JP2014165079A - Carbon material for nonaqueous secondary battery and production method therefor, negative electrode and nonaqueous secondary battery using the same - Google Patents

Carbon material for nonaqueous secondary battery and production method therefor, negative electrode and nonaqueous secondary battery using the same Download PDF

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宏允 池田
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亨 布施
Takeshi Takakura
剛 高倉
Kengo Okanishi
健吾 岡西
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an excellent negative electrode material for nonaqueous secondary battery having excellent output characteristics, and combining high capacity and high cycle characteristics.SOLUTION: A carbon material for nonaqueous secondary battery has the characteristics for adsorbing dimethyl bibenzyl. A negative electrode material using the carbon material for nonaqueous secondary battery having the characteristics for adsorbing dimethyl bibenzyl has high affinity for lithium ions forming a conjugate with a part of electrolyte, and high ability to capture lithium ions from the carbon material surface, and thereby excellent I/O characteristics as a lithium battery are ensured, while combining high capacity and high cycle characteristics.

Description

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

近年、電子機器の小型化に伴い、高容量の二次電池に対する需要が高まってきている。特に、ニッケル・カドミウム電池や、ニッケル・水素電池に比べ、よりエネルギー密度の高く、大電流充放電特性に優れたリチウムイオン二次電池が注目されてきている。従来、リチウムイオン二次電池の高容量化は広く検討されているが、近年リチウムイオン二次電池に対する高性能化要求の高まりから、更なる高容量化・大電流充放電特性・高温保存特性・高サイクル特性、高速充放電特性、高リチウム入出力特性、高保存特性を満たすことが求められており、特に自動車搭載用リチウムイオン二次電池としては、加速時に大きなエネルギーを要し、また、減速時に発生する大きなエネルギーを効率よく回生させなければならないため、高い入出力特性が要求される。同様に高出力電動工具についても、高い出力特性が要求される。   In recent years, demand for high-capacity secondary batteries has increased with the downsizing of electronic devices. In particular, lithium ion secondary batteries having higher energy density and excellent large current charge / discharge characteristics have attracted attention as compared to nickel / cadmium batteries and nickel / hydrogen batteries. Conventionally, higher capacity of lithium ion secondary batteries has been widely studied, but in recent years, due to the increasing demand for higher performance of lithium ion secondary batteries, further increase in capacity, large current charge / discharge characteristics, high temperature storage characteristics, It is required to satisfy high cycle characteristics, high-speed charge / discharge characteristics, high lithium input / output characteristics, and high storage characteristics. In particular, lithium ion secondary batteries for automobiles require large energy during acceleration and deceleration. High input / output characteristics are required because large energy generated at times must be efficiently regenerated. Similarly, a high output power tool is required to have high output characteristics.

リチウムイオン二次電池の炭素材としては、コストと耐久性の面で、黒鉛材料や非晶質炭素が使用されることが多い。非晶質炭素は、リチウムの入出力特性には優れるものの、内部の細孔にリチウムが取り込まれるため、可逆容量が小さく、また活物質層の高密度化が困難なことから高容量化に至らないといった問題点があった。一方、黒鉛材料は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、活物質として好ましいが、リチウムイオンとの反応抵抗が非晶質炭素より大きいことで、リチウムイオンの入出特性が劣るといった問題点があった。   As a carbon material for a lithium ion secondary battery, a graphite material or amorphous carbon is often used in terms of cost and durability. Amorphous carbon is excellent in the input / output characteristics of lithium, but because lithium is taken into the internal pores, the reversible capacity is small, and it is difficult to increase the density of the active material layer, leading to high capacity. There was a problem that there was no. On the other hand, the graphite material has a capacity close to 372 mAh / g, which is the theoretical capacity of lithium occlusion, and is preferable as an active material. However, since the reaction resistance with lithium ions is larger than that of amorphous carbon, the input / output characteristics of lithium ions are improved. There was a problem of being inferior.

上記問題点を解決するため、例えば、特許文献1には、黒鉛質炭素質物の表面に有機物の炭化物を付着してなる複層構造炭素材であって、有機物の炭化物量を該黒鉛性炭素質物100質量部に対する残炭量として12質量部以下0.1質量部以上となるように調整することにより、放電容量が高く、且つ初期サイクル時の充放電不可逆容量が低く抑えられ、更に電解液に対する安全性も高い非水溶媒二次電池が得られることが開示されている。   In order to solve the above problems, for example, Patent Document 1 discloses a multi-layer structure carbon material obtained by adhering an organic carbide to the surface of a graphitic carbonaceous material, and the amount of the organic carbide is determined as the graphitic carbonaceous material. By adjusting the amount of residual carbon to 100 parts by mass to be not more than 12 parts by mass and not less than 0.1 parts by mass, the discharge capacity is high, and the charge / discharge irreversible capacity at the initial cycle is suppressed to a low level. It is disclosed that a non-aqueous solvent secondary battery having high safety can be obtained.

また、特許文献2には鱗片状黒鉛質炭素粒子に力学的エネルギー処理を与えて得られる球形化処理黒鉛を用いること、及び得られた球形化処理黒鉛と有機化合物とを混合した後に、その有機化合物を炭化した複層構造炭素材を用いることで、炭素材の充填性、容量、大電流充放電特性、特には高速充放電特性に優れた非水溶媒二次電池が得られることが開示されている。   Patent Document 2 uses spheroidized graphite obtained by applying mechanical energy treatment to scaly graphite carbon particles, and after mixing the obtained spheroidized graphite with an organic compound, the organic It is disclosed that by using a multi-layer structure carbon material carbonized with a compound, a non-aqueous solvent secondary battery excellent in carbon material fillability, capacity, large current charge / discharge characteristics, particularly high-speed charge / discharge characteristics can be obtained. ing.

特許第3712288号明細書Japanese Patent No. 3712288 特許第3534391号明細書Japanese Patent No. 3534391

一般的に、リチウムイオン二次電池の充電に於いては、リチウムイオンは炭素粒子の表面から炭素粒子の内部へ入っていき、放電に於いても炭素粒子の表面からでていくことが知られている。しかしながら、特許文献1、及び2では、電極用炭素材料として黒鉛の表
面が有機化合物由来の炭素質で被覆された複層構造炭素材を提案しているが、黒鉛の表面を被覆するための原料として用いる有機化合物の特性、及び得られた複層構造炭素材の被覆層の特性については言及されていない。このことから鑑みても、炭素材粒子の表面状態を制御することは、リチウムイオン二次電池の特性に於いて重要であると本発明者らは考えた。
In general, it is known that when charging a lithium ion secondary battery, lithium ions enter the carbon particles from the surface of the carbon particles, and also discharge from the surface of the carbon particles during discharge. ing. However, Patent Documents 1 and 2 propose a multi-layer structure carbon material in which the surface of graphite is coated with a carbonaceous material derived from an organic compound as a carbon material for electrodes, but a raw material for coating the surface of graphite. No mention is made of the characteristics of the organic compound used as the coating material and the characteristics of the coating layer of the obtained multilayer carbon material. In view of this, the present inventors considered that controlling the surface state of the carbon material particles is important in the characteristics of the lithium ion secondary battery.

そこで、本発明は、かかる背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は特に近年の電気自動車や電動工具の用途にも適した、高い入出力特性を示し、かつ高容量、高サイクル特性を併せ持つ非水系二次電池用炭素材を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of such background art, and its problem is particularly suitable for the use of electric vehicles and power tools in recent years, exhibiting high input / output characteristics, and having high capacity and high cycle characteristics. Is to provide a carbon material for a non-aqueous secondary battery.

上記課題を解決するべく本発明者らが鋭意検討した結果、炭素材粒子の表面状態を制御する方法として、黒鉛粒子の表面を有機化合物由来の炭素質で被覆された炭素材を得る工程において、被覆原料となる有機化合物を選定することが重要であることが明らかとなってきた。そこで、本発明者等が試行錯誤した結果、無数の有機化合物の中から、被覆原料として用いる有機化合物として、トルエン不溶分量TI(測定方法は後述する。)からキノリン不溶分量QIを引いた値であるβレジン量が1質量%以上であるものを使用し炭素材を製造し負極に用いると、驚くべきことに高い入出力特性を示し、かつ高容量、高サイクル特性を併せ持つ非水系二次電池が製造できることを見出したのである。   As a result of intensive studies by the present inventors to solve the above problems, as a method for controlling the surface state of the carbon material particles, in the step of obtaining a carbon material in which the surface of the graphite particles is coated with a carbonaceous material derived from an organic compound, It has become clear that it is important to select an organic compound as a coating raw material. Therefore, as a result of trial and error by the present inventors, as an organic compound to be used as a coating raw material from a myriad of organic compounds, a value obtained by subtracting the quinoline insoluble content QI from the toluene insoluble content TI (measurement method will be described later). A non-aqueous secondary battery that has surprisingly high input / output characteristics, combined with high capacity and high cycle characteristics, when a carbon material is produced using a β resin amount of 1% by mass or more and used as a negative electrode. It was found that can be manufactured.

更に、この製造方法によって得られた炭素材を分析、検討してみると、従来とは異なる特性、すなわち特定量のジメチルビベンジルを吸着する特性を有する新規な炭素材であることが明らかとなってきた。
ここで前記本発明にかかるメチルビベンジルの吸着特性を有する炭素材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様な効果によるものであると考えられる。
Furthermore, when the carbon material obtained by this production method is analyzed and examined, it becomes clear that the carbon material is a novel carbon material having a characteristic different from the conventional one, that is, a characteristic of adsorbing a specific amount of dimethylbibenzyl. I came.
Here, the details of the carbon material having the adsorption property of methylbibenzyl according to the present invention exhibiting the above-mentioned effects are unclear, but as a result of the study by the inventors, the excellent battery characteristics are due to the following effects. It is believed that there is.

すなわち、一般にリチウムイオン二次電池に用いられている非水電解液はエチレンカーボネートやエチルカーボネートなどのカーボネート類が主成分であるが、これもジメチルビベンジルと同じ有機物質であり、リチウムイオン二次電池中でリチウムイオンは、電解液であるカーボネートと結合体を形成し、負極表面まで到達することが知られている。つまり、この負極表面がジメチルビベンジルを吸着する特性を有するということは、有機物質であるカーボネートと結合体を形成したリチウムイオンも吸着され易いということで、リチウムイオンを炭素材表面から取り込むのに適していると考えられ、カーボネートと結合体を形成したリチウムイオンが炭素材表面で反応し炭素材表面にリチウムとカーボネート由来の有機物質の被膜を作り、炭素材表面を安定化させ、結果として充放電をスムースに行うことが可能になったと考えられる。   In other words, non-aqueous electrolytes generally used in lithium ion secondary batteries are mainly composed of carbonates such as ethylene carbonate and ethyl carbonate, which are also the same organic substances as dimethylbibenzyl, and lithium ion secondary batteries. In the battery, lithium ions are known to form a conjugate with carbonate, which is an electrolytic solution, and reach the negative electrode surface. In other words, the fact that this negative electrode surface has the property of adsorbing dimethylbibenzyl means that lithium ions that form a complex with carbonate, which is an organic substance, are also easily adsorbed, so that lithium ions can be taken from the carbon material surface. Lithium ions that form a complex with carbonate react with the carbon material surface to form a coating of lithium and carbonate-derived organic substances on the carbon material surface, stabilize the carbon material surface, and as a result It is thought that the discharge can be performed smoothly.

ちなみにジメチルビベンジルとは、メチル基のついたベンゼン環が二つ、エチレン基を介して結合した構造をしている有機物質である。ベンゼン環につくメチル基の位置はメタ位、オルソ位、パラ位がるが、本明細書でいうジメチルビベンジルとは、単一化合物又はこれらの混合物をいう。
すなわち、本発明の趣旨は、以下の測定方法で求められるジメチルビベンジルの吸着量が30ppm以上であることを特徴とする非水系二次電池用炭素材に存する。
Incidentally, dimethylbibenzyl is an organic substance having a structure in which two benzene rings with a methyl group are bonded via an ethylene group. The methyl group attached to the benzene ring has a meta position, an ortho position, and a para position, and dimethylbibenzyl as used herein refers to a single compound or a mixture thereof.
That is, the gist of the present invention resides in a carbon material for a non-aqueous secondary battery, wherein the adsorption amount of dimethylbibenzyl obtained by the following measurement method is 30 ppm or more.

(測定法)
ジメチルビベンジルを300ppm含むキシレン溶液5gに負極用炭素材5gを分散させ、20℃で超音波を発振周波数45KHz、出力80Wで30分かけてジメチルビベンジ
ルの吸着を行いこの分散液中の炭素材をフィルターで除外した後のキシレン溶液をガスクロマトグラフィーにかけ、キシレン溶液中に残っているジメチルビベンジル量を測定し、
この量を分散前のジメチルビベンジルの量から差し引いて、炭素材量1g当りの吸着量とする。
(Measurement method)
Disperse 5 g of carbon material for negative electrode in 5 g of xylene solution containing 300 ppm of dimethylbibenzyl, and adsorb dimethylbibenzyl at 20 ° C. with an oscillation frequency of 45 KHz and an output of 80 W for 30 minutes. The xylene solution after the filter was removed was subjected to gas chromatography, and the amount of dimethylbibenzyl remaining in the xylene solution was measured.
This amount is subtracted from the amount of dimethylbibenzyl before dispersion to obtain an adsorption amount per gram of carbon material.

また、本発明の他の趣旨は、黒鉛粒子に有機化合物を付着させ焼成を行うことで非水系二次電池用炭素材を得る製造方法において、有機化合物中のβレジン量が1質量%以上であることを特徴とする非水系二次電池炭素材の製造方法に存する。   Another object of the present invention is to provide a carbon material for a non-aqueous secondary battery by attaching an organic compound to graphite particles and performing firing, wherein the amount of β resin in the organic compound is 1% by mass or more. It exists in the manufacturing method of the carbon material of a non-aqueous secondary battery characterized by being.

本発明の非水系二次電池用炭素材は、それを非水系二次電池用負極材として用いることにより、高い入出力特性を示し、かつ高容量、高サイクル特性を併せ持つ非水系二次電池を提供することができる。   The carbon material for non-aqueous secondary batteries of the present invention is a non-aqueous secondary battery that exhibits high input / output characteristics and has both high capacity and high cycle characteristics by using it as a negative electrode material for non-aqueous secondary batteries. Can be provided.

以下、本発明の内容を詳細に述べる。なお、以下に記載する発明構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨をこえない限り、これらの形態に特定されるものではない。
<非水系二次電池用炭素材>
本発明の非水系二次電池用炭素材は、特定量のジメチルビベンジルを吸着する特性を有することを特徴とする。
ここで、“重量%”と“質量%”とは同義であり、また単に“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. The description of the invention constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these forms unless it exceeds the gist.
<Carbon material for non-aqueous secondary batteries>
The carbon material for a non-aqueous secondary battery according to the present invention has a characteristic of adsorbing a specific amount of dimethylbibenzyl.
Here, “wt%” and “mass%” are synonymous, and “ppm” simply means “mass ppm”.

特定量のジメチルビベンジルを吸着する特性を持つ非水系二次電池用炭素材は、炭素材の表面状態が、有機物に対しての親油性が高いということで、有機物質である電解液の一部と結合体を形成したリチウムイオンとの親和性が高く、リチウムイオンを炭素材表面から取り込む能力が高くなる。また、電解液の一部と結合体を形成したリチウムイオンとの親和性が高いため、該リチウムイオンが炭素材表面に吸引され易く、より高速でのリチウムイオンの取り込みが可能となる。さらには、電解液と結合体を形成したリチウムイオンが炭素材表面で反応し炭素材表面にリチウムと電解液主成分であるカーボネート由来の被膜を作ることで電池としての安全性が高まるが、この被膜生成能力にも優れる。すなわち、これらの特性により、本発明の非水系二次電池用炭素材は、高い入出力特性を示し、かつ高容量、高サイクル特性を併せ持つ非水系二次電池用炭素材としての特徴を有するものである。   Carbon materials for non-aqueous secondary batteries that have the property of adsorbing a specific amount of dimethylbibenzyl are one of the electrolytes that are organic substances because the surface condition of the carbon materials is highly lipophilic to organic substances. The affinity with the lithium ion that forms the bonded portion with the part is high, and the ability to take in the lithium ion from the carbon material surface is increased. In addition, since the affinity between lithium ions forming part of the electrolyte solution and the combined body is high, the lithium ions are easily attracted to the surface of the carbon material, and lithium ions can be taken in at a higher speed. Furthermore, the lithium ion that forms a conjugate with the electrolyte solution reacts on the surface of the carbon material to make a film derived from lithium and a carbonate that is the main component of the electrolyte solution on the carbon material surface. Excellent film production ability. That is, due to these characteristics, the carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention has characteristics as a carbon material for a non-aqueous secondary battery that exhibits high input / output characteristics and has both high capacity and high cycle characteristics. It is.

ジメチルビベンジルを吸着する量の下限は、30ppm以上、好ましくは50ppm以上、より好ましくは100ppm以上、特に好ましくは200ppm以上である。非水系二次電池用炭素材のジメチルビベンジルを吸着する量が下限以下である場合は、炭素材の表面状態が、有機物に対しての親油性が弱いということで、有機物質である電解液の一部と結合体を形成したリチウムイオンの親和性が弱く、リチウムイオンを炭素材表面から取り込む能力が劣る傾向がある。また、電解液と結合体を形成したリチウムイオンが炭素材表面で反応し炭素材表面にリチウムと電解液主成分であるカーボネート由来の有機物質の被膜を作る能力に劣る傾向があり、炭素材表面を安定化させ、充放電をスムースに行う能力が弱まる傾向となる。   The lower limit of the amount for adsorbing dimethylbibenzyl is 30 ppm or more, preferably 50 ppm or more, more preferably 100 ppm or more, and particularly preferably 200 ppm or more. When the amount of dimethylbibenzyl adsorbed on the carbon material for non-aqueous secondary batteries is below the lower limit, the surface condition of the carbon material is weak in lipophilicity with respect to organic matter, so that the electrolyte is an organic substance. Lithium ions that have formed a conjugate with a part of the lithium ion have a weak affinity, and the ability to incorporate lithium ions from the surface of the carbon material tends to be poor. In addition, the lithium ion that forms a conjugate with the electrolyte solution reacts on the surface of the carbon material and tends to be inferior in the ability to form a coating of lithium and an organic substance derived from carbonate, which is the main component of the electrolyte solution, on the carbon material surface. The ability to stabilize and smooth charge / discharge tends to be weakened.

