JP2014132562A - 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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幸治 小野
Takeshi Takeuchi
健 竹内
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative electrode material for a lithium ion battery which has good storage characteristics while having average layer surface space of (002) plane being larger than that of a graphite material.SOLUTION: The negative electrode material is a carbonaceous negative electrode material for a lithium ion battery, and its average layer surface space dof (002) plane determined by X-ray diffraction by using CuKα ray as a radiation source is 0.340 nm or more. In the negative electrode material, a ratio (ρ/ρ) of a density (ρ) measured by using helium gas as the replacing medium to a density (ρ) measured by using butanol as the replacing medium is more than 1.05 and less than 1.25.

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、例えば、以下の課題を有していた。   However, as described in Patent Documents 1 and 2, a carbonaceous material having a larger crystallite layer than a graphite material has, for example, the following problems.

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。   A carbonaceous material having a larger crystallite layer than a graphite material is more susceptible to deterioration in the atmosphere than a graphite material and has poor storage characteristics. 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第一の課題とする。   Therefore, the first object of the present invention is to provide a negative electrode material for a lithium ion battery having an excellent (002) average layer spacing as compared with a graphite material and having excellent storage characteristics.

また、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、保存特性を向上させるために、細孔の一部を閉孔させると、充放電容量が低下してしまう(例えば、特許文献2参照)。そのため、保存特性の向上と充放電容量の向上とはトレード・オフの関係にあった。   In addition, a carbonaceous material having a larger crystallite layer than a graphite material has a reduced charge / discharge capacity when a part of the pores is closed in order to improve storage characteristics (for example, patents). Reference 2). Therefore, there was a trade-off relationship between improvement in storage characteristics and improvement in charge / discharge capacity.

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、保存特性および充電放電容量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第二の課題とする。   Accordingly, a second object of the present invention is to provide a negative electrode material for a lithium ion battery that has a large (002) plane average layer spacing as compared with a graphite material and is excellent in storage characteristics and charge / discharge capacity. And

また、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、不可逆容量が黒鉛質材料に比べて大きいという欠点を有していた。   Further, the carbonaceous material having a larger crystallite layer than the graphite material has a disadvantage that its irreversible capacity is larger than that of the 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、不可逆容量が抑制されたリチウムイオン電池用負極材料を提供することを第三の課題とする。   Therefore, a third object of the present invention is to provide a negative electrode material for a lithium ion battery that has an average layer spacing of (002) planes that is larger than that of a graphite material and that has a reduced irreversible capacity.

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以上であるリチウムイオン電池用の負極材料であって、
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1.05を超えて1.25未満である、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 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,
The ratio (ρ H / ρ B ) of the density (ρ H ) measured with helium gas as the replacement medium to the density (ρ B ) measured with butanol as the replacement medium is more than 1.05 and less than 1.25 A negative electrode material for an ion battery is provided.

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、
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,
Provided is a negative electrode material for a lithium ion battery, wherein the carbon dioxide adsorption amount is less than 10 ml / g.

本発明の第三発明によれば、
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、
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が提供される。
According to the third aspect 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,
A negative electrode material for a lithium ion battery having a halogen content of less than 50 ppm is provided.

本発明の第四発明によれば、
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、
窒素原子および硫黄原子を含み、
上記窒素原子の含有量が1ppm以上30000ppm以下であり、
上記硫黄原子の含有量が1ppm以上30000ppm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 fourth aspect 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,
Contains nitrogen and sulfur atoms,
The nitrogen atom content is 1 ppm or more and 30000 ppm or less,
Provided is a negative electrode material for a lithium ion battery, wherein the sulfur atom content is 1 ppm or more and 30000 ppm or less.

本発明の第五発明によれば、
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、
水銀圧入法により求めた細孔直径が0.003μm〜5μmの細孔容積が0.55ml /g未満である、リチウムイオン電池用負極材料が提供される。
According to the fifth aspect 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,
Provided is a negative electrode material for lithium ion batteries having a pore volume of 0.003 μm to 5 μm determined by a mercury intrusion method and having a pore volume of less than 0.55 ml / g.

