The d value (interlayer distance) of the lattice plane (002) obtained by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually 0.335 nm or more and less than 0.340 nm. Here, the d value is preferably 0.339 nm or less, more preferably 0.337 nm or less. If the d value is too large, the crystallinity may decrease and the initial irreversible capacity may increase. On the other hand, the lower limit of 0.335 nm is a theoretical value of graphite.

(2)原料炭素材の表面官能基量
本発明の複合炭素材(A)の原料である原料炭素材は、下記式(1)で表される表面官能基量O/C値が通常1%以上4%以下であり、2%以上3.6%以下が好ましく、2.6%以上3%以下であるとより好ましい。
この表面官能基量O/C値が小さすぎると、バインダとの親和性が低下し、負極表面と被覆材の相互作用が弱くなり、被覆材がはがれやすくなる傾向がある。一方表面官能基量O/C値が大きすぎると、O/C値の調整が困難となり、製造処理を長時間行う必要が生じたり、工程数を増加させる必要が生じたりする傾向があり、生産性の低下やコストの上昇を招く虞がある。
(2) Surface functional group amount of raw material carbon material The raw material carbon material which is the raw material of the composite carbon material (A) of the present invention has a surface functional group amount O / C value represented by the following formula (1) of usually 1%. It is 4% or less, preferably 2% or more and 3.6% or less, and more preferably 2.6% or more and 3% or less.
When the surface functional group amount O / C value is too small, the affinity with the binder is lowered, the interaction between the negative electrode surface and the coating material becomes weak, and the coating material tends to be peeled off. On the other hand, if the surface functional group amount O / C value is too large, it becomes difficult to adjust the O / C value, and there is a tendency that the manufacturing process needs to be performed for a long time or the number of steps needs to be increased. There is a risk of lowering the property and increasing the cost.

式(1)
O/C値(%)={X線光電子分光法(XPS)分析におけるO1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたO原子濃度/XPS分析におけるC1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたC原子濃度}×100
本発明における表面官能基量O/C値はX線光電子分光法(XPS)を用いて以下のように測定することができる。
Formula (1)
O / C value (%) = {O atom concentration obtained based on the peak area of the O1s spectrum in the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis / C atom obtained based on the peak area of the C1s spectrum in the XPS analysis Density} × 100
The surface functional group amount O / C value in the present invention can be measured using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) as follows.

X線光電子分光法測定としてX線光電子分光器を用い、測定対象を表面が平坦になるように試料台に載せ、アルミニウムのKα線をX線源とし、マルチプレックス測定により、C1s(280〜300eV)とO1s(525〜545eV)のスペクトルを測定する。得られたC1sのピークトップを284.3eVとして帯電補正し、C1sとO1sのスペクトルのピーク面積を求め、更に装置感度係数を掛けて、CとOの表面原子濃度をそれぞれ算出する。得られたそのOとCの原子濃度比O/C(O原子濃度/C原子濃度)を原料炭素材の表面官能基量O/C値と定義する。   An X-ray photoelectron spectrometer is used as an X-ray photoelectron spectroscopy measurement, the measurement object is placed on a sample stage so that the surface is flat, an aluminum Kα ray is used as an X-ray source, and C1s (280 to 300 eV) is obtained by multiplex measurement. ) And O1s (525-545 eV). The obtained C1s peak top is corrected to be 284.3 eV, the peak areas of the C1s and O1s spectra are obtained, and the device sensitivity coefficient is multiplied to calculate the surface atomic concentrations of C and O, respectively. The obtained atomic concentration ratio O / C (O atomic concentration / C atomic concentration) of O and C is defined as the surface functional group amount O / C value of the raw material carbon material.

(3)原料炭素材の体積基準平均粒径(d50)
原料炭素材の粒径については特に制限が無いが、使用される範囲として、メジアン径d50が通常50μm以下、好ましくは30μm以下、更に好ましくは25μm以下である。また、通常1μm以上、好ましくは4μm以上、更に好ましくは10μm以上である。
この粒径が大きすぎると極板化した際に、筋引きなどの工程上の不都合が出る傾向があり、また、粒径が小さすぎると、表面積が大きくなりすぎて、電解液に対する活性を抑制することが難しくなる傾向がある。
(3) Volume-based average particle diameter of raw material carbon material (d50)
The particle diameter of the raw carbon material is not particularly limited, but as a range to be used, the median diameter d50 is usually 50 μm or less, preferably 30 μm or less, more preferably 25 μm or less. Moreover, it is 1 micrometer or more normally, Preferably it is 4 micrometers or more, More preferably, it is 10 micrometers or more.
If this particle size is too large, inconveniences such as striping tend to occur when it is made into a plate, and if the particle size is too small, the surface area becomes too large and the activity against the electrolyte is suppressed. Tend to be difficult to do.

なお粒径の測定方法は、界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液10mLに、炭素材0.01gを懸濁させ、市販のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置に導入し、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、測定装置における体積基準のメジアン径として測定したものを、本発明における体積基準平均粒径d50と定義する。   The particle size is measured by suspending 0.01 g of a carbon material in 10 mL of a 0.2% by mass aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and measuring a commercially available laser diffraction / scattering particle size distribution. A volume-based average particle diameter d50 in the present invention is defined as a volume-based median diameter measured by a measuring apparatus after being introduced into the apparatus and irradiated with an ultrasonic wave of 28 kHz for 1 minute at an output of 60 W.

(4)原料炭素材のBET比表面積(SA)
本発明の原料炭素材のBET法で測定した比表面積については、通常4m/g以上、好ましくは5m/g以上である。また、通常11m/g以下、好ましくは9m/g以下、より好ましくは8m/g以下である。
比表面積が小さすぎると、Liが出入りする部位が少なく、高速充放電特性及び出力特性に劣り、一方、比表面積が大きすぎると、活物質の電解液に対する活性が過剰になり、初期不可逆容量が大きくなるため、高容量電池を製造できない傾向がある。
なおBET比表面積の測定方法は、比表面積測定装置を用いて、窒素ガス吸着流通法によりBET1点法にて測定する。
(4) BET specific surface area (SA) of raw carbon material
About the specific surface area measured by BET method of the raw material carbon material of this invention, it is 4 m < 2 > / g or more normally, Preferably it is 5 m < 2 > / g or more. Moreover, it is 11 m < 2 > / g or less normally, Preferably it is 9 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 8 m < 2 > / g or less.
If the specific surface area is too small, there are few sites where Li enters and exits, and the high-speed charge / discharge characteristics and output characteristics are inferior. On the other hand, if the specific surface area is too large, the activity of the active material with respect to the electrolyte becomes excessive and the initial irreversible capacity is low. Since it becomes large, there exists a tendency which cannot manufacture a high capacity battery.
In addition, the measuring method of a BET specific surface area is measured by a BET 1 point method by a nitrogen gas adsorption circulation method using a specific surface area measuring device.

(5)原料炭素材のX線回折構造解析(XRD)
原料炭素材のX線回折構造解析(XRD)から得られる、Rhombohedral(菱面体晶)に対するHexagonal(六方晶)の結晶の存在比(3R/2H)は通常0.20以上、0.25以上が好ましく、0.30以上がより好ましい。3R/2Hが小さすぎると、高速充放電特性の低下を招く傾向がある。
なお、X線回折構造解析(XRD)の測定方法は、0.2mmの試料板に原料炭素材を配向しないように充填し、X線回折装置で、CuKα線にて出力30kV、200mAで測定する。得られた43.4°付近の3R(101)、及び44.5°付近の2H(101)の両ピークからバックグラウンドを差し引いた後、強度比3R(101)/2H(101)を算出できる。
(5) X-ray diffraction structure analysis of raw material carbon materials (XRD)
The abundance ratio (3R / 2H) of hexagonal crystals to rhombohedral (3R / 2H) obtained from X-ray diffraction structure analysis (XRD) of the raw carbon material is usually 0.20 or more and 0.25 or more. Preferably, 0.30 or more is more preferable. If 3R / 2H is too small, the high-speed charge / discharge characteristics tend to be reduced.
The X-ray diffraction structure analysis (XRD) is measured by filling a 0.2 mm sample plate so that the raw material carbon material is not oriented and measuring with an X-ray diffractometer at an output of 30 kV and 200 mA with CuKα rays. . After subtracting the background from the obtained 3R (101) near 43.4 ° and 2H (101) near 44.5 °, the intensity ratio 3R (101) / 2H (101) can be calculated. .

(6)原料炭素材のタップ密度
本発明の原料炭素材のタップ密度は、通常0.7g/cm以上、0.8g/cm以上が好ましく、1g/cm以上がより好ましい。また、通常1.3g/cm以下、1.2g/cm以下が好ましく、1.1g/cm以下がより好ましい。タップ密度が低すぎると、高速充放電特性に劣り、タップ密度が高すぎると、粒子内炭素密度が上昇し、圧延性に欠け、高密度の負極シートを形成することが難しくなる場合がある。
本発明において、タップ密度は、粉体密度測定器を用い、直径1.6cm、体積容量20cmの円筒状タップセルに、目開き300μmの篩を通して、原料炭素材を落下させて、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行なって、その時の体積と試料の重量から求めた密度をタップ密度として定義する。
(6) Tap density of raw material carbon material The tap density of the raw material carbon material of the present invention is usually preferably 0.7 g / cm 3 or more, more preferably 0.8 g / cm 3 or more, and more preferably 1 g / cm 3 or more. Moreover, 1.3 g / cm 3 or less and 1.2 g / cm 3 or less are usually preferable, and 1.1 g / cm 3 or less is more preferable. If the tap density is too low, the high-speed charge / discharge characteristics are inferior. If the tap density is too high, the intra-particle carbon density increases, the rollability is insufficient, and it may be difficult to form a high-density negative electrode sheet.
In the present invention, the tap density is measured by using a powder density meter to drop the raw carbon material through a sieve having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 through a sieve having a mesh opening of 300 μm to fill the cell. After filling, a tap having a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the density obtained from the volume at that time and the weight of the sample is defined as the tap density.

(7)原料炭素材のラマンスペクトル(Raman)スペクトル
原料炭素材のラマンR値は、1580cm−1付近のピークPの強度Iと、1360cm−1付近のピークPの強度Iとを測定し、その強度比R(R=I/I)を算出して定義する。その値は通常0.15以上であり、0.4以下であることが好ましく、0.3以下がより好ましい。ラマンR値がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向し易くなり、負荷特性の低下を招く傾向がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が乱れ、電解液との反応性が増し、充放電効率の低下やガス発生の増加を招く傾向がある。
(7) Raman R value of Raman spectrum (Raman) spectrum raw carbon material of the raw carbonaceous material, and the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1, and an intensity I B of a peak P B in the vicinity of 1360 cm -1 Measure and define the intensity ratio R (R = I B / I A ). The value is usually 0.15 or more, preferably 0.4 or less, and more preferably 0.3 or less. When the Raman R value is less than this range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and when the density is increased, the crystals tend to be oriented in the direction parallel to the electrode plate, and the load characteristics tend to be lowered. On the other hand, if it exceeds this range, the crystallinity of the particle surface will be disturbed, the reactivity with the electrolyte will increase, and the charge / discharge efficiency will tend to decrease and the gas generation will increase.

ラマンスペクトルはラマン分光器で測定できる。具体的には、測定対象粒子を測定セル内へ自然落下させることで試料充填し、測定セル内にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、測定セルをこのレーザー光と垂直な面内で回転させながら測定を行なう。
アルゴンイオンレーザー光の波長 :514.5nm
試料上のレーザーパワー :25mW
分解能 :4cm−1
測定範囲 :1100cm−1〜1730cm−1
ピーク強度測定、ピーク半値幅測定:バックグラウンド処理、スムージング処理(単純平均によるコンボリューション5ポイント)
The Raman spectrum can be measured with a Raman spectrometer. Specifically, the sample particles are naturally dropped into the measurement cell to fill the sample, and the measurement cell is rotated in a plane perpendicular to the laser beam while irradiating the measurement cell with an argon ion laser beam. Measure.
Argon ion laser light wavelength: 514.5 nm
Laser power on sample: 25 mW
Resolution: 4cm -1
Measurement range: 1100 cm −1 to 1730 cm −1
Peak intensity measurement, peak half-width measurement: background processing, smoothing processing (convolution 5 points by simple averaging)

(8)原料炭素材の内部空隙率
原料炭素材の内部空隙率は通常1%以上、好ましくは3%以上、より好ましく5%以上、更に好ましくは7%以上である。また40%以下、好ましくは35%以下、より好まし
くは30%以下、更に好ましくは23%未満である。この内部空隙率が小さすぎると粒子内の液量が少なくなり、充放電特性が悪化する傾向があり、内部空隙率が大きすぎると、電極にした場合に粒子間空隙が少なく、電解液の拡散が不十分になる傾向がある。
(8) Internal porosity of raw material carbon material The internal porosity of the raw material carbon material is usually 1% or more, preferably 3% or more, more preferably 5% or more, and further preferably 7% or more. Moreover, it is 40% or less, Preferably it is 35% or less, More preferably, it is 30% or less, More preferably, it is less than 23%. If the internal porosity is too small, the amount of liquid in the particles tends to decrease, and charge / discharge characteristics tend to deteriorate. If the internal porosity is too large, there are few interparticle voids in the case of an electrode, and the electrolyte diffuses. Tend to be insufficient.

(8)原料炭素材の製造方法
本発明の原料炭素材は、その原料として、黒鉛化されている炭素粒子であれば特に限定はないが、上述したように天然黒鉛、人造黒鉛、並びにコークス粉、ニードルコークス粉、及び樹脂等の黒鉛化物の粉体等を用いることができる。これらのうち、天然黒鉛が好ましく、中でも球形化処理を施した球形化天然黒鉛が加圧処理の効果が現れ易い点から特に好ましい。以下に、一例として球形化天然黒鉛の製造方法を記載する。
(8) Production method of raw material carbon material The raw material carbon material of the present invention is not particularly limited as long as it is graphitized carbon particles, but as described above, natural graphite, artificial graphite, and coke powder. Needle coke powder, and powders of graphitized materials such as resins can be used. Of these, natural graphite is preferable, and spheroidized natural graphite that has been subjected to spheroidizing treatment is particularly preferable because the effect of pressure treatment tends to appear. Below, the manufacturing method of spherical natural graphite is described as an example.

球形化処理には、例えば、衝撃力を主体として粒子の相互作用も含め圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を繰り返し炭素粒子に与え、球形化を行う装置を用いることができる。具体的には、ケーシング内部に多数のブレードを設置したローターを有し、そのローターが高速回転することによって、内部に導入された原料炭素材に対して衝撃圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を与え、表面処理を行なう装置が好ましい。   For the spheronization treatment, for example, an apparatus that spheroidizes by repeatedly applying mechanical actions such as compression, friction, shearing force, etc., including the interaction of particles mainly with impact force, to the carbon particles can be used. Specifically, it has a rotor with a large number of blades installed inside the casing, and the rotor rotates at high speed, so that the raw material carbon material introduced into the casing is mechanically compressed such as impact compression, friction, shear force, etc. An apparatus that provides an action and performs surface treatment is preferable.

また、原料炭素材を循環させることによって機械的作用を繰り返して与える機構を有するものであるのが好ましい。好ましい装置として、例えば、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロン(アーステクニカ社製)、CFミル(宇部興産社製)、メカノフュージョンシステム(ホソカワミクロン社製)、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)等が挙げられる。これらの中で、奈良機械製作所社製のハイブリダイゼーションシステムが好ましい。   Moreover, it is preferable to have a mechanism that repeatedly gives mechanical action by circulating the raw carbon material. Preferred devices include, for example, a hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), a kryptron (manufactured by Earth Technica), a CF mill (manufactured by Ube Industries), a mechano-fusion system (manufactured by Hosokawa Micron), and a theta composer (Tokuju Kosakusho). Etc.). Among these, a hybridization system manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. is preferable.

例えば本発明で用いる原料炭素材が鱗片状黒鉛である場合には、上記の表面処理による球形化工程を施すことにより、鱗片状の天然黒鉛が折りたたまれて球状になる。又は、原料炭素材の周囲エッジ部分が球形粉砕されて球状となり、その母体粒子に、さらに粉砕により生じた主に5μm以下の微粉が付着してなる。
表面処理後の原料炭素材の表面官能基量O/C値が通常1%以上4%以下となる条件で、球形化処理を行うことにより製造することが好ましい。この際には、機械処理のエネルギーにより黒鉛表面の酸化反応を進行させ、黒鉛表面に酸性官能基を導入することができるよう、活性雰囲気下で行うことが好ましい。
For example, when the raw material carbon material used in the present invention is scaly graphite, the scaly natural graphite is folded into a spherical shape by performing the spheronization step by the surface treatment. Alternatively, the peripheral edge portion of the raw carbon material is spherically pulverized into a spherical shape, and fine particles of 5 μm or less generated by the pulverization adhere to the base particles.
It is preferable to manufacture by performing the spheronization treatment under the condition that the surface functional group amount O / C value of the raw material carbon material after the surface treatment is usually 1% or more and 4% or less. In this case, it is preferable to carry out in an active atmosphere so that the oxidation reaction of the graphite surface can be advanced by the energy of mechanical treatment and acidic functional groups can be introduced into the graphite surface.

例えば前述の装置を用いて処理する場合は、回転するローターの周速度を30〜100m/秒、40〜100m/秒にするのが好ましく、50〜100m/秒にするのがより好ましい。また、球形化処理は単に炭素質物を通過させるだけでも可能であるが、30秒以上装置内を循環又は滞留させて処理するのが好ましく、1分以上装置内を循環又は滞留させて処理することがより好ましい。   For example, when processing using the above-mentioned apparatus, the peripheral speed of the rotating rotor is preferably 30 to 100 m / sec, 40 to 100 m / sec, and more preferably 50 to 100 m / sec. The spheroidizing treatment can be performed by simply passing the carbonaceous material, but it is preferable to circulate or stay in the apparatus for 30 seconds or more, and to circulate or stay in the apparatus for 1 minute or more. Is more preferable.

<複合炭素材(A)の原料である有機化合物>
本発明の複合炭素材(A)のもう一方の原料である被覆用の炭素質物の前駆体である有機化合物は、下記に示す物性を満たせば特に制限されない。
・有機化合物の種類
本発明における有機化合物とは、焼成を行うことによって炭素質物となる原料である。ここで、炭素質物とはd値が通常0.340nm以上の炭素のことであり、炭素質物と非晶質炭素質物とは同義である。
<Organic compound as raw material for composite carbon material (A)>
The organic compound which is the precursor of the carbonaceous material for coating which is the other raw material of the composite carbon material (A) of the present invention is not particularly limited as long as the physical properties shown below are satisfied.
-Kind of organic compound The organic compound in this invention is a raw material used as a carbonaceous material by baking. Here, the carbonaceous material is carbon whose d value is usually 0.340 nm or more, and the carbonaceous material and the amorphous carbonaceous material are synonymous.

具体的には、含浸ピッチ、コールタールピッチ、石炭液化油等の石炭系重質油、アスファルテン等の直留系重質油、及びエチレンヘビーエンドタール等の分解系重質油等の石油系重質油等に例示される易黒鉛化性有機化合物、芳香族炭化水素、窒素含有環状化合物、
硫黄含有環状化合物、ポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、天然フルフリルアルコール高分子、ポリフェニレンサイルファイド、ポリフェニレンオキシド、樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂などが挙げられ、この中でも焼成によって黒鉛化又は炭素化が可能な易黒鉛化性有機化合物が好ましい。
Specifically, petroleum heavy oil such as impregnated pitch, coal tar pitch, coal heavy oil such as coal liquefied oil, straight run heavy oil such as asphalten, and cracked heavy oil such as ethylene heavy end tar. Graphitizable organic compounds exemplified by quality oils, aromatic hydrocarbons, nitrogen-containing cyclic compounds,
Sulfur-containing cyclic compounds, polyphenylene, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyvinyl butyral, natural furfuryl alcohol polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, resins, phenol-formaldehyde resins, imide resins, etc. Easily graphitizable organic compounds that can be graphitized or carbonized by firing are preferred.

