JP2015035317A - Method for producing composite graphite particle for nonaqueous secondary battery negative electrode, composite graphite particle for nonaqueous secondary battery negative electrode produced thereby, negative electrode for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: an excellent negative electrode material for a nonaqueous secondary battery, being high in capacity and having both high cycle characteristics and high rate characteristics; a negative electrode for a nonaqueous secondary battery using the same; and a nonaqueous secondary battery including the negative electrode.SOLUTION: Provided is a method for producing a composite graphite particle for a nonaqueous secondary battery negative electrode containing graphite (A) and a metal particle (B) capable of being alloyed with Li. The method includes the following step 1 and step 2: step 1 of obtaining a mixture at least including a polymer containing graphite (A), a metal particle (B) capable of being alloyed with Li, and a nitrogen atom; and step 2 of imparting mechanical energy to the mixture obtained by the step 1 to be subjected to a conglobation treatment.

Description

本発明は、非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子の製造方法、及びその製造方法にて製造された非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子、それを用いた非水系二次電池用負極及びこの負極を備えた非水系二次電池、とりわけリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a method for producing composite graphite particles for a nonaqueous secondary battery negative electrode, a composite graphite particle for a nonaqueous secondary battery negative electrode produced by the production method, a negative electrode for a nonaqueous secondary battery using the same, and The present invention relates to a non-aqueous secondary battery provided with the negative electrode, particularly a lithium ion secondary battery.

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が高く、急速充放電特性に優れた非水系二次電池、とりわけリチウムイオン二次電池が注目されている。
リチウムイオンを吸蔵・放出できる正極及び負極、並びにLiPFやLiBF等のリチウム塩を溶解させた非水系電解液からなるリチウムイオン二次電池が開発され、実用に供されている。
In recent years, demand for high-capacity secondary batteries has increased with the downsizing of electronic devices.
In particular, non-aqueous secondary batteries having higher energy density and excellent rapid charge / discharge characteristics, particularly lithium ion secondary batteries, are attracting attention as compared to nickel / cadmium batteries and nickel / hydrogen batteries.
A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions and a non-aqueous electrolyte solution in which a lithium salt such as LiPF 6 or LiBF 4 is dissolved has been developed and put into practical use.

この電池の負極材料としては種々のものが提案されているが、高容量であること及び放電電位の平坦性に優れていることなどから、天然黒鉛、コークス等の黒鉛化で得られる人造黒鉛、黒鉛化メソフェーズピッチ、黒鉛化炭素繊維等の黒鉛質の炭素材料が現在でも用いられている。
一方、昨今非水系二次電池、とりわけリチウムイオン二次電池の用途展開が図られ、従来のノート型パソコンや、移動通信機器、携帯型カメラ、携帯型ゲーム機等向けに加え、電動工具、電気自動車向け等、従来にも増した急速充放電性を要求されるとともに、高容量であり、かつ、高サイクル特性を併せ持つリチウムイオン二次電池が望まれている。
Various materials have been proposed as negative electrode materials for this battery. From the high capacity and excellent discharge potential flatness, natural graphite, artificial graphite obtained by graphitization of coke, etc., Graphite carbon materials such as graphitized mesophase pitch and graphitized carbon fiber are still used today.
On the other hand, non-aqueous secondary batteries, especially lithium ion secondary batteries, have been developed recently. In addition to conventional notebook computers, mobile communication devices, portable cameras, portable game machines, etc., electric tools, There is a demand for lithium ion secondary batteries that are required for rapid charge / discharge performance that has been increased in the past, such as those for automobiles, and that have high capacity and high cycle characteristics.

しかしながら、このように高容量を望まれているのに対して、炭素中心の負極では、炭素の理論容量が372mAhであるため、これ以上の容量を望むことが不可能である。そこで、様々な理論容量の高い特に金属粒子の負極への適用が検討されてきている。
例えば、特許文献1,2では、Si化合物の微粉末と黒鉛と炭素質物前駆体であるピッチ等との混合物を焼成しSi複合黒鉛粒子を製造する方法が提案されている。
However, while a high capacity is desired in this way, in a carbon-centered negative electrode, the theoretical capacity of carbon is 372 mAh, so it is impossible to desire a capacity higher than this. Therefore, application of metal particles having various theoretical capacities, especially metal particles, to the negative electrode has been studied.
For example, Patent Documents 1 and 2 propose a method for producing Si composite graphite particles by firing a mixture of fine powder of an Si compound, graphite, and a pitch of carbonaceous material precursor.

特許文献3では、球形化天然黒鉛の表面に偏在するように、Si微粒子が炭素質物で複合化されたSi複合黒鉛粒子が提案されている。
特許文献4では、黒鉛原料と金属粉末との混合物を、高速気流中で粉砕、造粒して得られる造粒体であって、原料とする黒鉛の一部が粉砕されて黒鉛原料及びその粉砕物が凝集して積層した構造となり、その表面及び内部に金属粉末が分散した状態の造粒体からなるSi複合黒鉛粒子が提案されている。
Patent Document 3 proposes Si composite graphite particles in which Si fine particles are compounded with a carbonaceous material so as to be unevenly distributed on the surface of spheroidized natural graphite.
In Patent Document 4, a granulated body obtained by pulverizing and granulating a mixture of a graphite raw material and a metal powder in a high-speed air flow, and a part of the graphite used as the raw material is pulverized to produce the graphite raw material and the pulverized product. There has been proposed Si composite graphite particles made of a granulated body in which a product is agglomerated and laminated, and a metal powder is dispersed on the surface and inside thereof.

そして特許文献5では、鱗状乃至鱗片状天然黒鉛、Si化合物の微粒子、カーボンブラック及びポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリカルボシラン、ポリアクリル酸、セルロース系高分子等から選ばれる空隙形成剤の混合物を造粒、球形化したものに炭素前駆体やカーボンブラックの混合物を含浸・被覆して焼成した表面に炭素の微小突起を有する略球形の粒子からなるSi複合黒鉛粒子が開示されている。   In Patent Document 5, a mixture of void forming agents selected from scale-like or scale-like natural graphite, fine particles of Si compound, carbon black and polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polycarbosilane, polyacrylic acid, cellulosic polymer, and the like is prepared. There is disclosed Si composite graphite particles composed of substantially spherical particles having fine carbon protrusions on a surface obtained by impregnating and coating a mixture of a carbon precursor and carbon black on a granulated or spherical product.

また、特許文献6では、鱗片状天然黒鉛、Liと合金可能な金属粒子及び炭素質物を含有するSi複合黒鉛粒子であって、該金属粒子は窒化物であってもよいと記載されている。   Further, Patent Document 6 describes that it is Si composite graphite particles containing scaly natural graphite, metal particles that can be alloyed with Li, and a carbonaceous material, and the metal particles may be nitrides.

特開2003−223892号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-223892 特開2012−043546号公報JP 2012-043546 A 特開2012−124116号公報JP2012-124116A 特開2008−27897号公報JP 2008-27897 A 特開2008−186732号公報JP 2008-186732 A 特開2005−243508号公報JP 2005-243508 A

しかしながら本発明者らの検討によると、特許文献1に記載の技術では、黒鉛とSi化合物粒子を炭素質物で複合化したSi複合黒鉛粒子であるが、Si複合黒鉛粒子の結着を担う炭素質物の結着性が弱いため、充放電に伴うSi化合物粒子の体積膨張により、Si複合黒鉛粒子が崩壊し導電パス切れによるサイクル劣化等々の問題があり実用レベルには至ってなかった。   However, according to the study by the present inventors, the technique described in Patent Document 1 is Si composite graphite particles obtained by combining graphite and Si compound particles with a carbonaceous material, but the carbonaceous material responsible for binding of the Si composite graphite particles. Since the binding property of the Si compound particles was weak, the Si composite graphite particles collapsed due to the volume expansion of the Si compound particles accompanying charging and discharging, and there were problems such as cycle deterioration due to the disconnection of the conductive path.

特許文献2に記載の技術では、Si化合物粒子と鱗片状黒鉛粒子とコールタールピッチ由来の炭素質物を含有するSi複合黒鉛粒子において、複合化(焼成)前に十分に攪拌混合させることにより、焼成後、Si化合物粒子および鱗片状黒鉛粒子の表面を非晶質炭素で覆われた構造を提案(ラマンR値範囲規定)しているが、複合化の結着性が弱いため、充放電に伴うSi化合物粒子の体積膨張により、Si複合黒鉛粒子が崩壊し、導電パス切れによるサイクル劣化等々の問題があり、実用レベルには至ってなかった。   In the technique described in Patent Document 2, in Si composite graphite particles containing Si compound particles, scaly graphite particles, and carbonaceous material derived from coal tar pitch, firing is performed by sufficiently stirring and mixing before compositing (firing). Later, a structure in which the surface of Si compound particles and scaly graphite particles was covered with amorphous carbon was proposed (Raman R value range definition), but the binding property of the composite was weak, so it was accompanied by charging and discharging. Due to the volume expansion of the Si compound particles, the Si composite graphite particles collapsed, and there were problems such as cycle deterioration due to the disconnection of the conductive path, and the practical level was not reached.

特許文献3に記載の技術では、球形化天然黒鉛の表面に偏在するように、Si化合物微粒子が炭素質物で複合化されたSi複合黒鉛粒子であるが、Si化合物粒子が炭素質物で黒鉛表面に添着されただけでは密着性が不十分であり、充放電に伴うSi化合物粒子の体積膨張によりSi化合物粒子が、黒鉛表面より脱落し導電パス切れによるサイクル劣化等々の問題があり、実用レベルには至ってなかった。   In the technique described in Patent Document 3, Si compound fine particles are composited with carbonaceous materials so that they are unevenly distributed on the surface of the spheroidized natural graphite, but the Si compound particles are carbonaceous materials on the graphite surface. Adhesion is insufficient just by being attached, and there is a problem such as cycle deterioration due to loss of conductive path due to volumetric expansion of Si compound particles due to charge and discharge, and the practical use level. It did not arrive.

特許文献4に記載の技術では、複合粒子は、高速気流中で原料とする黒鉛の一部が粉砕されて、その粉砕物が凝集して積層した塊状粒子となり複数の塊状粒子からなる造粒体内部およびその表面及び内部に金属微粒子が分散した状態の造粒体であるため、塊状粒子間の結着性が弱く充放電に伴うSi化合物粒子の体積膨張により、Si複合黒鉛粒子が崩壊し導電パス切れによるサイクル劣化等々の問題があり、実用レベルには至ってなかった。また、Si複合黒鉛粒子の金属粒子の含有効率も低く、改善の余地があった。   In the technique described in Patent Document 4, the composite particles are obtained by pulverizing a part of graphite used as a raw material in a high-speed air stream, and the pulverized product is aggregated to form a lump particle, which is a granulated body composed of a plurality of lump particles. Because it is a granulated body with metal fine particles dispersed inside and on its surface and inside, the binding between the bulk particles is weak, and the Si compound graphite particles collapse due to the volume expansion of the Si compound particles accompanying charge and discharge. There were problems such as cycle deterioration due to the path being cut, and it was not at a practical level. Moreover, the content efficiency of the metal particle of Si composite graphite particle was also low, and there was room for improvement.

特許文献5に記載の技術では、確かに鱗状天然黒鉛に対して球形化処理を施しているが、該文献中の図9に示す通り、黒鉛が折り畳まれた構造を有してことは認められず、加えて窒素原子を含有する高分子を混合するという示唆もない。また本発明者らの検討によると該文献に記載の方法で複合黒鉛粒子を製造しても上述の課題に加え複合粒子の内部に存在する金属粒子の量も少なく、本発明者らの目標としている電池特性を満足させるものではなかった。また、Si複合黒鉛粒子の金属粒子の含有効率も低く、改善の余地があった。   In the technique described in Patent Document 5, the spheroidized natural graphite is certainly spheroidized, but as shown in FIG. 9 in the document, it is recognized that the graphite has a folded structure. In addition, there is no suggestion of mixing polymers containing nitrogen atoms. Further, according to the study of the present inventors, even when the composite graphite particles are produced by the method described in the above document, the amount of metal particles present in the composite particles is small in addition to the above-mentioned problems, It did not satisfy the battery characteristics. Moreover, the content efficiency of the metal particle of Si composite graphite particle was also low, and there was room for improvement.

特許文献6に記載の技術では、鱗片状天然黒鉛に対してメカノフュージョンシステム(ホソカワミクロン(株))により複合造粒粒子を製造していることが記載されているが、本発明者らの検討によるとこの製造方法では、球状の粒子は製造できるものの、鱗片状黒鉛に十分な機械的応力を加えることができず、折り畳まれ構造を粒子内部に形成することができないため、電極とした時の膨れ抑制効果が小さいことが分かった。加えて、窒素原
子を含有する高分子を混合するという示唆もない。また、Si複合黒鉛粒子の金属粒子の含有効率も低く、改善の余地があった。
In the technique described in Patent Document 6, it is described that composite granulated particles are produced from scaly natural graphite by a mechanofusion system (Hosokawa Micron Co., Ltd.). In this manufacturing method, spherical particles can be produced, but sufficient mechanical stress cannot be applied to the flaky graphite, and the folded structure cannot be formed inside the particles. It was found that the inhibitory effect was small. In addition, there is no suggestion of mixing polymers containing nitrogen atoms. Moreover, the content efficiency of the metal particle of Si composite graphite particle was also low, and there was room for improvement.

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、Liと合金化可能な金属粒子を複合黒鉛粒子内部に効率よく存在させることができる非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子の製造方法の提供と、Liと合金化可能な金属粒子を用いることで必然的に生じる充放電に伴う体積膨張による黒鉛からの脱離、それに伴う導電パス切れが抑えられ、かつ電解液との副反応が抑制され、Liの付加逆ロスが低減、充放電効率が向上した非水系二次電池を作製するための非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(以下、複合黒鉛粒子とも呼ぶ)を提供し、その結果として、高容量であり、かつ高い充放電効率を有する非水系二次電池を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the background art, and the problem is that the metal particles that can be alloyed with Li can be efficiently present inside the composite graphite particles. Providing a method for producing composite graphite particles, and by using metal particles that can be alloyed with Li, detachment from graphite due to volume expansion accompanying charge / discharge, which is inevitably generated, and accompanying conduction path interruptions are suppressed, and electrolysis Composite graphite particles for non-aqueous secondary battery negative electrodes (hereinafter referred to as composite graphite particles) for producing non-aqueous secondary batteries in which side reactions with the liquid are suppressed, Li addition reverse loss is reduced, and charge / discharge efficiency is improved. As a result, a non-aqueous secondary battery having a high capacity and high charge / discharge efficiency is provided.

上記課題を解決するため、本発明者らは、鋭意検討の結果、「黒鉛(A)」、「Liと合金化可能な金属粒子(B)」及び「窒素原子を含有した高分子」の混合物を得た後に、球形化処理を施すことで、Liと合金化可能な金属粒子(B)が効率的に内包された非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子が作製可能であることを見出した。
この複合黒鉛粒子を分析したところ、該複合黒鉛粒子は窒素原子を含有し、断面をSEM(走査型電子顕微鏡)にて観察した際に、黒鉛(A)が折り畳まれた構造が観察されることが分かった。
このような本発明の複合黒鉛粒子を非水系二次電池の負極材に適用することによって、高容量であり、充放電効率が高く、かつ高サイクル特性を有する非水系二次電池が得られることを見出し、本発明に至った。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive studies, and as a result, a mixture of “graphite (A)”, “metal particles alloyable with Li (B)” and “polymer containing nitrogen atoms”. It was found that composite graphite particles for a non-aqueous secondary battery negative electrode in which the metal particles (B) that can be alloyed with Li were efficiently encapsulated can be produced by applying a spheroidizing treatment. .
When this composite graphite particle is analyzed, the composite graphite particle contains nitrogen atoms, and when the cross section is observed with an SEM (scanning electron microscope), a structure in which the graphite (A) is folded is observed. I understood.
By applying such composite graphite particles of the present invention to the negative electrode material of a non-aqueous secondary battery, a non-aqueous secondary battery having high capacity, high charge / discharge efficiency, and high cycle characteristics can be obtained. And found the present invention.

詳細なメカニズムは分かっていないが、黒鉛(A)が折り畳まれた構造を有する複合黒鉛粒子が持つ間隙内に金属粒子(B)を多く存在させることにより、同じ容量、つまり同じ量の金属粒子(B)が含有された負極材と比較しても、金属粒子(B)と電解液とが直接触れることがないため、金属粒子(B)と非水系電解液との反応によるLiイオンの不可逆ロスが低減、すなわち充放電効率が向上する。加えて、一般的に知られている金属粒子(B)が内包された造粒型複合黒鉛粒子や黒鉛粒子の外側に粒子内部よりもより多くの金属粒子(B)を添着した複合粒子と比較しても、本発明の複合黒鉛粒子は、金属粒子(B)を内包する折り畳まれた複数の黒鉛のグラフェン面が、該金属粒子(B)の体積膨張時に、柔らかいグラフェン層が伸縮するので膨張が吸収(緩和)されるため、体積膨張による複合黒鉛粒子の崩壊、導電パス切れが生じにくくなるという利点がある。   Although the detailed mechanism is not known, the presence of a large amount of metal particles (B) in the gaps of the composite graphite particles having a structure in which graphite (A) is folded allows the same capacity, that is, the same amount of metal particles ( Compared with the negative electrode material containing B), the metal particles (B) and the electrolytic solution are not in direct contact with each other, so the irreversible loss of Li ions due to the reaction between the metal particles (B) and the non-aqueous electrolytic solution. Is reduced, that is, the charge / discharge efficiency is improved. In addition, comparison is made with granulated composite graphite particles containing generally known metal particles (B) or composite particles in which more metal particles (B) are attached to the outside of the graphite particles than inside the particles. Even so, in the composite graphite particles of the present invention, the graphene surfaces of the plurality of folded graphite encapsulating the metal particles (B) expand because the soft graphene layer expands and contracts during the volume expansion of the metal particles (B). Is absorbed (relaxed), so that there is an advantage that the composite graphite particles are not easily collapsed due to volume expansion and the conductive path is not easily broken.

また、窒素原子を含有する高分子を混合させることにより、金属粒子(B)の表面をこの高分子又はこの高分子の焼成物で被覆することができる。この時、高分子の窒素原子は金属粒子(B)表面の反応性の高い活性基(水酸基、カルボン酸基等)と反応し、金属粒子(B)の表面は不活性な窒化物となるため、金属粒子(B)と非水系電解液との反応によるLiイオンの不可逆ロスが低減、すなわち充放電効率が向上するという利点がある。また、この窒素原子を含有する高分子は、黒鉛(A)と金属粒子(B)の混合時に含有させることにより、複合黒鉛粒子の中に多くの金属粒子(B)を存在させることができるため、この高分子を用いずに製造した複合黒鉛粒子よりも、高容量の非水系二次電池を得ることができる。これは、窒素原子を含有する高分子が黒鉛(A)に金属粒子(B)を保持する結着剤としての役割を果たしているためだと考えられる。   Moreover, the surface of a metal particle (B) can be coat | covered with this polymer or the baked product of this polymer by mixing the polymer containing a nitrogen atom. At this time, the nitrogen atoms of the polymer react with active groups (hydroxyl group, carboxylic acid group, etc.) having high reactivity on the surface of the metal particle (B), and the surface of the metal particle (B) becomes an inactive nitride. There is an advantage that the irreversible loss of Li ions due to the reaction between the metal particles (B) and the nonaqueous electrolytic solution is reduced, that is, the charge / discharge efficiency is improved. Moreover, since the polymer containing nitrogen atoms can be contained during mixing of graphite (A) and metal particles (B), many metal particles (B) can be present in the composite graphite particles. A non-aqueous secondary battery having a higher capacity than composite graphite particles produced without using this polymer can be obtained. This is considered to be because the polymer containing nitrogen atoms plays a role as a binder for holding the metal particles (B) on the graphite (A).