本発明の第六発明によれば、
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、
真球度が0.8未満である、リチウムイオン電池用負極材料が提供される。
According to the sixth aspect 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,
A negative electrode material for a lithium ion battery having a sphericity of less than 0.8 is provided.

本発明の第七発明によれば、
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、
空気気流下で測定した示差熱分析において、650℃未満に少なくとも1個の発熱ピークを有する、リチウムイオン電池用負極材料が提供される。
According to the seventh aspect 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,
Provided is a negative electrode material for a lithium ion battery having at least one exothermic peak at less than 650 ° C. in a differential thermal analysis measured under an air stream.

さらに、本発明によれば、
本発明の第一発明乃至第七発明のいずれか一つ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 any one of the first invention to the seventh 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.

本発明の第一発明によれば、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、保存特性および充電放電容量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 first invention of the present invention, it is possible 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 and charge / discharge capacity. it can.

本発明の第二発明によれば、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、保存特性および充電放電容量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 second invention of the present invention, it is possible to provide a negative electrode material for a lithium ion battery having an excellent average storage distance and charge / discharge capacity while having an average layer spacing of (002) planes larger than that of a graphite material. it can.

本発明の第三発明によれば、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ができる。   According to the third aspect of the present invention, it is possible to provide a negative electrode material for a lithium ion battery having excellent storage characteristics while having an average layer spacing of (002) planes larger than that of a graphite material.

本発明の第四発明によれば、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、不可逆容量が抑制さ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 fourth aspect of the present invention, it is possible to provide a negative electrode material for a lithium ion battery in which the irreversible capacity is suppressed while having an average layer spacing of (002) planes larger than that of a graphite material.

本発明の第五発明によれば、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、不可逆容量が抑制さ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 fifth aspect of the present invention, it is possible to provide a negative electrode material for a lithium ion battery in which the irreversible capacity is suppressed while having an average layer spacing of (002) planes larger than that of a graphite material.

本発明の第六発明によれば、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、生産効率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 sixth aspect of the present invention, it is possible to provide a negative electrode material for a lithium ion battery excellent in production efficiency while having an average layer spacing of (002) planes larger than that of a graphite material.

本発明の第七発明によれば、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、保存特性および充電放電容量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 seventh invention of the present invention, it is possible 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 and charge / discharge capacity. it can.

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。
<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。
[First invention]
Hereinafter, an embodiment according to the first 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、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1.05超であり、好ましくは1.07以上であり、より好ましくは1.10以上である。
また、ρ/ρが1.25未満であり、好ましくは1.20未満であり、より好ましくは1.15未満である。
Further, the negative electrode material according to the present embodiment has a ratio (ρ H / ρ B ) of the density (ρ H ) measured using helium gas as the replacement medium to the density (ρ B ) measured using butanol as the replacement medium, and 1.05. It is super, preferably 1.07 or more, more preferably 1.10 or more.
Moreover, (rho) H / (rho) B is less than 1.25, Preferably it is less than 1.20, More preferably, it is less than 1.15.

上記ρ/ρが上記下限値以上であると、リチウムの充電容量を向上させることができる。また、上記ρ/ρが上記上限値以下であると、リチウムの不可逆容量を低減させることができる。 When the ρ H / ρ B is equal to or higher than the lower limit, the charge capacity of lithium can be improved. Moreover, the irreversible capacity | capacitance of lithium can be reduced as the said (rho) H / (rho) B is below the said upper limit.

ρ/ρの値は、負極材料の細孔構造の一つの指標であり、この値が大きいほどブタノールは進入できないがヘリウムは進入できる大きさの細孔が多いことを意味する。つまり、ρ/ρが大きいことは微細な細孔が多数存在することを意味する。また、ヘリウムも進入できないような細孔が多く存在すると、ρ/ρは小さくなる。 The value of ρ H / ρ B is one index of the pore structure of the negative electrode material, and the larger the value, the larger the number of pores that can penetrate butanol but not helium. That is, a large ρ H / ρ B means that a large number of fine pores exist. Further, if there are many pores into which helium cannot enter, ρ H / ρ B becomes small.