ジメチルビベンジルを吸着する量の上限は特に限定されないが、好ましくは100000ppm以下、より好ましくは50000ppm以下、特に好ましくは10000ppm以下である。上限以上に吸着されるということは、炭素材表面に形成される有機物質の被膜として使われるリチウムイオンの量が必要以上に多くなりすぎ、リチウム量の損出に結びつく可能性も考えられる。   The upper limit of the amount for adsorbing dimethylbibenzyl is not particularly limited, but is preferably 100,000 ppm or less, more preferably 50000 ppm or less, and particularly preferably 10,000 ppm or less. Adsorption more than the upper limit may cause a loss of lithium amount because the amount of lithium ions used as a coating of the organic substance formed on the surface of the carbon material is excessively large.

ジメチルビベンジルを吸着する量の測定は、次記のように行う。まず、ジメチルビベンジルを300ppm含むキシレン溶液5gに負極用炭素材5gを分散させ、超音波を発振周波数45KHz、出力80Wで30分かけジメチルビベンジルの吸着を行った。この分散液中の炭素材をフィルターで除外した後のキシレン溶液をガスクロマトグラフィーにかけ、キシレン溶液中に残っているジメチルビベンジル量を測定し、この量を分散前のジメチルビベンジルの量から差し引いて、炭素材量1g当りの吸着量としてppmで表す。
これ以外の本発明の非水系二次電池用炭素材の特徴は、以下のとおりである。
The amount of dimethylbibenzyl adsorbed is measured as follows. First, 5 g of a carbon material for a negative electrode was dispersed in 5 g of a xylene solution containing 300 ppm of dimethylbibenzyl, and dimethylbibenzyl was adsorbed by applying ultrasonic waves at an oscillation frequency of 45 KHz and an output of 80 W for 30 minutes. After removing the carbon material in the dispersion with a filter, the xylene solution is subjected to gas chromatography to measure the amount of dimethylbibenzyl remaining in the xylene solution, and this amount is subtracted from the amount of dimethylbibenzyl before dispersion. The amount of adsorption per gram of carbon material is expressed in ppm.
The other features of the carbon material for non-aqueous secondary batteries of the present invention are as follows.

・ラマンR値
非水系二次電池用炭素材のラマン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。つまり、ラマン値は下記式1で表される。
式1:
ラマンR値=ラマンスペクトル分析における1360cm−1付近のピークPの強度I/1580cm−1付近のピークPの強度I
ラマンR値は通常0.15以上、好ましくは0.18以上、より好ましくは0.20以上、更に好ましくは0.22以上である。また通常1以下、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.6以下、更に好ましくは0.5以下特に好ましくは0.39以下である。
Raman R value of the Raman R value nonaqueous secondary battery 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, its The intensity ratio R (R = I B / I A ) is calculated and defined. That is, the Raman value is expressed by the following formula 1.
Formula 1:
Raman R value = Intensity I B of peak P B near 1360 cm −1 in Raman spectrum analysis Intensity I A of peak P A near 1580 cm −1
The Raman R value is usually 0.15 or more, preferably 0.18 or more, more preferably 0.20 or more, and further preferably 0.22 or more. Further, it is usually 1 or less, preferably 0.8 or less, more preferably 0.6 or less, still more preferably 0.5 or less, particularly preferably 0.39 or less.

ラマンR値が小さすぎる場合は、急速充放特性が悪くなる傾向がある。また、炭素材のラマンR値が大きすぎる場合は、黒鉛質粒子を被覆している非晶質炭素の量が多いことを表し、非晶質炭素量の持つ不可逆容量の大きさの影響が大きくなり、その結果電池容量が小さくなってしまう傾向がある。
ラマンスペクトルはラマン分光器で測定できる。具体的には、測定対象粒子を測定セル内へ自然落下させることで試料充填し、測定セル内にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、測定セルをこのレーザー光と垂直な面内で回転させながら測定を行なう。
アルゴンイオンレーザー光の波長 :514.5nm
試料上のレーザーパワー :25mW
分解能 :4cm−1
測定範囲 :1100cm−1〜1730cm−1
When the Raman R value is too small, the rapid charge / discharge characteristics tend to be deteriorated. Further, when the Raman R value of the carbon material is too large, it indicates that the amount of amorphous carbon covering the graphite particles is large, and the influence of the irreversible capacity of the amorphous carbon amount is large. As a result, the battery capacity tends to decrease.
The Raman spectrum can be measured with a Raman spectrometer. Specifically, the sample particles are naturally dropped into the measurement cell to fill the sample, and the measurement cell is rotated in a plane perpendicular to the laser beam while irradiating the measurement cell with an argon ion laser beam. Measure.
Argon ion laser light wavelength: 514.5 nm
Laser power on sample: 25 mW
Resolution: 4cm -1
Measurement range: 1100 cm −1 to 1730 cm −1

・002面の面間隔(d002)、結晶子サイズ(Lc)
非水系二次電池用炭素材のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)は、通常0.337nm以下、通常結晶子サイズ(Lc)が90nm以上である。X線広角回折法による002面の面間隔(d002)、結晶子サイズ(Lc)が前記範囲内であることは、非水系二次電池用炭素材の粒子の表面を除く大部分の結晶性が高いということであり、非晶質炭素材に見られるような不可逆容量が大きいことによる低容量化を生じない高容量電極となる炭素材であることを示す。
-002 plane spacing (d002), crystallite size (Lc)
The interplanar spacing (d002) of the carbon material for non-aqueous secondary batteries according to the X-ray wide angle diffraction method is usually 0.337 nm or less and the normal crystallite size (Lc) is 90 nm or more. The fact that the surface spacing (d002) of the 002 plane and the crystallite size (Lc) by the X-ray wide angle diffraction method are within the above ranges means that most of the crystallinity excluding the surface of the carbon material particles for non-aqueous secondary batteries. This means that the carbon material is a high capacity electrode that does not cause a reduction in capacity due to the large irreversible capacity found in amorphous carbon materials.

・タップ密度
非水系二次電池用炭素材のタップ密度は、通常0.7g/cm以上であり、好ましくは1.04g/cm以上、1.3g/cm以下が好ましい。
タップ密度が小さすぎると、特に高密度に圧延された電極内で充分な連続空隙が確保されず、空隙に保持された電解液内のLiイオンの移動性が落ちることで、大電流充放電特性が低下する傾向がある。タップ密度が高すぎると、粒子内炭素密度が上昇し、圧延性に欠け、高密度の負極シートを形成することが難しくなる傾向がある。
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、測定対象を落下させて、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行なって、その時の体積と試料の重量から求めた密度をタップ密度として定義する。
-Tap density The tap density of the carbon material for non-aqueous secondary batteries is usually 0.7 g / cm 3 or more, preferably 1.04 g / cm 3 or more and 1.3 g / cm 3 or less.
If the tap density is too small, sufficient continuous voids are not secured especially in the electrode rolled to a high density, and the mobility of Li ions in the electrolyte held in the voids decreases, resulting in large current charge / discharge characteristics. Tends to decrease. When the tap density is too high, the intra-particle carbon density increases, the rollability is lacking, and it tends to be difficult to form a high-density negative electrode sheet.
In the present invention, the tap density is filled with a powder density measuring instrument by dropping the object to be measured through a sieve having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 through a sieve having a mesh opening of 300 μm. After that, a tap having a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the density obtained from the volume at that time and the weight of the sample is defined as the tap density.

・BET法による比表面積
非水系二次電池用炭素材のBET法による比表面積は通常0.2m/g以上、好ましくは0.5m/g以上である。また通常8m/g以下、より好ましくは7m/g以下である。比表面積が大きすぎると電解液との反応性が増し、充放電効率の低下を招く虞があり、比表面積が小さすぎると充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加、大電流充放電特性低下の傾向がある。
なおBET比表面積の測定方法は、比表面積測定装置を用いて、窒素ガス吸着流通法によりBET1点法にて測定する。
-Specific surface area by BET method The specific surface area by the BET method of the carbon material for non-aqueous secondary batteries is usually 0.2 m 2 / g or more, preferably 0.5 m 2 / g or more. Moreover, it is 8 m < 2 > / g or less normally, More preferably, it is 7 m < 2 > / g or less. If the specific surface area is too large, the reactivity with the electrolyte may increase, leading to a decrease in charge / discharge efficiency. If the specific surface area is too small, the charge / discharge reactivity will decrease, resulting in increased gas generation during high-temperature storage. There is a tendency for the current charge / discharge characteristics to decrease.
In addition, the measuring method of a BET specific surface area is measured by a BET 1 point method by a nitrogen gas adsorption circulation method using a specific surface area measuring device.

・平均粒径(d50)
非水系二次電池用炭素材の平均粒径(d50)は通常40μm以下、好ましくは、30μm以下、より好ましくは25μm以下であり、通常、3μm以上、好ましくは、4μm以上、より好ましくは5μm以上である。平均粒径が大きすぎるとこの粒径範囲を超えて極板化した際に、筋引きなどの工程上の不都合が出ることが多く、また、この粒径範囲を下回ると、表面積が大きくなりすぎ電解液との活性を抑制することが難しくなる傾向がある。
・ Average particle size (d50)
The average particle size (d50) of the carbon material for non-aqueous secondary batteries is usually 40 μm or less, preferably 30 μm or less, more preferably 25 μm or less, usually 3 μm or more, preferably 4 μm or more, more preferably 5 μm or more. It is. If the average particle size is too large, there are many inconveniences in the process such as striping when the plate is made beyond this particle size range, and if it is below this particle size range, the surface area becomes too large. It tends to be difficult to suppress the activity with the electrolytic solution.

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

・・平均粒径(d10)
非水系二次電池用炭素材の平均粒径(d10)は通常40μm以下、好ましくは、30μm以下、より好ましくは25μm以下であり、通常、3μm以上、好ましくは、4μm以上、より好ましくは5μm以上である。平均粒径が大きすぎるとこの粒径範囲を超えて極板化した際に、筋引きなどの工程上の不都合が出ることが多く、また、この粒径範囲を下回ると、表面積が大きくなりすぎ電解液との活性を抑制することが難しくなる傾向がある。
..Average particle diameter (d10)
The average particle size (d10) of the carbon material for non-aqueous secondary batteries is usually 40 μm or less, preferably 30 μm or less, more preferably 25 μm or less, and usually 3 μm or more, preferably 4 μm or more, more preferably 5 μm or more. It is. If the average particle size is too large, there are many inconveniences in the process such as striping when the plate is made beyond this particle size range, and if it is below this particle size range, the surface area becomes too large. It tends to be difficult to suppress the activity with the electrolytic solution.

なお粒径の測定方法は、界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液10mLに、炭素材0.01gを懸濁させ、市販のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置に導入し、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、測定装置における体積基準のメジアン径として測定したものを、本発明におけるd10と定義する。   The particle size is measured by suspending 0.01 g of a carbon material in 10 mL of a 0.2% by mass aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and measuring a commercially available laser diffraction / scattering particle size distribution. After being introduced into the apparatus and irradiating a 28 kHz ultrasonic wave at an output of 60 W for 1 minute, measured as a volume-based median diameter in the measuring apparatus is defined as d10 in the present invention.

・平均粒径(d90)
非水系二次電池用炭素材の平均粒径(d90)は通常40μm以下、好ましくは、30μm以下、より好ましくは25μm以下であり、通常3μm以上、好ましくは15μm以上、より好ましくは17μm以上である。平均粒径が大きすぎるとこの粒径範囲を超えて極板化した際に、筋引きなどの工程上の不都合が出ることが多く、また、この粒径範囲を下回ると、表面積が大きくなりすぎ電解液との活性を抑制することが難しくなる傾向がある。
・ Average particle size (d90)
The average particle size (d90) of the carbon material for non-aqueous secondary batteries is usually 40 μm or less, preferably 30 μm or less, more preferably 25 μm or less, usually 3 μm or more, preferably 15 μm or more, more preferably 17 μm or more. . If the average particle size is too large, there are many inconveniences in the process such as striping when the plate is made beyond this particle size range, and if it is below this particle size range, the surface area becomes too large. It tends to be difficult to suppress the activity with the electrolytic solution.

なお粒径の測定方法は、界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液10mLに、炭素材0.01gを懸濁させ、市販のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置に導入し、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、測定装置における体積基準のメジアン径として測定したものを、本発明におけるd9
0と定義する。
The particle size is measured by suspending 0.01 g of a carbon material in 10 mL of a 0.2% by mass aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and measuring a commercially available laser diffraction / scattering particle size distribution. After being introduced into the apparatus and irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute, what was measured as the volume-based median diameter in the measuring apparatus is d9 in the present invention.
It is defined as 0.

・平均円形度
非水系二次電池用炭素材の粒径1.5μm〜40μmの範囲の粒子について測定した下記式で与えられる円形度(=粒子投影面積と同じ面積の円の周長/粒子投影像の周長)が通常0.85以上、好ましくは、0.87以上、より好ましくは0.9以上である。平均円形度がこの範囲を下回ると、大電流充放電特性の低下が生じる傾向がある。平均円形度は、液中に分散させた数千個の粒子を、CCDカメラを用いて1個ずつ撮影し、その平均的な形状パラメータを算出することが可能なフロー式粒子解析計において、1.5〜40μmの範囲の粒子を対象として、後述する実施例の方法により測定する。平均円形度は、粒子面積相当円の周囲長を分子とし、撮影された粒子投影像の周囲長を分母と
した比率で、粒子像が真円に近いほど1に近づき、粒子像が細長い或いはでこぼこしているほど小さい値になる。
Average circularity Circularity given by the following equation measured for particles having a particle diameter of 1.5 μm to 40 μm of a carbon material for a non-aqueous secondary battery (= circumference of a circle having the same area as the particle projection area / particle projection) The peripheral length of the image) is usually 0.85 or more, preferably 0.87 or more, more preferably 0.9 or more. When the average circularity is below this range, the large current charge / discharge characteristics tend to be reduced. The average circularity is 1 in a flow type particle analyzer capable of photographing several thousand particles dispersed in a liquid one by one using a CCD camera and calculating an average shape parameter thereof. Measured by the method of the examples described later, targeting particles in the range of 5 to 40 μm. The average circularity is a ratio in which the circumference of a circle equivalent to the particle area is the numerator and the circumference of the photographed particle projection image is the denominator. The closer the particle image is to a perfect circle, the closer it is to 1 and the particle image is elongated or bumpy. The smaller the value, the smaller the value.

・真密度
非水系二次電池用炭素材の真密度は通常10g/cm以下、好ましくは5g/cm以下、より好ましくは4g/cm以下であり、通常、0.1g/cm以上、好ましくは1g/cm以上、より好ましくは2.2g/cm以上である。
-True density The true density of the carbon material for non-aqueous secondary batteries is usually 10 g / cm 3 or less, preferably 5 g / cm 3 or less, more preferably 4 g / cm 3 or less, and usually 0.1 g / cm 3 or more. , Preferably 1 g / cm 3 or more, more preferably 2.2 g / cm 3 or more.

<非水系二次電池用炭素材の製造方法>
本発明の非水系二次電池用炭素材の製造方法は、特に制限されないが、例えば、黒鉛粒子に有機化合物を付着させる工程、焼成により黒鉛粒子表面に着いている有機化合物を炭素化する工程、必要に応じて粉砕や解砕する工程、必要により篩や風力分級により粒度を調整する工程を経ることにて製造できる。これらの中でも「黒鉛粒子に有機化合物を付着させる工程」で、原料として用いる有機化合物のβレジン量が1質量%以上であるものを用いる製造方法が、より効果的に本発明のジメチルビベンジルを吸着する特性を有する非水系二次電池用炭素材を製造することができるので好ましい。
以下に有機化合物中のβレジン量が1質量%以上である有機化合物を黒鉛粒子に付着させ焼成を行う方法(以下、非水系二次電池用炭素材の製造方法という)について詳細に記載する。
<Method for producing carbon material for non-aqueous secondary battery>
The method for producing the carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited, for example, a step of attaching an organic compound to graphite particles, a step of carbonizing an organic compound attached to the surface of the graphite particles by firing, Manufacture can be performed through a step of pulverizing or crushing as necessary, and a step of adjusting the particle size by sieving or air classification if necessary. Among these, in the “step of attaching an organic compound to graphite particles”, a production method using an organic compound used as a raw material having a β-resin amount of 1% by mass or more is more effective for the dimethylbibenzyl of the present invention. Since the carbon material for non-aqueous secondary batteries which has the characteristic to adsorb | suck can be manufactured, it is preferable.
Hereinafter, a method (hereinafter referred to as a method for producing a carbon material for a non-aqueous secondary battery) in which an organic compound having an amount of β resin in an organic compound of 1% by mass or more is attached to graphite particles and fired will be described in detail.

(有機化合物)
有機化合物は、上記の特性の他、下記に示す条件を満たすことが好ましい。本発明における有機化合物とは、黒鉛粒子に非晶質炭素物又は黒鉛質物を被覆する際に用いる原料をいう。
・βレジン量
本発明における有機化合物のβレジン量は、トルエン不溶分量TIからキノリン不溶分量QIを差し引くことで求められる。
トルエン不溶分(TI)キノリン不溶分(QI)の測定は次記のように行う。
・トルエン不溶分(TI)
ガラスフラスコにトルエン50mlと有機化合物5gを入れ、130℃のオイルバスで40分間溶解を行う。有機化合物が分散溶解したトルエン液をフィルターでろ過し、トルエン不溶物を分別し110℃で60分乾燥し、重量を測定する。トルエン不溶物重量を溶解前の有機物重量で割って、百分率で表した値をトルエン不溶分(TI)とする。
(Organic compounds)
In addition to the above characteristics, the organic compound preferably satisfies the following conditions. The organic compound in the present invention refers to a raw material used for coating graphite particles with an amorphous carbon material or a graphite material.
-Β resin amount The β resin amount of the organic compound in the present invention can be obtained by subtracting the quinoline insoluble content amount QI from the toluene insoluble content amount TI.
Toluene insoluble matter (TI) and quinoline insoluble matter (QI) are measured as follows.
・ Toluene insoluble matter (TI)
Put 50 ml of toluene and 5 g of organic compound in a glass flask and dissolve in an oil bath at 130 ° C. for 40 minutes. The toluene solution in which the organic compound is dispersed and dissolved is filtered through a filter, the toluene insoluble matter is separated, dried at 110 ° C. for 60 minutes, and the weight is measured. The toluene insoluble matter weight is divided by the organic matter weight before dissolution, and the value expressed as a percentage is defined as the toluene insoluble matter (TI).