・有機化合物の物性
(1)X線パラメータ(d002値)
<有機化合物を焼成した炭素質物における物性>
有機化合物のみを焼成処理して得られた炭素質物粉末のX線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)が通常0.340nm以上、好ましくは0.342nm以上である。また、通常0.380nm未満、好ましくは0.370nm以下、より好ましくは0.360nm以下である。d002値が大きすぎるということは結晶性が低いことを示し、複合炭素材(A)が結晶性の低い粒子となって不可逆容量が増加する場合があり、d002値が小さすぎると炭素質物を複合化させた効果が得られ難い。
-Physical properties of organic compounds (1) X-ray parameters (d 002 values)
<Physical properties of carbonaceous material fired organic compound>
The interplanar spacing (d 002 ) of the (002) plane according to the X-ray wide angle diffraction method of the carbonaceous material powder obtained by baking only the organic compound is usually 0.340 nm or more, preferably 0.342 nm or more. Moreover, it is less than 0.380 nm normally, Preferably it is 0.370 nm or less, More preferably, it is 0.360 nm or less. If the d 002 value is too large, it indicates that the crystallinity is low, and the composite carbon material (A) may become particles with low crystallinity and increase the irreversible capacity. If the d 002 value is too small, the carbonaceous material It is difficult to obtain the effect of compounding.

<有機化合物を焼成した黒鉛質物における物性>
有機化合物のみを黒鉛化処理して得られた黒鉛質物粉末のX線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)が通常0.3354nm以上、好ましくは0.3357nm以上、より好ましくは0.3359nm以上である。また、通常0.340nm未満、好ましくは0.338nm以下、より好ましくは0.337nm以下である。d002値が大きすぎるということは結晶性が低いことを示し、複合炭素材(A)が結晶性の低い粒子となって黒鉛質物を複合化させた効果が得られ難い場合があり、d002値が小さすぎると充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加や大電流充放電特性低下の虞がある。
<Physical Properties in Graphite Materials Firing Organic Compounds>
The (002) plane spacing (d 002 ) of the graphite powder obtained by graphitizing only the organic compound by X-ray wide angle diffraction method is usually 0.3354 nm or more, preferably 0.3357 nm or more, more preferably It is 0.3359 nm or more. Moreover, it is less than 0.340 nm normally, Preferably it is 0.338 nm or less, More preferably, it is 0.337 nm or less. that d 002 value is too large indicate low crystallinity, may composite carbon material (A) is hard to obtain the effect obtained by compounding graphite pledge becomes low crystallinity particles, d 002 If the value is too small, the charge / discharge reactivity decreases, and there is a risk of increased gas generation during high-temperature storage and reduced large current charge / discharge characteristics.

(2)結晶子サイズ(Lc(002))
<有機化合物を焼成した炭素質物における物性>
有機化合物を焼成処理して得られた炭素質物粉末の学振法によるX線回折法で求めた炭素材料の結晶子サイズ(Lc(002))は、通常5nm以上、好ましくは10nm以上、より好ましくは20nm以上である。また通常300nm以下、好ましくは200nm以下、より好ましくは100nm以下である。結晶子サイズが大きすぎると、複合炭素材(A)が結晶性の低い粒子となって不可逆容量が増加する傾向があり、結晶子サイズが小さすぎると、炭素質物を複合化させた効果が得られ難い。
(2) Crystallite size (Lc (002))
<Physical properties of carbonaceous material fired organic compound>
The crystallite size (Lc (002)) of the carbon material obtained by the X-ray diffraction method of the Gakushin method of the carbonaceous material powder obtained by baking the organic compound is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more, more preferably Is 20 nm or more. Moreover, it is 300 nm or less normally, Preferably it is 200 nm or less, More preferably, it is 100 nm or less. If the crystallite size is too large, the composite carbon material (A) tends to increase the irreversible capacity as particles having low crystallinity. If the crystallite size is too small, the effect of compounding the carbonaceous material is obtained. It is difficult

<有機化合物を焼成した黒鉛質物における物性>
有機化合物を黒鉛化処理して得られた黒鉛質物粉末の学振法によるX線回折法で求めた炭素材料の結晶子サイズ(Lc(002))は、通常300nm以上、好ましくは400nm以上、より好ましくは500nm以上である。また通常1000nm以下、好ましくは800nm以下、より好ましくは600nm以下である。結晶子サイズが大きすぎると、複合炭素材(A)が結晶性の低い粒子となって黒鉛質物を複合化させた効果が得られ難い場合があり、結晶子サイズが小さすぎると、充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加や大電流充放電特性低下の傾向がある。
<Physical Properties in Graphite Materials Firing Organic Compounds>
The crystallite size (Lc (002)) of the carbon material obtained by X-ray diffraction analysis based on the Gakushin method of graphitic powder obtained by graphitizing an organic compound is usually 300 nm or more, preferably 400 nm or more. Preferably it is 500 nm or more. Moreover, it is 1000 nm or less normally, Preferably it is 800 nm or less, More preferably, it is 600 nm or less. If the crystallite size is too large, the composite carbon material (A) may become particles with low crystallinity and it may be difficult to obtain the effect of combining the graphite material. If the crystallite size is too small, the charge / discharge reaction may occur. As a result, the gas generation tends to increase and the large current charge / discharge characteristics decrease during high temperature storage.

(3)軟化点
有機化合物の軟化点が通常400℃以下、好ましくは300℃以下、より好ましくは200℃以下、さらに好ましくは150℃以下である。軟化点が高すぎると、原料炭素材と混合又は捏合する際に、均一に混合又は捏合することが困難になり、且つ高温で取り扱う必要が生じるため生産性に欠ける場合がある。下限は特に制限されないが、通常40℃以上である。
(3) Softening point The softening point of the organic compound is usually 400 ° C or lower, preferably 300 ° C or lower, more preferably 200 ° C or lower, and further preferably 150 ° C or lower. If the softening point is too high, it becomes difficult to uniformly mix or combine with the raw carbon material, and it may be necessary to handle at a high temperature, resulting in poor productivity. Although a minimum in particular is not restrict | limited, Usually, it is 40 degreeC or more.

(4)キノリン不溶分(QI)、トルエン不溶分(TI)
有機化合物のキノリン不溶分が、通常0.6%以上、好ましくは1%以上、より好ましくは5%以上、更に好ましくは6%以上、特に好ましくは8%以上である。また通常30%以下、好ましくは25%以下、より好ましくは20%以下、更に好ましくは15%以下、特に好ましくは12%以下である。
(4) Quinoline insoluble matter (QI), toluene insoluble matter (TI)
The quinoline insoluble content of the organic compound is usually 0.6% or more, preferably 1% or more, more preferably 5% or more, still more preferably 6% or more, and particularly preferably 8% or more. Further, it is usually 30% or less, preferably 25% or less, more preferably 20% or less, still more preferably 15% or less, and particularly preferably 12% or less.

トルエン不溶分が通常16%以上、好ましくは20%以上、より好ましくは25%以上である。また通常60%以下、好ましくは50%以下、より好ましくは40%以下である。キノリン不溶分やトルエン不溶分がこの範囲内であると、非水系二次電池用炭素材の結晶性が好ましい範囲となることで充放電反応性が好ましい範囲となるため、充放電容量の向上、高温保存時のガス発生量の低減、大電流充放電特性の向上、サイクル特性の向上の傾向がある。
なお、キノリン不溶分(QI)、トルエン不溶分(TI)の測定方法は、実施例に記載の方法に準じるものとする。
The toluene insoluble content is usually 16% or more, preferably 20% or more, more preferably 25% or more. Moreover, it is 60% or less normally, Preferably it is 50% or less, More preferably, it is 40% or less. When the quinoline insoluble content and the toluene insoluble content are within this range, the charge / discharge reactivity becomes a preferable range because the crystallinity of the carbon material for the non-aqueous secondary battery becomes a preferable range, so the charge / discharge capacity is improved, There is a tendency to reduce gas generation during storage at high temperatures, to improve large current charge / discharge characteristics, and to improve cycle characteristics.
In addition, the measuring method of a quinoline insoluble content (QI) and a toluene insoluble content (TI) shall follow the method as described in an Example.

[黒鉛化触媒]
充放電容量の増加とプレス性の改良のために、炭素質粒子と有機化合物の混合に際し、黒鉛化触媒を添加しても良い。黒鉛化触媒としては、鉄、ニッケル、チタン、ケイ素、ホウ素等の金属及びこれらの炭化物、酸化物、窒化物等の化合物が挙げられる。なかでも、ケイ素、ケイ素化合物、鉄、鉄化合物が好ましく、ケイ素化合物のなかでは炭化珪素、鉄化合物のなかでは酸化鉄が特に好ましい。これらの黒鉛化触媒の添加量は、原料としての炭素質一次粒子に対して通常30質量%以下、好ましくは20質量% 以下、さらに好ま
しくは10質量% 以下、特に好ましくは5質量%以下である。黒鉛化触媒が多すぎると
、黒鉛化が進みすぎ、リチウムイオン二次電池製造時の特性、特に浸液性が充分でないといった問題が生じる場合がある。同時に、黒鉛質複合粒子内に細孔を生成させるためか、粒子の強度が低下し、その結果極板作製時のプレス工程において表面が平滑化し、イオンの移動を阻害する場合もある。一方、黒鉛化触媒が少なすぎると、黒鉛化が不十分で非水系二次電池にした時の充放電容量の低下の問題があり、また、極板作製時のプレス工程において高圧力を必要とし高密度化するのが困難となる場合もある。更に、黒鉛質複合粒子内に適量の細孔が存在しないためか、粒子の強度が高くなりすぎ、集電体に塗布された活物質層を所定の嵩密度にプレス成形するときに高圧力を必要とし、負極活物質層を高密度化するのが困難となる場合がある。
[Graphitization catalyst]
In order to increase the charge / discharge capacity and improve the pressability, a graphitization catalyst may be added when mixing the carbonaceous particles and the organic compound. Examples of the graphitization catalyst include metals such as iron, nickel, titanium, silicon, and boron, and compounds such as carbides, oxides, and nitrides thereof. Of these, silicon, silicon compounds, iron, and iron compounds are preferable, and silicon carbide is particularly preferable among silicon compounds, and iron oxide is particularly preferable among iron compounds. The addition amount of these graphitization catalysts is usually 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass or less with respect to the carbonaceous primary particles as a raw material. . When there are too many graphitization catalysts, graphitization will advance too much and the characteristic at the time of lithium ion secondary battery manufacture, especially the problem that immersion property may not be enough may arise. At the same time, the strength of the particles may decrease because of the formation of pores in the graphite composite particles, and as a result, the surface may be smoothed during the pressing process during electrode plate production, and ion migration may be inhibited. On the other hand, if there is too little graphitization catalyst, graphitization is insufficient and there is a problem of reduction in charge / discharge capacity when a non-aqueous secondary battery is made, and high pressure is required in the pressing process during electrode plate production. It may be difficult to increase the density. Furthermore, because the graphite composite particles do not have an appropriate amount of pores, the strength of the particles becomes too high, and a high pressure is applied when the active material layer applied to the current collector is pressed to a predetermined bulk density. And it may be difficult to increase the density of the negative electrode active material layer.

<複合炭素材(B)の原料である有機化合物(c)>
本発明の複合炭素材(B)の原料である有機化合物(c)は、下記に示す条件を満たせば特に制限されない。条件:有機化合物(c)を黒鉛化処理して得られた炭素粉末のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)が0.3357nm以上0.34nm以下、且つLc(004)が10nm以上500nm以下である。
なお、本明細書でいう、黒鉛化処理して得られた炭素粉末とは、以下の条件で黒鉛化処理を行うこととする。
条件:100gの有機化合物(c)を窒素雰囲気下にて、1000℃で1時間、3000℃で3時間、焼成する。
好ましい条件を下記に記載する。
<Organic compound (c) as raw material for composite carbon material (B)>
The organic compound (c) that is a raw material of the composite carbon material (B) of the present invention is not particularly limited as long as the following conditions are satisfied. Condition: The carbon powder obtained by graphitizing the organic compound (c) has a surface spacing (d002) of 002 planes of 0.3357 nm or more and 0.34 nm or less by X-ray wide angle diffraction method, and Lc (004) is 10 nm. It is 500 nm or less.
The carbon powder obtained by the graphitization treatment in the present specification is subjected to the graphitization treatment under the following conditions.
Conditions: 100 g of the organic compound (c) is baked in a nitrogen atmosphere at 1000 ° C. for 1 hour and 3000 ° C. for 3 hours.
Preferred conditions are described below.

・有機化合物(c)の種類
有機化合物(c)としては、焼成によって黒鉛化が可能な炭素質であれば特に限定はない。中でもバインダーピッチが好ましく、具体的にはタール、軟ピッチから硬ピッチまでの石油系及び石炭系の縮合多環芳香族類が用いられ、含浸ピッチ、コールタールピッチ、石炭液化油等の石炭系重質油、アスファルテン等の直留系重質油、分解系重質油等の石油
系重質油等がより好ましい。
-Type of organic compound (c) The organic compound (c) is not particularly limited as long as it is carbonaceous that can be graphitized by firing. Among them, binder pitch is preferable, specifically, petroleum-based and coal-based condensed polycyclic aromatics from tar, soft pitch to hard pitch are used, and coal-based heavy oils such as impregnated pitch, coal tar pitch, and coal liquefied oil are used. More preferred are straight-run heavy oils such as fine oils and asphaltenes, and petroleum heavy oils such as cracked heavy oils.

・有機化合物(c)の物性
(1)X線パラメータ(d002値)
有機化合物(c)を黒鉛化処理して得られた炭素粉末のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)が好ましくは0.3357nm以上、より好ましくは0.3358nm以上、さらに好ましくは0.3359nm以上であり、また0.34nm以下、好ましくは0.338nm以下、より好ましくは0.337nm以下である。d002値が大きすぎるということは結晶性が低いことを示し、複合炭素材(B)が結晶性の低い粒子となって充放電容量が低下する場合があり、d002が小さすぎると充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加、大電流充放電特性低下の虞がある。
-Physical properties of organic compound (c) (1) X-ray parameter (d002 value)
The interplanar spacing (d002) of the carbon powder obtained by graphitizing the organic compound (c) by the X-ray wide angle diffraction method is preferably 0.3357 nm or more, more preferably 0.3358 nm or more, still more preferably It is 0.3359 nm or more and 0.34 nm or less, preferably 0.338 nm or less, more preferably 0.337 nm or less. When the d002 value is too large, it indicates that the crystallinity is low, and the composite carbon material (B) may become particles with low crystallinity and the charge / discharge capacity may be decreased. When d002 is too small, the charge / discharge reactivity is decreased. There is a risk that gas generation will increase during high-temperature storage and large current charge / discharge characteristics may deteriorate.

(2)結晶子サイズ(Lc(004))
有機化合物(c)を黒鉛化処理して得られた炭素粉末の学振法によるX線回折で求めた炭素材料の結晶子サイズ(Lc(004))が10nm以上、好ましくは30nm以上、より好ましくは50nm以上であり、また500nm以下、好ましくは300nm以下、より好ましくは100nm以下である。通常、学振法によるX線回折で求めた際のLc(004)はその測定精度の問題から100nmを上限とし、それ以上は>100nmと記述される。しかしながら、近年の測定精度の向上により、必ずしも100nmを測定限度と考える必要はなくなってきた。実施例においては参考値として記載する。
Lc(004)が大きすぎると、複合炭素材(B)が結晶性の低い粒子となって充放電容量が低下する傾向があり、Lc(004)が小さすぎると、充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加、大電流充放電特性低下の傾向がある。
(2) Crystallite size (Lc (004))
The crystallite size (Lc (004)) of the carbon material determined by X-ray diffraction of the carbon powder obtained by graphitizing the organic compound (c) is 10 nm or more, preferably 30 nm or more, more preferably Is 50 nm or more, and 500 nm or less, preferably 300 nm or less, more preferably 100 nm or less. Normally, Lc (004) obtained by X-ray diffraction by the Gakushin method has an upper limit of 100 nm due to the problem of measurement accuracy, and more than that is described as> 100 nm. However, with recent improvements in measurement accuracy, it is no longer necessary to consider 100 nm as the measurement limit. In the examples, it is described as a reference value.
If Lc (004) is too large, the composite carbon material (B) tends to be particles with low crystallinity and the charge / discharge capacity tends to decrease. If Lc (004) is too small, the charge / discharge reactivity decreases. Therefore, there is a tendency for gas generation to increase during high-temperature storage, and large current charge / discharge characteristics to decrease.

(3)軟化点
有機化合物(c)の軟化点が通常400℃以下、好ましくは300℃以下、より好ましくは200℃以下、さらに好ましくは150℃以下である。軟化点が高すぎると、黒鉛粒子と混合・混合する際に、均一に混合することが困難になり、且つ高温でとり行う必要が生じるため生産性に欠ける場合がある。下限は特に制限されないが、通常40℃以上である。
(3) Softening point The softening point of the organic compound (c) is usually 400 ° C or lower, preferably 300 ° C or lower, more preferably 200 ° C or lower, and further preferably 150 ° C or lower. When the softening point is too high, it becomes difficult to uniformly mix with the graphite particles, and it may be necessary to carry out the mixing at a high temperature. Although a minimum in particular is not restrict | limited, Usually, it is 40 degreeC or more.

(4)残炭率
有機化合物(c)の残炭率は、特に制限されないが、通常1質量%以上、好ましくは1
0質量%以上、より好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは30質量%以上であり、通常80質量%以下、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下である。上記範囲内であれば、均一な複合黒鉛粒子となり易く、且つ生産性に優れているため好ましい。ここで残炭率とは有機化合物(c))の、焼成前後の収率から求めた値で、例えばJIS K2270記載の方法で求めることが出来る。
(4) Remaining charcoal ratio The remaining charcoal ratio of the organic compound (c) is not particularly limited, but is usually 1% by mass or more, preferably 1
It is 0% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, further preferably 30% by mass or more, and usually 80% by mass or less, preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less. If it is in the said range, since it becomes easy to become uniform composite graphite particle and it is excellent in productivity, it is preferable. Here, the residual carbon ratio is a value obtained from the yield of the organic compound (c) before and after firing, and can be obtained, for example, by the method described in JIS K2270.

(5)キノリン不溶分(QI)、トルエン不溶分(TI)
有機化合物(c)のキノリン不溶分が、通常0.6%以上、好ましくは3%以上、より好ましくは5%以上、さらに好ましくは10%以上であり、また通常30%以下、より好ましくは25%以下、さらに好ましくは20%以下、特に好ましくは15%以下である。
キノリン不溶分が多すぎるとサイクル初期の充放電不可逆容量が増大してしまう可能性があり、キノリン不溶分が少なすぎると充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加、大電流充放電特性、サイクル特性が低下する傾向がある。
(5) Quinoline insoluble matter (QI), toluene insoluble matter (TI)
The quinoline insoluble content of the organic compound (c) is usually 0.6% or more, preferably 3% or more, more preferably 5% or more, still more preferably 10% or more, and usually 30% or less, more preferably 25%. % Or less, more preferably 20% or less, and particularly preferably 15% or less.
If there is too much quinoline insoluble matter, the irreversible capacity of charge / discharge at the beginning of the cycle may increase, and if there is too little quinoline insoluble matter, charge / discharge reactivity will decrease, resulting in increased gas generation during high temperature storage, large current Charge / discharge characteristics and cycle characteristics tend to deteriorate.

トルエン不溶分が通常10%以上、好ましくは17%以上、より好ましくは20%以上、さらに好ましくは25%以上であり、また通常60%以下、好ましくは50%以下、より好ましくは40%以下である。トルエン不溶分が多すぎると、サイクル初期の充放電不
可逆容量が増大してしまう可能性があり、トルエン不溶分が少なすぎると、充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加、大電流充放電特性、サイクル特性が低下する傾向がある。
Toluene insoluble content is usually 10% or more, preferably 17% or more, more preferably 20% or more, further preferably 25% or more, and usually 60% or less, preferably 50% or less, more preferably 40% or less. is there. If there is too much toluene insoluble matter, the charge / discharge irreversible capacity at the beginning of the cycle may increase, and if there is too little toluene insoluble matter, charge / discharge reactivity will decrease, increasing gas generation during high-temperature storage, Large current charge / discharge characteristics and cycle characteristics tend to deteriorate.

