JP2014116290A - Negative electrode material, negative electrode active material, negative electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery - Google Patents

Negative electrode material, negative electrode active material, negative electrode for lithium ion battery, and lithium ion battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative electrode material for a lithium ion battery having excellent preservation characteristics while providing an average layer surface space of a (002) plane that is larger than that of a graphite material.SOLUTION: A negative electrode material is provided for a lithium ion battery, and an average layer surface space dof a (002) plane that is calculated by an X-ray diffraction method using a CuKα ray as a radiation source is 0.340 nm or more. A chemical adsorbed water ratio A calculated by the following procedures is 0.5% or less. (1) The negative electrode material according to this embodiment is held for 120 hours under a condition that a temperature is 40°C and a relative humidity is 90%RH. (2) (A) a step of holding the negative electrode material for one hour under a condition at a temperature of 130°C and in a nitrogen atmosphere, and (B) a step of raising a temperature of the negative electrode material after the step (A) from 40°C to 540°C at 10°C/minute under the nitrogen atmosphere to measure a weight reduction amount of the negative electrode material, are sequentially performed by using a thermogravimetry measurement device to calculate the chemical adsorbed water ratio A from the following formula. The chemical adsorbed water ratio A[%]=100×(Y-Y)/X where X represents a weight of the negative electrode material after the step (A), and Yrepresents a weight of the negative electrode material at 150°C at the step (B), and Yrepresents a weight of the negative electrode material at 250°C at the step (B).

Description

本発明は、負極材料、負極活物質、リチウムイオン電池用負極およびリチウムイオン電池に関する。   The present invention relates to a negative electrode material, a negative electrode active material, a negative electrode for a lithium ion battery, and a lithium ion battery.

リチウムイオン電池用の負極材料としては、一般的に、黒鉛質材料が用いられている。
しかし、黒鉛質材料はリチウムのドープ・脱ドープにより結晶子の層間が伸縮するため、結晶子に歪みが生じやすい。そのため、黒鉛質材料は充放電の繰り返しによる結晶構造の破壊が起こりやすく、黒鉛質材料を負極材料に用いたリチウムイオン電池は充放電サイクル特性に劣るとされている。
As a negative electrode material for a lithium ion battery, a graphite material is generally used.
However, since the graphite material expands and contracts between the crystallite layers due to lithium doping and dedoping, the crystallites are likely to be distorted. For this reason, the graphite material is likely to break the crystal structure due to repeated charge and discharge, and the lithium ion battery using the graphite material as the negative electrode material is inferior in charge and discharge cycle characteristics.

特許文献1(特開平8−115723号公報)には、X線回折法により求めた(002)面の平均層面間隔が0.365nm以上、ブタノールを置換媒体として測定した密度(ρ)に対するヘリウムガスを置換媒体として測定した密度(ρ)の比(ρ/ρ)が1.15以上であることを特徴とする二次電池電極用炭素質材料が記載されている。
このような炭素質材料は結晶子の層間が黒鉛質材料に比べて大きく、充放電の繰り返しによる結晶構造の破壊が黒鉛質材料に比べて起こり難いため、充放電サイクル特性に優れるとされている(特許文献1、2参照)。
Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-115723) discloses that helium with respect to the density (ρ B ) measured by using butanol as a substitution medium having an average layer spacing of (002) plane of 0.365 nm or more determined by X-ray diffraction method. A carbonaceous material for a secondary battery electrode is described in which the ratio (ρ H / ρ B ) of density (ρ H ) measured using gas as a replacement medium is 1.15 or more.
Such a carbonaceous material is said to have excellent charge / discharge cycle characteristics because the crystallite layer is larger than the graphite material and the crystal structure is not easily destroyed by repeated charge / discharge compared to the graphite material. (See Patent Documents 1 and 2).

特開平8−115723号公報JP-A-8-115723 国際公開第2007/040007号パンフレットInternational Publication No. 2007/040007 Pamphlet

ところが、特許文献1、2に記載されているような、結晶子の層間が黒鉛質材料に比べて大きい炭素質材料は、黒鉛質材料に比べて大気中で劣化し易く、保存特性が劣っていた。そのため、製造直後から不活性ガス雰囲気などで保存する必要があり、黒鉛質材料に比べて取り扱い難いとされていた。   However, as described in Patent Documents 1 and 2, a carbonaceous material having a larger crystallite layer than a graphite material is more easily deteriorated in the atmosphere than a graphite material and has poor storage characteristics. It was. For this reason, it has been necessary to store in an inert gas atmosphere immediately after production, and it has been difficult to handle compared to a graphite material.

そこで、本発明では、黒鉛質材料に比べて大きい(002)面の平均層面間隔を有しつつ、保存特性に優れたリチウムイオン電池用負極材料を提供することを課題の一つとする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a negative electrode material for a lithium ion battery having an excellent (002) plane average layer spacing as compared with a graphite material and having excellent storage characteristics.

本発明者らは、黒鉛質材料に比べて大きい(002)面の平均層面間隔を有し、かつ、保存特性に優れたリチウムイオン電池用負極材料を実現するための設計指針について鋭意検討した。その結果、本発明者等が考案した化学吸着水率という尺度がこうした設計指針として有効であることを見出し、本発明に到達した。   The present inventors diligently studied design guidelines for realizing a negative electrode material for a lithium ion battery having an average layer spacing of (002) planes larger than that of a graphite material and having excellent storage characteristics. As a result, the present inventors have found that the measure of the chemical adsorption water ratio devised by the present inventors is effective as such a design guideline, and reached the present invention.

本発明の第一発明によれば、
線源としてCuKα線を用いたX線回折法により求められる(002)面の平均層面間隔d002が0.340nm以上であり、樹脂組成物を炭化処理してなるリチウムイオン電池用の負極材料であって、
温度40℃、相対湿度90%RHの条件下で当該負極材料を120時間保持した後、
熱重量測定装置を用いて、
(A)上記負極材料を温度130℃、窒素雰囲気の条件下で1時間保持する工程と、
(B)上記(A)工程後の上記負極材料を窒素雰囲気下で、温度40℃から540℃まで10℃/分で昇温し、上記負極材料の重量減少量を測定する工程と、
を順次おこない、
上記(A)工程後の上記負極材料の重量をXとし、
上記(B)工程における150℃での上記負極材料の重量をYとし、
上記(B)工程における250℃での上記負極材料の重量をYとしたとき、
100×(Y−Y)/Xで定義される化学吸着水率Aが0.5%以下である、リチウムイオン電池用負極材料が提供される。
According to the first invention of the present invention,
A negative electrode material for a lithium ion battery having a (002) plane average layer spacing d 002 of 0.340 nm or more obtained by X-ray diffraction using CuKα rays as a radiation source and carbonizing the resin composition. There,
After holding the negative electrode material for 120 hours under conditions of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% RH,
Using a thermogravimetric measuring device,
(A) holding the negative electrode material under conditions of a temperature of 130 ° C. and a nitrogen atmosphere for 1 hour;
(B) The step of heating the negative electrode material after the step (A) at a temperature of 10 ° C./min from a temperature of 40 ° C. to 540 ° C. in a nitrogen atmosphere, and measuring the weight loss of the negative electrode material;
In order,
The weight of the negative electrode material after the step (A) is X,
The weight of the negative electrode material at 150 ° C. in the step (B) is Y 1 ,
When the weight of the negative electrode material at 250 ° C. in the step (B) is Y 2 ,
Provided is a negative electrode material for a lithium ion battery having a chemical adsorption water ratio A defined by 100 × (Y 1 -Y 2 ) / X of 0.5% or less.

また、本発明の第二発明によれば、
線源としてCuKα線を用いたX線回折法により求められる(002)面の平均層面間隔d002が0.340nm以上であるリチウムイオン電池用の負極材料であって、
温度40℃、相対湿度90%RHの条件下で当該負極材料を120時間保持した後、
上記負極材料を温度130℃、窒素雰囲気の条件下で1時間保持して予備乾燥し、次いで、上記予備乾燥した後の上記負極材料を200℃、30分間保持することにより発生した水分をカールフィッシャー電量滴定法にて測定したとき、
上記予備乾燥した後の上記負極材料から発生した水分量が、上記予備乾燥した後の上記負極材料100質量%に対し、0.20質量%以下である、リチウムイオン電池用負極材料が提供される。
According to the second invention of the present invention,
A negative electrode material for a lithium ion battery having an average layer spacing d 002 of (002) planes of 0.340 nm or more determined by an X-ray diffraction method using CuKα rays as a radiation source,
After holding the negative electrode material for 120 hours under conditions of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% RH,
The negative electrode material is preliminarily dried by holding for 1 hour under conditions of a temperature of 130 ° C. and a nitrogen atmosphere, and then the negative electrode material after the preliminary drying is held at 200 ° C. for 30 minutes to remove moisture generated by Karl Fischer. When measured by coulometric titration,
Provided is a negative electrode material for a lithium ion battery, wherein the amount of water generated from the negative electrode material after the preliminary drying is 0.20% by mass or less with respect to 100% by mass of the negative electrode material after the preliminary drying. .

さらに、本発明によれば、
本発明の第一発明または第二発明に記載の負極材料を含む、負極活物質が提供される。
Furthermore, according to the present invention,
A negative electrode active material comprising the negative electrode material according to the first invention or the second invention of the present invention is provided.

さらに、本発明によれば、
上記負極活物質を含む、リチウムイオン電池用負極が提供される。
Furthermore, according to the present invention,
There is provided a negative electrode for a lithium ion battery comprising the negative electrode active material.

さらに、本発明によれば、
上記リチウムイオン電池用負極と、電解質と、正極とを少なくとも備えた、リチウムイオン電池が提供される。
Furthermore, according to the present invention,
There is provided a lithium ion battery comprising at least the negative electrode for a lithium ion battery, an electrolyte, and a positive electrode.

本発明によれば、例えば、保存特性に優れたリチウムイオン電池用負極材料を提供することができる。   According to the present invention, for example, a negative electrode material for a lithium ion battery having excellent storage characteristics can be provided.

本実施形態に係るリチウムイオン電池の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the lithium ion battery which concerns on this embodiment.

以下に、本件各発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、図は概略図であり、実際の寸法比率とは必ずしも一致していない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the figure is a schematic diagram and does not necessarily match the actual dimensional ratio.

[第一発明]
以下、第一発明に係る実施形態について説明する。
[First invention]
Hereinafter, an embodiment according to the first invention will be described.

<負極材料>
本実施形態に係る負極材料は、リチウムイオン電池用の負極材料であり、線源としてCuKα線を用いたX線回折法により求められる(002)面の平均層面間隔d002(以下、「d002」とも呼ぶ。)が0.340nm以上であり、好ましくは0.350nm以上であり、より好ましくは0.365nm以上である。d002が上記下限値以上であると、リチウムのドープ・脱ドープの繰り返しによる結晶構造の破壊が抑制されるため、負極材料の充放電サイクル特性を向上させることができる。
平均層面間隔d002の上限は特に限定されないが、通常は0.400nm以下であり、好ましくは0.395nm以下であり、より好ましくは0.390nm以下である。d002が上記上限値以下であると、負極材料の不可逆的容量を抑制することができる。
<Negative electrode material>
The negative electrode material according to the present embodiment is a negative electrode material for a lithium ion battery, and an average layer spacing d 002 (hereinafter referred to as “d 002 ”) of (002) planes obtained by an X-ray diffraction method using CuKα rays as a radiation source. Is also 0.340 nm or more, preferably 0.350 nm or more, and more preferably 0.365 nm or more. When d 002 is equal to or greater than the lower limit, the crystal structure is prevented from being destroyed by repeated lithium doping and dedoping, so that the charge / discharge cycle characteristics of the negative electrode material can be improved.
The upper limit of the average layer surface distance d 002 is not particularly limited, but is usually 0.400 nm or less, preferably 0.395 nm or less, and more preferably 0.390 nm or less. When d 002 is less than or equal to the above upper limit, the irreversible capacity of the negative electrode material can be suppressed.

また、本実施形態に係る負極材料は、以下の手順で算出される化学吸着水率Aが0.5%以下であり、好ましくは0.4%以下であり、より好ましくは0.3%以下であるように特定されている。   Further, in the negative electrode material according to the present embodiment, the chemical adsorption water ratio A calculated by the following procedure is 0.5% or less, preferably 0.4% or less, more preferably 0.3% or less. Has been identified to be.

(化学吸着水率Aの算出手順)
(手順1)温度40℃、相対湿度90%RHの条件下で本実施形態に係る負極材料を120時間保持する。
(手順2)熱重量測定装置を用いて、(A)上記負極材料を温度130℃、窒素雰囲気の条件下で1時間保持する工程と、(B)上記(A)工程後の上記負極材料を窒素雰囲気下で、温度40℃から540℃まで10℃/分で昇温し、上記負極材料の重量減少量を測定する工程と、を順次おこない、下記式より化学吸着水率Aを算出する。
化学吸着水率A[%]=100×(Y−Y)/X
ここで、Xは、上記(A)工程後の上記負極材料の重量を示す。Yは、上記(B)工程における150℃での上記負極材料の重量を示す。Yは、上記(B)工程における250℃での上記負極材料の重量を示す。
(Chemical adsorption water rate A calculation procedure)
(Procedure 1) The negative electrode material according to this embodiment is held for 120 hours under conditions of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% RH.
(Procedure 2) Using a thermogravimetric measuring device, (A) a step of holding the negative electrode material at a temperature of 130 ° C. under a nitrogen atmosphere for 1 hour, (B) the negative electrode material after the step (A) Under a nitrogen atmosphere, the temperature is raised from 40 ° C. to 540 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and the step of measuring the weight loss of the negative electrode material is sequentially performed, and the chemical adsorption water ratio A is calculated from the following formula.
Chemical adsorption water ratio A [%] = 100 × (Y 1 −Y 2 ) / X
Here, X represents the weight of the negative electrode material after the step (A). Y 1 represents the weight of the negative electrode material at 150 ° C. in the step (B). Y 2 represents the weight of the negative electrode material at 250 ° C. in the step (B).

