JP2014139912A - Active material for nonaqueous secondary battery negative electrode, negative electrode and nonaqueous secondary battery using the same - Google Patents

Active material for nonaqueous secondary battery negative electrode, negative electrode and nonaqueous secondary battery using the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an active material for a nonaqueous secondary battery negative electrode which is useful for manufacturing a nonaqueous secondary battery assuring small gas generation amount due to decomposition of a nonaqueous electrolyte, excellent in initial charge/discharge efficiency, and excellent in stability in a charge/discharge cycle.SOLUTION: The active material for a nonaqueous secondary battery negative electrode includes an active material (A) capable of inserting and desorbing lithium ion and an organic compound (B). The organic compound (B) has an ionic group and an aromatic ring.

Description

本発明は、非水系電解液の分解によるガス発生が少なく初期充放電効率に優れ、充放電サイクルにおける安定性に優れた非水系二次電池の製造に有用な非水系二次電池負極用活物質に関する。本発明はさらに、前記活物質を用いて得られる非水系二次電池用負極及び前記負極を備える非水系二次電池に関する。   The present invention is a non-aqueous secondary battery negative electrode active material useful for the production of a non-aqueous secondary battery that is excellent in initial charge and discharge efficiency and excellent in stability in charge and discharge cycles with little gas generation due to decomposition of the non-aqueous electrolyte About. The present invention further relates to a negative electrode for a non-aqueous secondary battery obtained using the active material and a non-aqueous secondary battery including the negative electrode.

近年、電気自動車等の開発等を背景に、高エネルギー密度型電池として、非水系二次電池であるリチウムイオン二次電池の研究が盛んに行なわれている。リチウムイオン二次電池については、負極用活物質として、黒鉛等の炭素材料を使用することが知られている。   In recent years, with the development of electric vehicles and the like, lithium ion secondary batteries, which are non-aqueous secondary batteries, have been actively studied as high energy density type batteries. For lithium ion secondary batteries, it is known to use a carbon material such as graphite as the negative electrode active material.

中でも、黒鉛化度の大きい黒鉛は、リチウムイオン二次電池用の負極用活物質として用いた場合、黒鉛のリチウム吸蔵の理論容量である372mAh/gに近い容量が得られ、さらに、コスト・耐久性にも優れることから、負極用活物質として好ましいことが知られている。   Among them, graphite having a high degree of graphitization, when used as an active material for a negative electrode for a lithium ion secondary battery, has a capacity close to 372 mAh / g, which is the theoretical capacity for lithium occlusion of graphite. Since it is excellent also in the property, it is known that it is preferable as an active material for negative electrodes.

上記のような炭素材料を、リチウムイオン二次電池の負極用活物質として使用した場合、通常、炭素材料の表面に、結着剤等に用いられる高分子化合物や非水系電解液との反応によってSEI(Solid Electrolyte Interface)と呼ばれる保護被膜が形成される。SEIにより、炭素材料と電解液との接触が防がれ、活性な炭素材料による電解液の分解等が抑制される。その結果、負極表面の化学的安定性が保たれることも知られている。   When such a carbon material is used as an active material for a negative electrode of a lithium ion secondary battery, the surface of the carbon material is usually reacted with a polymer compound used as a binder or a non-aqueous electrolyte. A protective coating called SEI (Solid Electrolyte Interface) is formed. SEI prevents contact between the carbon material and the electrolyte, and suppresses decomposition of the electrolyte by the active carbon material. As a result, it is also known that the chemical stability of the negative electrode surface is maintained.

しかしながら、炭素材料を負極用活物質として使用したリチウムイオン二次電池においては、SEI被膜生成や、副反応生成物としてのガス発生によって、初期サイクル時の充放電不可逆容量が増大し、結果として、高容量化に至らないといった課題があった。さらには、安定なSEI被膜が形成されることで、負極における界面抵抗(負極抵抗)が上昇し、電池の入出力特性が低下するという課題もあった。   However, in a lithium ion secondary battery using a carbon material as an active material for a negative electrode, the charge / discharge irreversible capacity during the initial cycle increases due to the generation of SEI film and the generation of gas as a side reaction product. There was a problem that the capacity could not be increased. Furthermore, the formation of a stable SEI film increases the interfacial resistance (negative electrode resistance) of the negative electrode, resulting in a decrease in the input / output characteristics of the battery.

上記の問題を解決するために、負極用活物質である炭素材料を高分子などで被覆する技術が知られている。例えば、特許文献1には、炭素材料の表面にイオン伝導性高分子や水溶性高分子からなる被覆層が設けられている非水系二次電池が開示されている。特許文献1によれば、ポリエチレンオキサイド等のイオン伝導性高分子やポリビニルアルコール等の水溶性高分子(スチレン−無水マレイン酸共重合体の加水分解物)からなる被覆層が、非水電解質層の分解を抑制したり、または非水電解質層の構成成分の分解生成物が負極表面上へ堆積することを抑制する等の機能を果たす。このことによって、初期充放電効率の向上、サイクル特性の向上に寄与することが記載されている。   In order to solve the above problem, a technique for coating a carbon material, which is a negative electrode active material, with a polymer or the like is known. For example, Patent Document 1 discloses a non-aqueous secondary battery in which a coating layer made of an ion conductive polymer or a water-soluble polymer is provided on the surface of a carbon material. According to Patent Document 1, a coating layer made of an ion conductive polymer such as polyethylene oxide or a water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol (hydrolyzate of styrene-maleic anhydride copolymer) is formed of a non-aqueous electrolyte layer. It functions to suppress decomposition or to prevent the decomposition products of the constituent components of the nonaqueous electrolyte layer from being deposited on the negative electrode surface. It is described that this contributes to improvement of initial charge / discharge efficiency and cycle characteristics.

しかしながら、上記のような高分子では炭素材料に対する接着性が不十分であり、初期放電効率、サイクル特性、及び安定性が未だ不十分であった。   However, the polymers as described above have insufficient adhesion to carbon materials, and initial discharge efficiency, cycle characteristics, and stability are still insufficient.

そこで接着性がよい官能基としてアミノ基が注目され、特許文献2には炭素材料に脂肪族アミノ基を側鎖に有する有機高分子を付着させてなる炭素材料が開示されている。   Therefore, amino groups are attracting attention as functional groups having good adhesiveness, and Patent Document 2 discloses a carbon material obtained by attaching an organic polymer having an aliphatic amino group in a side chain to a carbon material.

この文献には、有機高分子としてポリアリルアミンが最も好ましく、効果としては有機高分子を付着させて表面改質することにより、非水系二次電池負極用活物質として使用した時の不可逆容量を低減することができると記載されている。   In this document, polyallylamine is most preferable as an organic polymer, and the effect is to reduce the irreversible capacity when used as an active material for a non-aqueous secondary battery negative electrode by attaching an organic polymer and modifying the surface. It is stated that you can.

また特許文献3には、炭素材料と炭素材料を被覆する少なくとも第3級窒素原子を主鎖に有する有機高分子とで構成された電極材料が開示されている。この文献には有機高分子としてポリエチレンイミンが最も好ましく、効果としては炭素材料の比表面積を低下させることで放電特性を改善できる旨が記載されている。   Patent Document 3 discloses an electrode material composed of a carbon material and an organic polymer having at least a tertiary nitrogen atom covering the carbon material in the main chain. In this document, polyethyleneimine is most preferable as an organic polymer, and it is described that the discharge characteristics can be improved by reducing the specific surface area of the carbon material.

また、特許文献4には、負極を製造する場合に、水中で負に帯電する水溶性高分子物質(ポリアクリル酸など)で表面の少なくとも一部が被覆された炭素を負極用活物質として含有するものを用い、かつ非水系電解液としてプロピレンカーボネートよりも高い電位で還元される化合物を含有するものを用いた非水系二次電池が記載されている。なお当該文献には、前記水溶性高分子物質としてポリスチレンスルホン酸やマレイン酸が共重合されているポリスチレンスルホン酸を用いうる旨の一般記載がある。   Patent Document 4 includes, as a negative electrode active material, carbon whose surface is coated with at least a part of a water-soluble polymer material (such as polyacrylic acid) that is negatively charged in water when manufacturing a negative electrode. And non-aqueous secondary batteries using non-aqueous electrolytes containing compounds that are reduced at a higher potential than propylene carbonate. Note that the document has a general description that polystyrene sulfonic acid in which polystyrene sulfonic acid or maleic acid is copolymerized can be used as the water-soluble polymer substance.

特開平11−120992号公報JP-A-11-129992 特開2002−117851号公報JP 2002-117851 A 特開2007−95494号公報JP 2007-95494 A 特開2002−134171号公報JP 2002-134171 A

しかしながら、本発明者らの検討によると、特許文献1に開示されている高分子はイオン伝導性高分子や水溶性高分子であり、このような高分子を炭素材料に被覆することによって初期充放電効率やサイクル特性が向上すると記載されているものの、実際には電解液によって高分子が膨潤してしまい、更には炭素材料に対する高分子被膜の接着性が不十分であることから、改善する余地のある技術であった。   However, according to the study by the present inventors, the polymer disclosed in Patent Document 1 is an ion conductive polymer or a water-soluble polymer, and the initial charge is achieved by coating such a polymer on a carbon material. Although it is described that the discharge efficiency and cycle characteristics are improved, the polymer is actually swollen by the electrolytic solution, and further, the adhesion of the polymer film to the carbon material is insufficient, so there is room for improvement. It was a certain technology.

一方、特許文献2には炭素材料表面への接着性がよい官能基であるアミノ基を有した高分子を炭素材料に付着させた炭素材料が開示されているが、このような炭素材料を負極用活物質として用いると初期充放電効率は向上するものの、高分子のイオン伝導性が不十分であることから負極の界面抵抗(負極抵抗)が上昇してしまう傾向があることが明らかとなった。   On the other hand, Patent Document 2 discloses a carbon material in which a polymer having an amino group, which is a functional group having good adhesion to the surface of the carbon material, is attached to the carbon material. When used as an active material, the initial charge / discharge efficiency is improved, but the ionic conductivity of the polymer is insufficient, and thus the negative electrode interface resistance (negative electrode resistance) tends to increase. .

また、特許文献3及び4に記載の技術では、何も被覆しない炭素材料に比べると初期充放電効率は多少向上するものの、やはり被覆による負極抵抗の上昇、及び電解液の還元分解を十分に抑制出来ないため、ガス発生の抑制及び、サイクル特性の十分な改善効果は得られなかった。   In addition, in the techniques described in Patent Documents 3 and 4, although the initial charge / discharge efficiency is somewhat improved as compared with the carbon material without any coating, the increase in the negative electrode resistance due to the coating and the reductive decomposition of the electrolyte are sufficiently suppressed. Since it was not possible, the gas generation was not suppressed and the cycle characteristics were not sufficiently improved.

本発明は、かかる背景技術に鑑みてなされたものであり、非水系二次電池において、非水系電解液の分解によるガス発生を抑制しつつ、初期充放電効率を一層改善でき、かつ充放電サイクルに伴う容量ロスも低減された非水系二次電池負極用活物質を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such background art, and in a non-aqueous secondary battery, the initial charge / discharge efficiency can be further improved while suppressing gas generation due to decomposition of the non-aqueous electrolyte, and the charge / discharge cycle. It is an object of the present invention to provide a non-aqueous secondary battery negative electrode active material in which the capacity loss accompanying the reduction is reduced.

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、リチウムイオンの挿入・脱離が可能な活物質(A)(以下、「活物質(A)」ともいう。)と、有機化合物(B)とを含有する非水系二次電池負極用活物質において、有機化合物(B)として従来とは異なる化合物を適用することによって、初期充放電効率、ガス発生抑制効果を向上でき、且つサイクル特性に優れた非水系二次電池が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that an active material (A) capable of inserting / extracting lithium ions (hereinafter also referred to as “active material (A)”) and an organic compound. In the active material for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery containing (B), by applying a compound different from the conventional one as the organic compound (B), the initial charge / discharge efficiency, the gas generation suppression effect can be improved, and the cycle The inventors have found that a non-aqueous secondary battery having excellent characteristics can be obtained, and have completed the present invention.

具体的には、本発明における有機化合物(B)は少なくとも2つの条件、つまりはイオン性基を有すること及び芳香環を有することを満たす化合物である。   Specifically, the organic compound (B) in the present invention is a compound that satisfies at least two conditions, that is, having an ionic group and having an aromatic ring.

ここで前記有機化合物(B)を含む本発明に係る非水系二次電池負極用活物質が前記効果を奏する詳細は不明であるが、発明者らの検討の結果、優れた電池特性は次のような効果によると考えられる。   The details of the non-aqueous secondary battery negative electrode active material according to the present invention containing the organic compound (B) exhibiting the above effect are unclear. However, as a result of the study by the inventors, excellent battery characteristics are as follows. This is considered to be due to such an effect.

すなわち、非水系二次電池負極用活物質層中に上述したような特徴を有する有機化合物(B)と活物質(A)を含有させると、有機化合物(B)が有する芳香環が活物質(A)の表面に特異的に作用し、活物質(A)表面の活性を抑制する効果がある。さらに、前記芳香環は活物質(A)表面と有機化合物(B)との間に高い吸着性を付与することができる。   That is, when the organic compound (B) having the above-described characteristics and the active material (A) are contained in the active material layer for a non-aqueous secondary battery negative electrode, the aromatic ring of the organic compound (B) becomes the active material ( It acts specifically on the surface of A) and has an effect of suppressing the activity of the surface of the active material (A). Furthermore, the aromatic ring can impart high adsorptivity between the active material (A) surface and the organic compound (B).

また、有機化合物(B)がイオン性基を有することで、活物質(A)に吸着した有機化合物(B)が非水系電解液中で膨潤することを抑制することができ、さらに活物質(A)表面と有機化合物(B)との間に高い吸着性を付与することが出来るものと考えられる。   Further, since the organic compound (B) has an ionic group, the organic compound (B) adsorbed on the active material (A) can be prevented from swelling in the non-aqueous electrolyte solution, and the active material ( A) It is considered that high adsorptivity can be imparted between the surface and the organic compound (B).

即ち本発明の要旨は、下記に示すとおりである。
<1> リチウムイオンの挿入・脱離が可能な活物質(A)と、有機化合物(B)とを含有する非水系二次電池負極用活物質であって、
前記有機化合物(B)がイオン性基及び芳香環を有する、非水系二次電池負極用活物質。
That is, the gist of the present invention is as follows.
<1> An active material for a non-aqueous secondary battery negative electrode containing an active material (A) capable of inserting / extracting lithium ions and an organic compound (B),
A nonaqueous secondary battery negative electrode active material, wherein the organic compound (B) has an ionic group and an aromatic ring.

<2> 非水系電解液に75℃で3日間浸漬した際の前記非水系電解液への前記有機化合物(B)の溶出量が、前記有機化合物(B)全体の30質量%以下である、前記<1>に記載の非水系二次電池負極用活物質。
<3> 前記有機化合物(B)が、前記活物質(A)100質量部に対して0.1〜5質量部含まれる、前記<1>又は<2>に記載の非水系二次電池負極用活物質。
<4> 前記活物質(A)が、球形化天然黒鉛である、前記<1>〜<3>のいずれか一に記載の非水系二次電池負極用活物質。
<5> 前記有機化合物(B)が有するイオン性基が、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、ホスホン酸基及びそれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも1種のイオン性基である、前記<1>〜前記<4>のいずれか一に記載の非水系二次電池負極用活物質。
<2> The elution amount of the organic compound (B) into the non-aqueous electrolyte when immersed in a non-aqueous electrolyte at 75 ° C. for 3 days is 30% by mass or less of the whole organic compound (B). The nonaqueous secondary battery negative electrode active material according to <1>.
<3> The nonaqueous secondary battery negative electrode according to <1> or <2>, wherein the organic compound (B) is contained in an amount of 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active material (A). Active material.
<4> The nonaqueous secondary battery negative electrode active material according to any one of <1> to <3>, wherein the active material (A) is spheroidized natural graphite.
<5> The ionic group of the organic compound (B) is at least one ionic group selected from the group consisting of a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a phosphonic acid group, and salts thereof. The active material for a nonaqueous secondary battery negative electrode according to any one of <1> to <4>.

<6> 前記有機化合物(B)が、カルボン酸基若しくはスルホン酸基又はそれらの塩を有するモノマーに由来する構造単位と芳香環を有するモノマーに由来する構造単位とを含み、前記有機化合物(B)の重量平均分子量が500以上100万以下である、前記<1>〜前記<5>のいずれか一に記載の非水系二次電池負極用活物質。
<7> 前記有機化合物(B)が、ポリスチレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸リチウム、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、スチレン−スチレンスルホン酸共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸リチウム共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体、ポリビニル安息香酸、ポリビニル安息香酸リチウム、ポリビニル安息香酸ナトリウム、スチレン−ビニル安息香酸共重合体、スチレン−ビニル安息香酸リチウム共重合体、スチレン−ビニル安息香酸ナトリウム共重合体、ナフタレンスルホン酸リチウム及びナフタレンスルホン酸ナトリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である、前記<1>〜前記<6>のいずれか一に記載の非水系二次電池負極用活物質。
<8> 前記有機化合物(B)の電気伝導率が、25℃において通常0S/cmより大きく、0.1S/cm以下である、前記<1>〜前記<7>のいずれか一に記載の非水系二次電池負極用活物質。
<6> The organic compound (B) includes a structural unit derived from a monomer having a carboxylic acid group or a sulfonic acid group or a salt thereof and a structural unit derived from a monomer having an aromatic ring, and the organic compound (B ) Is a non-aqueous secondary battery negative electrode active material according to any one of <1> to <5>, wherein the weight average molecular weight is 500 to 1,000,000.
<7> The organic compound (B) is polystyrene sulfonic acid, polystyrene sulfonate lithium, sodium polystyrene sulfonate, styrene-styrene sulfonate copolymer, styrene-lithium sulfonate lithium copolymer, styrene-sodium styrene sulfonate. Copolymer, polyvinyl benzoic acid, lithium polyvinyl benzoate, sodium polyvinyl benzoate, styrene-vinyl benzoic acid copolymer, styrene-lithium vinyl benzoate copolymer, styrene-sodium vinyl benzoate copolymer, naphthalene sulfonic acid The active material for a nonaqueous secondary battery negative electrode according to any one of <1> to <6>, wherein the active material is at least one compound selected from the group consisting of lithium and sodium naphthalenesulfonate.
<8> The electrical conductivity of the organic compound (B) is usually greater than 0 S / cm and not greater than 0.1 S / cm at 25 ° C., according to any one of <1> to <7> above. Active material for non-aqueous secondary battery negative electrode.