・キノリン不溶分(QI)
ガラスフラスコにキノリン10mlと有機化合物5gを入れ、75℃のウォーターバスで40分間溶解を行う。有機化合物が分散溶解したキノリン液をフィルターでろ過し、キノリン不溶物を分別し、110℃で60分乾燥し、キノリン不溶物重量を測定する。キノリン不溶物重量を溶解前の有機物重量で割って、百分率で表した値をキノリン不溶分(Q
I)とする。
・ Quinoline insoluble matter (QI)
Add 10 ml of quinoline and 5 g of organic compound to a glass flask and dissolve in a water bath at 75 ° C. for 40 minutes. The quinoline solution in which the organic compound is dispersed and dissolved is filtered through a filter, the quinoline insoluble matter is separated, dried at 110 ° C. for 60 minutes, and the weight of the quinoline insoluble matter is measured. Divide the weight of the quinoline insoluble matter by the weight of the organic matter before dissolution and give the percentage value as the percentage of quinoline insoluble matter (Q
I).

黒鉛に付着した有機化合物は、その後の焼成で低沸点物が蒸発除去され、残留物は分解や重縮合により炭素化される。トルエン不溶分は、この残留炭素化される主要成分となり、この量の大小で炭素化されたものの性状が異なってくる。一方、有機化合物中のキノリン不溶分は、ほとんどがフリーカーボンやメタフェースと呼ばれる不純物質であり、有機化合物が重縮合し、炭素化、結晶化するのを阻害する方向に働き、更には、焼成炭素化した後も炭素材中に不純物として残り、炭素材表面に形成されるリチウムと電解液からなる膜を不安定化させ、リチウムイオンの充放電性を不安定化する傾向がある。   The organic compound adhering to the graphite is carbonized by decomposition and polycondensation of the low-boiling substances by the subsequent calcination by evaporation. Toluene-insoluble matter becomes the main component to be carbonized residually, and the properties of the carbonized material differ depending on the amount. On the other hand, most of the quinoline insoluble matter in organic compounds is an impurity called free carbon or metaphase, which acts to inhibit the organic compounds from polycondensation, carbonization and crystallization, and further firing Even after carbonization, it remains as an impurity in the carbon material, which tends to destabilize the lithium / electrolyte film formed on the carbon material surface and destabilize the charge / discharge properties of lithium ions.

そこで本発明者らは、有機化合物中の残留炭素化される成分の主要成分を成すトルエン不溶分から炭素化結晶化を阻害するキノリン不溶分を差し引いたβレジン量が、黒鉛粒子に被覆され焼成炭素質化された炭素材表面がジメチルビベンジルを吸着する性状となるのに重要であることとを見出し、このジメチルビベンジルを吸着する炭素材が優れた入出力特性を示す非水系二次電池用炭素材となることを発見するに至った。   Therefore, the present inventors have coated the graphite particles with the amount of β-resin obtained by subtracting the quinoline-insoluble component that inhibits carbonization crystallization from the toluene-insoluble component that constitutes the main component of the residual carbonized component in the organic compound. It was found that the surface of the carbonized material is important for the property of adsorbing dimethylbibenzyl, and this carbon material adsorbing dimethylbibenzyl has excellent input / output characteristics for non-aqueous secondary batteries It came to discover that it becomes a carbon material.

有機化合物中のβレジン量の下限は1質量%以上、好ましくは2.5質量%以上、より好ましくは3質量%以上である。βレジン量が下限値以下の有機化合物を原料として用いると、焼成炭素化されて得られる炭素材が、ジメチルビベンジルを吸着する量の少ない炭素材となる傾向となり、高い入出力特性を示さない傾向になる。
有機化合物中のβレジン量の上限は特に制限はないが、通常80質量%以下、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下である。βレジン量が上限値以上ということは、トルエン不溶分も多い傾向にあり、このことは、有機化合物の分子量が大きく、高融点物であることが多い。高融点であると、黒鉛粒子と有機化合物との混合が不均質となる傾向があり、望ましくない。
The lower limit of the amount of β resin in the organic compound is 1% by mass or more, preferably 2.5% by mass or more, more preferably 3% by mass or more. When an organic compound having a β-resin amount equal to or lower than the lower limit is used as a raw material, the carbon material obtained by calcination carbonization tends to be a carbon material with a small amount of adsorbing dimethylbibenzyl, and does not exhibit high input / output characteristics. Become a trend.
The upper limit of the amount of β resin in the organic compound is not particularly limited, but is usually 80% by mass or less, preferably 70% by mass or less, and more preferably 60% by mass or less. When the amount of β-resin is equal to or more than the upper limit value, there is a tendency to have a large amount of toluene insoluble, which means that the molecular weight of the organic compound is large and it is often a high melting point product. If the melting point is high, mixing of the graphite particles and the organic compound tends to be inhomogeneous, which is not desirable.

有機化合物中のトルエン不溶分(TI)の下限は特に制限はないが、通常0.01質量%以上、好ましくは3質量%以上、より好ましく4質量%以上、更に好ましくは5質量%以上である。トルエン不溶分(TI)が下限以下ということは、有機化合物中のβレジン量も下限以下となる傾向があり、焼成炭素化されて得られる炭素材が、ジメチルビベンジルを吸着する量の少ない炭素材となる傾向となり、高い入出力特性を示さない傾向になる。   The lower limit of the toluene insoluble matter (TI) in the organic compound is not particularly limited, but is usually 0.01% by mass or more, preferably 3% by mass or more, more preferably 4% by mass or more, and further preferably 5% by mass or more. . When the toluene insoluble content (TI) is below the lower limit, the amount of β-resin in the organic compound also tends to be lower than the lower limit, and the carbon material obtained by calcination carbonization has a small amount of adsorbing dimethylbibenzyl. It tends to be a material and does not show high input / output characteristics.

有機化合物中のトルエン不溶分(TI)の上限は特に制限はないが、通常80質量%以下、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下である。トルエン不溶分(TI)が上限以上ということは、トルエン不溶分も多い傾向にあり、このことは、有機化合物の分子量が大きく、高融点物であることが多い。高融点であると、黒鉛粒子と有機化合物との混合が不均質となる傾向があり、望ましくない。   The upper limit of the toluene insoluble matter (TI) in the organic compound is not particularly limited, but is usually 80% by mass or less, preferably 70% by mass or less, and more preferably 60% by mass or less. When the toluene insoluble content (TI) is equal to or higher than the upper limit, the toluene insoluble content tends to be large, which means that the organic compound has a large molecular weight and is often a high melting point product. If the melting point is high, mixing of the graphite particles and the organic compound tends to be inhomogeneous, which is not desirable.

有機化合物中のキノリン不溶分(QI)の上限は特に制限はないが、通常30質量%以下、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。キノリン不溶分(QI)が上限以上ということは、有機化合物が焼成において炭素化結晶化するのを妨げる傾向が強くなり、非水系二次電池用の負極として用いた場合、放電容量の低下をきたす傾向にある。また、焼成炭素化した後も炭素材中に不純物として残り、炭素材表面に形成されるリチウムと電解液からなる膜を不安定化させ、リチウムイオンの充放電性を不安定化する傾向がある。有機化合物中のキノリン不溶分(QI)の下限は特に制限はないが、通常0質量%より大きく、好ましくは0.021質量%以上、より好ましくは0.025質量%以上、更に好ましくは2質量%以上である。キノリン不溶分(QI)は、有機化合物が焼成において炭素化結晶化するのを妨げる傾向があるため下限は限定されない。   The upper limit of the quinoline insoluble matter (QI) in the organic compound is not particularly limited, but is usually 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less. When the quinoline insoluble content (QI) is more than the upper limit, the tendency of preventing the organic compound from being carbonized and crystallized during firing becomes strong, and when used as a negative electrode for a non-aqueous secondary battery, the discharge capacity decreases. There is a tendency. In addition, it remains as an impurity in the carbon material after calcination, and it tends to destabilize the lithium ion and electrolyte solution formed on the carbon material surface and destabilize the charge / discharge characteristics of lithium ions. . The lower limit of the quinoline insoluble matter (QI) in the organic compound is not particularly limited, but is usually greater than 0% by mass, preferably 0.021% by mass or more, more preferably 0.025% by mass or more, and further preferably 2% by mass. % Or more. The lower limit of the quinoline insoluble matter (QI) is not limited because it tends to prevent the organic compound from being carbonized and crystallized during firing.

・有機化合物中の硫黄成分量
有機化合物の中の硫黄成分量の下限は特に制限はないが、通常0.01質量%以上、好ましくは0.15質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは0.3質量%以上、特に好ましくは0.4質量%以上である。上限は特に制限はないが、通常3質量%以下、好ましくは2質量%以下、より好ましくは1.5質量%以下、更に好ましくは1質量%以下である。有機化合物の中の硫黄成分は、多すぎると有機化合物が焼成において炭素化結晶化するのを妨げる傾向が強くなり、非水系二次電池用の負極として用いた場合、放電容量の低下をきたす傾向にある。しかしながら、適当量の硫黄成分は、有機化合物を焼成炭素化する際、炭素質の結晶性を変化させる効果があり、炭素材表面がジメチルビベンジルを吸着する性状となるのに重要な因子となり、その結果優れた入出力特性を示す非水系二次電池用負極となる。
The amount of sulfur component in the organic compound The lower limit of the amount of sulfur component in the organic compound is not particularly limited, but is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.15% by mass or more, more preferably 0.2% by mass. Above, more preferably 0.3% by mass or more, particularly preferably 0.4% by mass or more. The upper limit is not particularly limited, but is usually 3% by mass or less, preferably 2% by mass or less, more preferably 1.5% by mass or less, and still more preferably 1% by mass or less. Too much sulfur component in the organic compound tends to prevent the organic compound from carbonizing and crystallizing during firing, and when used as a negative electrode for a non-aqueous secondary battery, the discharge capacity tends to decrease. It is in. However, an appropriate amount of sulfur component has the effect of changing the crystallinity of the carbonaceous material when carbonizing the organic compound, and is an important factor for the carbon material surface to adsorb dimethylbibenzyl, As a result, a negative electrode for a non-aqueous secondary battery exhibiting excellent input / output characteristics is obtained.

有機化合物の中の硫黄成分量は、次記の方法で測定した。
有機化合物0.2gを正確に計り、磁性ボードに乗せて、酸素気流中1350℃に加熱した磁性管にセットし、10分間燃焼を行うことで、有機化合物中の硫黄を二酸化硫黄に変える。発生した二酸化硫黄を過酸化水素水に吸収反応させて硫酸に変化させ、過酸化水素水の電気伝導度の変化から硫酸の量、如いては硫黄の量を定量する。この硫黄の量を前記計りとった有機化合物の量で割って%で表した。
The amount of sulfur component in the organic compound was measured by the following method.
0.2 g of an organic compound is accurately measured, placed on a magnetic board, set in a magnetic tube heated to 1350 ° C. in an oxygen stream, and burned for 10 minutes to change sulfur in the organic compound to sulfur dioxide. The generated sulfur dioxide is absorbed and reacted with hydrogen peroxide solution to change into sulfuric acid, and the amount of sulfuric acid, that is, the amount of sulfur is quantified from the change in the electrical conductivity of the hydrogen peroxide solution. The amount of sulfur was divided by the amount of the organic compound measured and expressed in%.

・有機化合物の比重
有機化合物の比重の下限は特に制限はないが、通常1.0以上、好ましくは1.1以上、より好ましくは1.13以上、更に好ましくは1.15以上、特に好ましくは1.17以上である。上限は特に制限はないが、通常1.5以下、好ましくは1.45以下、より好ましくは1.4以下、更に好ましくは1.35以下である。比重が小さすぎると、有機化合物中のβレジン量が少ない傾向になり、好ましい炭素表面とならない傾向にある。比重が大きすぎると、有機化合物の分子量が大きく、高融点物であることが多い。高融点であると、黒鉛粒子と有機化合物との混合が不均質となる傾向があり、望ましくない。なお、比重は15℃の値を用いた。
Specific gravity of organic compound The lower limit of the specific gravity of the organic compound is not particularly limited, but is usually 1.0 or more, preferably 1.1 or more, more preferably 1.13 or more, still more preferably 1.15 or more, particularly preferably 1.17 or more. The upper limit is not particularly limited, but is usually 1.5 or less, preferably 1.45 or less, more preferably 1.4 or less, and still more preferably 1.35 or less. If the specific gravity is too small, the amount of β resin in the organic compound tends to be small, and a preferable carbon surface tends not to be obtained. When the specific gravity is too large, the molecular weight of the organic compound is large, and it is often a high melting point product. If the melting point is high, mixing of the graphite particles and the organic compound tends to be inhomogeneous, which is not desirable. In addition, the specific gravity used the value of 15 degreeC.

・有機化合物のコンラドソン残炭率
有機化合物の残炭率の下限は特に制限はないが、通常5%以上、好ましくは15%以上、より好ましくは20%以上、更に好ましくは20%以上である。上限は90%以下、好ましくは80%以下、より好ましくは70%以下である。残炭率が小さすぎると、有機化合物中のβレジン量が少ない傾向になり、好ましい炭素表面とならない傾向にある。残炭率が大きすぎると、有機化合物の分子量が大きく、高融点物であることが多い。高融点であると、黒鉛粒子と有機化合物との混合が不均質となる傾向があり、望ましくない。
コンラドソン残炭率は、JIS K2270)石油製品残留炭素分試験方法「コンラドソン法」により実施した。有機化合物5gるつぼ採取し、30分加熱し有機化合物中の揮発成分を留去した後、るつぼ中に残った残炭物の重量を、加熱前の有機化合物の重量で除して%で表した。
-Conradson residual carbon ratio of organic compound The lower limit of the residual carbon ratio of the organic compound is not particularly limited, but is usually 5% or more, preferably 15% or more, more preferably 20% or more, and further preferably 20% or more. The upper limit is 90% or less, preferably 80% or less, more preferably 70% or less. If the residual carbon ratio is too small, the amount of β resin in the organic compound tends to be small, and the carbon surface tends not to be preferred. If the residual carbon ratio is too large, the molecular weight of the organic compound is large, and it is often a high melting point product. If the melting point is high, mixing of the graphite particles and the organic compound tends to be inhomogeneous, which is not desirable.
The Conradson residual carbon ratio was measured by the JIS K2270) petroleum product residual carbon content test method “Conradson method”. 5 g of organic compound was collected in a crucible, heated for 30 minutes to distill off volatile components in the organic compound, and the weight of the remaining carbon remaining in the crucible was divided by the weight of the organic compound before heating and expressed in%. .

・有機化合物の軟化点
有機化合物の軟化点が特に制限はないが、通常400℃以下、好ましくは200℃以下、より好ましくは150℃以下、更に好ましくは100℃以下、特に好ましくは常温で液体である。この範囲を上回ると、黒鉛粒子と混合・捏合する際に、均一に混合することが困難になり、且つ高温でとり行う必要が生じるため生産性に欠ける場合がある。下限は特に制限されず、常温で液体のものでも用いることができるので、好ましくは常温(20℃)以上である。
Softening point of organic compound There is no particular limitation on the softening point of the organic compound, but it is usually 400 ° C. or lower, preferably 200 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower, particularly preferably liquid at room temperature. is there. Above this range, when mixing and mixing with graphite particles, it becomes difficult to mix uniformly, and it may be necessary to carry out at a high temperature, resulting in poor productivity. The lower limit is not particularly limited, and even a liquid that is liquid at normal temperature can be used, and is preferably normal temperature (20 ° C.) or higher.

・X線パラメータ(d002)
有機化合物を1300℃焼成炭化して得られた炭素粉末のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)の上限は特に制限はないが、通常0.3455nm以下、好ましくは0.3452nm以下、更に好ましくは0.3451nm以下、特に好ましくは0.3450nm以下である。下限は特に制限はないが、通常0.3420以上、好ましくは0.3430nm以上、より好ましくは0.3435nm以上、さらに好ましくは0.3440nm以上である。d002値が大きすぎるということは結晶性が低いことを示し、非水系二次電池用炭素材が結晶性の低い粒子となって充放電容量が低下する場合があり、d002が小さすぎると充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加、大電流充放電特性低下の虞がある。
・ X-ray parameters (d002)
The upper limit of the 002 plane spacing (d002) according to the X-ray wide angle diffraction method of carbon powder obtained by calcination and carbonization of an organic compound at 1300 ° C. is not particularly limited, but is usually 0.3455 nm or less, preferably 0.3452 nm or less. More preferably, it is 0.3451 nm or less, Most preferably, it is 0.3450 nm or less. The lower limit is not particularly limited, but is usually 0.3420 or more, preferably 0.3430 nm or more, more preferably 0.3435 nm or more, and further preferably 0.3440 nm or more. If the d002 value is too large, it indicates that the crystallinity is low, and the carbon material for non-aqueous secondary batteries may become particles with low crystallinity and the charge / discharge capacity may be reduced. If d002 is too small, the charge / discharge is performed. There is a possibility that the reactivity is lowered, and gas generation during high-temperature storage is increased and large current charge / discharge characteristics are deteriorated.

・結晶子サイズ(Lc)
有機化合物を1300℃焼成炭化して得られた炭素粉末の学振法によるX線回折で求めた有機化合物の結晶子サイズ(Lc)の下限が特に制限はないが、通常34nm以上、好ましくは35nm以上、より好ましくは36nm以上であり、更に好ましくは39nm以上、上限は特に制限はないが、通常80nm以下、好ましくは60nm以下、より好ましくは50nm以下である。
この範囲を上回ると、非水系二次電池用炭素材が結晶性の低い粒子となって充放電容量が低下する場合があり、この範囲を下回ると、充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加、大電流充放電特性低下の虞がある。
-Crystallite size (Lc)
The lower limit of the crystallite size (Lc) of the organic compound obtained by X-ray diffraction of the carbon powder obtained by firing and carbonizing the organic compound at 1300 ° C. is not particularly limited, but is usually 34 nm or more, preferably 35 nm. As described above, it is preferably 36 nm or more, more preferably 39 nm or more, and the upper limit is not particularly limited, but is usually 80 nm or less, preferably 60 nm or less, and more preferably 50 nm or less.
If this range is exceeded, the carbon material for non-aqueous secondary batteries may become particles with low crystallinity and the charge / discharge capacity may be reduced. If this range is exceeded, the charge / discharge reactivity will be reduced and stored at high temperatures. There is a risk of increased gas generation and reduced large current charge / discharge characteristics.