すなわち、本発明の要旨は、黒鉛(A)及びLiと合金化可能な金属粒子(B)を含有する非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子の製造方法であって、以下の工程1及び工程2を含むことを特徴とする非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子の製造方法に存する。
工程1:黒鉛(A)、Liと合金化可能な金属粒子(B)及び窒素原子を含有する高分
子を少なくとも含む混合物を得る工程
工程2:工程1の混合物に力学的エネルギーを与え球形化処理を施す工程
また、本発明の他の要旨は、黒鉛(A)及びLiと合金化可能な金属粒子(B)を含有する非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子であって、該複合黒鉛粒子は窒素原子を含有し、該複合黒鉛粒子の断面をSEM(走査型電子顕微鏡)にて観察した際に、黒鉛(A)が折り畳まれた構造が観察されることを特徴とする非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子に存する。
また、本発明の他の要旨は、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、該負極が上記非水系二次電池用負極であることを特徴とする非水系二次電池に存する。
That is, the gist of the present invention is a method for producing composite graphite particles for a non-aqueous secondary battery negative electrode containing graphite (A) and metal particles (B) that can be alloyed with Li, comprising the following step 1 and step: 2 in a method for producing composite graphite particles for a non-aqueous secondary battery negative electrode.
Step 1: Step of obtaining a mixture containing at least a polymer containing graphite (A), Li-alloyable metal particles (B) and a polymer containing nitrogen atoms Step 2: Giving mechanical energy to the mixture of Step 1 and spheronizing treatment In addition, another aspect of the present invention is a composite graphite particle for a nonaqueous secondary battery negative electrode containing graphite (A) and metal particles (B) that can be alloyed with Li, wherein the composite graphite particle Contains a nitrogen atom, and when the cross section of the composite graphite particle is observed with an SEM (scanning electron microscope), a structure in which the graphite (A) is folded is observed. It exists in the composite graphite particle for battery negative electrodes.
Another aspect of the present invention is a non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte, wherein the negative electrode is the negative electrode for a non-aqueous secondary battery. Next battery.

本発明の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子は、それを非水系二次電池用活物質として用いることにより、高容量であり、かつ高い充放電効率を有する非水系二次電池を提供することができる。   The composite graphite particles for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention provide a non-aqueous secondary battery having a high capacity and high charge / discharge efficiency by using it as an active material for a non-aqueous secondary battery. be able to.

実施例1の黒鉛粒子断面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真Scanning electron microscope (SEM) photograph of the cross section of the graphite particles of Example 1 複合黒鉛粒子の断面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真における存在比率の測定方法の一例An example of a method for measuring the abundance ratio in a scanning electron microscope (SEM) photograph of a cross section of composite graphite particles

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超えない限り、これらの形態に特定されるものではない。
本発明の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子は少なくとも黒鉛(A)、Liと合金化可能な金属粒子(B)及び窒素原子を含有する高分子を混合し、球形化処理することで製造される。そして、複合黒鉛粒子は窒素原子を含有し、複合黒鉛粒子の断面をSEM(走査型電子顕微鏡)にて観察した際に、黒鉛(A)が折り畳まれた構造が観察される複合黒鉛粒子である。
Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail. In addition, description of the invention structural requirements described below is an example (representative example) of the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these forms unless it exceeds the gist.
The composite graphite particles for a nonaqueous secondary battery negative electrode of the present invention are produced by mixing at least graphite (A), metal particles that can be alloyed with Li (B), and a polymer containing nitrogen atoms, and spheroidizing the mixture. Is done. The composite graphite particles contain nitrogen atoms, and when the cross section of the composite graphite particles is observed with an SEM (scanning electron microscope), the composite graphite particles have a structure in which the graphite (A) is folded. .

<黒鉛(A)>
本発明の複合黒鉛粒子の構成成分の一つである黒鉛(A)を、一例として下記に示すが、特に制限されず、従来の公知物や市販品を用いてもよいし、どのような製法で作製しても問題ない。
<Graphite (A)>
Graphite (A), which is one of the constituent components of the composite graphite particles of the present invention, is shown below as an example, but is not particularly limited, and any conventionally known product or commercially available product may be used, and any production method There is no problem even if it is manufactured.

(黒鉛(A)の種類)
例えば、鱗片状、塊状又は板状の天然黒鉛、或いは、例えば石油コークス、石炭ピッチコークス、石炭ニードルコークス、メソフェーズピッチ等を2500℃以上に加熱して製造した鱗片状、塊状又は板状の人造黒鉛を、必要により、不純物除去、粉砕、篩い分けや分級処理を行うことで得ることができる。
(Type of graphite (A))
For example, scale-like, massive or plate-like natural graphite, or scale-like, massive or plate-like artificial graphite produced by heating petroleum coke, coal pitch coke, coal needle coke, mesophase pitch or the like to 2500 ° C. or higher. Can be obtained by performing impurity removal, pulverization, sieving and classification as required.

これらの中でも天然黒鉛は、その性状によって、鱗片状黒(FlakeGraphite)、鱗状黒鉛(CrystalLine(Vein) Graphite)、土壌黒鉛(Amorphousu Graphite)に分類される(「粉粒体プロセス技術集成」((株)産業技術センター、昭和49年発行)の黒鉛の項、および「HANDBOOKOF
CARBON,GRAPHITE, DIAMOND AND FULLERENES」(N
oyesPubLications発行)参照)。黒鉛化度は、鱗状黒鉛が100%で最も高く、これに次いで鱗片状黒鉛が99.9%で高いので、これらの黒鉛を用いることが好ましい。
Among these, natural graphite is classified into flake black (FlakeGraphite), scaly graphite (CrystalLine (Vein) Graphite), and soil graphite (Amorphous Graphite) (“Granule Process Technology Assembly” ) Graphite section of Industrial Technology Center, published in 1974), and "HANDBOOKOF
CARBON, GRAPHITE, DIAMOND AND FULLLINES "(N
(see publishes oysPublications)). The degree of graphitization is highest at 100% for scaly graphite, followed by scaly graphite at 99.9%, and it is preferable to use these graphites.

天然黒鉛である鱗片状黒鉛の産地は、マダガスカル、中国、ブラジル、ウクライナ、カナダ等であり、鱗状黒鉛の産地は、主にスリランカである。土壌黒鉛の主な産地は、朝鮮半島、中国、メキシコ等である。
これらの天然黒鉛の中で、鱗片状黒鉛や鱗状黒鉛は、黒鉛化度が高く不純物量が低い等の長所があるため、本発明において好ましく使用することができる。黒鉛が鱗片状であることを確認するための視覚的手法としては、走査電子顕微鏡による粒子表面観察、粒子を樹脂に包埋させて樹脂の薄片を作製し粒子断面を切り出す、あるいは粒子からなる塗布膜をクロスセクションポリッシャーによる塗布膜断面を作製し粒子断面を切り出した後、走査電子顕微鏡による粒子断面観察方法などが挙げられる。
鱗片状黒鉛や鱗状黒鉛は、黒鉛の結晶性が完全に近い結晶を示すように高純度化した天然黒鉛と、人工的に形成した黒鉛とがあり、天然黒鉛であることが、やわらかく、折り畳まれた構造を作製しやすいという点で好ましい。
The production area of scaly graphite, which is natural graphite, is Madagascar, China, Brazil, Ukraine, Canada, etc., and the production area of scaly graphite is mainly Sri Lanka. The main producers of soil graphite are the Korean Peninsula, China and Mexico.
Among these natural graphites, scaly graphite and scaly graphite have advantages such as high degree of graphitization and low amount of impurities, and therefore can be preferably used in the present invention. Visual methods for confirming that graphite is scaly include particle surface observation with a scanning electron microscope, embedding particles in a resin to produce a thin piece of resin, and cutting out the particle cross section, or coating consisting of particles Examples of the method include a method of observing a particle cross section with a scanning electron microscope after a cross-section polisher is used to produce a cross-section of the coating film and the particle cross section is cut out.
Scaly graphite and scaly graphite have natural graphite that is highly purified so that the crystallinity of graphite is almost completely crystallized, and artificially formed graphite. Natural graphite is soft and folded. It is preferable in that it is easy to fabricate the structure.

(黒鉛(A)の物性)
本発明における黒鉛(A)は以下の物性を示すものである。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。
(Physical properties of graphite (A))
Graphite (A) in the present invention exhibits 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.

・体積平均粒子径(d50)
金属粒子(B)と複合化する前の黒鉛(A)の平均粒子径(d50)は、特に制限はないが、通常1μm以上120μm以下であり、好ましくは3μm以上100μm以下、より好ましくは5μm以上90μm以下である。この範囲であれば、該金属粒子を包埋する複合黒鉛粒子を製造することができる。また、黒鉛(A)の体積平均粒子径(d50)が大きすぎると、該金属粒子を包埋する複合黒鉛粒子の粒径が大きくなり、該複合黒鉛粒子を混合した電極用材料をバインダーや水、或いは有機溶媒を加えてスラリー状として塗布する工程で、大粒子に起因したスジ引きや凹凸を生じることがある。平体積均粒子径が小さすぎると、折り畳まれた黒鉛粒子を製造することができない。ここでの体積平均粒子径(d50)は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定により測定される体積基準のメジアン径をいう。
-Volume average particle diameter (d50)
The average particle diameter (d50) of the graphite (A) before being combined with the metal particles (B) is not particularly limited, but is usually 1 μm or more and 120 μm or less, preferably 3 μm or more and 100 μm or less, more preferably 5 μm or more. 90 μm or less. If it is this range, the composite graphite particle which embeds this metal particle can be manufactured. Further, if the volume average particle diameter (d50) of graphite (A) is too large, the particle diameter of the composite graphite particles embedding the metal particles becomes large, and the electrode material mixed with the composite graphite particles is used as a binder or water. Alternatively, streaking or unevenness due to large particles may occur in the step of applying an organic solvent to form a slurry. If the flat volume average particle diameter is too small, folded graphite particles cannot be produced. The volume average particle diameter (d50) here is a volume-based median diameter measured by laser diffraction / scattering particle size distribution measurement.

・平均アスペクト比
金属粒子(B)と複合化する前の黒鉛(A)の短径に対する長径の長さの比である平均アスペクト比は、通常2.1以上10以下、2.3以上9以下であることが好ましく、2.5以上8以下であることがより好ましい。アスペクト比がこの範囲であると、折り畳まれた構造を有する黒鉛からなる複合黒鉛粒子を製造することが可能であり、かつ該複合黒鉛粒子内に微小な空隙が形成され、充放電に伴う体積膨張を緩和させ、サイクル特性向上に寄与することができる。
Average aspect ratio The average aspect ratio, which is the ratio of the length of the major axis to the minor axis of the graphite (A) before being combined with the metal particles (B), is usually 2.1 or more and 10 or less, and 2.3 or more and 9 or less. It is preferable that it is 2.5 or more and 8 or less. When the aspect ratio is within this range, it is possible to produce composite graphite particles made of graphite having a folded structure, and minute voids are formed in the composite graphite particles, and volume expansion associated with charge / discharge Can be relaxed and contribute to the improvement of cycle characteristics.

・タップ密度
金属粒子(B)と複合化する前の黒鉛(A)のタップ密度は、通常0.1g/cm以上1.0g/cm以下であり、好ましくは0.13g/cm以上0.8g/cm以下、より好ましくは0.15g/cm以上0.6g/cm以下である。黒鉛(A)のタップ密度が上記範囲内であると、複合黒鉛粒子内に、微小な空隙が形成されやすくなる。タップ密度は後述する実施例の方法により測定する。
The tap density of the tap density metallic particles (B) and graphite prior to composite (A) is generally not more than 0.1 g / cm 3 or more 1.0 g / cm 3, preferably 0.13 g / cm 3 or more 0.8 g / cm 3 or less, more preferably 0.15 g / cm 3 or more and 0.6 g / cm 3 or less. When the tap density of graphite (A) is within the above range, minute voids are easily formed in the composite graphite particles. A tap density is measured by the method of the Example mentioned later.

・BET法による比表面積
金属粒子(B)と複合化する前の黒鉛(A)のBET法による比表面積は通常1m/g以上40m/g以下、2m/g以上35m/g以下であることが好ましく、3m/g以上30m/g以下であることがより好ましい。黒鉛(A)のBET法による比表面積は、折り畳まれた構造を有する黒鉛からなる複合黒鉛粒子の比表面積に反映され、
40m/g以下とすることで該複合黒鉛粒子の不可逆容量の増加による電池容量の減少を防ぐことができる。BET法比表面積は後述する実施例の方法により測定する。
· BET method using a specific surface area metal particles (B) and a specific surface area by the BET method of the graphite (A) before the composite is usually 1 m 2 / g or more 40 m 2 / g or less, 2m 2 / g or more 35m 2 / g or less it is preferably, and more preferably less 3m 2 / g or more 30 m 2 / g. The specific surface area of graphite (A) by the BET method is reflected in the specific surface area of the composite graphite particles made of graphite having a folded structure,
By setting it to 40 m 2 / g or less, a decrease in battery capacity due to an increase in the irreversible capacity of the composite graphite particles can be prevented. The BET method specific surface area is measured by the method of Examples described later.

・002面の面間隔(d002)及びLc
黒鉛(A)のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)は通常0.337nm以下である。一方黒鉛の002面の面間隔の理論値は0.335nmであるため、黒鉛の002面の面間隔は通常0.335nm以上である。また、黒鉛(A)のX線広角回折法によるLcは90nm以上、好ましくは95nm以上である。002面の面間隔(d002)が0.337nm以下であると、黒鉛(A)の結晶性が高いことを示し、高容量の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子を得ることができる。また、Lcが90nm以上である場合にも、結晶性が高いことを示し、高容量となる負極材を得ることができる。
X線広角回折法による002面の面間隔(d002)と、Lcは後述する実施例の方法により測定する。
-002 plane spacing (d002) and Lc
The interplanar spacing (d002) of the 002 plane by graphite X-ray wide angle diffraction method is usually 0.337 nm or less. On the other hand, since the theoretical value of the interplanar spacing of the 002 plane of graphite is 0.335 nm, the interplanar spacing of the 002 plane of graphite is usually 0.335 nm or more. Further, Lc of graphite (A) by X-ray wide angle diffraction is 90 nm or more, preferably 95 nm or more. When the interplanar spacing (d002) of the 002 plane is 0.337 nm or less, it indicates that the crystallinity of the graphite (A) is high, and high capacity composite graphite particles for a non-aqueous secondary battery negative electrode can be obtained. Moreover, when Lc is 90 nm or more, it shows that crystallinity is high, and a negative electrode material having a high capacity can be obtained.
The interplanar spacing (d002) of the 002 surface by the X-ray wide angle diffraction method and Lc are measured by the method of the example described later.

・真密度
金属粒子(B)と複合化する前の黒鉛(A)の真密度は通常2.1g/cm以上、好ましくは2.15g/cm以上、より好ましくは2.2g/cm以上である。真密度が2.1g/cm以上の結晶性の高い黒鉛であると、不可逆容量の少ない高容量の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子を得ることができる。
True density The true density of the graphite (A) before being combined with the metal particles (B) is usually 2.1 g / cm 3 or more, preferably 2.15 g / cm 3 or more, more preferably 2.2 g / cm 3. That's it. When the true density is a highly crystalline graphite having a true density of 2.1 g / cm 3 or more, composite graphite particles for a non-aqueous secondary battery negative electrode having a low capacity and a low irreversible capacity can be obtained.

・粒子短径の長さ
金属粒子(B)と複合化する前の黒鉛(A)の長径の長さは、通常100μm以下、好ましくは90μm以下、より好ましくは80μm以下である。また、黒鉛(A)の短径の長さは、通常0.9μm以上である。黒鉛(A)の短径の長さが上記範囲内であると、複合黒鉛粒子内に、微小な空隙が形成されやすくなり、充放電に伴う体積膨張を緩和させ、サイクル特性を向上することができる。
-Length of particle short diameter The length of the long diameter of graphite (A) before complexing with metal particles (B) is usually 100 µm or less, preferably 90 µm or less, more preferably 80 µm or less. Further, the length of the minor axis of graphite (A) is usually 0.9 μm or more. If the length of the minor axis of graphite (A) is within the above range, minute voids are likely to be formed in the composite graphite particles, and the volume expansion associated with charge / discharge can be relaxed and cycle characteristics can be improved. it can.

<Liと合金化可能な金属粒子(B)>
本発明の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子において、上述したようにLiと合金化可能な金属粒子(B)は、少なくとも黒鉛粒子内に包埋されていることが特徴である。
<Metal particles that can be alloyed with Li (B)>
In the composite graphite particles for a nonaqueous secondary battery negative electrode of the present invention, as described above, the metal particles (B) that can be alloyed with Li are characterized in that they are at least embedded in the graphite particles.

(Liと合金化可能な金属粒子(B)の種類)
Liと合金化可能な金属粒子(B)(本明細書では、金属粒子(B)ともいう)は、従来公知のいずれのものも使用可能であるが、容量とサイクル寿命の点から、該金属粒子は、例えば、Fe、Co、Sb、Bi、Pb、Ni、Ag、Si、Sn、Al、Zr、Cr、P、S、V、Mn、Nb、Mo、Cu、Zn、Ge、In、Ti等からなる群から選ばれる金属又はその化合物が好ましい。また、2種以上の金属からなる合金を使用しても良く、該金属粒子が、2種以上の金属元素により形成された合金粒子であってもよい。これらの中でも、Si、Sn、As、Sb、Al、Zn及びWからなる群から選ばれる金属又はその化合物が好ましい。また、金属粒子(B)は、その結晶状態を問わず、単結晶・多結晶などいずれも使用可能であるが、小粒径化しやすくレート特性を高くできる点から好ましくは多結晶である。
(Types of metal particles (B) that can be alloyed with Li)
As the metal particles (B) that can be alloyed with Li (also referred to as metal particles (B) in the present specification), any conventionally known metal particles can be used. The particles are, for example, Fe, Co, Sb, Bi, Pb, Ni, Ag, Si, Sn, Al, Zr, Cr, P, S, V, Mn, Nb, Mo, Cu, Zn, Ge, In, Ti A metal selected from the group consisting of or the like or a compound thereof is preferable. Further, an alloy composed of two or more kinds of metals may be used, and the metal particles may be alloy particles formed of two or more kinds of metal elements. Among these, a metal selected from the group consisting of Si, Sn, As, Sb, Al, Zn, and W or a compound thereof is preferable. The metal particles (B) can be either single crystals or polycrystals regardless of their crystalline states, but are preferably polycrystalline because they can be easily reduced in particle size and have high rate characteristics.