また、本実施形態に係る負極材料は、細孔サイズの制御の観点から、ρが好ましくは1.50g/cm以上1.80g/cm以下であり、より好ましくは1.55g/cm以上1.75g/cm以下であり、さらに好ましくは1.60g/cm以上1.70g/cm以下である。
また、本実施形態に係る負極材料は、細孔サイズの制御の観点から、ρが好ましくは1.80g/cm以上2.10g/cm以下であり、より好ましくは1.85g/cm以上2.05g/cm以下であり、さらに好ましくは1.90g/cm以上2.00g/cm以下である。
The negative electrode material according to the present embodiment, from the viewpoint of control of the pore size, [rho B is preferably not 1.50 g / cm 3 or more 1.80 g / cm 3 or less, more preferably 1.55 g / cm 3 or more 1.75 g / cm 3, more preferably not more than 1.60 g / cm 3 or more 1.70 g / cm 3.
The negative electrode material according to the present embodiment, from the viewpoint of control of the pore size, [rho H is preferably not more than 1.80 g / cm 3 or more 2.10 g / cm 3, more preferably 1.85 g / cm 3 or more 2.05 g / cm 3, more preferably not more than 1.90 g / cm 3 or more 2.00 g / cm 3.

(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)
本実施形態に係る負極材料は、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)
The negative electrode material according to the present embodiment preferably has a specific surface area of 1 m 2 / g or more and 15 m 2 / g or less, more preferably 3 m 2 / g or more and 8 m 2 / g or less, according to the BET three-point method in nitrogen adsorption. preferable.
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)

(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、本実施形態に係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, in order to obtain the negative electrode material according to the present embodiment, the present inventors set the above conditions (1) and (2) appropriately, and (3) the raw material for the space to be carbonized. It was found that it is important to set the occupation ratio 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. This is probably because the generated gas is efficiently removed from the system.

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、炭酸ガスの吸着量が10ml/g未満であり、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。
In the negative electrode material according to this embodiment, the amount of carbon dioxide adsorbed is less than 10 ml / g, preferably 8 ml / g or less, and more 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.

(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)
In the negative electrode material according to the present embodiment, the crystallite size in the c-axis direction obtained by the X-ray diffraction method is preferably 5 nm or less, more preferably 3 nm or less, and further preferably 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)
本実施形態に係る負極材料は、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)
The negative electrode material according to the present embodiment preferably has a specific surface area of 1 m 2 / g or more and 15 m 2 / g or less, more preferably 3 m 2 / g or more and 8 m 2 / g or less, according to the BET three-point method in nitrogen adsorption. preferable.
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.

(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.

[第三発明]
以下、第三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。
[Third invention]
Hereinafter, an embodiment according to the third 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、ハロゲン含有量が50ppm未満であり、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未満または以下であると、負極材料の保存特性を向上させることができる。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。   The negative electrode material according to this embodiment has a halogen content of less than 50 ppm, preferably 30 ppm or less, and more preferably 10 ppm or less. When the halogen content is less than or less than the above upper limit value, the storage characteristics of the negative electrode material can be 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.

(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)
In the negative electrode material according to the present embodiment, the crystallite size in the c-axis direction obtained by the X-ray diffraction method is preferably 5 nm or less, more preferably 3 nm or less, and further preferably 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)
本実施形態に係る負極材料は、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)
The negative electrode material according to the present embodiment preferably has a specific surface area of 1 m 2 / g or more and 15 m 2 / g or less, more preferably 3 m 2 / g or more and 8 m 2 / g or less, according to the BET three-point method in nitrogen adsorption. preferable.
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.

(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>
第三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 3rd 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>
第三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 third invention can be manufactured according to the negative electrode for lithium ion batteries and the lithium ion battery according to the first invention. Details are omitted here.