また、本発明の他の要旨は、<9> 前記<1>〜<8>のいずれか一に記載の非水系二次電池負極用活物質を用いて形成される、非水系二次電池用負極である。
また、本発明の他の要旨は、<10> リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに、電解質を備える非水系二次電池であって、前記負極が前記<9>に記載の非水系二次電池用負極である、非水系二次電池である。
また、本発明の他の要旨は、<11> 前記電解質が、イソシアネート化合物を含有する、前記<10>に記載の非水系二次電池である。
Another aspect of the present invention is <9> for a non-aqueous secondary battery formed using the active material for a non-aqueous secondary battery negative electrode according to any one of <1> to <8>. It is a negative electrode.
Another gist of the present invention is a nonaqueous secondary battery comprising <10> a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte, wherein the negative electrode is a non-aqueous secondary battery according to <9>. It is a non-aqueous secondary battery that is a negative electrode for an aqueous secondary battery.
Moreover, the other summary of this invention is the non-aqueous secondary battery as described in said <10> in which the <11> above-mentioned electrolyte contains an isocyanate compound.

本発明によれば、非水系電解液の分解によるガス発生が少なく初期充放電効率に優れ、充放電サイクルにおける安定性に優れた非水系二次電池の製造に有用な、優れた非水系二次電池負極用活物質を提供することができる。また、前記非水系二次電池負極用活物質を用いた非水系二次電池用負極並びに当該負極を備える非水系二次電池を提供することができる。   According to the present invention, an excellent non-aqueous secondary battery useful for the production of a non-aqueous secondary battery that generates less gas due to decomposition of a non-aqueous electrolyte solution, has excellent initial charge / discharge efficiency, and has excellent stability in a charge / discharge cycle. An active material for a battery negative electrode can be provided. In addition, a non-aqueous secondary battery negative electrode using the non-aqueous secondary battery negative electrode active material and a non-aqueous secondary battery including the negative electrode can be provided.

以下、本発明の内容を詳細に述べる。なお、以下の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの形態に特定されるものではない。
ここで、本明細書において単に“ppm”と記載した場合は、“質量ppm”のことを示す。
Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail. In addition, the following description is an example (representative example) of the embodiment of this invention, and this invention is not specified to these forms, unless the summary is exceeded.
Here, when “ppm” is simply described in the present specification, it means “ppm by mass”.

[非水系二次電池負極用活物質]
<活物質(A)>
本発明の非水系二次電池負極用活物質(以下、単に「本発明の活物質」ともいう。)はリチウムイオンの挿入・脱離が可能な活物質(A)を含有する。前記活物質(A)は、その骨格中にリチウムイオンを吸蔵・放出することができる材料であれば特に制限されない。
[Non-aqueous secondary battery negative electrode active material]
<Active material (A)>
The active material for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery of the present invention (hereinafter also simply referred to as “the active material of the present invention”) contains an active material (A) capable of inserting / extracting lithium ions. The active material (A) is not particularly limited as long as it is a material capable of inserting and extracting lithium ions in its skeleton.

その例としては、黒鉛、非晶質炭素、黒鉛化度の小さい炭素質物に代表される種々の炭素材料、シリコン系材料、スズ系材料が挙げられる。これらについては後述するが、中でも人造黒鉛、天然黒鉛、非晶質炭素、シリコン、及びシリコン酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種であることがリチウム貯蔵容量、サイクル特性、コストのバランスの点から好ましい。またこれらを炭素質物、例えば非晶質炭素や黒鉛化物で被覆したものを用いてもよい。   Examples thereof include graphite, amorphous carbon, various carbon materials typified by carbonaceous materials having a low degree of graphitization, silicon-based materials, and tin-based materials. Although these will be described later, among these, at least one selected from the group consisting of artificial graphite, natural graphite, amorphous carbon, silicon, and silicon oxide is a balance of lithium storage capacity, cycle characteristics, and cost. To preferred. Further, a carbonaceous material such as amorphous carbon or graphitized material may be used.

本発明ではこれらを単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。また、上記材料は酸化物やその他金属を含んでいてもよい。   In this invention, these can be used individually or in combination of 2 or more types. In addition, the above material may contain an oxide or other metal.

前記活物質(A)の形状は特に制限されず、球状、薄片状、繊維状、不定形粒子などから適宜選択して用いることができるが、好ましくは球状である。
前記炭素材料の種類としては、人造黒鉛、天然黒鉛、非晶質炭素、黒鉛化度の小さい炭素質物等が挙げられるが、低コストと電極作製のし易さの点から、人造黒鉛または天然黒鉛が好ましく、天然黒鉛がより好ましい。
これら炭素材料は、不純物の少ないものが好ましく、必要に応じて種々の精製処理を施して用いる。
The shape of the active material (A) is not particularly limited, and can be appropriately selected from spherical, flaky, fibrous, and amorphous particles, but is preferably spherical.
Examples of the carbon material include artificial graphite, natural graphite, amorphous carbon, and a carbonaceous material having a low degree of graphitization. From the viewpoint of low cost and ease of electrode production, artificial graphite or natural graphite is used. Is preferable, and natural graphite is more preferable.
These carbon materials preferably have few impurities, and are used after being subjected to various purification treatments as necessary.

前記天然黒鉛としては、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土壌黒鉛等が挙げられる。前記鱗状黒鉛の産地は、主にスリランカであり、前記鱗片状黒鉛の産地は、主にマダガスカル、中国、ブラジル、ウクライナ、カナダ等であり、前記土壌黒鉛の主な産地は、朝鮮半島、中国、メキシコ等である。
これらの天然黒鉛の中で、土壌黒鉛は一般に粒径が小さいうえ、純度が低い。これに対して、鱗片状黒鉛や鱗状黒鉛は、黒鉛化度が高く不純物量が低い等の長所があるため、本発明において好ましく使用することができる。
Examples of the natural graphite include scaly graphite, scaly graphite, and soil graphite. The production area of the scaly graphite is mainly Sri Lanka, the production area of the scaly graphite is mainly Madagascar, China, Brazil, Ukraine, Canada, etc., and the main production area of the soil graphite is the Korean Peninsula, China, Such as Mexico.
Among these natural graphites, soil graphite generally has a small particle size and low purity. On the other hand, scaly graphite and scaly graphite have advantages such as a high degree of graphitization and a low amount of impurities, and therefore can be preferably used in the present invention.

前記天然黒鉛の形状は、本発明の効果を発揮する観点から、好ましくは球形であり、活物質(A)として特に好ましくは球形化天然黒鉛である。
更に具体的には、高純度化した鱗片状の天然黒鉛に球形化処理を施して得られた球形化天然黒鉛である。前記球形化処理の方法については後述する。
The shape of the natural graphite is preferably spherical from the viewpoint of exhibiting the effects of the present invention, and particularly preferably spherical natural graphite as the active material (A).
More specifically, it is spheroidized natural graphite obtained by subjecting highly purified scale-like natural graphite to spheronization treatment. The method for the spheroidizing process will be described later.

前記人造黒鉛としては、例えば、コールタールピッチ、石炭系重質油、常圧残油、石油系重質油、芳香族炭化水素、窒素含有環状化合物、硫黄含有環状化合物、ポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、天然高分子、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド、フルフリルアルコール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂などの有機物を焼成し、黒鉛化したものが挙げられる。
焼成温度は、2500℃以上3200℃以下の範囲とすることができ、焼成の際、珪素含有化合物やホウ素含有化合物などを黒鉛化触媒として用いることもできる。
Examples of the artificial graphite include coal tar pitch, coal heavy oil, atmospheric residue, petroleum heavy oil, aromatic hydrocarbon, nitrogen-containing cyclic compound, sulfur-containing cyclic compound, polyphenylene, polyvinyl chloride, Examples thereof include those obtained by baking and graphitizing organic substances such as polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyvinyl butyral, natural polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol-formaldehyde resin, and imide resin.
The firing temperature can be in the range of 2500 ° C. to 3200 ° C., and a silicon-containing compound, a boron-containing compound, or the like can be used as a graphitization catalyst during firing.

前記非晶質炭素としては、例えば、バルクメソフェーズを焼成した粒子や、炭素前駆体を不融化処理し、焼成した粒子が挙げられる。   Examples of the amorphous carbon include particles obtained by firing a bulk mesophase and particles obtained by infusibilizing and firing a carbon precursor.

前記黒鉛化度の小さい炭素質物としては、有機物を通常2500℃未満の温度で焼成したものが挙げられる。有機物としては、コールタールピッチ、乾留液化油などの石炭系重質油;常圧残油、減圧残油などの直留系重質油;原油、ナフサなどの熱分解時に副生するエチレンタール等の分解系重質油などの石油系重質油;アセナフチレン、デカシクレン、アントラセンなどの芳香族炭化水素;フェナジンやアクリジンなどの窒素含有環状化合物;チオフェンなどの硫黄含有環状化合物;アダマンタンなどの脂肪族環状化合物;ビフェニル、テルフェニルなどのポリフェニレン;ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラールなどのポリビニルエステル類;ポリビニルアルコールなどの熱可塑性高分子などが挙げられる。   Examples of the carbonaceous material having a small degree of graphitization include those obtained by firing an organic material at a temperature of usually less than 2500 ° C. Organic substances include coal-based heavy oil such as coal tar pitch and dry distillation liquefied oil; straight-run heavy oil such as atmospheric residual oil and vacuum residual oil; ethylene tar produced as a by-product during thermal decomposition of crude oil, naphtha, etc. Heavy oils such as cracked heavy oils; aromatic hydrocarbons such as acenaphthylene, decacyclene and anthracene; nitrogen-containing cyclic compounds such as phenazine and acridine; sulfur-containing cyclic compounds such as thiophene; and aliphatic cyclics such as adamantane Compounds: Polyphenylene such as biphenyl and terphenyl; Polyvinyl esters such as polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, and polyvinyl butyral; Thermoplastic polymers such as polyvinyl alcohol, and the like.

前記炭素質物の黒鉛化度の程度に応じて、焼成温度は通常600℃以上とすることができ、好ましくは900℃以上、より好ましくは950℃以上であり、通常2500℃未満とすることができ、好ましくは2000℃以下、より好ましくは1400℃以下の範囲である。
焼成の際、有機物にリン酸、ホウ酸、塩酸などの酸類や、水酸化ナトリウム等のアルカリ類などを混合することもできる。
Depending on the degree of graphitization of the carbonaceous material, the firing temperature can usually be 600 ° C. or higher, preferably 900 ° C. or higher, more preferably 950 ° C. or higher, and usually lower than 2500 ° C. , Preferably it is 2000 degrees C or less, More preferably, it is the range of 1400 degrees C or less.
At the time of firing, acids such as phosphoric acid, boric acid and hydrochloric acid, alkalis such as sodium hydroxide and the like can be mixed with the organic matter.

前記シリコン系材料としては、シリコン、シリコン酸化物等が挙げられる。具体的には、SiO、SiC、(式中x及びyは任意の割合でも可)シリコン−酸化シリコン複合体、またはシリコンとその他金属との合金のうち何れを用いてもよい。中でもリチウム貯蔵容量とサイクル特性の点からシリコン(Si)及びシリコン酸化物が好ましい。
シリコン系材料としては、小粒径、薄膜、多孔質構造などリチウム挿入、脱離時の体積膨張収縮を緩和可能な形態のものが好ましく、必要に応じて炭素材料やその他活物質材料と複合化して用いる。
Examples of the silicon-based material include silicon and silicon oxide. Specifically, any of SiO y , SiC x O y , (wherein x and y may be in any ratio), a silicon-silicon oxide composite, or an alloy of silicon and other metals may be used. Of these, silicon (Si) and silicon oxide are preferable from the viewpoint of lithium storage capacity and cycle characteristics.
As the silicon-based material, a material having a small particle size, a thin film, a porous structure, etc. that can relax volume expansion / contraction during lithium insertion / extraction is preferable. If necessary, it can be combined with a carbon material or other active material. Use.

前記スズ系材料としては、錫、酸化第一錫、酸化第二錫、または錫アモルファス合金のうち何れを用いてもよい。スズ系材料としては、小粒径、薄膜、多孔質構造などリチウム挿入、脱離時の体積膨張収縮を緩和可能な形態のものが好ましく、必要に応じて種々の炭素材料やその他、活物質材料と複合化して用いる。   As the tin-based material, any of tin, stannous oxide, stannic oxide, and tin amorphous alloy may be used. The tin-based material preferably has a small particle size, thin film, porous structure, etc. that can relieve volume expansion / contraction during lithium insertion / extraction, and various carbon materials and other active material materials as necessary. Used in combination with.

次に、活物質(A)の各種物性について説明する。活物質(A)は、下記物性のうち、少なくとも1つを満たすことが好ましい。   Next, various physical properties of the active material (A) will be described. The active material (A) preferably satisfies at least one of the following physical properties.

(平均粒子径(d50))
活物質(A)の平均粒子径(d50)は、通常1μm以上、50μm以下である。この範囲であれば、負極製造時において極板化した際に、負極形成材料の筋引きなど、工程上の不都合が生ずることを防止することができる。
平均粒子径(d50)は、好ましくは4μm以上、より好ましくは10μm以上であり、また、好ましくは30μm以下、より好ましくは25μm以下である。
(Average particle diameter (d50))
The average particle diameter (d50) of the active material (A) is usually 1 μm or more and 50 μm or less. Within this range, it is possible to prevent inconveniences in the process, such as striation of the negative electrode forming material, when forming a plate at the time of manufacturing the negative electrode.
The average particle diameter (d50) is preferably 4 μm or more, more preferably 10 μm or more, and preferably 30 μm or less, more preferably 25 μm or less.

なお、本願明細書において、平均粒子径(d50)とは、体積基準のメジアン径を意味する。具体的には、界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液10mLに、試料0.01gを懸濁させ、市販のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置に導入し、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、測定装置における体積基準のメジアン径として測定した値として得ることができる。   In the present specification, the average particle diameter (d50) means a volume-based median diameter. Specifically, 0.01 g of a sample is suspended in 10 mL of a 0.2% by mass aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and introduced into a commercially available laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer. After irradiating a 28 kHz ultrasonic wave with an output of 60 W for 1 minute, it can be obtained as a value measured as a volume-based median diameter in a measuring apparatus.

(タップ密度)
活物質(A)のタップ密度は、通常0.7g/cm以上であり、1.0g/cm以上が好ましい。また、通常1.3g/cm以下であり、1.1g/cm以下が好ましい。
タップ密度が低すぎると、非水系二次電池用の負極に用いた場合に高速充放電特性に劣り、一方タップ密度が高すぎると、負極を構成する材料である粒子内における活物質(A)の密度が高く、負極形成材料の圧延性に欠け、高密度の負極シートを形成することが難しくなる場合がある。
本発明において、タップ密度は、粉体密度測定器を用い、直径1.6cm、体積容量20cmの円筒状タップセルに、目開き300μmの篩を通して試料を落下させてセルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行ない、該タップ後の体積と試料の重量から求めた密度をタップ密度として定義する。
(Tap density)
The tap density of the active material (A) is usually 0.7 g / cm 3 or more, 1.0 g / cm 3 or more. Moreover, it is 1.3 g / cm < 3 > or less normally, and 1.1 g / cm < 3 > or less is preferable.
If the tap density is too low, the high-speed charge / discharge characteristics are inferior when used for a negative electrode for a non-aqueous secondary battery. On the other hand, if the tap density is too high, the active material (A) in the particles that are the material constituting the negative electrode In some cases, the negative electrode forming material lacks rollability and it is difficult to form a high-density negative electrode sheet.
In the present invention, the tap density is measured by dropping a sample through a sieve having a mesh size of 300 μm into a cylindrical tap cell having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 using a powder density measuring instrument, A tap having a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the density obtained from the volume after the tap and the weight of the sample is defined as the tap density.

(BET法比表面積(SA))
活物質(A)のBET法で測定した比表面積(BET法比表面積)は、通常1m/g以上、11m/g以下である。この範囲であれば、Liイオンが出入りする部位が十分であるため、非水系二次電池用の負極に用いた場合でも良好な高速充放電特性・出力特性が得られ、活物質の電解液に対する活性を制御し、初期不可逆容量を小さくし、さらには高容量化を容易に図ることができる。
BET比表面積は、好ましくは1.2m/g以上、より好ましくは、1.5m/g以上であり、また、好ましくは10m/g以下、より好ましくは9m/g以下、さらに好ましくは8m/g以下である。
なお、本願明細書において、BET法比表面積は、比表面積測定装置を用いて、窒素ガス吸着流通法によりBET5点法にて測定した値とする。
(BET specific surface area (SA))
The specific surface area (BET method specific surface area) measured by the BET method of the active material (A) is usually 1 m 2 / g or more and 11 m 2 / g or less. If it is in this range, the portion where Li ions enter and exit is sufficient, so that even when used for a negative electrode for a non-aqueous secondary battery, good high-speed charge / discharge characteristics and output characteristics can be obtained, and the active material with respect to the electrolyte solution can be obtained. It is possible to control the activity, reduce the initial irreversible capacity, and easily increase the capacity.
The BET specific surface area is preferably 1.2 m 2 / g or more, more preferably 1.5 m 2 / g or more, preferably 10 m 2 / g or less, more preferably 9 m 2 / g or less, and still more preferably. Is 8 m 2 / g or less.
In the present specification, the BET method specific surface area is a value measured by a BET 5-point method by a nitrogen gas adsorption flow method using a specific surface area measuring device.

(X線パラメータ)
活物質(A)が炭素材料である場合、該炭素材のX線広角回折法による(002)面の面間隔d002は、通常0.335nm以上、0.340nm未満、好ましくは0.339nm以下であり、より好ましくは0.337nm以下である。d002値が0.340nm未満であれば、適切な結晶性が得られ、非水系二次電池用の負極に用いた場合に初期不可逆容量の増加が抑制できる。なお、0.335nmは黒鉛の理論値である。
(X-ray parameters)
When the active material (A) is a carbon material, a surface spacing d 002 of the carbon material by X-ray wide angle diffraction method (002) plane is generally 0.335nm or more and less than 0.340 nm, preferably 0.339nm or less More preferably, it is 0.337 nm or less. When the d 002 value is less than 0.340 nm, appropriate crystallinity is obtained, and an increase in initial irreversible capacity can be suppressed when used for a negative electrode for a non-aqueous secondary battery. Note that 0.335 nm is a theoretical value of graphite.