上記化学吸着水率Aが上記上限値以下であると、黒鉛質材料に比べて大きい(002)面の平均層面間隔を有する負極材料を大気中で長期間保存したとしても、負極材料の劣化を抑制することができる。
上記化学吸着水率Aの下限は特に限定されないが、通常は0.01%以上である。
When the chemical adsorption water ratio A is not more than the above upper limit value, even if a negative electrode material having an average layer spacing of (002) planes larger than that of the graphite material is stored in the air for a long time, the negative electrode material is deteriorated. Can be suppressed.
Although the minimum of the said chemical adsorption water rate A is not specifically limited, Usually, it is 0.01% or more.

(化学吸着水率A)
上記化学吸着水率Aが上記上限値以下であると、保存特性に優れた負極材料が得られる理由は必ずしも明らかではないが、化学吸着水率Aが少ない負極材料ほど、水分の吸着が起き難い構造になっているからだと考えられる。
(Chemical adsorption water ratio A)
The reason why a negative electrode material having excellent storage characteristics is obtained when the chemical adsorption water ratio A is not more than the above upper limit value is not necessarily clear, but a negative electrode material having a lower chemical adsorption water ratio A is less likely to cause moisture adsorption. This is thought to be due to the structure.

一般的に、d002が黒鉛質材料に比べて大きい負極材料は、黒鉛質材料よりも微細な細孔が発達しているため、その細孔内部に水分が吸着し易い。水分が吸着していると、負極材料にドープされたリチウムと水分との間で不可逆的な反応が生じ、その結果として、初期充電時の不可逆容量の増加や充放電サイクル特性の低下が起きてしまう。このような理由から、d002が大きい負極材料は黒鉛質材料よりも保存特性が劣ると考えられていた(例えば、特許文献2参照)。そのため、従来は、負極材料の細孔を閉孔させ、平衡水分吸着量を減らすことにより保存特性の改良を試みていた(例えば、特許文献2参照)。
しかし、本発明者らが、劣化した負極材料を加熱乾燥して、微細な細孔内に吸着した水分を除去することにより負極材料の再生を行ってみたところ、負極材料を完全に再生させることはできなかった。また、特許文献2のように、負極材料の細孔を閉孔させると、充放電容量が低下してしまうという問題もあった。
In general, since a negative electrode material having a larger d 002 than a graphite material has fine pores developed more than the graphite material, moisture is easily adsorbed inside the pores. When moisture is adsorbed, an irreversible reaction occurs between lithium doped in the negative electrode material and moisture, resulting in an increase in irreversible capacity during initial charging and a decrease in charge / discharge cycle characteristics. End up. For these reasons, it has been considered that a negative electrode material having a large d 002 is inferior in storage characteristics to a graphite material (see, for example, Patent Document 2). Therefore, conventionally, attempts have been made to improve storage characteristics by closing the pores of the negative electrode material and reducing the equilibrium moisture adsorption amount (see, for example, Patent Document 2).
However, when the present inventors regenerated the negative electrode material by heating and drying the deteriorated negative electrode material to remove the moisture adsorbed in the fine pores, the negative electrode material was completely regenerated. I couldn't. Further, as in Patent Document 2, when the pores of the negative electrode material are closed, there is a problem that the charge / discharge capacity decreases.

そこで、本発明者らは、さらに鋭意検討した。その結果、負極材料に吸着する水分には大きく分けて物理吸着水と化学吸着水とが存在し、化学吸着水の吸着量がより少ない負極材料ほど保存特性により優れると共に充放電容量にも優れることが明らかになった。すなわち、化学吸着水の吸着量という尺度が、保存特性および充放電容量に優れた負極材料を実現するための設計指針として有効であることを見出し、本発明に到達した。
ここで、物理吸着水とは、負極材料の表面に主に水分子として物理的に存在している吸着水をいう。一方、化学吸着水とは、負極材料の表面の第一層に配位または化学的に結合して存在している吸着水をいう。
化学吸着水の吸着量が少ない負極材料は、その表面が水分を配位または化学的に結合し難い構造になっている、あるいは大気中に放置してもそのような構造に変化し難い構造になっていると考えられる。したがって、上記化学吸着水率Aが上記上限値以下である本発明の負極材料は、大気中で長期間保存したとしても、水分の吸着が起き難い、あるいは表面構造が変化し難いため、保存特性に優れていると考えられる。
Therefore, the present inventors have further studied diligently. As a result, the water adsorbed on the negative electrode material can be broadly divided into physical adsorbed water and chemically adsorbed water. The negative electrode material with less adsorbed amount of chemically adsorbed water has better storage characteristics and charge / discharge capacity. Became clear. That is, the inventors have found that the scale of the amount of chemically adsorbed water adsorbed is effective as a design guideline for realizing a negative electrode material having excellent storage characteristics and charge / discharge capacity, and the present invention has been achieved.
Here, the physically adsorbed water refers to adsorbed water physically present mainly as water molecules on the surface of the negative electrode material. On the other hand, chemically adsorbed water refers to adsorbed water that is present in a coordinated or chemically bonded state with the first layer on the surface of the negative electrode material.
A negative electrode material with a small amount of chemically adsorbed water has a structure in which the surface is difficult to coordinate or chemically bind moisture, or to a structure that does not easily change to such a structure when left in the atmosphere. It is thought that it has become. Therefore, the negative electrode material of the present invention having the above-mentioned chemical adsorption water ratio A equal to or less than the above upper limit is less likely to cause moisture adsorption or change in surface structure even when stored for a long time in the atmosphere. It is considered excellent.

なお、本実施形態では、上記(A)工程において負極材料から脱離する水分を物理吸着水と呼び、上記(B)工程において負極材料から脱離する水分を化学吸着水と呼ぶ。また、上記化学吸着水率Aは、150℃から250℃の間で脱離する化学吸着水の吸水率であり、負極材料中の化学吸着水の吸着量の指標を意味する。   In the present embodiment, moisture desorbed from the negative electrode material in the step (A) is referred to as physical adsorption water, and moisture desorbed from the negative electrode material in the step (B) is referred to as chemically adsorbed water. The chemical adsorption water rate A is a water absorption rate of chemically adsorbed water desorbed between 150 ° C. and 250 ° C., and means an index of the amount of chemically adsorbed water adsorbed in the negative electrode material.

(化学吸着水率B)
本実施形態に係る負極材料は、以下の手順で算出される化学吸着水率Bが好ましくは1.0%以下であり、より好ましくは0.7%以下であり、さらに好ましくは0.5%以下である。
(Chemical adsorption water ratio B)
In the negative electrode material according to the present embodiment, the chemical adsorption water ratio B calculated by the following procedure is preferably 1.0% or less, more preferably 0.7% or less, and further preferably 0.5%. It is as follows.

(化学吸着水率Bの算出手順)
(手順1)温度40℃、相対湿度90%RHの条件下で本実施形態に係る負極材料を120時間保持する。
(手順2)熱重量測定装置を用いて、(A)上記負極材料を温度130℃、窒素雰囲気の条件下で1時間保持する工程と、(B)上記(A)工程後の上記負極材料を窒素雰囲気下で、温度40℃から540℃まで10℃/分で昇温し、上記負極材料の重量減少量を測定する工程と、を順次おこない、下記式より化学吸着水率Bを算出する。
化学吸着水率B[%]=100×(Y−Y)/X
ここで、Xは、上記(A)工程後の上記負極材料の重量を示す。Yは、上記(B)工程における250℃での上記負極材料の重量を示す。Yは、上記(B)工程における500℃での上記負極材料の重量を示す。
(Calculation procedure of chemical adsorption water ratio B)
(Procedure 1) The negative electrode material according to this embodiment is held for 120 hours under conditions of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% RH.
(Procedure 2) Using a thermogravimetric measuring device, (A) a step of holding the negative electrode material at a temperature of 130 ° C. under a nitrogen atmosphere for 1 hour, (B) the negative electrode material after the step (A) Under a nitrogen atmosphere, the temperature is increased from 40 ° C. to 540 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and the step of measuring the weight loss of the negative electrode material is sequentially performed, and the chemical adsorption water ratio B is calculated from the following formula.
Chemical adsorption water ratio B [%] = 100 × (Y 2 −Y 3 ) / X
Here, X represents the weight of the negative electrode material after the step (A). Y 2 represents the weight of the negative electrode material at 250 ° C. in the step (B). Y 3 represents the weight of the negative electrode material at 500 ° C. in the step (B).

上記化学吸着水率Bが上記上限値以下であると、負極材料の保存特性をより一層向上させることができる。さらに、上記化学吸着水率Bが上記上限値以下であると、負極材料の充放電容量をより一層向上させることができる。なお、上記化学吸着水率Bは、250℃から500℃の間で脱離する化学吸着水の吸水率であり、前述した化学吸着水率Aにおいて定量した化学吸着水よりも脱離し難い化学吸着水の吸着量の指標を意味する。   When the chemical adsorption water ratio B is not more than the above upper limit value, the storage characteristics of the negative electrode material can be further improved. Furthermore, the charge / discharge capacity of the negative electrode material can be further improved when the chemical adsorption water ratio B is not more than the upper limit. The chemical adsorption water rate B is the water absorption rate of chemically adsorbed water desorbed between 250 ° C. and 500 ° C., and the chemical adsorption is less likely to desorb than the chemically adsorbed water determined at the above-mentioned chemical adsorbed water rate A. It means an index of water adsorption.

本実施形態に係る負極材料は、下記式で定義される250℃での重量減少率が好ましくは0.6%以下であり、より好ましくは0.5%以下である。
250℃での重量減少率 [%] =100×(X−Y)/X
ここで、Xは、上記(A)工程後の上記負極材料の重量を示す。Yは、上記(B)工程における250℃での上記負極材料の重量を示す。
上記重量減少率が上記上限値以下であると、負極材料の保存特性をより一層向上させることができる。
In the negative electrode material according to the present embodiment, the weight reduction rate at 250 ° C. defined by the following formula is preferably 0.6% or less, and more preferably 0.5% or less.
Weight reduction rate at 250 ° C. [%] = 100 × (XY 2 ) / X
Here, X represents the weight of the negative electrode material after the step (A). Y 2 represents the weight of the negative electrode material at 250 ° C. in the step (B).
When the weight reduction rate is not more than the upper limit, the storage characteristics of the negative electrode material can be further improved.

本実施形態に係る負極材料は、下記式で定義される500℃での重量減少率が好ましくは1.6%以下であり、より好ましくは1.2%以下である。
500℃での重量減少率 [%] =100×(X−Y)/X
ここで、Xは、上記(A)工程後の上記負極材料の重量を示す。Yは、上記(B)工程における500℃での上記負極材料の重量を示す。
上記重量減少率が上記上限値以下であると、負極材料の保存特性をより一層向上させることができる。
In the negative electrode material according to the present embodiment, the weight reduction rate at 500 ° C. defined by the following formula is preferably 1.6% or less, more preferably 1.2% or less.
Weight reduction rate at 500 ° C. [%] = 100 × (XY 3 ) / X
Here, X represents the weight of the negative electrode material after the step (A). Y 3 represents the weight of the negative electrode material at 500 ° C. in the step (B).
When the weight reduction rate is not more than the upper limit, the storage characteristics of the negative electrode material can be further improved.

(カールフィッシャー電量滴定法による水分量)
本実施形態に係る負極材料は、温度40℃、相対湿度90%RHの条件下で当該負極材料を120時間保持した後、上記負極材料を温度130℃、窒素雰囲気の条件下で1時間保持して予備乾燥し、次いで、予備乾燥した後の負極材料を200℃、30分間保持することにより発生した水分をカールフィッシャー電量滴定法にて測定したとき、予備乾燥した後の負極材料から発生した水分量が、上記予備乾燥した後の負極材料100質量%に対し、好ましくは0.20質量%以下であり、より好ましくは0.15質量%以下であり、特に好ましくは0.10質量%以下である。
上記水分量が上記上限値以下であると、負極材料の保存特性をより一層向上させることができる。なお、上記水分量は、200℃で、30分間保持することにより脱離する化学吸着水の吸着量の指標を意味する。
(Water content by Karl Fischer coulometric titration)
In the negative electrode material according to this embodiment, the negative electrode material is held for 120 hours under the conditions of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% RH, and then the negative electrode material is held for 1 hour under the condition of a temperature of 130 ° C. and a nitrogen atmosphere. The moisture generated from the negative electrode material after the preliminary drying was measured by the Karl Fischer coulometric titration method. The amount is preferably 0.20% by mass or less, more preferably 0.15% by mass or less, particularly preferably 0.10% by mass or less, with respect to 100% by mass of the negative electrode material after the preliminary drying. is there.
The storage characteristic of a negative electrode material can be further improved as the said moisture content is below the said upper limit. The water content is an index of the amount of chemically adsorbed water that is desorbed by being held at 200 ° C. for 30 minutes.