[第四発明]
以下、第四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。
[Fourth Invention]
The embodiment according to the fourth invention will be described below.
<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、窒素原子および硫黄原子を含む。
本実施形態に係る負極材料中の窒素原子の含有量は、不可逆容量の低減の観点から、1ppm以上30000ppm以下であり、好ましくは100ppm以上25000ppm以下である。
また、本実施形態に係る負極材料中の硫黄原子の含有量は、不可逆容量の低減の観点から、1ppm以上30000ppm以下であり、好ましくは5ppm以上1000ppm以下である。
本実施形態に係る負極材料中の窒素原子の含有量は、元素分析法を用いて定量することができる。また、本実施形態に係る負極材料中の硫黄原子の含有量は、イオンクロマト法を用いて定量することができる。
Moreover, the negative electrode material according to the present embodiment includes a nitrogen atom and a sulfur atom.
The content of nitrogen atoms in the negative electrode material according to this embodiment is 1 ppm or more and 30000 ppm or less, preferably 100 ppm or more and 25000 ppm or less, from the viewpoint of reducing irreversible capacity.
Moreover, content of the sulfur atom in the negative electrode material which concerns on this embodiment is 1 ppm or more and 30000 ppm or less from a viewpoint of reduction of an irreversible capacity | capacitance, Preferably it is 5 ppm or more and 1000 ppm or less.
The content of nitrogen atoms in the negative electrode material according to the present embodiment can be quantified using elemental analysis. Moreover, content of the sulfur atom in the negative electrode material which concerns on this embodiment can be quantified using an ion chromatography method.

(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)
In the negative electrode material according to the present embodiment, the crystallite size in the c-axis direction obtained by the X-ray diffraction method is preferably 5 nm or less, more preferably 3 nm or less, and further preferably 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)
本実施形態に係る負極材料は、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)
The negative electrode material according to the present embodiment preferably has a specific surface area of 1 m 2 / g or more and 15 m 2 / g or less, more preferably 3 m 2 / g or more and 8 m 2 / g or less, according to the BET three-point method in nitrogen adsorption. preferable.
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.

(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>
第四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 according to the fourth invention can be produced according to the production method of the negative electrode material according to the first 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>
第四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 fourth invention can be manufactured according to the negative electrode for lithium ion batteries and the lithium ion battery according to the first invention. Details are omitted here.

[第五発明]
以下、第五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。
[Fifth invention]
The embodiment according to the fifth invention will be described below.
<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、充填密度向上の観点から、水銀圧入法により求めた細孔直径が0.003μm〜5μmの細孔容積が0.55ml/g未満であり、好ましくは0.53ml/g以下であり、より好ましくは0.50ml/g以下である。
また、本実施形態に係る負極材料は、不可逆容量の低減の観点から、水銀圧入法により求めた細孔直径が0.003μm〜5μmの細孔容積が好ましくは0.10ml/g以上であり、より好ましくは0.20ml/g以上であり、さらに好ましくは0.30ml/g以上である。
ここで、水銀圧入法による細孔容積はMICROMERITICS社製オートポアIII9420を用いて測定することができる。
In addition, the negative electrode material according to the present embodiment has a pore volume of 0.003 μm to 5 μm and a pore volume of less than 0.55 ml / g, preferably 0, from the viewpoint of improving packing density. 0.53 ml / g or less, more preferably 0.50 ml / g or less.
In addition, the negative electrode material according to the present embodiment preferably has a pore volume of 0.003 μm to 5 μm, which is obtained by a mercury intrusion method, from the viewpoint of reducing irreversible capacity, and is preferably 0.10 ml / g or more. More preferably, it is 0.20 ml / g or more, More preferably, it is 0.30 ml / g or more.
Here, the pore volume by the mercury intrusion method can be measured by using Autopore III9420 manufactured by MICROMERITICS.

(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)
In the negative electrode material according to the present embodiment, the crystallite size in the c-axis direction obtained by the X-ray diffraction method is preferably 5 nm or less, more preferably 3 nm or less, and further preferably 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)
本実施形態に係る負極材料は、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)
The negative electrode material according to the present embodiment preferably has a specific surface area of 1 m 2 / g or more and 15 m 2 / g or less, more preferably 3 m 2 / g or more and 8 m 2 / g or less, according to the BET three-point method in nitrogen adsorption. preferable.
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.