(ラマンR値)
活物質(A)が炭素材料である場合、該炭素材のラマンR値は、1580cm−1付近のピークPの強度Iと、1360cm−1付近のピークPの強度Iとを測定し、その強度比R(R=I/I)を算出して定義する。
R値は通常0.01以上、1以下であり、0.6以下が好ましい。ラマンR値がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向し易くなり、負荷特性の低下を招く傾向がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が乱れ、電解液との反応性が増し、非水系二次電池用の負極に用いた場合に効率の低下やガス発生の増加を招く傾向がある。
(Raman R value)
When the active material (A) is a carbon material, the Raman R value of the carbon material is measured and the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1, and an intensity I B of a peak P B in the vicinity of 1360 cm -1 Then, the intensity ratio R (R = I B / I A ) is calculated and defined.
The R value is usually 0.01 or more and 1 or less, preferably 0.6 or less. When the Raman R value is less than this range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and when the density is increased, the crystals tend to be oriented in the direction parallel to the electrode plate, and the load characteristics tend to be lowered. On the other hand, if it exceeds this range, the crystallinity of the particle surface will be disturbed, the reactivity with the electrolyte will increase, and when used as a negative electrode for non-aqueous secondary batteries, there is a tendency to cause a decrease in efficiency and an increase in gas generation. is there.

ラマンスペクトルはラマン分光器で測定できる。具体的には、測定対象粒子を測定セル内へ自然落下させることで試料を充填し、測定セル内にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、測定セルを照射したレーザー光と垂直な面内で回転させながら測定を行なう。
アルゴンイオンレーザー光の波長 :532nm
試料上のレーザーパワー :25mW
分解能 :4cm−1
測定範囲 :1100cm−1〜1730cm−1
ピーク強度測定、ピーク半値幅測定:バックグラウンド処理、スムージング処理(単純平均によるコンボリューション5ポイント)
The Raman spectrum can be measured with a Raman spectrometer. Specifically, the sample particles are naturally dropped into the measurement cell to fill the sample, and the measurement cell is irradiated with an argon ion laser beam while rotating in a plane perpendicular to the laser beam irradiated to the measurement cell. Make measurements.
Argon ion laser light wavelength: 532 nm
Laser power on sample: 25 mW
Resolution: 4cm -1
Measurement range: 1100 cm −1 to 1730 cm −1
Peak intensity measurement, peak half-width measurement: background processing, smoothing processing (convolution 5 points by simple averaging)

(活物質(A)の製造方法)
以上説明した活物質(A)は種々の公知の方法により製造可能であり、その製造方法は特に制限されない。ここでは、本発明において活物質(A)として好ましく用いられる球形化天然黒鉛について、天然黒鉛からの製造方法について説明する。
(Method for producing active material (A))
The active material (A) described above can be produced by various known methods, and the production method is not particularly limited. Here, the manufacturing method from natural graphite is demonstrated about the spheroidized natural graphite preferably used as an active material (A) in this invention.

球形化天然黒鉛は天然黒鉛を球形化することで得られるものである。その球形化処理に用いる装置としては、例えば、衝撃力を主体に粒子の相互作用も含めた圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を繰り返し粒子に与える装置を用いることができる。
具体的には、ケーシング内部に多数のブレードを設置したローターを有し、そのローターが高速回転することによって、内部に導入された天然黒鉛原料に対して衝撃圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を与え、表面処理を行なう装置が好ましい。
Spherical natural graphite is obtained by spheronizing natural graphite. As an apparatus used for the spheronization treatment, for example, an apparatus that repeatedly gives mechanical action such as compression, friction, shearing force, etc. including the interaction of particles mainly with impact force to the particles can be used.
Specifically, it has a rotor with a large number of blades installed inside the casing, and the rotor rotates at high speed, so that the natural graphite raw material introduced into the casing is mechanically compressed such as impact compression, friction, shear force, etc. An apparatus that provides an action and performs surface treatment is preferable.

球形化処理を施すことにより、鱗片状の天然黒鉛が折りたたまれるか、もしくは周囲エッジ部分が球形粉砕されて、母体粒子は球状となる。その母体粒子に、粉砕により生じた主に5μm以下の微粉が付着する。なお、球形化処理後の天然黒鉛の表面官能基量O/C値が通常1%以上、4%以下となる条件で、球形化処理を行うことが好ましい。
この際には、機械的処理のエネルギーにより天然黒鉛表面の酸化反応を進行させ、天然黒鉛表面に酸性官能基を導入することができるよう、活性雰囲気下で球形化処理を行うことが好ましい。例えば前述の装置を用いて処理する場合には、回転するローターの周速度を通常30〜100m/秒とし、40〜100m/秒にすることが好ましく、50〜100m/秒にすることがより好ましい。
By applying the spheroidizing treatment, the scaly natural graphite is folded or the peripheral edge portion is spherically pulverized, so that the base particles become spherical. The fine particles of 5 μm or less generated by pulverization adhere to the base particles. In addition, it is preferable to perform the spheronization treatment under the condition that the surface functional group amount O / C value of the natural graphite after the spheronization treatment is usually 1% or more and 4% or less.
In this case, it is preferable to perform the spheronization treatment in an active atmosphere so that the oxidation reaction of the natural graphite surface can be advanced by the energy of the mechanical treatment and acidic functional groups can be introduced into the natural graphite surface. For example, when processing using the above-mentioned apparatus, the peripheral speed of the rotating rotor is usually 30 to 100 m / sec, preferably 40 to 100 m / sec, and more preferably 50 to 100 m / sec. .

(被覆処理)
本発明に使用される活物質(A)は、その表面の少なくとも一部が炭素質物によって被覆されていてもよい。この被覆の態様は走査型電子顕微鏡(SEM)写真等で確認することができる。
なお、被覆処理に用いる炭素質物としては非晶質炭素及び黒鉛化物が挙げられるが、それらは後述する被覆処理における焼成温度の相違によって、得られるものが異なる。
(Coating treatment)
As for the active material (A) used for this invention, at least one part of the surface may be coat | covered with the carbonaceous material. The aspect of this coating can be confirmed with a scanning electron microscope (SEM) photograph or the like.
The carbonaceous material used for the coating treatment includes amorphous carbon and graphitized material, and those obtained are different depending on the difference in the firing temperature in the coating treatment described later.

具体的には、前記炭素質物の炭素前駆体として、以下の(1)又は(2)に記載の材料が好ましい。
(1)石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油、芳香族炭化水素、N環化合物、S環化合物、ポリフェニレン、有機合成高分子、天然高分子、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる群より選ばれた少なくとも1種の炭化可能な有機物。
(2)上記(1)に示した炭化可能な有機物を低分子有機溶媒に溶解させたもの。
上記(1)及び(2)の中でも石炭系重質油、直流系重質油、若しくは分解系石油重質油、またはこれらを低分子有機溶媒に溶解させたものが、焼成後の炭素質物が均一に被覆されるのでより好ましい。
Specifically, the material described in the following (1) or (2) is preferable as the carbon precursor of the carbonaceous material.
(1) Coal heavy oil, DC heavy oil, cracked heavy oil, aromatic hydrocarbon, N ring compound, S ring compound, polyphenylene, organic synthetic polymer, natural polymer, thermoplastic resin and At least one carbonizable organic substance selected from the group consisting of thermosetting resins;
(2) A material obtained by dissolving the carbonizable organic substance shown in (1) above in a low molecular organic solvent.
Among the above (1) and (2), coal-based heavy oil, direct-current heavy oil, cracked petroleum heavy oil, or those obtained by dissolving these in a low-molecular organic solvent is a carbonaceous material after firing. It is more preferable because it is uniformly coated.

被覆処理においては、例えば活物質(A)として球形化天然黒鉛を用いて核黒鉛とした場合に、炭素質物を得るための炭素前駆体を被覆原料として、これらを混合、焼成することで、炭素質物が被覆された活物質(A)が得られる。
焼成温度を、通常600℃以上、好ましくは700℃以上、より好ましくは900℃以上、通常2000℃以下、好ましくは1500℃以下、より好ましくは1200℃以下とすると炭素質物として非晶質炭素が得られる。
また焼成温度を通常2000℃以上、好ましくは2500℃以上、通常3200℃以下で熱処理を行うと炭素質物として黒鉛化物が得られる。
前記非晶質炭素とは結晶性の低い炭素であり、前記黒鉛化物とは結晶性の高い炭素である。
In the coating treatment, for example, when spheroidized natural graphite is used as the active material (A) to form nuclear graphite, carbon precursors for obtaining carbonaceous materials are used as coating raw materials, and these are mixed and fired to obtain carbon. An active material (A) coated with a material is obtained.
When the firing temperature is usually 600 ° C. or higher, preferably 700 ° C. or higher, more preferably 900 ° C. or higher, usually 2000 ° C. or lower, preferably 1500 ° C. or lower, more preferably 1200 ° C. or lower, amorphous carbon is obtained as a carbonaceous material. It is done.
When heat treatment is performed at a firing temperature of usually 2000 ° C. or higher, preferably 2500 ° C. or higher and usually 3200 ° C. or lower, a graphitized product is obtained as a carbonaceous material.
The amorphous carbon is carbon having low crystallinity, and the graphitized material is carbon having high crystallinity.

<有機化合物(B)>
次に、本発明の非水系二次電池負極用活物質の構成成分である有機化合物(B)について説明する。
有機化合物(B)は、ガスの発生を効果的に抑制する観点から、イオン性基及び芳香環を有する。
有機化合物(B)中のイオン性基は非水系電解液に難溶であり、芳香環はπ共役構造を有することから、有機化合物(B)を非水系二次電池用負極に用いた場合に、ガスの発生を抑制することができる。
<Organic compound (B)>
Next, the organic compound (B) which is a component of the active material for a nonaqueous secondary battery negative electrode of the present invention will be described.
The organic compound (B) has an ionic group and an aromatic ring from the viewpoint of effectively suppressing gas generation.
Since the ionic group in the organic compound (B) is hardly soluble in the non-aqueous electrolyte and the aromatic ring has a π-conjugated structure, when the organic compound (B) is used for a negative electrode for a non-aqueous secondary battery. Gas generation can be suppressed.

有機化合物(B)の有するイオン性基が非水系電解液に難溶であることによって、本発明の非水系二次電池負極用活物質の非水系電解液に対する耐性が向上し、活物質(A)に吸着されている有機化合物(B)が非水系電解液に溶出しにくくなる。   Since the ionic group of the organic compound (B) is hardly soluble in the non-aqueous electrolyte, the resistance of the non-aqueous secondary battery negative electrode active material of the present invention to the non-aqueous electrolyte is improved, and the active material (A The organic compound (B) adsorbed on the non-aqueous electrolyte is difficult to elute.

なお、本明細書において、「非水系電解液に難溶」とは有機化合物(B)をエチルカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを3:7の体積比で混合した溶媒に24時間浸漬し、浸漬前後における乾燥重量減少率が10質量%以下であることと定義する。   In the present specification, “slightly soluble in non-aqueous electrolyte” means that the organic compound (B) is mixed with a solvent obtained by mixing ethyl carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) at a volume ratio of 3: 7. It is defined that the dry weight reduction rate before and after the immersion is 10% by mass or less.

また有機化合物(B)の有する芳香環は、π共役構造を有するため、活物質(A)が有するπ平面構造部分と作用することによって、活物質(A)表面のπ平面構造部分を選択的に被覆するため、ガスの発生を効果的に抑制し、負極抵抗の上昇を抑制することが可能であると考えられる。   Further, since the aromatic ring of the organic compound (B) has a π-conjugated structure, the π-plane structure portion on the surface of the active material (A) is selectively selected by acting on the π-plane structure portion of the active material (A). Therefore, it is considered possible to effectively suppress the generation of gas and suppress the increase in negative electrode resistance.

なお本明細書において、前記有機化合物(B)が有する芳香環とは、π電子を持つ原子が環状に並んだ構造であって、ヒュッケル則を満たし、π電子が環上で非局在化した、平面構造の環と定義される。   In this specification, the aromatic ring of the organic compound (B) is a structure in which atoms having π electrons are arranged in a ring, satisfying the Hückel rule, and π electrons are delocalized on the ring. Is defined as a planar ring.

このような芳香環を有する有機化合物(B)として、具体的には、単環の5員環であるフラン、ピロール、イミダゾール、チオフェン、ホスホール、ピラゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール;単環の6員環であるベンゼン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン;二環の5員環+6員環であるベンゾフラン、イソベンゾフラン、インドール、イソインドール、ベンゾチオフェン、ベンゾホスホール、ベンゾイミダゾール、プリン、インダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾイソオキサゾール、ベンゾチアゾール;二環の6員環+6員環であるナフタレン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン;多環のアントラセン、ピレン等が挙げられる。   Specific examples of the organic compound (B) having such an aromatic ring include furan, pyrrole, imidazole, thiophene, phosphole, pyrazole, oxazole, isoxazole, and thiazole, which are monocyclic 5-membered rings; Benzene, pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, triazine as member rings; benzofuran, isobenzofuran, indole, isoindole, benzothiophene, benzophosphole, benzimidazole, purine, indazole as bicyclic 5-membered ring + 6-membered ring , Benzoxazole, benzisoxazole, benzothiazole; naphthalene, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, quinazoline, cinnoline which are bicyclic 6-membered ring + 6-membered ring; polycyclic anthracene, pyrene and the like.

これらの中でも、非水系二次電池用の負極に用いた場合にガスの発生を抑制する観点から、ベンゼン又はナフタレンが好ましい。   Among these, benzene or naphthalene is preferable from the viewpoint of suppressing gas generation when used in a negative electrode for a non-aqueous secondary battery.

有機化合物(B)が有するイオン性基とは、水中でアニオン又はカチオンを生じうる基であり、その例としては、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、ホスホン酸基及びこれらの塩が挙げられる。前記塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等が挙げられる。
これらの中でも、非水系二次電池用の負極に用いた場合の初期不可逆容量の観点から、スルホン酸基又はそのリチウム塩もしくはナトリウム塩が好ましい。
The ionic group possessed by the organic compound (B) is a group capable of generating an anion or cation in water. Examples thereof include a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a phosphonic acid group, and salts thereof. Can be mentioned. Examples of the salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt and the like.
Among these, a sulfonic acid group or a lithium salt or a sodium salt thereof is preferable from the viewpoint of initial irreversible capacity when used for a negative electrode for a non-aqueous secondary battery.

有機化合物(B)は一種の化合物がイオン性基と芳香環を共に有していてもよいし、イオン性基を有する化合物と芳香環を有する化合物の混合物であってもよい。   As for the organic compound (B), one type of compound may have both an ionic group and an aromatic ring, or a mixture of a compound having an ionic group and a compound having an aromatic ring.

また、有機化合物(B)は低分子化合物であっても、高分子化合物(ポリマー)であってもよいが、ガスの発生を効果的に抑制する観点からは、高分子化合物であることが好ましい。   The organic compound (B) may be a low molecular compound or a high molecular compound (polymer), but is preferably a high molecular compound from the viewpoint of effectively suppressing gas generation. .

前記低分子化合物の例としては、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸リチウム、ナフタレンスルホン酸ナトリウム、ベンゼンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、アニリンスルホン酸、アニリンスルホン酸ナトリウム、アニリンスルホン酸リチウム、アントラセンスルホン酸、アントラセンスルホン酸ナトリウムが挙げられる。
中でも活物質(A)への吸着特性が高い点から、ナフタレンスルホン酸リチウム又はナフタレンスルホン酸ナトリウムが好ましい。
Examples of the low molecular weight compound include naphthalene sulfonic acid, lithium naphthalene sulfonate, sodium naphthalene sulfonate, benzene sulfonic acid, sodium benzene sulfonate, aniline sulfonic acid, sodium aniline sulfonate, lithium aniline sulfonate, anthracene sulfonic acid, Anthracene sodium sulfonate is mentioned.
Of these, lithium naphthalene sulfonate or sodium naphthalene sulfonate is preferred because of its high adsorption property to the active material (A).

また、有機化合物(B)が高分子化合物である場合、その重量平均分子量は特に制限されないが、通常500以上、好ましくは1000以上、より好ましくは2000以上、更に好ましくは2500以上である。一方前記重量平均分子量は、通常100万以下、好ましくは50万以下、より好ましくは30万以下、更に好ましくは20万以下である。
なお、本明細書において重量平均分子量とは、溶媒テトラヒドロフラン(THF)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した標準ポリスチレン換算の重量平均分子量あるいは、溶媒が水系、ジメチルホルムアミド(DMF)又はジメチルスルホキシド(DMSO)のGPCにより測定した標準ポリエチレングリコール換算の重量平均分子量である。
When the organic compound (B) is a polymer compound, the weight average molecular weight is not particularly limited, but is usually 500 or more, preferably 1000 or more, more preferably 2000 or more, and further preferably 2500 or more. On the other hand, the weight average molecular weight is usually 1,000,000 or less, preferably 500,000 or less, more preferably 300,000 or less, and still more preferably 200,000 or less.
In the present specification, the weight average molecular weight is the weight average molecular weight in terms of standard polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC) of the solvent tetrahydrofuran (THF), or the solvent is aqueous, dimethylformamide (DMF) or dimethyl sulfoxide. It is a weight average molecular weight in terms of standard polyethylene glycol measured by GPC of (DMSO).

有機化合物(B)が高分子化合物(ポリマー)である場合、該高分子化合物はイオン性基と芳香環とを有することが好ましい。
当該ポリマーを構成する構造単位となるモノマーとしては、イオン性基を有するモノマーと芳香環を有するモノマーが挙げられる。また、イオン性基と芳香環とを共に有するモノマーであってもよい。
When the organic compound (B) is a polymer compound (polymer), the polymer compound preferably has an ionic group and an aromatic ring.
Examples of the monomer that is a structural unit constituting the polymer include a monomer having an ionic group and a monomer having an aromatic ring. Moreover, the monomer which has both an ionic group and an aromatic ring may be sufficient.

この場合、前記ポリマーは、イオン性基を有し芳香環を有さないモノマーと、芳香環を有しイオン性基を有さないモノマーとの共重合体であってもよいし、イオン性基と芳香環を共に有するモノマーの重合体であってもよい。また、イオン性基を有するモノマーの重合体と芳香環を有するモノマーの重合体の混合物であってもよい。
中でも、電解液中における非水系二次電池負極用活物質において活物質(A)を被覆している有機化合物(B)の安定性の点から、有機化合物(B)はイオン性基と芳香環とを共に有するモノマーの重合体であることが好ましい。
In this case, the polymer may be a copolymer of a monomer having an ionic group and not having an aromatic ring, and a monomer having an aromatic ring and not having an ionic group. And a monomer polymer having both aromatic rings. Further, it may be a mixture of a monomer polymer having an ionic group and a monomer polymer having an aromatic ring.
Among these, from the viewpoint of the stability of the organic compound (B) covering the active material (A) in the non-aqueous secondary battery negative electrode active material in the electrolyte, the organic compound (B) is composed of an ionic group and an aromatic ring. It is preferable that it is a polymer of the monomer which has both.