金属化合物としては、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等が挙げられる。また、2種以上の金属からなる金属化合物を使用しても良い。
該金属粒子(B)としては、これらの中でも、Si又はSi化合物が高容量化の点でより好ましい。本明細書では、Si又はSi化合物を総称してSi化合物と呼ぶ。具体的なSi化合物としては、一般式で表すとSiOx,SiNx,SiCx、SiZxOy(Z=C、N)などが挙げられ、好ましくはSiOxである。この一般式SiOxは、二酸化Si(SiO)と金属Si(Si)とを原料として得られるが、そのxの値は通常0≦
x<2であり、好ましくは、0.2以上、1.8以下、より好ましくは、0.4以上、1.6以下、更に好ましくは、0.6以上、1,4以下であり、x=0が特に好ましい。この範囲であれば、高容量であると同時に、Liと酸素との結合による不可逆容量を低減させることが可能となる。SiOxは、黒鉛と比較して理論容量が大きく、更に非晶質SiあるいはナノサイズのSi結晶は、リチウムイオン等のアルカリイオンの出入りがしやすく、高容量を得ることが可能となる。
なお、Si化合物の体積平均粒子径(d50)、結晶子サイズは特に規定されず、またSi化合物内、および化合物表面に不純物が存在していてもかまわない。
Examples of the metal compound include metal oxides, metal nitrides, metal carbides, and the like. Moreover, you may use the metal compound which consists of 2 or more types of metals.
Among these, Si or Si compounds are more preferable as the metal particles (B) in terms of increasing the capacity. In this specification, Si or Si compounds are collectively referred to as Si compounds. Specific examples of the Si compound include SiOx, SiNx, SiCx, SiZxOy (Z = C, N) and the like, and SiOx is preferable. The general formula SiOx is obtained using Si dioxide (SiO 2 ) and metal Si (Si) as raw materials, and the value of x is usually 0 ≦
x <2, preferably 0.2 or more and 1.8 or less, more preferably 0.4 or more and 1.6 or less, still more preferably 0.6 or more and 1,4 or less, x = 0 is particularly preferred. If it is this range, it becomes high capacity | capacitance and it becomes possible to reduce the irreversible capacity | capacitance by the coupling | bonding of Li and oxygen. SiOx has a larger theoretical capacity than graphite. Furthermore, amorphous Si or nano-sized Si crystals easily allow alkali ions such as lithium ions to enter and exit, so that a high capacity can be obtained.
The volume average particle diameter (d50) and crystallite size of the Si compound are not particularly defined, and impurities may exist in the Si compound and on the compound surface.

(Liと合金化可能な金属粒子(B)の物性)
本発明における金属粒子(B)は、Liと合金可能であれば特に制限されないが、以下の物性を示すことが好ましい。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。
(Physical properties of metal particles (B) that can be alloyed with Li)
The metal particles (B) in the present invention are not particularly limited as long as they can be alloyed with Li, but preferably exhibit 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.

・体積平均粒子径(d50)
複合黒鉛粒子中の金属粒子(B)の体積平均粒子径(d50)は、サイクル寿命の観点から、通常0.005μm以上、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.02μm以上、更に好ましくは0.03μm以上であり、通常10μm以下、好ましくは9μm以下、より好ましくは8μm以下である。平均粒子径(d50)が前記範囲内であると、充放電に伴う体積膨張が低減され、充放電容量を維持しつつ、良好なサイクル特性を得ることができる。
平均粒子径(d50)は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定方法等で求められる。
-Volume average particle diameter (d50)
From the viewpoint of cycle life, the volume average particle diameter (d50) of the metal particles (B) in the composite graphite particles is usually 0.005 μm or more, preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.02 μm or more, and still more preferably. It is 0.03 μm or more, usually 10 μm or less, preferably 9 μm or less, more preferably 8 μm or less. When the average particle diameter (d50) is within the above range, volume expansion associated with charge / discharge is reduced, and good cycle characteristics can be obtained while maintaining charge / discharge capacity.
The average particle diameter (d50) is determined by a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring method or the like.

・金属粒子(B)のBET法比表面積
複合黒鉛粒子中の金属粒子(B)のBET法により比表面積は通常0.5m/g以上120m/g以下、1m/g以上100m/g以下であることが好ましい。Liと合金化可能な金属粒子のBET法による比表面積が前記範囲内であると、電池の充放電効率および放電容量が高く、高速充放電においてリチウムの出し入れが速く、レート特性に優れるので好ましい。
- metal particles (B) the specific surface area by the BET method of BET specific surface area of the composite graphite particles of the metal particles (B) usually 0.5 m 2 / g or more 120 m 2 / g or less, 1 m 2 / g or more 100 m 2 / g or less is preferable. It is preferable that the specific surface area by the BET method of the metal particles that can be alloyed with Li is in the above-mentioned range since the charge / discharge efficiency and discharge capacity of the battery are high, lithium can be taken in and out quickly during high-speed charge / discharge, and the rate characteristics are excellent.

・金属粒子(B)の含有酸素量
複合黒鉛粒子中の金属粒子(B)の含有酸素量は、特に制限はないが、通常0.01質量%以上12質量%以下、0.05質量%以上10質量%以下であることが好ましい。粒子内の酸素分布状態は、表面近傍に存在、粒子内部に存在、粒子内一様に存在していてもかまわないが、特に表面近傍に存在していることが好ましい。該金属粒子の含有酸素量が前記範囲内であると、SiとOの強い結合により、充放電に伴う体積膨張が抑制され、サイクル特性に優れるので好ましい。
-Oxygen content of metal particles (B) The oxygen content of metal particles (B) in the composite graphite particles is not particularly limited, but is usually 0.01% by mass or more and 12% by mass or less, and 0.05% by mass or more. It is preferable that it is 10 mass% or less. The oxygen distribution state in the particle may exist near the surface, may exist inside the particle, or may exist uniformly within the particle, but is preferably present near the surface. It is preferable for the oxygen content of the metal particles to be within the above-mentioned range because volume expansion associated with charge / discharge is suppressed due to strong bonding between Si and O, and cycle characteristics are excellent.

・金属粒子(B)の結晶子サイズ
複合黒鉛粒子中の金属粒子(B)の結晶子サイズは、特に制限はないが、通常、XRDより算出される(111)面の結晶子サイズにおいて通常0.05nm以上、好ましくは1nm以上であり、通常100nm以下、50nm以下であることが好ましい。該金属粒子の結晶子サイズが前記範囲内であると、SiとLiイオンの反応が迅速に進み、入出力に優れるので好ましい。
-Crystallite size of metal particles (B) The crystallite size of the metal particles (B) in the composite graphite particles is not particularly limited, but is usually 0 in the crystallite size of the (111) plane calculated from XRD. .05 nm or more, preferably 1 nm or more, and usually 100 nm or less and 50 nm or less. It is preferable that the crystallite size of the metal particles is within the above range because the reaction between Si and Li ions proceeds rapidly and is excellent in input / output.

(Liと合金化可能な金属粒子(B)の製造方法)
金属粒子(B)は、本発明の特性を満たすものであれば、市販されている金属粒子を用いてもよい。また、粒径の大きな金属粒子を金属粒子の原料として用い、後述するボールミル等により力学的エネルギー処理を加えることにより、金属粒子(B)を作製することもできる。
(Method for producing metal particles (B) that can be alloyed with Li)
As long as the metal particles (B) satisfy the characteristics of the present invention, commercially available metal particles may be used. Alternatively, metal particles (B) can be produced by using metal particles having a large particle size as a raw material for the metal particles and applying a mechanical energy treatment with a ball mill or the like described later.

また、特に製法は問わないが、例えば特許第3952118号公報に記載の方法によって製造された金属粒子を金属粒子(B)として使用することもできる。例えば、SiOxを製造する場合、二酸化Si粉末と、金属Si粉末を特定の割合で混合し、この混合物を反応器に充填した後、常圧あるいは特定の圧力に減圧し、1000℃以上に昇温し、保持することでSiOxガスを発生させ、冷却析出させて、一般式SiOx粒子を得ることができる(スパッタ処理)。析出物は、力学的エネルギー処理を与えることで粒子とし、これを用いることもできる。   The production method is not particularly limited. For example, metal particles produced by the method described in Japanese Patent No. 3952118 can be used as the metal particles (B). For example, when producing SiOx, Si dioxide powder and metal Si powder are mixed at a specific ratio, and after filling this mixture into the reactor, the pressure is reduced to normal pressure or a specific pressure, and the temperature is raised to 1000 ° C. or higher. Then, by holding it, SiOx gas is generated and cooled and precipitated to obtain general formula SiOx particles (sputtering treatment). Precipitates can be used as particles by applying mechanical energy treatment.

金属粒子(B)の原料としては、従来公知のいずれのものも使用可能であるが、容量とサイクル寿命の点から、例えば、Fe、Co、Sb、Bi、Pb、Ni、Ag、Si、Sn、Al、Zr、Cr、P、S、V、Mn、Nb、Mo、Cu、Zn、Ge、In、Ti等からなる群から選ばれる金属又はその化合物が好ましい。また、2種以上の金属からなる合金を使用しても良く、該金属粒子が、2種以上の金属元素により形成された合金粒子であってもよい。これらの中でも、Si、Sn、As、Sb、Al、Zn及びWからなる群から選ばれる金属又はその化合物が好ましい、なお、該金属粒子の原料の結晶状態は問わず、単結晶・多結晶などいずれも使用可能である。   As the raw material of the metal particles (B), any conventionally known material can be used. From the viewpoint of capacity and cycle life, for example, Fe, Co, Sb, Bi, Pb, Ni, Ag, Si, Sn A metal selected from the group consisting of Al, Zr, Cr, P, S, V, Mn, Nb, Mo, Cu, Zn, Ge, In, Ti and the like, or a compound thereof is preferable. Further, an alloy composed of two or more kinds of metals may be used, and the metal particles may be alloy particles formed of two or more kinds of metal elements. Among these, a metal selected from the group consisting of Si, Sn, As, Sb, Al, Zn, and W or a compound thereof is preferable. Note that, regardless of the crystal state of the raw material of the metal particles, single crystal / polycrystal, etc. Either can be used.

力学的エネルギー処理は、例えば、ボールミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、転動ボールミル、ビーズミル等の装置を用いて、反応器に充填した原料と、この原料と反応しない運動体を入れて、これに振動、回転又はこれらが組み合わされた動きを与える方法によって、後述の特性を満たすLiと合金化可能な金属粒子を形成することができる。
力学的エネルギー処理時間は、通常3分以上、好ましくは、5分以上、より好ましくは10分以上、更に好ましくは、15分以上であり、通常5時間以下、好ましくは4時間以下、より好ましくは3時間以下、更に好ましくは1時間以下である。この時間が長すぎると、生産性の低下につながり、時間が短すぎると製品物性が安定しない傾向がある。
力学的エネルギー処理温度は、特に制限はないが、通常溶媒の凝固点以上の温度であり、沸点以下の温度であることが、プロセス上好ましい。
The mechanical energy treatment is performed by, for example, using a device such as a ball mill, a vibration ball mill, a planetary ball mill, a rolling ball mill, or a bead mill to put a raw material charged in the reactor and a moving body that does not react with the raw material and vibrate it. Metal particles that can be alloyed with Li satisfying the properties described below can be formed by a method that provides rotation or a combination of these.
The mechanical energy treatment time is usually 3 minutes or more, preferably 5 minutes or more, more preferably 10 minutes or more, still more preferably 15 minutes or more, usually 5 hours or less, preferably 4 hours or less, more preferably 3 hours or less, more preferably 1 hour or less. When this time is too long, it leads to a decrease in productivity, and when the time is too short, product physical properties tend to be unstable.
The mechanical energy treatment temperature is not particularly limited, but is usually a temperature not lower than the freezing point of the solvent and preferably not higher than the boiling point in terms of the process.

また、Liと合金化可能な金属粒子(B)は出発原料のサイズにもよるが、通常はボールミル、振動ミル、パルベライザー、ジェットミル等の乾式粉砕機を用いてなるべく細かくしておき、次いでビーズミルによる湿式粉砕により最終的に粒度を合わせることによって調製する。また湿式粉砕時にカーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどの炭素材料と混合粉砕し、このまま使用することも可能である。
湿式粉砕する場合、用いる分散溶媒は、金属粒子(B)と反応性が無いか非常に小さいものを適宜選択するのが望ましい。更に必要があれば分散溶媒に濡らすため、微量の分散剤(界面活性剤)を添加してもかまわない。分散剤も、Liと合金化可能な金属粒子と反応性が無いか非常に小さいものを適宜選択するのが望ましい。
Also, the metal particles (B) that can be alloyed with Li are usually made as fine as possible by using a dry pulverizer such as a ball mill, vibration mill, pulverizer, jet mill, etc. The final particle size is prepared by wet milling. Further, it can be mixed and pulverized with a carbon material such as carbon black, ketjen black or acetylene black at the time of wet pulverization and used as it is.
In the case of wet pulverization, it is desirable to appropriately select a dispersion solvent to be used that is not reactive with the metal particles (B) or very small. If necessary, a small amount of a dispersant (surfactant) may be added to wet the dispersion solvent. It is desirable that the dispersing agent is appropriately selected from those having no or very little reactivity with the metal particles that can be alloyed with Li.

・分散溶媒の種類
分散溶媒において、芳香環を有した非極性化合物や非プロトン性の極性溶媒が挙げられ、芳香環を有した非極性化合物の種類としては特に制限はないが、金属粒子(B)の原料と反応性を持たないものであればより好ましい。例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン、メチルナフタレンなどの常温で液体の芳香族化合物、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロヘキセン、ビシクロヘキシルのような脂環式炭化水素類、軽油、重質油といった石油化学、石炭化学での残渣油が挙げられる。これらの中でも、キシレンが好ましく、メチルナフタレンがより好ましく、重質油が、沸点が高いという理由で更に好ましい。湿式粉砕では粉砕効率を上げようとすると発熱しやすくなる。沸点が低い溶媒では揮発して高濃度になってしまう恐れがある。一方、非プロトン性の極性溶媒としては、NMP(N―メチルー2―ピロリドン)、GBL(γブチロラクトン)、DMF
(NNジメチルホルムアミド)など水だけでなく有機溶媒を溶かすようなものが好ましく、中でも分解しにくく、沸点が高いという点においてNMP(N―メチルー2―ピロリドン)が好ましい。
-Types of dispersion solvent Examples of dispersion solvents include nonpolar compounds having an aromatic ring and aprotic polar solvents. The type of nonpolar compound having an aromatic ring is not particularly limited, but metal particles (B It is more preferable if it has no reactivity with the raw materials of For example, aromatic compounds such as benzene, toluene, xylene, cumene, and methylnaphthalene that are liquid at room temperature, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane, methylcyclohexane, methylcyclohexene, and bicyclohexyl, petrochemicals such as light oil and heavy oil Residual oil in coal chemistry. Among these, xylene is preferred, methylnaphthalene is more preferred, and heavy oil is more preferred because of its high boiling point. In wet pulverization, heat generation tends to occur when the pulverization efficiency is increased. A solvent having a low boiling point may volatilize and become a high concentration. On the other hand, as aprotic polar solvents, NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), GBL (γ-butyrolactone), DMF
NNN (N-methyl-2-pyrrolidone) is preferable in that it dissolves not only water but also an organic solvent such as (NN dimethylformamide), and is particularly difficult to decompose and has a high boiling point.

金属粒子(B)と分散溶媒の混合割合は、金属粒子(B)に対して通常10質量%以上、好ましくは20質量%以上、通常50質量%以下、好ましくは40質量%以下である。
分散溶媒の混合割合が高すぎるとコスト増になる傾向があり、分散溶媒の混合割合が低すぎると金属粒子(B)の均一な分散が困難になる傾向がある。
The mixing ratio of the metal particles (B) and the dispersion solvent is usually 10% by mass or more, preferably 20% by mass or more, and usually 50% by mass or less, preferably 40% by mass or less with respect to the metal particles (B).
If the mixing ratio of the dispersion solvent is too high, the cost tends to increase. If the mixing ratio of the dispersion solvent is too low, uniform dispersion of the metal particles (B) tends to be difficult.

・分散剤の種類
金属粒子(B)を製造する上で分散剤を用いてもよい。分散剤としては、高分子量ポリエステル酸アマイドアミン系、ポリエーテルエステル酸アミン塩、ポリエチレングリコールリン酸エステル、第1〜3級アミン、第4級アミン塩などが挙げられ、この中でも高分子量ポリエステル酸アマイドアミン系が立体障害による分散の効果が得られ易い点で好ましい。
-Kind of dispersing agent You may use a dispersing agent, when manufacturing a metal particle (B). Examples of the dispersant include high molecular weight polyester acid amide amines, polyether ester amine salts, polyethylene glycol phosphate esters, primary to tertiary amines, and quaternary amine salts. Among them, high molecular weight polyester acid amides are exemplified. An amine type is preferable in that the effect of dispersion due to steric hindrance is easily obtained.

・金属粒子(B)の窒化処理
また、Li合金可能な金属粒子(B)が表面に窒素原子との結合を有することで、充放電に寄与することできない該金属粒子(B)の酸化物の存在が抑制され、該金属粒子の重量あたりの容量が向上する点、金属粒子(B)表面の反応性を低減し、充放電効率が向上させることができる点から、金属粒子(B)と窒素原子との結合を形成させることが好ましい。
金属粒子(B)と窒素原子との結合は、XPS、IR、XAFS等々の方法によって分析可能である。
金属粒子(B)と窒素原子との結合を形成させるために、上記スパッタ処理あるいは力学エネルギー処理中に窒素原子を有する化合物を混合する方法がある。
-Nitriding treatment of metal particles (B) Further, the metal particles (B) capable of being Li-alloyed have a bond with nitrogen atoms on the surface, so that the oxides of the metal particles (B) that cannot contribute to charge / discharge The presence of the metal particles (B) and nitrogen is suppressed from the point that the capacity per weight of the metal particles is suppressed, the reactivity of the surface of the metal particles (B) can be reduced, and the charge / discharge efficiency can be improved. It is preferable to form a bond with an atom.
The bond between the metal particle (B) and the nitrogen atom can be analyzed by a method such as XPS, IR, or XAFS.
In order to form a bond between the metal particle (B) and a nitrogen atom, there is a method of mixing a compound having a nitrogen atom during the sputtering process or the mechanical energy process.

<窒素原子を含有する高分子>
本発明の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子の製造方法は、窒素原子を含有する高分子を混合することが特徴である。
窒素原子を含有する高分子はLi合金可能な金属粒子(B)の周囲を覆うことにより、金属粒子と非水電解液の反応を抑制することができる。
なお、本明細書でいう窒素原子を含有する高分子には石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油は含まないものとする。
<Polymer containing nitrogen atom>
The method for producing composite graphite particles for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention is characterized by mixing a polymer containing nitrogen atoms.
The polymer containing nitrogen atoms can suppress the reaction between the metal particles and the non-aqueous electrolyte by covering the periphery of the metal particles (B) capable of being Li-alloyed.
In the present specification, the polymer containing nitrogen atoms does not include coal-based heavy oil, direct-current heavy oil, and cracked heavy oil.