なお、キノリン不溶分(QI)、トルエン不溶分(TI)の測定方法は、実施例に記載の方法に準じるものとする。
有機化合物(c)を黒鉛化処理して得られた炭素粉末のキノリン不溶分含有率(有機化合物(c)のキノリン不溶分含有率(%)/残炭率(%))が、通常1.2%以上、好ま
しくは5%以上、より好ましくは10%以上、さらに好ましくは15%以上であり、また通常50%以下、より好ましくは40%以下、さらに好ましくは30%以下、特に好ましくは20%以下である。
In addition, the measuring method of a quinoline insoluble content (QI) and a toluene insoluble content (TI) shall follow the method as described in an Example.
The quinoline insoluble content of the carbon powder obtained by graphitizing the organic compound (c) (the quinoline insoluble content (%) / residual carbon content (%) of the organic compound (c)) is usually 1. 2% or more, preferably 5% or more, more preferably 10% or more, more preferably 15% or more, and usually 50% or less, more preferably 40% or less, still more preferably 30% or less, and particularly preferably 20% or less. % Or less.

有機化合物(c)を黒鉛化処理して得られた炭素粉末のキノリン不溶分含有率が多すぎるとサイクル初期の充放電不可逆容量が増大してしまう傾向があり、有機化合物(c)を黒鉛化処理して得られた炭素粉末のキノリン不溶分が少なすぎると充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加、大電流充放電特性、サイクル特性が低下する傾向がある。   If the carbon powder obtained by graphitizing the organic compound (c) has too much quinoline insoluble content, the charge / discharge irreversible capacity at the beginning of the cycle tends to increase, and the organic compound (c) is graphitized. When the quinoline insoluble content of the carbon powder obtained by the treatment is too small, the charge / discharge reactivity is lowered, and the gas generation during high-temperature storage, the large current charge / discharge characteristics, and the cycle characteristics tend to be lowered.

有機化合物(c)を黒鉛化処理して得られた炭素粉末のトルエン不溶分含有率(有機化合物(c)のトルエン不溶分含有率(%)/残炭率(%))が、通常15%以上、好まし
くは25%以上、より好ましくは30%以上、さらに好ましくは35%以上であり、また通常90%以下、好ましくは80%以下、より好ましくは60%以下である。有機化合物(c))を黒鉛化処理して得られた炭素粉末のトルエン不溶分含有率が多すぎるとサイクル初期の充放電不可逆容量が増大してしまう傾向があり、有機化合物(c)を黒鉛化処理して得られた炭素粉末のトルエン不溶分が少なすぎると充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加、大電流充放電特性、サイクル特性が低下する傾向がある。
The toluene insoluble content of the carbon powder obtained by graphitizing the organic compound (c) (toluene insoluble content (%) / residual carbon ratio (%) of the organic compound (c)) is usually 15%. Above, preferably 25% or more, more preferably 30% or more, further preferably 35% or more, and usually 90% or less, preferably 80% or less, more preferably 60% or less. If the carbon powder obtained by graphitizing the organic compound (c)) has too much toluene insoluble content, the charge / discharge irreversible capacity at the beginning of the cycle tends to increase, and the organic compound (c) is converted to graphite. When the toluene insoluble content of the carbon powder obtained by the chemical treatment is too small, the charge / discharge reactivity is lowered, and there is a tendency that the gas generation during high temperature storage, the large current charge / discharge characteristics, and the cycle characteristics are lowered.

(6)水素原素比(H/C)
有機化合物(c)の水素原素比(H/C)が通常0.03以上、好ましくは0.035以上、より好ましくは0.04以上であり、また、好ましくは0.15以下、より好ましくは0.10以下、さらに好ましくは0.06以下、特に好ましくは0.043以下である。水素原素比が大きすぎると、サイクル初期の不可逆容量が増大してしまう可能性があり、水素原素比が小さすぎると、充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加、大電流充放電特性低下の傾向がある。
なお、水素原素比(H/C)の測定方法は、実施例に記載の方法に準じるものとする。
(6) Elementary hydrogen ratio (H / C)
The hydrogen atom ratio (H / C) of the organic compound (c) is usually 0.03 or more, preferably 0.035 or more, more preferably 0.04 or more, and preferably 0.15 or less, more preferably Is 0.10 or less, more preferably 0.06 or less, and particularly preferably 0.043 or less. If the hydrogen source ratio is too large, the irreversible capacity at the beginning of the cycle may increase.If the hydrogen source ratio is too small, the charge / discharge reactivity decreases, increasing gas generation during high-temperature storage, There is a tendency for large-current charge / discharge characteristics to decrease.
In addition, the measuring method of hydrogen raw material ratio (H / C) shall follow the method as described in an Example.

<複合炭素材(A)の製造方法>
複合炭素材(A)の製造方法は、炭素材(a)が加圧処理され炭素質物が被覆された複合炭素材であれば、特に制限はないが、好ましくは、複合炭素材(A)に対して加圧処理する方法、上述した原料炭素材を加圧処理した後、解砕し、炭素質物被覆部分を得るための有機化合物と混合し、得られた混合物を焼成、粉砕処理を行う工程、もしくは、原料炭素材と炭素質物被覆部分を得るための有機化合物と混合し、加圧処理した後、得られた混合物を焼成、粉砕処理を行う工程にて本発明に用いられる炭素材を炭素質物で被覆した複合炭素材(A)を製造することができる。より好ましくは、粉砕工程数が少ない原料炭素材と炭素質物被覆部分を得るための有機化合物と混合し、加圧処理した後、得られた混合物を焼成、粉砕処理を行う工程にて本発明に用いられる炭素材を炭素質物で被覆した複合炭素材(A)を製造する方法である。
<Method for producing composite carbon material (A)>
The method for producing the composite carbon material (A) is not particularly limited as long as it is a composite carbon material in which the carbon material (a) is pressurized and coated with a carbonaceous material, but preferably the composite carbon material (A) is used. A method of performing pressure treatment on the above, a step of performing pressure treatment on the above-described raw material carbon material, crushing, mixing with an organic compound for obtaining a carbonaceous material coating portion, and firing and pulverizing the obtained mixture Or, after mixing with a raw material carbon material and an organic compound for obtaining a carbonaceous material covering portion and pressurizing the carbon material used in the present invention in the step of firing and pulverizing the resulting mixture. A composite carbon material (A) coated with a material can be produced. More preferably, after mixing the raw material carbon material with a small number of pulverization steps and an organic compound for obtaining a carbonaceous material-coated portion and pressurizing, the obtained mixture is baked and subjected to the pulverization step in the present invention. This is a method for producing a composite carbon material (A) in which the carbon material used is coated with a carbonaceous material.

・原料炭素材と有機化合物とを混合する工程
原料炭素材と有機化合物との混合は常法により行うことができる。混合温度は通常は常
温〜・BR>P50℃であり、50〜150℃がより好ましく、100〜130℃が原料炭素材と有機化合物が均一に混合し易い点から更に好ましい。
原料炭素材と混合する際に、有機化合物は有機溶媒によって希釈することが好ましい。希釈する理由としては、有機溶媒で希釈することで混合する有機化合物の粘度を下げ、より効率良く、均一に原料炭素材を被覆できるからである。
-The process of mixing a raw material carbon material and an organic compound The mixing of a raw material carbon material and an organic compound can be performed by a conventional method. The mixing temperature is usually from room temperature to .BR> P50.degree. C., more preferably 50 to 150.degree. C., and more preferably 100 to 130.degree. C. from the viewpoint of easy mixing of the raw material carbon material and the organic compound.
When mixing with the raw material carbon material, the organic compound is preferably diluted with an organic solvent. The reason for diluting is that by diluting with an organic solvent, the viscosity of the organic compound to be mixed is lowered, and the raw material carbon material can be coated more efficiently and uniformly.

有機溶媒の種類としては、ペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、ジメチルブタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の炭化水素;エチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジイソアミルエーテル、メチルフェニルエーテル、アミルフェニルエーテル、エチルベンジルエーテル等のエーテル;アセトン、メチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン等のケトン;ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸イソブチル、酢酸メチル、酢酸イソアミル、酢酸メトキシブチル、酢酸シクロヘキシル、酪酸メチル、酪酸エチル、安息香酸ブチル、安息香酸イソアミル等のエステル;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、アミルベンゼン、ジアミルベンゼン、トリアミルベンゼン、テトラアミルベンゼン、ドデシルベンゼン、ジドデシルベンゼン、アミルトルエン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素等があるが、これらに限定されるものではない。   Organic solvents include pentane, hexane, isohexane, heptane, octane, isooctane, decane, dimethylbutane, cyclohexane, methylcyclohexane and other hydrocarbons; ethyl ether, isopropyl ether, diisoamyl ether, methylphenyl ether, amylphenyl ether Ethers such as ethyl benzyl ether; ketones such as acetone, methyl acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diethyl ketone; methyl formate, ethyl formate, isobutyl formate, methyl acetate, isoamyl acetate, methoxybutyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl butyrate, Esters such as ethyl butyrate, butyl benzoate, isoamyl benzoate; benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, diethylbenzene, isopropylben Aromatic hydrocarbons such as but not limited to benzene, amylbenzene, diamylbenzene, triamylbenzene, tetraamylbenzene, dodecylbenzene, didodecylbenzene, amyltoluene, tetralin, cyclohexylbenzene, etc. .

また、これらを2種以上混合したものでもよい。この中でも、ベンゼン、トルエン、キシレンが比較的沸点が高く粘度の低い有機溶媒であり、揮発による濃度変化等が起こり難く、有機化合物の粘度を下げられる点で特に好ましい。
また、有機溶媒による希釈倍率は、有機溶媒の質量に対して、有機化合物が、通常5%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは40%以上、更に好ましくは50%以上であり、通常90%以下、好ましくは80%以下、より好ましくは70%以下、更に好ましくは60%以下である。この希釈倍率が大きすぎると有機化合物の濃度が低下し、効率的に原料炭素材を被覆することができない傾向がある。希釈倍率が小さすぎると有機化合物濃度が充分に低下せず効率的に原料炭素材を被覆することができない傾向がある。
Moreover, what mixed these 2 or more types may be used. Among these, benzene, toluene, and xylene are organic solvents having a relatively high boiling point and a low viscosity, and are particularly preferable in that the concentration change due to volatilization hardly occurs and the viscosity of the organic compound can be lowered.
The dilution ratio with an organic solvent is usually 5% or more, preferably 25% or more, more preferably 40% or more, still more preferably 50% or more, and usually 90%, based on the mass of the organic solvent. % Or less, preferably 80% or less, more preferably 70% or less, and still more preferably 60% or less. If this dilution factor is too large, the concentration of the organic compound tends to decrease, and the raw carbon material tends not to be coated efficiently. If the dilution factor is too small, the concentration of the organic compound is not sufficiently lowered and the raw material carbon material tends not to be coated efficiently.

混合は通常は常圧下で行うが、所望ならば、減圧下又は加圧下で行うこともできる。混合は回分方式及び連続方式のいずれで行うこともできる。いずれの場合でも、粗混合に適した装置及び精密混合に適した装置を組合せて用いることにより、混合効率を向上させることができる。
回分方式の混合装置としては、2本の枠型が自転しつつ公転する構造の混合機;高速高剪断ミキサーであるディゾルバーや高粘度用のバタフライミキサーの様な、一枚のブレートがタンク内で撹拌・分散を行う構造の装置;半円筒状混合槽の側面に沿ってシグマ型などの撹拌翼が回転する構造を有する、いわゆるニーダー形式の装置;撹拌翼を3軸にしたトリミックスタイプの装置;容器内に回転ディスクと分散媒体を有するいわゆるビーズミル型式の装置などが用いられる。
Mixing is usually carried out under normal pressure, but if desired, it can also be carried out under reduced pressure or under pressure. Mixing can be carried out either batchwise or continuously. In any case, mixing efficiency can be improved by using a combination of an apparatus suitable for rough mixing and an apparatus suitable for fine mixing.
As a batch type mixing device, a mixer with a structure in which two frame molds rotate and revolve; a single plate such as a dissolver that is a high-speed, high-shear mixer and a butterfly mixer for high viscosity is contained in the tank. A device having a structure for stirring and dispersing; a so-called kneader-type device having a structure in which a stirring blade such as a sigma type rotates along the side surface of a semi-cylindrical mixing tank; a trimix type device having three stirring blades A so-called bead mill type apparatus having a rotating disk and a dispersion medium in a container is used.

またシャフトによって回転されるパドルが内装された容器を有し、容器内壁面はパドルの回転の最外線に実質的に沿って、好ましくは長い双胴型に形成され、パドルは互いに対向する側面を摺動可能に咬合するようにシャフトの軸方向に多数対配列された構造の装置(例えば栗本鉄工所製のKRCリアクタ、SCプロセッサ、東芝機械セルマック社製のTEM、日本製鋼所製のTEX−Kなど);更には内部一本のシャフトと、シャフトに固定された複数のすき状又は鋸歯状のパドルが位相を変えて複数配置された容器を有し、その内壁面はパドルの回転の最外線に実質的に沿って、好ましくは円筒型に形成された構造の(外熱式)装置(例えばレーディゲ社製のレディゲミキサー、大平洋機工社製のフローシェアーミキサー、月島機械社製のDTドライヤーなど)を用いることもできる。連続方式で混合を行うには、パイプラインミキサーや連続式ビーズミルなどを用いればよい。   It also has a container with a paddle that is rotated by a shaft, and the inner wall surface of the container is formed substantially along the outermost line of rotation of the paddle, preferably in a long twin cylinder shape, and the paddle has side surfaces facing each other. A device having a structure in which many pairs are arranged in the axial direction of the shaft so as to be slidably engaged (for example, KRC reactor manufactured by Kurimoto Iron Works, SC processor, TEM manufactured by Toshiba Machine Celmac, TEX-K manufactured by Nippon Steel Works) Furthermore, it has a container in which a single inner shaft and a plurality of pavement or sawtooth paddles fixed to the shaft are arranged in different phases, and the inner wall surface is the outermost line of rotation of the paddle (External heat type) apparatus (for example, a Redige mixer manufactured by Redige Co., Ltd., a flow share mixer manufactured by Taiyo Koki Co., Ltd., and Tsukishima Kikai Co., Ltd.) DT dryers, etc.) can also be used. In order to perform mixing in a continuous manner, a pipeline mixer, a continuous bead mill, or the like may be used.

本工程で得られた混合物又は希釈混合物の粘度は、通常100cP以下、好ましくは70cP以下、より好ましくは50cP以下である。また1cP以上、好ましくは10cP以上である。粘度が高すぎると、サイクル時の劣化が起こり易く、サイクル特性が悪くなる傾向がある。   The viscosity of the mixture or diluted mixture obtained in this step is usually 100 cP or less, preferably 70 cP or less, more preferably 50 cP or less. Moreover, it is 1 cP or more, preferably 10 cP or more. If the viscosity is too high, deterioration during cycling tends to occur, and cycle characteristics tend to deteriorate.

・原料炭素材を加圧処理する工程
本発明における複合炭素材(A)の製造方法においては、有機化合物と原料炭素材を混合する後に、原料炭素材に対して加圧処理を行うことが好ましい。
加圧及び成型する方法は特に限定されず、ロールコンパクター、ロールプレス、プリケット機、冷間等方圧加圧装置(CIP)、一軸成形機及びタブレット機などを用いることができる。原料炭素材を加圧することにより原料炭素材の内部空隙が圧縮される。その結果、加圧処理をした後に解砕した原料炭素材の密度が増加する。
また、必要があればロールに彫り込まれたパターンどおりに原料炭素材を加圧と同時に成形することも可能である。また、原料炭素材粒子間に存在する空気を排気し、真空プレスする方法も適用できる。
-Step of pressurizing raw carbon material In the method for producing a composite carbon material (A) in the present invention, it is preferable to perform a pressurization treatment on the raw carbon material after mixing the organic compound and the raw carbon material. .
The method of pressing and molding is not particularly limited, and a roll compactor, a roll press, a rivet machine, a cold isostatic pressing device (CIP), a uniaxial molding machine, a tablet machine, and the like can be used. By pressurizing the raw carbon material, the internal voids of the raw carbon material are compressed. As a result, the density of the raw carbon material crushed after the pressure treatment is increased.
Further, if necessary, the raw carbon material can be molded simultaneously with the press according to the pattern carved in the roll. Moreover, the method of exhausting the air which exists between raw material carbon material particles, and vacuum-pressing can also be applied.

なお、加圧処理は、一方向からの加圧による加圧処理でもよいし、等方的に加圧する処理でもよいが、粒子の扁平化が起こり難く、球形を保つことができ、塗料化した際の流動性の低下も防げる点で、等方的に加圧処理することが好ましい。
原料炭素材を加圧する圧力は、特に限定されるものではないが、通常50kgf/cm以上、好ましくは100kgf/cm以上である。また、加圧処理の上限は特に限定されないが、通常2000kgf/cm以下、好ましくは1500kgf/cm以下である。圧力が低すぎると、強固な造粒が達成されず内部空隙が減少しない傾向があり、圧力が高すぎると工程上のコストの増加につながる傾向がある。特に、圧力が高すぎると、粒子内空隙率は減少する一方、成型体の解砕時に大きなエネルギーを必要とし、比表面積の増加に繋がる。上記より、低圧での加圧処理により粒子内空隙率の減少と、比表面積の増加抑制の両方が両立可能であると考えられる。
The pressure treatment may be a pressure treatment by pressing from one direction or an isotropic pressure treatment, but it is difficult to flatten the particles, can maintain a spherical shape, and is made into a paint. It is preferable to apply an isotropic pressure treatment in terms of preventing a decrease in fluidity.
Although the pressure which pressurizes raw material carbon material is not specifically limited, Usually, it is 50 kgf / cm < 2 > or more, Preferably it is 100 kgf / cm < 2 > or more. The upper limit of the pressure treatment is not particularly limited, but is usually 2000 kgf / cm 2 or less, preferably 1500 kgf / cm 2 or less. When the pressure is too low, strong granulation is not achieved and the internal voids tend not to decrease, and when the pressure is too high, the cost of the process tends to increase. In particular, when the pressure is too high, the intra-particle porosity decreases, but a large amount of energy is required when the molded body is crushed, leading to an increase in specific surface area. From the above, it is considered that both the reduction of the void ratio within the particle and the suppression of the increase of the specific surface area can be achieved by the pressurizing treatment at a low pressure.

加圧する時間は、通常0.1秒以上、好ましくは3秒以上、より好ましくは1分以上である。また、通常30分以下、好ましくは10分以下、より好ましくは3分以下である。時間が長すぎると、製造工程に悪影響を及ぼす。また、時間が短すぎると強固な造粒が達成されず内部空隙が減少しない傾向がある。
加圧処理することにより得られた原料炭素材は、以下のような物性を示すことが好ましい。
The pressurizing time is usually 0.1 seconds or longer, preferably 3 seconds or longer, more preferably 1 minute or longer. Moreover, it is 30 minutes or less normally, Preferably it is 10 minutes or less, More preferably, it is 3 minutes or less. If the time is too long, it adversely affects the manufacturing process. On the other hand, if the time is too short, strong granulation is not achieved and the internal voids tend not to decrease.
The raw material carbon material obtained by pressure treatment preferably exhibits the following physical properties.

