JP2015022964A - Negative electrode material for lithium ion secondary battery, method for producing the same, and lithium ion secondary battery - Google Patents

Negative electrode material for lithium ion secondary battery, method for producing the same, and lithium ion secondary battery Download PDF

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保幸 大場
裕太 下西
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裕太 下西
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周平 吉田
柴田 大輔
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大輔 柴田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a negative electrode material with which deterioration of durability of a lithium ion secondary battery is minimized; a method for producing the negative electrode material; and a lithium ion secondary battery.SOLUTION: A negative electrode material of the present invention is a negative electrode material including a core part and a shell part, and has a ratio between the mass of carbon and the mass of oxygen of 0.33 or less. A production method of the present invention includes a step of mixing a silicon-based compound with a solution of an organic compound and firing the silicon-based compound and the solution in an inert atmosphere in a state where both are in contact with each other. In a lithium ion secondary battery of the present invention, the negative electrode material or a negative electrode material produced by the production method is used.

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用負極材料,その製造方法及びリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, a manufacturing method thereof, and a lithium ion secondary battery.

負極活物質にカーボン(グラファイト)を用いるリチウムイオン二次電池が実用化されている。リチウムイオン二次電池の負極は、一般に、負極活物質と、カーボンブラック等の導電助剤と、樹脂の結着剤とを混練してスラリーを調製し、銅箔等の集電体上に塗布・乾燥して形成されている。   A lithium ion secondary battery using carbon (graphite) as a negative electrode active material has been put into practical use. In general, a negative electrode of a lithium ion secondary battery is prepared by kneading a negative electrode active material, a conductive auxiliary agent such as carbon black, and a resin binder to prepare a slurry, which is applied on a current collector such as a copper foil. -It is formed by drying.

一方で、電池の高容量化を目指し、負極活物質としての理論容量の大きな金属や合金、特にシリコンやシリコンの酸化物やシリコン合金(以下、シリコン系化合物と称する)を用いるリチウムイオン二次電池(の負極)の開発が進められている。   On the other hand, aiming at higher capacity of the battery, a lithium ion secondary battery using a metal or alloy having a large theoretical capacity as a negative electrode active material, in particular, silicon or silicon oxide or silicon alloy (hereinafter referred to as silicon compound). (Negative anode) is being developed.

このシリコン系化合物のうち、長寿命な負極活物質として知られるシリコンの酸化物は、従来のカーボン(グラファイト)と比較して、電子電導性が低いという問題があった。この電子電導性の問題に対して、電子電導性に優れたカーボンを表面にコーティングする技術が知られている。このシリコン系化合物の表面にカーボンをコーティングすることは、例えば、特許文献1に記載されている。   Among these silicon-based compounds, silicon oxide, which is known as a long-life negative electrode active material, has a problem of low electronic conductivity as compared with conventional carbon (graphite). In order to solve this problem of electronic conductivity, a technique for coating the surface with carbon excellent in electronic conductivity is known. The coating of carbon on the surface of this silicon compound is described in Patent Document 1, for example.

特開2012−84521号公報JP 2012-84521 A

特許文献1には、炭化水素ガス雰囲気下でシリコンの酸化物を加熱し、炭化水素ガスを熱分解してシリコンの酸化物の表面にカーボンのコーティングを行う方法が記載されている。   Patent Document 1 describes a method in which a silicon oxide is heated in a hydrocarbon gas atmosphere, and the hydrocarbon gas is thermally decomposed to coat the surface of the silicon oxide with carbon.

しかしながら、この炭化水素ガスを熱分解してカーボンのコーティングを形成する方法では、シリコンの酸化物が還元されてシリコン(金属シリコン)が生成するという問題があった。金属シリコンは、リチウムイオン二次電池において電解液の分解を促進するという問題があった。すなわち、従来のシリコン系化合物よりなる負極活物質を用いたリチウムイオン二次電池は、電解液の分解が進行し、これにより二次電池の耐久性が低下するという問題があった。   However, the method of thermally decomposing this hydrocarbon gas to form a carbon coating has a problem in that silicon oxide is reduced to produce silicon (metal silicon). Metallic silicon has a problem of promoting the decomposition of the electrolytic solution in the lithium ion secondary battery. That is, the conventional lithium ion secondary battery using a negative electrode active material made of a silicon compound has a problem that the decomposition of the electrolytic solution progresses, thereby reducing the durability of the secondary battery.

本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、リチウムイオン二次電池の負極に用いたときに、リチウムイオン二次電池の耐久性の低下が抑えられたリチウムイオン二次電池用負極材料,その製造方法及びリチウムイオン二次電池を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above situation, and when used for a negative electrode of a lithium ion secondary battery, a negative electrode material for a lithium ion secondary battery in which a decrease in durability of the lithium ion secondary battery is suppressed, It is an object to provide a manufacturing method thereof and a lithium ion secondary battery.

上記課題を解決するために本発明者等は、シリコンの酸化物の表面にカーボンのコーティングを行うときにシリコンの酸化物が還元されることを抑えることで上記課題を解決できることを見出した。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by suppressing the reduction of the silicon oxide when the surface of the silicon oxide is coated with carbon.

本発明のリチウムイオン二次電池用負極材料は、SiLy又はSiMxLy又はSiMx(M;As,Ba,C,Ca,Ce,Co,Cr,Cu,Er,Fe,Gd,Hf,Lu,Mg,Mn,Mo,Nb,Nd,Ni,P,Pd,Pr,Pt,Pu,Re,Rh,Ru,Sc,Sm,Sr,Ta,Te,Th,Ti,Tm,U,V,W,Y,Yb,Zrより選ばれる少なくとも一種、L;N,Oより選ばれる少なくとも一種、0≦x≦1、0≦y≦2)で表されるシリコン系化合物よりなるコア部と、コア部を被覆するカーボンよりなるシェル部と、を備えたリチウムイオン二次電池用負極材料であって、炭素の質量と酸素の質量の比が0.33以下であることを特徴とする。   The negative electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention is SiLy, SiMxLy, or SiMx (M; As, Ba, C, Ca, Ce, Co, Cr, Cu, Er, Fe, Gd, Hf, Lu, Mg, Mn. , Mo, Nb, Nd, Ni, P, Pd, Pr, Pt, Pu, Re, Rh, Ru, Sc, Sm, Sr, Ta, Te, Th, Ti, Tm, U, V, W, Y, Yb , Zr, at least one selected from L; N, O, at least one selected from the group consisting of silicon compounds represented by 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 2), and carbon covering the core A negative electrode material for a lithium ion secondary battery, wherein the ratio of the mass of carbon to the mass of oxygen is 0.33 or less.

本発明のリチウムイオン二次電池用負極材料は、シリコン系化合物よりなるコア部と、カーボンよりなるシェル部と、を備えた負極材料である。そして、本発明の負極材料は、コア部の表面にシリコン系化合物が還元されてなるシリコンの生成が抑えられた状態となっている。つまり、本発明の負極材料は、リチウムイオン二次電池に用いたときに、コア部の表面にシリコンが存在することに起因する耐久性の低下が抑えられている。   The negative electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention is a negative electrode material provided with a core portion made of a silicon-based compound and a shell portion made of carbon. The negative electrode material of the present invention is in a state where generation of silicon formed by reducing the silicon compound on the surface of the core portion is suppressed. That is, when the negative electrode material of the present invention is used in a lithium ion secondary battery, a decrease in durability due to the presence of silicon on the surface of the core portion is suppressed.

本発明のリチウムイオン二次電池用負極材料の製造方法は、SiLy又はSiMxLy又はSiMx(M;As,Ba,C,Ca,Ce,Co,Cr,Cu,Er,Fe,Gd,Hf,Lu,Mg,Mn,Mo,Nb,Nd,Ni,P,Pd,Pr,Pt,Pu,Re,Rh,Ru,Sc,Sm,Sr,Ta,Te,Th,Ti,Tm,U,V,W,Y,Yb,Zrより選ばれる少なくとも一種、L;N,Oより選ばれる少なくとも一種、0≦x≦1、0≦y≦2)で表されるシリコン系化合物を合成する工程と、シリコン系化合物を有機化合物の溶液に混合する工程と、シリコン系化合物に有機化合物溶液が接触した状態で不活性雰囲気下で焼成する工程と、を有することを特徴とする。   The method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention includes SiLy, SiMxLy, or SiMx (M; As, Ba, C, Ca, Ce, Co, Cr, Cu, Er, Fe, Gd, Hf, Lu, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Ni, P, Pd, Pr, Pt, Pu, Re, Rh, Ru, Sc, Sm, Sr, Ta, Te, Th, Ti, Tm, U, V, W, A step of synthesizing a silicon compound represented by at least one selected from Y, Yb, Zr, L; at least one selected from N, O, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 2, and a silicon compound And a step of baking in an inert atmosphere in a state where the organic compound solution is in contact with the silicon-based compound.