(結晶子のサイズ)
本実施形態に係る負極材料は、X線回折法により求めたc軸方向の結晶子の大きさ(以下「Lc(002) 」と略記することがある。)が、好ましくは5nm以下であり、より好ましくは3nm以下であり、さらに好ましくは2nm以下である。
(Crystallite size)
The negative electrode material according to the present embodiment preferably has a crystallite size in the c-axis direction obtained by X-ray diffraction (hereinafter sometimes abbreviated as “Lc (002) ”) of 5 nm or less. More preferably, it is 3 nm or less, More preferably, it is 2 nm or less.

(平均粒径)
本実施形態に係る負極材料は体積基準の累積分布における50%累積時の粒径(D50、平均粒径)が、1μm以上50μm以下であることが好ましく、2μm以上30μm以下であることがより好ましい。これにより、高密度の負極を作製することができる。
(Average particle size)
The negative electrode material according to this embodiment preferably has a 50% cumulative particle size (D 50 , average particle size) in a volume-based cumulative distribution of 1 μm to 50 μm, and more preferably 2 μm to 30 μm. preferable. Thereby, a high-density negative electrode can be produced.

(比表面積)
本実施形態の負極材料は、窒素吸着におけるBET3点法による比表面積が1m/g以上15m/g以下であることが好ましく、3m/g以上8m/g以下であることがより好ましい。
窒素吸着におけるBET3点法による比表面積が上記上限値以下であることにより、負極材料と電解液との不可逆的な反応をより一層抑制することができる。
また、窒素吸着におけるBET3点法による比表面積が上記下限値以上であることにより、電解液の負極材料への適切な浸透性を得ることができる。
(Specific surface area)
In the negative electrode material of the present embodiment, the specific surface area according to the BET three-point method in nitrogen adsorption is preferably 1 m 2 / g or more and 15 m 2 / g or less, and more preferably 3 m 2 / g or more and 8 m 2 / g or less. .
When the specific surface area by the BET three-point method in nitrogen adsorption is not more than the above upper limit value, the irreversible reaction between the negative electrode material and the electrolytic solution can be further suppressed.
Moreover, appropriate permeability to the negative electrode material of electrolyte solution can be obtained because the specific surface area by the BET three point method in nitrogen adsorption is more than the said lower limit.

比表面積の算出方法は以下のとおりである。
下記(1)式より単分子吸着量Wを算出し、下記(2)式より総表面積Stotalを算出し、下記(3)式より比表面積Sを求める。
1/[W・{(P/P)−1}]={(C−1)/(W・C)}(P/P)(1/(W・C) (1)
The calculation method of the specific surface area is as follows.
The monomolecular adsorption amount W m is calculated from the following formula (1), the total surface area S total is calculated from the following formula (2), and the specific surface area S is obtained from the following formula (3).
1 / [W · {(P o / P) −1}] = {(C−1) / (W m · C)} (P / P o ) (1 / (W m · C) (1)

上記式(1)中、P:吸着平衡にある吸着質の気体の圧力、P:吸着温度における吸着質の飽和蒸気圧、W:吸着平衡圧Pにおける吸着量、W:単分子層吸着量、C:固体表面と吸着質との相互作用の大きさに関する定数(C=exp{(E−E)RT})[E:第一層の吸着熱(kJ/mol)、E:吸着質の測定温度における液化熱(kJ/mol)] In the above formula (1), P: pressure of an adsorbate gas in adsorption equilibrium, P o : saturated vapor pressure of the adsorbate at the adsorption temperature, W: adsorption amount at the adsorption equilibrium pressure P, W m : monolayer adsorption Amount, C: constant related to the magnitude of the interaction between the solid surface and the adsorbate (C = exp {(E 1 -E 2 ) RT}) [E 1 : heat of adsorption of the first layer (kJ / mol), E 2 : Heat of liquefaction at measurement temperature of adsorbate (kJ / mol)]

total=(WNAcs)M (2)
上記式(2)中、N:アボガドロ数、M:分子量、Acs:吸着断面積
S total = (W m NA cs ) M (2)
In the above formula (2), N: Avogadro number, M: molecular weight, A cs : adsorption cross section

S=Stotal/w (3)
式(3)中、w:サンプル重量(g)
S = S total / w (3)
In formula (3), w: sample weight (g)

(炭酸ガスの吸着量)
本実施形態に係る負極材料は、炭酸ガスの吸着量が好ましくは10ml/g未満であり、より好ましくは8ml/g以下であり、さらに好ましくは6ml/g以下である。炭酸ガスの吸着量が上記上限値以下であると、負極材料の保存特性をより一層向上させることができる。
また、本実施形態に係る負極材料は、炭酸ガスの吸着量が好ましくは0.05ml/g以上であり、より好ましくは0.1ml/g以上である。炭酸ガスの吸着量が上記下限値以上であると、リチウムの充電容量をより一層向上させることができる。
なお、炭酸ガスの吸着量の測定は、真空乾燥機を用いて、負極材料を130℃で3時間以上真空乾燥を行ったものを測定試料とし、Micromeritics Instrument Corporation社製ASAP−2000Mを使用して行うことができる。
(Carbon dioxide adsorption amount)
In the negative electrode material according to this embodiment, the amount of carbon dioxide adsorbed is preferably less than 10 ml / g, more preferably 8 ml / g or less, and further preferably 6 ml / g or less. When the adsorption amount of carbon dioxide gas is not more than the above upper limit value, the storage characteristics of the negative electrode material can be further improved.
In addition, the negative electrode material according to the present embodiment preferably has an adsorption amount of carbon dioxide gas of 0.05 ml / g or more, and more preferably 0.1 ml / g or more. When the adsorption amount of carbon dioxide gas is equal to or more than the lower limit, the charge capacity of lithium can be further improved.
The amount of carbon dioxide adsorbed is measured by using an ASAP-2000M manufactured by Micromeritics Instrument Corporation, which is obtained by vacuum drying a negative electrode material at 130 ° C. for 3 hours or more using a vacuum dryer. It can be carried out.

(ハロゲン含有量)
本実施形態に係る負極材料は、ハロゲン含有量が好ましくは50ppm未満であり、より好ましくは30ppm以下であり、さらに好ましくは10ppm以下である。ハロゲン含有量が上記上限値以下であると、負極材料の保存特性をより一層向上させることができる。ハロゲン含有量は、炭素化処理に際して用いる処理ガス中のハロゲンガス濃度や、負極材料の原料に含まれるハロゲン量を調整することにより制御することができる。ハロゲン含有量は、負極材料を燃焼し、生成した燃焼ガス中のハロゲン水素ガスを水酸化ナトリウムに吸収させた後、この溶液中のハロゲン含有量をイオンクロマトグラフィー分析装置で定量することにより、算出できる。
(Halogen content)
The negative electrode material according to this embodiment preferably has a halogen content of less than 50 ppm, more preferably 30 ppm or less, and even more preferably 10 ppm or less. When the halogen content is not more than the above upper limit, the storage characteristics of the negative electrode material can be further improved. The halogen content can be controlled by adjusting the halogen gas concentration in the processing gas used for the carbonization treatment and the halogen amount contained in the raw material of the negative electrode material. The halogen content is calculated by burning the negative electrode material, absorbing the halogen hydrogen gas in the generated combustion gas into sodium hydroxide, and then quantifying the halogen content in this solution with an ion chromatography analyzer. it can.

(放電容量)
本実施形態の負極材料は、後述する条件で作製したハーフセルについて、後述する充放電条件で充放電をおこなった際の放電容量が、好ましくは360mAh/g以上であり、より好ましくは380mAh/g以上であり、さらに好ましくは400mAh/g以上であり、特に好ましくは420mAh/g以上である。上記放電容量の上限は特に限定されず、多ければ多いほど好ましいが、現実的には700mAh/g以下であり、通常は500mAh/g以下である。なお、本明細書では、「mAh/g」は負極材料1gあたりの容量を示す。
(Discharge capacity)
The negative electrode material of the present embodiment has a discharge capacity of 360 mAh / g or more, more preferably 380 mAh / g or more, when charging / discharging under the charge / discharge conditions described later for a half cell manufactured under the conditions described later. More preferably, it is 400 mAh / g or more, and particularly preferably 420 mAh / g or more. The upper limit of the discharge capacity is not particularly limited and is preferably as many as possible. However, in reality, it is 700 mAh / g or less, and usually 500 mAh / g or less. In the present specification, “mAh / g” indicates a capacity per 1 g of the negative electrode material.

(ハーフセル作製条件)
上述したハーフセルの作製条件について説明する。
使用する負極は、当該負極材料により形成したものを用いる。より具体的には、負極材料とカルボキシメチルセルロースとスチレン・ブタジエンゴムとアセチレンブラックとを、重量比で100:1.5:3.0:2.0の割合で混合した組成物を用いて電極を形成したものを用いる。
対極は、金属リチウムを用いる。
電解液は、カーボネート系溶媒(エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比1:1で混合した混合溶媒)に1Mの割合でLiPFを溶解させたものを用いる。
(Half cell manufacturing conditions)
The conditions for producing the above-described half cell will be described.
The negative electrode used is formed of the negative electrode material. More specifically, an electrode is formed using a composition in which a negative electrode material, carboxymethyl cellulose, styrene-butadiene rubber, and acetylene black are mixed at a weight ratio of 100: 1.5: 3.0: 2.0. The formed one is used.
The counter electrode uses metallic lithium.
As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving LiPF 6 in a carbonate solvent (a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate are mixed at a volume ratio of 1: 1) at a ratio of 1 M is used.

上記負極は、例えば、以下のようにして作製することができる。
まず、所定量の負極材料と、カルボキシメチルセルロースと、スチレン・ブタジエンゴムと、アセチレンブラックと、水とを撹拌混合し、スラリーを調製する。得られたスラリーを集電体である銅箔上に塗布し、60℃で2時間予備乾燥を行い、その後、120℃で15時間真空乾燥する。次いで、所定の大きさに切り出すことにより、負極材料により構成された負極を得ることができる。
The negative electrode can be produced, for example, as follows.
First, a predetermined amount of negative electrode material, carboxymethylcellulose, styrene-butadiene rubber, acetylene black, and water are mixed with stirring to prepare a slurry. The obtained slurry is applied onto a copper foil as a current collector, preliminarily dried at 60 ° C. for 2 hours, and then vacuum dried at 120 ° C. for 15 hours. Subsequently, the negative electrode comprised with the negative electrode material can be obtained by cutting out to a predetermined magnitude | size.

また、上記負極は、直径13mmの円盤状とし、負極活物質層(負極から集電体を除いた部分)は、厚さ50μmの円盤状とし、対極(金属リチウムで構成された電極)は、直径12mm、厚さ1mmの円盤状とすることができる。
また、上記ハーフセルの形状は、2032型コインセル形状とすることができる。
In addition, the negative electrode has a disk shape with a diameter of 13 mm, the negative electrode active material layer (a portion obtained by removing the current collector from the negative electrode) has a disk shape with a thickness of 50 μm, and the counter electrode (an electrode made of metallic lithium) It can be a disk with a diameter of 12 mm and a thickness of 1 mm.
Further, the shape of the half cell can be a 2032 type coin cell shape.

(充放電条件)
上述したハーフセルの充放電条件は以下のとおりである。
測定温度:25℃
充電方式:定電流定電圧法、充電電流:25mA/g、充電電圧:0mV、充電終止電流:2.5mA/g
放電方式:定電流法、放電電流:25mA/g、放電終止電圧:2.5V
(Charge / discharge conditions)
The charging / discharging conditions of the half cell described above are as follows.
Measurement temperature: 25 ° C
Charging method: constant current constant voltage method, charging current: 25 mA / g, charging voltage: 0 mV, charging end current: 2.5 mA / g
Discharge method: constant current method, discharge current: 25 mA / g, final discharge voltage: 2.5 V

なお、ハーフセルについての「充電」とは、電圧の印加により、金属リチウムで構成された電極から負極材料により構成された電極にリチウムイオンを移動させることをいう。「放電」とは、負極材料により構成された電極から金属リチウムで構成された電極にリチウムイオンが移動する現象のことをいう。   Note that “charging” for a half cell refers to moving lithium ions from an electrode made of metallic lithium to an electrode made of a negative electrode material by applying a voltage. “Discharge” refers to a phenomenon in which lithium ions move from an electrode made of a negative electrode material to an electrode made of metallic lithium.

<負極材料の製造方法>
次に、本実施形態に係る負極材料の製造方法について説明する。
本実施形態に係る負極材料は、例えば、特定の樹脂組成物を原料として、適切な条件で炭化処理することにより製造することができる。
樹脂組成物を原料として、負極材料を製造すること自体は従来技術においても行われてきた。しかし、本実施形態では、(1)樹脂組成物の組成、(2)炭化処理の条件、(3)炭化処理を行う空間に対する原料の占有割合、などの因子を高度に制御している。本実施形態に係る負極材料を得るためには、これらの因子を高度に制御することが重要となる。
特に、本発明者らは、上記化学吸着水率Aが上記上限値以下である負極材料を得るためには、上記(1)と(2)の条件を適切に設定した上で、(3)炭化処理を行う空間に対する原料の占有割合を従来の基準よりも低く設定することが重要であることを見出した。
以下、本実施形態に係る負極材料の製造方法の一例を示す。ただし、本実施形態に係る負極材料の製造方法は、以下の例に限定されない。
<Method for producing negative electrode material>
Next, the manufacturing method of the negative electrode material according to the present embodiment will be described.
The negative electrode material according to the present embodiment can be produced, for example, by carbonizing a specific resin composition as a raw material under appropriate conditions.
The production of the anode material using the resin composition as a raw material itself has been performed in the prior art. However, in the present embodiment, factors such as (1) the composition of the resin composition, (2) the conditions for the carbonization treatment, and (3) the ratio of the raw material to the space where the carbonization treatment is performed are highly controlled. In order to obtain the negative electrode material according to the present embodiment, it is important to highly control these factors.
In particular, the present inventors set the conditions (1) and (2) appropriately in order to obtain a negative electrode material having the chemical adsorption water ratio A equal to or lower than the upper limit value. It was found that it is important to set the occupation ratio of the raw material with respect to the space to be carbonized lower than the conventional standard.
Hereinafter, an example of the manufacturing method of the negative electrode material which concerns on this embodiment is shown. However, the manufacturing method of the negative electrode material according to the present embodiment is not limited to the following example.