・混合物を焼成する工程
得られた混合物を非酸化性雰囲気下、好ましくは窒素、アルゴン、二酸化炭素などの流通下で加熱することにより、加圧処理された炭素材を被覆した有機化合物を炭化又は黒鉛化させ、複合炭素材(A)を製造する。
焼成温度は混合物の調製に用いた有機化合物により異なるが、(非晶質)炭素質物又は黒鉛質物が被覆された複合炭素材(A)を得る場合、通常は500℃以上、好ましくは800℃以上、より好ましくは900℃以上に加熱して有機化合物を十分に炭化させる。加熱温度の上限は有機化合物の炭化物が、混合物中の原料炭素材の結晶構造と同等の結晶構造に達しない温度であり、通常は高くても3000℃以下、好ましくは2000℃以下、1500℃以下がより好ましい。
The step of firing the mixture The obtained mixture is heated in a non-oxidizing atmosphere, preferably under a flow of nitrogen, argon, carbon dioxide, or the like, so that the organic compound coated with the pressurized carbon material is carbonized or Graphitized to produce the composite carbon material (A).
The firing temperature varies depending on the organic compound used for the preparation of the mixture, but when obtaining a composite carbon material (A) coated with an (amorphous) carbonaceous material or graphite material, it is usually 500 ° C. or higher, preferably 800 ° C. or higher. More preferably, the organic compound is sufficiently carbonized by heating to 900 ° C. or higher. The upper limit of the heating temperature is a temperature at which the carbide of the organic compound does not reach a crystal structure equivalent to the crystal structure of the raw material carbon material in the mixture, and is usually 3000 ° C. or less, preferably 2000 ° C. or less, preferably 1500 ° C. or less. Is more preferable.

焼成処理条件において、熱履歴温度条件、昇温速度、冷却速度、熱処理時間等は、適宜設定する。また、比較的低温領域で熱処理した後、所定の温度に昇温することもできる。なお、本工程に用いる反応機は回分式でも連続式でも、また一基でも複数基でもよい。
焼成に使用する炉は上記要件を満たせば特に制約はないが、例えば、シャトル炉、トンネル炉、リードハンマー炉、ロータリーキルン、オートクレーブ等の反応槽、コーカー(コークス製造の熱処理槽)、タンマン炉、アチソン炉、高周波誘導加熱炉などを用いることができ、加熱方式も、直接式抵抗加熱、間接式抵抗加熱、直接燃焼加熱、輻射熱加熱等を用いることができる。熱処理時には、必要に応じて攪拌を行なってもよい。
In the firing treatment conditions, the heat history temperature condition, the temperature rise rate, the cooling rate, the heat treatment time, etc. are appropriately set. Further, after heat treatment in a relatively low temperature region, the temperature can be raised to a predetermined temperature. In addition, the reactor used for this process may be a batch type or a continuous type, and may be one or more.
The furnace used for firing is not particularly limited as long as the above requirements are satisfied. For example, a reactor such as a shuttle furnace, a tunnel furnace, a lead hammer furnace, a rotary kiln, an autoclave, a coker (heat treatment tank for coke production), a Tamman furnace, and Atchison A furnace, a high-frequency induction heating furnace, or the like can be used, and a direct resistance heating, an indirect resistance heating, a direct combustion heating, a radiant heat heating, or the like can also be used as a heating method. During the heat treatment, stirring may be performed as necessary.

上記工程を経た複合炭素材(A)は、必要に応じて、再度粉砕、解砕、分級処理等の粉体加工をしてもよい。また、加圧処理も適宜行ってもよい。
再度の粉砕や解砕に用いる装置に特に制限はないが、例えば、粗粉砕機としてはせん断式ミル、ジョークラッシャー、衝撃式クラッシャー、コーンクラッシャー等が挙げられる。中間粉砕機としてはロールクラッシャー、ハンマーミル等が挙げられ、さらに、微粉砕機としてはボールミル、振動ミル、ピンミル、攪拌ミル、ジェットミル等が挙げられる。
The composite carbon material (A) that has undergone the above-described steps may be subjected to powder processing such as pulverization, pulverization, and classification treatment again as necessary. Moreover, you may perform a pressurization process suitably.
There are no particular restrictions on the apparatus used for re-pulverization or crushing, but examples of the coarse pulverizer include a shearing mill, a jaw crusher, an impact crusher, and a cone crusher. Examples of the intermediate pulverizer include a roll crusher and a hammer mill, and examples of the fine pulverizer include a ball mill, a vibration mill, a pin mill, a stirring mill, and a jet mill.

分級処理に用いる装置としては特に制限はないが、例えば、乾式篩い分けの場合は、回転式篩い、動揺式篩い、旋動式篩い、振動式篩い等を用いることができる。乾式気流式分級の場合は、重力式分級機、慣性力式分級機、遠心力式分級機(クラシファイア、サイクロン等)を用いることができる。また、湿式篩い分け、機械的湿式分級機、水力分級機、沈降分級機、遠心式湿式分級機等も用いることができる。   Although there is no restriction | limiting in particular as an apparatus used for a classification process, For example, in the case of dry-type sieving, a rotary sieving, a swaying sieving, a rotating sieving, a vibrating sieving, etc. can be used. In the case of dry airflow classification, a gravity classifier, an inertial force classifier, or a centrifugal force classifier (classifier, cyclone, etc.) can be used. Also, wet sieving, mechanical wet classifiers, hydraulic classifiers, sedimentation classifiers, centrifugal wet classifiers and the like can be used.

<複合炭素材(A)>
上述の製造方法により得られた複合炭素材(A)は、加圧処理された炭素材に炭素質物が被覆してなる複合炭素材となる。炭素質物は、好ましくは非晶質炭素であることが好ましく、この態様は下記に示す物性やSEM写真等で確認することができる。
(1)(002)面の面間隔(d002
複合炭素材(A)のX線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)は3.37Å以下、結晶子サイズLcが900Å以上である。X線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)が3.37Å以下、Lcが900Å以上であることは、複合炭素材(A)の粒子の表面を除く大部分の結晶性が高いということであり、非水系二次電池の負極材に用いた場合に、非晶質炭素材に見られるような不可逆容量の大きさゆえの低容量化を生じない、高容量電極となる複合炭素材であることを示す。
<Composite carbon material (A)>
The composite carbon material (A) obtained by the above-described manufacturing method is a composite carbon material obtained by coating a carbon material subjected to pressure treatment with a carbonaceous material. The carbonaceous material is preferably amorphous carbon, and this aspect can be confirmed by the physical properties and SEM photographs shown below.
(1) (002) plane spacing (d 002 )
The interplanar spacing (d 002 ) of the (002) plane according to the X-ray wide angle diffraction method of the composite carbon material (A) is 3.37 mm or less, and the crystallite size Lc is 900 mm or more. The interplanar spacing (d 002 ) of (002) plane by X-ray wide angle diffraction method is 3.37 mm or less and Lc is 900 mm or more. This means that most of the crystallinity excluding the surface of the composite carbon material (A) particles is. This is a high-capacity composite electrode that does not cause a reduction in capacity due to the irreversible capacity seen in amorphous carbon materials when used as a negative electrode material for non-aqueous secondary batteries. Indicates a carbon material.

(2)タップ密度
複合炭素材(A)のタップ密度は、通常0.8g/cm以上であり、0.85g/cm以上が好ましい。
複合炭素材(A)のタップ密度が0.8g/cm以上であるということは、複合炭素材(A)が球状を呈していることを示す指標の一つである。タップ密度が0.8g/cmより小さいというのは、複合炭素材(A)の原料である球形炭素材が充分な球形粒子となっていないことを示す指標の一つである。タップ密度が0.8g/cmより小さいと、電極内で充分な連続空隙が確保されず、空隙に保持された電解液内のLiイオンの移動性が落ちることで、急速充放電特性が低下する傾向がある。
(2) Tap density The tap density of the composite carbon material (A) is usually 0.8 g / cm 3 or more, preferably 0.85 g / cm 3 or more.
That the tap density of the composite carbon material (A) is 0.8 g / cm 3 or more is one of the indexes indicating that the composite carbon material (A) has a spherical shape. The fact that the tap density is smaller than 0.8 g / cm 3 is one of indices indicating that the spherical carbon material, which is the raw material of the composite carbon material (A), does not have sufficient spherical particles. If the tap density is less than 0.8 g / cm 3 , sufficient continuous voids are not secured in the electrode, and the mobility of Li ions in the electrolyte held in the voids is reduced, thereby reducing rapid charge / discharge characteristics. Tend to.

(3)ラマンR値
複合炭素材(A)のアルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおける1580cm−1付近のピーク強度に対する1360cm−1付近のピーク強度比であるラマンR値は通常0.45以下、好ましくは0.40以下、より好ましくは0.35以下であり、通常0.20以上、好ましくは0.23以上、より好ましくは0.25以上である。ラマン値がこの範囲であれば、負極活物質表面の結晶性が適度な範囲にあるため、高出力を得やすいことから好ましい。
(3) Raman R value is the peak intensity ratio in the vicinity of 1360 cm -1 to the peak intensity near 1580 cm -1 in the argon ion laser Raman spectrum of the Raman R value composite carbon material (A) is usually 0.45 or less, preferably 0 .40 or less, more preferably 0.35 or less, usually 0.20 or more, preferably 0.23 or more, more preferably 0.25 or more. If the Raman value is within this range, the crystallinity of the surface of the negative electrode active material is in an appropriate range, which is preferable because high output can be easily obtained.

(4)BET法による比表面積
複合炭素材(A)のBET法による比表面積は通常10m/g以下、好ましくは3m/g以下、より好ましくは1.5m/g以下であり、通常0.1m/g以上、好ましくは0.7m/g以上、より好ましくは1m/g以上である。比表面積が大きすぎると負極活物質として用いた時に電解液に露出した部分と電解液との反応性が増加し、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい傾向がある。比表面積が小さすぎると負極活物質として用いた場合の充電時にリチウムイオンの受け入れ性が悪くなる傾向がある。
(4) Specific surface area by BET method The specific surface area by the BET method of the composite carbon material (A) is usually 10 m 2 / g or less, preferably 3 m 2 / g or less, more preferably 1.5 m 2 / g or less. It is 0.1 m 2 / g or more, preferably 0.7 m 2 / g or more, more preferably 1 m 2 / g or more. When the specific surface area is too large, the reactivity between the portion exposed to the electrolytic solution when used as the negative electrode active material and the electrolytic solution increases, gas generation tends to increase, and a preferable battery tends to be difficult to obtain. If the specific surface area is too small, the lithium ion acceptability tends to deteriorate during charging when used as a negative electrode active material.

(5)細孔容量
複合炭素材(A)の水銀圧入法による10nm〜100000nmの範囲の細孔容量は、通常0.6mL/g以下、好ましくは、0.4mL/g以下、より好ましくは0.3mL/g以下であり、通常、0.01mL/g以上、好ましくは、0.05mL/g以上、より好ましくは0.1mL/g以上である。細孔容積が大きすぎると極板化時にバインダを多量に必要とする傾向があり、細孔容積が小さすぎると高電流密度充放電特性が低下し、かつ充放電時の電極の膨張収縮の緩和効果が得られなくなる傾向がある。
(5) Pore volume The pore volume of the composite carbon material (A) in the range of 10 nm to 100000 nm by the mercury intrusion method is usually 0.6 mL / g or less, preferably 0.4 mL / g or less, more preferably 0. .3 mL / g or less, usually 0.01 mL / g or more, preferably 0.05 mL / g or more, more preferably 0.1 mL / g or more. If the pore volume is too large, there is a tendency to require a large amount of binder during electrode plate formation. If the pore volume is too small, the high current density charge / discharge characteristics deteriorate, and the expansion / contraction of the electrode during charge / discharge is alleviated. There is a tendency that the effect cannot be obtained.

(6)体積基準平均粒径(d50)
複合炭素材(A)の平均粒径(メジアン径)は通常50μm以下、好ましくは40μm以下、より好ましくは30μm以下であり、通常、1μm以上、好ましくは、4μm以上、より好ましくは10μm以上である。平均粒径が大きすぎると炭素1粒子あたりが必要とするバインダが多量となる傾向があり、平均粒径が小さすぎると高電流密度充放電特性が低下する傾向がある。
(6) Volume-based average particle diameter (d50)
The average particle diameter (median diameter) of the composite carbon material (A) is usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less, and usually 1 μm or more, preferably 4 μm or more, more preferably 10 μm or more. . If the average particle size is too large, the amount of binder required per carbon particle tends to be large, and if the average particle size is too small, the high current density charge / discharge characteristics tend to decrease.

(7)被覆率
本発明の複合炭素材(A)は、炭素質物又は黒鉛質物で被覆されている。この中でも非晶質炭素質物で被覆されていることがリチウムイオンの受入性の点から好ましく、この被覆率は、通常0.5%以上10.0%以下、好ましくは1.0%以上9.0%以下、より好ましくは、2.0%以上8.0%以下である。この含有率が大きすぎると負極材の非晶質炭素部分が多くなり、電池を組んだ際の可逆容量が小さくなる傾向がある。含有率が小さすぎると、加圧処理された炭素材(a)に対して非晶質炭素部位が均一にコートされないとともに強固な造粒がなされず、焼成後に粉砕した際、粒径が小さくなりすぎる傾向がある。
(7) Coverage The composite carbon material (A) of the present invention is coated with a carbonaceous material or a graphite material. Among these, it is preferable that it is coated with an amorphous carbonaceous material from the viewpoint of lithium ion acceptability, and this coverage is usually 0.5% to 10.0%, preferably 1.0% to 9. It is 0% or less, more preferably 2.0% or more and 8.0% or less. If this content is too large, the amorphous carbon portion of the negative electrode material increases, and the reversible capacity when the battery is assembled tends to be small. If the content is too small, the amorphous carbon portion is not uniformly coated on the pressure-treated carbon material (a) and strong granulation is not performed, and the particle size becomes small when pulverized after firing. It tends to be too much.

なお、最終的に得られる電極用炭素材料の有機化合物由来の炭化物の含有率(被覆率)は、用いる原料炭素材の量と、有機化合物の量及びJIS K 2270に準拠したミクロ法により測定される残炭率により、下記式(1)で算出することができる。
式(1)
有機化合物由来の炭化物の被覆率(%)=(有機化合物の質量×残炭率×100)/{
原料炭素材の質量+(有機化合物の質量×残炭率)}
In addition, the content (coverage) of the carbide derived from the organic compound of the carbon material for the electrode finally obtained is measured by the amount of the raw material carbon material used, the amount of the organic compound, and a micro method based on JIS K 2270. It can be calculated by the following formula (1) based on the remaining carbon ratio.
Formula (1)
Covering rate of carbide derived from organic compound (%) = (mass of organic compound × residual carbon rate × 100) / {
Mass of raw carbon material + (mass of organic compound x residual carbon ratio)}

(8)内部空隙率
複合炭素材(A)の内部空隙率は通常1%以上、好ましくは3%以上、より好ましく5%以上、更に好ましくは7%以上である。また23%未満、好ましくは22%以下、より好ましくは21%以下、更に好ましくは20%以下である。この内部空隙率が小さすぎると粒子内の液量が少なくなり、充放電特性が悪化する傾向があり、内部空隙率が大きすぎると、電極にした場合に粒子間空隙が少なく、電解液の拡散が不十分になる傾向がある。
(8) Internal porosity The internal porosity of the composite carbon material (A) is usually 1% or more, preferably 3% or more, more preferably 5% or more, and further preferably 7% or more. Moreover, it is less than 23%, Preferably it is 22% or less, More preferably, it is 21% or less, More preferably, it is 20% or less. If the internal porosity is too small, the amount of liquid in the particles tends to decrease, and charge / discharge characteristics tend to deteriorate. If the internal porosity is too large, there are few interparticle voids in the case of an electrode, and the electrolyte diffuses. Tend to be insufficient.

内部空隙率は、例えば、図1に示す様に、公知の水銀圧入法により得られた細孔分布(積分曲線)(L)を元に傾きの最小値に対して接線(M)を引き、当該接線(M)と前記積分曲線(L)の分岐点(P)を求め、その分岐点よりも小さい細孔容積を粒子内細孔量
(cm/g)(V)として定義する。得られた粒子内細孔量と黒鉛の真密度から内部空隙率を算出できる。算出に用いる黒鉛の真密度は、一般的な黒鉛の真密度である2.26g/cmを用いる。算出式を式2に示す。
For example, as shown in FIG. 1, the internal porosity is obtained by drawing a tangent (M) with respect to the minimum value of the slope based on the pore distribution (integral curve) (L) obtained by a known mercury intrusion method, A branch point (P) between the tangent line (M) and the integral curve (L) is obtained, and a pore volume smaller than the branch point is defined as an intraparticle pore amount (cm 3 / g) (V). The internal porosity can be calculated from the amount of pores in the particles obtained and the true density of graphite. The true density of graphite used for calculation is 2.26 g / cm 3 , which is the true density of general graphite. The calculation formula is shown in Formula 2.

式2
内部空隙率(%)=[粒子内細孔量/{粒子内細孔量+(1/黒鉛の真密度)}]×100
<複合炭素材(B)の製造方法>
複合炭素材(B)の製造方法は、黒鉛質物が複合化した複合炭素材であれば、特に制限はないが、好ましくは、複合炭素材(B)に対して加圧処理する方法、上述した原料炭素材を加圧処理した後、解砕し、炭素質物又は黒鉛質物被覆部分を得るための有機化合物(c)と混合し、得られた混合物を黒鉛化、粉砕処理を行う工程、もしくは、原料炭素材と非晶質、炭素質物又は黒鉛質物被覆部分を得るための有機化合物(c)と混合し、加圧処理した後、得られた混合物を黒鉛化、粉砕処理を行う工程にて本発明に用いられる炭素材を黒鉛質物で被覆した複合炭素材(B)を製造することができる。より好ましくは、粉砕工程数が少ない原料炭素材と黒鉛質物被覆部分を得るための有機化合物と混合し、加圧処理した後、得られた混合物を焼成、粉砕処理を行う工程にて本発明に用いられる炭素材を黒鉛質物で被覆した複合炭素材(B)を製造する方法である。
Formula 2
Internal porosity (%) = [intraparticle pore volume / {intraparticle pore volume + (1 / true graphite density)}] × 100
<Method for producing composite carbon material (B)>
The method for producing the composite carbon material (B) is not particularly limited as long as it is a composite carbon material in which a graphite material is composited. After the raw material carbon material is subjected to pressure treatment, it is crushed and mixed with an organic compound (c) for obtaining a carbonaceous material or a graphite material-coated portion, and the resulting mixture is graphitized and subjected to a pulverization treatment, or The raw material carbon material is mixed with an organic compound (c) for obtaining an amorphous, carbonaceous material, or graphite material-coated portion, subjected to pressure treatment, and then the obtained mixture is graphitized and pulverized. A composite carbon material (B) in which the carbon material used in the invention is coated with a graphite material can be produced. More preferably, after mixing with a raw material carbon material having a small number of pulverization steps and an organic compound for obtaining a graphite-coated portion and pressurizing, the obtained mixture is baked and subjected to a pulverization step in the present invention. This is a method for producing a composite carbon material (B) in which the carbon material used is coated with a graphite material.

・原料炭素材と有機化合物(c)とを混合する工程・加圧処理する工程は複合炭素材(A)の製造方法と同様の様式にて行うことができる。
・混合物を焼成する工程
具体的には、混合物を非酸化性雰囲気下、好ましくは窒素、アルゴン、二酸化炭素などの流通下に加熱して、有機化合物を黒鉛化させ非水系二次電池用複合炭素材を製造する工程である。
The step of mixing the raw material carbon material and the organic compound (c) and the step of pressure treatment can be performed in the same manner as the method for producing the composite carbon material (A).
-The step of firing the mixture Specifically, the mixture is heated in a non-oxidizing atmosphere, preferably under a flow of nitrogen, argon, carbon dioxide, etc., to graphitize the organic compound, and thus a composite coal for non-aqueous secondary batteries. This is a process for manufacturing a material.

焼成温度は混合物の調製に用いた有機化合物(c)により異なるが、黒鉛質物が複合化された非水系二次電池用複合炭素材を得る場合、有機化合物が黒鉛化する温度又はそれ以上であればよく、具体的には、通常は2000℃以上、好ましくは2500℃以上、より好ましくは2700℃以上に加熱して十分に炭化させる。加熱温度の上限は有機化合物の炭化物が、混合物中の炭素材の結晶構造と同等の結晶構造に達しない温度であり、通常は3300℃以下、好ましくは3100℃以下、3000℃以下がより好ましい。   The firing temperature varies depending on the organic compound (c) used for the preparation of the mixture. However, when obtaining a composite carbon material for a non-aqueous secondary battery in which a graphite material is composited, it should be at or above the temperature at which the organic compound graphitizes. Specifically, it is usually carbonized sufficiently by heating to 2000 ° C. or higher, preferably 2500 ° C. or higher, more preferably 2700 ° C. or higher. The upper limit of the heating temperature is a temperature at which the carbide of the organic compound does not reach a crystal structure equivalent to the crystal structure of the carbon material in the mixture, and is usually 3300 ° C. or lower, preferably 3100 ° C. or lower and 3000 ° C. or lower.