本発明のリチウムイオン二次電池用負極材料の製造方法は、シリコン系化合物に有機化合物の溶液が接触した状態で不活性雰囲気下で焼成することで、シリコン系化合物よりなるコア部と、カーボンよりなるシェル部と、を備えた負極材料を製造する。本発明の製造方法によると、カーボンよりなるシェル部を形成するときに、コア部のシリコン系化合物(特に、シリコンの酸化物)の還元が抑えられている。つまり、本発明の製造方法によると、コア部の表面にシリコン系化合物が還元されてなるシリコンの生成が抑えられた負極材料を製造することができる。つまり、本発明の製造方法により製造される負極材料は、リチウムイオン二次電池に用いたときに、コア部の表面にシリコンが存在することに起因する電池の特性の低下が抑えられる。   The method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to the present invention includes a core portion made of a silicon compound and carbon by firing in an inert atmosphere while the organic compound solution is in contact with the silicon compound. A negative electrode material provided with a shell portion. According to the manufacturing method of the present invention, when the shell portion made of carbon is formed, reduction of the silicon-based compound (particularly, silicon oxide) in the core portion is suppressed. That is, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a negative electrode material in which generation of silicon formed by reducing a silicon compound on the surface of the core portion is suppressed. That is, when the negative electrode material manufactured by the manufacturing method of the present invention is used for a lithium ion secondary battery, deterioration of the battery characteristics due to the presence of silicon on the surface of the core portion can be suppressed.

更に、本発明のリチウムイオン二次電池は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極材料,請求項4〜7のいずれか1項に記載の製造方法で製造されてなるリチウムイオン二次電池用負極材料の少なくとも一方を負極に有することを特徴とする。   Furthermore, the lithium ion secondary battery of this invention is the negative electrode material for lithium ion secondary batteries of any one of Claims 1-3, The manufacturing method of any one of Claims 4-7. It has at least one of the manufactured negative electrode material for lithium ion secondary batteries in a negative electrode, It is characterized by the above-mentioned.

本発明のリチウムイオン二次電池は、上記の効果を発揮する負極材料を用いている。すなわち、本発明のリチウムイオン二次電池は、コア部の表面にシリコンが存在することに起因する電池の耐久性の低下が抑えられている。   The lithium ion secondary battery of the present invention uses a negative electrode material that exhibits the above effects. That is, in the lithium ion secondary battery of the present invention, a decrease in battery durability due to the presence of silicon on the surface of the core part is suppressed.

実施例のコイン型電池の構成を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the structure of the coin-type battery of the Example.

[リチウムイオン二次電池用負極材料]
本発明のリチウムイオン二次電池用負極材料は、SiLy又はSiMxLy又はSiMx(M;As,Ba,C,Ca,Ce,Co,Cr,Cu,Er,Fe,Gd,Hf,Lu,Mg,Mn,Mo,Nb,Nd,Ni,P,Pd,Pr,Pt,Pu,Re,Rh,Ru,Sc,Sm,Sr,Ta,Te,Th,Ti,Tm,U,V,W,Y,Yb,Zrより選ばれる少なくとも一種、L;N,Oより選ばれる少なくとも一種、0≦x≦1、0≦y≦2)で表されるシリコン系化合物よりなるコア部と、コア部を被覆するカーボンよりなるシェル部と、を備えたリチウムイオン二次電池用負極材料である。すなわち、本発明の負極材料は、シリコン系化合物よりなるコア部が高い容量を発揮するとともに、カーボンよりなるシェル部が電子電導性を高めた負極材料である。
[Anode material for lithium ion secondary batteries]
The negative electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention is SiLy, SiMxLy, or SiMx (M; As, Ba, C, Ca, Ce, Co, Cr, Cu, Er, Fe, Gd, Hf, Lu, Mg, Mn. , Mo, Nb, Nd, Ni, P, Pd, Pr, Pt, Pu, Re, Rh, Ru, Sc, Sm, Sr, Ta, Te, Th, Ti, Tm, U, V, W, Y, Yb , Zr, at least one selected from L; N, O, at least one selected from the group consisting of silicon compounds represented by 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 2), and carbon covering the core A negative electrode material for a lithium ion secondary battery. That is, the negative electrode material of the present invention is a negative electrode material in which a core portion made of a silicon-based compound exhibits a high capacity and a shell portion made of carbon has improved electronic conductivity.

そして、本発明の負極材料は、炭素の質量と酸素の質量の比(以下、C/O比と称する)が0.33以下である。負極材料のC/O比が0.33以下となることで、還元されてなるシリコンがコア部に含まれないようになる(含まれる量が減少する)。   In the negative electrode material of the present invention, the ratio of the mass of carbon to the mass of oxygen (hereinafter referred to as C / O ratio) is 0.33 or less. When the C / O ratio of the negative electrode material is 0.33 or less, the reduced silicon is not included in the core portion (the amount included is reduced).

C/O比は、負極材料に含まれる酸素量が多くなるほど、小さくなる値である。シリコン系化合物が、還元されてなるシリコンを有するようになると、シリコン系化合物に含まれる酸素量が減少し、結果としてC/O比が大きくなる。すなわち、負極材料のC/O比が0.33以下となることで、還元されてなるシリコンがコア部に含まれる量(割合)が減少する。この結果、負極材料をリチウムイオン二次電池に用いたときに電解液の分解が抑えられることで、耐久性能が低下することが抑えられ高い耐久性を発揮できる。なお、C/O比が0.33を超えて大きくなると、還元されてなるシリコンがコア部に含まれる量(割合)が多くなり、負極材料をリチウムイオン二次電池に用いたときに電解液の分解が促進されて耐久性能が低下するようになる。好ましいC/O比は0.33以下であり、より好ましいC/O比は0.19以下である。   The C / O ratio is a value that decreases as the amount of oxygen contained in the negative electrode material increases. When the silicon-based compound has reduced silicon, the amount of oxygen contained in the silicon-based compound decreases, and as a result, the C / O ratio increases. That is, when the C / O ratio of the negative electrode material is 0.33 or less, the amount (ratio) in which reduced silicon is contained in the core portion is reduced. As a result, when the negative electrode material is used for a lithium ion secondary battery, decomposition of the electrolyte is suppressed, so that the durability is prevented from being lowered and high durability can be exhibited. When the C / O ratio increases beyond 0.33, the amount (ratio) of the reduced silicon contained in the core portion increases, and the electrolyte solution is used when the negative electrode material is used in a lithium ion secondary battery. As a result, the durability is degraded. A preferable C / O ratio is 0.33 or less, and a more preferable C / O ratio is 0.19 or less.

本発明の負極材料は、全体の質量を100%としたときの酸素の含有割合(以下、酸素含有割合と称する)が34.0%以下であることが好ましい。負極材料の酸素含有割合が34.0%以下となることで、負極材料が高い容量を発揮でき、負極材料を用いてなるリチウムイオン二次電池の電池容量が高くなる。   The negative electrode material of the present invention preferably has an oxygen content (hereinafter referred to as oxygen content) of 34.0% or less when the total mass is 100%. When the oxygen content ratio of the negative electrode material is 34.0% or less, the negative electrode material can exhibit a high capacity, and the battery capacity of the lithium ion secondary battery using the negative electrode material is increased.

負極材料中の酸素は、シリコン系化合物のSiOy(0≦y≦2)で表されるシリコン系化合物に含まれる。そして、酸素が多くなると、SiOyにおいてSiO2の占める割合が多くなる。SiO2は、負極材料としての電池容量及び電子電導性が低い。つまり、SiO2の占める割合が多くなると、電池容量の低下など電池の特性の低下が生じる。このように、負極材料の酸素含有割合が34.0%以下となることで、負極材料が高い容量を発揮でき、負極材料を用いてなるリチウムイオン二次電池の電池容量が高くなる。 Oxygen in the negative electrode material is included in a silicon compound represented by SiOy (0 ≦ y ≦ 2) of the silicon compound. And as oxygen increases, the proportion of SiO 2 in SiOy increases. SiO 2 has a low battery capacity and electronic conductivity as a negative electrode material. That is, when the proportion of SiO 2 increases, battery characteristics such as battery capacity decrease. Thus, when the oxygen content ratio of the negative electrode material is 34.0% or less, the negative electrode material can exhibit a high capacity, and the battery capacity of the lithium ion secondary battery using the negative electrode material is increased.

なお、負極材料の酸素含有割合が34.0%を超えて大きくなると、リチウムイオン二次電池に用いたときに電池容量及び電池特性が低下しやすくなる。好ましい酸素の含有割合は34.0%以下であり、より好ましい含有割合は29.0%以下である。   In addition, when the oxygen content ratio of the negative electrode material exceeds 34.0%, the battery capacity and battery characteristics are likely to deteriorate when used in a lithium ion secondary battery. A preferable oxygen content is 34.0% or less, and a more preferable content is 29.0% or less.

BET比表面積に対するシェル部の質量割合(以下、C/BETと称する)が、0.60[(mass%)/(m2/g)]以上であることが好ましい。C/BETが0.60[(mass%)/(m2/g)]以上となることで、シェル部が十分な電子電導性を発揮できるようになる。 The mass ratio of the shell portion to the BET specific surface area (hereinafter referred to as C / BET) is preferably 0.60 [(mass%) / (m 2 / g)] or more. When C / BET is 0.60 [(mass%) / (m 2 / g)] or more, the shell portion can exhibit sufficient electronic conductivity.