・高分子中の窒素原子の含有量
窒素原子を含有する高分子中の窒素原子の含有量(%)は、通常1%以上、好ましくは5%以上、より好ましくは10%以上、更に好ましくは15%以上、特に好ましくは20%以上、最も好ましくは25%以上、通常80%以下、好ましくは70%以下、より好ましくは60%以下、更に好ましくは50%以下、特に好ましくは40%以下、最も好ましくは30%以下である。
窒素原子の含有量が大きすぎる場合Siと窒素原子の結合量が過剰となり、抵抗成分が増加する傾向があり、窒素原子の含有量が少なすぎる場合Siと酸素原子の反応が進み、容量が減少する傾向がある。
なお、本明細書において高分子中の窒素原子の含有量(%)は、(高分子の最小の繰り返し単位のモノマー中の窒素原子の分子量)/(高分子の最小の繰り返し単位のモノマー中の全原子の分子量)×100と定義する。
-Content of nitrogen atom in polymer The content (%) of nitrogen atom in the polymer containing nitrogen atom is usually 1% or more, preferably 5% or more, more preferably 10% or more, still more preferably 15% or more, particularly preferably 20% or more, most preferably 25% or more, usually 80% or less, preferably 70% or less, more preferably 60% or less, still more preferably 50% or less, particularly preferably 40% or less, Most preferably, it is 30% or less.
If the content of nitrogen atoms is too large, the bonding amount between Si and nitrogen atoms becomes excessive, and the resistance component tends to increase. If the content of nitrogen atoms is too small, the reaction between Si and oxygen atoms proceeds and the capacity decreases. Tend to.
In this specification, the content (%) of the nitrogen atom in the polymer is (molecular weight of the nitrogen atom in the monomer of the smallest repeating unit of the polymer) / (in the monomer of the smallest repeating unit of the polymer). Molecular weight of all atoms) × 100.

・分子量
窒素原子を含有する高分子の重量平均分子量は特に制限されないが、通常500以上、
好ましくは1000以上、より好ましくは1500以上、更に好ましくは2000以上、特に好ましくは2500以上である。一方前記重量平均分子量は、通常100万以下、好ましくは50万以下、より好ましくは30万以下、更に好ましくは10万以下、特に好ましくは5万以下、最も好ましくは1万以下である。分子量が小さすぎる場合、比表面積が増大するため、粒子に含有させた際に充放電効率が低下する傾向があり、分子量が大きすぎる場合、粘度が大きくなり均一に混合・分散させることが難しくなる傾向がある。
なお、本明細書において重量平均分子量とは、溶媒テトラヒドロフラン(THF)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した標準ポリスチレン換算の重量平均分子量あるいは、溶媒が水系、ジメチルホルムアミド(DMF)又はジメチルスルホキシド(DMSO)のGPCにより測定した標準ポリエチレングリコール換算の重量平均分子量である。
-Molecular weight Although the weight average molecular weight of the polymer containing a nitrogen atom is not particularly limited, usually 500 or more,
Preferably it is 1000 or more, More preferably, it is 1500 or more, More preferably, it is 2000 or more, Most preferably, it is 2500 or more. On the other hand, the weight average molecular weight is usually 1,000,000 or less, preferably 500,000 or less, more preferably 300,000 or less, further preferably 100,000 or less, particularly preferably 50,000 or less, and most preferably 10,000 or less. If the molecular weight is too small, the specific surface area increases, so the charge / discharge efficiency tends to decrease when incorporated in the particles. If the molecular weight is too large, the viscosity increases and it becomes difficult to mix and disperse uniformly. Tend.
In the present specification, the weight average molecular weight is the weight average molecular weight in terms of standard polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC) of the solvent tetrahydrofuran (THF), or the solvent is aqueous, dimethylformamide (DMF) or dimethyl sulfoxide. It is a weight average molecular weight in terms of standard polyethylene glycol measured by GPC of (DMSO).

・焼成収率
窒素原子を含有する高分子の焼成収率は通常20%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上、更に好ましくは35%以上であり、一方、通常90%以下、好ましくは70%以下、より好ましくは60%以下、更に好ましくは50%以下である。焼成収率が小さすぎる場合、比表面積が増大するため、粒子に含有させた際に充放電効率が低下する傾向がある。
なお、樹脂の焼成収率(%)の測定の方法は、試料を10g秤量し、720℃でN雰囲気化で1時間焼成した後、1000℃でN雰囲気化で1時間焼成し、焼成物の重量を測定し、(焼成物の重量)/(焼成前の重量)×100より算出する。
Firing yield The firing yield of the polymer containing nitrogen atoms is usually 20% or more, preferably 25% or more, more preferably 30% or more, still more preferably 35% or more, while usually 90% or less, Preferably it is 70% or less, More preferably, it is 60% or less, More preferably, it is 50% or less. When the firing yield is too small, the specific surface area increases, and therefore the charge / discharge efficiency tends to decrease when the particles are contained in the particles.
The method for measuring the firing yield (%) of the resin is as follows: 10 g of a sample is weighed and baked at 720 ° C. for 1 hour in an N 2 atmosphere, and then baked at 1000 ° C. for 1 hour in an N 2 atmosphere. The weight of the product is measured and calculated from (weight of fired product) / (weight before firing) × 100.

・分解温度
窒素原子を含有する高分子の分解温度は、通常150℃以上、好ましくは170℃以上、より好ましくは200℃以上、一方500℃以下、好ましくは450℃以下、より好ましくは400℃以下である。分解温度が低すぎる場合、容易に分解しやすくなる恐れがあり、一方高すぎる場合、溶媒に溶解しにくくなり均一に分散させることが困難になるの恐れがある。
分解温度は、TG−DTAの装置を用いることで不活性雰囲気下における熱分解温度から計測することができる。
Decomposition temperature The decomposition temperature of the polymer containing nitrogen atoms is usually 150 ° C. or higher, preferably 170 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher, while 500 ° C. or lower, preferably 450 ° C. or lower, more preferably 400 ° C. or lower. It is. If the decomposition temperature is too low, it may be easily decomposed. On the other hand, if it is too high, it may be difficult to dissolve in a solvent and it may be difficult to disperse uniformly.
The decomposition temperature can be measured from the thermal decomposition temperature in an inert atmosphere by using a TG-DTA apparatus.

・高分子の種類
このような窒素原子を含有する高分子としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリピロール、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミン、ポリ−N−メチルアリルアミン、ポリ−N,N−ジメチルアリルアミン、ポリジアリルアミン、ポリN−メチルジアリルアミン、ウレタン樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。中でも、焼成時に環状構造を得やすいことから、ポリアクリロニトリル、ポリアリルアミン、ポリビニルアミンが好ましい。
-Types of polymers Such polymers containing nitrogen atoms include polyamide, polyimide, polyacrylonitrile, polypyrrole, polyallylamine, polyvinylamine, polyethyleneimine, poly-N-methylallylamine, poly-N, N-dimethyl. Examples include allylamine, polydiallylamine, polyN-methyldiallylamine, urethane resin, urea resin and the like. Among these, polyacrylonitrile, polyallylamine, and polyvinylamine are preferable because a cyclic structure is easily obtained during firing.

<非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子>
本発明の複合黒鉛粒子は、黒鉛(A)及びLiと合金化可能な金属粒子(B)を含有するものであって、窒素原子を含有し、複合黒鉛粒子の断面をSEM(走査型電子顕微鏡)にて観察した際に、黒鉛(A)が折り畳まれた構造が観察されることが好ましい。
<Composite graphite particles for nonaqueous secondary battery negative electrode>
The composite graphite particles of the present invention contain graphite (A) and metal particles (B) that can be alloyed with Li, contain nitrogen atoms, and cross-section of the composite graphite particles with SEM (scanning electron microscope). ), A structure in which graphite (A) is folded is preferably observed.

・黒鉛(A)が折り畳まれた構造
本発明の製造方法によって得られる複合黒鉛粒子は、黒鉛(A)が折り畳まれた構造を有しているものである。黒鉛(A)の種類には限定されないが、例えば、鱗片状又は鱗状黒鉛を例に挙げると、黒鉛結晶ベーサル面に平行方向に応力が加えられると,鱗片状又は鱗状黒鉛の黒鉛結晶ベーサル面は同心円状,あるいは折り畳まれた構造をとりながら球形化することが知られている(Materials Integration Vol.1
7 No.1(2004))。
-Structure in which graphite (A) is folded The composite graphite particles obtained by the production method of the present invention have a structure in which graphite (A) is folded. Although it is not limited to the type of graphite (A), for example, when scaly or scaly graphite is taken as an example, when stress is applied in a direction parallel to the graphite crystal basal surface, the scaly or scaly graphite graphite basal surface is It is known to form a sphere while taking a concentric or folded structure (Materials Integration Vol. 1).
7 No. 1 (2004)).

より具体的には、複合黒鉛粒子は、複数の鱗片状又は鱗状黒鉛が球形化処理により湾曲形状又は屈曲形状となって全体的に丸められた形状を呈するので、個々の鱗片状又は鱗状黒鉛は特定の配向面を有さないものとなる。さらに、複合黒鉛粒子を構成する鱗片状又は鱗状黒鉛を全体としてみれば、湾曲又は屈曲した個々の鱗片状又は鱗状黒鉛の面は粒子状からなる少なくとも表面近傍の湾曲又は屈曲した鱗片状又は鱗状黒鉛の面の各点における垂線の方向は,非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子の略中心部に向かうように丸められている形状を示すものである(例えば、図1、図2を参照)。   More specifically, the composite graphite particles have a shape in which a plurality of scaly or scaly graphites are rounded or bent into a round shape by a spheronization process, and thus each scaly or scaly graphite is It does not have a specific orientation plane. Furthermore, when the scale-like or scale-like graphite constituting the composite graphite particles is taken as a whole, the curved or bent individual scale-like or scale-like graphite surfaces are at least in the vicinity of the surface curved or bent scale-like or scale-like graphite. The direction of the perpendicular line at each point on the surface of the surface indicates a shape that is rounded toward the substantially central portion of the composite graphite particle for a non-aqueous secondary battery negative electrode (see, for example, FIGS. 1 and 2). .

このような構造は、走査電子顕微鏡による複合黒鉛粒子の表面観察や、複合黒鉛粒子を樹脂等に包埋させて樹脂の薄片を作製し粒子断面を切り出す、あるいは粒子からなる塗布膜を準備し、その膜に対して集束イオンビーム(FIB)やイオンミリングによる塗布膜断面を作製し粒子断面を切り出した後、走査電子顕微鏡による粒子断面観察等々の観察方法にて観察が可能である。   Such a structure is obtained by observing the surface of the composite graphite particles with a scanning electron microscope, embedding the composite graphite particles in a resin or the like to produce a resin flake and cutting out the particle cross section, or preparing a coating film made of particles, A cross-section of the coating film is produced on the film by focused ion beam (FIB) or ion milling, and the cross-section of the particle is cut out, and then observed by an observation method such as particle cross-section observation using a scanning electron microscope.

そして、その黒鉛(A)が折り畳まれた構造内の間隙に該金属粒子(B)が存在することが重要である。存在の有無は、走査電子顕微鏡による粒子表面観察、複合黒鉛粒子を樹脂等に包埋させて樹脂の薄片を作製し粒子断面を切り出す、あるいは粒子からなる塗布膜を準備し、その膜に対して集束イオンビーム(FIB)やイオンミリングによる塗布膜断面を作製し粒子断面を切り出した後、走査電子顕微鏡による粒子断面観察等々の観察方法にて観察が可能である。   It is important that the metal particles (B) exist in the gaps in the structure in which the graphite (A) is folded. Presence or absence of the presence, observation of the particle surface with a scanning electron microscope, embedding the composite graphite particles in a resin or the like to produce a thin piece of resin and cut out the cross section of the particle, or prepare a coating film made of particles, to the film After producing a cross section of the coating film by focused ion beam (FIB) or ion milling and cutting out the cross section of the particle, it can be observed by an observation method such as a cross section of the particle by a scanning electron microscope.

また、複合黒鉛粒子中に存在している間隙は空隙であってもよいし、非晶質炭素や黒鉛質物、樹脂等、Liと合金化可能な金属粒子の膨張、収縮を緩衝するような物質が、間隙中に存在していてもよい。   Further, the gaps present in the composite graphite particles may be voids, or substances that buffer the expansion and contraction of metal particles that can be alloyed with Li, such as amorphous carbon, graphite, and resin. May be present in the gap.

・複合黒鉛粒子中の窒素原子
また、本発明の複合黒鉛粒子は窒素原子を含有している。窒素原子を含有することにより、金属粒子(B)表面に存在する反応性の高い官能基は不活性の窒化物となり、金属粒子(B)表面と非水系電解液との副反応が抑制されるため、不可逆容量の上昇を抑制し、充放電効率を向上させることができる。窒素原子の複合黒鉛粒子中の存在形態としては、窒素化合物が挙げられる。窒素化合物としてはC−N結合、Si−N結合、O−N結合等が観察される化合物であればよく、中でもC−N結合、Si−N結合を持つ化合物が好ましい。これら結合の確認の方法としては、XPS、IR、XAFS等々の方法によって分析可能である。
-Nitrogen atoms in composite graphite particles The composite graphite particles of the present invention contain nitrogen atoms. By containing a nitrogen atom, a highly reactive functional group present on the surface of the metal particle (B) becomes an inactive nitride, and a side reaction between the surface of the metal particle (B) and the non-aqueous electrolyte is suppressed. Therefore, an increase in irreversible capacity can be suppressed and charge / discharge efficiency can be improved. An example of the form of nitrogen atoms in the composite graphite particles is a nitrogen compound. The nitrogen compound may be a compound in which a C—N bond, a Si—N bond, an O—N bond, or the like is observed, and among them, a compound having a C—N bond or a Si—N bond is preferable. As a method for confirming these bonds, analysis can be performed by methods such as XPS, IR, and XAFS.

(非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子の物性)
非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子は、窒素原子を含有し、SEM(走査型電子顕微鏡)にて該複合黒鉛粒子の断面を観察したときに、該黒鉛(A)が折り畳まれた構造を有しているものであれば特に限定されないが、下記の特性を持ったものが好ましい。
(Physical properties of composite graphite particles for nonaqueous secondary battery negative electrode)
The composite graphite particles for a non-aqueous secondary battery negative electrode contain nitrogen atoms, and have a structure in which the graphite (A) is folded when a cross section of the composite graphite particles is observed with an SEM (scanning electron microscope). Although it will not specifically limit if it has, The thing with the following characteristic is preferable.

・複合黒鉛粒子の表面官能基量N/Si値
複合黒鉛粒子が窒素原子を含有していることは、下記式(1)で表される表面官能基量N/Si値によって示すことができる。本発明において表面官能基量N/Si値は通常0.05%以上であり、好ましくは0.1%、より好ましく0.15%以上、更に好ましくは0.2%以上、特に好ましくは0.5%以上、最も好ましくは1.0%以上、一方通常50%以下、好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下である、更に好ましくは5%以下、特に好ましくは2%以下、最も好ましくは1.5%以下である。この表面官能基量N/Si値が小さすぎると、金属粒子(B)表面と非水系電解液との反応性が上昇し
、不可逆容量が上昇する傾向があり、表面官能基量N/Si値が大きすぎると、金属粒子(B)表面の抵抗が高まり、出力低下を招く傾向がある。
-Surface functional group amount N / Si value of composite graphite particles It can be shown by the surface functional group amount N / Si value represented by the following formula (1) that the composite graphite particles contain nitrogen atoms. In the present invention, the surface functional group amount N / Si value is usually 0.05% or more, preferably 0.1%, more preferably 0.15% or more, still more preferably 0.2% or more, particularly preferably 0.8. 5% or more, most preferably 1.0% or more, while usually 50% or less, preferably 20% or less, more preferably 10% or less, more preferably 5% or less, particularly preferably 2% or less, most preferably Is 1.5% or less. If the surface functional group amount N / Si value is too small, the reactivity between the surface of the metal particles (B) and the non-aqueous electrolyte solution tends to increase, and the irreversible capacity tends to increase. The surface functional group amount N / Si value When is too large, the resistance of the surface of the metal particles (B) increases, and the output tends to decrease.

式1
N/Si値(%)=X線光電子分光法(XPS)分析におけるN1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたN原子濃度/XPS分析におけるSi2pのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたSi原子濃度×100
本発明における表面官能基量N/Si値はX線光電子分光法(XPS)を用いて以下のように測定することができる。
Formula 1
N / Si value (%) = N atom concentration obtained based on the peak area of the N1s spectrum in X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis / Si atom concentration obtained based on the peak area of the Si2p spectrum in XPS analysis × 100
The surface functional group amount N / Si value in the present invention can be measured as follows using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

X線光電子分光法測定としてX線光電子分光器を用い、測定対象を表面が平坦になるように試料台に載せ、アルミニウムのKα線をX線源とし、マルチプレックス測定により、N1s(394〜412eV)とSi2p(95〜112eV)のスペクトルを測定する。得られたSi2pの低エネルギー側ピークのピークトップを99.5eVとして帯電補正し、N1sとSi2pのスペクトルのピーク面積を求め、更に装置感度係数で除して、NとSiの表面原子濃度をそれぞれ算出する。得られたそのNとSiの原子濃度比N/Si(N原子濃度/Si原子濃度)を試料(複合黒鉛粒子)の表面官能基量N/Si値と定義する。   An X-ray photoelectron spectrometer is used as an X-ray photoelectron spectroscopy measurement, and the measurement object is placed on a sample stage so that the surface is flat. An aluminum Kα ray is used as an X-ray source, and N1s (394 to 412 eV) is obtained by multiplex measurement. ) And Si2p (95-112 eV). The obtained Si2p peak of the low energy side peak was corrected to 99.5 eV, the peak areas of the N1s and Si2p spectra were obtained, and further divided by the device sensitivity coefficient to obtain the surface atomic concentrations of N and Si, respectively. calculate. The obtained N / Si atomic concentration ratio N / Si (N atomic concentration / Si atomic concentration) is defined as the surface functional group amount N / Si value of the sample (composite graphite particles).

・複合黒鉛粒子の内部における金属粒子(B)の存在比率
以下の測定方法で測定される、複合黒鉛粒子中の金属粒子(B)の存在比率は通常0.2以上であり、好ましくは0.3以上、より好ましくは0.4以上、さらに好ましく0.5以上、特に好ましくは0.6以上であり、また、通常1.5以下、好ましくは、1.2以下、より好ましくは1.0以下である。この数値が高いほど、複合黒鉛粒子の外部に存在する金属粒子(B)に比べて、複合黒鉛粒子の内部に存在する金属粒子(B)が多くなる可能性があり、負極を形成した際、粒子間の導電パス切れによる充放電効率の減少が抑制できる傾向がある。
-Abundance ratio of metal particles (B) in the composite graphite particles The abundance ratio of the metal particles (B) in the composite graphite particles, which is measured by the following measurement method, is usually 0.2 or more, preferably 0. 3 or more, more preferably 0.4 or more, still more preferably 0.5 or more, particularly preferably 0.6 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1.2 or less, more preferably 1.0. It is as follows. The higher this number, the more metal particles (B) present inside the composite graphite particles, compared to the metal particles (B) present outside the composite graphite particles. There is a tendency that the decrease in charge / discharge efficiency due to the disconnection of the conductive path between particles can be suppressed.