焼成処理条件において、熱履歴温度条件、昇温速度、冷却速度、熱処理時間等は、適宜設定する。また、比較的低温領域で熱処理した後、所定の温度に昇温することもできる。なお、本工程に用いる反応機は回分式でも連続式でも、また一基でも複数基でもよい。
焼成に使用する炉は上記要件を満たせば特に、制約はないが、例えば、シャトル炉、トンネル炉、リードハンマー炉、ロータリーキルン、オートクレーブ等の反応槽、コーカー(コークス製造の熱処理槽)、タンマン炉、アチソン炉、加熱方式も、高周波誘導加熱炉、直接式抵抗加熱、間接式抵抗加熱、直接燃焼加熱、輻射熱加熱等を用いることができる。処理時には、必要に応じて攪拌を行なってもよい。
In the firing treatment conditions, the heat history temperature condition, the temperature rise rate, the cooling rate, the heat treatment time, etc. are appropriately set. Further, after heat treatment in a relatively low temperature region, the temperature can be raised to a predetermined temperature. In addition, the reactor used for this process may be a batch type or a continuous type, and may be one or more.
The furnace used for firing is not particularly limited as long as the above requirements are satisfied. As the Atchison furnace and heating method, a high-frequency induction heating furnace, direct resistance heating, indirect resistance heating, direct combustion heating, radiant heat heating, or the like can be used. During the treatment, stirring may be performed as necessary.

上記工程を経た複合炭素材は、必要に応じて、再度粉砕、解砕、分級処理等の粉体加工し、非水系二次電池用複合炭素材を得る。
粉砕や解砕に用いる装置に特に制限はないが、例えば、粗粉砕機としてはせん断式ミル、ジョークラッシャー、衝撃式クラッシャー、コーンクラッシャー等が挙げられ、中間粉砕機としてはロールクラッシャー、ハンマーミル等が挙げられ、微粉砕機としてはボールミル、振動ミル、ピンミル、攪拌ミル、ジェットミル等が挙げられる。
The composite carbon material that has undergone the above-described steps is subjected to powder processing such as pulverization, crushing, and classification again as necessary to obtain a composite carbon material for a non-aqueous secondary battery.
There are no particular restrictions on the apparatus used for pulverization and pulverization, for example, the coarse pulverizer includes a shearing mill, jaw crusher, impact crusher, cone crusher, etc., and the intermediate pulverizer includes roll crusher, hammer mill, etc. Examples of the pulverizer include a ball mill, a vibration mill, a pin mill, a stirring mill, and a jet mill.

分級処理に用いる装置としては特に制限はないが、例えば、乾式篩い分けの場合は、回
転式篩い、動揺式篩い、旋動式篩い、振動式篩い等を用いることができ、乾式気流式分級の場合は、重力式分級機、慣性力式分級機、遠心力式分級機(クラシファイア、サイクロン等)を用いることができ、また、湿式篩い分け、機械的湿式分級機、水力分級機、沈降分級機、遠心式湿式分級機等を用いることができる。
There is no particular limitation on the apparatus used for classification, but for example, in the case of dry sieving, a rotary sieving, a swaying sieving, a rotating sieving, a vibrating sieving, etc. can be used. In this case, gravity classifier, inertial classifier, centrifugal classifier (classifier, cyclone, etc.) can be used, wet sieving, mechanical wet classifier, hydraulic classifier, sedimentation classifier A centrifugal wet classifier or the like can be used.

<複合炭素材(B)>
上記製造方法で得られた複合炭素材(B)は、以下のような特性を持つことが好ましい。
<非水系二次電池用複合炭素材>
(1)002面の面間隔(d002)
複合炭素材(B)の学振法によるX線回折で求めた002面の面間隔(d002)は、通常0.337nm以下、好ましくは0.3365nm以下、より好ましくは0.336nm以下、Lcが90nm以上であることが好ましい。X線広角回折法による002面の面間隔(d002)が0.337nm以下、Lcが90nm以上であることは、複合炭素材(B)の粒子の表面を除く大部分の結晶性が高いということであり、非晶質炭素材料に見られるような不可逆容量が大きいことによる低容量化を生じない高容量電極となる炭素材料であることを示す。
<Composite carbon material (B)>
The composite carbon material (B) obtained by the above production method preferably has the following characteristics.
<Composite carbon material for non-aqueous secondary batteries>
(1) 002 plane spacing (d002)
The interplanar spacing (d002) of the 002 plane obtained by X-ray diffraction by the Gakushin method of the composite carbon material (B) is usually 0.337 nm or less, preferably 0.3365 nm or less, more preferably 0.336 nm or less, and Lc is It is preferable that it is 90 nm or more. When the interplanar spacing (d002) of 002 plane by X-ray wide angle diffraction method is 0.337 nm or less and Lc is 90 nm or more, the crystallinity of most of the composite carbon material (B) excluding the surface is high. This indicates that the carbon material is a high-capacity electrode that does not cause a reduction in capacity due to the large irreversible capacity found in amorphous carbon materials.

(2)タップ密度
複合炭素材(B)のタップ密度は、通常0.7g/cm以上であり、1.35g/cm以上が好ましい。
タップ密度が小さすぎると、特に高密度に圧延された電極内で充分な連続空隙が確保されず、空隙に保持ざれた電解液内のLiイオンの移動性が落ちることで、大電流充放電特性が低下する傾向がある。タップ密度が高すぎると、粒子内炭素密度が上昇し、圧延性に欠け、高密度の負極シートを形成することが難しくなる場合がある。
The tap density of the (2) tap density composite carbon material (B) is usually 0.7 g / cm 3 or more, 1.35 g / cm 3 or more.
If the tap density is too small, sufficient continuous voids are not secured especially in the electrode rolled to a high density, and the mobility of Li ions in the electrolyte that is not retained in the voids is reduced, resulting in large current charge / discharge characteristics. Tends to decrease. When the tap density is too high, the carbon density in the particle increases, the rollability is insufficient, and it may be difficult to form a high-density negative electrode sheet.

(3)ラマンR値
複合炭素材(B)のアルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおける1580cm−1付近のピーク強度に対する1360cm−1付近のピーク強度比であるラマンR値は通常0.01以上、好ましくは0.05以上であり、また通常0.3以下、好ましくは、0.25以下、より好ましくは0.2以下である。ラマンR値が大きすぎると、粒子表面の結晶が乱れ、電解液との反応性が増し、効率の低下を招く傾向があり、ラマン値が小さすぎると充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加、大電流充放電特性低下の傾向がある。
(3) Raman R value is the peak intensity ratio in the vicinity of 1360 cm -1 to the peak intensity near 1580 cm -1 in the argon ion laser Raman spectrum of the Raman R value composite carbon material (B) is usually 0.01 or more, preferably 0 .05 or more and usually 0.3 or less, preferably 0.25 or less, more preferably 0.2 or less. If the Raman R value is too large, the crystal on the particle surface is disturbed, and the reactivity with the electrolytic solution tends to increase, leading to a decrease in efficiency. If the Raman value is too small, the charge / discharge reactivity is lowered and stored at high temperatures. There is a tendency to increase gas generation at the time and to reduce large current charge / discharge characteristics.

(4)BET法による比表面積
複合炭素材(B)のBET法による比表面積は通常0.5m/g以上、好ましくは1.0m/g以上、好ましくは、8m/g以下、より好ましくは7m/g以下である。比表面積が大きすぎると電解液との反応性が増し、充放電効率の低下を招く虞があり、比表面積が小さすぎると充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加、大電流充放電特性低下の傾向がある。
(4) Specific surface area by BET method The specific surface area by the BET method of the composite carbon material (B) is usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 1.0 m 2 / g or more, preferably 8 m 2 / g or less. Preferably, it is 7 m 2 / g or less. If the specific surface area is too large, the reactivity with the electrolyte may increase, leading to a decrease in charge / discharge efficiency. If the specific surface area is too small, the charge / discharge reactivity will decrease, resulting in increased gas generation during high-temperature storage. There is a tendency for the current charge / discharge characteristics to decrease.

(5)細孔容量
複合炭素材(B)の水銀圧入法による10nm〜100000nmの範囲の細孔容量は、通常5ml/g以下、好ましくは、3ml/g以下、より好ましくは2ml/g以下であ
り、通常、0.01ml/g以上、好ましくは、0.05ml/g以上、より好ましくは0.1ml/g以上であり、250〜2500nmの範囲の細孔容積は、通常、0.001
ml/g以上、好ましくは0.002ml/g以上、より好ましくは0.005ml/g以
上であり、通常1ml/g以下、好ましくは0.9ml/g以下、より好ましくは、0.7
ml/g以下である。細孔量が大きすぎると、細孔に起因した比表面積が増加し、電解液
との反応が過剰に発生して、不可逆容量が増加する傾向があり、少なすぎると、大電流充放電特性が低下する傾向がある。
(5) Pore volume The pore volume of the composite carbon material (B) in the range of 10 nm to 100000 nm by the mercury intrusion method is usually 5 ml / g or less, preferably 3 ml / g or less, more preferably 2 ml / g or less. Yes, usually 0.01 ml / g or more, preferably 0.05 ml / g or more, more preferably 0.1 ml / g or more, and the pore volume in the range of 250 to 2500 nm is usually 0.001.
ml / g or more, preferably 0.002 ml / g or more, more preferably 0.005 ml / g or more, usually 1 ml / g or less, preferably 0.9 ml / g or less, more preferably 0.7
ml / g or less. If the amount of pores is too large, the specific surface area resulting from the pores will increase, and excessive reaction with the electrolyte will tend to increase the irreversible capacity. There is a tendency to decrease.

(6)平均粒径(d50)
複合炭素材(B)の平均粒径(d50)は通常40μm以下、好ましくは、30μm以下、より好ましくは25μm以下であり、通常、3μm以上、好ましくは、4μm以上、より好ましくは5μm以上である。平均粒径が大きすぎるとこの粒径範囲を超えると極板化した際に、筋引きなどの工程上の不都合が出ることが多く、また、この粒径範囲を下回ると、表面積が大きくなりすぎ電解液との活性を抑制することが難しくなる傾向がある。
(6) Average particle diameter (d50)
The average particle size (d50) of the composite carbon material (B) is usually 40 μm or less, preferably 30 μm or less, more preferably 25 μm or less, usually 3 μm or more, preferably 4 μm or more, more preferably 5 μm or more. . If the average particle size is too large, exceeding this particle size range will often cause inconveniences in the process of striping, etc., and if it falls below this particle size range, the surface area will become too large. It tends to be difficult to suppress the activity with the electrolytic solution.

複合炭素材(B)の表面層の下記式2で表される官能基量(O/C値)は、通常0.1%以上、好ましくは0.3%以上、より好ましくは0.5%以上である。また通常3%以下、好ましくは2.5%以下、より好ましく、2%以下である。この表面官能基量O/C値が小さすぎると、負極活物質表面におけるLiイオンと電解液溶媒の脱溶媒和反応性が低下し、大電流充放電特性が低下する虞があり、大きすぎると、電解液との反応性が増し、充放電効率の低下を招く虞がある。   The functional group amount (O / C value) represented by the following formula 2 of the surface layer of the composite carbon material (B) is usually 0.1% or more, preferably 0.3% or more, more preferably 0.5%. That's it. Further, it is usually 3% or less, preferably 2.5% or less, more preferably 2% or less. If the surface functional group amount O / C value is too small, the desolvation reactivity of Li ions and the electrolyte solvent on the surface of the negative electrode active material is lowered, and the large current charge / discharge characteristics may be lowered. There is a possibility that the reactivity with the electrolyte increases and the charge / discharge efficiency decreases.

式2
O/C値(%)=X線光電子分光法(XPS)分析におけるO1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたO原子濃度/XPS分析におけるC1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたC原子濃度×100
本発明における表面官能基量はX線光電子分光法(XPS)を用いて測定することができる。
Formula 2
O / C value (%) = O atom concentration determined based on the peak area of the O1s spectrum in X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis / C atom concentration determined based on the peak area of the C1s spectrum in XPS analysis × 100
The amount of surface functional groups in the present invention can be measured using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

表面官能基量O/C値は、X線光電子分光法測定としてX線光電子分光器を用い、測定対象を表面が平坦になるように試料台に載せ、アルミニウムのKα線をX線源とし、マルチプレックス測定により、C1s(280〜300eV)とO1s(525〜545eV)のスペクトルを測定する。得られたC1sのピークトップを284.3eVとして帯電補正し、C1sとO1sのスペクトルのピーク面積を求め、更に装置感度係数を掛けて、CとOの表面原子濃度をそれぞれ算出する。得られたそのOとCの原子濃度比O/C(O原子濃度/C原子濃度)を炭素材料の表面官能基量O/C値と定義する。   The surface functional group amount O / C value is measured using an X-ray photoelectron spectrometer as an X-ray photoelectron spectroscopy measurement, the measurement target is placed on a sample stage so that the surface is flat, and the Kα ray of aluminum is used as an X-ray source. The spectra of C1s (280 to 300 eV) and O1s (525 to 545 eV) are measured by multiplex measurement. The obtained C1s peak top is corrected to be 284.3 eV, the peak areas of the C1s and O1s spectra are obtained, and the device sensitivity coefficient is multiplied to calculate the surface atomic concentrations of C and O, respectively. The obtained atomic concentration ratio O / C of O and C (O atomic concentration / C atomic concentration) is defined as the surface functional group amount O / C value of the carbon material.

(7)黒鉛結晶配向比(I(110)/I(004))
広角X線回折測定により得られる、複合炭素材(B)の格子面(110)と(004)に対応するピークの強度比R(=I(110)/I(004))が通常0.50以下、好ましくは、0.40以下、より好ましくは0.30以下であり、通常、0.05以上、好ましくは、0.10以上、より好ましくは0.15以上である。粉体配向比が上記範囲を下回ると、電池充電時の電極の膨張が大きくなり、サイクル試験中の膨張収縮に起因する活物質の脱落等によりサイクル特性が低下しやすくなる傾向がある。一方、粉体配向比が上記範囲を上回ると、プレスにより電極の活物質充填密度を上げ難くなる場合がある。
(7) Graphite crystal orientation ratio (I (110) / I (004))
The peak intensity ratio R (= I (110) / I (004)) corresponding to the lattice planes (110) and (004) of the composite carbon material (B) obtained by wide-angle X-ray diffraction measurement is usually 0.50. Hereinafter, it is preferably 0.40 or less, more preferably 0.30 or less, and usually 0.05 or more, preferably 0.10 or more, more preferably 0.15 or more. When the powder orientation ratio is less than the above range, the expansion of the electrode at the time of charging the battery tends to increase, and the cycle characteristics tend to be deteriorated due to the dropping of the active material due to the expansion and contraction during the cycle test. On the other hand, when the powder orientation ratio exceeds the above range, it may be difficult to increase the active material filling density of the electrode by pressing.

(8)平均円形度
複合炭素材(B)の粒径10μm〜40μmの範囲の粒子について測定した下記式で与えられる円形度(=粒子投影面積と同じ面積の円の周長/粒子投影像の周長)が通常0.85以上、好ましくは、0.90以上、より好ましくは0.93以上である。平均円形度
がこの範囲を下回ると、大電流充放電特性の低下が生じる傾向がある。
(8) Average circularity The circularity given by the following equation (= periphery of a circle having the same area as the particle projection area / particle projection image) measured for particles having a particle diameter of 10 μm to 40 μm of the composite carbon material (B). Perimeter) is usually 0.85 or more, preferably 0.90 or more, more preferably 0.93 or more. When the average circularity is below this range, the large current charge / discharge characteristics tend to be reduced.

(9)被覆率
複合炭素材(B)は、黒鉛質物で被覆されている。この被覆率は、通常1%以上、好ましくは5%以上、より好ましくは8%以上、更に好ましくは11%以上であり、また通常
20%以下、好ましくは19%以下、より好ましくは17%以下である。この含有率が大きすぎると負極材の低結晶性部分が多くなり、電池を組んだ際の可逆容量が小さくなる傾向があり、小さすぎると、鱗片黒鉛に対して低結晶部位が均一にコートされないとともに強固な造粒がなされず、焼成後に粉砕した際、粒径が小さくなる傾向がある。なお、最終的に得られる複合炭素材(B)の有機化合物由来の炭化物の含有率(被覆率)は、用いる炭素材の量と、有機化合物の量及びそのJIS K 2270のミクロ法により測定される残炭率により、下記式で算出することができる。
有機化合物由来の炭化物の被覆率(%)=(有機化合物の質量×残炭率×100)/
(黒鉛粒子の質量+有機化合物の質量×残炭率)
(9) Coverage The composite carbon material (B) is coated with a graphite material. This coverage is usually 1% or more, preferably 5% or more, more preferably 8% or more, more preferably 11% or more, and usually 20% or less, preferably 19% or less, more preferably 17% or less. It is. If the content is too large, the low crystalline portion of the negative electrode material increases, and the reversible capacity when the battery is assembled tends to be small. If the content is too small, the low crystalline portion is not uniformly coated on the scale graphite. At the same time, strong granulation is not achieved, and the particle size tends to be small when pulverized after firing. In addition, the content (coverage) of the carbide derived from the organic compound of the composite carbon material (B) finally obtained is measured by the amount of the carbon material used, the amount of the organic compound, and the micro method of JIS K 2270. It can be calculated by the following formula according to the remaining coal rate.
Covering rate of carbide derived from organic compound (%) = (mass of organic compound × residual carbon rate × 100) /
(Mass of graphite particles + mass of organic compound x residual carbon ratio)

<複合炭素材(A)と複合炭素材(B)との混合>
本発明の非水系二次電池用炭素材料は、少なくとも上述した複合炭素材(A)と複合炭素材(B)とを含むことを特徴としている。
上述の複合炭素材(A)に複合炭素材(B)を混合する場合、複合炭素材(A)と複合炭素材(B)の総量に対する複合炭素材(A)の混合割合は、特に制限はないが、通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上、また、通常95質量%以下、好ましくは90質量%以下の範囲である。複合炭素材(B)の混合割合が前記範囲を下回ると、負極を形成する(特に電極密度を所定の値にする)工程の際に、複合炭素材(A)の表面構造が破壊され、優れた電池特性が得られ難い傾向がある。一方、前記範囲を上回ると、複合炭素材(A)の特性が現れ難く、複合炭素材(B)が変形されすぎ、電極内への液拡散が悪くなる傾向がある。
<Mixing of composite carbon material (A) and composite carbon material (B)>
The carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention is characterized by including at least the composite carbon material (A) and the composite carbon material (B) described above.
When the composite carbon material (B) is mixed with the composite carbon material (A), the mixing ratio of the composite carbon material (A) to the total amount of the composite carbon material (A) and the composite carbon material (B) is not particularly limited. However, it is usually 5% by mass or more, preferably 10% by mass or more, and usually 95% by mass or less, preferably 90% by mass or less. When the mixing ratio of the composite carbon material (B) is lower than the above range, the surface structure of the composite carbon material (A) is destroyed during the step of forming a negative electrode (particularly, the electrode density is set to a predetermined value), and thus excellent. The battery characteristics tend to be difficult to obtain. On the other hand, if the above range is exceeded, the characteristics of the composite carbon material (A) hardly appear, the composite carbon material (B) tends to be deformed excessively, and the liquid diffusion into the electrode tends to deteriorate.