なお、前記モノマーが有するイオン性基としては、上述したイオン性基と同様であるが、中でもカルボン酸基、スルホン酸基又はそれらの塩が電池内での安定性と抵抗上昇抑制の点から好ましい。これに芳香環を有するモノマーを共重合させて得られた有機化合物(B)が、活物質(A)の表面(特に黒鉛においてはベーサル面)への吸着性向上の点から好ましい。   The ionic group possessed by the monomer is the same as the ionic group described above, and among them, a carboxylic acid group, a sulfonic acid group or a salt thereof is preferable from the viewpoint of stability in the battery and suppression of resistance increase. . The organic compound (B) obtained by copolymerizing a monomer having an aromatic ring is preferable from the viewpoint of improving the adsorptivity to the surface of the active material (A) (especially the basal surface in graphite).

イオン性基と芳香環とを有するモノマーの例としては、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸リチウム、スチレンスルホン酸ナトリウム、アニリン、アニリンスルホン酸、アニリンスルホン酸の塩、安息香酸ビニル及び安息香酸ビニルの塩等が挙げられる。
イオン性基を有し、芳香環を有さないモノマーの例としては、ビニルスルホン酸、ビニルスルホン酸リチウム、ビニルスルホン酸ナトリウム、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸リチウム、メタクリル酸、メタクリル酸ナトリウム、メタクリル酸リチウム等が挙げられる。
芳香環を有し、イオン性基を有さないモノマーの例としては、スチレン、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート等が挙げられる。
Examples of monomers having an ionic group and an aromatic ring include styrene sulfonic acid, lithium styrene sulfonate, sodium styrene sulfonate, aniline, aniline sulfonic acid, aniline sulfonic acid salt, vinyl benzoate and vinyl benzoate salt. Etc.
Examples of monomers having an ionic group and no aromatic ring include vinyl sulfonic acid, lithium vinyl sulfonate, sodium vinyl sulfonate, acrylic acid, sodium acrylate, lithium acrylate, methacrylic acid, sodium methacrylate And lithium methacrylate.
Examples of the monomer having an aromatic ring and not having an ionic group include styrene, benzyl acrylate, benzyl methacrylate and the like.

このようなモノマーに由来する構造単位を含むポリマーの具体的な例としては、スチレン−ビニルスルホン酸共重合体、スチレン−ビニルスルホン酸ナトリウム共重合体、スチレン−ビニルスルホン酸リチウム共重合体、ポリスチレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸リチウム、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリアニリンスルホン酸、ポリアニリンスルホン酸リチウム、ポリアニリンスルホン酸ナトリウム、スチレン−スチレンスルホン酸共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸リチウム共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体、ポリビニル安息香酸、ポリビニル安息香酸リチウム、ポリビニル安息香酸ナトリウム、スチレン−ビニル安息香酸共重合体、スチレン−ビニル安息香酸リチウム共重合体、スチレン−ビニル安息香酸ナトリウム共重合体等が挙げられる。   Specific examples of the polymer containing a structural unit derived from such a monomer include a styrene-vinyl sulfonic acid copolymer, a styrene-vinyl sulfonic acid sodium copolymer, a styrene-vinyl sulfonic acid lithium copolymer, and polystyrene. Sulfonic acid, lithium polystyrene sulfonate, sodium polystyrene sulfonate, polyaniline sulfonic acid, lithium polyaniline sulfonate, sodium polyaniline sulfonate, styrene-styrene sulfonate copolymer, styrene-lithium sulfonate lithium copolymer, styrene-styrene sulfone Acid sodium copolymer, polyvinyl benzoic acid, polyvinyl lithium benzoate, sodium polyvinyl benzoate, styrene-vinyl benzoic acid copolymer, styrene-vinyl lithium benzoate copolymer, Len - Sodium copolymer vinyl benzoate, and the like.

ガスの発生を効果的に抑制する観点から、ポリスチレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸リチウム、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、スチレン−スチレンスルホン酸共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸リチウム共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体、ポリビニル安息香酸、ポリビニル安息香酸リチウム、ポリビニル安息香酸ナトリウム、スチレン−ビニル安息香酸共重合体、スチレン−ビニル安息香酸リチウム共重合体及びスチレン−ビニル安息香酸ナトリウム共重合体が好ましい。
さらに、ポリスチレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸リチウム、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、スチレン−スチレンスルホン酸リチウム共重合体及びスチレン−スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体がより好ましい。
中でも、ポリスチレンスルホン酸リチウム、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、スチレン−スチレンスルホン酸リチウム共重合体及びスチレン−スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体が活物質表面、特には黒鉛ベーサル面への吸着性が高いため特に好ましい。
From the viewpoint of effectively suppressing the generation of gas, polystyrene sulfonic acid, polystyrene lithium sulfonate, sodium polystyrene sulfonate, styrene-styrene sulfonic acid copolymer, styrene-lithium sulfonic acid copolymer, styrene-styrene sulfonic acid Sodium copolymers, polyvinyl benzoic acid, lithium polyvinyl benzoate, sodium polyvinyl benzoate, styrene-vinyl benzoic acid copolymers, styrene-vinyl lithium benzoate copolymers and styrene-sodium vinyl vinyl copolymers are preferred.
Furthermore, polystyrene sulfonate, lithium polystyrene sulfonate, sodium polystyrene sulfonate, styrene-styrene sulfonate lithium copolymer and styrene-sodium styrene sulfonate copolymer are more preferable.
Among them, lithium polystyrene sulfonate, sodium polystyrene sulfonate, styrene-lithium sulfonate lithium copolymer, and styrene-sodium styrene sulfonate copolymer are particularly preferable because of their high adsorptivity to the active material surface, particularly the graphite basal surface. .

有機化合物(B)の電気伝導率は特に制限されないが、25℃において通常0S/cmより大きく、0.1S/cm以下が好ましく、0.01S/cm以下がより好ましく、0.001S/cm以下が更に好ましく、0.0001S/cmより小さいことが特に好ましい。有機化合物(B)の電気伝導率が0.1S/cm以下の低導電性材料であれば、有機化合物(B)表面上で電解液が還元分解されることを抑制することが出来る観点から好ましい。   The electrical conductivity of the organic compound (B) is not particularly limited, but is usually greater than 0 S / cm at 25 ° C., preferably 0.1 S / cm or less, more preferably 0.01 S / cm or less, and 0.001 S / cm or less. Is more preferable, and is particularly preferably less than 0.0001 S / cm. A low conductivity material having an organic compound (B) electrical conductivity of 0.1 S / cm or less is preferable from the viewpoint of suppressing reductive decomposition of the electrolyte solution on the surface of the organic compound (B). .

電気伝導率は、例えば、ガラス基板上にてスピンコータ成膜やドロップキャスト成膜などの成膜法によって、有機化合物(B)からフィルムを作製し、そのフィルム厚みと四端子法にて測定された表面抵抗値とを掛け合わせた値の逆数から算出することができる。
フィルム厚みはKLA製段差・表面粗さ・微細形状測定装置テンコールαステップ型で測定することができ、四端子法による表面抵抗値は三菱化学アナリテック製ロレスタGP MCP−T610型にて測定することができる。
The electrical conductivity was measured by, for example, producing a film from the organic compound (B) by a film formation method such as spin coater film formation or drop cast film formation on a glass substrate, and measuring the film thickness and the four-terminal method. It can be calculated from the reciprocal of the value obtained by multiplying the surface resistance value.
The film thickness can be measured with a KLA step, surface roughness and fine shape measuring device, Tencor α step type, and the surface resistance measured by the four-terminal method should be measured with a Loresta GP MCP-T610 type manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech. Can do.

以上説明した有機化合物(B)は、市販されているものを使用してもよいし、公知の方法により合成することもできる。なお、本発明において有機化合物(B)は低分子化合物、高分子化合物に関わらず、1種の化合物を単独で又は2種以上の化合物を組み合わせて使用することができる。   As the organic compound (B) described above, a commercially available one may be used, or it can be synthesized by a known method. In the present invention, the organic compound (B) can be used alone or in combination of two or more compounds, regardless of whether the compound is a low molecular compound or a high molecular compound.

<その他の成分>
本発明に係る非水系二次電池負極用活物質には、負極の導電性を向上させるために、導電剤を含有させてもよい。
導電剤は、特に限定されず、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラックなどのカーボンブラックや、平均粒径1μm以下のCu、Ni又はこれらの合金からなる微粉末などを使用することができる。
前記導電剤の添加量は、本発明の非水系二次電池負極用活物質に対して、10質量%以下であることが好ましい。
<Other ingredients>
The non-aqueous secondary battery negative electrode active material according to the present invention may contain a conductive agent in order to improve the conductivity of the negative electrode.
The conductive agent is not particularly limited, and carbon black such as acetylene black, ketjen black and furnace black, fine powder made of Cu, Ni or an alloy thereof having an average particle diameter of 1 μm or less can be used.
It is preferable that the addition amount of the said electrically conductive agent is 10 mass% or less with respect to the active material for non-aqueous secondary battery negative electrodes of this invention.

<非水系二次電池負極用活物質の製造方法>
本発明の非水系二次電池負極用活物質は、以上説明した活物質(A)と有機化合物(B)を混合することで得られる。なお、後述するように、有機化合物(B)は、負極作製時に負極形成材料であるスラリーを調製する際に、活物質(A)と混合してもよい。
<Method for producing active material for negative electrode of non-aqueous secondary battery>
The active material for a nonaqueous secondary battery negative electrode of the present invention can be obtained by mixing the active material (A) and the organic compound (B) described above. As will be described later, the organic compound (B) may be mixed with the active material (A) when preparing a slurry which is a negative electrode forming material at the time of preparing the negative electrode.

活物質(A)と有機化合物(B)との混合を容易にするため、有機化合物(B)を溶媒に溶解又は分散して溶液状態とし、これに活物質(A)を投入する。その後有機化合物(B)が活物質(A)と均一に混合され、また活物質(A)表面に有機化合物(B)が付着するようによく攪拌する。そして十分に混合した後、濾過または加熱により溶媒を除去することにより、本発明の活物質を得ることができる。   In order to facilitate mixing of the active material (A) and the organic compound (B), the organic compound (B) is dissolved or dispersed in a solvent to form a solution state, and the active material (A) is added thereto. Thereafter, the organic compound (B) is uniformly mixed with the active material (A), and stirred well so that the organic compound (B) adheres to the surface of the active material (A). And after mixing sufficiently, the active material of this invention can be obtained by removing a solvent by filtration or heating.

前記溶媒としては、水や、エチルメチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エタノール、メタノール等の有機溶媒が挙げられるが、入手が容易でまた環境負荷も少ないことから、水が好ましい。
また前記加熱は、通常60〜120℃程度である。溶媒を除去した後、活物質を減圧下で乾燥する場合、その温度は通常300℃以下、50℃以上である。この範囲であれば、乾燥効率が十分であり、かつ溶媒残存による電池性能の低下が避けられ、かつ有機化合物(B)の分解防止や、活物質(A)と有機化合物(B)との相互作用が弱くなることによる効果の低減防止を容易に図ることができる。
乾燥温度は、好ましくは250℃以下であり、また、好ましくは100℃以上である。
Examples of the solvent include water and organic solvents such as ethyl methyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, ethanol, and methanol. Water is preferable because it is easily available and has little environmental impact.
Moreover, the said heating is about 60-120 degreeC normally. When the active material is dried under reduced pressure after removing the solvent, the temperature is usually 300 ° C. or lower and 50 ° C. or higher. Within this range, the drying efficiency is sufficient, battery performance deterioration due to residual solvent is avoided, the organic compound (B) is prevented from being decomposed, and the active material (A) and the organic compound (B) can be prevented from interacting with each other. It is possible to easily prevent the effect from being reduced due to weak action.
The drying temperature is preferably 250 ° C. or lower, and preferably 100 ° C. or higher.

<非水系二次電池負極用活物質>
このようにして得られる本発明の非水系二次電池負極用活物質においては、有機化合物(B)が活物質(A)に効果的に吸着し、強固に被覆していると考えられる。
<Non-aqueous secondary battery negative electrode active material>
In the thus obtained non-aqueous secondary battery negative electrode active material of the present invention, it is considered that the organic compound (B) is effectively adsorbed on the active material (A) and is firmly coated.

本発明の非水系二次電池負極用活物質を非水系電解液に75℃で3日間浸漬した場合、その非水系電解液への有機化合物(B)の溶出量は、有機化合物(B)全体の通常30質量%以下であり、好ましくは20質量%以下であり、より好ましくは10質量%以下であり、更に好ましくは5質量%以下である。また通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上である。
非水系二次電池負極用活物質中の有機化合物(B)の非水系電解液への溶出量を測定する際に用いる非水系電解液は、エチレンカーボネート/ジメチルカーボネート/エチルメチルカーボネート=3/3/4の体積比で混合した溶媒である。溶出量の測定方法は、特に限定されないが、例えば非水系二次電池負極用活物質を非水系電解液に75℃で3日間浸漬した後、非水系二次電池負極用活物質を取り出して乾燥させ、浸漬処理の前後で非水系二次電池負極用活物質の質量を測ることで測定することができる。また、浸漬処理の前後での非水系二次電池負極用活物質のNMRスペクトルを測定することによっても前記溶出量を測定することができる。
When the active material for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention is immersed in a non-aqueous electrolyte solution at 75 ° C. for 3 days, the elution amount of the organic compound (B) in the non-aqueous electrolyte solution is the entire organic compound (B). Usually, it is 30 mass% or less, Preferably it is 20 mass% or less, More preferably, it is 10 mass% or less, More preferably, it is 5 mass% or less. Moreover, it is 0.01 mass% or more normally, Preferably it is 0.1 mass% or more.
The non-aqueous electrolyte used when measuring the elution amount of the organic compound (B) in the non-aqueous secondary battery negative electrode active material into the non-aqueous electrolyte is ethylene carbonate / dimethyl carbonate / ethyl methyl carbonate = 3/3. A solvent mixed at a volume ratio of / 4. The method for measuring the elution amount is not particularly limited. For example, after immersing the non-aqueous secondary battery negative electrode active material in a non-aqueous electrolyte at 75 ° C. for 3 days, the non-aqueous secondary battery negative electrode active material is taken out and dried. And measuring the mass of the non-aqueous secondary battery negative electrode active material before and after the immersion treatment. Moreover, the said elution amount can also be measured by measuring the NMR spectrum of the non-aqueous secondary battery negative electrode active material before and after the immersion treatment.

なお、前記溶出量が0.01質量%未満では活物質表面を十分に被覆できないために初期充放電効率の向上効果及び、ガス発生抑制効果が得られにくくなる傾向があり、一方30質量%を超えると、負極抵抗の上昇や、活物質割合が低下するため、単位重量あたりの容量が低下する場合がある。   If the elution amount is less than 0.01% by mass, the surface of the active material cannot be sufficiently covered, so that the effect of improving the initial charge / discharge efficiency and the effect of suppressing gas generation tend to be difficult to obtain. If it exceeds, the negative electrode resistance increases and the active material ratio decreases, so the capacity per unit weight may decrease.

また、本発明の非水系二次電池負極用活物質において有機化合物(B)の含有割合は、活物質(A)100質量部に対して通常0.01質量部以上、好ましくは0.1質量部以上であり、また通常10質量部以下、好ましくは5質量部以下、より好ましくは2質量部以下、更に好ましくは1質量部以下、特に好ましくは0.75質量部以下、とりわけ好ましくは0.5質量部以下の割合で含有されている。   Moreover, the content rate of an organic compound (B) in the non-aqueous secondary battery negative electrode active material of this invention is 0.01 mass part or more normally with respect to 100 mass parts of active materials (A), Preferably it is 0.1 mass. Part or more, usually 10 parts by weight or less, preferably 5 parts by weight or less, more preferably 2 parts by weight or less, still more preferably 1 part by weight or less, particularly preferably 0.75 parts by weight or less, particularly preferably 0.8. It is contained at a ratio of 5 parts by mass or less.

有機化合物(B)の含有量が少なすぎると、活物質(A)を効果的に被覆することが困難な場合があり、一方有機化合物(B)の含有量が多すぎると、活物質(A)と有機化合物(B)による被覆層との界面抵抗が上がってしまう場合がある。   If the content of the organic compound (B) is too small, it may be difficult to effectively coat the active material (A), while if the content of the organic compound (B) is too large, the active material (A ) And the coating layer of the organic compound (B) may increase.

非水系二次電池負極用活物質における有機化合物(B)の含有量は、非水系二次電池負極用活物質の製造時に有機化合物(B)を含んだ溶液を乾燥させる製造法を用いた場合には、原則として製造時における有機化合物(B)の添加量とすることができる。
一方で、例えば、溶媒を除去する際に濾過を行なう製造法を用いる場合は、得られた本発明の活物質のTG−DTA分析における重量減少、又は濾液に含まれる有機化合物(B)の量から算出することができる。
The content of the organic compound (B) in the non-aqueous secondary battery negative electrode active material is obtained by using a manufacturing method in which a solution containing the organic compound (B) is dried at the time of manufacturing the non-aqueous secondary battery negative electrode active material. In principle, the amount of the organic compound (B) added during production can be used.
On the other hand, for example, in the case of using a production method in which filtration is performed when removing the solvent, the weight loss in the TG-DTA analysis of the obtained active material of the present invention, or the amount of the organic compound (B) contained in the filtrate It can be calculated from

また、本発明の非水系二次電池負極用活物質の平均粒子径(d50)は、通常50μm以下とすることができ、また、1μm以上とすることができる。この範囲であれば、負極製造の際に、極板化した際に、負極形成材料の筋引きなどの工程上の不都合が生ずることを防止することができる。
平均粒子径(d50)は、好ましくは30μm以下、より好ましくは25μm以下であり、また、好ましくは4μm以上、より好ましくは10μm以上である。なお、平均粒子径(d50)の測定方法は、前述した通りである。また、本発明の非水系二次電池負極用活物質の平均粒子径(d50)は、その原料である活物質(A)の平均粒子径(d50)を変更することによって、調整することができる。
Moreover, the average particle diameter (d50) of the active material for a nonaqueous secondary battery negative electrode of the present invention can be usually 50 μm or less, and can be 1 μm or more. Within this range, it is possible to prevent inconveniences in the process such as striping of the negative electrode forming material when the negative electrode is produced in the production of the negative electrode.
The average particle diameter (d50) is preferably 30 μm or less, more preferably 25 μm or less, and preferably 4 μm or more, more preferably 10 μm or more. In addition, the measuring method of an average particle diameter (d50) is as having mentioned above. Moreover, the average particle diameter (d50) of the active material for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention can be adjusted by changing the average particle diameter (d50) of the active material (A) as the raw material. .