・有機化合物の種類
有機化合物の種類としては、上述したような物性を有しているものを適宜選択すれば特に問題はないが、通常、焼成によって黒鉛化又は非晶質化が可能な炭素質であれば特に限定はなく、タール、軟ピッチから硬ピッチまでの石油系及び石炭系の縮合多環芳香族類が好ましく用いられる。具体的には、含浸ピッチ、コールタールピッチ、石炭液化油等の石炭系重質油、アスファルテン等の直留系重質油等の分解系重質油等の石油系重質油等が挙げられる。
・ Type of organic compound As the type of organic compound, there is no particular problem if the one having the above-mentioned physical properties is appropriately selected. Usually, carbonaceous material that can be graphitized or made amorphous by firing. If it is, there will be no restriction | limiting in particular, Tar and the petroleum-type and coal-type condensed polycyclic aromatics from a soft pitch to a hard pitch are used preferably. Specifically, petroleum heavy oil such as impregnated pitch, coal tar pitch, coal heavy oil such as coal liquefied oil, cracked heavy oil such as straight heavy oil such as asphaltene, etc. .

(黒鉛粒子)
黒鉛粒子は非水系二次電池用炭素材を製造するに際し、核となる原料であり、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な物質であれば特に限定されないが、例えば、黒鉛、非晶質炭素、黒鉛化度の小さい炭素質物またはシリコンが挙げられ、中でも黒鉛が好ましい。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。
(Graphite particles)
The graphite particles are not particularly limited as long as they are materials that can absorb and release lithium ions in the production of a carbon material for a non-aqueous secondary battery. For example, graphite, amorphous carbon, graphite Examples of the carbonaceous material or silicon having a small degree of conversion include graphite. These can be used alone or in combination of two or more.

黒鉛は、商業的に容易に入手可能であり、理論上372mAh/gの高い充放電容量を有し、さらには他の負極用活物質を用いた場合と比較して、高電流密度での充放電特性の改善効果が大きく見込めるため、好ましい。なかでも黒鉛は不純物の少ないものが好ましく、必要に応じて、公知である種々の精製処理を施して用いることができる。黒鉛の種類としては、天然黒鉛、人造黒鉛等が挙げられるが、天然黒鉛がより好ましい。   Graphite is easily available commercially, theoretically has a high charge / discharge capacity of 372 mAh / g, and further has a high current density compared to the case where other negative electrode active materials are used. This is preferable because the effect of improving the discharge characteristics can be expected greatly. Of these, graphite preferably has few impurities, and can be used after being subjected to various known purification treatments, if necessary. Examples of the graphite include natural graphite and artificial graphite, but natural graphite is more preferable.

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。   As artificial graphite, for example, coal tar pitch, coal heavy oil, atmospheric residue, petroleum heavy oil, aromatic hydrocarbon, nitrogen-containing cyclic compound, sulfur-containing cyclic compound, polyphenylene, polyvinyl chloride, polyvinyl Examples include those obtained by baking and graphitizing organic substances such as alcohol, polyacrylonitrile, polyvinyl butyral, natural polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol-formaldehyde resin, and imide resin.

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。
天然黒鉛としては、例えば、高純度化した鱗片状黒鉛や球形化処理を施した黒鉛が挙げられる。中でも、粒子の充填性や充放電負荷特性の観点から、球形化処理を施した天然黒鉛が更に好ましい。
The firing temperature can be in the range of 2500 ° C. or more and 3200 ° C. or less, and a silicon-containing compound, a boron-containing compound, or the like can be used as a graphitization catalyst during firing.
Examples of natural graphite include highly purified flaky graphite and spheroidized graphite. Among these, natural graphite subjected to spheroidizing treatment is more preferable from the viewpoint of particle filling properties and charge / discharge load characteristics.

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、黒鉛炭素質物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、内部に導入された炭素材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。また、黒鉛を循環させることによって機械的作用を繰り返し与える機構を有するものであるのが好ましい。
As an apparatus used for the spheronization treatment, for example, an apparatus that repeatedly gives mechanical effects such as compression, friction, shearing force, etc. including the interaction of graphite carbonaceous particles, mainly to impact force, to the particles can be used.
Specifically, it has a rotor with a large number of blades installed inside the casing, and when the rotor rotates at high speed, mechanical action such as impact compression, friction, shearing force, etc. is applied to the carbon material introduced inside. An apparatus that provides a surface treatment is preferable. Moreover, it is preferable to have a mechanism that repeatedly gives mechanical action by circulating graphite.

炭素材料に機械的作用を与える好ましい装置としては、例えば、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロン(アーステクニカ社製)、CFミル(宇部興産社製)、メカノフュージョンシステム(ホソカワミクロン社製)、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)等が挙げられる。これらの中で、奈良機械製作所社製のハイブリダイゼーションシステムが好ましい。   As a preferable apparatus for giving a mechanical action to the carbon material, for example, a hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), a kryptron (manufactured by Earth Technica), a CF mill (manufactured by Ube Industries), a mechano-fusion system (Hosokawa Micron) And theta composer (manufactured by Deoksugaku Kosakusha). Among these, a hybridization system manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. is preferable.

黒鉛粒子は、上記の表面処理による球形化工程を施すことにより、鱗片状の天然黒鉛が折りたたまれる、もしくは周囲エッジ部分が球形粉砕されることにより球状とされた母体粒子に、粉砕により生じた主に5μm以下の微粉が付着してなり、表面処理後の黒鉛粒子の表面官能基量O/C値(%)が通常1%以上4%以下となる条件で、球形化処理を行うことにより製造することが好ましい。この際には、機械処理のエネルギーにより黒鉛表面の酸化反応を進行させ、黒鉛表面に酸性官能基を導入することができるよう、活性雰囲気下で行うことが好ましい。例えば前述の装置を用いて処理する場合は、回転するローターの周速度を30〜100m/秒にするのが好ましく、40〜100m/秒にするのがより好ましく、50〜100m/秒にするのが更に好ましい。また、処理は、単に炭素質物を通過させるだけでも可能であるが、30秒以上装置内を循環又は滞留させて処理するのが好ましく、1分以上装置内を循環又は滞留させて処理するのがより好ましい。   The graphite particles are produced by pulverizing the base particles that have been made spherical by applying the spheroidizing process by the surface treatment described above, so that the scale-like natural graphite is folded or the peripheral edge portion is spherically pulverized. Produced by spheroidizing under the condition that the surface functional group amount O / C value (%) of the graphite particles after the surface treatment is usually 1% or more and 4% or less. It is preferable to do. In this case, it is preferable to carry out in an active atmosphere so that the oxidation reaction of the graphite surface can be advanced by the energy of mechanical treatment and acidic functional groups can be introduced into the graphite surface. For example, when processing using the above-mentioned apparatus, the peripheral speed of the rotating rotor is preferably 30 to 100 m / sec, more preferably 40 to 100 m / sec, and 50 to 100 m / sec. Is more preferable. The treatment can be performed by simply passing a carbonaceous material, but it is preferable to circulate or stay in the apparatus for 30 seconds or longer, and it is preferable to circulate or stay in the apparatus for 1 minute or longer. More preferred.

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。
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 amorphous carbon include particles obtained by baking a bulk mesophase and particles obtained by infusibilizing and baking a carbon precursor.
Examples of the carbonaceous material having a low graphitization degree 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, and thermoplastic polymers such as polyvinyl alcohol.

前記炭素質物の黒鉛化度の程度に応じて、焼成温度は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、有機物に燐酸、ホウ酸、塩酸などの酸類、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 be 600 ° C. or higher, preferably 900 ° C. or higher, more preferably 950 ° C. or higher, and usually less 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 baking, 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.

黒鉛粒子としては、酸化物やその他金属を含んでいてもよい。その他金属としては、S
n、Si、Al、BiなどのLiと合金化可能な金属が挙げられる。
黒鉛粒子を構成する炭素材料は、他の炭素材料の一種又は二種以上と組み合わせて使用することもできる。
本発明における黒鉛粒子は以下の物性を示すものが好ましい。なお、本発明における測定方法は特に制限はないが、特段の事情がない限り実施例に記載の測定方法に準じる。
The graphite particles may contain oxides and other metals. Other metals include S
Examples thereof include metals that can be alloyed with Li, such as n, Si, Al, and Bi.
The carbon material constituting the graphite particles can be used in combination with one or more of the other carbon materials.
The graphite particles in the present invention preferably have the following physical properties. In addition, there is no restriction | limiting in particular in the measuring method in this invention, According to the measuring method as described in an Example, unless there is a special situation.

・黒鉛粒子の粒径(d50)
黒鉛粒子の粒径については特に制限が無いが、使用される範囲として、d50が通常50μm以下、好ましくは40μm以下、更に好ましくは30μm以下である。また通常1μm以上、好ましくは4μm以上、更に好ましくは8μm以上である。この粒径範囲を超えると極板化した際に、筋引きなどの工程上の不都合が出ることが多く、また、これ以下であると、表面積が大きくなりすぎ電解液との活性を抑制することが難しくなる。
-Graphite particle size (d50)
Although there is no restriction | limiting in particular about the particle size of graphite particle | grains, As a range to be used, d50 is 50 micrometers or less normally, Preferably it is 40 micrometers or less, More preferably, it is 30 micrometers or less. Moreover, it is 1 micrometer or more normally, Preferably it is 4 micrometers or more, More preferably, it is 8 micrometers or more. If this particle size range is exceeded, inconveniences such as striping often occur when the plate is made, and if it is less than this, the surface area becomes too large and the activity with the electrolyte is suppressed. Becomes difficult.

・黒鉛粒子のBET比表面積(SA)
黒鉛粒子のBET法で測定した比表面積については、通常4m/g以上、好ましくは5m/g以上である。また通常20m/g以下、好ましくは15m/g以下、より好ましくは12m/g以下である。比表面積がこの範囲を下回ると、Liが出入りする部位が少なく、高速充放電特性出力特性に劣り、一方、比表面積がこの範囲を上回ると、活物質の電解液に対する活性が過剰になり、初期不可逆容量が大きくなるため、高容量電池を製造できない可能性がある。
-BET specific surface area (SA) of graphite particles
The specific surface area of the graphite particles measured by the BET method is usually 4 m 2 / g or more, preferably 5 m 2 / g or more. Moreover, it is 20 m < 2 > / g or less normally, Preferably it is 15 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 12 m < 2 > / g or less. When the specific surface area is below this range, there are few sites where Li enters and exits, and the high-speed charge / discharge characteristic output characteristics are inferior. On the other hand, when the specific surface area exceeds this range, the activity of the active material with respect to the electrolytic solution becomes excessive. Since the irreversible capacity becomes large, a high-capacity battery may not be manufactured.

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

・黒鉛粒子のラマン(Raman)スペクトル
黒鉛粒子のラマンR値は、1580cm−1付近のピークPの強度Iと、1360cm−1付近のピークPの強度Iとを測定し、その強度比R(R=I/I)を算出して定義する。その値は、通常0.1以上、好ましくは0.15以上、より好ましくは0.17以上、更に好ましくは0.2以上である。また1以下、好ましくは0.9以下、より好ましくは0.8以下である。また、通常1以下、0.4以下が好ましく、0.3以下がより好ましい。ラマンR値がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向し易くなり、負荷特性の低下を招く虞がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶が乱れ、電解液との反応性が増し、充放電効率の低下やガス発生の増加を招く虞がある。
Raman R value of Raman (Raman) spectrum graphite particles of the graphite particles was 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, the intensity The ratio R (R = I B / I A ) is calculated and defined. The value is usually 0.1 or more, preferably 0.15 or more, more preferably 0.17 or more, and still more preferably 0.2 or more. Further, it is 1 or less, preferably 0.9 or less, more preferably 0.8 or less. Moreover, 1 or less and 0.4 or less are preferable normally, and 0.3 or less are more preferable. If the Raman R value is below this range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and when the density is increased, the crystals are likely to be oriented in a direction parallel to the electrode plate, which may lead to a reduction in load characteristics. On the other hand, if it exceeds this range, the crystal on the particle surface is disturbed, the reactivity with the electrolytic solution is increased, and the charge / discharge efficiency may be lowered and the gas generation may be increased.

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

・平均円形度
非水系二次電池用炭素材の粒径1.5μm〜40μmの範囲の粒子について測定した下記式で与えられる円形度(=粒子投影面積と同じ面積の円の周長/粒子投影像の周長)が通常0.85以上、好ましくは、0.87以上、より好ましくは0.9以上である。平均円形度がこの範囲を下回ると、大電流充放電特性の低下が生じる傾向がある。平均円形度は、液中に分散させた数千個の粒子を、CCDカメラを用いて1個ずつ撮影し、その平均的な形状パラメータを算出することが可能なフロー式粒子解析計において、1.5〜40μmの範囲の粒子を対象として、後述する実施例の方法により測定する。平均円形度は、粒子面積相当円の周囲長を分子とし、撮影された粒子投影像の周囲長を分母と
した比率で、粒子像が真円に近いほど1に近づき、粒子像が細長い或いはでこぼこしているほど小さい値になる。
Average circularity Circularity given by the following equation measured for particles having a particle diameter of 1.5 μm to 40 μm of a carbon material for a non-aqueous secondary battery (= circumference of a circle having the same area as the particle projection area / particle projection) The peripheral length of the image) is usually 0.85 or more, preferably 0.87 or more, more preferably 0.9 or more. When the average circularity is below this range, the large current charge / discharge characteristics tend to be reduced. The average circularity is 1 in a flow type particle analyzer capable of photographing several thousand particles dispersed in a liquid one by one using a CCD camera and calculating an average shape parameter thereof. Measured by the method of the examples described later, targeting particles in the range of 5 to 40 μm. The average circularity is a ratio in which the circumference of a circle equivalent to the particle area is the numerator and the circumference of the photographed particle projection image is the denominator. The closer the particle image is to a perfect circle, the closer it is to 1 and the particle image is elongated or bumpy. The smaller the value, the smaller the value.

(非水系二次電池用炭素材の製造工程)
本発明の非水系二次電池用炭素材を製造する工程の好ましい態様の一つとして、(1)黒鉛粒子に有機化合物を付着させる工程、(2)(1)で得られた黒鉛粒子を不活性雰囲気で焼成することで、黒鉛粒子表面に付着している有機化合物を炭素化して、有機化合物由来の炭素質で黒鉛粒子を被覆した炭素材を得る工程、(3)炭素質で被覆された黒鉛粒子同士が凝集結合している場合に、必要に応じて粉砕や解砕、更に必要に応じて篩や風力分級により粒度を調整する工程を少なくとも含む製造方法が挙げられる。
(Manufacturing process of carbon material for non-aqueous secondary battery)
As one of preferred embodiments of the process for producing the carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention, (1) a process of attaching an organic compound to graphite particles, (2) the graphite particles obtained in (1) are not treated. A step of carbonizing an organic compound adhering to the surface of the graphite particles by firing in an active atmosphere to obtain a carbon material in which the graphite particles are coated with a carbonaceous material derived from the organic compound; (3) coated with the carbonaceous material In the case where the graphite particles are aggregated and bonded, a production method including at least a step of adjusting the particle size by pulverization or pulverization as necessary, and further by sieving or air classification as necessary may be mentioned.

より具体的には、本発明の非水系二次電池用炭素材は、上述した条件を満たす黒鉛粒子及び有機化合物を付着させ、その混合物中の有機化合物の炭素化処理を行うことにより製造する。炭素化処理とは、非晶質化処理又は黒鉛化処理を意味する。このように非晶質炭素又は黒鉛質で黒鉛粒子が被覆された炭素材を本明細書では複層構造炭素材という場合がある。これらの中でも非晶質化処理され、黒鉛粒子に非晶質炭素が被覆された炭素材が好ましい。なお本明細書でいう被覆されているとは、炭素物質の表面の少なくとも一部又は全面が非晶質炭素質物で被覆、又は添着されている態様をいう。
例えば、次記の方法で製造することができる。
More specifically, the carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention is manufactured by attaching graphite particles and an organic compound that satisfy the above-described conditions and performing a carbonization treatment of the organic compound in the mixture. The carbonization treatment means an amorphization treatment or graphitization treatment. In this specification, a carbon material in which graphite particles are coated with amorphous carbon or graphite is sometimes referred to as a multilayer carbon material. Among these, a carbon material that has been amorphized and has graphite particles coated with amorphous carbon is preferable. The term “coated” as used herein refers to an embodiment in which at least a part or the entire surface of the carbon material is coated or attached with an amorphous carbonaceous material.
For example, it can be manufactured by the following method.

(1)黒鉛粒子に有機化合物を付着させる工程
黒鉛粒子に有機化合物を付着させる方法に特に制限はないが、例えば、黒鉛粒子と有機化合物を、種々の市販の混合機や混練機等を用いて混合し、黒鉛粒子に有機化合物が付着した混合物を得る方法が挙げられる。その際、有機化合物は、炭素化により得られる加熱処理を経た非水系二次電池用炭素材に占めている有機化合物由来残炭素成分の比率が通常0.3質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは1質量%以上となるように仕込み量を調整して混合する。その上限としては、この比率が通常30質量%以下、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下となる量である。有機化合物の混合量が多すぎると、充放電容量が低下し、集電体に塗布された活物質層を高密度に圧延する際に必要なプレス荷重が高くなり、結果として非水系二次電池の高容量化が困難となる場合がある。一方、有機化合物の混合量が少なすぎると、集電体に塗布された活物質層を高密度に圧延した際に粒子が破壊・変形し、良好な大電流充放電特性が得られない場合がある。
(1) Step of attaching an organic compound to graphite particles There is no particular limitation on the method of attaching the organic compound to the graphite particles. For example, the graphite particles and the organic compound may be mixed using various commercially available mixers and kneaders. A method of mixing to obtain a mixture in which an organic compound adheres to graphite particles is mentioned. In that case, the organic compound has a ratio of the residual carbon component derived from the organic compound in the carbon material for non-aqueous secondary batteries that has undergone the heat treatment obtained by carbonization, usually 0.3% by mass or more, preferably 0.5%. The mixing amount is adjusted and mixed so as to be at least mass%, more preferably at least 1 mass%. The upper limit is an amount such that this ratio is usually 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and still more preferably 10% by mass or less. If the amount of the organic compound mixed is too large, the charge / discharge capacity decreases, and the press load required for high-density rolling of the active material layer applied to the current collector increases, resulting in a non-aqueous secondary battery. It may be difficult to increase the capacity. On the other hand, if the mixing amount of the organic compound is too small, particles may be destroyed or deformed when the active material layer applied to the current collector is rolled to a high density, and good large current charge / discharge characteristics may not be obtained. is there.