(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>
第五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 5th 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>
第五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 fifth invention can be manufactured according to the negative electrode for lithium ion batteries and the lithium ion battery according to the first invention. Details are omitted here.

[第六発明]
以下、第六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。
[Sixth Invention]
Embodiments according to the sixth invention will be described below.
<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、生産効率向上の観点から、真球度が0.8未満であり、好ましくは0.7以下であり、より好ましくは0.6以下である。
なお、真球度は、負極材料をエポキシ樹脂に埋め込み、研磨後、光学顕微鏡で観察し、平均粒径D50±50%の粒径を有する粒子で、かつ他の粒子との重なりおよび接触の無い粒子30個について高機能画像解析システム(旭エンジニアリング製「IP−500PC」)により粒子の平面画像解析を行い、下記式による円形度Cの平均値をもって真球度とする。
円形度C=4・π・S/l
ここで、l:周囲長、S:面積である。
The negative electrode material according to the present embodiment has a sphericity of less than 0.8, preferably 0.7 or less, more preferably 0.6 or less, from the viewpoint of improving production efficiency.
The sphericity is determined by burying the negative electrode material in an epoxy resin, polishing, observing with an optical microscope, particles having an average particle diameter D 50 ± 50%, and overlapping and contact with other particles. The plane image analysis of the particles is performed on the 30 non-existing particles by a high-functional image analysis system (“IP-500PC” manufactured by Asahi Engineering Co., Ltd.), and the average value of the circularity C according to the following formula is set as the sphericity.
Circularity C = 4 · π · S / l 2
Here, l: circumference length, S: area.

(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)
In the negative electrode material according to the present embodiment, the crystallite size in the c-axis direction obtained by the X-ray diffraction method is preferably 5 nm or less, more preferably 3 nm or less, and further preferably 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)
本実施形態に係る負極材料は、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)
The negative electrode material according to the present embodiment preferably has a specific surface area of 1 m 2 / g or more and 15 m 2 / g or less, more preferably 3 m 2 / g or more and 8 m 2 / g or less, according to the BET three-point method in nitrogen adsorption. preferable.
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.

(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>
第六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 according to the sixth invention can be manufactured according to the method for manufacturing a negative electrode material according to the first 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>
第六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 sixth invention can be manufactured according to the negative electrode for lithium ion batteries and the lithium ion battery according to the first invention. Details are omitted here.

[第七発明]
以下、第七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。
[Seventh invention]
Hereinafter, an embodiment according to the seventh 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、空気気流下で測定した示差熱分析において、650℃未満、好ましくは550℃以上645℃以下、より好ましくは590℃以上640℃以下に少なくとも1個の発熱ピークを有する。これにより、保存特性および充電放電容量を向上させることができる。   Further, the negative electrode material according to the present embodiment has at least one exothermic heat of less than 650 ° C., preferably 550 ° C. or more and 645 ° C. or less, more preferably 590 ° C. or more and 640 ° C. or less, in differential thermal analysis measured under an air stream. Has a peak. Thereby, storage characteristics and charge / discharge capacity can be improved.

(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)
In the negative electrode material according to the present embodiment, the crystallite size in the c-axis direction obtained by the X-ray diffraction method is preferably 5 nm or less, more preferably 3 nm or less, and further preferably 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)
本実施形態に係る負極材料は、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)
The negative electrode material according to the present embodiment preferably has a specific surface area of 1 m 2 / g or more and 15 m 2 / g or less, more preferably 3 m 2 / g or more and 8 m 2 / g or less, according to the BET 3-point method in nitrogen adsorption. preferable.
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.

(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>
第七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 according to the seventh invention can be produced according to the production method of the negative electrode material according to the first 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>
第七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 seventh invention can be manufactured 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 for Negative Electrode Material First, an evaluation method for negative electrode materials obtained in Examples and Comparative Examples described later will be described.