本発明の複合黒鉛粒子の内部における金属粒子(B)の存在比率は次のように算出する。まず、複合黒鉛粒子の塗布膜、あるいは複合黒鉛粒子を樹脂等に包埋させて樹脂の薄片を作製し、集束イオンビーム(FIB)やイオンミリングにより粒子断面を切り出した後、SEM(走査電子顕微鏡)による粒子断面観察等々の観察方法にて観察が可能である。   The abundance ratio of the metal particles (B) in the composite graphite particles of the present invention is calculated as follows. First, a composite graphite particle coating film or a composite graphite particle is embedded in a resin or the like to produce a thin piece of resin, and a cross section of the particle is cut out by focused ion beam (FIB) or ion milling, followed by SEM (scanning electron microscope). ) Can be observed by an observation method such as particle cross-sectional observation.

SEM(走査型電子顕微鏡)にて該複合黒鉛粒子1粒子の断面を観察する際の加速電圧は好ましくは通常1kV以上、より好ましくは2kV以上、更に好ましくは3kV以上であり、通常10kV以下、より好ましくは8kV以下、更に好ましくは5kV以下である。この範囲であれば、SEMの画像において反射二次電子像の違いにより、黒鉛粒子とSi化合物の識別が容易となる。また、撮像倍率は通常500倍以上、より好ましくは1000倍以上、更に好ましくは2000倍であり、通常10000倍以下である。上記の範囲であれば、複合黒鉛粒子の1粒子の全体像が取得可能である。解像度は200dpi(ppi)以上、好ましくは256dpi(ppi)以上である。また、画素数は800ピクセル以上で評価することが好ましい。次に像の観察しながらエネルギー分散型(EDX)及び波長分散型(WDX)にて、黒鉛(A)及び金属粒子(B)の元素の識別を行う。   The accelerating voltage when observing the cross section of one composite graphite particle with an SEM (scanning electron microscope) is preferably 1 kV or higher, more preferably 2 kV or higher, still more preferably 3 kV or higher, and usually 10 kV or lower. Preferably it is 8 kV or less, More preferably, it is 5 kV or less. Within this range, the graphite particles and the Si compound can be easily identified due to the difference in the reflected secondary electron image in the SEM image. The imaging magnification is usually 500 times or more, more preferably 1000 times or more, still more preferably 2000 times, and usually 10,000 times or less. If it is said range, the whole image of 1 particle | grains of a composite graphite particle is acquirable. The resolution is 200 dpi (ppi) or more, preferably 256 dpi (ppi) or more. The number of pixels is preferably evaluated at 800 pixels or more. Next, while observing the image, the elements of graphite (A) and metal particles (B) are identified by the energy dispersion type (EDX) and the wavelength dispersion type (WDX).

取得した像のうち複合黒鉛粒子1粒子を抽出し、その粒子内の金属粒子(B)の面積(a)を算出する。次に、抽出した1粒子と該1粒子以外の背景を2値化処理した後、粒子に対して収縮処理を繰り返し、抽出した1粒子の面積が70%の図形を抽出し、その図形内に存在する金属粒子(B)の面積(b)を算出する。なお、縮小処理を繰り返し実施した際の面積において、正確に70%の値を示すことができない場合は、70%±3%の値において、70%に最も近い値を、本特許における70%の図形とする。   One composite graphite particle is extracted from the acquired image, and the area (a) of the metal particle (B) in the particle is calculated. Next, after binarizing the extracted 1 particle and the background other than the 1 particle, the shrinking process is repeated on the particle, and a figure with an area of 70% of the extracted 1 particle is extracted. The area (b) of the existing metal particles (B) is calculated. In addition, in the area when the reduction process is repeatedly performed, when the value of 70% cannot be accurately shown, the value closest to 70% in the value of 70% ± 3% is 70% in this patent. A figure.

上記、1粒子の抽出・面積の算出・2値化処理・縮小処理は、一般的な画像処理ソフトウェアを使用することで可能であり、例えば、「Image J」「Image−Pro
plus」などのソフトウェアが上げられる。
上記で算出した面積(b)を面積(a)で割った値を任意の3粒子にて測定し、それら3粒子の値を平均化した値を該複合黒鉛粒子中の金属粒子(B)の存在比率とする。
The extraction of one particle, the calculation of the area, the binarization process, and the reduction process can be performed by using general image processing software. For example, “Image J” “Image-Pro
software such as “plus”.
The value obtained by dividing the area (b) calculated above by the area (a) is measured with arbitrary three particles, and the value obtained by averaging the values of these three particles is the value of the metal particles (B) in the composite graphite particles. The abundance ratio.

なお、上記のような方法で観察される複合黒鉛粒子の断面において、本発明の測定に供する対象複合黒鉛粒子を選択する条件として、下記(イ)〜(ニ)の条件を満たす複合粒子を選択する条件とする。なお、黒鉛及び/又は金属粒子から構成されていない粒子は対象粒子として除外することとする。このような条件を満たす対象複合黒鉛粒子であって、且つ本発明の条件を満足するような複合黒鉛粒子は、対象複合黒鉛粒子中に通常1つ以上存在していればよいが、好ましくは、対象複合黒鉛粒子の全体の個数に対して通常30%、より好ましくは50%、更に好ましくは90%以上、特に好ましくは99%以上である。   In addition, in the cross section of the composite graphite particles observed by the method as described above, as a condition for selecting the target composite graphite particles to be subjected to the measurement of the present invention, composite particles satisfying the following conditions (a) to (d) are selected. It is a condition to do. Note that particles not composed of graphite and / or metal particles are excluded as target particles. The target composite graphite particles satisfying such a condition, and the composite graphite particles satisfying the conditions of the present invention may be usually present in the target composite graphite particles, but preferably one or more, It is usually 30%, more preferably 50%, still more preferably 90% or more, particularly preferably 99% or more with respect to the total number of target composite graphite particles.

(イ)複合黒鉛粒子内の黒鉛(A)の構造
複合黒鉛粒子内部の黒鉛(A)が折り畳まれた構造とは、好ましくは複合黒鉛粒子内の1つの黒鉛内における、2つ以上の異なる配向を有する構造である。該構造を粒子内に1箇所以上有する黒鉛を、本発明における折り畳まれた構造を有する黒鉛とする。
(ロ)複合黒鉛粒子の粒子径
体積平均粒子径(d50)に対する複合黒鉛粒子の断面観察における長軸の長さの比が0.7〜1.3である複合黒鉛粒子を対象粒子とする。なお、長軸とは1粒子内の重心を通過する線において、もっとも長い線を意味する。
(A) Structure of graphite (A) in composite graphite particle The structure in which graphite (A) in composite graphite particle is folded preferably means two or more different orientations in one graphite in composite graphite particle. It is the structure which has. The graphite having at least one such structure in a particle is referred to as graphite having a folded structure in the present invention.
(B) Particle diameter of composite graphite particles Composite graphite particles having a ratio of the length of the major axis in the cross-sectional observation of the composite graphite particles to the volume average particle diameter (d50) of 0.7 to 1.3 are used as target particles. The long axis means the longest line among the lines passing through the center of gravity in one particle.

(ハ)複合黒鉛粒子の粒子形状
上述した(イ)及び(ロ)を満たしていたとしても、明らかに割れている複合粒子や裂けている複合粒子は、複合黒鉛粒子の判断対象に適さないため除外することとする。
(ニ)金属粒子(B)の存在状態
(イ)に記載の折り畳まれた構造を有する黒鉛において、1つの黒鉛内における、2つの異なる配向を有する構造の間隙に金属粒子(B)の存在が確認できる粒子を複合黒鉛粒子の対象粒子とする。
(イ)〜(ニ)の条件に該当した対象粒子の断面を観察し、複合黒鉛粒子中の金属粒子(B)の存在比率を算出する。
(C) Particle shape of composite graphite particles Even if the above (a) and (b) are satisfied, the composite particles that are clearly cracked and the composite particles that are torn are not suitable for the judgment of composite graphite particles. It will be excluded.
(D) Presence state of metal particles (B) In the graphite having the folded structure described in (a), the presence of the metal particles (B) in the gap between the structures having two different orientations in one graphite. The particles that can be confirmed are the target particles of the composite graphite particles.
The cross section of the target particle corresponding to the conditions (a) to (d) is observed, and the abundance ratio of the metal particles (B) in the composite graphite particles is calculated.

・複合黒鉛粒子の(002)面の面間隔(d002
本発明の複合黒鉛粒子のX線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)は通常0.337nm以下、一方黒鉛の002面の面間隔の理論値は0.335nmであるため、黒鉛の002面の面間隔は通常0.335nm以上である。また、黒鉛(A)のX線広角回折法によるLcは90nm以上、好ましくは95nm以上である。X線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)及びLcが上記範囲内であるということは、高容量電極となる非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子であることを示す。
-Interplanar spacing (d 002 ) of (002) plane of composite graphite particles
Since the interplanar spacing (d 002 ) of the (002) plane of the composite graphite particles of the present invention according to the X-ray wide angle diffraction method is usually 0.337 nm or less, while the theoretical value of the interplanar spacing of the 002 plane of graphite is 0.335 nm, The interplanar spacing of the 002 plane of graphite is usually 0.335 nm or more. Further, Lc of graphite (A) by X-ray wide angle diffraction is 90 nm or more, preferably 95 nm or more. The fact that the (002) plane spacing (d 002 ) and Lc within the above range by the X-ray wide-angle diffraction method indicate composite graphite particles for a non-aqueous secondary battery negative electrode serving as a high capacity electrode.

・複合黒鉛粒子のタップ密度
本発明の複合黒鉛粒子のタップ密度は、通常0.5g/cm以上であり、0.6g/cm以上が好ましく、0.8g/cm以上がより好ましい。
本発明の複合黒鉛粒子のタップ密度が大きい数値を示すということは、複合黒鉛粒子が球状を呈していることを示す指標の一つである。タップ密度がより小さいということは、該複合黒鉛粒子が充分な球形粒子となっていないことを示す指標の一つである。タップ密度がより小さいと、電極内で充分な連続間隙が確保されず、間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、急速充放電特性が低下する傾向がある。
-Tap density of composite graphite particles The tap density of the composite graphite particles of the present invention is usually 0.5 g / cm 3 or more, preferably 0.6 g / cm 3 or more, and more preferably 0.8 g / cm 3 or more.
The fact that the tap density of the composite graphite particles of the present invention shows a large numerical value is one of the indexes showing that the composite graphite particles have a spherical shape. The smaller tap density is one index indicating that the composite graphite particles are not sufficiently spherical particles. If the tap density is small, a sufficient continuous gap is not secured in the electrode, and the mobility of Li ions in the electrolyte held in the gap tends to decrease, so that the rapid charge / discharge characteristics tend to deteriorate.

・複合黒鉛粒子のラマンR値
本発明の複合黒鉛粒子の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値は通常0.05以上0.4以下、好ましくは0.1以上0.35以下である。この範囲であれば、該複合黒鉛粒子の表面の結晶性が整っており、高い容量が期待できる。
Raman R value is the peak intensity ratio in the vicinity of 1360 cm -1 to the peak intensity near 1580 cm -1 in the argon ion laser Raman spectrum of the composite graphite particles of the Raman R value present invention the composite graphite particle is usually 0.05 or more 0. 4 or less, preferably 0.1 or more and 0.35 or less. If it is this range, the crystallinity of the surface of this composite graphite particle will be in order, and a high capacity | capacitance can be anticipated.

・複合黒鉛粒子のBET法による比表面積
本発明の複合黒鉛粒子のBET法による比表面積は通常40m/g以下、好ましくは35m/g以下、より好ましくは30m/g以下であり、通常0.1m/g以上、好ましくは0.7m/g以上、より好ましくは1m/g以上である。比表面積が大きすぎると負極用活物質として用いた時に該複合黒鉛粒子と非水系電解液との接触する部分が増加するため、反応性が増加し、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい傾向がある。比表面積が小さすぎると負極用活物質として用いた場合の充電時にリチウムイオンの受け入れ性が悪くなる傾向がある。
Specific surface area of composite graphite particles by BET method The specific surface area of the composite graphite particles of the present invention by BET method is usually 40 m 2 / g or less, preferably 35 m 2 / g or less, more preferably 30 m 2 / g or less. It is 0.1 m 2 / g or more, preferably 0.7 m 2 / g or more, more preferably 1 m 2 / g or more. When the specific surface area is too large, the portion where the composite graphite particles and the non-aqueous electrolyte are in contact with each other increases when used as an active material for a negative electrode. There is a tendency to be difficult to be. If the specific surface area is too small, the lithium ion acceptability tends to deteriorate during charging when used as the negative electrode active material.

・複合黒鉛粒子の体積平均粒子径(d50)
本発明の複合黒鉛粒子の体積平均粒子径(d50)は通常50μm以下、好ましくは40μm以下、より好ましくは30μm以下であり、通常1μm以上、好ましくは4μm以上、より好ましくは6μm以上である。平均粒径が大きすぎると、塗工時のスジ引き等の問題がり、平均粒径が小さすぎると、バインダーを多く必要とするため、抵抗が高く、かつ高電流密度充放電特性が低下する傾向がある。
-Volume average particle diameter of composite graphite particles (d50)
The volume average particle diameter (d50) of the composite graphite particles of the present invention is usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less, and usually 1 μm or more, preferably 4 μm or more, more preferably 6 μm or more. If the average particle size is too large, there will be problems such as streaking during coating, and if the average particle size is too small, a large amount of binder is required, so that resistance is high and high current density charge / discharge characteristics tend to decrease. There is.

・複合黒鉛粒子の金属粒子(B)の含有量
金属粒子(B)の複合黒鉛粒子中の含有量は、通常0.5質量%以上、好ましくは1質量%以上、より好ましくは1.5質量%以上、更に好ましくは2質量%以上である。また、通常99質量%以下、好ましくは70質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは30質量%未満、特に好ましくは25%以下である。この範囲であると、十分な容量を得ることが可能となる点で好ましい。なお、複合黒鉛粒子の金属粒子(B)の含有量の測定は後述に記載の方法で実施する。
-Content of the metal particles (B) of the composite graphite particles The content of the metal particles (B) in the composite graphite particles is usually 0.5 mass% or more, preferably 1 mass% or more, more preferably 1.5 mass%. % Or more, more preferably 2% by mass or more. Moreover, it is 99 mass% or less normally, Preferably it is 70 mass% or less, More preferably, it is 50 mass% or less, More preferably, it is less than 30 mass%, Most preferably, it is 25% or less. This range is preferable in that a sufficient capacity can be obtained. In addition, the measurement of content of the metal particle (B) of composite graphite particle is implemented by the method as described later.

・複合黒鉛粒子の間隙率
複合黒鉛粒子の間隙率は、複合黒鉛粒子の黒鉛(A)に対して通常1%以上、好ましくは3%以上、より好ましく5%以上、更に好ましくは7%以上である。また通常50%未満、好ましくは40%以下、より好ましくは30%以下、更に好ましくは20%以下である。この内部間隙率が小さすぎると粒子内の液量が少なくなり、充放電特性が悪化する傾向があり、間隙率が大きすぎると、電極にした場合に粒子間間隙が少なく、電解液の拡散が不十分になる傾向がある。また、この空隙には、非晶質炭素や黒鉛質物、樹脂等、Liと合金化可能な金属粒子の膨張、収縮を緩衝するような物質が、空隙中に存在又は空隙がこられにより満たされていてもよい。
-Porosity of composite graphite particles The porosity of the composite graphite particles is usually 1% or more, preferably 3% or more, more preferably 5% or more, more preferably 7% or more with respect to the graphite (A) of the composite graphite particles. is there. Further, it is usually less than 50%, preferably 40% or less, more preferably 30% or less, and still more preferably 20% or less. If the internal porosity is too small, the amount of liquid in the particles tends to be small and charge / discharge characteristics tend to deteriorate. If the porosity is too large, there is little inter-particle gap when the electrode is used, and the electrolyte does not diffuse. There is a tendency to become insufficient. In addition, the voids are filled with substances that buffer the expansion and contraction of metal particles that can be alloyed with Li, such as amorphous carbon, graphite, and resin. It may be.

<非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子の製造方法>
本明細書における非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(本明細書では、複合黒鉛粒子ともいう)の製造方法は、以下の工程1及び工程2を少なくとも含むものである。工程1:黒鉛(A)、Liと合金化可能な金属粒子(B)及び窒素原子を含有する高分子を少なくとも含む混合物を得る工程
工程2:工程1の混合物に力学的エネルギーを与え球形化処理を施す工程
以下、本発明の製造方法について詳しく説明する。
<Method for producing composite graphite particles for nonaqueous secondary battery negative electrode>
The method for producing composite graphite particles for a nonaqueous secondary battery negative electrode in the present specification (also referred to as composite graphite particles in the present specification) includes at least the following Step 1 and Step 2. Step 1: Obtaining a mixture containing at least a polymer containing graphite (A), Li-alloyable metal particles (B), and a polymer containing nitrogen atoms Step 2: Giving mechanical energy to the mixture of Step 1 and spheroidizing treatment Hereinafter, the production method of the present invention will be described in detail.

(工程1:黒鉛(A)、Liと合金化可能な金属粒子(B)及び窒素原子を含有する高分子を少なくとも含む混合物を得る工程)
本工程で得られる混合物は、粉粒状、固化状、塊状、スラリー状等の状態が挙げられるが、ハンドリングのしやすさの点から塊状物であることが好ましい。
(Step 1: Step of obtaining a mixture containing at least a polymer containing graphite (A), metal particles (B) that can be alloyed with Li, and a nitrogen atom)
The mixture obtained in this step may be in the form of powder, solid, lump, slurry, etc., but is preferably a lump in terms of ease of handling.

黒鉛(A)、金属粒子(B)及び窒素原子を含有する高分子の合計に対する金属粒子(B)の混合割合は、通常1質量%以上、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7質量%以上である。また、通常95質量%以下、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下である。この範囲であると、十分な容量を得ることが可能となる点で好ましい。   The mixing ratio of the metal particles (B) to the total of the graphite (A), the metal particles (B) and the polymer containing nitrogen atoms is usually 1% by mass or more, preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass. As mentioned above, More preferably, it is 7 mass% or more. Moreover, it is 95 mass% or less normally, Preferably it is 90 mass% or less, More preferably, it is 80 mass% or less, More preferably, it is 70 mass% or less. This range is preferable in that a sufficient capacity can be obtained.