(樹脂組成物)
はじめに、(1)負極材料の原料として、炭化処理すべき樹脂組成物を選定する。
本実施形態に係る負極材料の原材料となる樹脂組成物に含まれる樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂;熱可塑性樹脂;エチレン製造時に副生する石油系のタールやピッチ、石炭乾留時に生成するコールタール、コールタールの低沸点成分を蒸留除去した重質成分やピッチ、石炭の液化により得られるタールやピッチなどのような石油系または石炭系のタール若しくはピッチ;さらには上記タールやピッチなどを架橋処理したもの;などが挙げられる。これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、原料段階での精製が可能であり、不純物の少ない負極材料が得られ、かつ、精製に要する工程を大幅に短縮できコスト低減に繋がる点から、熱硬化性樹脂が好ましい。
(Resin composition)
First, (1) a resin composition to be carbonized is selected as a raw material for the negative electrode material.
Examples of the resin contained in the resin composition that is the raw material of the negative electrode material according to the present embodiment include a thermosetting resin; a thermoplastic resin; a petroleum-based tar and pitch that are by-produced during ethylene production, and a coal produced by dry distillation. Coal tar, heavy components or pitch obtained by distilling off low boiling components of coal tar, petroleum-based or coal-based tar or pitch such as tar or pitch obtained by coal liquefaction; And the like subjected to crosslinking treatment. Among these, one kind or a combination of two or more kinds can be used. Among these, a thermosetting resin is preferable because it can be purified at the raw material stage, a negative electrode material with few impurities can be obtained, and the steps required for purification can be greatly shortened, leading to cost reduction.

上記熱硬化性樹脂としては、例えば、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂などのフェノール樹脂;ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂;メラミン樹脂;尿素樹脂;アニリン樹脂;シアネート樹脂;フラン樹脂;ケトン樹脂;不飽和ポリエステル樹脂;ウレタン樹脂などが挙げられる。また、これらが種々の成分で変性された変性物を用いることもできる。
これらの中でも、残炭率が高いという理由からホルムアルデヒドを用いる樹脂である、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂などのフェノール樹脂;メラミン樹脂;尿素樹脂;アニリン樹脂が好ましい。
Examples of the thermosetting resin include: phenol resins such as novolak type phenol resins and resol type phenol resins; epoxy resins such as bisphenol type epoxy resins and novolac type epoxy resins; melamine resins; urea resins; aniline resins; Examples include furan resins; ketone resins; unsaturated polyester resins; urethane resins. In addition, modified products obtained by modifying these with various components can also be used.
Among these, phenol resins such as novolac type phenol resin and resol type phenol resin; melamine resin; urea resin; aniline resin, which are resins using formaldehyde, are preferable because of the high residual carbon ratio.

また、熱硬化性樹脂を用いる場合には、その硬化剤を併用することができる。
用いられる硬化剤としては、例えば、ノボラック型フェノール樹脂の場合はヘキサメチレンテトラミン、レゾール型フェノール樹脂、ポリアセタール、パラホルムアルデヒドなどを用いることができる。レゾール型フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂の場合はヘキサメチレンテトラミンなどを用いることができる。
硬化剤の配合量は、通常は上記熱硬化性樹脂100質量部に対して0.1質量部以上50質量部以下である。
Moreover, when using a thermosetting resin, the hardening | curing agent can be used together.
As the curing agent used, for example, hexamethylenetetramine, resol type phenol resin, polyacetal, paraformaldehyde and the like can be used in the case of a novolak type phenol resin. In the case of a resol type phenol resin, melamine resin, urea resin, aniline resin, hexamethylenetetramine or the like can be used.
The compounding quantity of a hardening | curing agent is 0.1 to 50 mass parts normally with respect to 100 mass parts of said thermosetting resins.

また、負極材料の原材料としての樹脂組成物においては、上記熱硬化性樹脂、硬化剤の他に添加剤を配合することができる。   Moreover, in the resin composition as a raw material of negative electrode material, an additive can be mix | blended other than the said thermosetting resin and a hardening | curing agent.

ここで用いられる添加剤としては特に限定されないが、例えば、200℃以上800℃以下にて炭化処理した炭素材前駆体、有機酸、無機酸、含窒素化合物、含酸素化合物、芳香族化合物、非鉄金属元素などを挙げることができる。これら添加剤は、用いる樹脂の種類や性状などにより、1種または2種類以上を組み合わせて用いることができる。   Although it does not specifically limit as an additive used here, For example, the carbon material precursor carbonized at 200 to 800 degreeC, an organic acid, an inorganic acid, a nitrogen-containing compound, an oxygen-containing compound, an aromatic compound, nonferrous A metal element etc. can be mentioned. These additives can be used alone or in combination of two or more depending on the type and properties of the resin used.

樹脂組成物の調製方法としては特に限定されず、例えば、(1)上記樹脂と、これ以外の成分とを溶融混合する方法、(2)上記樹脂と、これ以外の成分とを溶媒に溶解して混合する方法、(3)上記樹脂と、これ以外の成分とを粉砕して混合する方法などにより調製することができる。   The method for preparing the resin composition is not particularly limited. For example, (1) a method in which the above resin and other components are melt-mixed, (2) the above resin and other components are dissolved in a solvent. (3) The resin and other components may be pulverized and mixed.

樹脂組成物の調製のための装置としては特に限定されないが、例えば、溶融混合を行う場合には、混練ロール、単軸あるいは二軸ニーダーなどの混練装置を用いることができる。溶解混合を行う場合は、ヘンシェルミキサー、ディスパーザなどの混合装置を用いることができる。粉砕混合を行う場合には、例えば、ハンマーミル、ジェットミルなどの装置を用いることができる。   The apparatus for preparing the resin composition is not particularly limited. For example, when melt mixing is performed, a kneading apparatus such as a kneading roll, a single screw or a twin screw kneader can be used. When performing dissolution and mixing, a mixing device such as a Henschel mixer or a disperser can be used. When performing pulverization and mixing, for example, an apparatus such as a hammer mill or a jet mill can be used.

このようにして得られた樹脂組成物は、複数種類の成分を物理的に混合しただけのものであってもよいし、樹脂組成物の調製時、混合(攪拌、混練など)に際して付与される機械的エネルギーおよびこれが変換された熱エネルギーにより、その一部を化学的に反応させたものであってもよい。具体的には、機械的エネルギーによるメカノケミカル的反応や、熱エネルギーによる化学反応をさせてもよい。   The resin composition thus obtained may be one obtained by physically mixing a plurality of types of components, or is applied during mixing (stirring, kneading, etc.) during preparation of the resin composition. A part of the material may be chemically reacted with mechanical energy and thermal energy converted from the mechanical energy. Specifically, a mechanochemical reaction using mechanical energy or a chemical reaction using thermal energy may be performed.

(炭化処理)
つぎに、得られた樹脂組成物を炭化処理する。
ここで炭化処理の条件としては、例えば、常温から1℃/時間以上200℃/時間以下で昇温して、800℃以上3000℃以下、0.01Pa以上101kPa(1気圧)以下で、0.1時間以上50時間以下、好ましくは0.5時間以上10時間以下保持して行うことができる。炭化処理時の雰囲気としては窒素、ヘリウムガスなどの不活性雰囲気下;不活性ガス中に微量の酸素が存在するような実質的に不活性な雰囲気下;還元ガス雰囲気下などで行うことが好ましい。このようにすることで、樹脂の熱分解(酸化分解)を抑制し、所望の負極材料を得ることができる。
(Carbonization treatment)
Next, the obtained resin composition is carbonized.
Here, as the conditions for the carbonization treatment, for example, the temperature is raised from normal temperature to 1 ° C./hour to 200 ° C./hour, 800 ° C. to 3000 ° C., 0.01 Pa to 101 kPa (1 atm), The reaction can be performed for 1 hour to 50 hours, preferably 0.5 hours to 10 hours. The atmosphere during carbonization is preferably an inert atmosphere such as nitrogen or helium gas; a substantially inert atmosphere in which a trace amount of oxygen is present in the inert gas; a reducing gas atmosphere, or the like. . By doing in this way, thermal decomposition (oxidative decomposition) of resin can be suppressed and a desired negative electrode material can be obtained.

このような炭化処理時の温度、時間などの条件は、負極材料の特性を最適なものにするため適宜調整することができる。   Conditions such as temperature and time during the carbonization treatment can be appropriately adjusted in order to optimize the characteristics of the negative electrode material.

なお、上記炭化処理を行う前に、プレ炭化処理を行ってもよい。
ここで、プレ炭化処理の条件としては特に限定されないが、例えば、200℃以上1000℃以下で1時間以上10時間以下行うことができる。このように、炭化処理前にプレ炭化処理を行うことで、樹脂組成物を不融化させ、炭化処理工程前に樹脂組成物などの粉砕処理を行った場合でも、粉砕後の樹脂組成物などが炭化処理時に再融着するのを防ぎ、所望とする負極材料を効率的に得ることができるようになる。
In addition, you may perform a pre carbonization process before performing the said carbonization process.
Here, the conditions for the pre-carbonization treatment are not particularly limited. Thus, even if the resin composition is infusibilized by performing pre-carbonization treatment before carbonization treatment and pulverization treatment of the resin composition or the like is performed before the carbonization treatment step, the resin composition after pulverization can be obtained. It is possible to prevent re-fusion during carbonization and to obtain a desired negative electrode material efficiently.

また、このプレ炭化処理の前に、樹脂組成物の硬化処理を行ってもよい。
硬化処理方法としては特に限定されないが、例えば、樹脂組成物に硬化反応が可能な熱量を与えて熱硬化する方法、あるいは、熱硬化性樹脂と硬化剤とを併用する方法などにより行うことができる。これにより、プレ炭化処理を実質的に固相でできるため、熱硬化性樹脂の構造をある程度維持した状態で炭化処理またはプレ炭化処理を行うことができ、負極材料の構造や特性を制御することができるようになる。
Moreover, you may perform the hardening process of a resin composition before this pre carbonization process.
Although it does not specifically limit as a hardening processing method, For example, it can carry out by the method of giving heat quantity which can perform hardening reaction to a resin composition, the method of thermosetting, or the method of using together a thermosetting resin and a hardening | curing agent. . As a result, the pre-carbonization treatment can be performed substantially in the solid phase, so that the carbonization treatment or the pre-carbonization treatment can be performed while maintaining the structure of the thermosetting resin to some extent, and the structure and characteristics of the negative electrode material are controlled. Will be able to.

なお、上記炭化処理あるいはプレ炭化処理を行う場合には、上記樹脂組成物に、金属、顔料、滑剤、帯電防止剤、酸化防止剤などを添加して、所望する特性を負極材料に付与することもできる。   In addition, when performing the carbonization treatment or the pre-carbonization treatment, a metal, a pigment, a lubricant, an antistatic agent, an antioxidant, or the like is added to the resin composition to impart desired characteristics to the negative electrode material. You can also.

上記硬化処理またはプレ炭化処理を行った場合は、その後、上記炭化処理の前に、処理物を粉砕しておいてもよい。こうした場合には、炭化処理時の熱履歴のバラツキを低減させ、得られる負極材料の表面状態の均一性を高めることができる。そして、処理物の取り扱い性を向上させることができる。   When the said hardening process or pre carbonization process is performed, you may grind | pulverize a processed material before the said carbonization process after that. In such a case, variation in the thermal history during carbonization can be reduced, and the uniformity of the surface state of the obtained negative electrode material can be increased. And the handleability of a processed material can be improved.

(炭化処理を行う空間に占める原料の占有割合)
また、本実施形態に係る負極材料を得るには、炭化処理を行う空間に占める原料の占有割合を適切に調整することが重要である。具体的には、炭化処理を行う空間に対する原料の占有割合を好ましくは10.0kg/m以下、より好ましくは5.0kg/m以下、特に好ましくは1.0kg/m以下に設定する。ここで、炭化処理を行う空間は、通常は炭化処理に使用する熱処理炉の炉内容積を表す。
炭化処理を行う空間に占める原料の占有割合を上記上限値以下とすることにより、本実施形態に係る負極材料を得ることができる理由は必ずしも明らかでないが、炭化処理時に原料(樹脂組成物)から発生するガスが系外に効率良く除去されるため、得られる負極材料の表面が水分を配位または化学的に結合し難い構造になりやすいからだと考えられる。
(Occupation ratio of raw materials in the space for carbonization)
Moreover, in order to obtain the negative electrode material according to the present embodiment, it is important to appropriately adjust the occupation ratio of the raw material in the space where the carbonization treatment is performed. Specifically, the occupation ratio of the raw material with respect to the space for carbonization is preferably set to 10.0 kg / m 3 or less, more preferably 5.0 kg / m 3 or less, and particularly preferably 1.0 kg / m 3 or less. . Here, the space for performing the carbonization treatment usually represents the furnace volume of the heat treatment furnace used for the carbonization treatment.
The reason why the negative electrode material according to the present embodiment can be obtained by setting the occupation ratio of the raw material in the space for performing the carbonization treatment to be equal to or less than the above upper limit value is not necessarily clear, but from the raw material (resin composition) during the carbonization treatment. This is probably because the generated gas is efficiently removed out of the system, so that the surface of the obtained negative electrode material tends to have a structure in which moisture is not easily coordinated or chemically bonded.