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. The specific surface area was measured by the BET three-point method in nitrogen adsorption using a Nova-1200 device manufactured by 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, chloride ion concentration 1000 ppm, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.). .

6.密度の測定
ρ:JIS R7212に定められた方法に従って、ブタノール法により測定した。
ρ:マイクロメリティックス社製乾式密度計アキュピック1330を用い、試料は120℃で2時間乾燥してから測定を行った。測定は、23℃で行った。圧力はいずれもゲージ圧力であり、絶対圧力から周囲圧力を差し引いた圧力である。
6). Measurement of density ρ B : Measured by the butanol method according to the method defined in JIS R7212.
ρ H : Using a dry density meter Accupic 1330 manufactured by Micromeritics, the sample was measured after drying at 120 ° C. for 2 hours. The measurement was performed at 23 ° C. All pressures are gauge pressures, and are the pressures obtained by subtracting the ambient pressure from the absolute pressure.

測定装置は試料室および膨張室を有し、試料室は室内の圧力を測定するための圧力計を有する。試料室と膨張室はバルブ備える連結管により接続されている。試料室にはストップバルブを備えるヘリウムガス導入管が接続され、膨張室にはストップバルブを備えるヘリウムガス配出管が接続されている。
測定は以下のようにして行った。標準球を用いて、試料室の容積(VCELL )および膨張室の容積(VEXP )を予め測定しておく。
The measuring device has a sample chamber and an expansion chamber, and the sample chamber has a pressure gauge for measuring the pressure in the chamber. The sample chamber and the expansion chamber are connected by a connecting pipe having a valve. A helium gas introduction pipe having a stop valve is connected to the sample chamber, and a helium gas distribution pipe having a stop valve is connected to the expansion chamber.
The measurement was performed as follows. Using a standard sphere, the volume of the sample chamber (V CELL ) and the volume of the expansion chamber (V EXP ) are measured in advance.

試料室に試料を入れ、試料室のヘリウムガス導入管、連結管、膨張室のヘリウムガス排出管を通してヘリウムガスを2時間流し装置内をヘリウムガスで置換する。次に試料室と膨張室の間のバルブ及び膨張室からのヘリウムガス排出管のバルブを閉じ、試料室のヘリウムガス導入管からヘリウムガスを134kPaになるまで導入する。その後、ヘリウムガス導入管のストップバルブを閉じる。ストップバルブを閉じてから5分後の試料室の圧力(P1)を測定する。次に試料室と膨張室の間のバルブを開いてヘリウムガスを膨張室に移送しそのときの圧力(P2)を測定する。
試料の体積(VSAMP )は次式で計算した。
SAMP =VCELL−VEXP/[(P1/P2)−1]
したがって、試料の重量をWSAMP とすると密度はρ=WSAMP/VSAMPとなる。
A sample is put into the sample chamber, and helium gas is allowed to flow for 2 hours through the helium gas inlet tube, the connecting tube in the sample chamber, and the helium gas discharge tube in the expansion chamber, and the inside of the apparatus is replaced with helium gas. Next, the valve between the sample chamber and the expansion chamber and the valve of the helium gas discharge pipe from the expansion chamber are closed, and helium gas is introduced from the helium gas introduction tube of the sample chamber to 134 kPa. Thereafter, the stop valve of the helium gas introduction pipe is closed. Measure the pressure (P 1 ) in the sample chamber 5 minutes after closing the stop valve. Next, the valve between the sample chamber and the expansion chamber is opened to transfer helium gas to the expansion chamber, and the pressure (P 2 ) at that time is measured.
The volume of the sample (V SAMP ) was calculated by the following formula.
V SAMP = V CELL −V EXP / [(P 1 / P 2 ) −1]
Therefore, if the weight of the sample is W SAMP , the density is ρ H = W SAMP / V SAMP .