[非水系二次電池用負極]
本発明の非水系二次電池用負極は、集電体と、集電体上に形成された活物質層を備え、かつ前記活物質層が少なくとも本発明の非水系二次電池負極用活物質を含有するものである。前記活物質層は、好ましくは、さらにバインダを含有する。
前記バインダは、特に限定されないが、分子内にオレフィン性不飽和結合を有するものが好ましい。その具体例としては、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン・イソプレン・スチレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体などが挙げられる。
このようなオレフィン性不飽和結合を有するバインダを用いることにより、活物質層の電解液に対する膨潤性を低減することができる。中でも入手の容易性から、スチレン−ブタジエンゴムが好ましい。
[Negative electrode for non-aqueous secondary battery]
The negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention comprises a current collector and an active material layer formed on the current collector, and the active material layer is at least the active material for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention. It contains. The active material layer preferably further contains a binder.
The binder is not particularly limited, but preferably has an olefinically unsaturated bond in the molecule. Specific examples thereof include styrene-butadiene rubber, styrene / isoprene / styrene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, butadiene rubber, and ethylene / propylene / diene copolymer.
By using such a binder having an olefinically unsaturated bond, the swellability of the active material layer with respect to the electrolytic solution can be reduced. Of these, styrene-butadiene rubber is preferred because of its availability.

このような分子内にオレフィン性不飽和結合を有するバインダと、本発明の非水系二次電池負極用活物質とを組み合わせて用いることにより、負極板の機械的強度を高くすることができる。負極板の機械的強度が高いと、充放電による負極の劣化が抑制され、サイクル寿命を長くすることができる。
分子内にオレフィン性不飽和結合を有するバインダは、分子量が大きいもの及び/又は不飽和結合の割合が大きいものが好ましい。
バインダの分子量としては、重量平均分子量は通常1万以上、100万以下である。この範囲であれば、機械的強度及び可撓性の両面を良好な範囲に制御できる。重量平均分子量は、好ましくは5万以上であり、また、好ましくは30万以下の範囲である。
By using such a binder having an olefinically unsaturated bond in the molecule and the non-aqueous secondary battery negative electrode active material of the present invention in combination, the mechanical strength of the negative electrode plate can be increased. When the mechanical strength of the negative electrode plate is high, deterioration of the negative electrode due to charge / discharge is suppressed, and the cycle life can be extended.
The binder having an olefinically unsaturated bond in the molecule preferably has a large molecular weight and / or a large proportion of unsaturated bonds.
As the molecular weight of the binder, the weight average molecular weight is usually 10,000 or more and 1,000,000 or less. If it is this range, both mechanical strength and flexibility can be controlled to a favorable range. The weight average molecular weight is preferably 50,000 or more, and preferably 300,000 or less.

バインダの分子内のオレフィン性不飽和結合の割合としては、全バインダ1g当たりのオレフィン性不飽和結合のモル数は通常2.5×10−7モル以上、5×10−6モル以下である。この範囲であれば、強度向上効果が十分に得られ、可撓性も良好である。前記モル数は、好ましくは8×10−7以上であり、また、好ましくは1×10−6以下である。 As the ratio of olefinically unsaturated bonds in the binder molecule, the number of moles of olefinically unsaturated bonds per 1 g of the total binder is usually 2.5 × 10 −7 mol or more and 5 × 10 −6 mol or less. If it is this range, the intensity | strength improvement effect will be acquired sufficiently and flexibility will also be favorable. The number of moles is preferably 8 × 10 −7 or more, and preferably 1 × 10 −6 or less.

また、オレフィン性不飽和結合を有するバインダについては、その不飽和度は通常15%以上、90%以下である。不飽和度は、好ましくは20%以上、より好ましくは40%以上であり、また、好ましくは80%以下である。本願明細書において、不飽和度とは、ポリマーの繰り返し単位数に対する二重結合の割合(%)を表す。   Moreover, about the binder which has an olefinic unsaturated bond, the unsaturation degree is 15 to 90% normally. The degree of unsaturation is preferably 20% or more, more preferably 40% or more, and preferably 80% or less. In the present specification, the degree of unsaturation represents the ratio (%) of the double bond to the number of repeating units of the polymer.

バインダとして、オレフィン性不飽和結合を有さないバインダも、使用することができる。分子内にオレフィン性不飽和結合を有するバインダにオレフィン性不飽和結合を有さないバインダを併用することによって、本発明の活物質やバインダを含有する負極形成材料の塗布性等の向上が期待できる。
オレフィン性不飽和結合を有するバインダに対する、オレフィン性不飽和結合を有さないバインダの混合比率は、活物質層の強度が低下することを抑制するため、通常150質量%以下、好ましくは120質量%以下である。
As the binder, a binder having no olefinically unsaturated bond can also be used. By using a binder having no olefinically unsaturated bond in combination with a binder having an olefinically unsaturated bond in the molecule, an improvement in the coating properties of the active material of the present invention or the negative electrode forming material containing the binder can be expected. .
The mixing ratio of the binder having no olefinic unsaturated bond to the binder having an olefinically unsaturated bond is usually 150% by mass or less, preferably 120% by mass, in order to suppress a decrease in the strength of the active material layer. It is as follows.

前記オレフィン性不飽和結合を有さないバインダの例としては、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、澱粉、カラギナン、プルラン、グアーガム、ザンサンガム(キサンタンガム)等の増粘多糖類;ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル類;ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のビニルアルコール類;ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等のポリ酸又はこれらポリマーの金属塩;ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素ポリマー;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのアルカン系ポリマー又はこれらの共重合体などが挙げられる。   Examples of the binder having no olefinically unsaturated bond include thickening polysaccharides such as methylcellulose, carboxymethylcellulose, starch, carrageenan, pullulan, guar gum, xanthan gum, and polyethers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide. Vinyl alcohols such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral; polyacids such as polyacrylic acid and polymethacrylic acid or metal salts of these polymers; fluorine-containing polymers such as polyvinylidene fluoride; alkane polymers such as polyethylene and polypropylene; A copolymer etc. are mentioned.

本発明に係る非水系二次電池用負極は、本発明の非水系二次電池負極用活物質と、場合によってバインダや導電剤を分散媒に分散させてスラリー(負極形成材料)とし、これを集電体に塗布、乾燥することにより形成することができる。前記分散媒としては、アルコールなどの有機溶媒や、水を用いることができる。
スラリー調製の際には、活物質(A)に、バインダ等とともに有機化合物(B)を添加・混合して、本発明の非水系二次電池負極用活物質の製造及び負極作製用スラリーの調製を同時に行ってもよい。
The negative electrode for a non-aqueous secondary battery according to the present invention is a slurry (negative electrode forming material) in which a non-aqueous secondary battery negative electrode active material of the present invention and a binder or a conductive agent are dispersed in a dispersion medium in some cases. It can be formed by applying to a current collector and drying. As the dispersion medium, an organic solvent such as alcohol or water can be used.
In preparing the slurry, the organic compound (B) is added to and mixed with the active material (A) together with the binder, etc. to produce the non-aqueous secondary battery negative electrode active material of the present invention and to prepare the negative electrode slurry. May be performed simultaneously.

前記バインダは、本発明の非水系二次電池負極用活物質に対して通常は0.1質量%以上、好ましくは0.2質量%以上用いる。バインダの割合を本発明の活物質に対して0.1質量%以上とすることで、活物質相互間や活物質と集電体との結着力が十分となり、負極から本発明の活物質が剥離することによる電池容量の減少およびサイクル特性の悪化を防ぐことができる。   The binder is usually used in an amount of 0.1% by mass or more, preferably 0.2% by mass or more, based on the active material for a negative electrode for a nonaqueous secondary battery of the present invention. By setting the ratio of the binder to 0.1% by mass or more with respect to the active material of the present invention, the binding force between the active materials or between the active material and the current collector becomes sufficient, and the active material of the present invention can be obtained from the negative electrode. It is possible to prevent a decrease in battery capacity and deterioration in cycle characteristics due to peeling.

また、バインダは本発明の非水系二次電池負極用活物質に対して通常10質量%以下、7質量%以下とすることが好ましい。バインダの割合を本発明の活物質に対して10質量%以下とすることにより、負極の容量の減少を防ぎ、かつ非水系二次電池がリチウムイオン電池であって場合のリチウムイオンの活物質への出入が妨げられるなどの問題を防ぐことができる。
これらの構成成分を混合した後、必要に応じて脱泡を行い、負極形成材料であるスラリーを得る。
Moreover, it is preferable that a binder shall be normally 10 mass% or less and 7 mass% or less with respect to the active material for non-aqueous secondary battery negative electrodes of this invention. By reducing the binder ratio to 10% by mass or less with respect to the active material of the present invention, the capacity of the negative electrode is prevented from decreasing, and the lithium ion active material when the non-aqueous secondary battery is a lithium ion battery. Can prevent problems such as hindering the entry and exit.
After mixing these components, defoaming is performed as necessary to obtain a slurry that is a negative electrode forming material.

上記負極集電体としては、従来この用途に用い得ることが知られている公知の物を用いることができる。例えば、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタンおよび炭素などを用いることができる。
前記集電体の形状は通常はシート状であり、その表面に凹凸をつけたもの、ネット又はパンチングメタルなどを用いるものも好ましい。
As said negative electrode collector, the well-known thing conventionally used for this use can be used. For example, copper, copper alloy, stainless steel, nickel, titanium, and carbon can be used.
The shape of the current collector is usually a sheet shape, and it is also preferable to use a surface with irregularities, a net or punching metal.

二次電池用の負極とした際の本発明の活物質層の密度は、用途により異なるが、車載用途やパワーツール用途などの入出力特性を重視する用途においては、通常1.1g/cm以上、1.65g/cm以下である。この範囲であれば、密度が低すぎることによる粒子同士の接触抵抗の増大を回避することができ、一方、密度が高すぎることによるレート特性の低下も抑制することができる。
前記密度は、好ましくは1.2g/cm以上、さらに好ましくは1.25g/cm以上である。
The density of the active material layer of the present invention when used as a negative electrode for a secondary battery varies depending on the application, but is usually 1.1 g / cm 3 in applications where input / output characteristics such as in-vehicle applications and power tool applications are important. As described above, it is 1.65 g / cm 3 or less. Within this range, it is possible to avoid an increase in contact resistance between particles due to the density being too low, and it is also possible to suppress a decrease in rate characteristics due to the density being too high.
The density is preferably 1.2 g / cm 3 or more, more preferably 1.25 g / cm 3 or more.

一方携帯電話やパソコンといった携帯機器用途などの容量を重視する用途では、活物質層の密度は通常1.45g/cm以上、1.9g/cm以下である。この範囲であれば、密度が低すぎることによる単位体積あたりの電池の容量低下を回避することができ、一方、密度が高すぎることによるレート特性の低下も抑制することができる。
前記密度は、好ましくは1.55g/cm以上、さらに好ましくは1.65g/cm以上、特に好ましくは1.7g/cm以上である。
On the other hand, the density of the active material layer is usually 1.45 g / cm 3 or more and 1.9 g / cm 3 or less in applications where capacity is important, such as portable devices such as mobile phones and personal computers. If it is this range, the capacity | capacitance fall of the battery per unit volume by a density being too low can be avoided, On the other hand, the fall of the rate characteristic by a density being too high can also be suppressed.
The density is preferably 1.55 g / cm 3 or more, more preferably 1.65 g / cm 3 or more, particularly preferably 1.7 g / cm 3 or more.

[非水系二次電池]
以下、本発明に係る非水系二次電池に関する部材の詳細を例示するが、使用し得る材料やそれらの作製の方法等は以下の具体例に限定されるものではない。
本発明の非水系二次電池の基本的構成は、従来公知の非水系二次電池と同様とすることができ、通常、リチウムイオンを吸蔵・放出することができる正極及び負極、並びに電解質(「非水系電解液」と称することもある。)を備え、前記負極は本発明の非水系二次電池用負極である。
以下、非水系二次電池の各構成要素等について説明する。
[Non-aqueous secondary battery]
Hereinafter, although the detail of the member regarding the non-aqueous secondary battery which concerns on this invention is illustrated, the material which can be used, the manufacturing method, etc. are not limited to the following specific examples.
The basic configuration of the non-aqueous secondary battery of the present invention can be the same as that of a conventionally known non-aqueous secondary battery. Usually, a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte (“ The negative electrode is a negative electrode for a non-aqueous secondary battery according to the present invention.
Hereinafter, each component of the nonaqueous secondary battery will be described.

<正極>
正極は、正極用活物質及びバインダを含有する正極活物質層を、集電体上に形成したものである。
正極用活物質としては、リチウムイオンなどのアルカリ金属カチオンを充放電時に吸蔵、放出できる金属カルコゲン化合物などが挙げられる。中でもリチウムイオンを吸蔵・放出可能な金属カルコゲン化合物が好ましい。
金属カルコゲン化合物としては、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物、マンガン酸化物、クロム酸化物、チタン酸化物、タングステン酸化物などの遷移金属酸化物;バナジウム硫化物、モリブデン硫化物、チタン硫化物、CuSなどの遷移金属硫化物;NiPS、FePS等の遷移金属のリン−硫黄化合物;、VSe、NbSeなどの遷移金属のセレン化合物;Fe0.250.75、Na0.1CrSなどの遷移金属の複合酸化物;LiCoS、LiNiSなどの遷移金属の複合硫化物等が挙げられる。
<Positive electrode>
The positive electrode is obtained by forming a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a binder on a current collector.
Examples of the positive electrode active material include metal chalcogen compounds that can occlude and release alkali metal cations such as lithium ions during charge and discharge. Of these, metal chalcogen compounds capable of inserting and extracting lithium ions are preferred.
Examples of metal chalcogen compounds include transition metal oxides such as vanadium oxide, molybdenum oxide, manganese oxide, chromium oxide, titanium oxide, and tungsten oxide; vanadium sulfide, molybdenum sulfide, titanium sulfide, CuS, and the like transition metal sulfides; NIPS 3, phosphorus transition metals such as FEPS 3 - sulfur compounds; selenium compounds of transition metals such as VSe 2, NbSe 3; Fe 0.25 V 0.75 S 2, Na 0.1 Examples include composite oxides of transition metals such as CrS 2 ; composite sulfides of transition metals such as LiCoS 2 and LiNiS 2 .

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

正極用のバインダは、特に限定されず、公知のものを任意に選択して用いることができる。例としては、シリケート、水ガラス等の無機化合物や、テフロン(登録商標)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)等の不飽和結合を有さない樹脂などが挙げられる。中でも好ましいのは、酸化反応時に分解しにくいため、不飽和結合を有さない樹脂である。
バインダの重量平均分子量は、通常1万以上とすることができ、また、通常300万以下とすることができる。重量平均分子量は、好ましくは10万以上であり、また、好ましくは100万以下である。
The binder for positive electrodes is not specifically limited, A well-known thing can be selected arbitrarily and can be used. Examples include inorganic compounds such as silicate and water glass, and resins having no unsaturated bond such as Teflon (registered trademark) and polyvinylidene fluoride (PVdF). Among them, a resin having no unsaturated bond is preferable because it is difficult to decompose during the oxidation reaction.
The weight average molecular weight of the binder can usually be 10,000 or more, and can usually be 3 million or less. The weight average molecular weight is preferably 100,000 or more, and preferably 1,000,000 or less.

正極活物質層中には、正極の導電性を向上させるために、導電剤を含有させてもよい。導電剤は、特に限定されず、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛などの炭素粉末、各種の金属の繊維、粉末、箔などが挙げられる。   The positive electrode active material layer may contain a conductive agent in order to improve the conductivity of the positive electrode. The conductive agent is not particularly limited, and examples thereof include carbon powders such as acetylene black, carbon black, and graphite, various metal fibers, powders, and foils.

本発明の正極は、上述したような負極の製造方法と同様にして、活物質と、場合によりバインダ及び/又は導電剤を分散媒に分散させてスラリーとし、これを集電体表面に塗布、乾燥することにより形成することができる。正極の集電体は、特に限定されず、その例としてアルミニウム、ニッケル、ステンレススチール(SUS)などが挙げられる。   The positive electrode of the present invention is a slurry obtained by dispersing an active material and, optionally, a binder and / or a conductive agent in a dispersion medium in the same manner as the above-described negative electrode manufacturing method, and applying this to the surface of the current collector. It can be formed by drying. The current collector of the positive electrode is not particularly limited, and examples thereof include aluminum, nickel, stainless steel (SUS) and the like.

<電解質>
本発明の非水系二次電池における非水系電解液に用いられる電解質には制限はなく、電解質として用いられる公知のものを任意に採用して含有させることができる。また、なお、前記非水系電解液を有機高分子化合物等によりゲル状、ゴム状、固体シート状にしてもよい。
<Electrolyte>
There is no restriction | limiting in the electrolyte used for the non-aqueous electrolyte in the non-aqueous secondary battery of this invention, The well-known thing used as an electrolyte can be employ | adopted arbitrarily and can be contained. In addition, the non-aqueous electrolyte may be made into a gel, rubber, or solid sheet with an organic polymer compound or the like.

電解質としてはリチウム塩が好ましい。電解質の具体例としては、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO、リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムテトラフルオロオキサラトホスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)フォスフェート、フルオロスルホン酸リチウム等が挙げられる。
これらの電解質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
The electrolyte is preferably a lithium salt. Specific examples of the electrolyte include LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium bis (oxalato) borate, lithium difluorooxalatoborate. Lithium tetrafluorooxalato phosphate, lithium difluorobis (oxalato) phosphate, lithium fluorosulfonate, and the like.
These electrolytes may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

リチウム塩の非水系電解液中の濃度は任意であるが、通常0.5mol/L以上、好ましくは0.6mol/L以上、より好ましくは0.8mol/L以上、また、通常3mol/L以下、好ましくは2mol/L以下、より好ましくは1.5mol/L以下の範囲である。
リチウム塩の総モル濃度が上記範囲内にあることにより、非水系電解液の電気伝導率が十分となり、一方、塩過剰による粘度上昇のための電気伝導度の低下、電池性能の低下を防ぐことができる。
The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is arbitrary, but is usually 0.5 mol / L or more, preferably 0.6 mol / L or more, more preferably 0.8 mol / L or more, and usually 3 mol / L or less. , Preferably 2 mol / L or less, more preferably 1.5 mol / L or less.
When the total molar concentration of the lithium salt is within the above range, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte is sufficient, while preventing the decrease in electrical conductivity and battery performance due to the increase in viscosity due to excess salt. Can do.