C/BETは、シェル部の形成状態に相当する。シェル部の占める割合が大きくなるほど、この値は大きくなる。換言すると、十分なシェル部が形成されなくなると、この値は小さくなる。そして、このC/BETが小さくなると、シェル部がコア部を十分に被覆できない状態となっていく。つまり、シェル部の形成の効果が発揮できなくなる状態でもある。このように、C/BETが、0.60[(mass%)/(m2/g)]以上となることで、本発明の負極材料のコア部とシェル部とを備えた構造の効果を発揮できる。 C / BET corresponds to the formation state of the shell portion. This value increases as the proportion of the shell portion increases. In other words, this value decreases when a sufficient shell portion is not formed. And if this C / BET becomes small, it will be in the state where a shell part cannot fully cover a core part. That is, it is also in a state where the effect of forming the shell portion cannot be exhibited. Thus, C / BET is 0.60 [(mass%) / (m 2 / g)] or more, so that the effect of the structure including the core portion and the shell portion of the negative electrode material of the present invention can be obtained. Can demonstrate.

好ましいC/BETは0.60[(mass%)/(m2/g)]以上であり、より好ましい含有割合は1.16[(mass%)/(m2/g)]以上である。
本発明の負極材料は、上記した以外の構成は、コア部とシェル部を備えた従来の負極材料と同様とすることができる。
A preferable C / BET is 0.60 [(mass%) / (m 2 / g)] or more, and a more preferable content ratio is 1.16 [(mass%) / (m 2 / g)] or more.
The negative electrode material of the present invention can be configured in the same manner as the conventional negative electrode material provided with the core part and the shell part, except for the above.

本発明の負極材料において、コア部を形成するシリコン系化合物は、上記した以外の構成は、従来の負極材料に用いられているシリコン系化合物と同様とすることができる。   In the negative electrode material of the present invention, the silicon-based compound forming the core portion can be configured in the same manner as the silicon-based compound used in the conventional negative electrode material, except for the configuration described above.

すなわち、シリコン系化合物は、SiLy又はSiMxLy又はSiMx(M;As,Ba,C,Ca,Ce,Co,Cr,Cu,Er,Fe,Gd,Hf,Lu,Mg,Mn,Mo,Nb,Nd,Ni,P,Pd,Pr,Pt,Pu,Re,Rh,Ru,Sc,Sm,Sr,Ta,Te,Th,Ti,Tm,U,V,W,Y,Yb,Zrより選ばれる少なくとも一種、L;N,Oより選ばれる少なくとも一種、0≦x≦1、0≦y≦2)で表される化合物であればよく、例えば、金属シリコン(Si),シリコンの酸化物(SiOy),シリコンと他の金属元素との合金(SiMx;SiNiTi)等であることが好ましい。
また、シェル部を形成するカーボンについても、同様に、グラファイト構造のカーボンであることが好ましい。
That is, the silicon compound is SiLy, SiMxLy, or SiMx (M; As, Ba, C, Ca, Ce, Co, Cr, Cu, Er, Fe, Gd, Hf, Lu, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd. , Ni, P, Pd, Pr, Pt, Pu, Re, Rh, Ru, Sc, Sm, Sr, Ta, Te, Th, Ti, Tm, U, V, W, Y, Yb, Zr One compound, L; at least one compound selected from N and O, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 2) may be used. For example, metal silicon (Si), silicon oxide (SiOy) , Preferably an alloy of silicon and another metal element (SiMx; SiNiTi) or the like.
Similarly, the carbon forming the shell part is preferably carbon having a graphite structure.

[リチウムイオン二次電池用負極材料の製造方法]
本発明のリチウムイオン二次電池用負極材料の製造方法は、SiLy又はSiMxLy又はSiMx(M;As,Ba,C,Ca,Ce,Co,Cr,Cu,Er,Fe,Gd,Hf,Lu,Mg,Mn,Mo,Nb,Nd,Ni,P,Pd,Pr,Pt,Pu,Re,Rh,Ru,Sc,Sm,Sr,Ta,Te,Th,Ti,Tm,U,V,W,Y,Yb,Zrより選ばれる少なくとも一種、L;N,Oより選ばれる少なくとも一種、0≦x≦1、0≦x≦2)で表されるシリコン系化合物を合成する工程と、シリコン系化合物を有機化合物の溶液に混合する工程と、シリコン系化合物に有機化合物溶液が接触した状態で不活性雰囲気下で焼成する工程と、を有する。
本発明の製造方法は、上記した本発明のリチウムイオン二次電池用負極材料を製造することができる。
[Method for producing negative electrode material for lithium ion secondary battery]
The method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention includes SiLy, SiMxLy, or SiMx (M; As, Ba, C, Ca, Ce, Co, Cr, Cu, Er, Fe, Gd, Hf, Lu, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Ni, P, Pd, Pr, Pt, Pu, Re, Rh, Ru, Sc, Sm, Sr, Ta, Te, Th, Ti, Tm, U, V, W, A step of synthesizing a silicon compound represented by at least one selected from Y, Yb, Zr, L; at least one selected from N, O, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 2, and a silicon compound And a step of baking in an inert atmosphere with the organic compound solution in contact with the silicon-based compound.
The production method of the present invention can produce the above-described negative electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention.

本発明の製造方法は、まず、シリコン系化合物を合成する。本工程で合成されるシリコン系化合物は、負極材料を形成した時にコア部を形成する。すなわち、本工程では、負極材料のコア部を形成するシリコン系化合物が合成される。   In the production method of the present invention, a silicon compound is first synthesized. The silicon compound synthesized in this step forms the core part when the negative electrode material is formed. That is, in this step, a silicon compound that forms the core portion of the negative electrode material is synthesized.

本発明の製造方法は、そして、シリコン系化合物を有機化合物の溶液に混合する。有機化合物溶液中の有機化合物は、その後の工程で、負極材料を形成した時のシェル部を形成する。   In the production method of the present invention, a silicon compound is mixed with a solution of an organic compound. The organic compound in the organic compound solution forms a shell part when the negative electrode material is formed in the subsequent process.

シリコン系化合物を有機化合物溶液に混合することで、シリコン系化合物の表面が全面にわたって有機化合物溶液と接触することになり、その後の工程で、シェル部を形成した時に、コア部の全面がシェル部で被覆されることとなる。   By mixing the silicon compound with the organic compound solution, the entire surface of the silicon compound comes into contact with the organic compound solution, and when the shell portion is formed in the subsequent process, the entire core portion becomes the shell portion. It will be covered with.

本発明の製造方法は、シリコン系化合物に有機化合物溶液が接触した状態で不活性雰囲気下で焼成する。不活性雰囲気下で焼成することで、シリコン系化合物接触した有機化合物溶液に含まれる有機化合物がシェル部を形成するようになる。本工程では、シリコン系化合物に有機化合物溶液が接触した状態で焼成が行われるため、有機化合物溶液中の有機化合物が、シリコン系化合物に接触した位置(表面上)でカーボン(グラファイト)化され、シェル部が形成される。   The production method of the present invention is fired in an inert atmosphere in a state where the organic compound solution is in contact with the silicon compound. By baking in an inert atmosphere, the organic compound contained in the organic compound solution in contact with the silicon compound forms a shell portion. In this step, since the firing is performed in a state where the organic compound solution is in contact with the silicon compound, the organic compound in the organic compound solution is converted to carbon (graphite) at the position (on the surface) in contact with the silicon compound, A shell portion is formed.

本発明の製造方法では、シェル部が形成される時にシリコン系化合物の還元が抑えられている(生じなくなっている)。つまり、本発明の製造方法では、カーボンよりなるシェル部を形成するときに、コア部のシリコン系化合物(特に、シリコンの酸化物)の還元が抑えられ、コア部の表面にシリコン系化合物が還元されてなるシリコンの生成が抑えられた負極材料を製造することができる。この結果、本発明の製造方法により製造される負極材料は、リチウムイオン二次電池に用いたときに、コア部の表面にシリコンが存在することに起因する電池の特性(特に耐久性)の低下が抑えられる。   In the production method of the present invention, the reduction of the silicon-based compound is suppressed (no longer generated) when the shell portion is formed. In other words, in the manufacturing method of the present invention, when the shell portion made of carbon is formed, the reduction of the silicon compound (particularly, silicon oxide) in the core portion is suppressed, and the silicon compound is reduced on the surface of the core portion. Thus, it is possible to manufacture a negative electrode material in which generation of silicon is suppressed. As a result, when the negative electrode material produced by the production method of the present invention is used in a lithium ion secondary battery, the battery characteristics (particularly durability) are reduced due to the presence of silicon on the surface of the core part. Is suppressed.

本発明の製造方法において、負極材料は、液相状態から合成する液相合成で製造される。液相合成で負極材料が製造されることで、製造される負極材料がシリコン系化合物の還元が抑えられたものとなる。   In the production method of the present invention, the negative electrode material is produced by liquid phase synthesis in which it is synthesized from a liquid phase state. By producing the negative electrode material by liquid phase synthesis, the produced negative electrode material is one in which the reduction of the silicon compound is suppressed.