以上の手順により、本実施形態に係る負極材料を得ることができる。   The negative electrode material according to this embodiment can be obtained by the above procedure.

<負極活物質>
以下、本実施形態に係る負極活物質について説明する。
負極活物質とは、リチウムイオン二次電池において、リチウムイオンを出し入れすることができる物質のことをいう。本実施形態に係る負極活物質は、上述した本実施形態に係る負極材料を含むものである。
<Negative electrode active material>
Hereinafter, the negative electrode active material according to the present embodiment will be described.
The negative electrode active material refers to a material capable of taking in and out lithium ions in a lithium ion secondary battery. The negative electrode active material according to the present embodiment includes the negative electrode material according to the present embodiment described above.

本実施形態に係る負極活物質は、上述した負極材料とは異なる種類の負極材料をさらに含んでもよい。このような負極材料としては、例えば、シリコン、一酸化ケイ素、黒鉛質材料など一般的に公知の負極材料が挙げられる。   The negative electrode active material according to the present embodiment may further include a type of negative electrode material different from the negative electrode material described above. Examples of such a negative electrode material include generally known negative electrode materials such as silicon, silicon monoxide, and graphite materials.

これらの中でも、本実施形態に係る負極活物質は、上述した本実施形態に係る負極材料に加え、黒鉛質材料を含むことが好ましい。これにより、得られるリチウムイオン電池の充放電容量を向上させることができる。そのため、得られるリチウムイオン電池を充放電容量および充放電効率のバランスが特に優れたものとすることができる。   Among these, the negative electrode active material according to the present embodiment preferably includes a graphite material in addition to the negative electrode material according to the present embodiment described above. Thereby, the charge / discharge capacity of the obtained lithium ion battery can be improved. Therefore, the obtained lithium ion battery can be made particularly excellent in the balance between charge / discharge capacity and charge / discharge efficiency.

使用する黒鉛質材料の体積基準の累積分布における50%累積時の粒径(平均粒径)は、2μm以上50μm以下が好ましく、5μm以上30μm以下がより好ましい。これにより、高い充放電効率を維持したまま高密度の負極を作製することができる。   The particle size (average particle size) at the time of 50% accumulation in the volume-based cumulative distribution of the graphite material used is preferably 2 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 5 μm or more and 30 μm or less. Thereby, a high-density negative electrode can be produced while maintaining high charge / discharge efficiency.

<リチウムイオン電池用負極、リチウムイオン電池>
以下、本実施形態に係るリチウムイオン電池用負極およびリチウムイオン電池について説明する。
<Anode for lithium ion battery, lithium ion battery>
Hereinafter, the negative electrode for lithium ion batteries and the lithium ion battery according to this embodiment will be described.

本実施形態に係るリチウムイオン電池用負極(以下、単に負極と呼ぶこともある。)は、上述した本実施形態に係る負極活物質を用いて製造されたものである。これにより、保存特性および充放電容量に優れた負極を提供することができる。
また、本実施形態に係るリチウムイオン電池は、本実施形態に係る負極を用いて製造されたものである。これにより、保存特性および充放電容量に優れたリチウムイオン電池を提供することができる。
The negative electrode for a lithium ion battery according to the present embodiment (hereinafter sometimes simply referred to as a negative electrode) is produced using the negative electrode active material according to the present embodiment described above. Thereby, the negative electrode excellent in storage characteristics and charge / discharge capacity can be provided.
In addition, the lithium ion battery according to the present embodiment is manufactured using the negative electrode according to the present embodiment. Thereby, a lithium ion battery excellent in storage characteristics and charge / discharge capacity can be provided.

以下、本実施形態に係るリチウムイオン電池用負極およびリチウムイオン電池の好適な実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係るリチウムイオン電池の一例を示す模式図である。
Hereinafter, preferred embodiments of a negative electrode for a lithium ion battery and a lithium ion battery according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a lithium ion battery according to this embodiment.

リチウムイオン電池10は、図1に示すように、負極13と、正極21と、電解液16と、セパレーター18とを有している。   As shown in FIG. 1, the lithium ion battery 10 includes a negative electrode 13, a positive electrode 21, an electrolytic solution 16, and a separator 18.

負極13は、図1に示すように、負極活物質層12と負極集電体14とを有している。
負極集電体14としては特に限定されず、一般的に公知の負極用集電体を用いることができ、例えば、銅箔またはニッケル箔などを用いることができる。
As shown in FIG. 1, the negative electrode 13 includes a negative electrode active material layer 12 and a negative electrode current collector 14.
The negative electrode current collector 14 is not particularly limited, and generally known negative electrode current collectors can be used. For example, copper foil or nickel foil can be used.

負極活物質層12は、上述した本実施形態に係る負極活物質により構成されている。
負極13は、例えば、以下のようにして製造することができる。
The negative electrode active material layer 12 is composed of the negative electrode active material according to the present embodiment described above.
The negative electrode 13 can be manufactured as follows, for example.

上記負極活物質100重量部に対して、一般的に公知の有機高分子結着剤(例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系高分子;スチレン・ブタジエンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴムなどのゴム状高分子;など)1重量部以上30重量部以下、および適量の粘度調整用溶剤(N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミドなど)または水を添加して混練して、負極スラリーを調製する。
得られたスラリーを圧縮成形、ロール成形などによりシート状、ペレット状などに成形して、負極活物質層12を得ることができる。そして、このようにして得られた負極活物質層12と負極集電体14とを積層することにより、負極13を得ることができる。
また、得られた負極スラリーを負極集電体14に塗布して乾燥することにより、負極13を製造することもできる。
For 100 parts by weight of the negative electrode active material, generally known organic polymer binders (for example, fluorine-based polymers such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene; styrene / butadiene rubber, butyl rubber, butadiene rubber, etc.) 1 to 30 parts by weight and an appropriate amount of a viscosity adjusting solvent (N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, etc.) or water is added and kneaded to prepare a negative electrode slurry. Prepare.
The negative electrode active material layer 12 can be obtained by molding the obtained slurry into a sheet shape, a pellet shape, or the like by compression molding, roll molding, or the like. And the negative electrode 13 can be obtained by laminating | stacking the negative electrode active material layer 12 and the negative electrode collector 14 which were obtained in this way.
Moreover, the negative electrode 13 can also be manufactured by apply | coating the obtained negative electrode slurry to the negative electrode collector 14, and drying.

電解液16は、正極21と負極13との間を満たすものであり、充放電によってリチウムイオンが移動する層である。   The electrolyte solution 16 fills the space between the positive electrode 21 and the negative electrode 13 and is a layer in which lithium ions move by charge / discharge.

電解液16としては特に限定されず、一般的に公知の電解液を用いることができ、例えば、非水系溶媒に電解質となるリチウム塩を溶解したものが用いられる。   The electrolytic solution 16 is not particularly limited, and a generally known electrolytic solution can be used. For example, a solution obtained by dissolving a lithium salt serving as an electrolyte in a non-aqueous solvent is used.

この非水系溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトンなどの環状エステル類;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの鎖状エステル類;ジメトキシエタンなどの鎖状エーテル類;あるいはこれらの混合物などを用いることができる。   Examples of the non-aqueous solvent include cyclic esters such as propylene carbonate, ethylene carbonate, and γ-butyrolactone; chain esters such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate; chain ethers such as dimethoxyethane; or a mixture thereof. Can be used.

電解質としては特に限定されず、一般的に公知の電解質を用いることができ、例えば、LiClO、LiPFなどのリチウム金属塩を用いることができる。また、上記塩類をポリエチレンオキサイド、ポリアクリロニトリルなどに混合し、固体電解質として用いることもできる。 Is not particularly limited as electrolytes generally be a known electrolyte, for example, it may be used lithium metal salt such as LiClO 4, LiPF 6. Further, the above salts can be mixed with polyethylene oxide, polyacrylonitrile, etc. and used as a solid electrolyte.

セパレーター18としては特に限定されず、一般的に公知のセパレーターを用いることができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの多孔質フィルム、不織布などを用いることができる。   It does not specifically limit as the separator 18, Generally a well-known separator can be used, For example, porous films, nonwoven fabrics, etc., such as polyethylene and a polypropylene, can be used.

正極21は、図1に示すように、正極活物質層20と正極集電体22とを有している。
正極活物質層20としては特に限定されず、一般的に公知の正極活物質により形成することができる。正極活物質としては特に限定されず、例えば、リチウムコバルト酸化物(LiCoO)、リチウムニッケル酸化物(LiNiO)、リチウムマンガン酸化物(LiMn)などの複合酸化物;ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性高分子;などを用いることができる。
As illustrated in FIG. 1, the positive electrode 21 includes a positive electrode active material layer 20 and a positive electrode current collector 22.
It does not specifically limit as the positive electrode active material layer 20, Generally, it can form with a well-known positive electrode active material. Is not particularly limited as the cathode active material include lithium cobalt oxide (LiCoO 2), lithium nickel oxide (LiNiO 2), composite oxides such as lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4); polyaniline, polypyrrole, etc. Or the like can be used.

正極集電体22としては特に限定されず、一般的に公知の正極集電体を用いることができ、例えば、アルミニウム箔を用いることができる。
そして、本実施形態における正極21は、一般的に公知の正極の製造方法により製造することができる。
The positive electrode current collector 22 is not particularly limited, and generally known positive electrode current collectors can be used. For example, an aluminum foil can be used.
And the positive electrode 21 in this embodiment can be manufactured with the manufacturing method of a well-known positive electrode generally.

[第二発明]
以下、第二発明に係る実施形態について説明する。
<負極材料>
本実施形態に係る負極材料は、リチウムイオン電池用の負極材料であり、線源としてCuKα線を用いたX線回折法により求められる(002)面の平均層面間隔d002(以下、「d002」とも呼ぶ。)が0.340nm以上であり、好ましくは0.350nm以上であり、より好ましくは0.365nm以上である。d002が上記下限値以上であると、リチウムのドープ・脱ドープの繰り返しによる結晶構造の破壊が抑制されるため、負極材料の充放電サイクル特性を向上させることができる。
平均層面間隔d002の上限は特に限定されないが、通常は0.400nm以下であり、好ましくは0.395nm以下であり、より好ましくは0.390nm以下である。d002が上記上限値以下であると、負極材料の不可逆的容量を抑制することができる。
[Second invention]
Hereinafter, an embodiment according to the second invention will be described.
<Negative electrode material>
The negative electrode material according to the present embodiment is a negative electrode material for a lithium ion battery, and an average layer spacing d 002 (hereinafter referred to as “d 002 ”) of (002) planes obtained by an X-ray diffraction method using CuKα rays as a radiation source. Is also 0.340 nm or more, preferably 0.350 nm or more, and more preferably 0.365 nm or more. When d 002 is equal to or greater than the lower limit, the crystal structure is prevented from being destroyed by repeated lithium doping and dedoping, so that the charge / discharge cycle characteristics of the negative electrode material can be improved.
The upper limit of the average layer surface distance d 002 is not particularly limited, but is usually 0.400 nm or less, preferably 0.395 nm or less, and more preferably 0.390 nm or less. When d 002 is less than or equal to the above upper limit, the irreversible capacity of the negative electrode material can be suppressed.

また、本実施形態に係る負極材料は、温度40℃、相対湿度90%RHの条件下で当該負極材料を120時間保持した後、上記負極材料を温度130℃、窒素雰囲気の条件下で1時間保持して予備乾燥し、次いで、上記予備乾燥した後の上記負極材料を200℃、30分間保持することにより発生した水分をカールフィッシャー電量滴定法にて測定したとき、上記予備乾燥した後の上記負極材料から発生した水分量が、上記予備乾燥した後の上記負極材料100質量%に対し、0.20質量%以下であり、好ましくは0.15質量%以下であり、より好ましくは0.10質量%以下である。
上記水分量が上記上限値以下であると、負極材料の保存特性を向上させることができる。なお、上記水分量は、200℃で、30分間保持することにより脱離する化学吸着水の吸着量の指標を意味する。
In addition, the negative electrode material according to the present embodiment is held for 120 hours under the conditions of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% RH, and then the negative electrode material is maintained at a temperature of 130 ° C. under a nitrogen atmosphere for 1 hour. Holding and pre-drying, and then measuring the moisture generated by holding the negative electrode material after the pre-drying at 200 ° C. for 30 minutes by Karl Fischer coulometric titration, the above after the pre-drying The amount of water generated from the negative electrode material is 0.20% by mass or less, preferably 0.15% by mass or less, more preferably 0.10% with respect to 100% by mass of the negative electrode material after the preliminary drying. It is below mass%.
The storage characteristic of a negative electrode material can be improved as the said moisture content is below the said upper limit. The water content is an index of the amount of chemically adsorbed water that is desorbed by being held at 200 ° C. for 30 minutes.

(結晶子のサイズ)
本実施形態に係る負極材料は、X線回折法により求めたc軸方向の結晶子の大きさ(以下「Lc(002) 」と略記することがある。)が、好ましくは5nm以下であり、より好ましくは3nm以下であり、さらに好ましくは2nm以下である。
(Crystallite size)
The negative electrode material according to the present embodiment preferably has a crystallite size in the c-axis direction obtained by X-ray diffraction (hereinafter sometimes abbreviated as “Lc (002) ”) of 5 nm or less. More preferably, it is 3 nm or less, More preferably, it is 2 nm or less.