また、黒鉛(A)、金属粒子(B)及び窒素原子を含有する高分子の合計に対する窒素原子を含有する高分子の混合割合は、通常0.1質量%以上、好ましく0.3質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは0.7質量%以上である。また、通常30質量%以下、好ましくは28質量%以下、より好ましくは26質量%以下、更に好ましくは25質量%以下である。この範囲であると、十分な容量を得ることが可能となる点で好ましい。   The mixing ratio of the polymer containing nitrogen atoms to the total of graphite (A), metal particles (B) and polymer containing nitrogen atoms is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.3% by mass or more. More preferably, it is 0.5% by mass or more, and further preferably 0.7% by mass or more. Moreover, it is 30 mass% or less normally, Preferably it is 28 mass% or less, More preferably, it is 26 mass% or less, More preferably, it is 25 mass% or less. This range is preferable in that a sufficient capacity can be obtained.

本工程では、黒鉛(A)、Liと合金化可能な金属粒子(B)及び窒素原子を含有する高分子を少なくとも含む混合物が得られれば、黒鉛(A)、金属粒子(B)及び窒素原子を含有する高分子の混合する方法については特に制限はない。 混合方法としては、黒鉛(A)、Liと合金化可能な金属粒子(B)及び窒素原子を含有する高分子を一括投入して混合しても良いし、それぞれを逐次投入しながら混合しても良い。   In this step, if a mixture containing at least a graphite (A), a metal particle (B) that can be alloyed with Li, and a polymer containing a nitrogen atom is obtained, the graphite (A), the metal particle (B), and a nitrogen atom There is no particular limitation on the method of mixing the polymer containing. As a mixing method, graphite (A), metal particles that can be alloyed with Li (B), and a polymer containing nitrogen atoms may be charged together and mixed, or each may be mixed while being charged sequentially. Also good.

混合物を得るための好ましい方法として、例えば、湿潤している金属粒子(B)を用いて、金属粒子(B)を乾燥させないように黒鉛(A)と混合させる方法が挙げられる。
湿潤している金属粒子(B)としては、上述した金属粒子(B)を湿式にて製造したまま得られた金属粒子(B)を用いても良いし、乾式にて製造した金属粒子(B)を黒鉛(A)と混合する前に分散溶媒に分散させ湿潤化しても良いし、溶媒などに溶解させた窒素原子を含有する高分子と混合させることで湿潤させても良い。
このように湿潤した金属粒子(B)は、金属粒子(B)の凝集を抑制するので、混合する際に、均一に分散させることができ、黒鉛(A)の表面に金属粒子(B)を固定化しやすくなるため好ましい。
A preferable method for obtaining the mixture includes, for example, a method in which wet metal particles (B) are mixed with graphite (A) so as not to dry the metal particles (B).
As the wet metal particles (B), the metal particles (B) obtained while the above-described metal particles (B) are produced by a wet method may be used, or metal particles (B) produced by a dry method may be used. ) May be dispersed and wetted in a dispersion solvent before mixing with graphite (A), or may be wetted by mixing with a polymer containing nitrogen atoms dissolved in a solvent or the like.
Since the wet metal particles (B) suppress the aggregation of the metal particles (B), they can be uniformly dispersed when mixed, and the metal particles (B) can be dispersed on the surface of the graphite (A). This is preferable because it can be easily fixed.

また、金属粒子(B)を黒鉛(A)の表面に均一に分散させやすくなる点から、金属粒子(B)を湿式粉砕する際に用いた分散溶媒を混合時に過剰に加えてもよい。
本明細書では、黒鉛(A)に金属粒子(B)を混合する際に金属粒子(B)をスラリーとして混合する場合、金属粒子(B)の固形分としては、通常10%以上、好ましくは15%以上、より好ましくは20%以上であり、通常90%以下、好ましくは85%以下、より好ましくは80%以下である。この固形分の割合が多すぎるとスラリーの流動性がなくなり、金属粒子(B)が黒鉛(A)に分散しにくい傾向があり、少なすぎると工程上扱いづらくなる傾向がある。
Moreover, you may add the dispersion solvent used when the metal particle (B) wet-grinds excessively at the time of mixing from the point which becomes easy to disperse | distribute a metal particle (B) uniformly on the surface of graphite (A).
In the present specification, when the metal particles (B) are mixed as a slurry when the metal particles (B) are mixed with the graphite (A), the solid content of the metal particles (B) is usually 10% or more, preferably It is 15% or more, more preferably 20% or more, usually 90% or less, preferably 85% or less, more preferably 80% or less. If the proportion of the solid content is too large, the fluidity of the slurry is lost, and the metal particles (B) tend to be difficult to disperse in the graphite (A). If the proportion is too small, it tends to be difficult to handle in the process.

そして、混合した後、エバポレーター、乾燥機等を用いて分散溶媒を蒸発除去・乾燥させることで黒鉛(A)上に金属粒子(B)を固定化することが好ましい。
または、過剰の分散溶媒を加えることなく、そのまま高速撹拌機中で加温しながら分散溶媒を蒸発させながら混合し、黒鉛(A)に金属粒子(B)を固定化させることが好ましい。
And after mixing, it is preferable to fix the metal particles (B) on the graphite (A) by evaporating and removing the dispersion solvent using an evaporator, a dryer or the like.
Alternatively, it is preferable to fix the metal particles (B) to the graphite (A) by adding the dispersion solvent while heating in a high-speed stirrer as it is without adding an excessive dispersion solvent.

なお、混合物を得るために窒素原子を含有する高分子を混合するタイミングとしては、
特に制限はないが、例えば黒鉛(A)と金属粒子(B)を混合する際に加えてもよいし、湿潤した金属粒子(B)若しくは金属粒子(B)のスラリーに加えても良いし、金属粒子(B)の湿式粉砕時に添加してもよい。窒素原子を含有する高分子を混合する際の状態としては、粉体であっても、溶媒に溶解させた溶液であっても良いが、均一に分散させることができる点から、溶液が好ましい。
In addition, as the timing of mixing the polymer containing nitrogen atoms to obtain a mixture,
Although there is no particular limitation, for example, it may be added when mixing graphite (A) and metal particles (B), or may be added to a slurry of wet metal particles (B) or metal particles (B), You may add at the time of the wet grinding of a metal particle (B). The state at the time of mixing the polymer containing nitrogen atoms may be a powder or a solution dissolved in a solvent, but a solution is preferable because it can be uniformly dispersed.

これら窒素原子を含有する高分子は黒鉛(A)への金属粒子(B)の固定化の役割を担うだけでなく、球形化工程時に黒鉛(A)から金属粒子(B)が脱離することを防ぐ役割を担うと考えられる。
上述した中でも、より好ましい混合物を得る工程の組み合わせとしては、混合物中に黒鉛(A)、金属粒子(B)及び窒素原子を含有する高分子を均一に分散させることができる点から、金属粒子(B)のスラリーと溶媒に溶解させた窒素原子を含有する高分子とを混合し、次いでこれに黒鉛(A)を混合することがより好ましい。
These polymers containing nitrogen atoms not only play a role of immobilizing the metal particles (B) to the graphite (A) but also cause the metal particles (B) to be detached from the graphite (A) during the spheronization process. It is thought to play a role to prevent
Among the above, as a combination of steps for obtaining a more preferable mixture, the metal particles (from the point that the polymer containing graphite (A), metal particles (B) and nitrogen atoms can be uniformly dispersed in the mixture. More preferably, the slurry of B) and a polymer containing nitrogen atoms dissolved in a solvent are mixed, and then graphite (A) is mixed therewith.

また、この際、金属粒子(B)と電解液との反応性を抑制できる点から後述する炭素前駆体等を混合しても良い。
さらに、この際、金属粒子(B)の膨張収縮による複合黒鉛粒子の破壊を緩和させるために、空隙形成材として樹脂等を混合しても良い。
なお、本工程1の空隙形成材として用いることができる樹脂は、特に制限はないが、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリカルボシラン、ポリアクリル酸、セルロース系高分子等が挙げられ、焼成時の残炭量が少なく、分解温度が比較的低い点からポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールが特に好ましく用いることができる。
Moreover, you may mix the carbon precursor etc. which are mentioned later from the point which can suppress the reactivity of a metal particle (B) and electrolyte solution in this case.
Furthermore, at this time, in order to relieve the destruction of the composite graphite particles due to the expansion and contraction of the metal particles (B), a resin or the like may be mixed as a void forming material.
The resin that can be used as the void forming material in this step 1 is not particularly limited, and examples thereof include polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polycarbosilane, polyacrylic acid, and a cellulose-based polymer. Polyvinyl alcohol and polyethylene glycol can be particularly preferably used because they have a small amount of carbon and a relatively low decomposition temperature.

混合は通常は常圧下で行うが、所望ならば、減圧下又は加圧下で行うこともできる。混合は回分方式及び連続方式のいずれで行うこともできる。いずれの場合でも、粗混合に適した装置及び精密混合に適した装置を組合せて用いることにより、混合効率を向上させることができる。また、混合・固定化(乾燥)を同時に行う装置を利用しても良い。乾燥は通常は減圧下又は加圧下で行うこともでき、好ましくは減圧にて乾燥させる。   Mixing is usually carried out under normal pressure, but if desired, it can also be carried out under reduced pressure or under pressure. Mixing can be carried out either batchwise or continuously. In any case, mixing efficiency can be improved by using a combination of an apparatus suitable for rough mixing and an apparatus suitable for fine mixing. Moreover, you may utilize the apparatus which performs mixing and fixation (drying) simultaneously. Drying can usually be carried out under reduced pressure or under pressure, and preferably dried under reduced pressure.

乾燥時間は、通常5分以上、好ましくは10分以上、より好ましくは20分以上、更に好ましくは30分以上であり、通常2時間以下、好ましくは1時間半以下、より好ましくは1時間以下である。時間が長すぎるとコスト増につながり、短すぎると均一な乾燥が困難になる傾向がある。
乾燥温度は、溶媒によって異なるが上記時間を実現できる時間であることが好ましい。また、樹脂が変性しない温度以下であることが好ましい。
The drying time is usually 5 minutes or longer, preferably 10 minutes or longer, more preferably 20 minutes or longer, more preferably 30 minutes or longer, and usually 2 hours or shorter, preferably 1 hour and a half or shorter, more preferably 1 hour or shorter. is there. If the time is too long, the cost increases. If the time is too short, uniform drying tends to be difficult.
Although drying temperature changes with solvents, it is preferable that it is time which can implement | achieve the said time. Moreover, it is preferable that it is below the temperature which resin does not modify | denature.

回分方式の混合装置としては、2本の枠型が自転しつつ公転する構造の混合機;高速高剪断ミキサーであるディゾルバーや高粘度用のバタフライミキサーの様な、一枚のブレードがタンク内で撹拌・分散を行う構造の装置;半円筒状混合槽の側面に沿ってシグマ型などの撹拌翼が回転する構造を有する、いわゆるニーダー形式の装置;撹拌翼を3軸にしたトリミックスタイプの装置;容器内に回転ディスクと分散溶媒体を有するいわゆるビーズミル型式の装置などが用いられる。   As a batch-type mixing device, a mixer with a structure in which two frame molds rotate and revolve; a blade such as a dissolver that is a high-speed high-shear mixer and a butterfly mixer for high viscosity is placed in the tank. A device having a structure for stirring and dispersing; a so-called kneader-type device having a structure in which a stirring blade such as a sigma type rotates along the side surface of a semi-cylindrical mixing tank; a trimix type device having three stirring blades A so-called bead mill type apparatus having a rotating disk and a dispersion solvent body in a container is used.

またシャフトによって回転されるパドルが内装された容器を有し、容器内壁面はパドルの回転の最外線に実質的に沿って、好ましくは長い双胴型に形成され、パドルは互いに対向する側面を摺動可能に咬合するようにシャフトの軸方向に多数対配列された構造の装置(例えば栗本鉄工所製のKRCリアクタ、SCプロセッサ、東芝機械セルマック社製のTEM、日本製鋼所製のTEX−Kなど);更には内部一本のシャフトと、シャフトに固定された複数のすき状又は鋸歯状のパドルが位相を変えて複数配置された容器を有し、その内壁面はパドルの回転の最外線に実質的に沿って、好ましくは円筒型に形成された構造の
(外熱式)装置(例えばレーディゲ社製のレディゲミキサー、大平洋機工社製のフローシェアーミキサー、月島機械社製のDTドライヤーなど)を用いることもできる。連続方式で混合を行うには、パイプラインミキサーや連続式ビーズミルなどを用いればよい。また、超音波分散等の手段で均質化することも可能である。
また、本工程で得られた混合部を適宜、粉砕、解砕、分級処理等の粉体加工をしてもよい。
It also has a container with a paddle that is rotated by a shaft, and the inner wall surface of the container is formed substantially along the outermost line of rotation of the paddle, preferably in a long twin cylinder shape, and the paddle has side surfaces facing each other. A device having a structure in which many pairs are arranged in the axial direction of the shaft so as to be slidably engaged (for example, KRC reactor manufactured by Kurimoto Iron Works, SC processor, TEM manufactured by Toshiba Machine Celmac, TEX-K manufactured by Nippon Steel Works) Furthermore, it has a container in which a single inner shaft and a plurality of pavement or sawtooth paddles fixed to the shaft are arranged in different phases, and the inner wall surface is the outermost line of rotation of the paddle (External heat type) apparatus (for example, a Redige mixer manufactured by Redige Co., Ltd., a flow share mixer manufactured by Taiyo Koki Co., Ltd., and Tsukishima Kikai Co., Ltd.) DT dryers, etc.) can also be used. In order to perform mixing in a continuous manner, a pipeline mixer, a continuous bead mill, or the like may be used. It is also possible to homogenize by means such as ultrasonic dispersion.
Moreover, you may carry out powder processing, such as a grinding | pulverization, crushing, and a classification process, suitably for the mixing part obtained at this process.

粉砕や解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、中間粉砕機としてはロールクラッシャー、ハンマーミル等が挙げられ、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。
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 are no particular restrictions on the apparatus used for pulverization and pulverization, for example, the coarse pulverizer includes a shearing mill, jaw crusher, impact crusher, cone crusher, etc., and the intermediate pulverizer includes roll crusher, hammer mill, etc. Examples of the pulverizer include a ball mill, a vibration mill, a pin mill, a stirring mill, and a jet mill.
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.

(工程2:工程1の混合物に力学的エネルギーを与え球形化処理を施す工程)
本工程2を経ることにより、本発明の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子を製造することができる。
つまり、本発明の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子を得るための製造方法としては、上記工程1で得られた折り畳まれる前の黒鉛(A)の表面に金属粒子(B)と窒素原子を含有する高分子が混合された混合物(本明細書では、混合物ともいう)に対し球形化処理を施すことであるが、特に本発明では所定の範囲内の金属粒子(B)を折り畳まれた構造内の間隙に存在させるように、後述するような製造条件を適宜設定することが好ましい。
(Step 2: Step of applying spheroidizing treatment by applying mechanical energy to the mixture of Step 1)
By passing through this process 2, the composite graphite particle for non-aqueous secondary battery negative electrodes of this invention can be manufactured.
That is, as a manufacturing method for obtaining the composite graphite particles for a nonaqueous secondary battery negative electrode of the present invention, the metal particles (B) and nitrogen atoms are formed on the surface of the graphite (A) before being folded obtained in the above step 1. Spheroidization treatment is performed on a mixture (also referred to as a mixture in the present specification) in which a polymer containing selenium is mixed. In particular, in the present invention, metal particles (B) within a predetermined range are folded. It is preferable to set production conditions as described later as appropriate so that they exist in the gaps in the structure.

なお、球形化処理には、基本的には力学的エネルギー(衝撃圧縮、摩擦及びせん断力等の機械的作用)を利用した処理を行う。具体的にはハイブリダイゼーションシステムを用いた処理が好ましい。該システムは、衝撃圧縮、摩擦及びせん断力等の機械的作用を加える多数のブレードを有するローターを有し、ローターの回転により、大きな気流が発生し、それにより上記工程1で得られた混合物中の黒鉛(A)に大きな遠心力がかかり、上記工程1で得られた混合物中の黒鉛(A)同士、および上記工程1で得られた混合物中の黒鉛(A)と壁およびブレードに衝突することによって、上記工程1で得られた混合物中の黒鉛(A)を綺麗に折りたたむことができる。   The spheroidizing process is basically performed using mechanical energy (mechanical action such as impact compression, friction and shearing force). Specifically, treatment using a hybridization system is preferred. The system has a rotor with a large number of blades that apply mechanical action such as impact compression, friction and shearing force, and a large air flow is generated by the rotation of the rotor, and thereby in the mixture obtained in step 1 above. A large centrifugal force is applied to the graphite (A), and the graphite (A) in the mixture obtained in the step 1 and the graphite (A) in the mixture obtained in the step 1 collide with the wall and the blade. By this, the graphite (A) in the mixture obtained at the said process 1 can be folded neatly.

球形化処理に用いる装置は、例えば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、内部に導入された上記工程1で得られた混合物中の黒鉛に対して衝撃圧縮、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等を用いることができる。例えば、乾式ボールミル、湿式ビーズミル、遊星式ボールミル、振動ボールミル、メカノフュージョシステム、アグロマスタ(ホソカワミクロン(株))、ハイブリダイゼーションシステム、マイクロス、ミラーロ((株)奈良機械製作所製)、CFミル(宇部興産社製)、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)等などといった方法が挙げられるが、好ましい装置として、例えば、乾式ボールミル、湿式ビーズミル、遊星式ボールミル、振動ボールミル、メカノフュージョシステム、アグロマスタ(ホソカワミクロン(株))、ハイブリダイゼーションシステム、マイクロス、ミラーロ((株)奈良機械製作所製)、CFミル(宇部興産社製)、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)、パルペライザー等が挙げられる。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特に好ましい。   The apparatus used for the spheronization treatment has, for example, a rotor in which a large number of blades are installed inside a casing, and the rotor rotates at a high speed, whereby the graphite in the mixture obtained in step 1 introduced therein is For example, a device that performs mechanical treatment such as impact compression, friction, shearing force, etc., and performs surface treatment can be used. For example, dry ball mill, wet bead mill, planetary ball mill, vibration ball mill, mechano-fusion system, Agromaster (Hosokawa Micron Corporation), hybridization system, Micros, Miraro (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), CF mill (Ube) And theta composer (manufactured by Tokuju Kogakusho Co., Ltd.) and the like. Preferred examples of the apparatus include a dry ball mill, a wet bead mill, a planetary ball mill, a vibrating ball mill, a mechano-fusion system, and an agromaster (Hosokawa Micron). Co., Ltd.), hybridization system, Micros, Miraro (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), CF mill (manufactured by Ube Industries), theta composer (manufactured by Tokuju Kosakusha), pulperizer and the like. Among these, a hybridization system manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. is particularly preferable.