複合炭素材(A)と複合炭素材(B)との混合に用いる装置としては、特に制限はないが、例えば、回転型混合機の場合:円筒型混合機、双子円筒型混合機、二重円錐型混合機、正立方型混合機、鍬形混合機等を用いることができ、固定型混合機の場合:螺旋型混合機、リボン型混合機、Muller型混合機、Helical Flight型混合機、Pugmill型混合機、流動化型混合機等を用いることができる。   An apparatus used for mixing the composite carbon material (A) and the composite carbon material (B) is not particularly limited. For example, in the case of a rotary mixer: a cylindrical mixer, a twin cylindrical mixer, a double Conical mixers, regular cubic mixers, vertical mixers, and the like can be used. In the case of stationary mixers: spiral mixers, ribbon mixers, Muller mixers, Helical Flight mixers, Pugmill A mold mixer, a fluidized mixer, or the like can be used.

<非水系二次電池用炭素材>
複合炭素材(A)と複合炭素材(B)との混合物(以下、非水系二次電池用負極材ともいう)の物性は以下のような物性であることが好ましい。
本発明の非水系二次電池用負極材の体積基準平均粒径d50は、通常5μm以上、好ましくは10μm以上、また、通常60μm以下、好ましくは40μm以下の範囲である。上記範囲内であれば複合炭素材(A)を含む効果を得易い点から好ましい。
本発明の非水系二次電池用負極材のBET比表面積は、通常1.5m/g以上、好ましくは、2.0m/g以上、また、通常8m/g以下、好ましくは6m/g以下の範囲である。上記範囲内であれば負極材料とした場合の不可逆容量が小さい点から好ましい。
<Carbon material for non-aqueous secondary batteries>
The physical properties of the mixture of the composite carbon material (A) and the composite carbon material (B) (hereinafter also referred to as a negative electrode material for non-aqueous secondary batteries) are preferably as follows.
The volume-based average particle diameter d50 of the negative electrode material for a non-aqueous secondary battery of the present invention is usually in the range of 5 μm or more, preferably 10 μm or more, and usually 60 μm or less, preferably 40 μm or less. If it is in the said range, it is preferable from the point which is easy to acquire the effect containing a composite carbon material (A).
The BET specific surface area of the negative electrode material for a non-aqueous secondary battery of the present invention is usually 1.5 m 2 / g or more, preferably 2.0 m 2 / g or more, and usually 8 m 2 / g or less, preferably 6 m 2. / G or less. If it is in the said range, it is preferable from the point that the irreversible capacity | capacitance at the time of setting it as a negative electrode material is small.

また、本発明の非水系二次電池用負極材のタップ密度は、通常0.6g/cm以上、0.7g/cm以上が好ましく、0.8g/cm以上がより好ましく、0.85g/cm以上が更に好ましい。また、通常1.4g/cm以下、1.3g/cm以下が好ましく、1.2g/cm以下がより好ましい。タップ密度が低すぎると、高速充放電特性に劣り、タップ密度が高すぎると、粒子内炭素密度が上昇し、圧延性に欠け、高密度の負極シートを形成することが難しくなる場合がある。 The tap density of the negative electrode material for a non-aqueous secondary battery of the present invention is usually preferably 0.6 g / cm 3 or more, preferably 0.7 g / cm 3 or more, more preferably 0.8 g / cm 3 or more, and 85 g / cm 3 or more is more preferable. And usually 1.4 g / cm 3 or less, preferably 1.3 g / cm 3 or less, 1.2 g / cm 3 or less is more preferable. If the tap density is too low, the high-speed charge / discharge characteristics are inferior. If the tap density is too high, the intra-particle carbon density increases, the rollability is insufficient, and it may be difficult to form a high-density negative electrode sheet.

<その他の炭素材>
複合炭素材(A)と複合炭素材(B)以外に、公知の炭素材を本発明の効果を損なわない範囲であれば、混合させてもよい。
<非水系二次電池用負極>
本発明の非水系二次電池用負極(以下適宜「電極シート」ともいう。)は、集電体と、集電体上に形成された活物質層とを備え、当該活物質層は少なくとも本発明にかかる非水系二次電池用複合炭素材を含有することを特徴とする。更に好ましくは、当該活物質層にはバインダを含有する。
<Other carbon materials>
In addition to the composite carbon material (A) and the composite carbon material (B), a known carbon material may be mixed as long as the effects of the present invention are not impaired.
<Negative electrode for non-aqueous secondary battery>
The negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention (hereinafter also referred to as “electrode sheet” as appropriate) includes a current collector and an active material layer formed on the current collector, and the active material layer is at least the present material layer. The composite carbon material for a non-aqueous secondary battery according to the invention is contained. More preferably, the active material layer contains a binder.

バインダとしては、分子内にオレフィン性不飽和結合を有するものを用いる。その種類は特に制限されないが、具体例としては、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン・イソプレン・スチレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体などが挙げられる。このようなオレフィン性不飽和結合を有するバインダを用いることにより、活物質層の電解液に対する膨潤性を低減することができる。中でも入手の容易性から、スチレン−ブタジエンゴムが好ましい。   As the binder, one having an olefinically unsaturated bond in the molecule is used. The type is not particularly limited, and specific examples include styrene-butadiene rubber, styrene / isoprene / styrene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, butadiene rubber, and ethylene / propylene / diene copolymer. By using such a binder having an olefinically unsaturated bond, the swellability of the active material layer with respect to the electrolytic solution can be reduced. Of these, styrene-butadiene rubber is preferred because of its availability.

このようなオレフィン性不飽和結合を有するバインダと、前述の活物質とを組み合わせて用いることにより、負極板の強度を高くすることができる。負極板の強度が高いと、充放電による負極の劣化が抑制され、サイクル寿命を長くすることができる。また、本発明に係る負極では、活物質層と集電体との接着強度が高いので、活物質層中のバインダの含有量を低減させても、負極を捲回して電池を製造する際に、集電体から活物質層が剥離することもないと推察される。   By using a binder having such an olefinically unsaturated bond in combination with the above active material, the strength of the negative electrode plate can be increased. When the strength of the negative electrode plate is high, deterioration of the negative electrode due to charge / discharge is suppressed, and the cycle life can be extended. In addition, since the negative electrode according to the present invention has high adhesive strength between the active material layer and the current collector, even when the binder content in the active material layer is reduced, the negative electrode is wound to produce a battery. It is assumed that the active material layer does not peel from the current collector.

分子内にオレフィン性不飽和結合を有するバインダとしては、その分子量が大きいものか、或いは、不飽和結合の割合が高いものが望ましい。
具体的に、分子量が大きいバインダの場合には、その重量平均分子量が通常1万以上、好ましくは5万以上、また、通常100万以下、好ましくは30万以下の範囲にあるものが望ましい。また、不飽和結合の割合が高いバインダの場合には、全バインダの1g当たりのオレフィン性不飽和結合のモル数が、通常2.5×10−7以上、好ましくは8×10−7以上、また、通常5×10−6以下、好ましくは1×10−6以下の範囲にあるものが望ましい。
As the binder having an olefinically unsaturated bond in the molecule, a binder having a high molecular weight or a high proportion of unsaturated bonds is desirable.
Specifically, in the case of a binder having a large molecular weight, it is desirable that the weight average molecular weight is usually 10,000 or more, preferably 50,000 or more, and usually 1,000,000 or less, preferably 300,000 or less. In the case of a binder having a high ratio of unsaturated bonds, the number of moles of olefinically unsaturated bonds per gram of all binders is usually 2.5 × 10 −7 or more, preferably 8 × 10 −7 or more, Further, it is usually 5 × 10 −6 or less, preferably 1 × 10 −6 or less.

バインダとしては、これらの分子量に関する規定と不飽和結合の割合に関する規定のうち、少なくとも何れか一方を満たしていればよいが、両方の規定を同時に満たすものがより好ましい。オレフィン性不飽和結合を有するバインダの分子量が小さ過ぎると機械的強度に劣り、大き過ぎると可撓性に劣る。また、バインダ中のオレフィン性不飽和結合の割合が低過ぎると強度向上効果が薄れ、高過ぎると可撓性に劣る。   The binder only needs to satisfy at least one of these regulations regarding molecular weight and regulations regarding the proportion of unsaturated bonds, but it is more preferable to satisfy both regulations simultaneously. When the molecular weight of the binder having an olefinically unsaturated bond is too small, the mechanical strength is inferior, and when it is too large, the flexibility is inferior. Moreover, when the ratio of the olefinically unsaturated bond in the binder is too low, the effect of improving the strength is reduced, and when it is too high, the flexibility is inferior.

また、オレフィン性不飽和結合を有するバインダは、その不飽和度が、通常15%以上、好ましくは20%以上、より好ましくは40%以上、また、通常90%以下、好ましくは80%以下の範囲にあるものが望ましい。なお、不飽和度とは、ポリマーの繰り返し単位に対する二重結合の割合(%)を表す。
本発明においては、オレフィン性不飽和結合を有さないバインダも、本発明の効果が失われない範囲において、上述のオレフィン性不飽和結合を有するバインダと併用することができる。オレフィン性不飽和結合を有するバインダ量に対する、オレフィン性不飽和結合を有さないバインダの混合比率は、通常150質量%以下、好ましくは120質量%以下の範囲である。
The binder having an olefinically unsaturated bond has a degree of unsaturation of usually 15% or more, preferably 20% or more, more preferably 40% or more, and usually 90% or less, preferably 80% or less. Is desirable. The degree of unsaturation represents the ratio (%) of the double bond to the repeating unit of the polymer.
In the present invention, a binder that does not have an olefinically unsaturated bond can also be used in combination with the above-described binder that has an olefinically unsaturated bond as long as the effects of the present invention are not lost. The mixing ratio of the binder not having an olefinically unsaturated bond to the amount of the binder having an olefinically unsaturated bond is usually 150% by mass or less, preferably 120% by mass or less.

オレフィン性不飽和結合を有さないバインダを併用することにより、塗布性を向上することができるが、併用量が多すぎると活物質層の強度が低下する。
オレフィン性不飽和結合を有さないバインダの例としては、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、澱粉等の多糖類;カラギナン、プルラン、グアーガム、ザンサンガム(キサンタンガム)等の増粘多糖類;ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル類;ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のビニルアルコ
ール類;ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等のポリ酸、或いはこれらポリマーの金属塩;ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素ポリマー;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのアルカン系ポリマー及びこれらの共重合体などが挙げられる。
By using a binder that does not have an olefinically unsaturated bond, the coatability can be improved. However, if the combined amount is too large, the strength of the active material layer is lowered.
Examples of binders having no olefinically unsaturated bond include polysaccharides such as methylcellulose, carboxymethylcellulose, and starch; thickening polysaccharides such as carrageenan, pullulan, guar gum, and xanthan gum; polyethylene oxide, polypropylene oxide, and the like. Polyethers; vinyl alcohols such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral; polyacids such as polyacrylic acid and polymethacrylic acid; or metal salts of these polymers; fluorine-containing polymers such as polyvinylidene fluoride; alkanes such as polyethylene and polypropylene Examples thereof include polymers and copolymers thereof.

本発明の炭素材は、上述のオレフィン性不飽和結合を有するバインダと組み合わせて用いた場合、活物質層に用いるバインダの比率を従来に比べて低減することができる。具体的には、本発明の負極材料と、バインダ(上述のように不飽和結合を有するバインダと、不飽和結合を有さないバインダとの混合物であってもよい。)との質量比率(負極材料/バインダ)は、それぞれの乾燥質量比で、通常90/10以上、好ましくは95/5以上であり、通常99.9/0.1以下、好ましくは99.5/0.5以下の範囲である。
バインダの割合が高過ぎると容量の減少や、抵抗増大を招きやすく、バインダの割合が少な過ぎると負極板強度が劣る。
When the carbon material of the present invention is used in combination with the above-mentioned binder having an olefinically unsaturated bond, the ratio of the binder used in the active material layer can be reduced as compared with the conventional material. Specifically, the mass ratio (negative electrode) of the negative electrode material of the present invention and a binder (may be a mixture of a binder having an unsaturated bond and a binder having no unsaturated bond as described above). (Material / binder) is usually in the range of 90/10 or more, preferably 95/5 or more, and usually 99.9 / 0.1 or less, preferably 99.5 / 0.5 or less, in each dry mass ratio. It is.
If the binder ratio is too high, the capacity tends to decrease and the resistance tends to increase. If the binder ratio is too small, the strength of the negative electrode plate is inferior.

本発明の負極は、上述の本発明の負極材料とバインダとを分散媒に分散させてスラリーとし、これを集電体に塗布することにより形成される。分散媒としては、アルコールなどの有機溶媒や、水を用いることができる。このスラリーには更に、所望により導電剤を加えてもよい。導電剤としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラックなどのカーボンブラック、平均粒径1μm以下のCu、Ni又はこれらの合金からなる微粉末などが挙げられる。導電剤の添加量は、本発明の負極材料に対して通常10質量%以下程度である。   The negative electrode of the present invention is formed by dispersing the above-described negative electrode material of the present invention and a binder in a dispersion medium to form a slurry, which is applied to a current collector. As the dispersion medium, an organic solvent such as alcohol or water can be used. If necessary, a conductive agent may be added to the slurry. Examples of the conductive agent include carbon black such as acetylene black, ketjen black, and furnace black, and fine powder made of Cu, Ni having an average particle diameter of 1 μm or less, or an alloy thereof. The addition amount of the conductive agent is usually about 10% by mass or less with respect to the negative electrode material of the present invention.

スラリーを塗布する集電体には、従来公知のものを用いることができる。具体的には、圧延銅箔、電解銅箔、ステンレス箔等の金属薄膜が挙げられる。集電体の厚さは、通常4μm以上、好ましくは6μm以上であり、通常30μm以下、好ましくは20μm以下である。
このスラリーを、集電体である銅箔上に、負極材料が5〜15mg/cm付着するように、ドクターブレードを用いて幅5cmに塗布し、室温で風乾を行う。更に110℃で30分乾燥後、ロールプレスで、活物質層の密度が1.7g/cmになるよう調整することにより、好ましい電極シートを得ることができる。
A conventionally well-known thing can be used for the electrical power collector which apply | coats a slurry. Specific examples include metal thin films such as rolled copper foil, electrolytic copper foil, and stainless steel foil. The thickness of the current collector is usually 4 μm or more, preferably 6 μm or more, and usually 30 μm or less, preferably 20 μm or less.
The slurry is applied to a width of 5 cm by using a doctor blade so that the negative electrode material adheres to 5 to 15 mg / cm 2 on a copper foil as a current collector, and air-dried at room temperature. Furthermore, after drying at 110 degreeC for 30 minutes, a preferable electrode sheet can be obtained by adjusting so that the density of an active material layer may be set to 1.7 g / cm < 3 > with a roll press.

スラリーを集電体上に塗布した後、通常60℃以上、好ましくは80℃以上、また、通常200℃以下、好ましくは195℃以下の温度で、乾燥空気又は不活性雰囲気下で乾燥し、活物性層を形成する。
スラリーを塗布、乾燥して得られる活物質層の厚さは、ロールプレスを行った後の状態において、通常5μm以上、好ましくは20μm以上、更に好ましくは30μm以上、また、通常200μm以下、好ましくは100μm以下、更に好ましくは75μm以下である。活物質層が薄すぎると、活物質の粒径との兼ね合いから負極としての実用性に欠け、厚すぎると、高密度の電流値に対する十分なLiイオンの吸蔵・放出の機能が得られにくい。
After applying the slurry on the current collector, the slurry is usually dried at a temperature of 60 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher, and usually 200 ° C. or lower, preferably 195 ° C. or lower, in dry air or an inert atmosphere. A physical layer is formed.
The thickness of the active material layer obtained by applying and drying the slurry is usually 5 μm or more, preferably 20 μm or more, more preferably 30 μm or more, and usually 200 μm or less, preferably after roll pressing. It is 100 μm or less, more preferably 75 μm or less. If the active material layer is too thin, practicality as a negative electrode is lacking due to the balance with the particle size of the active material, and if it is too thick, it is difficult to obtain a sufficient Li ion occlusion / release function for a high-density current value.

また、複合炭素材(A)と炭素材(B)をそれぞれ電極シート化し、ロールプレス機で所定の密度にした際の荷重の比率、複合炭素材(A)/炭素材(B)の値は1〜50であることが好ましく、1.1〜30であることがより好ましく、更には1.2〜20であることが好ましい。比率が1以下の場合は、複合炭素材の表面構造が乱される可能性があり、50を超える場合は、荷重に対して密度の変化が激しくなり、密度の制御が困難となる。   Moreover, the composite carbon material (A) and the carbon material (B) are each made into an electrode sheet, and the ratio of the load when the density is set to a predetermined density with a roll press machine, the value of the composite carbon material (A) / carbon material (B) is 1 to 50 is preferable, 1.1 to 30 is more preferable, and 1.2 to 20 is more preferable. When the ratio is 1 or less, the surface structure of the composite carbon material may be disturbed, and when it exceeds 50, the change in density with respect to the load becomes severe, and it becomes difficult to control the density.

活物質層における炭素材の密度は、用途により異なるが、容量を重視する用途では、好ましくは1.55g/cm以上、とりわけ1.6g/cm以上、更に1.65g/cm以上、特に1.7g/cm以上が好ましい。密度が低すぎると、単位体積あたりの
電池の容量が必ずしも充分ではない。また、密度が高すぎるとレート特性が低下するので、1.9g/cm以下が好ましい。
The density of the carbon material in the active material layer varies depending on the application, the application that emphasizes capacity, preferably 1.55 g / cm 3 or more, especially 1.6 g / cm 3 or more, further 1.65 g / cm 3 or more, In particular, 1.7 g / cm 3 or more is preferable. If the density is too low, the capacity of the battery per unit volume is not always sufficient. Moreover, since a rate characteristic will fall when a density is too high, 1.9 g / cm < 3 > or less is preferable.

以上説明した本発明の非水系二次電池用複合炭素材を用いて非水系二次電池用負極を作製する場合、その手法や他の材料の選択については、特に制限されない。また、この負極を用いてリチウムイオン二次電池を作製する場合も、リチウムイオン二次電池を構成する正極、電解液等の電池構成上必要な部材の選択については特に制限されない。
以下、本発明の負極材料を用いたリチウムイオン二次電池用負極及びリチウムイオン二次電池の詳細を例示するが、使用し得る材料や作製の方法等は以下の具体例に限定されるものではない。
When producing the negative electrode for non-aqueous secondary batteries using the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries of the present invention described above, the method and selection of other materials are not particularly limited. Moreover, when producing a lithium ion secondary battery using this negative electrode, there is no particular limitation on the selection of members necessary for the battery configuration such as the positive electrode and the electrolytic solution constituting the lithium ion secondary battery.
Hereinafter, the details of the negative electrode for lithium ion secondary batteries and the lithium ion secondary battery using the negative electrode material of the present invention will be exemplified, but the materials that can be used and the method of production are not limited to the following specific examples. Absent.

<非水系二次電池>
本発明の非水系二次電池、特にリチウムイオン二次電池の基本的構成は、従来公知のリチウムイオン二次電池と同様であり、通常、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備える。負極としては、上述した本発明の負極を用いる。
正極は、正極活物質及びバインダを含有する正極活物質層を、集電体上に形成したものである。
<Non-aqueous secondary battery>
The basic configuration of the non-aqueous secondary battery of the present invention, particularly the lithium ion secondary battery, is the same as that of a conventionally known lithium ion secondary battery, and usually includes a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte. Is provided. The negative electrode of the present invention described above is used as the negative electrode.
The positive electrode is obtained by forming a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a binder on a current collector.