(平均粒径)
本実施形態に係る負極材料は体積基準の累積分布における50%累積時の粒径(D50、平均粒径)が、1μm以上50μm以下であることが好ましく、2μm以上30μm以下であることがより好ましい。これにより、高密度の負極を作製することができる。
(Average particle size)
The negative electrode material according to this embodiment preferably has a 50% cumulative particle size (D 50 , average particle size) in a volume-based cumulative distribution of 1 μm to 50 μm, and more preferably 2 μm to 30 μm. preferable. Thereby, a high-density negative electrode can be produced.

(比表面積)
本実施形態の負極材料は、窒素吸着におけるBET3点法による比表面積が1m/g以上15m/g以下であることが好ましく、3m/g以上8m/g以下であることがより好ましい。
窒素吸着におけるBET3点法による比表面積が上記上限値以下であることにより、負極材料と電解液との不可逆的な反応をより一層抑制することができる。
また、窒素吸着におけるBET3点法による比表面積が上記下限値以上であることにより、電解液の負極材料への適切な浸透性を得ることができる。
(Specific surface area)
In the negative electrode material of the present embodiment, the specific surface area according to the BET three-point method in nitrogen adsorption is preferably 1 m 2 / g or more and 15 m 2 / g or less, and more preferably 3 m 2 / g or more and 8 m 2 / g or less. .
When the specific surface area by the BET three-point method in nitrogen adsorption is not more than the above upper limit value, the irreversible reaction between the negative electrode material and the electrolytic solution can be further suppressed.
Moreover, appropriate permeability to the negative electrode material of electrolyte solution can be obtained because the specific surface area by the BET three point method in nitrogen adsorption is more than the said lower limit.

比表面積の算出方法は、前述した第一発明に係る負極材料と同様であるので、説明は省略する。   Since the calculation method of the specific surface area is the same as that of the negative electrode material according to the first invention described above, description thereof is omitted.

(炭酸ガスの吸着量)
本実施形態に係る負極材料は、炭酸ガスの吸着量が好ましくは10ml/g未満であり、より好ましくは8ml/g以下であり、さらに好ましくは6ml/g以下である。炭酸ガスの吸着量が上記上限値以下であると、負極材料の保存特性をより一層向上させることができる。
また、本実施形態に係る負極材料は、炭酸ガスの吸着量が好ましくは0.05ml/g以上であり、より好ましくは0.1ml/g以上である。炭酸ガスの吸着量が上記下限値以上であると、リチウムの充電容量をより一層向上させることができる。
なお、炭酸ガスの吸着量の測定は、真空乾燥機を用いて、負極材料を130℃で3時間以上真空乾燥を行ったものを測定試料とし、Micromeritics Instrument Corporation社製ASAP−2000Mを使用して行うことができる。
(Carbon dioxide adsorption amount)
In the negative electrode material according to this embodiment, the amount of carbon dioxide adsorbed is preferably less than 10 ml / g, more preferably 8 ml / g or less, and further preferably 6 ml / g or less. When the adsorption amount of carbon dioxide gas is not more than the above upper limit value, the storage characteristics of the negative electrode material can be further improved.
In addition, the negative electrode material according to the present embodiment preferably has an adsorption amount of carbon dioxide gas of 0.05 ml / g or more, and more preferably 0.1 ml / g or more. When the adsorption amount of carbon dioxide gas is equal to or more than the lower limit, the charge capacity of lithium can be further improved.
The amount of carbon dioxide adsorbed is measured by using an ASAP-2000M manufactured by Micromeritics Instrument Corporation, which is obtained by vacuum drying a negative electrode material at 130 ° C. for 3 hours or more using a vacuum dryer. It can be carried out.

(ハロゲン含有量)
本実施形態に係る負極材料は、ハロゲン含有量が好ましくは50ppm未満であり、より好ましくは30ppm以下であり、さらに好ましくは10ppm以下である。ハロゲン含有量が上記上限値以下であると、負極材料の保存特性をより一層向上させることができる。ハロゲン含有量は、炭素化処理に際して用いる処理ガス中のハロゲンガス濃度や、負極材料の原料に含まれるハロゲン量を調整することにより制御することができる。ハロゲン含有量は、負極材料を燃焼し、生成した燃焼ガス中のハロゲン水素ガスを水酸化ナトリウムに吸収させた後、この溶液中のハロゲン含有量をイオンクロマトグラフィー分析装置で定量することにより、算出できる。
(Halogen content)
The negative electrode material according to this embodiment preferably has a halogen content of less than 50 ppm, more preferably 30 ppm or less, and even more preferably 10 ppm or less. When the halogen content is not more than the above upper limit, the storage characteristics of the negative electrode material can be further improved. The halogen content can be controlled by adjusting the halogen gas concentration in the processing gas used for the carbonization treatment and the halogen amount contained in the raw material of the negative electrode material. The halogen content is calculated by burning the negative electrode material, absorbing the halogen hydrogen gas in the generated combustion gas into sodium hydroxide, and then quantifying the halogen content in this solution with an ion chromatography analyzer. it can.

(放電容量)
本実施形態の負極材料は、第一発明で述べた条件で作製したハーフセルについて、第一発明で述べた充放電条件で充放電をおこなった際の放電容量が、好ましくは360mAh/g以上であり、より好ましくは380mAh/g以上であり、さらに好ましくは400mAh/g以上であり、特に好ましくは420mAh/g以上である。上記放電容量の上限は特に限定されず、多ければ多いほど好ましいが、現実的には700mAh/g以下であり、通常は500mAh/g以下である。なお、本明細書では、「mAh/g」は負極材料1gあたりの容量を示す。
(Discharge capacity)
In the negative electrode material of the present embodiment, the discharge capacity when charging / discharging under the charge / discharge conditions described in the first invention is preferably 360 mAh / g or more for the half cell produced under the conditions described in the first invention. More preferably, it is 380 mAh / g or more, More preferably, it is 400 mAh / g or more, Most preferably, it is 420 mAh / g or more. The upper limit of the discharge capacity is not particularly limited and is preferably as many as possible. However, in reality, it is 700 mAh / g or less, and usually 500 mAh / g or less. In the present specification, “mAh / g” indicates a capacity per 1 g of the negative electrode material.

<負極材料の製造方法>
第二発明に係る負極材料は、第一発明に係る負極材料の製造方法に準じて製造することができる。ここでは詳細は省略する。
<Method for producing negative electrode material>
The negative electrode material which concerns on 2nd invention can be manufactured according to the manufacturing method of the negative electrode material which concerns on 1st invention. Details are omitted here.

<負極活物質>
以下、本実施形態に係る負極活物質について説明する。
負極活物質とは、リチウムイオン二次電池において、リチウムイオンを出し入れすることができる物質のことをいう。本実施形態に係る負極活物質は、上述した本実施形態に係る負極材料を含むものである。
<Negative electrode active material>
Hereinafter, the negative electrode active material according to the present embodiment will be described.
The negative electrode active material refers to a material capable of taking in and out lithium ions in a lithium ion secondary battery. The negative electrode active material according to the present embodiment includes the negative electrode material according to the present embodiment described above.

本実施形態に係る負極活物質は、上述した負極材料とは異なる種類の負極材料をさらに含んでもよい。このような負極材料としては、例えば、シリコン、一酸化ケイ素、黒鉛質材料など一般的に公知の負極材料が挙げられる。   The negative electrode active material according to the present embodiment may further include a type of negative electrode material different from the negative electrode material described above. Examples of such a negative electrode material include generally known negative electrode materials such as silicon, silicon monoxide, and graphite materials.

これらの中でも、本実施形態に係る負極活物質は、上述した本実施形態に係る負極材料に加え、黒鉛質材料を含むことが好ましい。これにより、得られるリチウムイオン電池の充放電容量を向上させることができる。そのため、得られるリチウムイオン電池を充放電容量および充放電効率のバランスが特に優れたものとすることができる。   Among these, the negative electrode active material according to the present embodiment preferably includes a graphite material in addition to the negative electrode material according to the present embodiment described above. Thereby, the charge / discharge capacity of the obtained lithium ion battery can be improved. Therefore, the obtained lithium ion battery can be made particularly excellent in the balance between charge / discharge capacity and charge / discharge efficiency.

使用する黒鉛質材料の体積基準の累積分布における50%累積時の粒径(平均粒径)は、2μm以上50μm以下が好ましく、5μm以上30μm以下がより好ましい。これにより、高い充放電効率を維持したまま高密度の負極を作製することができる。   The particle size (average particle size) at the time of 50% accumulation in the volume-based cumulative distribution of the graphite material used is preferably 2 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 5 μm or more and 30 μm or less. Thereby, a high-density negative electrode can be produced while maintaining high charge / discharge efficiency.

<リチウムイオン電池用負極、リチウムイオン電池>
第二発明に係るリチウムイオン電池用負極およびリチウムイオン電池は、第一発明に係るリチウムイオン電池用負極およびリチウムイオン電池に準じて製造することができる。ここでは詳細は省略する。
<Anode for lithium ion battery, lithium ion battery>
The negative electrode for lithium ion batteries and the lithium ion battery according to the second invention can be produced according to the negative electrode for lithium ion batteries and the lithium ion battery according to the first invention. Details are omitted here.

以上、本件各発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。   As mentioned above, although embodiment of each invention of this invention was described, these are illustrations of this invention and can employ | adopt various structures other than the above.

なお、当然ながら、上述した本件各発明は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。   Needless to say, the present inventions described above can be combined within a range in which the contents do not conflict with each other.

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例では、「部」は「重量部」を示す。   Hereinafter, although an example and a comparative example explain the present invention, the present invention is not limited to these. In the examples, “part” means “part by weight”.

[1]負極材料の評価方法
はじめに、後述する実施例および比較例で得られた負極材料の評価方法を説明する。
[1] Evaluation method of negative electrode material First, the evaluation method of the negative electrode material obtained by the Example and comparative example which are mentioned later is demonstrated.

1.粒度分布
堀場製作所社製レーザー回折式粒度分布測定装置LA−920を用いて、レーザー回折法により、負極材料の粒度分布を測定した。測定結果から、負極材料について、体積基準の累積分布における50%累積時の粒径(D50、平均粒径)を求めた。
1. Particle size distribution The particle size distribution of the negative electrode material was measured by a laser diffraction method using a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus LA-920 manufactured by Horiba. From the measurement results, the particle size (D 50 , average particle size) at 50% accumulation in the volume-based cumulative distribution was determined for the negative electrode material.

2.比表面積
ユアサ社製のNova−1200装置を使用して窒素吸着におけるBET3点法により測定した。具体的な算出方法は、上述したとおりである。
2. Specific surface area It measured by the BET 3 point | piece method in nitrogen adsorption | suction using the Nova-1200 apparatus made from Yuasa. The specific calculation method is as described above.

3.負極材料のd002 およびLc(002)
島津製作所製・X線回折装置「XRD−7000」を使用して(002)面の平均層面間隔d002を測定した。
負極材料のX線回折測定から求められるスペクトルより、(002)面の平均層面間隔d002を以下のBragg式より算出した。
λ=2dhklsinθ Bragg式 (dhkl=d002
λ:陰極から出力される特性X線Kα1の波長
θ:スペクトルの反射角度
また、Lc(002)は以下のようにして測定した。
X線回折測定から求められるスペクトルにおける002面ピークの半値幅と回折角から次のScherrerの式を用いて決定した。
Lc(002)=0.94 λ/(βcosθ) ( Scherrerの式)
Lc(002) : 結晶子の大きさ
λ : 陰極から出力される特性X線Kα1の波長
β : ピークの半値幅( ラジアン)
θ : スペクトルの反射角度
3. Negative electrode material d 002 and Lc (002)
Using an X-ray diffractometer “XRD-7000” manufactured by Shimadzu Corporation, the average layer spacing d 002 of the (002) plane was measured.
From the spectrum obtained from the X-ray diffraction measurement of the negative electrode material, the average layer spacing d 002 of the (002) plane was calculated from the following Bragg equation.
λ = 2d hkl sinθ Bragg equation (d hkl = d 002 )
λ: wavelength of characteristic X-ray K α1 output from the cathode θ: reflection angle of spectrum Lc (002) was measured as follows.
It was determined from the half width of the 002 plane peak and the diffraction angle in the spectrum obtained from the X-ray diffraction measurement using the following Scherrer equation.
Lc (002) = 0.94 λ / (βcos θ) (Scherrer equation)
Lc (002) : Crystallite size λ: Wavelength of characteristic X-ray K α1 output from the cathode β: Half width of peak (radian)
θ: Spectral reflection angle

4.炭酸ガスの吸着量
炭酸ガスの吸着量の測定は、真空乾燥機を用いて、負極材料を130℃で3時間以上真空乾燥を行ったものを測定試料とし、Micromeritics Instrument Corporation社製ASAP−2000Mを使用して行った。
測定用試料管に測定試料0.5gを入れ、0.2Pa以下の減圧下、300℃で3時間以上減圧乾燥を行い、その後、炭酸ガスの吸着量の測定を行った。
吸着温度は0℃とし、測定試料を入れた試料管の圧力が0.6Pa以下になるまで減圧にした後、炭酸ガスを試料管に導入し、試料管内の平衡圧力が0.11MPa(相対圧力0.032に相当)に達するまでの炭酸ガスの吸着量を定容法により求め、ml/g単位で表した。吸着量は標準状態(STP)に換算した値である。
4). Carbon dioxide gas adsorption amount Carbon dioxide gas adsorption amount was measured using a vacuum drier with a negative electrode material vacuum-dried at 130 ° C. for 3 hours or more as a measurement sample, using ASAP-2000M manufactured by Micromeritics Instrument Corporation. Done using.
A measurement sample tube (0.5 g) was placed in a measurement sample tube and dried under reduced pressure at 300 ° C. for 3 hours or more under a reduced pressure of 0.2 Pa or less. Thereafter, the amount of carbon dioxide adsorbed was measured.
The adsorption temperature is 0 ° C., the pressure is reduced until the pressure of the sample tube containing the measurement sample becomes 0.6 Pa or less, carbon dioxide gas is introduced into the sample tube, and the equilibrium pressure in the sample tube is 0.11 MPa (relative pressure). The amount of carbon dioxide adsorbed until it reached (corresponding to 0.032) was determined by the constant volume method and expressed in ml / g. The adsorption amount is a value converted to a standard state (STP).