本発明の製造方法において、シリコン系化合物が混合する有機化合物溶液は、その後の工程でシェル部を形成することができる有機化合物を含有する溶液であれば特に限定されるものではない。すなわち、有機化合物溶液は、有機化合物が分散又は溶解した溶液であっても、液体の有機化合物よりなる溶液であっても、これらの混合溶液であっても、いずれでもよい。有機化合物が分散又は溶解した溶液としては、例えば、有機化合物の分散溶液,有機酸の溶解液をあげることができ、液体の有機化合物よりなる溶液としては、鎖状炭化水素,芳香族炭化水素等よりなる液状の炭化水素をあげることができる。   In the production method of the present invention, the organic compound solution with which the silicon-based compound is mixed is not particularly limited as long as it is a solution containing an organic compound that can form a shell portion in a subsequent step. That is, the organic compound solution may be a solution in which an organic compound is dispersed or dissolved, a solution made of a liquid organic compound, or a mixed solution thereof. Examples of the solution in which the organic compound is dispersed or dissolved include a dispersion solution of an organic compound and a solution of an organic acid. Examples of the solution made of a liquid organic compound include a chain hydrocarbon, an aromatic hydrocarbon, and the like. And liquid hydrocarbons.

有機化合物は、その後の工程でシェル部を形成することができる、すなわちカーボン源として機能することができる有機化合物であれば限定されるものではない。このような有機化合物としては、CMCなどの糖化合物,有機酸,芳香族炭化水素等をあげることができる。   The organic compound is not limited as long as the organic compound can form a shell portion in a subsequent process, that is, can function as a carbon source. Examples of such an organic compound include sugar compounds such as CMC, organic acids, aromatic hydrocarbons, and the like.

有機化合物溶液は、有機酸溶液であることが好ましい。有機化合物が有機酸溶液であることで、その後の焼成によりシリコン系化合物の表面にカーボンよりなるシェル部を形成できる。   The organic compound solution is preferably an organic acid solution. Since the organic compound is an organic acid solution, a shell portion made of carbon can be formed on the surface of the silicon compound by subsequent firing.

また、有機酸溶液において、有機酸(有機化合物)及び溶媒についても、限定されるものではない。本発明に用いられる有機酸としては、クエン酸,スルホン酸,アスコルビン酸,ギ酸,シュウ酸,酢酸などの酸をあげることができる。
溶媒についても、水(水系溶媒)と有機溶媒のいずれを用いても良いが、取り扱いの容易さや焼成により消失することから水を溶媒に用いることが好ましい。
In the organic acid solution, the organic acid (organic compound) and the solvent are not limited. Examples of the organic acid used in the present invention include citric acid, sulfonic acid, ascorbic acid, formic acid, oxalic acid, and acetic acid.
As the solvent, either water (aqueous solvent) or an organic solvent may be used, but it is preferable to use water as the solvent because it is easy to handle and disappears by firing.

有機酸溶液は、pHが2〜4の水溶液であることが好ましい。有機酸溶液のpHが2〜4の範囲内となることで、その後の焼成によりシリコン系化合物の表面にカーボンよりなるシェル部を形成できる。pHが2未満となると、pHが小さくなりすぎて、シリコン系化合物が酸(酸性の有機酸溶液)に溶解するようになる。また、pHが4を超えて大きくなると、pHが大きくなりすぎてシリコン系化合物の表面にカーボンよりなるシェル部を形成できなくなる。   The organic acid solution is preferably an aqueous solution having a pH of 2 to 4. When the pH of the organic acid solution is in the range of 2 to 4, a shell portion made of carbon can be formed on the surface of the silicon compound by subsequent firing. When the pH is less than 2, the pH becomes too low and the silicon compound is dissolved in the acid (acidic organic acid solution). On the other hand, if the pH exceeds 4 and the pH is too high, a shell portion made of carbon cannot be formed on the surface of the silicon compound.

シリコン系化合物に有機化合物溶液が接触した状態で不活性雰囲気下で焼成するときの焼成条件についても、カーボンよりなるシェル部を形成できる焼成条件であれば限定されるものではない。すなわち、ここでの焼成とは、カーボンよりなるシェル部を形成するための熱処理を示す。   The firing conditions when firing in an inert atmosphere in a state where the organic compound solution is in contact with the silicon compound are not limited as long as the firing conditions can form a shell portion made of carbon. That is, the firing here indicates a heat treatment for forming a shell portion made of carbon.

焼成は、550〜750℃の温度で行われることが好ましい。この温度で焼成を行うことで、シリコン系化合物に接触した有機化合物(例えば、有機酸)が、その位置でカーボン化(グラファイト化)され、カーボンよりなるシェル部が形成される。   Firing is preferably performed at a temperature of 550 to 750 ° C. By firing at this temperature, the organic compound (for example, organic acid) that has come into contact with the silicon-based compound is carbonized (graphitized) at that position, and a shell portion made of carbon is formed.

シリコン系化合物に有機化合物溶液が接触した状態とは、例えば、シリコン系化合物に有機化合物溶液が接触して濡れている状態を示す。すなわち、焼成において、シリコン系化合物に有機化合物溶液に浸漬した状態で焼成しても、シリコン系化合物を有機化合物溶液中から取り出した状態で焼成しても、いずれでもよい。   The state in which the organic compound solution is in contact with the silicon compound indicates, for example, a state in which the organic compound solution is in contact with the silicon compound and is wet. That is, the firing may be performed in a state where the silicon compound is immersed in an organic compound solution, or may be performed in a state where the silicon compound is taken out from the organic compound solution.

本発明の製造方法では、上記以外の工程(構成)については、従来の製造方法と同様とすることができる。例えば、製造される負極材料を、所望の粒径に制御するために破砕・分級する工程や、洗浄や乾燥等の工程をあげることができる。   In the manufacturing method of the present invention, the steps (configurations) other than the above can be the same as those in the conventional manufacturing method. For example, the negative electrode material to be produced can be crushed and classified to control the particle size to a desired particle size, and can be a step such as washing or drying.

[リチウムイオン二次電池]
本発明のリチウムイオン二次電池は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極材料,請求項4〜7のいずれか1項に記載の製造方法で製造されてなるリチウムイオン二次電池用負極材料の少なくとも一方を負極に有する。
[Lithium ion secondary battery]
The lithium ion secondary battery of this invention is manufactured with the negative electrode material for lithium ion secondary batteries of any one of Claims 1-3, and the manufacturing method of any one of Claims 4-7. At least one of the negative electrode materials for a lithium ion secondary battery is provided in the negative electrode.

本発明のリチウムイオン二次電池は、負極材料(負極活物質)として上記の物質を用いていること以外は、従来のリチウムイオン二次電池と同様とすることができる。すなわち、リチウムイオン二次電池は、正極、負極、電解質、その他必要な部材を有する。   The lithium ion secondary battery of the present invention can be the same as the conventional lithium ion secondary battery except that the above material is used as the negative electrode material (negative electrode active material). That is, the lithium ion secondary battery has a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and other necessary members.

正極は、正極活物質、導電剤及び結着剤からなる正極合材を適用な溶媒に懸濁させて混合し、スラリーとしたものを集電体の片面または両面に塗布し、乾燥することで作製される。   The positive electrode is prepared by suspending and mixing a positive electrode mixture composed of a positive electrode active material, a conductive agent and a binder in an appropriate solvent, applying a slurry on one or both sides of the current collector, and drying. Produced.

正極活物質としては、種々の酸化物、硫化物、リチウム含有酸化物、導電性高分子などを用いることができる。例えば、MnO2、TiS2、TiS3、MoS3、FeS2、LiFePO4、Li1-zMnO2、Li1-zMn24、Li1-zCoO2、Li1-zNiO2、LiV23、V25、ポリアニリン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド、ポリチオフェン、ポリピロール、およびそれらの誘導体、安定ラジカル化合物、が挙げられる。なお、これらの正極活物質におけるzは0〜1の数を示す。各々にLi、Mg、Al、またはCo、Ti、Nb、Cr等の遷移金属を添加または置換した材料等であってもよい。また、これらのリチウム−金属複合酸化物を単独で用いるばかりでなくこれらを複数種類混合して用いることもできる。このなかでもリチウム−金属複合酸化物としては、層状構造またはスピネル構造のリチウムマンガン含有複合酸化物、リチウムニッケル含有複合酸化物およびリチウムコバルト含有複合酸化物のうちの1種以上であることが好ましい。
結着剤としては、例えば、PVDF、EPDM、SBR、NBR、フッ素ゴムなどが挙げられるが、これらに限定されない。
As the positive electrode active material, various oxides, sulfides, lithium-containing oxides, conductive polymers, and the like can be used. For example, MnO 2 , TiS 2 , TiS 3 , MoS 3 , FeS 2 , LiFePO 4 , Li 1-z MnO 2 , Li 1-z Mn 2 O 4 , Li 1-z CoO 2 , Li 1-z NiO 2 , Examples include LiV 2 O 3 , V 2 O 5 , polyaniline, polyparaphenylene, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polythiophene, polypyrrole, and derivatives and stable radical compounds thereof. In addition, z in these positive electrode active materials shows the number of 0-1. A material obtained by adding or substituting a transition metal such as Li, Mg, Al, or Co, Ti, Nb, or Cr may be used. Moreover, not only these lithium-metal composite oxides are used alone, but also a plurality of them can be mixed and used. Among these, the lithium-metal composite oxide is preferably at least one of a lithium manganese-containing composite oxide having a layered structure or a spinel structure, a lithium nickel-containing composite oxide, and a lithium cobalt-containing composite oxide.
Examples of the binder include, but are not limited to, PVDF, EPDM, SBR, NBR, fluororubber, and the like.