なお、球形化処理に付する上記工程1で得られた混合物中の黒鉛(A)は、すでに従来
法の条件で一定の球形化処理を受けたものであってもよい。また、上記工程1で得られた複合体を循環又は本工程を複数回経ることによって機械的作用を繰り返して与えてもよい。
このような装置を使用して球形化処理を行うが、この処理の際には、ローターの回転数を通常2000rpm以上、好ましくは4000rpm以上、より好ましくは5000rpm以上、更に好ましくは6000rpm以上、特に好ましくは6500rpm以上、通常9000rpm以下、好ましくは8000rpm以下、より好ましくは7500rpm以下、更に好ましくは7200rpm以下、として、通常30秒以上、好ましくは1分以上、より好ましくは1分30秒以上、更に好ましくは2分以上、特に好ましくは2分30秒以上、通常60分以下、好ましくは30分以下、より好ましくは10分以下、更に好ましくは5分以下の範囲で、球形化処理を行う。
In addition, the graphite (A) in the mixture obtained in the step 1 to be subjected to the spheronization treatment may have already been subjected to a certain spheronization treatment under the conditions of the conventional method. Moreover, you may give a mechanical action repeatedly by circulating the composite_body | complex obtained by the said process 1 or passing through this process in multiple times.
A spheronization treatment is performed using such an apparatus. In this treatment, the rotational speed of the rotor is usually 2000 rpm or more, preferably 4000 rpm or more, more preferably 5000 rpm or more, still more preferably 6000 rpm or more, particularly preferably. Is 6500 rpm or more, usually 9000 rpm or less, preferably 8000 rpm or less, more preferably 7500 rpm or less, and even more preferably 7200 rpm or less, usually 30 seconds or more, preferably 1 minute or more, more preferably 1 minute 30 seconds or more, still more preferably The spheronization treatment is performed in a range of 2 minutes or longer, particularly preferably 2 minutes 30 seconds or longer, usually 60 minutes or shorter, preferably 30 minutes or shorter, more preferably 10 minutes or shorter, and even more preferably 5 minutes or shorter.

なお、ローターの回転数が小さすぎると球状になる処理が弱く、タッピング密度が十分に上昇しない可能性があり、一方大きすぎると球状になる処理よりも粉砕される効果が強くなり、粒子が崩壊してタッピング密度が低下してしまう可能性がある。さらに球形化処理時間が短すぎると粒径を十分に小さくしつつ、かつ高いタッピング密度を達成することができず、一方長すぎると、上記工程1で得られた混合物中の黒鉛(A)が粉々になってしまい、本発明の目的を達成できない可能性がある。   If the number of rotations of the rotor is too small, the process of spheroidizing is weak and the tapping density may not increase sufficiently, while if it is too large, the effect of pulverization becomes stronger than the process of spheroidizing, and the particles collapse As a result, the tapping density may decrease. Furthermore, if the spheronization treatment time is too short, the particle size can be made sufficiently small and a high tapping density cannot be achieved, while if too long, the graphite (A) in the mixture obtained in Step 1 above is There is a possibility that the object of the present invention cannot be achieved.

なお、得られた複合黒鉛粒子に対しては分級処理を行っても良い。得られた複合黒鉛粒子が本発明の規定の物性範囲にない場合には、繰り返し(通常2回以上10回以下、好ましくは2回以上5回以下)分級処理することによって、所望の物性範囲にすることができる。分級には、乾式(気力分級、篩)、湿式分級等が挙げられるが、乾式分級、特に気力分級がコストや生産性の面から好ましい。
上述のような製造方法により、本発明の複合黒鉛粒子を製造できる。
In addition, you may perform a classification process with respect to the obtained composite graphite particle. When the obtained composite graphite particles are not within the specified physical property range of the present invention, by repeating (usually 2 times or more and 10 times or less, preferably 2 times or more and 5 times or less) classification treatment, the desired physical property range is obtained. can do. Examples of the classification include dry (aerodynamic classification, sieving), wet classification, and the like, but dry classification, particularly aerodynamic classification is preferable from the viewpoint of cost and productivity.
The composite graphite particles of the present invention can be produced by the production method as described above.

<炭素質物被覆複合黒鉛粒子>
以上のようにして本発明に使用される非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子が得られるが、当該複合黒鉛粒子は、炭素質物を含有することが好ましく、より具体的な態様として、炭素質物でその表面の少なくとも一部を被覆することがより好ましい。(以下、炭素質物被覆複合黒鉛粒子ともいう)。なお、本明細書では炭素質物被覆複合黒鉛粒子は、便宜上複合黒鉛粒子と区別して記載しているが、本明細書では炭素質物被覆複合黒鉛粒子も複合黒鉛粒子に含まれて解釈されるものとする。
<Carbonaceous material-coated composite graphite particles>
As described above, the composite graphite particles for a non-aqueous secondary battery negative electrode used in the present invention can be obtained. The composite graphite particles preferably contain a carbonaceous material. More preferably, at least a part of the surface is coated. (Hereinafter also referred to as carbonaceous material-coated composite graphite particles). In the present specification, the carbonaceous material-coated composite graphite particles are described separately from the composite graphite particles for convenience. However, in this specification, the carbonaceous material-coated composite graphite particles are also interpreted as being included in the composite graphite particles. To do.

(炭素質物被覆複合黒鉛粒子の製造方法)
炭素質物被覆複合黒鉛粒子は以下の上述した工程2の後に、工程3を経ることによって製造することができる。
工程3:工程2にて球形化処理された複合黒鉛粒子を炭素質物で被覆する工程
以下、工程3について詳しく説明する。
(Method for producing carbonaceous material-coated composite graphite particles)
The carbonaceous material-coated composite graphite particles can be produced by passing through step 3 after step 2 described above.
Step 3: Step of coating the composite graphite particles spheroidized in Step 2 with a carbonaceous material Step 3 will be described in detail below.

(工程3:工程2にて球形化処理された複合黒鉛粒子を炭素質物で被覆する工程)
・炭素質物
前記炭素質物としては、後述するその製造方法における加熱の温度の相違によって、非晶質炭素及び黒鉛化物が挙げられる。この中でもリチウムイオンの受入性の点から好ましい点で非晶質炭素が好ましい。
(Step 3: Step of coating the composite graphite particles spheroidized in Step 2 with a carbonaceous material)
-Carbonaceous material As said carbonaceous material, an amorphous carbon and graphitized material are mentioned by the difference in the temperature of the heating in the manufacturing method mentioned later. Among these, amorphous carbon is preferable from the viewpoint of acceptability of lithium ions.

具体的には、前記炭素質物は、その炭素前駆体を後述するように加熱処理することで得ることができる。前記炭素前駆体として、以下の(a)及び/又は(b)に記載の炭素材が好ましい。
(a)石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油、芳香族炭化水素、N環化合物
、S環化合物、ポリフェニレン、有機合成高分子、天然高分子、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる群より選ばれた炭化可能な有機物
(b)炭化可能な有機物を低分子有機溶媒に溶解させたもの
Specifically, the carbonaceous material can be obtained by heat-treating the carbon precursor as described later. As the carbon precursor, a carbon material described in the following (a) and / or (b) is preferable.
(A) Coal heavy oil, DC heavy oil, cracked heavy oil, aromatic hydrocarbon, N ring compound, S ring compound, polyphenylene, organic synthetic polymer, natural polymer, thermoplastic resin and Carbonizable organic substance selected from the group consisting of thermosetting resins (b) Carbonized organic substance dissolved in low molecular organic solvent

・被覆処理
被覆処理においては、上述した工程2で得られた複合黒鉛粒子に対して、炭素質物を得るための炭素前駆体を被覆原料として用い、これらを混合、焼成することで、被覆黒鉛が得られる。
焼成温度を、通常600℃以上、好ましくは700℃以上、より好ましくは900℃以上、通常2000℃以下、好ましくは1500℃以下、より好ましくは1200℃以下とすると炭素質物として非晶質炭素が得られ、通常2000℃以上、好ましくは2500℃以上、通常3200℃以下で熱処理を行うと炭素質物として黒鉛化炭素が得られる。前記非晶質炭素とは結晶性の低い炭素であり、前記黒鉛化炭素とは結晶性の高い炭素である。被覆処理においては、上述した複合黒鉛粒子を芯材とし、炭素質物を得るための炭素前駆体を被覆原料として用い、これらを混合、焼成することで、炭素質物被覆複合黒鉛粒子(D)が得られる。
-Coating treatment In the coating treatment, a carbon precursor for obtaining a carbonaceous material is used as a coating raw material with respect to the composite graphite particles obtained in the above-described step 2, and these are mixed and fired to obtain a coated graphite. can get.
When the firing temperature is usually 600 ° C. or higher, preferably 700 ° C. or higher, more preferably 900 ° C. or higher, usually 2000 ° C. or lower, preferably 1500 ° C. or lower, more preferably 1200 ° C. or lower, amorphous carbon is obtained as a carbonaceous material. In general, when heat treatment is performed at 2000 ° C. or higher, preferably 2500 ° C. or higher, and usually 3200 ° C. or lower, graphitized carbon is obtained as a carbonaceous material. The amorphous carbon is carbon having low crystallinity, and the graphitized carbon is carbon having high crystallinity. In the coating treatment, the above-mentioned composite graphite particles are used as a core material, a carbon precursor for obtaining a carbonaceous material is used as a coating material, and these are mixed and fired to obtain carbonaceous material-coated composite graphite particles (D). It is done.

・金属粒子や炭素微粒子との混合
当該被覆層の中に、合金化可能な金属粒子や炭素微粒子が含まれても良い。炭素微粒子の形状は特に限定されず、粒状、球状、鎖状、針状、繊維状、板状、鱗片状等の何れであってもよい。
-Mixing with metal particles and carbon fine particles The coating layer may contain metal particles and carbon fine particles that can be alloyed. The shape of the carbon fine particles is not particularly limited, and may be any of granular, spherical, chain-like, needle-like, fibrous, plate-like, and scale-like shapes.

具体的に、炭素微粒子は特に限定されないが、石炭微粉、気相炭素粉、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノファイバー等が挙げられる。この中でもカーボンブラックが特に好ましい。カーボンブラックであると、低温下においても入出力特性が高くなり、同時に安価・簡便に入手が可能という利点がある。
炭素微粒子の体積平均粒子径(d50)は、通常0.01μm以上、10μm以下、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.07μm以上であり、更に好ましくは0.1μm以上であり、好ましくは8μm以下、より好ましくは5μm以下、更に好ましくは1μm以下である。
Specifically, the carbon fine particles are not particularly limited, and examples thereof include coal fine powder, vapor phase carbon powder, carbon black, ketjen black, and carbon nanofiber. Among these, carbon black is particularly preferable. Carbon black has the advantage that the input / output characteristics are improved even at low temperatures, and at the same time, it can be obtained inexpensively and easily.
The volume average particle diameter (d50) of the carbon fine particles is usually 0.01 μm or more and 10 μm or less, preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.07 μm or more, further preferably 0.1 μm or more, preferably It is 8 μm or less, more preferably 5 μm or less, and still more preferably 1 μm or less.

炭素微粒子が、1次粒子が集合・凝集した2次構造を有する場合、1次粒径が3nm以上、500nm以下であればその他の物性や種類は特に限定されないが、1次粒径は、好ましくは3nm以上、より好ましくは15nm以上であり、更に好ましくは30nm以上であり、特に好ましくは40nm以上であり、好ましくは500nm以下、より好ましくは200nm以下、更に好ましくは100nm以下、特に好ましくは70nm以下である。炭素微粒子の1次粒子径は、SEM等の電子顕微鏡観察やレーザー回折式粒度分布計などによって測定することができる。   When the carbon fine particles have a secondary structure in which primary particles are aggregated and aggregated, other physical properties and types are not particularly limited as long as the primary particle size is 3 nm or more and 500 nm or less, but the primary particle size is preferable. Is at least 3 nm, more preferably at least 15 nm, even more preferably at least 30 nm, particularly preferably at least 40 nm, preferably at most 500 nm, more preferably at most 200 nm, still more preferably at most 100 nm, particularly preferably at most 70 nm. It is. The primary particle diameter of the carbon fine particles can be measured by electron microscope observation such as SEM or a laser diffraction particle size distribution analyzer.

・その他の工程
また、上記工程を経た炭素質物被覆複合黒鉛粒子は、工程1に記載の粉砕、解砕、分級処理等の粉体加工をしてもよい。
上述のような製造方法により、本発明の炭素質物被覆複合黒鉛粒子を製造できる。
Other Steps The carbonaceous material-coated composite graphite particles that have undergone the above steps may be subjected to powder processing such as pulverization, pulverization, and classification as described in Step 1.
The carbonaceous material-coated composite graphite particles of the present invention can be produced by the production method as described above.

(炭素質物被覆複合黒鉛粒子の物性)
炭素質物被覆複合黒鉛粒子は上述した複合黒鉛粒子と同じ物性を示すものであるが、とりわけ被覆処理により変化する炭素質物被覆複合黒鉛粒子の好ましい物性を以下に記載する。
(Physical properties of carbonaceous material-coated composite graphite particles)
The carbonaceous material-coated composite graphite particles exhibit the same physical properties as those of the composite graphite particles described above. In particular, preferable physical properties of the carbonaceous material-coated composite graphite particles that change depending on the coating treatment are described below.

・(002)面の面間隔(d002
炭素質物被覆複合黒鉛粒子のX線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)は通常0.336nm以上、好ましくは0.337nm以上、より好ましくは0.340nm以上、好ましくは0.342nm以上である。また、通常0.380nm未満、好ましくは0.370nm以下、より好ましくは0.360nm以下である。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、サイクル特性が低下する傾向があり、d002値が小さすぎると炭素質物を複合化させた効果が得られ難い。
-(002) plane spacing (d 002 )
The interplanar spacing (d 002 ) of the (002) plane of the carbonaceous material-coated composite graphite particles by the X-ray wide angle diffraction method is usually 0.336 nm or more, preferably 0.337 nm or more, more preferably 0.340 nm or more, preferably 0.8. It is 342 nm or more. Moreover, it is less than 0.380 nm normally, Preferably it is 0.370 nm or less, More preferably, it is 0.360 nm or less. If the d 002 value is too large, it indicates that the crystallinity is low, and the cycle characteristics tend to deteriorate. If the d 002 value is too small, it is difficult to obtain the effect of combining the carbonaceous materials.

・被覆率
炭素質物被覆複合黒鉛粒子は、非晶質炭素又は黒鉛質炭素で被覆されているものであるが、この中でも非晶質炭素で被覆されていることがリチウムイオンの受入性の点から好ましく、この被覆率は、通常0.5%以上、好ましくは1%以上、より好ましくは3%以上、更に好ましくは4%以上、特に好ましくは5%以上、最も好ましくは6%以上、通常30%以下、好ましくは25%以下、より好ましくは20%以下、更に好ましくは15%以下、特に好ましくは10%以下、最も好ましくは8%以下である。この含有率が大きすぎると負極材の非晶質炭素部分が多くなり、電池を組んだ際の可逆容量が小さくなる傾向がある。含有率が小さすぎると、核となる黒鉛粒子に対して非晶質炭素部位が均一にコートされないとともに強固な造粒がなされず、焼成後に粉砕した際、粒径が小さくなりすぎる傾向がある。
なお、最終的に得られる電極用炭素材料の有機化合物由来の炭化物の含有率(被覆率)は、用いる原料炭素材の量と、有機化合物の量及びJIS K 2270に準拠したミクロ法により測定される残炭率により、下記式2で算出することができる。
・ Cover rate Carbonaceous material-coated composite graphite particles are those coated with amorphous carbon or graphitic carbon. Among these, it is from the point of acceptability of lithium ions that it is coated with amorphous carbon. Preferably, the coverage is usually 0.5% or more, preferably 1% or more, more preferably 3% or more, still more preferably 4% or more, particularly preferably 5% or more, most preferably 6% or more, usually 30. % Or less, preferably 25% or less, more preferably 20% or less, still more preferably 15% or less, particularly preferably 10% or less, and most preferably 8% or less. If this content is too large, the amorphous carbon portion of the negative electrode material increases, and the reversible capacity when the battery is assembled tends to be small. If the content is too small, the amorphous carbon sites are not uniformly coated on the graphite particles serving as nuclei, and strong granulation is not performed, and when pulverized after firing, the particle size tends to be too small.
In addition, the content (coverage) of the carbide derived from the organic compound of the carbon material for the electrode finally obtained is measured by the amount of the raw material carbon material used, the amount of the organic compound, and a micro method based on JIS K 2270. The following equation 2 can be used to calculate the remaining charcoal rate.

式2
有機化合物由来の炭化物の被覆率(%)=(有機化合物の質量×残炭率×100)/{
原料炭素材の質量+(有機化合物の質量×残炭率)}
Formula 2
Covering rate of carbide derived from organic compound (%) = (mass of organic compound × residual carbon rate × 100) / {
Mass of raw carbon material + (mass of organic compound x residual carbon ratio)}

<その他の混合物>
複合黒鉛粒子には、コークス、カーボンブラック、天然黒鉛、人造黒鉛、非晶質被覆黒鉛、非晶質炭素等々の中から選ばれる材料を混合してもよい。これらの混合物は、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。
複合黒鉛粒子とその他の混合物の合計に対する複合黒鉛粒子の混合割合は、通常1質量%以上、好ましくは1.5質量%以上、より好ましくは、2質量%以上、更に好ましくは2.5質量%以上である。また、通常99質量%以下、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは85質量%以下である。
複合黒鉛粒子が多ければ、充放電に伴う体積膨張が大きくなり、容量劣化が顕著になり、かつプレス荷重を低減することが可能となる。また、複合黒鉛粒子が少なすぎると、十分な容量が得られない傾向がある。
<Other mixtures>
The composite graphite particles may be mixed with a material selected from coke, carbon black, natural graphite, artificial graphite, amorphous coated graphite, amorphous carbon, and the like. Any one of these mixtures may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and composition.
The mixing ratio of the composite graphite particles to the total of the composite graphite particles and the other mixture is usually 1% by mass or more, preferably 1.5% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and further preferably 2.5% by mass. That's it. Moreover, it is 99 mass% or less normally, Preferably it is 95 mass% or less, More preferably, it is 90 mass% or less, More preferably, it is 85 mass% or less.
If there are many composite graphite particles, the volume expansion accompanying charging / discharging will become large, capacity | capacitance deterioration will become remarkable, and it will become possible to reduce a press load. Moreover, when there are too few composite graphite particles, there exists a tendency for sufficient capacity | capacitance not to be obtained.

<非水系二次電池用負極>
本発明に係る複合黒鉛粒子を用いて負極を作製するには、複合黒鉛粒子に結着樹脂を配合したものを水若しくは有機系溶剤でスラリーとし、必要によりこれに増粘材を加えて集電体に塗布し、乾燥すればよい。
結着樹脂としては、非水電解液に対して安定で、かつ非水溶性のものを用いるのが好ましい。例えばスチレン、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド等の合成樹脂;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体やその水素添加物、スチレン・エチレン・ブタジエン、スチレン共重合体、スチレン・イソプレン、スチレンブロック共重合体やその水素化物等の熱可塑性エラストマー;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレンと炭素数3〜12のα−オレフィンとの共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリテトラフルオロエチレン・
エチレン共重合体、ポリビニデンフルオライド、ポリペンタフルオロプロピレン、ポリヘキサフルオロプロピレン等のフッ素化高分子等を用いることができる。有機系媒体としては、例えばNMPや、DMFを挙げることができる。
<Negative electrode for non-aqueous secondary battery>
In order to produce a negative electrode using the composite graphite particles according to the present invention, a composite graphite particle blended with a binder resin is made into a slurry with water or an organic solvent, and if necessary, a thickener is added thereto to collect current. Apply to the body and dry.
As the binder resin, it is preferable to use a resin that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte and water-insoluble. For example, rubbery polymers such as styrene, butadiene rubber, isoprene rubber, ethylene / propylene rubber; synthetic resins such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, and aromatic polyamide; styrene / butadiene / styrene block copolymers and hydrogenated products thereof, Thermoplastic elastomers such as styrene / ethylene / butadiene, styrene copolymer, styrene / isoprene, styrene block copolymer and hydride thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, ethylene / vinyl acetate copolymer, ethylene Soft resinous polymers such as copolymers with α-olefins having 3 to 12 carbon atoms; polytetrafluoroethylene
Fluorinated polymers such as ethylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polypentafluoropropylene, and polyhexafluoropropylene can be used. Examples of the organic medium include NMP and DMF.