正極活物質としては、リチウムイオンなどのアルカリ金属カチオンを充放電時に吸蔵、放出できる金属カルコゲン化合物などが挙げられる。金属カルコゲン化合物としては、バナジウムの酸化物、モリブデンの酸化物、マンガンの酸化物、クロムの酸化物、チタンの酸化物、タングステンの酸化物などの遷移金属酸化物;バナジウムの硫化物、モリブデンの硫化物、チタンの硫化物、CuSなどの遷移金属硫化物;NiPS、FePS等の遷移金属のリン−硫黄化合物;VSe、NbSeなどの遷移金属のセレン化合物;Fe0.250.75、Na0.1CrSなどの遷移金属の複合酸化物;LiCoS、LiNiSなどの遷移金属の複合硫化物等が挙げられる。 Examples of the positive electrode active material include metal chalcogen compounds that can occlude and release alkali metal cations such as lithium ions during charge and discharge. Examples of metal chalcogen compounds include vanadium oxide, molybdenum oxide, manganese oxide, chromium oxide, titanium oxide, tungsten oxide, and other transition metal oxides; vanadium sulfide, molybdenum sulfide things, sulfides of titanium, transition metal sulfides such as CuS; NiPS 3, FePS 3 phosphate of a transition metal such as - sulfur compounds; VSe 2, selenium compounds of transition metals such as NbSe 3; Fe 0.25 V 0. Examples thereof include composite oxides of transition metals such as 75 S 2 and Na 0.1 CrS 2 ; composite sulfides of transition metals such as LiCoS 2 and LiNiS 2 .

これらの中でも、V、V13、VO、Cr、MnO、TiO、MoV、LiCoO、LiNiO、LiMn、TiS、V、Cr0.250.75、Cr0.50.5などが好ましく、特に好ましいのはLiCoO、LiNiO、LiMnや、これらの遷移金属の一部を他の金属で置換したリチウム遷移金属複合酸化物である。これらの正極活物質は、単独で用いても複数を混合して用いてもよい。 Among these, V 2 O 5, V 5 O 13, VO 2, Cr 2 O 5, MnO 2, TiO, MoV 2 O 8, LiCoO 2, LiNiO 2, LiMn 2 O 4, TiS 2, V 2 S 5 , Cr 0.25 V 0.75 S 2 , Cr 0.5 V 0.5 S 2 and the like are preferable, and LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 and some of these transition metals are particularly preferable. It is a lithium transition metal composite oxide substituted with another metal. These positive electrode active materials may be used alone or in combination.

正極活物質を結着するバインダとしては、公知のものを任意に選択して用いることができる。例としては、シリケート、水ガラス等の無機化合物や、テフロン(登録商標)、ポリフッ化ビニリデン等の不飽和結合を有さない樹脂などが挙げられる。これらの中でも好ましいのは、不飽和結合を有さない樹脂である。正極活物質を結着する樹脂として不飽和結合を有する樹脂を用いると酸化反応時(充電時)に分解するおそれがある。これらの樹脂の重量平均分子量は通常1万以上、好ましくは10万以上、また、通常300万以下、好ましくは100万以下の範囲である。   A known binder can be arbitrarily selected and used as the binder for binding the positive electrode active material. Examples include inorganic compounds such as silicate and water glass, and resins having no unsaturated bond such as Teflon (registered trademark) and polyvinylidene fluoride. Among these, a resin having no unsaturated bond is preferable. If a resin having an unsaturated bond is used as the resin for binding the positive electrode active material, there is a risk of decomposition during the oxidation reaction (during charging). The weight average molecular weight of these resins is usually 10,000 or more, preferably 100,000 or more, and usually 3 million or less, preferably 1 million or less.

正極活物質層中には、電極の導電性を向上させるために、導電材を含有させてもよい。導電剤としては、活物質に適量混合して導電性を付与できるものであれば特に制限はないが、通常、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛などの炭素粉末、各種の金属の繊維、粉末、箔などが挙げられる。
正極板は、前記したような負極の製造と同様の手法で、正極活物質やバインダを溶剤でスラリー化し、集電体上に塗布、乾燥することにより形成する。正極の集電体としては、アルミニウム、ニッケル、ステンレススチール(SUS)などが用いられるが、何ら限定されない。
電解質としては、非水系溶媒にリチウム塩を溶解させた非水系電解液や、この非水系電解液を有機高分子化合物等によりゲル状、ゴム状、固体シート状にしたものなどが用いられる。
The positive electrode active material layer may contain a conductive material in order to improve the conductivity of the electrode. The conductive agent is not particularly limited as long as it can be mixed with an active material in an appropriate amount to impart conductivity, but is usually carbon powder such as acetylene black, carbon black, and graphite, various metal fibers, powder, and foil. Etc.
The positive electrode plate is formed by slurrying a positive electrode active material or a binder with a solvent in the same manner as in the production of the negative electrode as described above, and applying and drying on a current collector. As the positive electrode current collector, aluminum, nickel, stainless steel (SUS), or the like is used, but is not limited at all.
As the electrolyte, a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent, or a gel, rubber, or solid sheet obtained by using an organic polymer compound or the like from the non-aqueous electrolyte is used.

非水系電解液に使用される非水系溶媒は特に制限されず、従来から非水系電解液の溶媒として提案されている公知の非水系溶媒の中から、適宜選択して用いることができる。例えば、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート類;1,2−ジメトキシエタン等の鎖状エーテル類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、スルホラン、1,3−ジオキソラン等の環状エーテル類;ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等の鎖状エステル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル類などが挙げられる。   The non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, and can be appropriately selected from known non-aqueous solvents that have been conventionally proposed as solvents for non-aqueous electrolytes. For example, chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate; cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate and butylene carbonate; chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane; tetrahydrofuran, 2-methyl Examples include cyclic ethers such as tetrahydrofuran, sulfolane, and 1,3-dioxolane; chain esters such as methyl formate, methyl acetate, and methyl propionate; and cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone.

これらの非水系溶媒は、何れか一種を単独で用いても良く、二種以上を混合して用いても良い。混合溶媒の場合は、環状カーボネートと鎖状カーボネートを含む混合溶媒の組合せが好ましく、環状カーボネートが、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの混合溶媒であることが、低温でも高いイオン電導度を発現でき、低温充電負荷特性が向上するという点で特に好ましい。   Any one of these non-aqueous solvents may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used. In the case of a mixed solvent, a combination of a mixed solvent containing a cyclic carbonate and a chain carbonate is preferable, and the cyclic carbonate is a mixed solvent of ethylene carbonate and propylene carbonate. This is particularly preferable in that load characteristics are improved.

中でもプロピレンカーボネートが非水系溶媒全体に対し、2重量%以上80重量%以下の範囲が好ましく、5重量%以上70重量%以下の範囲がより好ましく、10重量%以上60重量%以下の範囲がさらに好ましい。プロピレンカーボネートの割合が上記より低いと低温でのイオン電導度が低下し、プロピレンカーボネートの割合が上記より高いと、負極に黒鉛系電極を用いた場合に、Liイオンに溶媒和したプロピレンカーボネートが黒鉛相間へ共挿入することにより黒鉛系負極活物質の層間剥離劣化が起こり、十分な容量が得られなくなる問題がある。   Among them, propylene carbonate is preferably in the range of 2% by weight to 80% by weight, more preferably in the range of 5% by weight to 70% by weight, and more preferably in the range of 10% by weight to 60% by weight with respect to the whole non-aqueous solvent. preferable. When the proportion of propylene carbonate is lower than the above, the ionic conductivity at low temperature decreases, and when the proportion of propylene carbonate is higher than the above, when a graphite-based electrode is used for the negative electrode, propylene carbonate solvated with Li ions is graphite. By co-inserting between the phases, delamination degradation of the graphite-based negative electrode active material occurs, and there is a problem that sufficient capacity cannot be obtained.

非水系電解液に使用されるリチウム塩も特に制限されず、この用途に用い得ることが知られている公知のリチウム塩の中から、適宜選択して用いることができる。例えば、LiCl、LiBrなどのハロゲン化物;LiClO、LiBrO、LiClOなどの過ハロゲン酸塩;LiPF、LiBF、LiAsFなどの無機フッ化物塩などの無機リチウム塩;LiCFSO、LiCSOなどのパーフルオロアルカンスルホン酸塩;Liトリフルオロスルフォンイミド((CFSONLi)などのパーフルオロアルカンスルホン酸イミド塩などの含フッ素有機リチウム塩などが挙げられ、この中でもLiClO、LiPF、LiBF、が好ましい。
リチウム塩は、単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。非水系電解液中におけるリチウム塩の濃度は、通常0.5mol/L以上、2.0mol/L以下の範囲である。
The lithium salt used in the non-aqueous electrolytic solution is not particularly limited, and can be appropriately selected from known lithium salts that can be used for this purpose. For example, halides such as LiCl and LiBr; perhalogenates such as LiClO 4 , LiBrO 4 and LiClO 4 ; inorganic lithium salts such as inorganic fluoride salts such as LiPF 6 , LiBF 4 and LiAsF 6 ; LiCF 3 SO 3 , Examples include perfluoroalkane sulfonates such as LiC 4 F 9 SO 3 ; fluorine-containing organic lithium salts such as perfluoroalkane sulfonic acid imide salts such as Li trifluorosulfonimide ((CF 3 SO 2 ) 2 NLi), and the like. Of these, LiClO 4 , LiPF 6 , and LiBF 4 are preferable.
Lithium salts may be used alone or in combination of two or more. The concentration of the lithium salt in the nonaqueous electrolytic solution is usually in the range of 0.5 mol / L or more and 2.0 mol / L or less.

また、上述の非水系電解液に有機高分子化合物を含ませ、ゲル状、ゴム状、或いは固体シート状にして電解質を使用する場合、有機高分子化合物の具体例としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系高分子化合物;ポリエーテル系高分子化合物の架橋体高分子;ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニルアルコール系高分子化合物;ビニルアルコール系高分子化合物の不溶化物;ポリエピクロルヒドリン;ポリフォスファゼン;ポリシロキサン;ポリビニルピロリドン、ポリビニリデンカーボネート、ポリアクリロニトリルなどのビニル系高分子化合物;ポリ(ω−メトキシオリゴオキシエチレンメタクリレート)、ポリ(ω−メトキシオリゴオキシエチレンメタクリレート−co−メチルメタクリレート)、ポリ(ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン)等のポリマー共重合体などが挙げられる。   In addition, when an organic polymer compound is included in the above non-aqueous electrolyte and the electrolyte is used in the form of a gel, rubber, or solid sheet, specific examples of the organic polymer compound include polyethylene oxide, polypropylene oxide. Polyether polymer compounds such as: cross-linked polymers of polyether polymer compounds; vinyl alcohol polymer compounds such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral; insolubilized vinyl alcohol polymer compounds; polyepichlorohydrin; polyphosphazene Polysiloxane; polyvinyl polymer compounds such as polyvinylpyrrolidone, polyvinylidene carbonate and polyacrylonitrile; poly (ω-methoxyoligooxyethylene methacrylate), poly (ω-methoxyoligooxyethylene methacrylate-co-methyl); Methacrylate) and polymer copolymers such as poly (hexafluoropropylene-vinylidene fluoride).

上述の非水系電解液は、更に被膜形成剤を含んでいても良い。被膜形成剤の具体例としては、ビニレンカーボネート、ビニルエチルカーボネート、メチルフェニルカーボネートなどのカーボネート化合物;エチレンサルファイド、プロピレンサルファイドなどのアルケンサルファイド;1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトンなどのスルトン化合物;マレイン酸無水物、コハク酸無水物などの酸無水物などが挙げられる。   The non-aqueous electrolyte solution described above may further contain a film forming agent. Specific examples of the film forming agent include carbonate compounds such as vinylene carbonate, vinylethyl carbonate, and methylphenyl carbonate; alkene sulfides such as ethylene sulfide and propylene sulfide; sultone compounds such as 1,3-propane sultone and 1,4-butane sultone And acid anhydrides such as maleic acid anhydride and succinic acid anhydride.

更に、ジフェニルエーテル、シクロヘキシルベンゼン等の過充電防止剤が添加されていても良い。上記添加剤を用いる場合、その含有量は通常10質量%以下、中でも8質量%以下、更には5質量%以下、特に2質量%以下の範囲が好ましい。上記添加剤の含有量が多過ぎると、初期不可逆容量の増加や低温特性、レート特性の低下等、他の電池特性に悪影響を及ぼすおそれがある。   Furthermore, an overcharge inhibitor such as diphenyl ether or cyclohexylbenzene may be added. When the above additives are used, the content is usually 10% by mass or less, preferably 8% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 2% by mass or less. If the content of the additive is too large, other battery characteristics such as an increase in initial irreversible capacity, low temperature characteristics, and deterioration in rate characteristics may be adversely affected.

また、電解質として、リチウムイオン等のアルカリ金属カチオンの導電体である高分子固体電解質を用いることもできる。高分子固体電解質としては、前述のポリエーテル系高分子化合物にLiの塩を溶解させたものや、ポリエーテルの末端水酸基がアルコキシドに置換されているポリマーなどが挙げられる。
正極と負極との間には通常、電極間の短絡を防止するために、多孔膜や不織布などの多孔性のセパレータを介在させる。この場合、非水系電解液は、多孔性のセパレータに含浸させて用いる。セパレータの材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエーテルスルホンなどが用いられ、好ましくはポリオレフィンである。
Further, as the electrolyte, a polymer solid electrolyte which is a conductor of an alkali metal cation such as lithium ion can be used. Examples of the polymer solid electrolyte include a polymer in which a salt of Li is dissolved in the aforementioned polyether polymer compound, and a polymer in which the terminal hydroxyl group of the polyether is substituted with an alkoxide.
In order to prevent a short circuit between the electrodes, a porous separator such as a porous film or a nonwoven fabric is usually interposed between the positive electrode and the negative electrode. In this case, the nonaqueous electrolytic solution is used by impregnating a porous separator. As a material for the separator, polyolefin such as polyethylene and polypropylene, polyethersulfone, and the like are used, and polyolefin is preferable.

本発明のリチウムイオン二次電池の形態は特に制限されない。例としては、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプ等が挙げられる。また、これらの形態の電池を任意の外装ケースに収めることにより、コイン型、円筒型、角型等の任意の形状にして用いることができる。   The form of the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited. Examples include a cylinder type in which a sheet electrode and a separator are spiral, a cylinder type having an inside-out structure in which a pellet electrode and a separator are combined, a coin type in which a pellet electrode and a separator are stacked, and the like. In addition, by storing batteries of these forms in an optional outer case, the battery can be used in an arbitrary shape such as a coin shape, a cylindrical shape, or a square shape.

本発明のリチウムイオン二次電池を組み立てる手順も特に制限されず、電池の構造に応じて適切な手順で組み立てればよいが、例を挙げると、外装ケース上に負極を乗せ、その上に電解液とセパレータを設け、更に負極と対向するように正極を乗せて、ガスケット、封口板と共にかしめて電池にすることができる。   The procedure for assembling the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, and may be assembled by an appropriate procedure according to the structure of the battery. For example, the negative electrode is placed on the outer case, and the electrolytic solution is placed thereon. A separator is provided, and a positive electrode is placed so as to face the negative electrode, and it is caulked together with a gasket and a sealing plate to form a battery.

<電池の性能>
上述のように作製した電池は以下の様な性能を示すものである。
出力は、通常1.0W以上、好ましくは1.5W以上、より好ましくは1.8W以上である。出力が低すぎると、電気自動車用電源としてリチウムイオン二次電池を使用する場合に発進、加速時に大きなエネルギーを取り出せず、また、減速時に発生する大きなエネルギーを効率よく回生することができない。
サイクル維持率は、通常70%以上、好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上である。サイクル維持率が低すぎると、充放電を繰り返し、長い期間使用するような用途へ適さない。ここでサイクル維持率とは、1サイクル目の放電容量に対する、200サイクル目の放電容量のことを表す。
<Battery performance>
The battery produced as described above exhibits the following performance.
The output is usually 1.0 W or more, preferably 1.5 W or more, more preferably 1.8 W or more. If the output is too low, when a lithium ion secondary battery is used as a power source for an electric vehicle, large energy cannot be taken out at the time of start and acceleration, and large energy generated at the time of deceleration cannot be efficiently regenerated.
The cycle maintenance ratio is usually 70% or more, preferably 75% or more, more preferably 80% or more. If the cycle maintenance ratio is too low, it is not suitable for applications in which charging and discharging are repeated and used for a long period of time. Here, the cycle maintenance ratio represents the discharge capacity at the 200th cycle relative to the discharge capacity at the first cycle.

次に実施例により本発明の具体的態様を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
(測定方法)
(1)体積基準平均粒径(d50)
粒径の測定方法は、界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(例として、ツィーン20(登録商標))の0.2質量%水溶液10mLに、炭素材0.0
1gを懸濁させ、市販のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置「HORIBA製LA−920」に導入し、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、測定装置における体積基準のメジアン径として測定したものを、本発明における体積基準平均粒径d50と定義する。
EXAMPLES Next, specific embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
(Measuring method)
(1) Volume-based average particle diameter (d50)
The particle diameter was measured by adding 10% of a 0.2% by weight aqueous solution of a surfactant polyoxyethylene sorbitan monolaurate (for example, Tween 20 (registered trademark)) to a carbon material 0.0.
1 g is suspended, introduced into a commercially available laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device “LA-920 manufactured by HORIBA”, irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute, and then the volume-based median diameter in the measuring device. Is measured as a volume-based average particle diameter d50 in the present invention.

(3)BET比表面積(SA)
BET比表面積の測定方法は、例えば大倉理研社製比表面積測定装置「AMS8000」を用いて、窒素ガス吸着流通法によりBET1点法にて測定する。具体的には、試料(炭素材)0.4gをセルに充填し、350℃に加熱して前処理を行った後、液体窒素温度まで冷却して、窒素30%、He70%のガスを飽和吸着させ、その後室温まで加熱して脱着したガス量を計測し、得られた結果から、通常のBET法により比表面積を算出した。
(3) BET specific surface area (SA)
The BET specific surface area is measured by, for example, using a specific surface area measuring device “AMS8000” manufactured by Okura Riken Co., Ltd., by the nitrogen gas adsorption flow method, using the BET one-point method. Specifically, 0.4 g of sample (carbon material) is filled in a cell, heated to 350 ° C., pretreated, cooled to liquid nitrogen temperature, and saturated with 30% nitrogen and 70% He gas. The amount of gas adsorbed and then heated to room temperature and desorbed was measured, and the specific surface area was calculated from the obtained results by a normal BET method.

(4)X線構造解析(XRD)
X線構造解析(XRD)の測定方法は、0.2mmの試料板に、炭素粉末に約15%のX線標準高純度シリコン粉末を加えて混合したサンプルを配向しないように充填し、X線回折装置(例えば日本電子製、JDX−3500)で、CuKα線にて出力30kV、200mAで測定する。学振法を用いて002面の面間隔(d002)、及び結晶子サイズ(Lc(004))を求めた。また、得られた43.4°付近の3R(101)、及び44.5°付近の2H(101)の両ピークからバックグラウンドを差し引いた後、強度比3R(101)/2H(101)を算出した。
(5)残炭率
有機化合物(c)の残炭率はJIS K2270の規定に準拠して測定した。
(8)軟化点、キノリン不溶分(QI)、トルエン不溶分(TI)
黒鉛化可能なバインダー(B)の軟化点、キノリン不溶分(QI)、トルエン不溶分(TI)はJIS K2425の規定に準拠して測定した。
(9)水素原素比(H/C)元素分析装置(CHN計)で測定した水素量と炭素量から求められる原子比(H/C)を算出した。
(4) X-ray structural analysis (XRD)
The X-ray structural analysis (XRD) measurement method is performed by filling a sample plate of 0.2 mm with about 15% X-ray standard high purity silicon powder mixed with carbon powder so as not to be oriented. Measured with a diffraction device (for example, JDX-3500, manufactured by JEOL Ltd.) with CuKα rays at an output of 30 kV and 200 mA. Using the Gakushin method, the interplanar spacing (d002) and crystallite size (Lc (004)) of the 002 plane were determined. Also, after subtracting the background from the obtained 3R (101) near 43.4 ° and 2H (101) near 44.5 °, the intensity ratio 3R (101) / 2H (101) is obtained. Calculated.
(5) Remaining charcoal rate The remaining charcoal rate of the organic compound (c) was measured in accordance with JIS K2270.
(8) Softening point, quinoline insoluble matter (QI), toluene insoluble matter (TI)
The softening point, quinoline insoluble content (QI), and toluene insoluble content (TI) of the graphitizable binder (B) were measured in accordance with JIS K2425.
(9) Hydrogen elementary ratio (H / C) The atomic ratio (H / C) determined from the amount of hydrogen and the amount of carbon measured with an elemental analyzer (CHN meter) was calculated.