正極の導電材としては、黒鉛の微粒子、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノファイバーなどのカーボンブラック、ニードルコークスなどの無定形炭素の微粒子などが使用されるが、これらに限定されない。   Examples of the conductive material for the positive electrode include graphite fine particles, acetylene black, ketjen black, carbon black such as carbon nanofiber, and amorphous carbon fine particles such as needle coke, but are not limited thereto.

正極活物質などが分散する溶媒としては、通常は結着剤を溶解する有機溶剤が使用される。例えば、NMP、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N−N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフランなどを挙げることができるが、これらに限定されない。また、水に分散剤、増粘剤などを加えてPTFEなどで活物質をスラリー化する場合もある。   As the solvent in which the positive electrode active material is dispersed, an organic solvent that dissolves the binder is usually used. Examples thereof include, but are not limited to, NMP, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, NN-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, and tetrahydrofuran. In some cases, the active material is slurried with PTFE or the like by adding a dispersant, a thickener or the like to water.

また、正極の集電体としては、例えば、アルミニウム、ステンレスなどの金属を加工したもの、例えば板状に加工した箔、網、パンチドメタル、フォームメタルなどを用いることができる。
負極は、上記の負極材料を負極活物質として有すること以外は従来公知の負極と同様の構成とすることができる。
Further, as the current collector of the positive electrode, for example, a material obtained by processing a metal such as aluminum or stainless steel, for example, a foil processed into a plate shape, a net, a punched metal, a foam metal, or the like can be used.
The negative electrode can have the same configuration as a conventionally known negative electrode except that the negative electrode material is used as a negative electrode active material.

負極は、負極活物質、導電剤及び結着剤からなる負極合材を適用な溶媒に懸濁させて混合し、スラリーとしたものを集電体の片面または両面に塗布し、乾燥することで作製される。   The negative electrode is prepared by suspending and mixing a negative electrode mixture composed of a negative electrode active material, a conductive agent and a binder in an appropriate solvent, applying a slurry on one or both sides of the current collector, and drying. Produced.

また、負極活物質は、上記の負極材料だけでなく、更に、従来公知の非水電解質電池用負極活物質を有していてもよい。すなわち、負極は、更に、Sn、Si、Sb、Ge,Cの少なくともひとつの元素を含有する負極材料を有することができる。   Further, the negative electrode active material may include not only the negative electrode material described above but also a conventionally known negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte battery. That is, the negative electrode can further include a negative electrode material containing at least one element of Sn, Si, Sb, Ge, and C.

これらの負極材料のうち、Cは、非水電解質電池の電解質イオンを吸蔵・脱離可能な(例えば、Li吸蔵能がある)炭素材料であることが好ましく、アモルファスコート天然黒鉛であることがより好ましい。   Among these negative electrode materials, C is preferably a carbon material capable of occluding and desorbing electrolyte ions of the nonaqueous electrolyte battery (for example, having Li storage capability), and more preferably amorphous coated natural graphite. preferable.

また、これらの負極材料のうち、Sn、Sb、Geは、特に、体積変化の多い合金材料である。これらの負極材料は、Ti−Si、Ag−Sn、Sn−Sb、Ag−Ge、Cu−Sn、Ni−Snなどのように、別の金属と合金をなしていてもよい。   Of these negative electrode materials, Sn, Sb, and Ge are alloy materials having a large volume change. These negative electrode materials may form an alloy with another metal such as Ti—Si, Ag—Sn, Sn—Sb, Ag—Ge, Cu—Sn, and Ni—Sn.

導電剤としては、炭素材料、金属粉、導電性ポリマーなどを用いることができる。導電性と安定性の観点から、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンブラックなどの炭素材料を使用することが好ましい。   As the conductive agent, a carbon material, metal powder, conductive polymer, or the like can be used. From the viewpoint of conductivity and stability, it is preferable to use a carbon material such as acetylene black, ketjen black, or carbon black.

結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ素樹脂共重合体(四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体)SBR、アクリル系ゴム、フッ素系ゴム、ポリビニルアルコール(PVA)、スチレン・マレイン酸樹脂、ポリアクリル酸塩、カルボキシルメチルセルロース(CMC)などが挙げられる。
溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの有機溶媒、または水などが挙げられる。
As the binder, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), fluororesin copolymer (tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer) SBR, acrylic rubber, fluororubber, Examples thereof include polyvinyl alcohol (PVA), styrene / maleic acid resin, polyacrylate, carboxymethyl cellulose (CMC) and the like.
Examples of the solvent include organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or water.

本発明の負極材料である負極活物質、導電剤及び結着剤の重量配合比は、製造する負極の特性により異なるため一概に決定できるものではないが、負極材料(負極活物質)60〜98wt%、導電剤0〜20wt%、結着剤2〜10wt%とすることが好ましい。
集電体としては、従来公知の集電体を用いることができ、銅、ステンレス、チタンあるいはニッケルからなる箔、メッシュなどを用いることができる。
The weight blending ratio of the negative electrode active material, the conductive agent and the binder, which are the negative electrode materials of the present invention, varies depending on the characteristics of the negative electrode to be produced and cannot be determined unconditionally, but the negative electrode material (negative electrode active material) 60 to 98 wt. %, A conductive agent of 0 to 20 wt%, and a binder of 2 to 10 wt% are preferable.
As the current collector, a conventionally known current collector can be used, and a foil, mesh, or the like made of copper, stainless steel, titanium, or nickel can be used.

電解質は、その種類が特に限定されるものではないが、LiPF6、LiBF4、LiClO4及びLiAsF6から選ばれる無機塩、これらの無機塩の誘導体、LiSO3CF3、LiC(SO3CF33及びLiN(SO2CF32、LiN(SO2252、LiN(SO2CF3)(SO249)、から選ばれる有機塩、並びにこれらの有機塩の誘導体の少なくとも1種であることが望ましい。これらの電解質は、電池性能を更に優れたものとすることができ、かつその電池性能を室温以外の温度域においても更に高く維持することができる。電解質の濃度についても特に限定されるものではなく、用途に応じ、電解質および有機溶媒の種類を考慮して適切に選択することが好ましい。 The type of the electrolyte is not particularly limited, but an inorganic salt selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiAsF 6 , derivatives of these inorganic salts, LiSO 3 CF 3 , LiC (SO 3 CF 3 ) 3 and LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), and organic salts thereof It is desirable that it is at least one of the derivatives. These electrolytes can further improve the battery performance, and can maintain the battery performance higher even in a temperature range other than room temperature. The concentration of the electrolyte is not particularly limited, and it is preferable to appropriately select the electrolyte and the organic solvent in consideration of the use.

電解質を溶解する有機溶媒は、通常リチウム二次電池の電解液に用いられる有機溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えばカーボネート類、ハロゲン化炭化水素、エーテル類、ケトン類、ニトリル類、ラクトン類、オキソラン化合物等を用いることができる。特に、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ビニレンカーボネート等及びそれらの混合溶媒が適当である。例に挙げたこれらの有機溶媒のうち、特にカーボネート類、エーテル類からなる群より選ばれた1種以上の非水溶媒を用いることにより、電解質の溶解性、誘電率および粘度において優れ、電池の充放電効率が高いので、好ましい。   The organic solvent that dissolves the electrolyte is not particularly limited as long as it is an organic solvent that is usually used in an electrolyte solution of a lithium secondary battery. For example, carbonates, halogenated hydrocarbons, ethers, ketones, nitriles, Lactones and oxolane compounds can be used. In particular, propylene carbonate, ethylene carbonate, 1,2-dimethoxyethane, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, vinylene carbonate and the like, and mixed solvents thereof are suitable. Among these organic solvents mentioned in the examples, in particular, by using one or more non-aqueous solvents selected from the group consisting of carbonates and ethers, the solubility, dielectric constant and viscosity of the electrolyte are excellent, and the battery It is preferable because the charge / discharge efficiency is high.

正極および負極は、セパレータを介して配される。セパレータは、正極および負極を電気的に絶縁し、電解液を保持する役割を果たす。例えば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子(ポリエチレン、ポリプロピレン)の多孔膜を用いればよい。なおセパレータは、正極と負極との絶縁を担保するため、正極および負極よりも更に大きいものとするのが好ましい。   The positive electrode and the negative electrode are arranged via a separator. The separator plays a role of electrically insulating the positive electrode and the negative electrode and holding the electrolytic solution. For example, a porous synthetic resin film, particularly a polyolefin polymer (polyethylene, polypropylene) porous film may be used. The separator is preferably larger than the positive electrode and the negative electrode in order to ensure insulation between the positive electrode and the negative electrode.

本発明のリチウムイオン二次電池は、上記の要素以外に、その他必要に応じた要素とからなる。本発明のリチウムイオン二次電池は、その形状には特に制限を受けず、コイン型、円筒型、角型等、種々の形状の電池として使用できる。   The lithium ion secondary battery of the present invention comprises other elements as necessary in addition to the above elements. The lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited in its shape, and can be used as batteries having various shapes such as a coin shape, a cylindrical shape, and a square shape.