黒鉛粒子と有機化合物は、必要に応じて加熱下で混合される。加熱温度は、有機化合物が常温で液体の場合は、常温以上の温度での混合が好ましく、有機化合物が常温で個体状の場合は、有機化合物の軟化点以上であり、通常軟化点より10℃以上高い温度、好ましくは軟化点より20℃以上高い温度、通常450℃以下、好ましくは250℃以下で行われる。加熱温度が低すぎると、有機化合物の粘度が高くなって混合が困難となる虞があり
、加熱温度が高すぎると有機化合物の揮発と重縮合によって混合系の粘度が高くなりすぎる虞がある。
The graphite particles and the organic compound are mixed under heating as necessary. When the organic compound is liquid at normal temperature, the heating temperature is preferably mixed at a temperature equal to or higher than normal temperature. When the organic compound is solid at normal temperature, it is higher than the softening point of the organic compound and is usually 10 ° C. above the softening point. It is carried out at a temperature higher than this, preferably at a temperature 20 ° C. or higher than the softening point, usually 450 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or lower. If the heating temperature is too low, the viscosity of the organic compound may be high and mixing may be difficult. If the heating temperature is too high, the viscosity of the mixed system may be too high due to volatilization and polycondensation of the organic compound.

混合機は、リボンミキサー、MCプロセッサー、プロシェアミキサー、KRCニーダーなど市販されているものを使用することができる。捏合時間の下限は通常1分以上、好ましくは2分以上、より好ましくは5分以上であり、上限は、通常120分以下、好ましくは100分以下、より好ましくは80分以下である。混合時間が短すぎると、黒鉛粒子の周りへの有機化合物の付着が均質に行われない傾向が見られ、長すぎるとコストの増加をきたす。
(2)(1)で得られた黒鉛粒子を不活性雰囲気で焼成することで、黒鉛粒子表面に着いている有機化合物を炭素化して、有機化合物由来の炭素質で黒鉛粒子を被覆した炭素材を得る工程
(1)で得られた混合物(黒鉛粒子)を、非酸化性雰囲気下で加熱焼成し、有機化合物を炭素化する。焼成に供する混合物中の有機化合物は、まず、400℃〜500℃までの加熱により、該有機化合物中に含まれる低沸点留分が留去され、該低沸点留分の留去と同時にまたは該低沸点留分の留去後に、該有機化合物の重縮合反応や分解反応が生じ、該分解した成分は逸散し、重縮合反応により高分子量化されたものや、高沸点留分で分解されないものは、黒鉛粒子表面やその近傍に残る。更に温度を上昇させると、黒鉛粒子表面やその近傍に残った高分子量物や高沸点物の重縮合が更に進行し、該高分子量物や高沸点物が炭素化される。
Commercially available mixers such as ribbon mixers, MC processors, pro-shear mixers, and KRC kneaders can be used as the mixer. The lower limit of the mixing time is usually 1 minute or longer, preferably 2 minutes or longer, more preferably 5 minutes or longer, and the upper limit is usually 120 minutes or shorter, preferably 100 minutes or shorter, more preferably 80 minutes or shorter. When the mixing time is too short, there is a tendency that the organic compound does not adhere uniformly around the graphite particles, and when it is too long, the cost increases.
(2) A carbon material obtained by firing the graphite particles obtained in (1) in an inert atmosphere to carbonize the organic compound attached to the surface of the graphite particles and coating the graphite particles with carbonaceous material derived from the organic compound. The mixture (graphite particles) obtained in the step (1) for obtaining is heated and fired in a non-oxidizing atmosphere to carbonize the organic compound. The organic compound in the mixture to be baked is first heated to 400 ° C. to 500 ° C. to distill off the low-boiling fraction contained in the organic compound, and simultaneously with the distillation of the low-boiling fraction or the After distilling off the low-boiling fraction, a polycondensation reaction or decomposition reaction of the organic compound occurs, and the decomposed components are dissipated and are not decomposed by the high-boiling fraction or those having a high molecular weight by the polycondensation reaction. Things remain on or near the graphite particle surface. When the temperature is further raised, polycondensation of the high molecular weight substance and high boiling point substance remaining on or near the graphite particle surface further proceeds, and the high molecular weight substance and high boiling point substance are carbonized.

焼成する温度の下限は通常500℃以上、好ましくは600℃以上、より好ましくは700℃以上である。温度の上限は通常2000℃以下、好ましくは1700℃以下、より好ましくは1500℃以下、更に好ましくは1400℃以下である。焼成温度が低すぎると有機物の重縮合高分子量化の程度が小さいため、炭素化の程度が小さい傾向にあり、リチウム電池用負極材として用いた時に、不可逆容量(充電時に負極内に取り込まれたリチウムイオンの一部が放電で戻なくなる量)が大きくなる傾向にあり好ましくない。焼成温度が高すぎると、有機化合物の炭素化が進みすぎる傾向にあり、リチウム電池用負極材として用いた時に、リチウムイオンの入出力速度が小さくなってしまう傾向にある。
工程(2)は、必要により2段階に分けて実施することができる。
焼成を2段回に分けて実施することにより、1段回目で混合物中の有機化合物に含まれる低沸点物質や、有機化合物の焼成反応で分解発生する物質の除外を行ない、2段階目で、粒子表面やその近傍に残った高分子量物や高沸点物の重縮合、炭素化を行うことができる。
The lower limit of the firing temperature is usually 500 ° C. or higher, preferably 600 ° C. or higher, more preferably 700 ° C. or higher. The upper limit of the temperature is usually 2000 ° C. or lower, preferably 1700 ° C. or lower, more preferably 1500 ° C. or lower, and further preferably 1400 ° C. or lower. If the firing temperature is too low, the degree of carbonization of organic substances is small, so the degree of carbonization tends to be small, and when used as a negative electrode material for lithium batteries, irreversible capacity (incorporated into the negative electrode during charging) The amount that a part of lithium ions does not return by discharge tends to increase, which is not preferable. If the firing temperature is too high, the carbonization of the organic compound tends to proceed too much, and when used as a negative electrode material for a lithium battery, the input / output rate of lithium ions tends to decrease.
Step (2) can be carried out in two stages if necessary.
By carrying out the firing in two stages, the low boiling point substances contained in the organic compound in the mixture in the first stage and the substances that are decomposed by the firing reaction of the organic compound are excluded, and in the second stage, Polycondensation and carbonization of high molecular weight substances and high-boiling substances remaining on the particle surface or in the vicinity thereof can be performed.

焼成を2段回に分けて実施する場合の1段階目の焼成温度の下限は通常400℃以上、
好ましくは450℃以上、より好ましくは500℃以上である。上限は通常1000℃以下、好ましくは900℃以下、より好ましくは800℃以下である。焼成温度が低すぎると、有機化合物に含まれる低沸点物質や、有機化合物の焼成反応で分解発生する物質の除外の程度が低くなり、2段階目焼成への負荷がかかり望ましくない。2段回に分けて実施する場合の2段階目の焼成温度の下限は通常500℃以上、好ましくは600℃以上、より好ましくは700℃以上である。上限は通常2000℃以下、好ましくは1700℃以下、より好ましくは1500℃以下、更に好ましくは1400℃以下である。焼成温度が低すぎると有機物の重縮合高分子量化の程度が小さいため、炭素化の程度が小さい傾向にあり、リチウム電池用負極材として用いた時に、不可逆容量(充電時に負極内に取り込まれたリチウムイオンの一部が放電で戻なくなる量)が大きくなる傾向にあり好ましくない。焼成温度が高すぎると、有機化合物の炭素化が進みすぎる傾向にあり、リチウム電池用負極材として用いた時に、リチウムイオンの入出力速度が小さくなってしまう傾向にある。
When firing is performed in two stages, the lower limit of the first stage firing temperature is usually 400 ° C. or higher,
Preferably it is 450 degreeC or more, More preferably, it is 500 degreeC or more. The upper limit is usually 1000 ° C. or lower, preferably 900 ° C. or lower, more preferably 800 ° C. or lower. If the calcination temperature is too low, the degree of exclusion of low-boiling substances contained in the organic compound and substances that are decomposed by the calcination reaction of the organic compound becomes low, which is undesirable because it places a burden on the second-stage calcination. The lower limit of the firing temperature in the second stage when carrying out in two stages is usually 500 ° C. or higher, preferably 600 ° C. or higher, more preferably 700 ° C. or higher. The upper limit is usually 2000 ° C. or lower, preferably 1700 ° C. or lower, more preferably 1500 ° C. or lower, and further preferably 1400 ° C. or lower. If the firing temperature is too low, the degree of carbonization of organic substances is small, so the degree of carbonization tends to be small, and when used as a negative electrode material for lithium batteries, irreversible capacity (incorporated into the negative electrode during charging) The amount that a part of lithium ions does not return by discharge tends to increase, which is not preferable. If the firing temperature is too high, the carbonization of the organic compound tends to proceed too much, and when used as a negative electrode material for a lithium battery, the input / output rate of lithium ions tends to decrease.

焼成時の昇温速度は特に限定されないが、通常2℃/hr以上、好ましくは3℃/hr以上、より好ましくは4℃/hr以上、上限は通常3000℃/hr以下、好ましくは2000℃/hr以下、より好ましくは1000℃/hr以下である。焼成時の昇温速度が小さすぎると、焼成に時間がかかり、加熱コストが大きくなる傾向がある。昇温速度が大きすぎると、重縮合反応が充分に行われず、炭素化される量が小さくなり、比表面積の増加や不可逆容量の増加をきたす傾向がある。焼成時には、必要に応じて攪拌を行なってもよい。
焼成に用いる設備は、例えば、シャトル炉、トンネル炉、リードハンマー炉、ロータリーキルン、ローラーハース炉、プッシャー炉、オートクレーブ等の反応槽、コーカー(コークス製造の熱処理槽)、電気炉やガス炉等、非酸化性雰囲気での焼成が可能であれば特に限定されない。
The heating rate during firing is not particularly limited, but is usually 2 ° C./hr or more, preferably 3 ° C./hr or more, more preferably 4 ° C./hr or more, and the upper limit is usually 3000 ° C./hr or less, preferably 2000 ° C./hr. hr or less, more preferably 1000 ° C./hr or less. If the temperature increase rate during firing is too small, firing takes time and the heating cost tends to increase. If the rate of temperature increase is too high, the polycondensation reaction will not be sufficiently performed, the amount of carbonization will be small, and the specific surface area and irreversible capacity will tend to increase. During firing, stirring may be performed as necessary.
The equipment used for firing is, for example, a shuttle furnace, a tunnel furnace, a lead hammer furnace, a rotary kiln, a roller hearth furnace, a pusher furnace, an autoclave reaction tank, a coker (heat treatment tank for coke production), an electric furnace, a gas furnace, etc. There is no particular limitation as long as firing in an oxidizing atmosphere is possible.

加熱焼成時の雰囲気は、酸化を防止するため、窒素、アルゴン等の不活性ガスの流通下又はブリーズ、パッキングコークス等の粒状炭素材を間隙に充填した非酸化性雰囲気下で行う。また、本発明の非水系二次電池用炭素材における有機化合物由来の炭素質の被覆率は、黒鉛粒子に対する有機化合物由来の炭素質の被覆率を示すものであり、本発明において通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.3%以上、特に好ましくは0.7質量%以上であり、また前記被覆率は、通常20質量%以下、好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下、特に好ましくは7質量%以下、最も好ましくは5質量%以下である。   In order to prevent oxidation, the atmosphere at the time of heating and firing is performed under a non-oxidizing atmosphere in which an inert gas such as nitrogen or argon is circulated or a granular carbon material such as breeze or packing coke is filled in the gap. Further, the coverage of the carbonaceous material derived from the organic compound in the carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention indicates the coverage of the carbonaceous material derived from the organic compound with respect to the graphite particles, and is usually 0.01 in the present invention. % By mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% or more, particularly preferably 0.7% by mass or more, and the coverage is usually 20% by mass or less, preferably 15% by mass. % Or less, more preferably 10% by mass or less, particularly preferably 7% by mass or less, and most preferably 5% by mass or less.

被覆率が多すぎると、非水系二次電池において高容量を達成する為に十分な圧力で圧延を行った場合に、炭素材にダメージが与えられて材料破壊が起こり、初期サイクル時充放電不可逆容量の増大、初期効率の低下を招く傾向がある。
一方、被覆率が小さすぎると、被覆となっている効果が得られにくくなる傾向がある。すなわち、電池において電解液との副反応を十分に抑制できず、初期サイクル時充放電不可逆容量の増大、初期効率の低下を招く傾向がある。炭素質の層は薄くても炭素物質の表面の大部分にわたって均一に存在していれば、本発明の効果を奏することができるが、炭素質の量が少なくなりすぎて、黒鉛粒子そのものが本発明の非水系二次電池用炭素材の最表面に多くあらわれると、本発明の効果が得られにくくなる。
If the coverage is too high, the carbon material will be damaged and material destruction will occur when rolling at a sufficient pressure to achieve high capacity in non-aqueous secondary batteries. There is a tendency to increase capacity and decrease initial efficiency.
On the other hand, if the coverage is too small, the effect of being covered tends to be difficult to obtain. That is, the side reaction with the electrolytic solution in the battery cannot be sufficiently suppressed, and the charge / discharge irreversible capacity during the initial cycle tends to increase and the initial efficiency tends to decrease. Even if the carbonaceous layer is thin, the effect of the present invention can be obtained as long as the carbonaceous layer is uniformly present over the entire surface of the carbon material. When many appear on the outermost surface of the carbon material for a non-aqueous secondary battery of the invention, it becomes difficult to obtain the effect of the present invention.

また、本発明における炭素質の被覆率は、材料焼成前後のサンプル質量より算出できる。なおこのとき、炭素物質の焼成前後質量変化はないものとして計算する。
被覆率(重量%)=100−(K×D)/((K+T)×N)×100
この式において、Kは有機化合物との混合に供した黒鉛粒子の重量(Kg)、Tは黒鉛粒子との混合に供した有機化合物の重量(kg)、DはKとTの混合物のうち実際に焼成に供した混合物量、Nは焼成後の炭素材の重量をしめす。
Further, the carbonaceous coverage in the present invention can be calculated from the sample mass before and after the material firing. At this time, the calculation is made assuming that there is no mass change before and after firing the carbon material.
Covering rate (% by weight) = 100− (K × D) / ((K + T) × N) × 100
In this formula, K is the weight (Kg) of the graphite particles subjected to mixing with the organic compound, T is the weight (kg) of the organic compound subjected to mixing with the graphite particles, and D is the actual amount of the mixture of K and T. The amount of the mixture subjected to firing, N, indicates the weight of the carbon material after firing.

(3)炭素質で被覆された黒鉛粒子同士が凝集結合している場合に、必要に応じて粉砕や解砕、更に必要に応じて篩や風力分級により粒度を調整する工程
前記非水系二次電池用炭素材を必要に応じて粉砕、解砕、磨砕、分級処理等の粉体加工をする。粉砕に用いる装置に特に制限はないが、例えば、粗粉砕機としてはせん断式ミル、ジョークラッシャー、衝撃式クラッシャー、コーンクラッシャー等が挙げられ、微粉砕機としてはボールミル、振動ミル、ピンミル、攪拌ミル、ジェットミル等が挙げられる。
(3) A step of adjusting the particle size by pulverization or pulverization, if necessary, and, if necessary, by sieving or air classification when graphite particles coated with carbonaceous material are agglomerated and bonded. The battery carbon material is pulverized, crushed, ground, classified, etc. as required. There are no particular restrictions on the apparatus used for pulverization. Examples of the coarse pulverizer include a shearing mill, jaw crusher, impact crusher, and cone crusher. Examples of the fine pulverizer include a ball mill, a vibration mill, a pin mill, and a stirring mill. And a jet mill.

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

<他の炭素材との混合>
本発明の非水系二次電池用炭素材は、何れか一種を単独で、又は二種以上を任意の組成及び組み合わせで併用して、リチウムイオン二次電池の負極材として好適に使用することができる。本発明の非水系二次電池用炭素材一種又は二種以上を、他の一種又は二種以上のその他炭素材と混合し、これを非水系二次電池、好ましくはリチウムイオン二次電池の負極材として用いても良い。
<Mixing with other carbon materials>
The carbon material for non-aqueous secondary batteries of the present invention can be suitably used as a negative electrode material for a lithium ion secondary battery by using any one of them alone or in combination of two or more of them in any composition and combination. it can. One or two or more carbon materials for non-aqueous secondary batteries of the present invention are mixed with other one or two or more other carbon materials, and this is mixed with a non-aqueous secondary battery, preferably a negative electrode of a lithium ion secondary battery. It may be used as a material.

上述の非水系二次電池用炭素材にその他炭素材を混合する場合、非水系二次電池用炭素材とその他炭素材の総量に対する非水系二次電池用炭素材の混合割合は、通常10重量%以上、好ましくは20重量%以上、また、通常90重量%以下、好ましくは80重量%以下の範囲である。その他炭素材の混合割合が、前記範囲を下回ると、添加した効果が現れ難い傾向がある。一方、前記範囲を上回ると、非水系二次電池用炭素材の特性が現れ難い傾向がある。   When other carbon materials are mixed with the carbon material for non-aqueous secondary batteries described above, the mixing ratio of the carbon material for non-aqueous secondary batteries to the total amount of carbon materials for non-aqueous secondary batteries and other carbon materials is usually 10 wt. % Or more, preferably 20% by weight or more, and usually 90% by weight or less, preferably 80% by weight or less. When the mixing ratio of other carbon materials is below the above range, the added effect tends to hardly appear. On the other hand, when the above range is exceeded, the characteristics of the carbon material for non-aqueous secondary batteries tend to hardly appear.