(実施例1)
炭素材として平均粒径(d50)とBET比表面積が表1に記載の球形化天然黒鉛を用い、ナフサ熱分解時に得られる石油系重質油(易黒鉛化性有機化合物)とを2軸混練機にて混合した後、CIP成型機を用いて100kgf/cmで2分間、等方的加圧処理を行った後、得られた混合物を不活性ガス中で700℃、2時間、更に1300℃で1時間の熱処理し、球形化天然炭素材表面に異なる結晶性を有する炭素質物が被覆した複層炭素構造物である複合炭素材(A)を得た。得られた負極材料の粉体物性を表1に示す。
Example 1
Biaxial kneading with petroleum heavy oil (graphitizable organic compound) obtained during naphtha pyrolysis using spheroidized natural graphite with an average particle size (d50) and BET specific surface area as shown in Table 1 as a carbon material After mixing in a machine, isotropic pressure treatment was performed at 100 kgf / cm 2 for 2 minutes using a CIP molding machine, and the resulting mixture was then heated in an inert gas at 700 ° C. for 2 hours, and further 1300 A composite carbon material (A), which is a multilayer carbon structure in which a carbonaceous material having different crystallinity was coated on the surface of a spheroidized natural carbon material, was obtained by heat treatment at 1 ° C. for 1 hour. Table 1 shows the powder physical properties of the obtained negative electrode material.

炭素材として平均粒径(d50)とBET比表面積が表1に記載の球形化天然黒鉛を用い、上記球形化天然黒鉛とバインダーピッチ(黒鉛化後、粉砕処理して得られた炭素粉末のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)が0.3360nm、Lc(004)が67nm、残炭率が50%、キノリン不溶分が10%、トルエン不溶分が30%、H/Cが0.041、軟化点が80℃であるバインダーピッチ)とを、100:20の質量比で混合し、ニーダーに投入して20分間捏合した。この捏合物を、CIP成型機を用いて100kgf/cmで2分間、等方的加圧処理を行うことで成型体として、電気炉で室温から1000 ℃ まで昇温、その後、この焼成体を3000℃で加熱して黒鉛化した。得られた成形体を粗砕、微粉砕処理し、複合炭素材(B)を得た。得られた負極材料の粉体物性を表1に示す。複合炭素材(A)と複合炭素材(B)の総量に対する複合炭素材(A)の混合割合が10質量%とになるように秤量し、双子円筒型混合機を用いて20分間混合し負極材料を得た。得られた負極材料の粉体物性を表2に示す。 Spherical natural graphite having an average particle size (d50) and a BET specific surface area as shown in Table 1 is used as the carbon material, and the above spherical natural graphite and binder pitch (X of carbon powder obtained by graphitization and pulverization treatment) 002 plane spacing (d002) by line wide angle diffraction method is 0.3360 nm, Lc (004) is 67 nm, residual carbon ratio is 50%, quinoline insoluble content is 10%, toluene insoluble content is 30%, H / C is 0.041, a binder pitch having a softening point of 80 ° C.) was mixed at a mass ratio of 100: 20, charged into a kneader, and mixed for 20 minutes. The composite is heated at 100 kgf / cm 2 at 100 kgf / cm 2 for 2 minutes and subjected to isotropic pressure treatment to form a molded body, and the temperature is raised from room temperature to 1000 ° C. in an electric furnace. It was graphitized by heating at 3000 ° C. The obtained molded product was crushed and pulverized to obtain a composite carbon material (B). Table 1 shows the powder physical properties of the obtained negative electrode material. The composite carbon material (A) and the composite carbon material (B) are weighed so that the mixing ratio of the composite carbon material (A) to the total amount of the composite carbon material (B) is 10% by mass and mixed for 20 minutes using a twin cylinder mixer. Obtained material. Table 2 shows the powder physical properties of the obtained negative electrode material.

・正極、負極、電解液及び電池の作製
(負極の作製)
実施例1の負極材料に導電助剤10%を添加したものを負極活物質とし、この負極活物質98質量%に、増粘剤、バインダーとしてそれぞれ、カルボキシメチルセルロースナトリウム1質量%、及び、スチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度40質量%)1質量%を加え、2軸混練で混合してスラリー化した。得られたスラリーを18μmの圧延銅箔に片面塗布して乾燥し、プレス機で圧延したものを、活物質層のサイズとして幅32mm、長さ42mm及び集電部タブ溶接部として未塗工部を有する形状に切り出し、負極とした。この時の負極の活物質の密度は1.6g/cmであった。
・ Production of positive electrode, negative electrode, electrolyte and battery (Production of negative electrode)
A material obtained by adding 10% of a conductive additive to the negative electrode material of Example 1 was used as a negative electrode active material, 98% by mass of this negative electrode active material, 1% by mass of sodium carboxymethylcellulose and styrene as a thickener and a binder, respectively. An aqueous dispersion of butadiene rubber (concentration of styrene-butadiene rubber: 40% by mass) was added by 1% by mass and mixed by biaxial kneading to form a slurry. The obtained slurry was coated on one side of 18 μm rolled copper foil, dried, and rolled with a press. The active material layer size was 32 mm in width, 42 mm in length, and the uncoated part as a current collector tab welded part. It cut out in the shape which has and was set as the negative electrode. At this time, the density of the active material of the negative electrode was 1.6 g / cm 3 .

(正極の作製)
正極活物質は、以下に示す方法で合成したリチウム遷移金属複合酸化物であり、組成式LiMn0.33Ni0.33Co0.33で表される。マンガン原料としてMn、ニッケル原料としてNiO、及びコバルト原料としてCo(OH)を、Mn:Ni:Co=1:1:1のモル比となるように秤量し、これに純水を加えてスラリーとし、攪拌しながら、循環式媒体攪拌湿式ビーズミルを用いて、スラリー中の固形分を、体積基準平均粒径d50が0.2μmになるように湿式粉砕した。
(Preparation of positive electrode)
The positive electrode active material is a lithium transition metal composite oxide synthesized by the method shown below, and is represented by the composition formula LiMn 0.33 Ni 0.33 Co 0.33 O 2 . Mn 3 O 4 as a manganese raw material, NiO as a nickel raw material, and Co (OH) 2 as a cobalt raw material are weighed so as to have a molar ratio of Mn: Ni: Co = 1: 1: 1, and pure water is added thereto. In addition, a slurry was added, and while stirring, the solid content in the slurry was wet-ground using a circulating medium stirring wet bead mill so that the volume-based average particle diameter d50 was 0.2 μm.

得られたスラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥し、マンガン原料、ニッケル原料、コバルト原料のみからなる、粒径約5μmのほぼ球状の造粒粒子を得た。得られた造粒粒子に、体積基準平均粒径d50が3μmのLiOH粉末を、Mn、Ni、及びCoの合計モル数に対するLiのモル数の比が1.05となるように添加し、ハイスピードミキサーにて混合して、ニッケル原料、コバルト原料、マンガン原料の造粒粒子とリチウム原料との混合粉を得た。この混合粉を空気流通下、950℃で12時間焼成(昇降温度5℃/min)した後、解砕し、目開き45μmの篩を通し、正極活物質を得た。この正極活物質のBET比表面積は1m/g、平均一次粒子径は1μm、体積基準平均粒径d50は8μm、タップ密度は1.7g/cmであった。 The obtained slurry was spray-dried with a spray drier to obtain substantially spherical granulated particles having a particle size of about 5 μm and consisting only of manganese raw material, nickel raw material and cobalt raw material. To the obtained granulated particles, LiOH powder having a volume-based average particle diameter d50 of 3 μm was added so that the ratio of the number of moles of Li to the total number of moles of Mn, Ni, and Co was 1.05. Mixing with a speed mixer gave a mixed powder of nickel raw material, cobalt raw material, granulated particles of manganese raw material and lithium raw material. This mixed powder was calcined at 950 ° C. for 12 hours under air flow (climbing temperature 5 ° C./min), then crushed and passed through a sieve having an opening of 45 μm to obtain a positive electrode active material. The positive electrode active material had a BET specific surface area of 1 m 2 / g, an average primary particle size of 1 μm, a volume-based average particle size d50 of 8 μm, and a tap density of 1.7 g / cm 3 .

上述の正極活物質を90質量%と、導電材としてのアセチレンブラック7質量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)3質量%とを、N−メチルピロリドン溶媒中で混合して、スラリー化した。得られたスラリーを15μmのアルミ箔に塗布して乾燥し、プレス機で厚さ100μmに圧延したものを、正極活物質層のサイズとして幅30mm、長さ40mm及び集電用の未塗工部を有する形状に切り出し正極とした。正極活物質層の密度は2.6g/cmであった。 90% by mass of the positive electrode active material described above, 7% by mass of acetylene black as a conductive material, and 3% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were mixed in an N-methylpyrrolidone solvent, Slurried. The obtained slurry was applied to a 15 μm aluminum foil, dried, and rolled to a thickness of 100 μm with a press machine. The positive electrode active material layer had a width of 30 mm, a length of 40 mm, and an uncoated part for current collection. It was cut out into a shape having a positive electrode. The density of the positive electrode active material layer was 2.6 g / cm 3 .

(電解液の調製)
不活性雰囲気下でエチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)の混合物(体積比3:7)に、1mol/Lの濃度で、十分に乾燥したヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)を溶解させた。さらに、その電解液にビニレンカーボネート(VC)を1質量%添加したものを用いた。
(Preparation of electrolyte)
Dissolve fully dried lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) at a concentration of 1 mol / L in a mixture of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (volume ratio 3: 7) under an inert atmosphere. I let you. Furthermore, what added 1 mass% of vinylene carbonate (VC) to the electrolyte solution was used.

(電池の作製)
正極1枚と負極1枚は活物質面が対峙するように配置し、電極の間に多孔性ポリエチレンシートのセパレータ(厚さ25μm)が挟まれるようにした。この際、正極活物質面が負極活物質面内から外れないよう対面させた。この正極と負極それぞれについての未塗工部に集電タブを溶接し、電極体としたものをポリプロピレンフィルム、厚さ0.04mmのアルミニウム箔、及びナイロンフィルムをこの順に積層したラミネートシート(合計厚さ0.1mm)を用い、内面側にポリプロピレンフィルムがくるようにしてラミネートシートではさみ、電解液を注入するための一片を除いて、電極のない領域をヒートシールし
た。その後、活物質層に前記非水電解液を200μL注入して、電極に充分浸透させ、密閉して、ラミネートセルを作製した。この電池の定格容量は、40mAhである。
(Production of battery)
One positive electrode and one negative electrode were disposed so that the active material surfaces face each other, and a porous polyethylene sheet separator (thickness: 25 μm) was sandwiched between the electrodes. At this time, the positive electrode active material surface was faced so as not to deviate from the negative electrode active material surface. A current collector tab is welded to the uncoated portion of each of the positive electrode and the negative electrode to form an electrode body, and a laminate sheet (total thickness) in which a polypropylene film, an aluminum foil having a thickness of 0.04 mm, and a nylon film are laminated in this order. 0.1 mm) was sandwiched with a laminate sheet so that the polypropylene film was on the inner surface side, and the area without electrodes was heat-sealed except for one piece for injecting the electrolyte solution. Thereafter, 200 μL of the non-aqueous electrolyte was injected into the active material layer, sufficiently infiltrated into the electrode, and sealed to prepare a laminate cell. The rated capacity of this battery is 40 mAh.

(サイクル維持率測定)
25℃環境下で、電圧範囲4.2〜3.0V、電流値0.2C(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする、以下同様)にて初期コンディショニングを行った。さらに、60℃でエージングを行った後、サイクル試験を行った。1サイクル目の放電容量を基準とし、200サイクル目の放電容量から次式にしたがってサイクル維持率を算出した。
(Cycle maintenance rate measurement)
Initially in a voltage range of 4.2 to 3.0 V and a current value of 0.2 C in a 25 ° C. environment (the rated capacity due to the discharge capacity at 1 hour rate is 1 C, and the same applies hereinafter). Conditioning was performed. Further, after aging at 60 ° C., a cycle test was conducted. Using the discharge capacity at the first cycle as a reference, the cycle maintenance factor was calculated from the discharge capacity at the 200th cycle according to the following equation.

サイクル維持率(%)=(200サイクル目の放電容量÷1サイクル目の放電容量)×100
得られた結果を表2に示す。
(実施例2)
複合炭素材(A)と複合炭素材(B)の総量に対する複合炭素材(A)の混合割合が30質量%とした以外は、実施例1と同様の実験を行った。得られた負極材料の粉体物性と電池評価結果を表2示す。
Cycle maintenance ratio (%) = (discharge capacity at the 200th cycle / discharge capacity at the first cycle) × 100
The obtained results are shown in Table 2.
(Example 2)
The same experiment as in Example 1 was performed except that the mixing ratio of the composite carbon material (A) to the total amount of the composite carbon material (A) and the composite carbon material (B) was 30% by mass. Table 2 shows the powder physical properties and battery evaluation results of the obtained negative electrode material.

(比較例1)
炭素材として平均粒径(d50)とBET比表面積(SA)が図1に記載の球形化天然黒鉛を用い、ナフサ熱分解時に得られる石油系重質油(易黒鉛化性有機化合物)とを2軸混練機にて混合した後、得られた混合物を加圧工程を経ずに不活性ガス中で700℃、2時間、更に1300℃で1時間の熱処理し、球形化天然炭素材表面に異なる結晶性を有する炭素質物が被覆した複層炭素構造物である炭素材(C)を得た。得られた負極材料の粉体物性を表1に示す。
炭素材(C)と複合炭素材(B)の総量に対する炭素材(C)の混合割合が10質量%とになるように秤量し、双子円筒型混合機を用いて20分間混合し負極材料を得た。粉体物性、および電池結果を表2に示す。
(Comparative Example 1)
A petroleum heavy oil (easily graphitizable organic compound) obtained during naphtha pyrolysis using a spherical natural graphite having an average particle size (d50) and BET specific surface area (SA) shown in FIG. 1 as a carbon material. After mixing with a twin-screw kneader, the resulting mixture was heat-treated in an inert gas at 700 ° C. for 2 hours and further at 1300 ° C. for 1 hour without passing through a pressurizing step to form a spherical natural carbon material surface. A carbon material (C) which is a multi-layer carbon structure coated with carbonaceous materials having different crystallinity was obtained. Table 1 shows the powder physical properties of the obtained negative electrode material.
The carbon material (C) and the composite carbon material (B) are weighed so that the mixing ratio of the carbon material (C) is 10% by mass, and mixed for 20 minutes using a twin cylinder mixer. Obtained. Table 2 shows powder physical properties and battery results.

(比較例2)
複合炭素材(C)と複合炭素材(B)の総量に対する炭素材(C)の混合割合が30質量%とした以外は、比較例2と同様の実験を行った。得られた負極材料の粉体物性と電池評価結果を表2に示す。
(比較例3)
実施例(1)に記載の複合炭素材(B)のみを負極材料として用い、得られた負極材料の粉体物性と電池評価結果を表2に示す。
(Comparative Example 2)
The same experiment as Comparative Example 2 was performed except that the mixing ratio of the carbon material (C) to the total amount of the composite carbon material (C) and the composite carbon material (B) was 30% by mass. Table 2 shows the powder physical properties and battery evaluation results of the obtained negative electrode material.
(Comparative Example 3)
Table 2 shows the powder physical properties and battery evaluation results of the obtained negative electrode material using only the composite carbon material (B) described in Example (1) as the negative electrode material.

Figure 2014067644
Figure 2014067644

Figure 2014067644
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表2より、実施例1、2のように複合炭素材(A)と複合炭素材(B)を混合した材は、加圧処理をしていない材と複合炭素材(B)の組み合わせ、および複合炭素材(B)単材に比べ、サイクル維持率高いことが確認される。   From Table 2, a material obtained by mixing the composite carbon material (A) and the composite carbon material (B) as in Examples 1 and 2 is a combination of a material not subjected to pressure treatment and the composite carbon material (B), and It is confirmed that the cycle maintenance rate is higher than that of the composite carbon material (B) alone.

本発明の炭素材料は、非水系二次電池用の負極材として用いることにより、高容量、且つサイクル特性の良好な非水系二次電池用炭素材料を提供することができる。   By using the carbon material of the present invention as a negative electrode material for a non-aqueous secondary battery, it is possible to provide a carbon material for a non-aqueous secondary battery with high capacity and good cycle characteristics.

Claims (9)

加圧処理された炭素材(a)に炭素質物が被覆された複合炭素材(A)と、加圧処理された炭素材(b)と黒鉛質物が複合化された複合炭素材(B)を少なくとも含む非水系二次電池用炭素材であって、複合炭素材(B)を製造するに際し、黒鉛質物の原料となる該有機化合物(c)が下記条件(1)を満たすことを特徴とする非水系二次電池用炭素材。条件(1):有機化合物(c)を黒鉛化処理して得られた炭素粉末のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)が0.3357nm以上0.34nm以下、且つLc(004)が10nm以上500nm以下である。   A composite carbon material (A) in which a carbonaceous material (a) subjected to pressure treatment is coated with a carbonaceous material, and a composite carbon material (B) in which a carbon material (b) subjected to pressure treatment and a graphite material are combined. A carbon material for a non-aqueous secondary battery including at least the organic compound (c), which is a raw material for the graphite material, when the composite carbon material (B) is produced, satisfies the following condition (1): Carbon material for non-aqueous secondary batteries. Condition (1): 002 plane spacing (d002) of the carbon powder obtained by graphitizing the organic compound (c) by X-ray wide angle diffraction method is 0.3357 nm or more and 0.34 nm or less, and Lc (004 ) Is 10 nm or more and 500 nm or less. 有機化合物(c)のキノリン不溶分が0.6%以上30%以下である請求項1に記載の非水系二次電池用炭素材。   The carbon material for a non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the quinoline insoluble content of the organic compound (c) is 0.6% or more and 30% or less. 前記複合炭素材(B)の平均粒径(d50)が3μm以上60μm以下である請求項1又は2に記載の非水系二次電池用炭素材。   The carbon material for a non-aqueous secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the composite carbon material (B) has an average particle size (d50) of 3 µm or more and 60 µm or less. 前記複合炭素材(B)の比表面積が0.1m/g以上15m/g以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材。 4. The carbon material for a non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the composite carbon material (B) has a specific surface area of 0.1 m 2 / g or more and 15 m 2 / g or less. 前記加圧処理された炭素材(a)が球形化天然黒鉛である請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材。   The carbon material for nonaqueous secondary batteries according to any one of claims 1 to 4, wherein the pressure-treated carbon material (a) is spheroidized natural graphite. 前記加圧処理された炭素材(b)が球形化天然黒鉛である請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材。   The carbon material for a nonaqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the pressure-treated carbon material (b) is spheroidized natural graphite. 加圧処理が等方的加圧処理である請求項1〜6のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材。   The carbon material for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the pressure treatment is an isotropic pressure treatment. 集電体と、前記集電体上に形成された活物質層とを備える非水系二次電池用負極であって、前記活物質層が、請求項1〜7のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材を含有する、非水系二次電池用負極。   It is a negative electrode for non-aqueous secondary batteries provided with an electrical power collector and the active material layer formed on the said electrical power collector, Comprising: The said active material layer is any one of Claims 1-7. A negative electrode for a non-aqueous secondary battery, comprising a carbon material for a non-aqueous secondary battery. 正極及び負極、並びに、電解質を備える非水系二次電池であって、前記負極が請求項8に記載の非水系二次電池用負極である、非水系二次電池。   A nonaqueous secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, wherein the negative electrode is the negative electrode for a nonaqueous secondary battery according to claim 8.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014232728A (en) * 2013-05-29 2014-12-11 ポスコ ケムテック Negative electrode active material for lithium secondary battery, process of manufacturing the same, and lithium secondary battery containing the same
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CN116525040B (en) * 2023-04-26 2024-03-22 湖南铁院土木工程检测有限公司 Construction method and application of steel fiber-binary aggregate system filling density prediction model

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