7.真球度
負極材料をエポキシ樹脂に埋め込み、研磨後、光学顕微鏡で観察し、平均粒径D50±50%の粒径を有する粒子で、かつ他の粒子との重なりおよび接触の無い粒子30個について高機能画像解析システム(旭エンジニアリング製「IP−500PC」)により粒子の平面画像解析を行い、下記式による円形度Cの平均値をもって真球度とした。
円形度C=4・π・S/l
ここで、l:周囲長、S:面積である。
7). Sphericality Negative electrode material embedded in epoxy resin, polished and observed with an optical microscope, 30 particles having an average particle diameter D 50 ± 50% and no overlap with other particles and no contact A plane image analysis of particles was performed with a high-function image analysis system (“IP-500PC” manufactured by Asahi Engineering Co., Ltd.), and an average value of circularity C according to the following formula was used as a sphericity.
Circularity C = 4 · π · S / l 2
Here, l: circumference length, S: area.

8.示差熱分析による発熱ピーク温度測定
負極材料を白金製パンに2.0mg秤量し、示差熱分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製TG/DTA6200)に設置し、100ミリリットル/分の流量で乾燥空気(露点−50℃以下)を流し、200℃で1時間保持した。その後、10℃/分の昇温速度で昇温し、負極材料の発熱曲線を測定し、最大発熱量を示した温度を発熱ピーク温度とした。
8). Exothermic peak temperature measurement by differential thermal analysis 2.0 mg of negative electrode material was weighed in a platinum pan and placed in a differential thermal analyzer (TG / DTA6200, manufactured by SII Nanotechnology Inc.), and dried air at a flow rate of 100 ml / min. (Dew point −50 ° C. or lower) was flowed, and held at 200 ° C. for 1 hour. Thereafter, the temperature was increased at a rate of temperature increase of 10 ° C./min, the exothermic curve of the negative electrode material was measured, and the temperature showing the maximum calorific value was defined as the exothermic peak temperature.

9.細孔容積
水銀圧入法による細孔容積はMICROMERITICS社製オートポアIII9420を用いて測定した。
負極材料を試料容器に入れ、2.67Pa以下の圧力で30分間脱気する。ついで水銀を試料容器内に導入し、徐々に加圧して水銀を負極材料の細孔へ圧入する(最高圧力414MPa)。このときの圧力と水銀の圧入量の関係から以下の式を用いて負極材料の細孔容積分布を測定する。細孔直径5μmに相当する圧力(0.25MPa)から最高圧力(414MPa:細孔直径3nm相当)までに負極材料に圧入された水銀の体積を、細孔直径5μm以下の細孔容積とした。細孔直径の算出は、直径Dの円筒形の細孔に水銀を圧力Pで圧力する場合、水銀の表面張力γ、水銀と細孔壁との接触角をθとすると、表面張力と細孔断面に働く圧力の釣り合いから、次式が成り立つ。
−πDγcosθ=π(D/2)・P
D=(−4γcosθ)/P
ここで、水銀の表面張力を484dyne/cm、水銀と炭素との接触角を130度とし、圧力PをMPa、細孔直径Dをμmで表示し、下記式により圧力Pと細孔直径Dの関係を求めた。
D =1.27/P
9. Pore volume The pore volume by the mercury intrusion method was measured using Autopore III9420 manufactured by MICROMERITICS.
The negative electrode material is put in a sample container and deaerated at a pressure of 2.67 Pa or less for 30 minutes. Next, mercury is introduced into the sample container and gradually pressurized to press the mercury into the pores of the negative electrode material (maximum pressure 414 MPa). From the relationship between the pressure at this time and the amount of mercury injected, the pore volume distribution of the negative electrode material is measured using the following equation. The volume of mercury that was pressed into the negative electrode material from a pressure corresponding to a pore diameter of 5 μm (0.25 MPa) to a maximum pressure (414 MPa: equivalent to a pore diameter of 3 nm) was defined as a pore volume having a pore diameter of 5 μm or less. The calculation of the pore diameter is based on the assumption that when mercury is pressed into a cylindrical pore having a diameter D at a pressure P, the surface tension of the surface tension and the pore are given by the surface tension γ of mercury and the contact angle between mercury and the pore wall as θ. From the balance of pressure acting on the cross section, the following equation holds.
−πDγcos θ = π (D / 2) 2 · P
D = (− 4γcos θ) / P
Here, the surface tension of mercury is 484 dyne / cm, the contact angle between mercury and carbon is 130 degrees, the pressure P is expressed in MPa, and the pore diameter D is expressed in μm. Sought a relationship.
D = 1.27 / P