<非水系溶媒>
非水系電解液が含有する非水系溶媒は、電池として使用した際に、電池特性に対して悪影響を及ぼさない溶媒であれば特に制限されない。
通常使用される非水系溶媒の例としては、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネートやエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネートなどのカーボネート化合物;酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の鎖状カルボン酸エステル;γ−ブチロラクトン等の環状カルボン酸エステル;ジメトキシエタン、ジエトキシエタン等の鎖状エーテル;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル;アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル等のニトリル;リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等のリン酸エステル;エチレンサルファイト、1,3−プロパンスルトン、メタンスルホン酸メチル、スルホラン、ジメチルスルホン等の含硫黄化合物等が挙げられる。
これら化合物においては、水素原子が一部ハロゲン原子で置換されていてもよい。
<Non-aqueous solvent>
The non-aqueous solvent contained in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited as long as it does not adversely affect the battery characteristics when used as a battery.
Examples of commonly used non-aqueous solvents include chain compounds such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate, and carbonate compounds such as cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate and butylene carbonate; methyl acetate, ethyl acetate, Chain carboxylic acid esters such as methyl propionate and ethyl propionate; Cyclic carboxylic acid esters such as γ-butyrolactone; Chain ethers such as dimethoxyethane and diethoxyethane; Cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and tetrahydropyran Nitriles such as acetonitrile, propionitrile, benzonitrile, butyronitrile and valeronitrile; phosphate esters such as trimethyl phosphate and triethyl phosphate; Emissions sulfite, 1,3-propane sultone, methyl methanesulfonate, sulfolane, sulfur-containing compounds such as dimethyl sulfone and the like.
In these compounds, some of the hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms.

上記非水系溶媒は単独で用いても、2種類以上を併用してもよいが、2種以上の化合物を併用することが好ましい。例えば、環状カーボネートや環状カルボン酸エステル等の高誘電率溶媒と、鎖状カーボネートや鎖状カルボン酸エステル等の低粘度溶媒とを併用することが好ましい。   The non-aqueous solvent may be used alone or in combination of two or more, but it is preferable to use in combination of two or more compounds. For example, it is preferable to use a high dielectric constant solvent such as cyclic carbonate or cyclic carboxylic acid ester in combination with a low viscosity solvent such as chain carbonate or chain carboxylic acid ester.

<助剤>
非水系電解液には、上述の電解質、非水系溶媒以外に、目的に応じて適宜助剤を配合してもよい。負極表面に被膜を形成し、電池の寿命を向上させる効果を有する助剤としては、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート等の不飽和環状カーボネート;フルオロエチレンカーボネート等のフッ素原子を有する環状カーボネート;4−フルオロビニレンカーボネート等のフッ素化不飽和環状カーボネート;下記一般式(1)で表される化合物等のイソシアネート化合物が挙げられる。
中でも、ガス抑制の点から、ビニレンカーボネート又は下記一般式(1)で表されるイソシアネート化合物が好ましい。
<Auxiliary>
In addition to the above-described electrolyte and non-aqueous solvent, an auxiliary may be appropriately added to the non-aqueous electrolyte depending on the purpose. The auxiliary agent that has the effect of forming a film on the negative electrode surface and improving the life of the battery includes unsaturated cyclic carbonates such as vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, and ethynyl ethylene carbonate; cyclic carbonates having fluorine atoms such as fluoroethylene carbonate Fluorinated unsaturated cyclic carbonates such as 4-fluorovinylene carbonate; and isocyanate compounds such as a compound represented by the following general formula (1).
Among these, vinylene carbonate or an isocyanate compound represented by the following general formula (1) is preferable from the viewpoint of gas suppression.

Figure 2014139912
Figure 2014139912

上記式中、Aは、水素原子、ハロゲン原子、ビニル基、イソシアネート基、C〜C20の一価脂肪族炭化水素基(ヘテロ原子を有していてもよい。)又はC〜C20の一価芳香族炭化水素基(ヘテロ原子を有していてもよい。)を表す。Bは、酸素原子、SO、C〜C20の二価脂肪族炭化水素基(ヘテロ原子を有していてもよい。)、又はC〜C20の二価芳香族炭化水素基(ヘテロ原子を有していてもよい。)を表す。 In the above formula, A is a hydrogen atom, a halogen atom, a vinyl group, an isocyanate group, a C 1 to C 20 monovalent aliphatic hydrocarbon group (which may have a hetero atom) or C 6 to C 20. Represents a monovalent aromatic hydrocarbon group (which may have a hetero atom). B represents an oxygen atom, SO 2 , a C 1 to C 20 divalent aliphatic hydrocarbon group (which may have a hetero atom), or a C 6 to C 20 divalent aromatic hydrocarbon group ( Which may have a heteroatom).

一般式(1)で表されるイソシアネート化合物の例としては、次のような化合物などが挙げられる。
ジイソシアナトスルホン、ジイソシアナトエーテル、トリフルオロメタンイソシアネート、ペンタフルオロエタンイソシアネート、トリフルオロメタンスルホニルイソシアネート、ペンタフルオロエタンスルホニルイソシアネート、ベンゼンスルホニルイソシアネート、p−トルエンスルホニルイソシアネート、4−フルオロベンゼンスルホニルイソシアネート、1,3−ジイソシアナトプロパン、1,3−ジイソシアナト−2−フルオロプロパン、1,4−ジイソシアナトブタン、1,4−ジイソシアナト−2−ブテン、1,4−ジイソシアナト−2−フルオロブタン、1,4−ジイソシアナト−2,3−ジフルオロブタン、1,5−ジイソシアナトペンタン、1,5−ジイソシアナト−2−ペンテン、1,5−ジイソシアナト−2−メチルペンタン、1,6−ジイソシアナトヘキサン、1,6−ジイソシアナト−2−ヘキセン、1,6−ジイソシアナト−3−ヘキセン、1,6−ジイソシアナト−3−フルオロヘキサン、1,6−ジイソシアナト−3,4−ジフルオロヘキサン、1,7−ジイソシアナトヘプタン、1,8−ジイソシアナトオクタン、1,12−ジイソシアナトデカン、1−イソシアナトエチレン、イソシアナトメタン、1−イソシアナトエタン、1−イソシアナト−2−メトキシエタン、3−イソシアナト−1−プロペン、イソシアナトシクロプロパン、2−イソシアナトプロパン、1−イソシアナトプロパン、1−イソシアナト−3−メトキシプロパン、1−イソシアナト−3−エトキシプロパン、2−イソシアナト−2−メチルプロパン、1−イソシアナトブタン、2−イソシアナトブタン、1−イソシアナト−4−メトキシブタン、1−イソシアナト−4−エトキシブタン、メチルイソシナトホルメート、イソアナトシクロペンタン、1−イソシアナトペンタン、1−イソシアナト−5−メトキシペンタン、1−イソシアナト−5−エトキシペンタン、2−(イソシアナトメチル)フラン、イソシアナトシクロヘキサン、1−イソシアナトヘキサン、1−イソシアナト−6−メトキシヘキサン、1−イソシアナト−6−エトキシヘキサン、エチルイソシアナトアセテート、イソシアナトシクロペンタン、イソシアナトメチル(シクロヘキサン)、1−イソシアナトヘプタン、エチル3−イソシアナトプロパノエート、イソシアナトシクロオクタン、2−イソシアナトエチル−2−メチルアクリレート、1−イソシアナトオクタン、2−イソシアナト−2,4,4−トリメチルペンタン、ブチルイソシアナトアセテート、エチル4−イソシアナトブタノエート、1−イソシアナトノナン、1−イソシアナトアダマンタン、1−イソシアナトデカン、エチル6−イソシアナトヘキサノエート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、1−イソシアナトウンデカン、ジイソシアナトベンゼン、トルエンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、エチルジイソシアナトベンゼン、トリメチルジイソシアナトベンゼン、ジイソシアナトナフタレン、ジイソシアナトビフェニル、ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2−ビス(イソシアナトフェニル)ヘキサフルオロプロパン、アリルイソシアネート、ビニルイソシアネート。
Examples of the isocyanate compound represented by the general formula (1) include the following compounds.
Diisocyanato sulfone, diisocyanato ether, trifluoromethane isocyanate, pentafluoroethane isocyanate, trifluoromethanesulfonyl isocyanate, pentafluoroethanesulfonyl isocyanate, benzenesulfonyl isocyanate, p-toluenesulfonyl isocyanate, 4-fluorobenzenesulfonyl isocyanate, 1,3 -Diisocyanatopropane, 1,3-diisocyanato-2-fluoropropane, 1,4-diisocyanatobutane, 1,4-diisocyanato-2-butene, 1,4-diisocyanato-2-fluorobutane, 1,4 -Diisocyanato-2,3-difluorobutane, 1,5-diisocyanatopentane, 1,5-diisocyanato-2-pentene, 1,5-diisocyanato-2-meth Pentane, 1,6-diisocyanatohexane, 1,6-diisocyanato-2-hexene, 1,6-diisocyanato-3-hexene, 1,6-diisocyanato-3-fluorohexane, 1,6-diisocyanato-3, 4-difluorohexane, 1,7-diisocyanatoheptane, 1,8-diisocyanatooctane, 1,12-diisocyanatodecane, 1-isocyanatoethylene, isocyanatomethane, 1-isocyanatoethane, 1- Isocyanato-2-methoxyethane, 3-isocyanato-1-propene, isocyanatocyclopropane, 2-isocyanatopropane, 1-isocyanatopropane, 1-isocyanato-3-methoxypropane, 1-isocyanato-3-ethoxypropane, 2-isocyanato-2-methylpropane, 1-isocyana Butane, 2-isocyanatobutane, 1-isocyanato-4-methoxybutane, 1-isocyanato-4-ethoxybutane, methyl isosinatoformate, isanatocyclopentane, 1-isocyanatopentane, 1-isocyanato-5-methoxy Pentane, 1-isocyanato-5-ethoxypentane, 2- (isocyanatomethyl) furan, isocyanatocyclohexane, 1-isocyanatohexane, 1-isocyanato-6-methoxyhexane, 1-isocyanato-6-ethoxyhexane, ethyl isocyanate Natoacetate, isocyanatocyclopentane, isocyanatomethyl (cyclohexane), 1-isocyanatoheptane, ethyl 3-isocyanatopropanoate, isocyanatocyclooctane, 2-isocyanatoethyl-2-methyl acrylate 1-isocyanatooctane, 2-isocyanato-2,4,4-trimethylpentane, butylisocyanatoacetate, ethyl 4-isocyanatobutanoate, 1-isocyanatotonane, 1-isocyanatoadamantane, 1- Isocyanatodecane, ethyl 6-isocyanatohexanoate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, dicyclohexylmethane diisocyanate, 1-isocyanatoundecane, diisocyanatobenzene, toluene diisocyanate, xylene diisocyanate, ethyl diisocyanato Benzene, trimethyldiisocyanatobenzene, diisocyanatonaphthalene, diisocyanatobiphenyl, diphenylmethane diisocyanate, 2,2-bis (isocyanatophenyl) hexafluoropropane Allyl isocyanate, vinyl isocyanate.

中でも、下記式(2)で示される構造を有するジイソシアネート化合物が好ましい。   Especially, the diisocyanate compound which has a structure shown by following formula (2) is preferable.

Figure 2014139912
Figure 2014139912

式(2)で表される化合物であれば、充放電に伴う電極の膨張・収縮の物理的変形に対する耐性を効果的に高めることができる。これは鎖状のメチレン基が被膜及び/又は電極構造中に取り込まれることで、電極構造体に適度な弾性を付与する為である。
従って、この目的においてはメチレン基の長さが重要であって、式中、xは4〜12の整数が好ましく、さらに好ましくは4〜8の整数である。
具体的には、式(2)の化合物として1,4−ジイソシアナトブタン、1,5−ジイソシアナトペンタン、1,6−ジイソシアナトヘキサン、1,7−ジイソシアナトヘプタン、1,8−ジイソシアナトオクタン等が好ましい。
If it is a compound represented by Formula (2), the tolerance with respect to the physical deformation | transformation of the expansion / contraction of an electrode accompanying charging / discharging can be improved effectively. This is because chain-like methylene groups are incorporated into the film and / or electrode structure, thereby imparting appropriate elasticity to the electrode structure.
Therefore, for this purpose, the length of the methylene group is important, and in the formula, x is preferably an integer of 4 to 12, more preferably an integer of 4 to 8.
Specifically, as the compound of the formula (2), 1,4-diisocyanatobutane, 1,5-diisocyanatopentane, 1,6-diisocyanatohexane, 1,7-diisocyanatoheptane, 1, 8-diisocyanatooctane and the like are preferable.

本発明において、非水系電解液の組成中における上記助剤の濃度は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常0.01質量%以上、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、また、通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは1.5質量%以下の範囲である。
上記範囲であれば、電池内の化学的及び物理的安定性を十分に高めることができるとともに、被膜形成による過度な抵抗増加を抑制することができる。
In the present invention, the concentration of the auxiliary agent in the composition of the nonaqueous electrolytic solution is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.05% by mass or more, More preferably, it is 0.1 mass% or more, and is 5 mass% or less normally, Preferably it is 3 mass% or less, More preferably, it is the range of 1.5 mass% or less.
If it is the said range, while being able to fully improve the chemical and physical stability in a battery, the excessive increase in resistance by film formation can be suppressed.

上記助剤の他に、電池が過充電等の状態になった際に電池の破裂・発火を効果的に抑制する過充電防止剤として、ビフェニル、シクロヘキシルベンゼン、ジフェニルエーテル、t−ブチルベンゼン、t−ペンチルベンゼン、ジフェニルカーボネート、メチルフェニルカーボネート等の芳香族化合物等が挙げられる。
また、電池のサイクル特性や低温放電特性を向上させる助剤としては、モノフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウム、フルオロスルホン酸リチウム、リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムテトラフルオロオキサラトホスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)フォスフェート等のリチウム塩等が挙げられる。
In addition to the above-mentioned auxiliary agent, biphenyl, cyclohexylbenzene, diphenyl ether, t-butylbenzene, t- as an overcharge preventing agent that effectively suppresses battery explosion / ignition when the battery is overcharged. Aromatic compounds such as pentylbenzene, diphenyl carbonate, and methylphenyl carbonate are listed.
In addition, auxiliary agents for improving battery cycle characteristics and low temperature discharge characteristics include lithium monofluorophosphate, lithium difluorophosphate, lithium fluorosulfonate, lithium bis (oxalato) borate, lithium difluorooxalatoborate, lithium tetrafluoro. Examples thereof include lithium salts such as oxalate phosphate and lithium difluorobis (oxalato) phosphate.

高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させることができる助剤としては、エチレンサルファイト、プロパンスルトン、プロペンスルトン等の含硫黄化合物;無水コハク酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸等のカルボン酸無水物;スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル等のニトリル化合物が挙げられる。   Auxiliaries that can improve capacity retention characteristics and cycle characteristics after high-temperature storage include sulfur-containing compounds such as ethylene sulfite, propane sultone, and propene sultone; carboxylic acids such as succinic anhydride, maleic anhydride, and citraconic anhydride Examples of acid anhydrides include nitrile compounds such as succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, and pimelonitrile.

<セパレータ>
非水系二次電池において、正極と負極との間には、短絡を防止するために、通常はセパレータを介在させる。この場合、上述の非水系電解液は、通常はこのセパレータに含浸させて用いる。
セパレータの材料や形状については特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のものを任意に採用することができる。中でも、非水系電解液に対し安定な材料で形成された、樹脂、ガラス繊維、無機物等が用いられ、保液性に優れた多孔性シート又は不織布状の形態のもの等を用いることが好ましい。
<Separator>
In a non-aqueous secondary battery, a separator is usually interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit. In this case, the above non-aqueous electrolyte is usually used by impregnating the separator.
The material and shape of the separator are not particularly limited, and known ones can be arbitrarily adopted as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Among these, it is preferable to use a porous sheet or a nonwoven fabric in which a resin, glass fiber, an inorganic material, or the like formed of a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte is used, and has excellent liquid retention.

樹脂、ガラス繊維セパレータの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、芳香族ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ガラスフィルター等を用いることができる。
好ましくはガラスフィルター又はポリオレフィンであり、さらに好ましくはポリオレフィンである。
これらの材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
As materials for the resin and glass fiber separator, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, aromatic polyamides, polytetrafluoroethylene, polyethersulfone, glass filters and the like can be used.
A glass filter or a polyolefin is preferable, and a polyolefin is more preferable.
These materials may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

セパレータの厚さは任意であるが、通常1μm以上であり、5μm以上が好ましく、10μm以上がさらに好ましく、また、通常50μm以下であり、40μm以下が好ましく、30μm以下がさらに好ましい。
セパレータが、上記範囲より薄過ぎると、絶縁性や機械的強度が低下する場合がある。また、上記範囲より厚過ぎると、レート特性等の電池性能が低下するおそれがあるばかりでなく、非水系二次電池全体としてのエネルギー密度が低下する場合がある。
The thickness of the separator is arbitrary, but is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less.
If the separator is too thin than the above range, the insulating properties and mechanical strength may decrease. On the other hand, if it is thicker than the above range, not only battery performance such as rate characteristics may be lowered, but also the energy density of the entire non-aqueous secondary battery may be lowered.

一方、無機物のセパレータとしては、例えば、アルミナや二酸化ケイ素等の酸化物、窒化アルミや窒化ケイ素等の窒化物、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩が用いられ、粒子形状もしくは繊維形状のものが用いられる。   On the other hand, as the inorganic separator, for example, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used. Used.

次に実施例により本発明の具体的態様を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
実施例及び比較例において行った各種評価等の方法を下記に示す。
EXAMPLES Next, specific embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Methods such as various evaluations performed in Examples and Comparative Examples are shown below.

<平均粒子径(d50)>
活物質(A)の平均粒子径(d50)は、界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液10mLに、試料である活物質(A)0.01gを懸濁させ、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(商品名:HORIBA製LA−920)に導入し、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、測定装置における体積基準のメジアン径として測定した。
<Average particle diameter (d50)>
The average particle diameter (d50) of the active material (A) is such that 0.01 g of the active material (A) as a sample is suspended in 10 mL of a 0.2% by mass aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate as a surfactant. The sample was introduced into a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device (trade name: LA-920 manufactured by HORIBA), irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute, and then measured as a volume-based median diameter in the measuring device. .

<タップ密度>
活物質(A)のタップ密度は、粉体密度測定器を用い、直径1.6cm、体積容量20cmの円筒状タップセルに、目開き300μmの篩を通して、試料である活物質(A)を落下させて、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行なって、その時の体積と試料の重量から求めた。
<Tap density>
For the tap density of the active material (A), a sample active material (A) is dropped through a sieve having a mesh size of 300 μm through a cylindrical tap cell having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 using a powder density measuring instrument. After the cell was fully filled, a tap with a stroke length of 10 mm was performed 1000 times, and the volume at that time and the weight of the sample were obtained.