5.塩素の含有量
負極材料を酸水素炎燃焼装置を用いて燃焼させ、生成した燃焼ガス中のHClを0.01モルのNaOH水溶液に吸収させた。次いで、この水溶液中の塩素の含有量をイオンクロマトグラフィー分析装置で定量した。なお、イオンクロマトグラフィー分析装置の検量線は、イオンクロマトグラフィー用塩化物イオン標準液(塩化ナトリウム水溶液、塩素イオン濃度1000ppm、関東化学社製)を希釈することにより調製した溶液を分析して作成した。
5. Content of Chlorine The negative electrode material was burned using an oxyhydrogen flame combustion apparatus, and HCl in the produced combustion gas was absorbed in 0.01 mol NaOH aqueous solution. Next, the chlorine content in the aqueous solution was quantified with an ion chromatography analyzer. The calibration curve of the ion chromatography analyzer was prepared by analyzing a solution prepared by diluting a chloride ion standard solution for ion chromatography (sodium chloride aqueous solution, chlorine ion concentration 1000 ppm, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.). .

6.化学吸着水率AおよびB
化学吸着水率AおよびBは、それぞれ以下の手順で測定した。
(手順1)小型環境試験器(ESPEC社製SH−241)の装置内で、温度40℃、相対湿度90%RHの条件下で1gの負極材料を120時間保持した。なお、負極材料は、できる限り薄い厚みとなるように、縦5cm、幅8cm、高さ1.5cmの容器に広げた上で、装置内に静置した。
(手順2)熱重量測定装置(Seiko Instruments社製TG/DTA6300)を用いて、(A)上記負極材料10mgを温度130℃、窒素雰囲気の条件下で1時間保持する工程と、(B)上記(A)工程後の上記負極材料を窒素雰囲気下で、温度40℃から540℃まで10℃/分で昇温し、上記負極材料の重量減少量を測定する工程と、を順次おこない、下記式より化学吸着水率Aおよび化学吸着水率Bをそれぞれ算出した。
化学吸着水率A[%]=100×(Y−Y)/X
化学吸着水率B[%]=100×(Y−Y)/X
ここで、Xは、上記(A)工程後の上記負極材料の重量を示す。Yは、上記(B)工程における150℃での上記負極材料の重量を示す。Yは、上記(B)工程における250℃での上記負極材料の重量を示す。Yは、上記(B)工程における500℃での上記負極材料の重量を示す。
6). Chemical adsorption water rate A and B
The chemical adsorption water ratios A and B were measured by the following procedures, respectively.
(Procedure 1) In an apparatus of a small environmental tester (SH-241 manufactured by ESPEC), 1 g of a negative electrode material was held for 120 hours under the conditions of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% RH. The negative electrode material was spread in a container having a length of 5 cm, a width of 8 cm, and a height of 1.5 cm so as to be as thin as possible, and then left in the apparatus.
(Procedure 2) Using a thermogravimetry apparatus (TG / DTA6300 manufactured by Seiko Instruments), (A) a step of holding 10 mg of the negative electrode material under conditions of a temperature of 130 ° C. and a nitrogen atmosphere for 1 hour; and (B) the above (A) The above-mentioned negative electrode material after the step is heated at a rate of 10 ° C./min from a temperature of 40 ° C. to 540 ° C. in a nitrogen atmosphere, and the step of measuring the weight loss of the negative electrode material is sequentially performed. From the above, the chemical adsorption water ratio A and the chemical adsorption water ratio B were calculated.
Chemical adsorption water ratio A [%] = 100 × (Y 1 −Y 2 ) / X
Chemical adsorption water ratio B [%] = 100 × (Y 2 −Y 3 ) / X
Here, X represents the weight of the negative electrode material after the step (A). Y 1 represents the weight of the negative electrode material at 150 ° C. in the step (B). Y 2 represents the weight of the negative electrode material at 250 ° C. in the step (B). Y 3 represents the weight of the negative electrode material at 500 ° C. in the step (B).

7.カールフィッシャー電量滴定法による水分量の測定
カールフィッシャー電量滴定法による水分量は、以下の手順で測定した。
(手順1)小型環境試験器(ESPEC社製SH−241)の装置内で、温度40℃、相対湿度90%RHの条件下で1gの負極材料を120時間保持した。なお、負極材料は、できる限り薄い厚みとなるように、縦5cm、幅8cm、高さ1.5cmの容器に広げた上で、装置内に静置した。
(手順2)上記負極材料を温度130℃、窒素雰囲気の条件下で1時間保持して予備乾燥し、次いで、Mitsubishi Chemical Analytech社製CA−06を用いて、予備乾燥した後の負極材料を200℃、30分間保持することにより発生した水分をカールフィッシャー電量滴定法にて測定した。
7). Measurement of water content by Karl Fischer coulometric titration The water content by Karl Fischer coulometric titration was measured by the following procedure.
(Procedure 1) In an apparatus of a small environmental tester (SH-241 manufactured by ESPEC), 1 g of a negative electrode material was held for 120 hours under the conditions of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% RH. The negative electrode material was spread in a container having a length of 5 cm, a width of 8 cm, and a height of 1.5 cm so as to be as thin as possible, and then left in the apparatus.
(Procedure 2) The negative electrode material was preliminarily dried by holding it for 1 hour under conditions of a temperature of 130 ° C. and a nitrogen atmosphere, and then the negative electrode material after preliminarily drying using CA-06 manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Inc. was 200 The water generated by holding at 30 ° C. for 30 minutes was measured by the Karl Fischer coulometric titration method.

8.保存特性
製造直後の負極材料および以下の保存試験後の負極材料について、以下の方法に従って初期効率をそれぞれ測定した。次いで、初期効率の変化率をそれぞれ算出した。
8). Storage characteristics The initial efficiency of each of the negative electrode material immediately after production and the negative electrode material after the following storage test was measured according to the following method. Next, the change rate of the initial efficiency was calculated.

(保存試験)
負極材料1gについて、小型環境試験器(ESPEC社製SH−241)の装置内で、温度40℃、相対湿度90%RHの条件下で7日間保持した。なお、負極材料は、できる限り薄い厚みとなるように、縦5cm、幅8cm、高さ1.5cmの容器に広げた上で、装置内に静置した。その後、上記負極材料を温度130℃、窒素雰囲気の条件下で1時間保持して乾燥した。
(Preservation test)
1 g of the negative electrode material was held for 7 days under conditions of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% RH in a small environmental tester (SH-241 manufactured by ESPEC). The negative electrode material was spread in a container having a length of 5 cm, a width of 8 cm, and a height of 1.5 cm so as to be as thin as possible, and then left in the apparatus. Thereafter, the negative electrode material was dried by holding at a temperature of 130 ° C. for 1 hour under a nitrogen atmosphere.

(1)ハーフセルの作製
後述する実施例、比較例で得られた負極材料100部に対して、カルボキシメチルセルロース(ダイセルファインケム社製、CMCダイセル2200)1.5部、スチレン・ブタジエンゴム(JSR社製、TRDー2001)3.0部、アセチレンブラック(電気化学工業社製、デンカブラック)2.0部、および、蒸留水100部を加え、自転・公転ミキサーで撹拌・混合し、負極スラリーを調製した。
(1) Production of half cell With respect to 100 parts of the negative electrode material obtained in Examples and Comparative Examples described later, 1.5 parts of carboxymethyl cellulose (manufactured by Daicel Finechem, CMC Daicel 2200), styrene-butadiene rubber (manufactured by JSR) , TRD-2001) 3.0 parts, 2.0 parts of acetylene black (Denka Black, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) and 100 parts of distilled water were added and stirred and mixed with a rotating / revolving mixer to prepare a negative electrode slurry. did.

調製した負極スラリーを厚み14μmの銅箔(古河電気工業社製、NC−WS)の片面に塗布し、その後、60℃で2時間空気中で予備乾燥を行い、次に、120℃で15時間真空乾燥した。真空乾燥後、ロールプレスによって電極を加圧成形した。これを直径13mmの円盤状として切り出し負極を作製した。負極活物質層の厚さは50μmであった。   The prepared negative electrode slurry was applied to one side of a copper foil having a thickness of 14 μm (Furukawa Electric Co., Ltd., NC-WS), followed by preliminary drying in air at 60 ° C. for 2 hours, and then at 120 ° C. for 15 hours. Vacuum dried. After vacuum drying, the electrode was pressure-formed by a roll press. This was cut into a disk shape having a diameter of 13 mm to produce a negative electrode. The thickness of the negative electrode active material layer was 50 μm.

金属リチウムを直径12mm、厚さ1mmの円盤状に形成し対極を作製した。また、セパレーターとして、ポリオレフィンの多孔質膜(セルガード社製、商品名;セルガード2400)を用いた。   Metallic lithium was formed in a disk shape with a diameter of 12 mm and a thickness of 1 mm to produce a counter electrode. In addition, a polyolefin porous film (manufactured by Celgard, trade name: Celgard 2400) was used as a separator.

上記の負極、対極、セパレーターを用い、電解液としてエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比で1:1で混合した混合溶媒に1Mの割合でLiPFを加えたものを用いて、アルゴン雰囲気下のグローブボックス内で2032型コインセル形状の二極式ハーフセルを製造し、当該ハーフセルについて以下に述べる評価を行った。 Using the negative electrode, the counter electrode, and the separator described above, a mixed solvent obtained by mixing ethylene carbonate and diethyl carbonate at a volume ratio of 1: 1 as an electrolytic solution and adding LiPF 6 at a ratio of 1 M was used in an argon atmosphere. A 2032 type coin cell-shaped bipolar half cell was manufactured in the glove box, and the evaluation described below was performed on the half cell.

(2)ハーフセルの充放電
以下の条件で充放電をおこなった。
測定温度:25℃
充電方式:定電流定電圧法、充電電流:25mA/g、充電電圧:0mV、充電終止電流:2.5mA/g
放電方式:定電流法、放電電流:25mA/g、放電終止電圧:2.5V
(2) Charging / discharging of a half cell Charging / discharging was performed on the following conditions.
Measurement temperature: 25 ° C
Charging method: constant current constant voltage method, charging current: 25 mA / g, charging voltage: 0 mV, charging end current: 2.5 mA / g
Discharge method: constant current method, discharge current: 25 mA / g, final discharge voltage: 2.5 V

また、上記の条件で求められた充電容量および放電容量の値に基づいて、負極材料の1g当たりの充電容量および放電容量[mAh/g]をそれぞれ求めた。また、下記式より初期効率および初期効率の変化率を求めた。
初期効率 [%] = 100×(放電容量)/(充電容量)
初期効率の変化率 [%] =100×(保存試験後の初期効率)/(製造直後の初期効率)
Further, the charge capacity and discharge capacity [mAh / g] per gram of the negative electrode material were determined based on the charge capacity and discharge capacity values obtained under the above conditions. Further, the initial efficiency and the rate of change of the initial efficiency were obtained from the following formula.
Initial efficiency [%] = 100 x (Discharge capacity) / (Charge capacity)
Rate of change in initial efficiency [%] = 100 x (initial efficiency after storage test) / (initial efficiency immediately after production)

[2]負極材料の製造
(実施例1)
特開平8−279358号公報の段落0051に記載の方法に準じて、酸化ピッチを作製した。次いで、この酸化ピッチを原料として、以下の工程(a)〜(f)の順で処理を行い、負極材料1を得た。
[2] Production of negative electrode material (Example 1)
An oxidized pitch was prepared according to the method described in paragraph 0051 of JP-A-8-279358. Next, using this oxidized pitch as a raw material, the following steps (a) to (f) were carried out in order, whereby a negative electrode material 1 was obtained.

(a)炉内容積60L(縦50cm、幅40cm、高さ30cm)の熱処理炉内に510gの酸化ピッチをできる限り薄い厚みとなるように広げて静置した。その後、還元ガス置換、不活性ガス置換、還元ガス流通、不活性ガス流通のいずれも無しで、室温から500℃まで、100℃/時間で昇温した。 (A) In a heat treatment furnace having a furnace internal volume of 60 L (length 50 cm, width 40 cm, height 30 cm), 510 g of oxidation pitch was spread and allowed to stand as thin as possible. Thereafter, the temperature was raised from room temperature to 500 ° C. at 100 ° C./hour without any of reducing gas replacement, inert gas replacement, reducing gas flow, and inert gas flow.

(b)次いで、還元ガス置換、不活性ガス置換、還元ガス流通、不活性ガス流通のいずれも無しで、500℃で2時間脱脂処理した後、冷却した。 (B) Next, degreasing treatment was performed at 500 ° C. for 2 hours without cooling gas replacement, inert gas replacement, reducing gas flow, and inert gas flow, and then cooled.