以下、実施例を用いて具体的に本発明を説明する。
本発明を具体的に説明するための実施例として、リチウムイオン二次電池用負極材料(負極活物質)およびリチウムイオン二次電池を製造した。
[負極材料の製造]
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
As an example for specifically explaining the present invention, a negative electrode material (negative electrode active material) for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery were produced.
[Manufacture of negative electrode materials]

(実施例1)
まず、シリコン系化合物(Si,SiO,SiNiTi)を得た。
試料1〜9,22〜25,28〜30に用いられるシリコン化合物のSiOには、市販品(和光純薬工業株式会社製、商品名;けい素,粉末 198−05455)を用いた。
試料10〜15,26,31に用いられるシリコン化合物のSiには、市販品(和光純薬工業株式会社製、商品名;一酸化けい素,99.9% 198−05612)を用いた。
試料16〜21,27,32に用いられるシリコン化合物のSiNiTiには、Si(上記市販品)とNi(市販品、和光純薬工業株式会社製、商品名;ニッケル粉末 145−00982)とTi(市販品、和光純薬工業株式会社製、商品名;チタン粉末 200−05202)をメカニカルアロイング法にて室温で3時間混合して製造されたものを用いた。
Example 1
First, a silicon-based compound (Si, SiO, SiNiTi) was obtained.
A commercially available product (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: silicon, powder 198-05455) was used for SiO of the silicon compound used for Samples 1-9, 22-25, 28-30.
A commercially available product (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: silicon monoxide, 99.9% 198-05612) was used as Si of the silicon compound used for Samples 10-15, 26, and 31.
Silicon (SiNiTi), which is a silicon compound used for Samples 16 to 21, 27, and 32, includes Si (commercially available product) and Ni (commercially available product, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name; nickel powder 145-00982) and Ti ( A commercial product, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: titanium powder 200-05202) was used by mixing for 3 hours at room temperature by the mechanical alloying method.

次に、表1中のカーボン源として示した有機酸をイオン交換水と混合し、10分間攪拌して30mass%の有機酸水溶液が調製された。ここで、30mass%とは、有機酸とイオン交換水の質量の合計を100mass%としたときの、有機酸の質量の割合を示す。   Next, the organic acid shown as the carbon source in Table 1 was mixed with ion-exchanged water and stirred for 10 minutes to prepare a 30 mass% organic acid aqueous solution. Here, 30 mass% indicates the ratio of the mass of the organic acid when the total mass of the organic acid and ion-exchanged water is 100 mass%.

この有機酸水溶液のpHを測定し、表1に合わせて示した。表1に示したように、いずれの試料においてもpHが2〜4の範囲内にあった。
調製された有機酸水溶液(2g)をアルミナるつぼに移し、上記のシリコン系化合物3gを投入した。その後、一分間攪拌して十分に混合した。
The pH of this aqueous organic acid solution was measured and shown in Table 1. As shown in Table 1, the pH was in the range of 2 to 4 in any sample.
The prepared organic acid aqueous solution (2 g) was transferred to an alumina crucible, and 3 g of the above silicon compound was added. Then, it stirred for 1 minute and mixed thoroughly.

攪拌・混合後のるつぼを加熱炉内に設置し、N2ガス雰囲気下、5℃/minの昇温速度で650℃まで昇温した。昇温後、650℃で3時間保持して焼成(熱処理)した。
焼成処理後、室温まで冷却したら、炉内から取り出して乳鉢で5分間攪拌した。
The crucible after stirring and mixing was placed in a heating furnace, and the temperature was raised to 650 ° C. at a rate of temperature increase of 5 ° C./min in an N 2 gas atmosphere. After the temperature rise, the mixture was held at 650 ° C. for 3 hours and fired (heat treatment).
After cooling to room temperature after firing, the product was taken out from the furnace and stirred for 5 minutes in a mortar.

以上により、試料1〜21の負極材料(負極材料粉末)が製造された。製造された負極材料は、試料1〜9がSiOy(0<y<2)よりなるコア部にカーボンよりなるシェル部が形成された構成となっている。試料10〜15がSiよりなるコア部にカーボンよりなるシェル部が形成された構成となっている。試料16〜21がSiNiTiよりなるコア部にカーボンよりなるシェル部が形成された構成となっている。   Thus, the negative electrode materials (negative electrode material powders) of Samples 1 to 21 were manufactured. In the manufactured negative electrode material, Samples 1 to 9 have a structure in which a shell portion made of carbon is formed on a core portion made of SiOy (0 <y <2). Samples 10 to 15 have a structure in which a shell portion made of carbon is formed in a core portion made of Si. Samples 16 to 21 have a structure in which a shell portion made of carbon is formed in a core portion made of SiNiTi.

Figure 2015022964
Figure 2015022964

(実施例2)
有機酸に替えて表2に示した有機化合物を用いたこと以外は、上記の実施例1と同様にして試料22〜27の負極材料(負極材料粉末)を製造した。
(Example 2)
Negative electrode materials (negative electrode material powders) of Samples 22 to 27 were produced in the same manner as in Example 1 except that the organic compounds shown in Table 2 were used instead of the organic acids.

製造された負極材料は、試料22〜25がSiOy(0<y<2)よりなるコア部にカーボンよりなるシェル部が形成された構成となっている。試料26がSiよりなるコア部にカーボンよりなるシェル部が形成された構成となっている。試料27がSiNiTiよりなるコア部にカーボンよりなるシェル部が形成された構成となっている。   In the manufactured negative electrode material, Samples 22 to 25 have a structure in which a shell portion made of carbon is formed on a core portion made of SiOy (0 <y <2). The sample 26 has a structure in which a shell portion made of carbon is formed in a core portion made of Si. The sample 27 has a structure in which a shell portion made of carbon is formed in a core portion made of SiNiTi.

Figure 2015022964
Figure 2015022964

(比較例)
上記の実施例と同様にシリコン系化合物を得た。
(Comparative example)
A silicon compound was obtained in the same manner as in the above example.

次に、シリコン系化合物を、10体積%以上のブタジエンガスを含有する雰囲気(残部;不活性ガス)中で、100K/分以上の昇温速度で600℃まで昇温した。昇温後、600℃で3時間保持して焼成(熱処理)した。
以上により、試料28〜32の負極材料(負極材料粉末)が製造された。試料28〜32の有機化合物等を表3に示した。
Next, the silicon-based compound was heated to 600 ° C. at a temperature increase rate of 100 K / min or more in an atmosphere containing 10% by volume or more of butadiene gas (remainder; inert gas). After the temperature rise, it was fired (heat treatment) by holding at 600 ° C. for 3 hours.
Thus, the negative electrode material (negative electrode material powder) of Samples 28 to 32 was manufactured. The organic compounds of Samples 28 to 32 are shown in Table 3.

製造された負極材料は、試料28〜30がSiOy(0<y<2)よりなるコア部にカーボンよりなるシェル部が形成された構成となっている。試料31がSiよりなるコア部にカーボンよりなるシェル部が形成された構成となっている。試料32がSiNiTiよりなるコア部にカーボンよりなるシェル部が形成された構成となっている。   In the manufactured negative electrode material, samples 28 to 30 have a structure in which a shell portion made of carbon is formed on a core portion made of SiOy (0 <y <2). The sample 31 has a structure in which a shell portion made of carbon is formed in a core portion made of Si. The sample 32 has a structure in which a shell portion made of carbon is formed in a core portion made of SiNiTi.

Figure 2015022964
Figure 2015022964

(負極材料の評価)   (Evaluation of negative electrode material)

試料1〜21,試料22〜27,試料28〜32の負極材料のC/O比,酸素の含有割合(表中ではO含有割合として示す),BET比表面積に対するシェル部の質量割合の値(表中ではC/BETとして示す)をそれぞれ測定し、測定結果を表1〜3に合わせて示した。   C / O ratio of the negative electrode materials of Samples 1 to 21, Samples 22 to 27, and Samples 28 to 32, oxygen content ratio (shown as O content ratio in the table), mass ratio value of shell part to BET specific surface area ( (Shown as C / BET in the table) was measured, and the measurement results are shown in Tables 1-3.

C/O比及び酸素の含有割合は、各試料の負極材料の表面をXPS分析により求めた。BET比表面積は細孔分布測定装置(ユアサアイオニクス社製)を用いて測定し、XPS分析により求めたシェル部の質量割合から比表面積に対するシェル部の割合の値を算出した。   The C / O ratio and the oxygen content ratio were obtained by XPS analysis of the surface of the negative electrode material of each sample. The BET specific surface area was measured using a pore distribution measuring apparatus (manufactured by Yuasa Ionics), and the value of the ratio of the shell part to the specific surface area was calculated from the mass ratio of the shell part determined by XPS analysis.

表1〜2に示したように、試料1〜21,試料22〜27の負極材料は、C/O比が0.33以下、C/BETが0.60[(mass%)/(m2/g)]以上となっていた。そして、表1に示したように、試料1〜21の負極材料は、酸素の含有割合が34.0%以下と試料22〜27の負極材料よりも低い値となっていた。 As shown in Tables 1-2, the negative electrode materials of Samples 1-21, 22-27 have a C / O ratio of 0.33 or less and a C / BET of 0.60 [(mass%) / (m 2 / G)]. And as shown in Table 1, the negative electrode materials of Samples 1 to 21 had an oxygen content of 34.0% or less, which was a lower value than the negative electrode materials of Samples 22 to 27.