<BET法比表面積(SA)>
活物質(A)のBET法比表面積は、比表面積測定装置を用いて、窒素ガス吸着流通法によりBET5点法にて測定した。
<BET specific surface area (SA)>
The BET specific surface area of the active material (A) was measured by a BET 5-point method by a nitrogen gas adsorption flow method using a specific surface area measuring device.

<スラリー調製>
活物質20gとカルボキシメチルセルロース水溶液(1質量%)20gを混合し、混練機(あわとり練太郎,株式会社シンキー製)によって2000rpm、5分の条件にて混練した後、2200rpm、1分の条件にて脱泡をし、スチレン−ブタジエンゴム水性ディスパージョン(40質量%)0.5gを加え、再び上記と同様の条件で混練を行って活物質スラリーを調製した。
なお、活物質とは後述する実施例又は比較例で作製されたものである。
<Slurry preparation>
20 g of active material and 20 g of carboxymethylcellulose aqueous solution (1% by mass) were mixed and kneaded at 2000 rpm for 5 minutes with a kneader (Awatori Kentaro, manufactured by Shinky Co., Ltd.), then at 2200 rpm for 1 minute. Then, 0.5 g of styrene-butadiene rubber aqueous dispersion (40% by mass) was added, and kneading was again performed under the same conditions as above to prepare an active material slurry.
In addition, an active material is produced in the Example or comparative example mentioned later.

<極板作製>
銅箔(厚さ18μm)をテスター産業製Auto Film Applicatorにのせ、陰圧により吸着させた。調製した活物質スラリーを銅箔上に適量のせ、テスター産業製フィルムアプリケータを10mm/secの速さで掃引させることにより、前記スラリーを塗布した。
<Plate production>
A copper foil (thickness: 18 μm) was placed on an Auto Film Applicator manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd. and adsorbed by negative pressure. The prepared active material slurry was placed on a copper foil, and the slurry was applied by sweeping a film applicator manufactured by Tester Sangyo at a speed of 10 mm / sec.

活物質スラリーを塗布した銅箔をイナートオーブン(EPEC−75,株式会社いすゞ製作所製)中で乾燥させて、銅箔上に活物質層を形成した極板を得た(90℃,50分,窒素気流10L/分)。
その後、極板をプレス機(3tメカ式精密ロールプレス)に通して活物質層を圧縮し、活物質層の密度が1.60±0.03g/cmになるよう調整し、電極シートを得た。
電極シート上における銅箔の活物質スラリーが塗布された部分を、打抜きパンチ(φ=12.5mm,SNG,株式会社野上技研製)によって打抜き、重量測定及び膜厚計(IDS−112,株式会社ミツトヨ製)による膜厚測定を行い、目付と前記活物質層の密度を算出した。
The copper foil coated with the active material slurry was dried in an inert oven (EPEC-75, manufactured by Isuzu Seisakusho Co., Ltd.) to obtain an electrode plate having an active material layer formed on the copper foil (90 ° C., 50 minutes, Nitrogen stream 10 L / min).
Thereafter, the electrode plate is passed through a press machine (3-ton mechanical precision roll press) to compress the active material layer, and the density of the active material layer is adjusted to 1.60 ± 0.03 g / cm 3 , Obtained.
The portion of the electrode sheet on which the copper foil active material slurry was applied was punched with a punching punch (φ = 12.5 mm, SNG, manufactured by Nogami Giken Co., Ltd.), and weighed and a film thickness meter (IDS-112, Inc.). The film thickness was measured by Mitutoyo Corporation, and the basis weight and the density of the active material layer were calculated.

<コインセル作製>
作製した電極シートを直径12.5mmの円板状に打ち抜いて電極とし、リチウム金属箔を直径14mmの円板状に打ち抜いて対極とした。両極の間には、エチレンカーボネート/ジメチルカーボネート/エチルメチルカーボネート=15/80/5(体積比)の混合溶液に、LiPFを1.2mol/Lになるように溶解させた電解液を含浸させたセパレータ(多孔性ポリエチレンフィルム製)を置き、前記電解液を使用した2016コイン型電池を作製した。
<Coin cell production>
The produced electrode sheet was punched into a disk shape with a diameter of 12.5 mm to form an electrode, and a lithium metal foil was punched into a disk shape with a diameter of 14 mm to form a counter electrode. Between both electrodes, an electrolyte solution in which LiPF 6 was dissolved to 1.2 mol / L was impregnated in a mixed solution of ethylene carbonate / dimethyl carbonate / ethyl methyl carbonate = 15/80/5 (volume ratio). A separator (made of a porous polyethylene film) was placed, and a 2016 coin type battery using the electrolytic solution was produced.

なお、全ての作業はグローブボックス(OMNI−LAB,Vacuum atmospheres社製,Arを充填,酸素濃度0.2ppm以下、水分濃度0.5ppm)の中で行った。また、コインセルの部材等は真空乾燥機(Vos−451SD,東京理化器械株式会社製)を用いて12時間以上乾燥させた後にグローブボックスに搬入した。   All the operations were performed in a glove box (OMNI-LAB, manufactured by Vacuum atoms, filled with Ar, oxygen concentration 0.2 ppm or less, moisture concentration 0.5 ppm). Further, the coin cell members and the like were dried for 12 hours or more using a vacuum dryer (Vos-451SD, manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.) and then carried into the glove box.

<コインセルの充放電評価>
下記表1に示した充放電プログラムを用いて、作製したコインセル(2016コイン型多電池)の充放電評価を行った。
<Charge / discharge evaluation of coin cell>
The charge / discharge evaluation of the produced coin cell (2016 coin type multi-battery) was performed using the charge / discharge program shown in Table 1 below.

Figure 2014139912
Figure 2014139912

表中“CC−CV充電”とは定電流で一定量充電した後に、定電圧で終止条件になるまで充電することを表す。また“CC放電”とは定電流で終止条件まで放電することを表す。   In the table, “CC-CV charging” means charging after a certain amount of charge at a constant current until charging reaches a termination condition at a constant voltage. “CC discharge” means discharging at a constant current to the end condition.

初期充放電効率(%)及び容量ロス(mAh/g)を、下記式から算出した。   Initial charge / discharge efficiency (%) and capacity loss (mAh / g) were calculated from the following formulas.

初期充放電効率(%)=第4サイクルにおける放電容量/(第4サイクルにおける放電容量+第2・3・4サイクルにおける容量ロス)×100(%)
容量ロス(mAh/g)=第2サイクル(充電容量−放電容量)+第3サイクル(充電容量−放電容量)+第4サイクル(充電容量−放電容量)
Initial charge / discharge efficiency (%) = discharge capacity in the fourth cycle / (discharge capacity in the fourth cycle + capacity loss in the second, third, and fourth cycles) × 100 (%)
Capacity loss (mAh / g) = second cycle (charge capacity-discharge capacity) + third cycle (charge capacity-discharge capacity) + fourth cycle (charge capacity-discharge capacity)

<ラミネートセル作製>
正極活物質としてニッケルマンガンコバルト酸リチウム(LiNi1/3Mn1/3Co1/3)を用い、これに導電剤と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを混合してスラリー化した。得られたスラリーを厚さ15μmのアルミ箔に塗布して乾燥し、プレス機で圧延したものを、正極活物質層のサイズとして幅30mm、長さ40mm及び集電用の未塗工部を有する形状に切り出して正極とした。
正極活物質層の密度は2.6g/cmであった。
<Production of laminate cell>
Lithium nickel manganese cobaltate (LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ) is used as the positive electrode active material, and this is mixed with a conductive agent and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder to form a slurry. did. The obtained slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and rolled with a press, and the positive electrode active material layer had a width of 30 mm, a length of 40 mm, and an uncoated portion for current collection. A positive electrode was cut out into a shape.
The density of the positive electrode active material layer was 2.6 g / cm 3 .

負極は、上記<極板作製>記載の方法で作製した電極シートを、負極活物質層のサイズとして幅32mm、長さ42mm及び集電部タブ溶接部として未塗工部を有する形状に切り出して用いた。この時の負極活物質層の密度は1.6g/cmであった。 The negative electrode is obtained by cutting the electrode sheet prepared by the method described in <Preparation of electrode plate> into a shape having a width of 32 mm as a size of the negative electrode active material layer, a length of 42 mm, and an uncoated portion as a current collector tab welded portion. Using. The density of the negative electrode active material layer at this time was 1.6 g / cm 3 .

正極1枚と負極1枚をそれぞれの活物質面が対向するように配置し、電極の間に多孔製ポリエチレンシートのセパレータが挟まれるようにした。この際、正極活物質面が負極活物質面内から外れないよう対面させた。
この正極と負極それぞれの未塗工部に集電タブを溶接して電極体としたものを、ポリプロピレンフィルム、厚さ0.04mmのアルミニウム箔、及びナイロンフィルムをこの順に積層したラミネートシート(合計厚さ0.1mm)を用いて、内面側に前記ポリプロピレンフィルムがくるようにして挟み、電解液を注入するための一辺を除いて、電極のない領域をヒートシールした。
One positive electrode and one negative electrode were arranged so that the active material surfaces face each other, and a porous polyethylene sheet separator was sandwiched between the electrodes. At this time, the positive electrode active material surface was faced so as not to deviate from the negative electrode active material surface.
A laminate sheet (total thickness) obtained by laminating a polypropylene film, an aluminum foil having a thickness of 0.04 mm, and a nylon film in this order by welding current collecting tabs to uncoated portions of each of the positive electrode and the negative electrode. 0.1 mm) was used to sandwich the polypropylene film on the inner surface side, and the region without electrodes was heat sealed except for one side for injecting the electrolyte solution.

その後、活物質層に非水系電解液(エチレンカーボネート(EC)/ジメチルカーボネート(DMC)/エチルメチルカーボネート(EMC)=3/3/4(体積比)に1.0mol/Lの濃度でヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)を溶解させたもの)を200μL注入して、電極に充分浸透させた後密閉して、ラミネートセルを作製した。
この電池の定格容量は34mAhである。
Thereafter, the non-aqueous electrolyte solution (ethylene carbonate (EC) / dimethyl carbonate (DMC) / ethyl methyl carbonate (EMC) = 3/3/4 (volume ratio)) was added to the active material layer at a concentration of 1.0 mol / L. 200 μL of lithium phosphate (LiPF 6 ) dissolved therein was injected, sufficiently infiltrated into the electrode, and then sealed to prepare a laminate cell.
The rated capacity of this battery is 34 mAh.

<有機化合物(質量% 対負極用活物質)の算出方法>
活物質(A)に対する有機化合物の割合は、非水系二次電池負極用活物質の調製時の有機化合物の添加量とした(実施例11を除く)。
<Calculation method of organic compound (mass% vs. active material for negative electrode)>
The ratio of the organic compound to the active material (A) was the amount of the organic compound added at the time of preparation of the non-aqueous secondary battery negative electrode active material (excluding Example 11).

<ラミネートセルのコンディショニングと初期ガス量測定>
25℃環境下で、電圧範囲4.2〜3.0V、電流値0.2C(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする。)にて初期コンディショニングを行った。ラミネートセルのコンディショニング前後で体積測定を行い、その変化量を初期ガス量とみなした。なおラミネートセルの体積測定には、エタノールを浸漬液としてアルキメデス法を用いた。
<Conditioning of laminate cell and measurement of initial gas amount>
In an environment of 25 ° C., initial conditioning is performed in a voltage range of 4.2 to 3.0 V and a current value of 0.2 C (the rated capacity due to the discharge capacity at 1 hour rate is 1 C). went. Volume measurement was performed before and after conditioning the laminate cell, and the amount of change was regarded as the initial gas amount. For measuring the volume of the laminate cell, the Archimedes method was used with ethanol as the immersion liquid.

<ラミネートセルの保存ガス量測定>
85℃、1日の条件下でラミネートセルの高温保存を行い、保存後のガス発生量を評価した。ガスについては、保存前後のラミネートセルの体積変化量をガス発生量とみなし、体積測定には、エタノールを浸漬液としてアルキメデス法を用いた。
<Measurement of amount of gas stored in laminate cell>
The laminate cell was stored at a high temperature at 85 ° C. for 1 day, and the amount of gas generated after storage was evaluated. Regarding the gas, the volume change amount of the laminate cell before and after storage was regarded as the gas generation amount, and the Archimedes method was used for volume measurement using ethanol as an immersion liquid.

〔実施例1〕
<非水系二次電池負極用活物質の調製>
活物質(A)として球形化天然黒鉛(平均粒子径(d50)=17μm、BET法比表面積(SA)=6.7m/g、タップ密度=1.02g/cm)50gと、有機化合物の水溶液1(アルドリッチ製ポリスチレンスルホン酸リチウム30質量%水溶液(重量平均分子量:75000)0.167gに蒸留水49.833gを添加したポリスチレンスルホン酸リチウム0.1質量%水溶液)50gとをフラスコ内で混合し、95℃に加温して攪拌しながら、溶媒を留去し、粉末状の非水系二次電池負極用活物質Aを得た。
[Example 1]
<Preparation of non-aqueous secondary battery negative electrode active material>
50 g of spheroidized natural graphite (average particle diameter (d50) = 17 μm, BET specific surface area (SA) = 6.7 m 2 / g, tap density = 1.02 g / cm 3 ) as an active material (A), an organic compound 50 g of an aqueous solution 1 (a 30% by weight aqueous lithium polystyrene sulfonate solution manufactured by Aldrich (0.15% by weight of polystyrene polystyrene sulfonate obtained by adding 49.833 g of distilled water to 0.167 g of a weight average molecular weight: 75000)) in a flask. The mixture was mixed, heated to 95 ° C. and stirred, and then the solvent was distilled off to obtain a powdered non-aqueous secondary battery negative electrode active material A.

この活物質A240mgと、電解液(エチレンカーボネート(EC)/ジメチルカーボネート(DMC)/エチルメチルカーボネート(EMC)=3/3/4(体積比))400μLとをラミパックに入れた後、ヒートシーラーを用いて封止した。このセルを75℃の恒温層に入れ、3日間保存した。
保存試験を終えたラミパックを取り出した後、内容物を乾固し、残存固形分をNMR用重溶媒(d−DMSO)に溶かし、H−NMR測定を実施した。その結果より、溶出した有機化合物であるポリスチレンスルホン酸リチウムを定量したところ、2質量%以下であった。
After 240 mg of this active material A and 400 μL of an electrolyte (ethylene carbonate (EC) / dimethyl carbonate (DMC) / ethyl methyl carbonate (EMC) = 3/3/4 (volume ratio)) were put in a Lami pack, a heat sealer was used. And sealed. This cell was placed in a constant temperature layer at 75 ° C. and stored for 3 days.
After taking out the Lamipack after the storage test, the contents were dried, the remaining solid content was dissolved in a heavy solvent for NMR (d-DMSO), and 1 H-NMR measurement was performed. From the result, the amount of lithium polystyrene sulfonate, which was an eluted organic compound, was quantified and found to be 2% by mass or less.

〔実施例2〕
有機化合物の水溶液1を、水溶液2(ポリスチレンスルホン酸リチウム0.2質量%水溶液)50gに代えた以外は、実施例1と同様にして粉末状の非水系二次電池負極用活物質Bを得た。
〔実施例3〕
有機化合物の水溶液1を、水溶液3(ポリスチレンスルホン酸リチウム0.5質量%水溶液)50gに代えた以外は、実施例1と同様にして粉末状の非水系二次電池負極用活物質Cを得た。
[Example 2]
A powdery active material B for a nonaqueous secondary battery negative electrode is obtained in the same manner as in Example 1 except that 50 g of the aqueous solution 1 of the organic compound is replaced with 50 g of the aqueous solution 2 (0.2% by mass of polystyrene sulfonate lithium aqueous solution). It was.
Example 3
A powdery active material C for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery is obtained in the same manner as in Example 1 except that the aqueous solution 1 of the organic compound is replaced with 50 g of the aqueous solution 3 (0.5% by mass of lithium polystyrene sulfonate). It was.

〔実施例4〕
有機化合物の水溶液1を、水溶液4(ポリスチレンスルホン酸リチウム0.75質量%水溶液)50gに代えた以外は、実施例1と同様にして粉末状の非水系二次電池負極用活物質Dを得た。
〔実施例5〕
有機化合物の水溶液1を、水溶液5(ポリスチレンスルホン酸リチウム1.0質量%水溶液)50gに代えた以外は、実施例1と同様にして粉末状の非水系二次電池負極用活物質Eを得た。
Example 4
A powdery non-aqueous secondary battery negative electrode active material D is obtained in the same manner as in Example 1 except that the aqueous solution 1 of the organic compound is replaced with 50 g of the aqueous solution 4 (0.75% by weight of polystyrene sulfonate lithium aqueous solution). It was.
Example 5
A powdered active material E for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery is obtained in the same manner as in Example 1 except that the aqueous solution 1 of the organic compound is replaced with 50 g of the aqueous solution 5 (1.0 mass% lithium polystyrene sulfonate aqueous solution). It was.

〔実施例6〕
有機化合物の水溶液1を、水溶液6(ポリスチレンスルホン酸リチウム3.0質量%水溶液)50gに代えた以外は、実施例1と同様にして粉末状の非水系二次電池負極用活物質Fを得た。
〔実施例7〕
有機化合物の水溶液1を、水溶液7(東ソー有機化学社製(PS−5)ポリスチレンスルホン酸ナトリウム0.5質量%水溶液)50gに代えた以外は、実施例1と同様にして粉末状の非水系二次電池負極用活物質Gを得た。
Example 6
A powdered active material F for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery is obtained in the same manner as in Example 1 except that the aqueous solution 1 of the organic compound is replaced with 50 g of the aqueous solution 6 (3.0 mass% lithium polystyrene sulfonate aqueous solution). It was.
Example 7
The powdered non-aqueous system was the same as in Example 1 except that the aqueous solution 1 of the organic compound was replaced with 50 g of an aqueous solution 7 (0.5% by weight aqueous sodium polystyrenesulfonate (PS-5) manufactured by Tosoh Organic Chemical Co., Ltd.). An active material G for secondary battery negative electrode was obtained.

〔実施例8〕
有機化合物の水溶液1を、水溶液8(東ソー有機化学社製スチレン‐スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体、スチレン:スチレンスルホン酸ナトリウム=35:65(モル比)、重量平均分子量:74000の0.5質量%水溶液)50gに代えた以外は、実施例1と同様にして粉末状の非水系二次電池負極用活物質Hを得た。
Example 8
Aqueous solution 1 of an organic compound was mixed with aqueous solution 8 (Tosoh Organic Chemical Co., Ltd., styrene-sodium styrenesulfonate copolymer, styrene: sodium styrenesulfonate = 35: 65 (molar ratio), weight average molecular weight: 74,000, 0.5 mass) % Aqueous solution) A powdery non-aqueous secondary battery negative electrode active material H was obtained in the same manner as in Example 1 except that 50 g was used.