(c)得られた粉末を振動ボールミルで微粉砕した。
(d)その後、炉内容積24L(縦40cm、幅30cm、高さ20cm)の熱処理炉内に、得られた粉末204gをできる限り薄い厚みとなるように広げて静置した。次いで、不活性ガス(窒素)置換および流通下、室温から1200℃まで、100℃/時間で昇温した。
(C) The obtained powder was finely pulverized with a vibration ball mill.
(D) Thereafter, 204 g of the obtained powder was spread and allowed to stand as thin as possible in a heat treatment furnace having a furnace volume of 24 L (length 40 cm, width 30 cm, height 20 cm). Subsequently, the temperature was raised from room temperature to 1200 ° C. at 100 ° C./hour under inert gas (nitrogen) substitution and circulation.

(e)不活性ガス(窒素)流通下、1200℃で8時間保持し、炭化処理した。
(f)不活性ガス(窒素)流通下、600℃まで自然放冷後、600℃から100℃以
下まで、100℃/時間で冷却した。
(E) Under an inert gas (nitrogen) flow, it was kept at 1200 ° C. for 8 hours and carbonized.
(F) Under natural gas (nitrogen) circulation, the mixture was naturally cooled to 600 ° C., and then cooled from 600 ° C. to 100 ° C. at 100 ° C./hour.

なお、炭化処理を行う空間に対する原料の占有割合は8.5kg/mであった。 In addition, the occupation ratio of the raw material with respect to the space which carbonizes is 8.5 kg / m < 3 >.

(実施例2)
熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂PR−55321B(住友ベークライト社製)を原料として、以下の工程(a)〜(f)の順で処理を行い、負極材料2を得た。
(Example 2)
Using the phenol resin PR-55321B (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.), which is a thermosetting resin, as a raw material, the following steps (a) to (f) were performed in order, and the negative electrode material 2 was obtained.

(a)炉内容積60L(縦50cm、幅40cm、高さ30cm)の熱処理炉内に510gの熱硬化性樹脂をできる限り薄い厚みとなるように広げて静置した。その後、還元ガス置換、不活性ガス置換、還元ガス流通、不活性ガス流通のいずれも無しで、室温から500℃まで、100℃/時間で昇温した。 (A) 510 g of thermosetting resin was spread and allowed to stand as thin as possible in a heat treatment furnace having a furnace internal volume of 60 L (length 50 cm, width 40 cm, height 30 cm). Thereafter, the temperature was raised from room temperature to 500 ° C. at 100 ° C./hour without any of reducing gas replacement, inert gas replacement, reducing gas flow, and inert gas flow.

(b)次いで、還元ガス置換、不活性ガス置換、還元ガス流通、不活性ガス流通のいずれも無しで、500℃で2時間脱脂処理した後、冷却した。 (B) Next, degreasing treatment was performed at 500 ° C. for 2 hours without cooling gas replacement, inert gas replacement, reducing gas flow, and inert gas flow, and then cooled.

(c)得られた粉末を振動ボールミルで微粉砕した。
(d)その後、炉内容積24L(縦40cm、幅30cm、高さ20cm)の熱処理炉内に、得られた粉末204gをできる限り薄い厚みとなるように広げて静置した。次いで、不活性ガス(窒素)置換および流通下、室温から1200℃まで、100℃/時間で昇温した。
(C) The obtained powder was finely pulverized with a vibration ball mill.
(D) Thereafter, 204 g of the obtained powder was spread and allowed to stand as thin as possible in a heat treatment furnace having a furnace volume of 24 L (length 40 cm, width 30 cm, height 20 cm). Subsequently, the temperature was raised from room temperature to 1200 ° C. at 100 ° C./hour under inert gas (nitrogen) substitution and circulation.

(e)不活性ガス(窒素)流通下、1200℃で8時間保持し、炭化処理した。
(f)不活性ガス(窒素)流通下、600℃まで自然放冷後、600℃から100℃以
下まで、100℃/時間で冷却した。
(E) Under an inert gas (nitrogen) flow, it was kept at 1200 ° C. for 8 hours and carbonized.
(F) Under natural gas (nitrogen) circulation, the mixture was naturally cooled to 600 ° C., and then cooled from 600 ° C. to 100 ° C. at 100 ° C./hour.

なお、炭化処理を行う空間に対する原料の占有割合は8.5kg/mであった。 In addition, the occupation ratio of the raw material with respect to the space which carbonizes is 8.5 kg / m < 3 >.

(実施例3)
炭化処理を行う空間に対する原料の占有割合を3.5kg/mに変更した以外は実施例2と同様の方法で負極材料3を作製した。
(Example 3)
A negative electrode material 3 was produced in the same manner as in Example 2 except that the occupation ratio of the raw material with respect to the space to be carbonized was changed to 3.5 kg / m 3 .

(実施例4)
炭化処理を行う空間に対する原料の占有割合を0.9kg/mに変更した以外は実施例2と同様の方法で負極材料4を作製した。
Example 4
A negative electrode material 4 was produced in the same manner as in Example 2 except that the occupation ratio of the raw material to the space for carbonization treatment was changed to 0.9 kg / m 3 .

(実施例5)
炭化処理を行う空間に対する原料の占有割合を0.5kg/mに変更した以外は実施例2と同様の方法で負極材料5を作製した。
(Example 5)
A negative electrode material 5 was produced in the same manner as in Example 2 except that the occupation ratio of the raw material with respect to the space to be carbonized was changed to 0.5 kg / m 3 .

(比較例1)
炭化処理を行う空間に対する原料の占有割合を16kg/mに変更した以外は実施例1と同様の方法で負極材料6を作製した。
(Comparative Example 1)
A negative electrode material 6 was produced in the same manner as in Example 1 except that the occupation ratio of the raw material with respect to the space to be carbonized was changed to 16 kg / m 3 .

(比較例2)
炭化処理を行う空間に対する原料の占有割合を16kg/mに変更した以外は実施例2と同様の方法で負極材料7を作製した。
(Comparative Example 2)
A negative electrode material 7 was produced in the same manner as in Example 2 except that the occupation ratio of the raw material to the space for carbonization was changed to 16 kg / m 3 .

以上の実施例および比較例により得られた負極材料1〜7について、前述した各種評価をおこなった。以上の結果を表1に示す。   Various evaluations described above were performed on the negative electrode materials 1 to 7 obtained in the above examples and comparative examples. The results are shown in Table 1.

Figure 2014116290
Figure 2014116290

10 リチウムイオン電池
12 負極活物質層
13 負極
14 負極集電体
16 電解液
18 セパレーター
20 正極活物質層
21 正極
22 正極集電体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Lithium ion battery 12 Negative electrode active material layer 13 Negative electrode 14 Negative electrode collector 16 Electrolyte 18 Separator 20 Positive electrode active material layer 21 Positive electrode 22 Positive electrode collector

Claims (14)

線源としてCuKα線を用いたX線回折法により求められる(002)面の平均層面間隔d002が0.340nm以上であり、樹脂組成物を炭化処理してなるリチウムイオン電池用の負極材料であって、
温度40℃、相対湿度90%RHの条件下で当該負極材料を120時間保持した後、
熱重量測定装置を用いて、
(A)前記負極材料を温度130℃、窒素雰囲気の条件下で1時間保持する工程と、
(B)前記(A)工程後の前記負極材料を窒素雰囲気下で、温度40℃から540℃まで10℃/分で昇温し、前記負極材料の重量減少量を測定する工程と、
を順次おこない、
前記(A)工程後の前記負極材料の重量をXとし、
前記(B)工程における150℃での前記負極材料の重量をYとし、
前記(B)工程における250℃での前記負極材料の重量をYとしたとき、
100×(Y−Y)/Xで定義される化学吸着水率Aが0.5%以下である、リチウムイオン電池用負極材料。
A negative electrode material for a lithium ion battery having a (002) plane average layer spacing d 002 of 0.340 nm or more obtained by X-ray diffraction using CuKα rays as a radiation source and carbonizing the resin composition. There,
After holding the negative electrode material for 120 hours under conditions of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% RH,
Using a thermogravimetric measuring device,
(A) holding the negative electrode material at a temperature of 130 ° C. under a nitrogen atmosphere for 1 hour;
(B) The step of measuring the weight loss of the negative electrode material by heating the negative electrode material after the step (A) at a temperature of 10 ° C./min from a temperature of 40 ° C. to 540 ° C. in a nitrogen atmosphere;
In order,
The weight of the negative electrode material after the step (A) is X,
The weight of the negative electrode material at 150 ° C. in the step (B) is Y 1 ,
When the weight of the negative electrode material at 250 ° C. in the step (B) is Y 2 ,
100 × (Y 1 -Y 2) / X chemisorbed water ratio A defined by the 0.5% or less, the negative electrode material for lithium ion batteries.
請求項1に記載のリチウムイオン電池用負極材料において、
前記化学吸着水率Aが0.3%以下である、リチウムイオン電池用負極材料。
The negative electrode material for a lithium ion battery according to claim 1,
A negative electrode material for a lithium ion battery, wherein the chemical adsorption water ratio A is 0.3% or less.
請求項1または2に記載のリチウムイオン電池用負極材料において、
100×(X−Y)/Xが0.6%以下である、リチウムイオン電池用負極材料。
The negative electrode material for a lithium ion battery according to claim 1 or 2,
A negative electrode material for a lithium ion battery, wherein 100 × (XY 2 ) / X is 0.6% or less.
請求項1乃至3いずれか一項に記載のリチウムイオン電池用負極材料において、
前記(B)工程における500℃での前記負極材料の重量をYとしたとき、
100×(Y−Y)/Xで定義される化学吸着水率Bが1.0%以下である、リチウムイオン電池用負極材料。
The negative electrode material for a lithium ion battery according to any one of claims 1 to 3,
When the weight of the negative electrode material at 500 ° C. in the step (B) is Y 3 ,
A negative electrode material for a lithium ion battery, wherein the chemical adsorption water ratio B defined by 100 × (Y 2 -Y 3 ) / X is 1.0% or less.
請求項4に記載のリチウムイオン電池用負極材料において、
100×(X−Y)/Xが1.6%以下である、リチウムイオン電池用負極材料。
The negative electrode material for a lithium ion battery according to claim 4,
A negative electrode material for a lithium ion battery, wherein 100 × (XY 3 ) / X is 1.6% or less.
請求項1乃至5いずれか一項に記載のリチウムイオン電池用負極材料において、
温度40℃、相対湿度90%RHの条件下で当該負極材料を120時間保持した後、
前記負極材料を温度130℃、窒素雰囲気の条件下で1時間保持して予備乾燥し、次いで、前記予備乾燥した後の前記負極材料を200℃、30分間保持することにより発生した水分をカールフィッシャー電量滴定法にて測定したとき、
前記予備乾燥した後の前記負極材料から発生した水分量が、前記予備乾燥した後の前記負極材料100質量%に対し、0.20質量%以下である、リチウムイオン電池用負極材料。
The negative electrode material for a lithium ion battery according to any one of claims 1 to 5,
After holding the negative electrode material for 120 hours under conditions of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 90% RH,
The negative electrode material is preliminarily dried by holding it at a temperature of 130 ° C. for 1 hour under a nitrogen atmosphere, and then the moisture generated by holding the negative electrode material after the preliminary drying at 200 ° C. for 30 minutes is Karl Fischer. When measured by coulometric titration,
The negative electrode material for a lithium ion battery, wherein the amount of water generated from the negative electrode material after the preliminary drying is 0.20% by mass or less with respect to 100% by mass of the negative electrode material after the preliminary drying.
請求項1乃至6いずれか一項に記載のリチウムイオン電池用負極材料において、
窒素吸着におけるBET3点法による比表面積が1m/g以上15m/g以下である、リチウムイオン電池用負極材料。
The negative electrode material for a lithium ion battery according to any one of claims 1 to 6,
A negative electrode material for a lithium ion battery, having a specific surface area of 1 m 2 / g or more and 15 m 2 / g or less by a BET three-point method in nitrogen adsorption.
請求項1乃至7いずれか一項に記載のリチウムイオン電池用負極材料において、
炭酸ガスの吸着量が10ml/g未満である、リチウムイオン電池用負極材料。
The negative electrode material for a lithium ion battery according to any one of claims 1 to 7,
A negative electrode material for a lithium ion battery, wherein an adsorption amount of carbon dioxide gas is less than 10 ml / g.
請求項1乃至8いずれか一項に記載のリチウムイオン電池用負極材料において、
ハロゲン含有量が50ppm未満である、リチウムイオン電池用負極材料。
The negative electrode material for a lithium ion battery according to any one of claims 1 to 8,
A negative electrode material for a lithium ion battery, wherein the halogen content is less than 50 ppm.
請求項1乃至9いずれか一項に記載の負極材料を含む、負極活物質。   The negative electrode active material containing the negative electrode material as described in any one of Claims 1 thru | or 9. 請求項10に記載の負極活物質において、
前記負極材料とは異なる種類の負極材料をさらに含む、負極活物質。
The negative electrode active material according to claim 10,
A negative electrode active material further comprising a negative electrode material of a type different from the negative electrode material.
請求項11に記載の負極活物質において、
異なる種類の前記負極材料が黒鉛質材料である、負極活物質。
The negative electrode active material according to claim 11,
A negative electrode active material, wherein the different types of negative electrode materials are graphite materials.
請求項10乃至12いずれか一項に記載の負極活物質を含む、リチウムイオン電池用負極。   The negative electrode for lithium ion batteries containing the negative electrode active material as described in any one of Claims 10 thru | or 12. 請求項13に記載のリチウムイオン電池用負極と、電解質と、正極とを少なくとも備えた、リチウムイオン電池。   A lithium ion battery comprising at least the negative electrode for a lithium ion battery according to claim 13, an electrolyte, and a positive electrode.
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