対して、表3に示したように、試料28の負極材料は、試料1〜21,試料22〜27の負極材料と比較して、C/O比が過剰に大きく、かつC/BETが過剰に小さくなっていた。同様に、試料29〜32の負極材料は、試料1〜21,試料22〜27の負極材料と比較して、C/O比が過剰に大きくなっていた。   On the other hand, as shown in Table 3, the negative electrode material of sample 28 has an excessively large C / O ratio and excessive C / BET compared to the negative electrode materials of samples 1 to 21 and samples 22 to 27. It was getting smaller. Similarly, the negative electrode materials of Samples 29 to 32 have an excessively large C / O ratio as compared with the negative electrode materials of Samples 1 to 21 and Samples 22 to 27.

表1〜3によると、ブタジエンガスの熱分解によりシェル部を形成(気相合成)した試料29〜32の負極材料は、C/O比が0.35以上と過剰に大きくなっている。これに対し、液相合成が用いられた試料1〜21,試料22〜27の負極材料は、C/O比が0.33以下となっており、シリコン系化合物の還元が抑えられている。つまり、負極材料の製造において、シリコン系化合物を有機化合物溶液と共に焼成することで、コア部のシリコン系化合物の還元が抑えられることが確認できた。   According to Tables 1 to 3, the negative electrode materials of Samples 29 to 32 in which a shell portion was formed by thermal decomposition of butadiene gas (gas phase synthesis) had an excessively large C / O ratio of 0.35 or more. On the other hand, the negative electrode materials of Samples 1 to 21 and Samples 22 to 27 using liquid phase synthesis have a C / O ratio of 0.33 or less, and the reduction of the silicon compound is suppressed. That is, in the manufacture of the negative electrode material, it was confirmed that the reduction of the silicon compound in the core portion can be suppressed by baking the silicon compound together with the organic compound solution.

[リチウムイオン二次電池の製造]
各試料の負極材料粉末を用いて、図1にその構成を示したコイン型のリチウムイオン二次電池10を作製した。
[Manufacture of lithium ion secondary batteries]
Using the negative electrode material powder of each sample, a coin-type lithium ion secondary battery 10 whose structure is shown in FIG. 1 was produced.

各試料の負極材料粉末50.0質量部、アセチレンブラック(導電材)40.0質量部、CMC(バインダ)5.0質量部、SBR(バインダ)5.0質量部を混合して負極合材を調製した。この負極合材をNMPに分散させてセルマスター及びホモジナイザーを用いてスラリー状とし、このスラリーを厚さ:18μmの電解銅箔よりなる負極集電体1a上に塗布した後、乾燥、プレス成型して、負極板とした。負極板は、得られた合材が2.66mg/cm2,1.5g/cm3となるよう負極合材1bが塗布・プレス成型されている。 Negative electrode material mixture of 50.0 parts by mass of negative electrode material powder, 40.0 parts by mass of acetylene black (conductive material), 5.0 parts by mass of CMC (binder), and 5.0 parts by mass of SBR (binder) of each sample Was prepared. This negative electrode mixture is dispersed in NMP and made into a slurry using a cell master and a homogenizer. This slurry is applied onto the negative electrode current collector 1a made of electrolytic copper foil having a thickness of 18 μm, and then dried and press-molded. Thus, a negative electrode plate was obtained. On the negative electrode plate, the negative electrode mixture 1b is applied and press-molded so that the obtained mixture becomes 2.66 mg / cm 2 and 1.5 g / cm 3 .

次に、この負極板をφ14mmの円形ポンチで抜き取り、120℃で6時間真空乾燥させ負極とした。これにより、負極1が製造できた。   Next, this negative electrode plate was extracted with a circular punch having a diameter of 14 mm and vacuum-dried at 120 ° C. for 6 hours to obtain a negative electrode. Thereby, the negative electrode 1 was manufactured.

製造された負極1と、正極2(対極)と、電解液3と、を用いて、ドライボックス中でコイン型のリチウムイオン二次電池10(CR2025タイプ)を作製した。
正極2は、金属リチウムよりなる正極活物質2bが正極集電体2aの表面に一体に形成されている。
Using the manufactured negative electrode 1, positive electrode 2 (counter electrode), and electrolyte solution 3, a coin-type lithium ion secondary battery 10 (CR2025 type) was produced in a dry box.
In the positive electrode 2, a positive electrode active material 2 b made of metallic lithium is integrally formed on the surface of the positive electrode current collector 2 a.

電解液は、エチレンカーボネート(EC)30体積%とジメチルカーボネート(DMC)30体積%とエチルメチルカーボネート(EMC)30体積%との混合溶媒に、LiPF6を1モル/リットルとなるように溶解させて調製されている。また、電解液は、添加剤としてビニレンカーボネート(VC)が1mass%となるように添加されている。 The electrolytic solution was prepared by dissolving LiPF 6 in a mixed solvent of 30% by volume of ethylene carbonate (EC), 30% by volume of dimethyl carbonate (DMC) and 30% by volume of ethyl methyl carbonate (EMC) to 1 mol / liter. Have been prepared. Moreover, the electrolyte solution is added so that vinylene carbonate (VC) may be 1 mass% as an additive.

コイン型のリチウムイオン二次電池10は、正負極間にセパレータ7(ポリエチレン製の多孔質膜)を挟持した発電要素を電解液3と共にステンレス製のケース(正極ケース4と負極ケース5から構成されている)中に収納してコイン型リチウムイオン二次電池とした。正極ケース4と負極ケース5とは正極端子と負極端子とを兼ねている。正極ケース4と負極ケース5との間にはポリプロピレン製のガスケット6を介装することで密閉性と正極ケース4と負極ケース5との間の絶縁性とを担保した。   A coin-type lithium ion secondary battery 10 includes a stainless steel case (a positive electrode case 4 and a negative electrode case 5) together with an electrolytic solution 3 in which a separator 7 (polyethylene porous film) is sandwiched between positive and negative electrodes. And a coin-type lithium ion secondary battery. The positive electrode case 4 and the negative electrode case 5 serve as a positive electrode terminal and a negative electrode terminal. A gasket 6 made of polypropylene is interposed between the positive electrode case 4 and the negative electrode case 5, thereby ensuring sealing and insulating properties between the positive electrode case 4 and the negative electrode case 5.

(リチウムイオン二次電池の評価)
各試料のリチウムイオン二次電池の評価として、初期放電容量,初期充放電効率及びサイクル試験後の容量維持率を求めた。それぞれの測定結果を表1〜3のそれぞれに合わせて示した。
(Evaluation of lithium ion secondary battery)
As the evaluation of the lithium ion secondary battery of each sample, the initial discharge capacity, the initial charge / discharge efficiency, and the capacity maintenance rate after the cycle test were determined. Each measurement result was shown according to each of Tables 1-3.

(初期放電容量測定方法)
各試料のリチウムイオン二次電池の初期放電容量は、以下の条件により行った。
(Initial discharge capacity measurement method)
The initial discharge capacity of the lithium ion secondary battery of each sample was performed under the following conditions.

まず、充電電流0.10mA/cm2で0.01Vまで定電流充電し、放電電流0.10mA/cm2で1.5Vまで定電流放電を行った。この時の放電容量を初期放電容量とした。 First, constant current charging at a charging current 0.10mA / cm 2 to 0.01 V, was constant current discharge to 1.5V at a discharge current 0.10mA / cm 2. The discharge capacity at this time was defined as the initial discharge capacity.

(初期充放電効率測定方法)
得られた初期充電容量及び初期放電容量より、下記式により初期充放電効率(%)を求めた。
初期充放電効率(%)=[(初期放電容量)/(初期充電容量)]×100
(Initial charge / discharge efficiency measurement method)
From the obtained initial charge capacity and initial discharge capacity, the initial charge / discharge efficiency (%) was determined by the following formula.
Initial charge / discharge efficiency (%) = [(initial discharge capacity) / (initial charge capacity)] × 100

(サイクル特性試験方法)
初回充放電後、充電電流0.10mA/cm2で0.01Vまで定電流充電し、放電電流0.10mA/cm2で1.5Vまで定電流放電のサイクルを60℃で90回繰り返して行った。得られた放電容量維持率を表1〜2のそれぞれにあわせて示した。そして、90サイクル目の放電容量と初回放電容量とから、下記式により放電容量維持率(%)を求めた。なお、25℃の雰囲気で充放電及び放電容量の測定を行った。
放電容量維持率(%)=[(90サイクル目の放電容量)/(初回放電容量)]×100
(Cycle characteristic test method)
After initial charge and discharge, a constant current charging at a charging current 0.10mA / cm 2 to 0.01 V, was repeated 90 times at 60 ° C. The cycle of constant current discharge at a discharge current of 0.10mA / cm 2 to 1.5V It was. The obtained discharge capacity retention rates are shown in Tables 1 and 2 together. And the discharge capacity maintenance rate (%) was calculated | required by the following formula from the discharge capacity of 90th cycle, and initial stage discharge capacity. In addition, the measurement of charging / discharging and discharge capacity was performed in 25 degreeC atmosphere.
Discharge capacity retention rate (%) = [(discharge capacity at 90th cycle) / (initial discharge capacity)] × 100

表1〜3に示したように、本発明の実施例に相当する試料1〜21,試料22〜27のリチウムイオン二次電池は、比較例に相当する試料28〜32のリチウムイオン二次電池に対して、サイクル試験後の容量維持率(二次電池の耐久性)及び初期放電容量(二次電池自体の容量)が優れたものとなっていた。すなわち、本発明の実施例は、耐久性だけでなく電池容量にも優れた二次電池となっている。   As shown in Tables 1 to 3, the lithium ion secondary batteries of samples 1 to 21 and samples 22 to 27 corresponding to the examples of the present invention are the lithium ion secondary batteries of samples 28 to 32 corresponding to the comparative examples. On the other hand, the capacity retention rate after the cycle test (durability of the secondary battery) and the initial discharge capacity (capacity of the secondary battery itself) were excellent. That is, the Example of this invention is a secondary battery excellent not only in durability but in battery capacity.