〔実施例9〕
有機化合物の水溶液1を、水溶液9(東ソー有機化学社製スチレン‐スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体、スチレン:スチレンスルホン酸ナトリウム=50:50(モル比)、重量平均分子量:24000の0.5質量%水溶液)50gに代えた以外は、実施例1と同様にして粉末状の非水系二次電池負極用活物質Iを得た。
Example 9
An aqueous solution 1 of an organic compound was mixed with an aqueous solution 9 (Tosoh Organic Chemical Co., Ltd., styrene-sodium styrenesulfonate copolymer, styrene: sodium styrenesulfonate = 50: 50 (molar ratio), weight average molecular weight: 24,000, 0.5 mass) % Aqueous solution) A powdery non-aqueous secondary battery negative electrode active material I was obtained in the same manner as in Example 1 except that 50 g was used.

〔実施例10〕
活物質Aに有機化合物による被覆、乾燥を行わず、活物質スラリーを作製する時に、球形化天然黒鉛20gとカルボキシメチルセルロース水溶液(1質量%)20g、有機化合物の水溶液10(アルドリッチ製ポリスチレンスルホン酸リチウム30質量%水溶液(重量平均分子量:75000))0.333gを混合し、混練機(あわとり練太郎,株式会社シンキー製)によって2000rpm、5分の条件にて混練した後、2200rpm、1分の条件にて脱泡をし、スチレン−ブタジエンゴム水性ディスパージョン(40質量%)0.5gを加え、再び上記と同様の条件で混練を行うことにより、非水系二次電池負極用活物質Jを得た。
Example 10
When active material A is not coated with an organic compound and dried, and an active material slurry is prepared, 20 g of spheroidized natural graphite, 20 g of a carboxymethyl cellulose aqueous solution (1% by mass), and an aqueous solution 10 of an organic compound (lithium sulfonate polystyrene from Aldrich) After mixing 0.333 g of 30% by weight aqueous solution (weight average molecular weight: 75000) and kneading at 2000 rpm for 5 minutes with a kneader (Awatori Kentaro, manufactured by Shinky Co., Ltd.), 2200 rpm for 1 minute. Defoaming was performed under the conditions, 0.5 g of styrene-butadiene rubber aqueous dispersion (40% by mass) was added, and kneading was again performed under the same conditions as above to obtain the non-aqueous secondary battery negative electrode active material J. Obtained.

〔実施例11〕
球形化天然黒鉛50gと有機化合物の水溶液11(東ソー有機化学社製(PS−5)ポリスチレンスルホン酸ナトリウム0.5質量%水溶液)50gをフラスコ内で一時間混合した後に、目開き1μmのろ紙と桐山漏斗を用いて、吸引ろ過することにより溶媒を除去した。その後、濾過物上に蒸留水25gを掛け流し、濾過物を洗浄した。洗浄後の濾過物を150℃、7時間乾燥することで非水系二次電池負極用活物質Kを得た。
なお、活物質(A)に対する有機化合物の割合は、濾液に含まれる有機化合物の量から算出した。
Example 11
After mixing 50 g of spheroidized natural graphite and 50 g of an organic compound solution 11 (Tosoh Organic Chemical Co., Ltd. (PS-5), 0.5 mass% sodium polystyrenesulfonate aqueous solution) in a flask for 1 hour, The solvent was removed by suction filtration using a Kiriyama funnel. Thereafter, 25 g of distilled water was poured over the filtrate to wash the filtrate. The filtered material after washing was dried at 150 ° C. for 7 hours to obtain a non-aqueous secondary battery negative electrode active material K.
In addition, the ratio of the organic compound with respect to the active material (A) was calculated from the amount of the organic compound contained in the filtrate.

〔実施例12〕
有機化合物の水溶液1を、有機化合物の水溶液12(低導電性ポリアニリンスルホン酸0.5質量%水溶液)50gに代えた以外は、実施例1と同様にして粉末状の非水系二次電池負極用活物質Lを得た。
Example 12
For powdered non-aqueous secondary battery negative electrode in the same manner as in Example 1 except that the organic compound aqueous solution 1 was replaced with 50 g of an organic compound aqueous solution 12 (0.5% by mass aqueous solution of low-conductivity polyaniline sulfonic acid). An active material L was obtained.

〔比較例1〕
有機化合物を含有せず、活物質(A)である球形化天然黒鉛(平均粒子径(d50)=17μm、BET法比表面積(SA)=6.7m/g、タップ密度=1.02g/cm)のみからなる黒鉛を非水系二次電池負極用活物質Zとした。ここで用いた球状化天然黒鉛は実施例1で用いたものと同じものである。なお、非水系二次電池負極用活物質Zとは、表1中で単に「球形化天然黒鉛」と記載している。
[Comparative Example 1]
Spherical natural graphite as an active material (A) containing no organic compound (average particle diameter (d50) = 17 μm, BET specific surface area (SA) = 6.7 m 2 / g, tap density = 1.02 g / Graphite consisting of only cm 3 ) was used as the non-aqueous secondary battery negative electrode active material Z. The spheroidized natural graphite used here is the same as that used in Example 1. The non-aqueous secondary battery negative electrode active material Z is simply described as “spheroidized natural graphite” in Table 1.

〔比較例2〕
有機化合物の水溶液1を、水溶液13(Wako製ポリアクリル酸(重量平均分子量5000)5.1gに水50gを添加して攪拌した後、5質量%水酸化リチウム一水和物水溶液80gを添加した水溶液(pH=10付近)から6.6667gを秤り取った後、それに蒸留水43.3333gを添加して希釈した水溶液)50gに代えた以外は、実施例1と同様にして非水系二次電池負極用活物質Mを得た。
[Comparative Example 2]
The aqueous solution 1 of the organic compound was stirred after adding 50 g of water to 5.1 g of the aqueous solution 13 (polyacrylic acid (weight average molecular weight 5000) manufactured by Wako), and 80 g of an aqueous 5 mass% lithium hydroxide monohydrate solution was added. Non-aqueous secondary as in Example 1 except that 6.6667 g was weighed from an aqueous solution (around pH = 10) and then replaced with 50 g of an aqueous solution diluted by adding 43.3333 g of distilled water thereto. An active material M for battery negative electrode was obtained.

〔比較例3〕
有機化合物の水溶液1を、水溶液14(アルドリッチ製ポリビニルスルホン酸ナトリウム25質量%水溶液10.0gに1mol/L塩酸水溶液0.64gを添加した後、1質量%水酸化リチウム水溶液を2.3g添加して攪拌したもの(pH=9)から1.2953gを秤り取った後、それに蒸留水48.7047gを添加して希釈した水溶液)50gに代えた以外は、実施例1と同様にして非水系二次電池負極用活物質Nを得た。
[Comparative Example 3]
An aqueous solution 1 of an organic compound was added to an aqueous solution 14 (added 0.64 g of a 1 mol / L hydrochloric acid aqueous solution to 10.0 g of a 25 mass% sodium polyvinylsulfonate aqueous solution manufactured by Aldrich, and then 2.3 g of a 1 mass% lithium hydroxide aqueous solution was added. A nonaqueous system was obtained in the same manner as in Example 1 except that 1.2953 g was weighed from the stirred solution (pH = 9), and was then replaced with 50 g of an aqueous solution diluted by adding 48.7047 g of distilled water. An active material N for secondary battery negative electrode was obtained.

〔比較例4〕
有機化合物の水溶液1を、水溶液15(アルドリッチ製ポリビニルスルホン酸ナトリウム25質量%水溶液1.000gに蒸留水49.000gを添加して溶解した水溶液)50gに代えた以外は、実施例1と同様にして非水系二次電池負極用活物質Oを得た。
〔比較例5〕
有機化合物の水溶液1を、水溶液16(日本合成化学製エチレン−ビニルアルコール(EVOH)共重合体ソアノール(品番:D2908)1.000gをエタノール/水混合溶媒(50質量%/50質量%)24.000gに溶解させた4%EVOH水溶液)12.5gに代えた以外は、実施例1と同様にして非水系二次電池負極用活物質Pを得た。
[Comparative Example 4]
Example 1 except that the aqueous solution 1 of the organic compound was replaced with 50 g of an aqueous solution 15 (an aqueous solution obtained by adding 49.000 g of distilled water to 1.000 g of an aqueous 25 mass% sodium polyvinylsulfonate solution manufactured by Aldrich). Thus, an active material O for a nonaqueous secondary battery negative electrode was obtained.
[Comparative Example 5]
An aqueous solution 1 of an organic compound was added to an aqueous solution 16 (1.000 g of an ethylene-vinyl alcohol (EVOH) copolymer Soarnol (product number: D2908) manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd.) in an ethanol / water mixed solvent (50% by mass / 50% by mass). A non-aqueous secondary battery negative electrode active material P was obtained in the same manner as in Example 1 except that 12.5 g was replaced with 12.5 g of a 4% EVOH aqueous solution dissolved in 000 g.

以上調製した非水系二次電池負極用活物質A〜P及びZを使用して実施例1と同様に各々スラリーを調製し、コインセルの充放電評価、ラミネートセルの初期ガス量測定及び保存ガス量測定を行った。それらの結果と、有機化合物の電気伝導率を下記表2にまとめて示す。   Using the prepared non-aqueous secondary battery negative electrode active materials A to P and Z, slurries were prepared in the same manner as in Example 1 to evaluate the charge / discharge of the coin cell, the initial gas amount measurement of the laminate cell, and the storage gas amount. Measurements were made. The results and the electrical conductivity of the organic compound are summarized in Table 2 below.

Figure 2014139912
Figure 2014139912

〔実施例13〕
活物質Cについて、ラミネートセルの保存ガス量測定の条件を70℃、3日に代えた以外は実施例3と同様にして、初期ガス量と保存ガス量の総量を求めた。
Example 13
For the active material C, the total amount of the initial gas amount and the storage gas amount was determined in the same manner as in Example 3 except that the conditions for measuring the storage gas amount of the laminate cell were changed to 70 ° C. for 3 days.

〔実施例14〕
電解液に、電解液全体の1%(質量比)の1,6−ジイソシアナトヘキサンを添加した以外は、実施例13と同様にして、初期ガス量と保存ガス量の総量を求めた。
Example 14
The total amount of the initial gas amount and the storage gas amount was determined in the same manner as in Example 13 except that 1% (mass ratio) of 1,6-diisocyanatohexane was added to the electrolyte solution.

〔比較例6〕
活物質Zについて、ラミネートセルの保存ガス量測定の条件を70℃、3日に代えた以外は、比較例1と同様にして、初期ガス量と保存ガス量の総量を求めた。
[Comparative Example 6]
For the active material Z, the total amount of the initial gas amount and the storage gas amount was determined in the same manner as in Comparative Example 1 except that the conditions for measuring the storage gas amount of the laminate cell were changed to 70 ° C. for 3 days.

〔比較例7〕
電解液に、電解液全体の1%(質量比)の1,6−ジイソシアナトヘキサンを添加した以外は、比較例6と同様にして、初期ガス量と保存ガス量の総量を求めた。
[Comparative Example 7]
The total amount of the initial gas amount and the storage gas amount was determined in the same manner as in Comparative Example 6, except that 1% (mass ratio) of 1,6-diisocyanatohexane was added to the electrolyte solution.

以上の測定から、初期ガス量と保存ガス量の合計を算出した結果を下記表3に示す。   The results of calculating the total of the initial gas amount and the storage gas amount from the above measurements are shown in Table 3 below.

Figure 2014139912
Figure 2014139912

活物質(A)と有機化合物(B)を含有した非水系二次電池負極用活物質(実施例1〜12)は、比較例1〜5の非水系二次電池負極用活物質と比較して、初期充放電効率(%)が向上し、また容量ロスが低減されていることが分かる。また、実施例13、14は、比較例6、7の非水系二次電池負極用活物質と比較して、長期間のガス発生も低減されていることが分かった。これより、有機化合物(B)の効果によって、活物質表面が被覆されることで電解液の還元分解を抑制し、容量ロスの低減及び、ガス発生抑制がなされていることが分かる。   The non-aqueous secondary battery negative electrode active materials (Examples 1 to 12) containing the active material (A) and the organic compound (B) were compared with the non-aqueous secondary battery negative electrode active materials of Comparative Examples 1 to 5. Thus, it is understood that the initial charge / discharge efficiency (%) is improved and the capacity loss is reduced. Moreover, compared with the active material for non-aqueous secondary battery negative electrodes of the comparative examples 6 and 7, it turned out that long-term gas generation is also reduced in Examples 13 and 14. From this, it can be seen that, due to the effect of the organic compound (B), the active material surface is coated to suppress the reductive decomposition of the electrolytic solution, thereby reducing the capacity loss and suppressing the gas generation.

本発明に係る非水系二次電池負極用活物質は、非水系二次電池において、非水系二次電池負極用活物質として使用した場合、ガスの発生を抑制しつつ、初期充放電効率をいっそう改善でき、かつ充放電サイクルに伴う容量ロスも抑制可能なバランスの良い非水系二次電池用負極材である。
そのため、本発明に係る非水系二次電池負極用活物質は、入出力特性を重視する車載用途やパワーツール用途などの非水系二次電池に有用であると同時に、容量を重視する携帯電話やパソコンといった携帯機器用途などの非水系二次電池にも有用である。
When the non-aqueous secondary battery negative electrode active material according to the present invention is used as a non-aqueous secondary battery negative electrode active material in a non-aqueous secondary battery, the initial charge and discharge efficiency is further improved while suppressing the generation of gas. It is a well-balanced negative electrode material for non-aqueous secondary batteries that can be improved and capacity loss associated with charge / discharge cycles can be suppressed.
Therefore, the non-aqueous secondary battery negative electrode active material according to the present invention is useful for non-aqueous secondary batteries such as in-vehicle applications and power tool applications that emphasize input / output characteristics, and at the same time, It is also useful for non-aqueous secondary batteries for portable devices such as personal computers.

Claims (11)

リチウムイオンの挿入・脱離が可能な活物質(A)と、有機化合物(B)とを含有する非水系二次電池負極用活物質であって、
前記有機化合物(B)がイオン性基及び芳香環を有する、非水系二次電池負極用活物質。
A non-aqueous secondary battery negative electrode active material comprising an active material (A) capable of inserting / extracting lithium ions and an organic compound (B),
A nonaqueous secondary battery negative electrode active material, wherein the organic compound (B) has an ionic group and an aromatic ring.
非水系電解液に75℃で3日間浸漬した際の前記非水系電解液への前記有機化合物(B)の溶出量が、前記有機化合物(B)全体の30質量%以下である、請求項1に記載の非水系二次電池負極用活物質。   The amount of elution of the organic compound (B) into the non-aqueous electrolyte solution when immersed in a non-aqueous electrolyte solution at 75 ° C for 3 days is 30% by mass or less of the whole organic compound (B). The active material for nonaqueous secondary battery negative electrodes as described in 2. 前記有機化合物(B)が、前記活物質(A)100質量部に対して0.1〜5質量部含まれる、請求項1又は2に記載の非水系二次電池負極用活物質。   The active material for a nonaqueous secondary battery negative electrode according to claim 1 or 2, wherein the organic compound (B) is contained in an amount of 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active material (A). 前記活物質(A)が、球形化天然黒鉛である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の非水系二次電池負極用活物質。   The active material for a nonaqueous secondary battery negative electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the active material (A) is spheroidized natural graphite. 前記有機化合物(B)が有するイオン性基が、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、ホスホン酸基及びそれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも1種のイオン性基である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の非水系二次電池負極用活物質。   The ionic group of the organic compound (B) is at least one ionic group selected from the group consisting of a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a phosphonic acid group, and salts thereof. The active material for nonaqueous secondary battery negative electrodes as described in any one of 1-4. 前記有機化合物(B)が、カルボン酸基若しくはスルホン酸基又はそれらの塩を有するモノマーに由来する構造単位と芳香環を有するモノマーに由来する構造単位とを含み、前記有機化合物(B)の重量平均分子量が500以上100万以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の非水系二次電池負極用活物質。   The organic compound (B) includes a structural unit derived from a monomer having a carboxylic acid group or a sulfonic acid group or a salt thereof and a structural unit derived from a monomer having an aromatic ring, and the weight of the organic compound (B) The active material for a non-aqueous secondary battery negative electrode according to any one of claims 1 to 5, having an average molecular weight of 500 or more and 1,000,000 or less. 前記有機化合物(B)が、ポリスチレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸リチウム、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、スチレン−スチレンスルホン酸共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸リチウム共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体、ポリビニル安息香酸、ポリビニル安息香酸リチウム、ポリビニル安息香酸ナトリウム、スチレン−ビニル安息香酸共重合体、スチレン−ビニル安息香酸リチウム共重合体、スチレン−ビニル安息香酸ナトリウム共重合体、ナフタレンスルホン酸リチウム及びナフタレンスルホン酸ナトリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の非水系二次電池負極用活物質。   The organic compound (B) is polystyrene sulfonate, lithium polystyrene sulfonate, sodium polystyrene sulfonate, styrene-styrene sulfonate copolymer, styrene-lithium sulfonate copolymer, styrene-sodium styrene sulfonate copolymer. , Polyvinyl benzoic acid, polyvinyl lithium benzoate, sodium polyvinyl benzoate, styrene-vinyl benzoic acid copolymer, styrene-vinyl lithium benzoate copolymer, styrene-vinyl sodium benzoate copolymer, lithium naphthalene sulfonate and naphthalene The active material for a nonaqueous secondary battery negative electrode according to any one of claims 1 to 6, which is at least one compound selected from the group consisting of sodium sulfonate. 前記有機化合物(B)の電気伝導率が、25℃において0S/cmより大きく、0.1S/cm以下である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の非水系二次電池負極用活物質。 The electric conductivity of the organic compound (B) is greater than 0 S / cm at 25 ° C. and 0.1 S / cm or less, for a non-aqueous secondary battery negative electrode according to claim 1. Active material. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の非水系二次電池負極用活物質を用いて形成される、非水系二次電池用負極。   The negative electrode for nonaqueous secondary batteries formed using the active material for nonaqueous secondary battery negative electrodes as described in any one of Claims 1-8. リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに、電解質を備える非水系二次電池であって、前記負極が請求項9に記載の非水系二次電池用負極である、非水系二次電池。   A nonaqueous secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte, wherein the negative electrode is a negative electrode for a nonaqueous secondary battery according to claim 9. . 前記電解質が、イソシアネート化合物を含有する、請求項10に記載の非水系二次電池。   The non-aqueous secondary battery according to claim 10, wherein the electrolyte contains an isocyanate compound.
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