10.窒素原子の含有量
窒素含有量は、住化分析センター社製スミグラフを用いて、燃焼法により測定した。
10. Content of Nitrogen A nitrogen content was measured by a combustion method using a Sumika graph manufactured by Sumika Chemical Analysis.

11.硫黄原子の含有量
硫黄含有量は、ダイオネクス社製ICS2000を用いて、イオンクロマト法により測定した。
11. Sulfur Atom Content The sulfur content was measured by ion chromatography using ICS2000 manufactured by Dionex.

12.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。
12 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製、CMCダイセル2200)1.5部、スチレン・ブタジエンゴム(JSR製、TRDー2001)3.0部、アセチレンブラック(電気化学工業製、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 negative electrode materials 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 (manufactured by Denki Kagaku, Denka Black) and 100 parts of distilled water were added and stirred and mixed with a rotating / revolving mixer to prepare a negative electrode slurry.

調製した負極スラリーを厚み14μmの銅箔(古河電気工業製、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 14 μm-thick copper foil (Furukawa Electric, NC-WS), then pre-dried in air at 60 ° C. for 2 hours, and then vacuumed at 120 ° C. for 15 hours. 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 2014132562
Figure 2014132562

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 (12)

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、
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1.05を超えて1.25未満である、リチウムイオン電池用負極材料。
A negative electrode material for a lithium ion battery having 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,
The ratio (ρ H / ρ B ) of the density (ρ H ) measured with helium gas as the replacement medium to the density (ρ B ) measured with butanol as the replacement medium is more than 1.05 and less than 1.25 Negative electrode material for ion batteries.
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、
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。
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,
A negative electrode material for a lithium ion battery, wherein an adsorption amount of carbon dioxide gas is less than 10 ml / g.
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、
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。
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,
A negative electrode material for a lithium ion battery, wherein the halogen content is less than 50 ppm.
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、
窒素原子および硫黄原子を含み、
前記窒素原子の含有量が1ppm以上30000ppm以下であり、
前記硫黄原子の含有量が1ppm以上30000ppm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 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,
Contains nitrogen and sulfur atoms,
The nitrogen atom content is 1 ppm or more and 30000 ppm or less,
A negative electrode material for a lithium ion battery, wherein the sulfur atom content is 1 ppm or more and 30000 ppm or less.
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、
水銀圧入法により求めた細孔直径が0.003μm〜5μmの細孔容積が0.55ml /g未満である、リチウムイオン電池用負極材料。
A negative electrode material for a lithium ion battery having 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,
A negative electrode material for a lithium ion battery, having a pore volume of 0.003 μm to 5 μm determined by a mercury intrusion method and less than 0.55 ml / g.
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、
真球度が0.8未満である、リチウムイオン電池用負極材料。
A negative electrode material for a lithium ion battery having 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,
A negative electrode material for a lithium ion battery having a sphericity of less than 0.8.
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、
空気気流下で測定した示差熱分析において、650℃未満に少なくとも1個の発熱ピークを有する、リチウムイオン電池用負極材料。
A negative electrode material for a lithium ion battery having 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,
A negative electrode material for a lithium ion battery having at least one exothermic peak at less than 650 ° C. in a differential thermal analysis measured under an air stream.
請求項1乃至7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 7. 請求項8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 8,
A negative electrode active material further comprising a negative electrode material of a type different from the negative electrode material.
請求項9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 9,
A negative electrode active material, wherein the different types of negative electrode materials are graphite materials.
請求項8乃至10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 8 thru | or 10. 請求項11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 11, an electrolyte, and a positive electrode.
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