その他炭素材としては、Si、SiC、天然黒鉛、人造黒鉛、非晶質被覆黒鉛、非晶質炭素の中から選ばれる材料を用いる。これらの材料は、何れかを一種を単独で用いても良く、二種以上を任意の組み合わせ及び組成で併用しても良い。
天然黒鉛としては、例えば、高純度化した鱗片状黒鉛や球形化した黒鉛を用いることができる。天然黒鉛の体積基準平均粒径は、通常8μm以上、好ましくは12μm以上、また、通常60μm以下、好ましくは40μm以下の範囲である。天然黒鉛のBET比表面積は、通常3.5m/g以上、好ましくは、4.5m/g以上、また、通常8m/g以下、好ましくは6m/g以下の範囲である。
In addition, as the carbon material, a material selected from Si, SiC, natural graphite, artificial graphite, amorphous-coated graphite, and amorphous carbon is used. Any one of these materials may be used alone, or two or more of these materials may be used in any combination and composition.
As natural graphite, for example, highly purified flaky graphite or spheroidized graphite can be used. The volume-based average particle diameter of natural graphite is usually 8 μm or more, preferably 12 μm or more, and usually 60 μm or less, preferably 40 μm or less. Natural graphite has a BET specific surface area of usually 3.5 m 2 / g or more, preferably 4.5 m 2 / g or more, and usually 8 m 2 / g or less, preferably 6 m 2 / g or less.

人造黒鉛としては、炭素材を黒鉛化した粒子等が挙げられ、例えば、単一の黒鉛前駆体粒子を粉状のまま焼成、黒鉛化した粒子などを用いることができる。
非晶質被覆黒鉛としては、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛に非晶質前駆対を被覆、焼成した粒子や、天然黒鉛や人造黒鉛に非晶質をCVDにより被覆した粒子を用いることができる。
Examples of the artificial graphite include particles obtained by graphitizing a carbon material. For example, particles obtained by firing and graphitizing a single graphite precursor particle while it is powdered can be used.
As amorphous-coated graphite, for example, natural graphite or artificial graphite coated with an amorphous precursor pair and fired, or natural graphite or artificial graphite coated with amorphous by CVD can be used.

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、有機化合物を不融化処理し、焼成した粒子を用いることができる。
非水系二次電池用炭素材とその他炭素材との混合に用いる装置としては、特に制限はないが、例えば、回転型混合機の場合:円筒型混合機、双子円筒型混合機、二重円錐型混合機、正立方型混合機、鍬形混合機、固定型混合機の場合:螺旋型混合機、リボン型混合機、Muller型混合機、Helical Flight型混合機、Pugmill型混合機、流動化型混合機等を用いることができる。
As the amorphous carbon, for example, particles obtained by firing a bulk mesophase, or particles obtained by firing an infusible organic compound can be used.
There are no particular restrictions on the device used to mix the carbon material for non-aqueous secondary batteries with other carbon materials. For example, in the case of a rotary mixer: a cylindrical mixer, a twin cylinder mixer, a double cone Type mixer, regular cubic mixer, vertical mixer, stationary mixer: spiral mixer, ribbon mixer, Muller mixer, Helical Flyt mixer, Pugmill mixer, fluidized mixer A mixer or the like can be used.

<非水系二次電池用負極>
本発明の非水系二次電池用負極(以下適宜「電極シート」ともいう。)は、集電体と、集電体上に形成された活物質層とを備えると共に、活物質層は少なくとも本発明の非水系二次電池用炭素材とを含有することを特徴とする。更に好ましくはバインダを含有する。
ここでいうバインダとは、非水系二次電池用負極を作成する際に、活物質同士の結着、及び活物質層を集電体に保持することを目的として添加するバインダを意味し、本明細書でいう有機化合物とは異なるものである。
<Negative electrode for non-aqueous secondary battery>
A negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention (hereinafter also referred to as an “electrode sheet” as appropriate) includes a current collector and an active material layer formed on the current collector, and the active material layer is at least the present material layer. It contains the carbon material for non-aqueous secondary batteries of the invention. More preferably, it contains a binder.
The binder here means a binder that is added for the purpose of binding the active materials and holding the active material layer on the current collector when creating the negative electrode for the non-aqueous secondary battery. It is different from the organic compound mentioned in the specification.

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

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

分子内にオレフィン性不飽和結合を有するバインダとしては、その分子量が大きいものか、或いは、不飽和結合の割合が大きいものが望ましい。具体的に、分子量が大きいバインダの場合には、その重量平均分子量が通常1万以上、好ましくは5万以上、また、通常100万以下、好ましくは30万以下の範囲にあるものが望ましい。また、不飽和結合の割合が大きいバインダの場合には、全バインダの1g当たりのオレフィン性不飽和結合のモル数が、通常2.5×10−7以上、好ましくは8×10−7以上、また、通常1×10−6以下、好ましくは5×10−6以下の範囲にあるものが望ましい。バインダとしては、これらの分子量に関する規定と不飽和結合の割合に関する規定のうち、少なくとも何れか一方を満たしていればよいが、両方の規定を同時に満たすものがより好ましい。オレフィン性不飽和結合を有するバインダの分子量が小さ過ぎると機械的強度に劣り、大き過ぎると可撓性に劣る。また、バインダ中のオレフィン性不飽和結合の割合が小さ過ぎると強度向上効果が薄れ、大き過ぎると可撓性に劣る。 As the binder having an olefinically unsaturated bond in the molecule, one having a large molecular weight or one having a large proportion of unsaturated bonds is desirable. Specifically, in the case of a binder having a large molecular weight, it is desirable that the weight average molecular weight is usually 10,000 or more, preferably 50,000 or more, and usually 1,000,000 or less, preferably 300,000 or less. In the case of a binder having a large ratio of unsaturated bonds, the number of moles of olefinically unsaturated bonds per gram of all binders is usually 2.5 × 10 −7 or more, preferably 8 × 10 −7 or more, In addition, it is usually 1 × 10 −6 or less, preferably 5 × 10 −6 or less. The binder only needs to satisfy at least one of these regulations regarding molecular weight and regulations regarding the proportion of unsaturated bonds, but it is more preferable to satisfy both regulations simultaneously. When the molecular weight of the binder having an olefinically unsaturated bond is too small, the mechanical strength is inferior, and when it is too large, the flexibility is inferior. Moreover, if the ratio of the olefinically unsaturated bond in the binder is too small, the effect of improving the strength is reduced, and if it is too large, the flexibility is poor.

また、オレフィン性不飽和結合を有するバインダは、その不飽和度が、通常15%以上、好ましくは20%以上、より好ましくは40%以上、また、通常90%以下、好ましくは80%以下の範囲にあるものが望ましい。なお、不飽和度とは、ポリマーの繰り返し単位に対する二重結合の割合(%)を表す。
本発明においては、オレフィン性不飽和結合を有さないバインダも、本発明の効果が失われない範囲において、上述のオレフィン性不飽和結合を有するバインダと併用することができる。オレフィン性不飽和結合を有するバインダに対する、オレフィン性不飽和結合を有さないバインダの混合比率は、通常150重量%以下、好ましくは120重量%以下の範囲である。
The binder having an olefinically unsaturated bond has a degree of unsaturation of usually 15% or more, preferably 20% or more, more preferably 40% or more, and usually 90% or less, preferably 80% or less. Is desirable. The degree of unsaturation represents the ratio (%) of the double bond to the repeating unit of the polymer.
In the present invention, a binder that does not have an olefinically unsaturated bond can also be used in combination with the above-described binder that has an olefinically unsaturated bond as long as the effects of the present invention are not lost. The mixing ratio of the binder having no olefinically unsaturated bond to the binder having an olefinically unsaturated bond is usually 150% by weight or less, preferably 120% by weight or less.

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

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

スラリーを塗布する集電体としては、従来公知のものを用いることができる。具体的には、圧延銅箔、電解銅箔、ステンレス箔等の金属薄膜が挙げられる。集電体の厚さは、通常4μm以上、好ましくは6μm以上であり、通常30μm以下、好ましくは20μm以下である。
スラリーを集電体上に塗布した後、通常60℃以上、好ましくは80℃以上、また、通常200℃以下、好ましくは195℃以下の温度で、乾燥空気又は不活性雰囲気下で乾燥し、活物性層を形成する。
A conventionally well-known thing can be used as a collector which apply | coats a slurry. Specific examples include metal thin films such as rolled copper foil, electrolytic copper foil, and stainless steel foil. The thickness of the current collector is usually 4 μm or more, preferably 6 μm or more, and usually 30 μm or less, preferably 20 μm or less.
After applying the slurry on the current collector, the slurry is usually dried at a temperature of 60 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher, and usually 200 ° C. or lower, preferably 195 ° C. or lower, in dry air or an inert atmosphere. A physical layer is formed.

スラリーを塗布、乾燥して得られる活物質層の厚さは、通常5μm以上、好ましくは20μm以上、更に好ましくは30μm以上、また、通常200μm以下、好ましくは100μm以下、更に好ましくは75μm以下である。活物質層が薄すぎると、活物質の粒径との兼ね合いから負極としての実用性に欠け、厚すぎると、高密度の電流値に対する十分なLiの吸蔵・放出の機能が得られにくい。   The thickness of the active material layer obtained by applying and drying the slurry is usually 5 μm or more, preferably 20 μm or more, more preferably 30 μm or more, and usually 200 μm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 75 μm or less. . If the active material layer is too thin, it is not practical as a negative electrode because of the balance with the particle size of the active material, and if it is too thick, it is difficult to obtain a sufficient Li occlusion / release function for high-density current values.

活物質層における非水系二次電池用炭素材の密度は、用途により異なるが、容量を重視する用途では、好ましくは1.0g/cm以上、とりわけ1.2g/cm以上、更に1.25g/cm以上、特に1.3g/cm以上が好ましい。密度が低すぎると、単位体積あたりの電池の容量が必ずしも充分ではない。また、密度が高すぎるとレート特性が低下するので、1.9g/cm以下が好ましい。 The density of the carbon material for the non-aqueous secondary battery in the active material layer varies depending on the application, but is preferably 1.0 g / cm 3 or more, particularly 1.2 g / cm 3 or more, and more preferably 1. It is preferably 25 g / cm 3 or more, particularly 1.3 g / cm 3 or more. If the density is too low, the capacity of the battery per unit volume is not always sufficient. Moreover, since a rate characteristic will fall when a density is too high, 1.9 g / cm < 3 > or less is preferable.

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

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

正極活物質としては、リチウムイオンなどのアルカリ金属カチオンを充放電時に吸蔵、放出できる金属カルコゲン化合物などが挙げられる。金属カルコゲン化合物としては、バナジウムの酸化物、モリブデンの酸化物、マンガンの酸化物、クロムの酸化物、チタンの酸化物、タングステンの酸化物などの遷移金属酸化物、バナジウムの硫化物、モリブデンの硫化物、チタンの硫化物、CuSなどの遷移金属硫化物、NiPS、FePS等の遷移金属のリン−硫黄化合物、VSe、NbSeなどの遷移金属のセレン化合物、Fe0.25V0.75S、Na0.1CrSなどの遷移金属の複合酸化物、LiCoS、LiNiSなどの遷移金属の複合硫化物等が挙げられる。 Examples of the positive electrode active material include metal chalcogen compounds that can occlude and release alkali metal cations such as lithium ions during charge and discharge. Examples of metal chalcogen compounds include vanadium oxide, molybdenum oxide, manganese oxide, chromium oxide, titanium oxide, tungsten oxide and other transition metal oxides, vanadium sulfide, molybdenum sulfide. things, sulfides of titanium, transition metal sulfides such as CuS, NIPS 3, FEPS phosphorus transition metals, such as 3 - sulfur compounds, VSe 2, NbSe 3 selenium compounds of transition metals such as, Fe0.25V0.75S 2, Na0.1CrS 2 composite oxide of a transition metal such as, LiCoS 2, LiNiS 2 composite sulfide of a transition metal, such as and the like.

これらの中でも、V、V13、VO、Cr、MnO、TiO、MoV、LiCoO、LiNiO、LiMn、TiS、V、Cr0.25V0.75S、Cr0.5V0.5Sなどが好ましく、特に好ましいのはLiCoO、LiNiO、LiMnや、これらの遷移金属の一部を他の金属で置換したリチウム遷移金属複合酸化物である。これらの正極活物質は、単独で用いても複数を混合して用いてもよい。 Among these, V 2 O 5, V 5 O 13, VO 2, Cr 2 O 5, MnO 2, TiO, MoV 2 O 8, LiCoO 2, LiNiO 2, LiMn 2 O 4, TiS 2, V 2 S 5 , Cr0.25V0.75S 2 , Cr0.5V0.5S 2 and the like are preferable, and LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4, and lithium transitions in which some of these transition metals are replaced with other metals are particularly preferable. It is a metal complex oxide. These positive electrode active materials may be used alone or in combination.

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

正極活物質層中には、電極の導電性を向上させるために、導電材を含有させてもよい。導電剤としては、活物質に適量混合して導電性を付与できるものであれば特に制限はないが、通常、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛などの炭素粉末、各種の金属の繊維、粉末、箔などが挙げられる。
正極板は、前記したような負極の製造と同様の手法で、正極活物質やバインダを溶剤でスラリー化し、集電体上に塗布、乾燥することにより形成する。正極の集電体としては、アルミニウム、ニッケル、SUSなどが用いられるが、何ら限定されない。
The positive electrode active material layer may contain a conductive material in order to improve the conductivity of the electrode. The conductive agent is not particularly limited as long as it can be mixed with an active material in an appropriate amount to impart conductivity, but is usually carbon powder such as acetylene black, carbon black, and graphite, various metal fibers, powder, and foil. Etc.
The positive electrode plate is formed by slurrying a positive electrode active material or a binder with a solvent in the same manner as in the production of the negative electrode as described above, and applying and drying on a current collector. As the current collector of the positive electrode, aluminum, nickel, SUS, or the like is used, but is not limited at all.

電解質としては、非水系溶媒にリチウム塩を溶解させた非水系電解液や、この非水系電解液を有機高分子化合物等によりゲル状、ゴム状、固体シート状にしたものなどが用いられる。
非水系電解液に使用される非水系溶媒は特に制限されず、従来から非水系電解液の溶媒として提案されている公知の非水系溶媒の中から、適宜選択して用いることができる。例えば、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート類;1,2−ジメトキシエタン等の鎖状エーテル類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、スルホラン、1,3−ジオキソラン等の環状エーテル類;ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等の鎖状エステル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル類などが挙げられる。
As the electrolyte, a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent, or a gel, rubber, or solid sheet obtained by using an organic polymer compound or the like from the non-aqueous electrolyte is used.
The non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, and can be appropriately selected from known non-aqueous solvents that have been conventionally proposed as solvents for non-aqueous electrolytes. For example, chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate; cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate and butylene carbonate; chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane; tetrahydrofuran, 2-methyl Examples include cyclic ethers such as tetrahydrofuran, sulfolane, and 1,3-dioxolane; chain esters such as methyl formate, methyl acetate, and methyl propionate; and cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone.

これらの非水系溶媒は、何れか一種を単独で用いても良く、二種以上を混合して用いても良い。混合溶媒の場合は、環状カーボネートと鎖状カーボネートを含む混合溶媒の組合せが好ましく、環状カーボネートが、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの混合溶媒であることが、低温でも高いイオン電導度を発現でき、低温充電不可特性が向上するという点で特に好ましい。中でもプロピレンカーボネートが非水系溶媒全体に対し、2質量%以上80質量%以下の範囲が好ましく、5質量%以上70質量%以下の範囲がより好ましく、10質量%以上60質量%以下の範囲がさらに好ましい。プロピレンカーボネートの割合が上記より低いと低温でのイオン電導度が低下し、プロピレンカーボネートの割合が上記より高いと、黒鉛系電極を用いた場合にはLiイオンに溶媒和したPCが黒鉛相間へ共挿入することにより黒鉛系負極活物質の層間剥離劣化がおこり、十分な容量が得られなくなる問題がある。   Any one of these non-aqueous solvents may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used. In the case of a mixed solvent, a combination of a mixed solvent containing a cyclic carbonate and a chain carbonate is preferable, and the cyclic carbonate is a mixed solvent of ethylene carbonate and propylene carbonate. This is particularly preferable from the viewpoint that the impossible characteristics are improved. Among these, propylene carbonate is preferably in a range of 2% by mass to 80% by mass, more preferably in a range of 5% by mass to 70% by mass, and further in a range of 10% by mass to 60% by mass with respect to the entire non-aqueous solvent. preferable. When the proportion of propylene carbonate is lower than the above, the ionic conductivity at low temperature is lowered, and when the proportion of propylene carbonate is higher than the above, when a graphite electrode is used, the PC solvated with Li ions coexists between the graphite phases. Insertion causes delamination degradation of the graphite-based negative electrode active material, and there is a problem that sufficient capacity cannot be obtained.

非水系電解液に使用されるリチウム塩も特に制限されず、この用途に用い得ることが知られている公知のリチウム塩の中から、適宜選択して用いることができる。例えば、LiCl、LiBrなどのハロゲン化物、LiClO、LiBrO、LiClOなどの過ハロゲン酸塩、LiPF、LiBF、LiAsFなどの無機フッ化物塩などの無機リチウム塩、LiCFSO、LiCSOなどのパーフルオロアルカンスルホン酸塩、Liトリフルオロスルフォンイミド((CFSONLi)などのパーフルオロアルカンスルホン酸イミド塩などの含フッ素有機リチウム塩などが挙げられ、この中でもLiClO、LiPF、LiBF、が好ましい。 The lithium salt used in the non-aqueous electrolytic solution is not particularly limited, and can be appropriately selected from known lithium salts that can be used for this purpose. For example, halides such as LiCl and LiBr, perhalogenates such as LiClO 4 , LiBrO 4 and LiClO 4 , inorganic lithium salts such as inorganic fluoride salts such as LiPF 6 , LiBF 4 and LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , Fluorine-containing organic lithium salts such as perfluoroalkanesulfonic acid salts such as LiC 4 F 9 SO 3 and perfluoroalkanesulfonic acid imide salts such as Li trifluorosulfonimide ((CF 3 SO 2 ) 2 NLi) Of these, LiClO 4 , LiPF 6 , and LiBF 4 are preferable.