具体的に、ブタジエンガスの熱分解によりシェル部を形成(気相合成)した試料28〜32のリチウムイオン二次電池は、負極材料のコア部が同じ材質のそれぞれの試料と比較すると、容量維持率が10%近く低下していることがわかる。   Specifically, the lithium ion secondary batteries of Samples 28 to 32, in which the shell portion is formed by vapor decomposition of butadiene gas (gas phase synthesis), the capacity is maintained when compared with each sample in which the core portion of the negative electrode material is the same material. It can be seen that the rate has dropped by nearly 10%.

つまり、負極材料のシェル部を気相合成で製造することで負極材料のC/O比が0.36を超えて大きくなり、その結果として、試料28〜32のリチウムイオン二次電池の容量維持率(二次電池の耐久性)の低下が生じていることがわかる。   That is, by producing the shell portion of the negative electrode material by gas phase synthesis, the C / O ratio of the negative electrode material increases beyond 0.36, and as a result, the capacity of the lithium ion secondary batteries of Samples 28 to 32 is maintained. It can be seen that the rate (durability of the secondary battery) is reduced.

また、シェル部が気相合成された試料28〜32のリチウムイオン二次電池は、液相合成された試料1〜21,22〜27のリチウムイオン二次電池と比べて、初期放電容量も低くなっていることがわかる。
つまり、負極材料のシェル部を液相合成で製造することで、気相合成の場合と比べて、その負極材料を使用したリチウムイオン二次電池の初期放電容量(電池容量)を高くすることができる。すなわち、本発明の実施例(の負極材料)は、比較例(の負極材料)と比べて、容量維持率(耐久性)だけでなく初期容量及び初期充放電効率も含めた電池性能を高くすることができる。
In addition, the lithium ion secondary batteries of samples 28 to 32 in which the shell portion was vapor-phase synthesized had a lower initial discharge capacity than the lithium ion secondary batteries of samples 1 to 21, 22 to 27 in which the liquid phases were synthesized. You can see that
In other words, the initial discharge capacity (battery capacity) of a lithium ion secondary battery using the negative electrode material can be increased by manufacturing the shell portion of the negative electrode material by liquid phase synthesis compared to the case of vapor phase synthesis. it can. In other words, the embodiment of the present invention (the negative electrode material) increases the battery performance including not only the capacity retention rate (durability) but also the initial capacity and the initial charge / discharge efficiency as compared with the comparative example (the negative electrode material). be able to.

その上で、シェル部のカーボン源として有機酸を用いた試料1〜21のリチウムイオン二次電池は、対応する試料22〜27のリチウムイオン二次電池と比較して、初期放電容量で200(mAh/g)以上(コア部の材質によっては2倍以上),初期充放電効率で5%程度,容量維持率で5%近く、それぞれ向上していることがわかる。   In addition, the lithium ion secondary batteries of Samples 1 to 21 using an organic acid as the carbon source of the shell portion have an initial discharge capacity of 200 (as compared with the corresponding lithium ion secondary batteries of Samples 22 to 27). (mAh / g) or more (2 or more depending on the material of the core portion), the initial charge / discharge efficiency is about 5%, and the capacity retention rate is nearly 5%, which is improved.

つまり、シェル部のカーボン源として有機酸を用いることで、負極材料のO含有割合を34%以下とすることが可能となり、容量維持率(耐久性)だけでなく初期容量及び初期充放電効率も含めた電池性能をより高くすることができることがわかる。   That is, by using an organic acid as the carbon source of the shell portion, the O content of the negative electrode material can be reduced to 34% or less, and not only the capacity maintenance rate (durability) but also the initial capacity and initial charge / discharge efficiency It can be seen that the battery performance can be further enhanced.

1:負極 1a:負極集電体 1b:負極活物質
2:正極 2a:正極集電体 2b:正極活物質
3:電解液
4:正極ケース
5:負極ケース
6:ガスケット
7:セパレータ
10:コイン型電池
1: Negative electrode 1a: Negative electrode current collector 1b: Negative electrode active material 2: Positive electrode 2a: Positive electrode current collector 2b: Positive electrode active material 3: Electrolytic solution 4: Positive electrode case 5: Negative electrode case 6: Gasket 7: Separator 10: Coin type battery

Claims (8)

SiLy又はSiMxLy又はSiMx(M;As,Ba,C,Ca,Ce,Co,Cr,Cu,Er,Fe,Gd,Hf,Lu,Mg,Mn,Mo,Nb,Nd,Ni,P,Pd,Pr,Pt,Pu,Re,Rh,Ru,Sc,Sm,Sr,Ta,Te,Th,Ti,Tm,U,V,W,Y,Yb,Zrより選ばれる少なくとも一種、L;N,Oより選ばれる少なくとも一種、0≦x≦1、0≦y≦2)で表されるシリコン系化合物よりなるコア部と、該コア部を被覆するカーボンよりなるシェル部と、を備えたリチウムイオン二次電池用負極材料であって、
炭素の質量と酸素の質量の比が0.33以下であることを特徴とするリチウムイオン二次電池用負極材料。
SiLy or SiMxLy or SiMx (M; As, Ba, C, Ca, Ce, Co, Cr, Cu, Er, Fe, Gd, Hf, Lu, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Ni, P, Pd, At least one selected from Pr, Pt, Pu, Re, Rh, Ru, Sc, Sm, Sr, Ta, Te, Th, Ti, Tm, U, V, W, Y, Yb, Zr, L; N, O A core portion made of a silicon compound represented by at least one selected from 0 ≦ x ≦ 1 and 0 ≦ y ≦ 2), and a shell portion made of carbon covering the core portion. A negative electrode material for a secondary battery,
A negative electrode material for a lithium ion secondary battery, wherein the ratio of the mass of carbon to the mass of oxygen is 0.33 or less.
全体の質量を100%としたときの酸素の含有割合が34.0%以下である請求項1記載のリチウムイオン二次電池用負極材料。   The negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the content ratio of oxygen is 34.0% or less when the total mass is 100%. BET比表面積に対する前記シェル部の質量割合が、0.60[(mass%)/(m2/g)]以上である請求項1〜2のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極材料。 3. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein a mass ratio of the shell portion to a BET specific surface area is 0.60 [(mass%) / (m 2 / g)] or more. Negative electrode material. SiLy又はSiMxLy又はSiMx(M;As,Ba,C,Ca,Ce,Co,Cr,Cu,Er,Fe,Gd,Hf,Lu,Mg,Mn,Mo,Nb,Nd,Ni,P,Pd,Pr,Pt,Pu,Re,Rh,Ru,Sc,Sm,Sr,Ta,Te,Th,Ti,Tm,U,V,W,Y,Yb,Zrより選ばれる少なくとも一種、L;N,Oより選ばれる少なくとも一種、0≦x≦1、0≦y≦2)で表されるシリコン系化合物を合成する工程と、
該シリコン系化合物を有機化合物の溶液に混合する工程と、
該シリコン系化合物に該有機化合物溶液が接触した状態で不活性雰囲気下で焼成する工程と、
を有することを特徴とするリチウムイオン二次電池用負極材料の製造方法。
SiLy or SiMxLy or SiMx (M; As, Ba, C, Ca, Ce, Co, Cr, Cu, Er, Fe, Gd, Hf, Lu, Mg, Mn, Mo, Nb, Nd, Ni, P, Pd, At least one selected from Pr, Pt, Pu, Re, Rh, Ru, Sc, Sm, Sr, Ta, Te, Th, Ti, Tm, U, V, W, Y, Yb, Zr, L; N, O A step of synthesizing a silicon compound represented by at least one selected from 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 2);
Mixing the silicon-based compound with a solution of an organic compound;
Firing in an inert atmosphere with the organic compound solution in contact with the silicon compound;
The manufacturing method of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries characterized by having.
前記負極材料は、液相状態から合成する液相合成で製造される請求項4記載のリチウムイオン二次電池用負極材料の製造方法。   The said negative electrode material is a manufacturing method of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries of Claim 4 manufactured by the liquid phase synthesis | combination synthesize | combined from a liquid phase state. 前記有機化合物溶液は、有機酸溶液である請求項4〜5のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極材料の製造方法。   The said organic compound solution is an organic acid solution, The manufacturing method of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries of any one of Claims 4-5. 前記焼成は、550〜750℃の温度で行われる請求項4〜6のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極材料の製造方法。   The said baking is a manufacturing method of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries of any one of Claims 4-6 performed at the temperature of 550-750 degreeC. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極材料,請求項4〜7のいずれか1項に記載の製造方法で製造されてなるリチウムイオン二次電池用負極材料の少なくとも一方を負極に有することを特徴とするリチウムイオン二次電池。   The negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3, and the negative electrode material for a lithium ion secondary battery produced by the production method according to any one of claims 4 to 7. A lithium ion secondary battery having at least one of the above as a negative electrode.
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