リチウム塩は、単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。非水系電解液中におけるリチウム塩の濃度は、通常0.5M以上、2.0M以下の範囲である。
また、上述の非水系電解液に有機高分子化合物を含ませ、ゲル状、ゴム状、或いは固体シート状にして使用する場合、有機高分子化合物の具体例としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系高分子化合物;ポリエーテル系高分子化合物の架橋体高分子;ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニルアルコール系高分子化合物;ビニルアルコール系高分子化合物の不溶化物;ポリエピクロルヒドリン;ポリフォスファゼン;ポリシロキサン;ポリビニルピロリドン、ポリビニリデンカーボネート、ポリアクリロニトリルなどのビニル系高分子化合物;ポリ(ω−メトキシオリゴオキシエチレンメタクリレート)、ポリ(ω−メトキシオリゴオキシエチレンメタクリレート−co−メチルメタクリレート)、ポリ(ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン)等のポリマー共重合体などが挙げられる。
Lithium salts may be used alone or in combination of two or more. The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is usually in the range of 0.5M to 2.0M.
In addition, when an organic polymer compound is included in the above non-aqueous electrolyte and used in the form of a gel, rubber, or solid sheet, specific examples of the organic polymer compound include polyethylene oxide, polypropylene oxide, and the like. Polyether polymer compounds; Cross-linked polymers of polyether polymer compounds; Vinyl alcohol polymer compounds such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral; Insolubilized vinyl alcohol polymer compounds; Polyepichlorohydrin; Polyphosphazene; Siloxane; vinyl polymer compounds such as polyvinylpyrrolidone, polyvinylidene carbonate, polyacrylonitrile; poly (ω-methoxyoligooxyethylene methacrylate), poly (ω-methoxyoligooxyethylene methacrylate-co-methyl methacrylate) Rate) and polymer copolymers such as poly (hexafluoropropylene-vinylidene fluoride).

上述の非水系電解液は、更に被膜形成剤を含んでいても良い。被膜形成剤の具体例としては、ビニレンカーボネート、ビニルエチルカーボネート、メチルフェニルカーボネートなどのカーボネート化合物、エチレンサルファイド、プロピレンサルファイドなどのアルケンサルファイド;1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトンなどのスルトン化合物;マレイン酸無水物、コハク酸無水物などの酸無水物などが挙げられる。更に、ジフェニルエーテル、シクロヘキシルベンゼン等の過充電防止剤が添加されていても良い。上記添加剤を用いる場合、その含有量は通常10質量%以下、中でも8質量%以下、更には5質量%以下、特に2質量%以下の範囲が好ましい。上記添加剤の含有量が多過ぎると、初期不可逆容量の増加や低温特性、レート特性の低下等、他の電池特性に悪影響を及ぼすおそれがある。   The non-aqueous electrolyte solution described above may further contain a film forming agent. Specific examples of the film forming agent include carbonate compounds such as vinylene carbonate, vinylethyl carbonate, and methylphenyl carbonate; alken sulfides such as ethylene sulfide and propylene sulfide; sultone compounds such as 1,3-propane sultone and 1,4-butane sultone And acid anhydrides such as maleic acid anhydride and succinic acid anhydride. Furthermore, an overcharge inhibitor such as diphenyl ether or cyclohexylbenzene may be added. When the above additives are used, the content is usually 10% by mass or less, preferably 8% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 2% by mass or less. If the content of the additive is too large, other battery characteristics such as an increase in initial irreversible capacity, low temperature characteristics, and deterioration in rate characteristics may be adversely affected.

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

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

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

次に実施例により本発明の具体的態様を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
(測定方法)
(1)ジメチルビベンジル吸着量
ジメチルビベンジルを300ppm含むキシレン溶液5gに負極用炭素材5gを分散さ
せ、超音波を発振周波数45KHz、出力80Wで30分かけジメチルビベンジルの吸着を
行った。この分散液中の炭素材をフィルターで除外した後のキシレン溶液をガスクロマトグラフィーにかけ、キシレン溶液中に残っているジメチルビベンジル量を測定し、この量を分散前のジメチルビベンジルの量から差し引いて、炭素材量1g当りの吸着量としてppmで表した。
EXAMPLES Next, specific embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
(Measuring method)
(1) Dimethylbibenzyl adsorption amount 5 g of a carbon material for a negative electrode was dispersed in 5 g of a xylene solution containing 300 ppm of dimethylbibenzyl, and dimethylbibenzyl was adsorbed for 30 minutes at an oscillation frequency of 45 kHz and an output of 80 W. After removing the carbon material in the dispersion with a filter, the xylene solution is subjected to gas chromatography to measure the amount of dimethylbibenzyl remaining in the xylene solution, and this amount is subtracted from the amount of dimethylbibenzyl before dispersion. The amount of adsorption per gram of carbon material is expressed in ppm.

(2)粒径
界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液10mLに、炭素材約0.01gを懸濁させ、市販のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置に導入し、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、測定装置における体積基準のメジアン径として測定したものを、本発明におけるd50と定義する。また、累積10%部の粒径をd10、累積90%部の粒径をd90と定義する。
(2) Particle size About 0.01 g of carbon material is suspended in 10 mL of 0.2% by mass aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and a commercially available laser diffraction / scattering type particle size distribution analyzer is used. After introducing and irradiating an ultrasonic wave of 28 kHz at an output of 60 W for 1 minute, a value measured as a volume-based median diameter in a measuring apparatus is defined as d50 in the present invention. Further, the particle size of the cumulative 10% part is defined as d10, and the particle size of the cumulative 90% part is defined as d90.

(3)BET法比表面積
大倉理研社製 AMS−8000を用いて測定した。250℃で予備乾燥し、更に30分間窒素ガスを流したのち、窒素ガス吸着によるBET1点法により測定した。
(4)有機化合物のβレジン量
トルエン不溶分量(TI)からキノリン不溶分量(QI)を差し引くことで求めた。
(3) BET specific surface area Measured using AMS-8000 manufactured by Okura Riken Co., Ltd. After pre-drying at 250 ° C. and flowing nitrogen gas for 30 minutes, the BET one-point method by nitrogen gas adsorption was used for measurement.
(4) β resin amount of organic compound It was determined by subtracting the quinoline insoluble content (QI) from the toluene insoluble content (TI).

(5)トルエン不溶分(TI)
ガラスフラスコにトルエン50mlと有機化合物5gを入れ、130℃のオイルバスで40分間溶解を行う。有機化合物が分散溶解したトルエン液をフィルターでろ過し、トルエン不溶物を分別し110℃で60分乾燥し、重量を測定する。トルエン不溶物重量を溶解前の有機物重量で割って、百分率で表した値をトルエン不溶分(TI)とした。
(5) Toluene insoluble matter (TI)
Put 50 ml of toluene and 5 g of organic compound in a glass flask and dissolve in an oil bath at 130 ° C. for 40 minutes. The toluene solution in which the organic compound is dispersed and dissolved is filtered through a filter, the toluene insoluble matter is separated, dried at 110 ° C. for 60 minutes, and the weight is measured. The toluene insoluble matter weight was divided by the organic matter weight before dissolution, and the value expressed as a percentage was defined as the toluene insoluble matter (TI).

(6)キノリン不溶分(QI)
ガラスフラスコにキノリン10mlと有機化合物5gを入れ、75℃のウォーターバスで40分間溶解を行う。有機化合物が分散溶解したキノリン液をフィルターでろ過し、キノリン不溶物を分別し、110℃で60分乾燥し、キノリン不溶物重量を測定する。キノリン不溶物重量を溶解前の有機物重量で割って、百分率で表した値をキノリン不溶分(QI)とした。
(6) Quinoline insoluble matter (QI)
Add 10 ml of quinoline and 5 g of organic compound to a glass flask and dissolve in a water bath at 75 ° C. for 40 minutes. The quinoline solution in which the organic compound is dispersed and dissolved is filtered through a filter, the quinoline insoluble matter is separated, dried at 110 ° C. for 60 minutes, and the weight of the quinoline insoluble matter is measured. The quinoline insoluble matter weight was divided by the organic matter weight before dissolution, and the value expressed as a percentage was defined as the quinoline insoluble matter (QI).

(7)有機化合物の比重、軟化点
JIS K2425の規定に準拠して測定した。
(8)有機化合物中のイオウ量(%)
有機化合物0.2gを正確に計り、磁性ボードに乗せて、酸素気流中1350℃に加熱した磁性管にセットし、10分間燃焼を行うことで、有機化合物中の硫黄を二酸化硫黄に変える。発生した二酸化硫黄を過酸化水素水に吸収反応させて硫酸に変化させ、過酸化水素水の電気伝導度の変化から硫酸の量、如いては硫黄の量を定量する。この硫黄の量を前記計りとった有機化合物の量で割って%で表した。
(7) Specific gravity and softening point of organic compound Measured according to JIS K2425.
(8) Amount of sulfur in organic compounds (%)
0.2 g of an organic compound is accurately measured, placed on a magnetic board, set in a magnetic tube heated to 1350 ° C. in an oxygen stream, and burned for 10 minutes to change sulfur in the organic compound to sulfur dioxide. The generated sulfur dioxide is absorbed and reacted with hydrogen peroxide solution to change into sulfuric acid, and the amount of sulfuric acid, that is, the amount of sulfur is quantified from the change in the electrical conductivity of the hydrogen peroxide solution. The amount of sulfur was divided by the amount of the organic compound measured and expressed in%.

(9)コンラドソン残炭率
コンラドソン残炭率は、JIS K2270)石油製品残留炭素分試験方法「コンラドソン法」により実施した。有機化合物5gるつぼ採取し、30分加熱し有機化合物中の揮発成分を留去した後、るつぼ中に残った残炭物の重量を、加熱前の有機化合物の重量で除して%で表した。
(9) Conradson residual coal rate The Conradson residual coal rate was measured by JIS K2270) Petroleum Product Residual Carbon Content Test Method "Conradson Method". 5 g of organic compound was collected in a crucible, heated for 30 minutes to distill off volatile components in the organic compound, and the weight of the remaining carbon remaining in the crucible was divided by the weight of the organic compound before heating and expressed in%. .

(10)有機化合物1300℃焼成物のd002(nm)、Lc(nm)
有機化合物1300℃焼成物の粉末に約15%のX線標準高純度シリコン粉末を加えて混合したものを材料とし、グラファイトモノクロメーターで単色化したCuKα線を線源
とし、反射式ディフラクトメーター法で広角X線回折曲線を測定し、学振法を用いて面間隔(d002)及び結晶子の大きさ(Lc)を求めた。
(10) d002 (nm), Lc (nm) of organic compound 1300 ° C. fired product
Reflective diffractometer method using CuKα rays monochromatized with graphite monochromator as a source, with a mixture of approximately 15% X-ray standard high-purity silicon powder mixed with powder of 1300 ° C fired organic compound A wide-angle X-ray diffraction curve was measured using the Gakushin method, and the interplanar spacing (d002) and crystallite size (Lc) were determined.

(11)炭素材のXRD:d002(nm)、Lc(nm)
炭素粉末に約15%のX線標準高純度シリコン粉末を加えて混合したものを
材料とし、グラファイトモノクロメーターで単色化したCuKα線を線源とし、反射式ディフラクトメーター法で広角X線回折曲線を測定し、学振法を用いて面間隔(d002)及び結晶子の大きさ(Lc)を求めた。
(11) XRD of carbon material: d002 (nm), Lc (nm)
About 15% X-ray standard high-purity silicon powder mixed with carbon powder is used as a material, CuKα ray monochromatized with a graphite monochromator is used as a radiation source, and a wide angle X-ray diffraction curve is obtained by a reflection diffractometer method. Was measured, and the interplanar spacing (d002) and crystallite size (Lc) were determined using the Gakushin method.

(12)タップ密度
タップ密度は、粉体密度測定器である(株)セイシン企業社製「タップデンサーKYT−4000」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、炭素材を落下させて、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行なって、その時の体積と試料の重量から求めた密度をタップ密度として定義する。
(12) Tap density The tap density is a powder density measuring device manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd. “Tap Denser KYT-4000”, and is open to a cylindrical tap cell having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3. After dropping the carbon material through a 300 μm sieve and filling the cell completely, tap with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the density obtained from the volume and the weight of the sample is defined as the tap density.

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

(14)平均円形度
フロー式粒子像分析装置(東亜医療電子社製FPIA−2000)を使用し、円相当径による粒径分布の測定および円形度の算出を行った。分散媒としてイオン交換水を使用し、界面活性剤としてポリオキシエチレン(20)モノラウレートを使用した。円相当径とは、撮影した粒子像と同じ投影面積を持つ円(相当円)の直径であり、円形度とは、相当円の周囲長を分子とし、撮影された粒子投影像の周囲長を分母とした比率である。測定した1.5〜40μmの範囲の粒子の円形度を平均し、平均円形度とした。
(14) Average circularity Using a flow-type particle image analyzer (FPIA-2000 manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.), measurement of particle size distribution by equivalent circle diameter and calculation of circularity were performed. Ion exchange water was used as a dispersion medium, and polyoxyethylene (20) monolaurate was used as a surfactant. The equivalent circle diameter is the diameter of a circle (equivalent circle) having the same projected area as the photographed particle image, and the circularity is the circumference of the equivalent particle as a molecule and the circumference of the photographed particle projection image. The ratio is the denominator. The measured circularity of particles in the range of 1.5 to 40 μm was averaged to obtain the average circularity.

(15)真密度
ピクノメーターを用い、媒体として界面活性剤の0.1%水溶液を用いて測定した。
(16)被覆率
被覆率(重量%)=100−(K×D)/((K+T)×N)×100
この式において、Kは有機化合物との混合に供した黒鉛粒子の重量(Kg)、Tは黒鉛粒子との混合に供した有機化合物の重量(kg)、DはKとTの混合物のうち実際に焼成に供した混合物量、Nは焼成後の炭素材の重量をしめす。
(15) True density Measured using a pycnometer and a 0.1% aqueous solution of a surfactant as a medium.
(16) Coverage Coverage (weight%) = 100− (K × D) / ((K + T) × N) × 100
In this formula, K is the weight (Kg) of the graphite particles subjected to mixing with the organic compound, T is the weight (kg) of the organic compound subjected to mixing with the graphite particles, and D is the actual amount of the mixture of K and T. The amount of the mixture subjected to firing, N, indicates the weight of the carbon material after firing.

(17)電池評価 (初期電池特性評価用電池の作製及び評価)
非水系二次電池用炭素材100質量部に、カルボキシメチルセルロースの1%水溶液100質量部、及びをスチレンブタジエンゴムの50%水分散液2質量部を加えて混練し、スラリーとした。銅箔上にこのスラリーをドクターブレード法で目付け12mg/cmに塗布した。110℃で乾燥したのちロールプレスにより密度が1.35g/ccとなるように圧密化した。これを12.5mmφに切り出し、190℃で減圧乾燥して負極とし
た。
上記の負極と厚み0.5mmのリチウム金属とを電解液を含浸させたセパレータを介して重ねて、充放電試験用のコイン型電池を作製した。電解液として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(質量比)混合液に、LiPF6を1.2モル/リットルとなるように溶解させたものを用いた。
(17) Battery evaluation (Preparation and evaluation of battery for initial battery characteristic evaluation)
100 parts by mass of a carbon material for a non-aqueous secondary battery, 100 parts by mass of a 1% aqueous solution of carboxymethyl cellulose, and 2 parts by mass of a 50% aqueous dispersion of styrene butadiene rubber were added and kneaded to obtain a slurry. The slurry was applied to a weight of 12 mg / cm 2 on a copper foil by a doctor blade method. After drying at 110 ° C., it was consolidated by a roll press so that the density was 1.35 g / cc. This was cut into 12.5 mmφ and dried under reduced pressure at 190 ° C. to obtain a negative electrode.
The above-described negative electrode and a 0.5 mm-thick lithium metal were stacked via a separator impregnated with an electrolytic solution to produce a coin-type battery for a charge / discharge test. As the electrolytic solution, a solution in which LiPF6 was dissolved to 1.2 mol / liter in a mixed solution of ethylene carbonate: dimethyl carbonate: ethyl methyl carbonate = 3: 3: 4 (mass ratio) was used.

(初期容量、不可逆容量)
この電池を25℃に於いて、0.05C(20hrで充電)で5mVまで充電、0.1
C(10hrで放電)で1.5Vまで放電を2回繰り返し、2回目の放電容量を炭素材重量あたりの容量に換算し初期容量(mAh/g)として表−1に記した。また、前記2回の充放電に於いて、それぞれの充電容量から放電容量を引いた値を2回分合計し、炭素材重量あたりの容量に換算し、不可逆容量(mAh/g)として表−1に記した。
(Initial capacity, irreversible capacity)
The battery was charged to 5 mV at 0.05 C (charged at 20 hours) at 25 ° C., 0.1
The discharge was repeated twice to 1.5 V at C (discharge at 10 hr), and the discharge capacity at the second time was converted into the capacity per weight of the carbon material, and the initial capacity (mAh / g) was shown in Table-1. In addition, in the above two charging / discharging operations, the value obtained by subtracting the discharging capacity from each charging capacity is summed twice, and converted into the capacity per weight of the carbon material, as irreversible capacity (mAh / g). It was written in.

(出力特性及びサイクル特性評価用電池の作製)
非水系二次電池用炭素材100質量部に、カルボキシメチルセルロースの1%水溶液100質量部、及びをスチレンブタジエンゴムの50%水分散液2質量部を加えて混練し、スラリーとした。銅箔上にこのスラリーをドクターブレード法で目付け6mg/cmに塗布した。110℃で乾燥したのちロールプレスにより密度が1.35g/ccとなるように圧密化した。これを32mm×42mm角に切り出し、190℃で減圧乾燥して負極とした。
(Production of battery for evaluation of output characteristics and cycle characteristics)
100 parts by mass of a carbon material for a non-aqueous secondary battery, 100 parts by mass of a 1% aqueous solution of carboxymethyl cellulose, and 2 parts by mass of a 50% aqueous dispersion of styrene butadiene rubber were added and kneaded to obtain a slurry. This slurry was applied to a copper foil with a basis weight of 6 mg / cm 2 by a doctor blade method. After drying at 110 ° C., it was consolidated by a roll press so that the density was 1.35 g / cc. This was cut into a 32 mm × 42 mm square and dried under reduced pressure at 190 ° C. to obtain a negative electrode.

リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体93質量部に、カーボンブラック4質量部、ポリビニレデンフルオロライド12%N−メチルピロリドン溶液25質量部、及び適量のN−メチルピロリドンを加え混練し、スラリーとした。アルミニウム箔にこのスラリーをドクターブレード法で目付け24.3mg/cmに塗布した。110℃で乾燥し、更に正極層の密度が2.7g/cmとなるようにロールプレスで圧密化した。これを30mm×40mm角に切り出し、140℃で乾燥して正極とした。
上記の負極と正極とを電解液を含浸させたセパレータを介して重ねて、充放電試験用の電池を作製した。電解液として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(質量比)混合液に、LiPF6を1.2モル/リットルとなるように溶解させ、ビニレンカーボネートを2質量%添加したものを用いた。
To 94 parts by mass of lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder, 4 parts by mass of carbon black, 25 parts by mass of a 12% N-methylpyrrolidone polyvinylidene fluoride solution, and an appropriate amount of N-methylpyrrolidone are added and kneaded to form a slurry. It was. This slurry was applied to an aluminum foil with a basis weight of 24.3 mg / cm 2 by a doctor blade method. It dried at 110 degreeC, and also consolidated by the roll press so that the density of a positive electrode layer might be 2.7 g / cm < 3 >. This was cut into a 30 mm × 40 mm square and dried at 140 ° C. to obtain a positive electrode.
A battery for a charge / discharge test was prepared by stacking the negative electrode and the positive electrode with a separator impregnated with an electrolyte solution. As an electrolytic solution, LiPF6 was dissolved in a mixed solution of ethylene carbonate: dimethyl carbonate: ethyl methyl carbonate = 3: 3: 4 (mass ratio) to 1.2 mol / liter, and 2% by mass of vinylene carbonate was added. Things were used.

(初期調整)
この電池を25℃に於いて、0.2C(5hrで充電)で4.1Vまで充電し、さらに4.1Vで2mAとなるまで充電したのち、0.2C(5hrで放電)で3.0Vまで放電、次いで、0.5C(2hrで充電)で4.2Vまで充電し、さらに4.2Vで2mAとなるまで充電したのち、0.2Cで3.0Vまで放電を2回繰り返し初期調整とした。
(Initial adjustment)
This battery was charged to 4.1 V at 0.2 C (charged at 5 hr) at 25 ° C., charged to 4.1 mA at 4.1 V, and then discharged to 3.0 V at 0.2 C (discharged at 5 hr). And then charge to 0.5V (charged at 2hr) to 4.2V, further charge to 4.2mA at 4.2V, and then repeat the discharge twice to 3.0V at 0.2C. did.

(エージング)
初期調整を行った電池を25℃に於いて、0.5Cで4.1Vまで充電した後、60℃の恒温槽で24時間保持し、その後25℃に戻し、0.2Cで3.0Vまで放電を行った。
(低温出力特性)
上記エージング後の電池を25℃に於いて、0.2Cで電池容量の50%まで充電し、その後−30℃の恒温槽に3時間以上保管した後に、各々0.25C、0.50C、0.75C、1.00、1.25C、1.50C、1.75、2.00Cで2秒間放電させ、その2秒目の電圧を測定した。電流−電圧直線と下限電圧(3V)とで囲まれる3角形の面積を低温出力特性(mW)として表−1に記した。
(aging)
The battery after initial adjustment was charged to 4.1 V at 0.5 C at 25 ° C., then held in a constant temperature bath at 60 ° C. for 24 hours, then returned to 25 ° C., and then to 3.0 V at 0.2 C. Discharge was performed.
(Low temperature output characteristics)
The battery after the aging was charged to 50% of the battery capacity at 0.2 C at 25 ° C., and then stored in a thermostatic bath at −30 ° C. for 3 hours or more, and then 0.25 C, 0.50 C, 0 The battery was discharged at .75 C, 1.00, 1.25 C, 1.50 C, 1.75, and 2.00 C for 2 seconds, and the voltage at the second second was measured. The area of the triangle surrounded by the current-voltage straight line and the lower limit voltage (3 V) is shown in Table 1 as the low temperature output characteristic (mW).

(60℃4週間保存容量残存率、60℃4週間保存容量回復率)
上記エージング後の電池を25℃に於いて、0.5Cで4.1Vまで充電し、さらに4
.1Vで2mAとなるまで充電したのち、0.2Cで3.0Vまで放電した。この時の放電容量を保存前容量とした。次いで、0.5Cで4.1Vまで充電しさらに4.1Vで2
mAとなるまで充電した後、60℃の恒温槽で4週間置いた。この電池を25℃に於いて、0.2Cで3.0Vまで放電し、この時の放電容量を60℃4週間後保存容量とした。この60℃4週間保存後容量を前記保存前容量で割り%で表したものを、60℃4週間保存容量残存率として表−1に記した。
(Remaining rate of storage capacity at 60 ° C for 4 weeks, Recovery rate of storage capacity at 60 ° C for 4 weeks)
The battery after the aging was charged to 4.1 V at 0.5 C at 25 ° C., and 4
. After charging to 1 mA at 1 V, the battery was discharged to 3.0 V at 0.2 C. The discharge capacity at this time was defined as the capacity before storage. Next, charge to 4.1V at 0.5C and 2 at 4.1V.
After charging to mA, it was placed in a constant temperature bath at 60 ° C. for 4 weeks. This battery was discharged to 3.0 V at 0.2 C at 25 ° C., and the discharge capacity at this time was defined as the storage capacity after 60 ° C. for 4 weeks. The capacity after storage at 60 ° C. for 4 weeks and expressed as a percentage by the capacity before storage is shown in Table 1 as the remaining capacity at 60 ° C. for 4 weeks.

次いで、この電池を25℃に於いて、0.5Cで4.1Vまで充電し、さらに4.1V
で2mAとなるまで充電したのち、0.2Cで3.0Vまで放電した。この時の放電容量を60℃4週間保存後回復容量とした。この60℃4週間保存後回復容量を前記保存前容量で割り%で表したものを、60℃4週間保存容量回復率として表−1に記した。
(サイクル特性評価)
上記エージング処理後電池を60℃で、2C(30分での充電)で4.2Vまで充電し、2Cで3・0Vまでの放電を繰り返し、1サイクル目の放電容量に対する500サイクル目の放電容量を500サイクル維持率として%で表し、表−1に記した。
The battery was then charged to 4.1 V at 0.5 C at 25 ° C. and then 4.1 V
Then, the battery was charged to 2 mA and discharged to 3.0 V at 0.2C. The discharge capacity at this time was defined as the recovery capacity after storage at 60 ° C. for 4 weeks. The recovery capacity after storage at 60 ° C. for 4 weeks and expressed as a percentage by the pre-storage capacity is shown in Table 1 as the storage capacity recovery rate at 60 ° C. for 4 weeks.
(Cycle characteristic evaluation)
After the above aging treatment, the battery was charged to 4.2V at 2C (charging in 30 minutes) at 60 ° C, and repeatedly discharged to 3.0V at 2C. The discharge capacity at the 500th cycle relative to the discharge capacity at the first cycle Is expressed in% as a 500 cycle maintenance rate and is shown in Table-1.

実施例1
天然に産出する黒鉛で、X線広角回折法による002面の面間隔(d002)が3.36Åで
Lcが1000Å以上、タップ密度が0.46g/cm、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおける1580cm−1付近のピーク強度に対する1360cm−1付近のピーク強度比であるラマンR値が0.13、平均粒径(d50)が28.7μm、真密度2.27g/cmにある鱗片状黒鉛粒子を、株)奈良機械製作所製社製ハイブリダイゼーションシステムを用いて、ローターの周速度60m/秒、10分の条件で20kg/hrの処理速度で鱗片状黒鉛粒子を連続的に処理することで、黒鉛粒子表面にダメージを与えながら球形化処理を行い、その後更に分級処理により微粉の除去を行った。得られた球状の黒鉛粒子は、X線広角回折法による002面の面間隔(d002)が3.36ÅでLcが
1000Å以上、タップ密度が0.83g/cm、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおける1580cm−1付近のピーク強度に対する1360cm−1付近のピーク強度比であるラマンR値が0.24、平均粒径(d50)が11.6μm、BET法比表面積8.1m2/g、真密度2.27g/cm、平均円形度が、0.909であった
Example 1
Naturally produced graphite with a 002 plane spacing (d002) by X-ray wide angle diffraction method of 3.36 mm, Lc of 1000 mm or more, tap density of 0.46 g / cm 3 , and 1580 cm −1 in an argon ion laser Raman spectrum. Scale-like graphite particles having a Raman R value which is a peak intensity ratio in the vicinity of 1360 cm −1 to a peak intensity in the vicinity of 0.13, an average particle diameter (d50) of 28.7 μm and a true density of 2.27 g / cm 3 , By using a hybridization system manufactured by Nara Machinery Co., Ltd., graphite particles are continuously processed at a processing speed of 20 kg / hr under conditions of a rotor peripheral speed of 60 m / second and 10 minutes. Spheroidization was performed while damaging the surface, and then fine powder was removed by classification. The obtained spherical graphite particles had a 002 plane distance (d002) of 3.36 mm by L-ray wide angle diffraction method, Lc of 1000 mm or more, a tap density of 0.83 g / cm 3 , and 1580 cm in an argon ion laser Raman spectrum. The Raman R value, which is the peak intensity ratio near 1360 cm −1 with respect to the peak intensity near −1, is 0.24, the average particle diameter (d50) is 11.6 μm, the BET specific surface area is 8.1 m 2 / g, the true density is 2 The average circularity was 0.909, .27 g / cm 3 .

次にこの黒鉛粒子100質量部と有機化合物としての石炭由来タール24質量部を、混合機に投入し、60℃で加熱混合行ない、黒鉛粒子と有機化合物の混合物を得た。使用したコールタール由来タールの性状を表−1に示す。得られた混合物を、非酸化性雰囲気で2時間かけて1100℃まで焼成し、その後室温まで冷却した。更に粉砕、分級を行うことで、非水系二次電池用炭素材を得た。   Next, 100 parts by mass of the graphite particles and 24 parts by mass of coal-derived tar as an organic compound were charged into a mixer and mixed by heating at 60 ° C. to obtain a mixture of graphite particles and an organic compound. Table 1 shows the properties of the coal tar-derived tar used. The resulting mixture was baked to 1100 ° C. over 2 hours in a non-oxidizing atmosphere and then cooled to room temperature. Furthermore, the carbon material for non-aqueous secondary batteries was obtained by grind | pulverizing and classifying.

この非水系二次電池用炭素材料5gを300ppmのジメチルビベンジルを含むキシレン溶液5gに負極用炭素材5gを分散させ、超音波を30分かけジメチルビベンジルの吸着を行った。この分散液中の炭素材をフィルターで除外した後のキシレン溶液をガスクロマトグラフィーにかけ、キシレン溶液中に残っているジメチルビベンジル量を測定したところ20ppmであり、吸着したジメチルビベンジルは280ppmとなる。この非水系二次電池用炭素材のその他の特性を表−1に合わせて示す。   5 g of this carbon material for non-aqueous secondary batteries was dispersed in 5 g of a xylene solution containing 300 ppm of dimethylbibenzyl, and 5 g of the carbon material for negative electrode was dispersed, and ultrasonic waves were applied for 30 minutes to adsorb dimethylbibenzyl. The xylene solution after removing the carbon material in the dispersion with a filter was subjected to gas chromatography, and the amount of dimethylbibenzyl remaining in the xylene solution was measured to be 20 ppm, and the adsorbed dimethylbibenzyl was 280 ppm. . Other characteristics of this carbon material for non-aqueous secondary batteries are shown in Table 1.

実施例2
実施例1で用いた黒鉛粒子100質量部と有機化合物として石炭由来由来ピッチ10質量部を混合捏合機で160℃で加熱混合を行なった。
次いで非酸化性雰囲気で2週間かけて1000℃まで焼成し、その後室温まで冷却し、
更に粉砕、分級を行うことで、非水系二次電池用炭素材を得た。この非水系二次電池用炭素材の特性を表−1に示す。
Example 2
100 parts by mass of the graphite particles used in Example 1 and 10 parts by mass of coal-derived pitch as an organic compound were heated and mixed at 160 ° C. with a mixing mixer.
Then baked to 1000 ° C. in a non-oxidizing atmosphere over 2 weeks, then cooled to room temperature,
Furthermore, the carbon material for non-aqueous secondary batteries was obtained by grind | pulverizing and classifying. Table 1 shows the characteristics of the carbon material for the non-aqueous secondary battery.

比較例1
有機化合物としての石油由来タール33質量部を使用する以外は、実施例1と同様に実施した。使用した石油由来タールの性状及び非水系二次電池用炭素材の特性を表−1に示す。
Comparative Example 1
It implemented like Example 1 except using 33 mass parts of petroleum origin tars as an organic compound. Table 1 shows the properties of the petroleum-derived tar used and the characteristics of the carbon material for the non-aqueous secondary battery.

Figure 2014165079
Figure 2014165079

本発明の炭素材は、非水系二次電池用の炭素材として用いることにより、低温出力特性に優れ、かつ高容量、高サイクル特性を併せ持つ良好な非水系二次電池用負極材を提供することができる。   By using the carbon material of the present invention as a carbon material for a non-aqueous secondary battery, an excellent negative electrode material for a non-aqueous secondary battery having excellent low-temperature output characteristics, high capacity, and high cycle characteristics is provided. Can do.

Claims (11)

以下の測定方法で求められるジメチルビベンジルの吸着量が30ppm以上であることを特徴とする非水系二次電池用炭素材。
(測定法)
ジメチルビベンジルを300ppm含むキシレン溶液5gに負極用炭素材5gを分散させ、20℃で超音波を発振周波数45KHz、出力80Wで30分かけてジメチルビベンジ
ルの吸着を行い。この分散液中の炭素材をフィルターで除外した後のキシレン溶液をガスクロマトグラフィーにかけ、キシレン溶液中に残っているジメチルビベンジル量を測定し、この量を分散前のジメチルビベンジルの量から差し引いて、炭素材量1g当りの吸着量とする。
A carbon material for a non-aqueous secondary battery, wherein the adsorption amount of dimethylbibenzyl determined by the following measurement method is 30 ppm or more.
(Measurement method)
5 g of carbon material for negative electrode was dispersed in 5 g of xylene solution containing 300 ppm of dimethylbibenzyl, and dimethylbibenzyl was adsorbed at 20 ° C. with an oscillation frequency of 45 KHz and an output of 80 W for 30 minutes. After removing the carbon material in the dispersion with a filter, the xylene solution is subjected to gas chromatography to measure the amount of dimethylbibenzyl remaining in the xylene solution, and this amount is subtracted from the amount of dimethylbibenzyl before dispersion. The amount of adsorption per gram of carbon material.
炭素材が、黒鉛粒子を非晶質炭素で被覆した複層構造炭素材であることを特徴とする請求項1に記載の非水系二次電池用炭素材。   The carbon material for a non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the carbon material is a multi-layer structure carbon material in which graphite particles are coated with amorphous carbon. ラマンR値が0.15以上1以下であることを特徴する請求項1または2記載の非水系二次電池用炭素材。   3. The carbon material for a non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the Raman R value is 0.15 or more and 1 or less. 黒鉛粒子が天然黒鉛であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材。   The carbon material for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the graphite particles are natural graphite. 黒鉛粒子に有機化合物を付着させ焼成を行うことで非水系二次電池用炭素材を得る製造方法において、有機化合物中のβレジン量が1質量%以上であることを特徴とする非水系二次電池炭素材の製造方法。   In the production method of obtaining a carbon material for a non-aqueous secondary battery by attaching an organic compound to graphite particles and performing firing, the amount of β resin in the organic compound is 1% by mass or more. Manufacturing method of battery carbon material. 有機化合物中のトルエン不溶分の量が3質量%以上であることを特徴とする請求項5に記載の非水系二次電池炭素材の製造方法。   The method for producing a carbon material for a non-aqueous secondary battery according to claim 5, wherein the amount of the toluene insoluble component in the organic compound is 3% by mass or more. 有機化合物を1300℃焼成炭化した後粉砕処理して得られた炭素粉末のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)が0.3452nm以下であることを特徴とする請求項5又は6に記載の非水系二次電池炭素材の製造方法。   The interplanar spacing (d002) of the 002 plane according to the X-ray wide angle diffraction method of carbon powder obtained by firing and carbonizing an organic compound after firing at 1300 ° C. is 0.3452 nm or less. The manufacturing method of the non-aqueous secondary battery carbon material as described in 2. 有機化合物を1300℃焼成炭化した後粉砕処理して得られた炭素粉末のX線広角回折法による結晶子サイズ(Lc(004))が34nm以上あることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の非水系二次電池炭素材の製造方法。   The crystallite size (Lc (004)) by X-ray wide angle diffraction of the carbon powder obtained by firing and carbonizing the organic compound after firing at 1300 ° C. is 34 nm or more. A method for producing a carbon material for a non-aqueous secondary battery according to claim 1. 請求項5〜8のいずれか1項に記載の非水系二次電池炭素材の製造方法によって得られる非水系二次電池炭素材。   A nonaqueous secondary battery carbon material obtained by the method for producing a nonaqueous secondary battery carbon material according to any one of claims 5 to 8. 集電体と、該集電体上に形成された活物質層とを備えると共に、該活物質層が、請求項1〜4、9のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材を含有する、非水系二次電池用負極。   10. A non-aqueous secondary battery charcoal according to claim 1, comprising a current collector and an active material layer formed on the current collector, wherein the active material layer is any one of claims 1 to 4 and 9. A negative electrode for a non-aqueous secondary battery containing a material. リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに、電解質を備えると共に、該負極が、請求項10に記載の非水系二次電池用負極である、リチウムイオン二次電池。   A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of occluding and releasing lithium ions, and an electrolyte, wherein the negative electrode is a negative electrode for a non-aqueous secondary battery according to claim 10.
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