結着樹脂は、複合黒鉛粒子に対して好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上用いる。結着樹脂の割合を複合黒鉛粒子に対して0.1質量%以上とすることで、複合黒鉛粒子相互間や複合黒鉛粒子と集電体との結着力が十分となり、負極から複合黒鉛粒子が剥離することによる電池容量の減少及びリサイクル特性の悪化を防ぐことができる。結着樹脂は、複合黒鉛粒子に対して多くても10質量%、好ましくは7質量%以下となるように用いるのが好ましい。   The binder resin is preferably used in an amount of 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more based on the composite graphite particles. By setting the ratio of the binder resin to 0.1% by mass or more with respect to the composite graphite particles, the binding force between the composite graphite particles and between the composite graphite particles and the current collector is sufficient, and the composite graphite particles are separated from the negative electrode. It is possible to prevent a decrease in battery capacity and deterioration in recycling characteristics due to peeling. The binder resin is preferably used so that it is at most 10% by mass, preferably 7% by mass or less, relative to the composite graphite particles.

スラリーに添加する増粘材としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース及びヒドロキシプロピルセルロース等の水溶性セルロース類やポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール等を用いればよい。なかでも好ましいのはカルボキシメチルセルロースである。増粘材は複合黒鉛粒子に対して好ましくは1質量%以上10質量%以下、より好ましくは0.2質量%以上7質量%以下となるように用いる。   As the thickener added to the slurry, water-soluble celluloses such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, and the like may be used. Of these, carboxymethylcellulose is preferred. The thickener is preferably used in an amount of 1 to 10% by mass, more preferably 0.2 to 7% by mass with respect to the composite graphite particles.

負極集電体としては従来からこの用途に用い得ることが知られている銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、炭素等を用いればよい。集電体の形状は通常はシート状であり、その表面に凹凸をつけたものや、ネット、パンチングメタル等を用いるものも好ましい。
集電体に複合黒鉛粒子と結着樹脂のスラリーを塗布・乾燥したのちは、加圧して集電体上に形成された負極活物質層の密度を大きくし、もって負極活物質層単位体積当たりの電池容量を大きくするのが好ましい。負極活物質層の密度は好ましくは1.2g/cm以上、より好ましくは1.3g/cm以上、また、好ましくは1.9g/cm以下、より好ましくは1.8g/cm以下である。負極活物質層の密度を1.2g/cm以上
とすることで、電極の厚みの増大に伴う電池の容量の低下を防ぐことができる。負極活物質層の密度を1.8g/cm以下とすることで、電極内の粒子間間隙の減少に伴い、間隙に保持される電解液量が減り、リチウム(Li)イオン等のアルカリイオンの移動性が小さくなり急速充放電特性が小さくなるのを防ぐことができる。
As the negative electrode current collector, copper, copper alloy, stainless steel, nickel, titanium, carbon, or the like that is conventionally known to be used for this purpose may be used. The shape of the current collector is usually a sheet shape, and those having an uneven surface or those using a net, punching metal or the like are preferable.
After applying the composite graphite particle and binder resin slurry to the current collector and drying, pressurize to increase the density of the negative electrode active material layer formed on the current collector, so that per unit volume of the negative electrode active material layer It is preferable to increase the battery capacity. The density of the negative electrode active material layer is preferably 1.2 g / cm 3 or more, more preferably 1.3 g / cm 3 or more, and preferably 1.9 g / cm 3 or less, more preferably 1.8 g / cm 3 or less. It is. By setting the density of the negative electrode active material layer to 1.2 g / cm 3 or more, it is possible to prevent a decrease in battery capacity accompanying an increase in electrode thickness. By setting the density of the negative electrode active material layer to 1.8 g / cm 3 or less, the amount of electrolyte solution held in the gap decreases as the interparticle gap in the electrode decreases, and alkali ions such as lithium (Li) ions Therefore, it is possible to prevent the rapid charge / discharge characteristics from being reduced.

<非水系二次電池>
本発明に係る非水系二次電池は、上記の負極を用いる以外は、常法に従って作製することができる。正極材料としては基本組成がLiCoO2で表されるリチウムコバルト複合
酸化物、LiNiO2で表されるリチウムニッケル複合酸化物、LiMnO2やLiMn2
O4で表されるリチウムマンガン複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物、二酸化マ
ンガン等の遷移金属酸化物、並びにこれらの複合酸化物混合物、更にはTiS2、FeS2、Nb34、Mo34、CoS2、V25、CrO3、V33、FeO2、GeO2、LiNi0.33Mn0.33Co0.332等を用いればよい。
<Non-aqueous secondary battery>
The non-aqueous secondary battery according to the present invention can be produced according to a conventional method except that the above negative electrode is used. As the positive electrode material, a lithium cobalt composite oxide whose basic composition is represented by LiCoO 2 , a lithium nickel composite oxide represented by LiNiO 2 , LiMnO 2 or LiMn 2
Lithium transition metal composite oxides such as lithium manganese composite oxide represented by O4, transition metal oxides such as manganese dioxide, and mixtures of these composite oxides, as well as TiS 2 , FeS 2 , Nb 3 S 4 , Mo 3 S 4 , CoS 2 , V 2 O 5 , CrO 3 , V 3 O 3 , FeO 2 , GeO 2 , LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 or the like may be used.

これらの正極材料に結着樹脂を配合したものを適当な溶媒でスラリー化して集電体に塗布・乾燥することにより正極を作製できる。なおスラリー中にはアセチレンブラックやケッチェンブラック等の導電材を含有させるのが好ましい。また所望により増粘材を含有させてもよい。増粘材及び結着樹脂としてはこの用途に周知のもの、例えば負極の作製に用いるものとして例示したものを用いればよい。正極材料に対する配合比率は、導電剤は通常0.5質量%以上20質量%以下、特に1質量%以上15質量%以下が好ましく、増粘材は好ましくは0.2質量%以上10質量%以下、より好ましくは0.5質量%以上7質量%以下であり、結着樹脂は水でスラリー化するときは好ましくは0.2質量%以上10質量%以下、より好ましくは0.5質量%以上7質量%以下であり、NMP等の結着樹脂
を溶解する有機溶媒でスラリー化するときには好ましくは0.5質量%以上20質量%以下、より好ましくは1質量%以上15質量%以下である。正極集電体としては、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル等やこれらの合金を用いればよい。
なかでもアルミニウム、チタン、タンタルやその合金を用いるのが好ましく、アルミニウムないしはその合金を用いるのが最も好ましい。
A positive electrode can be produced by slurrying a mixture of these positive electrode materials with a binder resin with an appropriate solvent, and applying and drying to a current collector. The slurry preferably contains a conductive material such as acetylene black or ketjen black. Moreover, you may contain a thickener as desired. As the thickener and the binder resin, those well-known in this application, for example, those exemplified as those used for the production of the negative electrode may be used. The blending ratio with respect to the positive electrode material is usually 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, preferably 1% by mass or more and 15% by mass or less, and the thickener is preferably 0.2% by mass or more and 10% by mass or less. More preferably, it is 0.5% by mass or more and 7% by mass or less, and the binder resin is preferably 0.2% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or more when slurryed with water. It is 7% by mass or less, and preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more and 15% by mass or less when slurryed with an organic solvent that dissolves a binder resin such as NMP. As the positive electrode current collector, aluminum, titanium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, or an alloy thereof may be used.
Of these, aluminum, titanium, tantalum or an alloy thereof is preferably used, and aluminum or an alloy thereof is most preferably used.

電解液も従来周知の非水溶媒に種々のリチウム塩を溶解させたものを用いることができる。非水溶媒としては、エチレンカーボネート、フルオロ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及びビニレンカーボネート等の環状カーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート、γ−ブチロラクトン等の環状エステル、クラウンエーテル、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン、1,2−ジメチルテトラヒドロフラン及び1,3−ジオキソラン等の環状エーテル、1,2−ジメトキシエタン等の鎖状エーテル等を用いればよい。通常はこれらをいくつか併用する。なかでも環状カーボネートと鎖状カーボネート、又はこれに更に他の溶媒を併用するのが好ましい。   As the electrolytic solution, a solution in which various lithium salts are dissolved in a conventionally known non-aqueous solvent can be used. Non-aqueous solvents include ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and vinylene carbonate and other cyclic carbonates, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate and other chain carbonates, γ-butyrolactone and other cyclic esters, crown Ether, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, 1,2-dimethyltetrahydrofuran and cyclic ethers such as 1,3-dioxolane, chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane, etc. may be used. Usually some of these are used together. Of these, it is preferable to use a cyclic carbonate and a chain carbonate, or another solvent in combination.

またビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、無水コハク酸、無水マレイン酸、プロパンスルトン、ジエチルスルホン等の化合物やジフルオロリン酸リチウムのようなジフルオロリン酸塩等が添加されていても良い。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。
非水溶媒に溶解させる電解質としては、LiClO、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiC(CFSO等を用いればよい。電解液中の電解質の濃度は通常は0.5モル/リットル以上2モル/リットル以下、好ましくは0.6モル/リットル以上1.5モル/リットル以下である。
Further, compounds such as vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, succinic anhydride, maleic anhydride, propane sultone, diethyl sulfone, difluorophosphate such as lithium difluorophosphate, and the like may be added. Furthermore, an overcharge inhibitor such as diphenyl ether or cyclohexylbenzene may be added.
Examples of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent include LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), may be used LiC (CF 3 SO 2) 3 and the like. The concentration of the electrolyte in the electrolytic solution is usually 0.5 mol / liter or more and 2 mol / liter or less, preferably 0.6 mol / liter or more and 1.5 mol / liter or less.

正極と負極との間に介在させるセパレーターには、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンの多孔性シートや不織布を用いるのが好ましい。
本発明に係る非水系二次電池は、負極/正極の容量比を1.01以上1.5以下に設計することが好ましく1.2以上1.4以下に設計することがより好ましい。非水系二次電池は、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たリチウムイオン二次電池であることが好ましい。
For the separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, it is preferable to use a porous sheet or non-woven fabric of polyolefin such as polyethylene or polypropylene.
In the non-aqueous secondary battery according to the present invention, the capacity ratio of the negative electrode / positive electrode is preferably designed to be 1.01 or more and 1.5 or less, more preferably 1.2 or more and 1.4 or less. The non-aqueous secondary battery is preferably a lithium ion secondary battery including a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte.

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。
なお、本明細書における体積平均粒子径(d50)、BET法比表面積、複合黒鉛粒子のSi含有量、粒子の断面構造、存在比率等の測定は次記により行った。
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.
In addition, the volume average particle diameter (d50), the BET method specific surface area, the Si content of the composite graphite particles, the cross-sectional structure of the particles, the abundance ratio, and the like in this specification were measured as follows.

・体積平均粒子径(d50):ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの2(容量)%水溶液約1mlに、炭素粉末約20mgを加え、これをイオン交換水約200mlに分散させたものを、レーザー回折式粒度分布計(堀場製作所製 LA−920)を用いて体積粒度分布を測定し、メジアン径(d50)を求めた。測定条件は超音波分散1分間、超音波強度2、循環速度2、相対屈折率1.50である。   Volume average particle diameter (d50): About 1 ml of a 2% (volume)% aqueous solution of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, about 20 mg of carbon powder added and dispersed in about 200 ml of ion-exchanged water The volume particle size distribution was measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.), and the median diameter (d50) was determined. The measurement conditions are ultrasonic dispersion for 1 minute, ultrasonic intensity 2, circulation speed 2, and relative refractive index 1.50.

・BET法比表面積:マイクロメリティクス社製 トライスターII3000を用いて測定した。150℃で1時間の減圧乾燥を実施、窒素ガス吸着によるBET多点法(相対圧0.05〜0.30の範囲において5点)により測定した。   -BET specific surface area: Measured using a Tristar II3000 manufactured by Micromeritics. Drying was performed under reduced pressure at 150 ° C. for 1 hour, and measurement was performed by a BET multipoint method (5 points in a relative pressure range of 0.05 to 0.30) by nitrogen gas adsorption.

・複合黒鉛粒子のN/Si値
複合黒鉛粒子のN/Si値は線光電子分光法測定としてX線光電子分光器を用い、測定対象を表面が平坦になるように試料台に載せ、アルミニウムのKα線をX線源とし、マルチプレックス測定により、N1s(394〜412eV)とSi2p(95〜112eV)のスペクトルを測定し、得られたSi2pの低エネルギー側ピークのピークトップを99.5eVとして帯電補正し、N1sとSi2pのスペクトルのピーク面積を求め、更に装置感度係数で除して、NとSiの表面原子濃度をそれぞれ算出後、得られたそのNとSiの原子濃度比N/Si(N原子濃度/Si原子濃度)を試料の表面官能基量N/Si値と定義した。
N/Si値(%)=X線光電子分光法(XPS)分析におけるN1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたN原子濃度/XPS分析におけるSi2pのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたSi原子濃度×100
-N / Si value of composite graphite particles The N / Si value of composite graphite particles was measured using an X-ray photoelectron spectrometer as a linear photoelectron spectroscopy measurement, and the measurement object was placed on a sample table so that the surface was flat, and the Kα of aluminum X-ray source, N1s (394-412 eV) and Si2p (95-112 eV) spectra are measured by multiplex measurement, and the peak top of the obtained Si2p low energy side peak is 99.5 eV. Then, the peak areas of the N1s and Si2p spectra are obtained, and further divided by the device sensitivity coefficient to calculate the surface atomic concentrations of N and Si, respectively, and the obtained N / Si atomic concentration ratio N / Si (N (Atom concentration / Si atom concentration) was defined as the surface functional group amount N / Si value of the sample.
N / Si value (%) = N atom concentration obtained based on the peak area of the N1s spectrum in X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis / Si atom concentration obtained based on the peak area of the Si2p spectrum in XPS analysis × 100

・複合黒鉛粒子のSi含有量
複合黒鉛粒子のSi含有量は、試料(複合黒鉛粒子)をアルカリで完全に溶融した後、水で溶解、定容し、誘導結合プラズマ発光分析装置(堀場製作所 ULTIMA2C)にて測定を行い、検量線からSi量を算出した。その後、Si量を複合黒鉛粒子重量で割ることで、複合黒鉛粒子のSi含有量を算出した。
-Si content of composite graphite particles The Si content of composite graphite particles was determined by melting the sample (composite graphite particles) completely with alkali, then dissolving and measuring with water, and using an inductively coupled plasma emission spectrometer (HORIBA, Ltd. ULTIMA2C). ) And the Si amount was calculated from the calibration curve. Thereafter, the Si content of the composite graphite particles was calculated by dividing the Si amount by the composite graphite particle weight.

・複合黒鉛粒子のSi存在比率
複合黒鉛粒子のSi存在比率は次のように測定した。まず、電極断面の加工は、クロスセクションポリッシャー(日本電子 IB−09020CP)を用いた。加工した電極断面は、SEM(日立ハイテク SU−70)で観察しながらEDXを用いて黒鉛、Siのマッピングを行った。なお、SEM取得条件は加速電圧3kV、倍率2000倍であり、解像度256dpiにて1粒子が取得できる範囲の像を得た。その後、複合黒鉛1粒子を抽出し、その粒子内のSiの面積(a)を算出した。次に、画像処理ソフトウェア「Image J」を用いて、抽出した1粒子と該1粒子以外の背景を2値化処理した後、粒子に対して収縮処理を繰り返し、抽出した1粒子の面積が70%の図形を抽出し、その図形のSiの面積(b)を算出した。面積(b)を面積(a)で割った値を任意の3粒子にて測定し、それら3粒子の値を平均化した値を該複合黒鉛粒子中のSiの存在比率とした。
-Si abundance ratio of composite graphite particles The Si abundance ratio of composite graphite particles was measured as follows. First, the cross section polisher (JEOL IB-09020CP) was used for the processing of the electrode cross section. The processed electrode cross section was mapped with graphite and Si using EDX while observing with SEM (Hitachi High-Tech SU-70). The SEM acquisition conditions were an acceleration voltage of 3 kV and a magnification of 2000 times, and an image in a range where one particle could be acquired at a resolution of 256 dpi was obtained. Thereafter, 1 particle of composite graphite was extracted, and the area (a) of Si in the particle was calculated. Next, after binarizing the extracted one particle and the background other than the one particle using the image processing software “Image J”, the shrinking process is repeated on the particle, and the area of the extracted one particle is 70. % Figure was extracted, and the area (b) of Si of the figure was calculated. The value obtained by dividing the area (b) by the area (a) was measured with arbitrary three particles, and the value obtained by averaging the values of these three particles was defined as the abundance ratio of Si in the composite graphite particles.

・高分子の焼成収率(%)
本発明で用いる高分子の焼成収率は次のように測定した。試料をバットに10g秤量し、720℃でN雰囲気化で1時間焼成した。その後、1000℃でN雰囲気化で1時間焼成し、焼成物の重量を測定した。
(焼成物の重量)/(焼成前の重量)×100を焼成収率(%)とした。
・ Polymer firing yield (%)
The firing yield of the polymer used in the present invention was measured as follows. 10 g of the sample was weighed in a bat and baked at 720 ° C. under N 2 atmosphere for 1 hour. Thereafter, and baked for one hour in an N 2 atmosphere of at 1000 ° C., it was weighed fired product.
(Weight of fired product) / (Weight before firing) × 100 was defined as a firing yield (%).

・高分子中の窒素原子の含有量(%)
本発明で用いる高分子中の窒素原子の含有量(%)は、(高分子の最小の繰り返し単位のモノマー中の窒素原子の分子量)/(高分子の最小の繰り返し単位のモノマー中の全原子の分子量)×100から算出した。
・ Nitrogen content in polymer (%)
The content (%) of the nitrogen atom in the polymer used in the present invention is (the molecular weight of the nitrogen atom in the monomer of the smallest repeating unit of the polymer) / (total atoms in the monomer of the smallest repeating unit of the polymer) Molecular weight) × 100.

<実施例1>
(複合黒鉛粒子の作製)
(工程1)
まず、d50:30μmの多結晶Si(Wako社製)を、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)とともに、ビーズミル(アシザワファインテック社製)でd50:0.2μmまで粉砕してSiスラリー(I)を調製した。このSiスラリー(I)200g(固形分40%)を乾燥させることなく、窒素元素を含有する高分子としてポリアクリロニトリル(焼成収率37.74%、窒素含有量26.4%)60gが均一に溶解したNMP75
0gに投入し、混合攪拌機(ダルトン社製)を用いて攪拌することで、Siとポリアクリロニトリルとを混合させた。次いで、鱗片状天然黒鉛(d50:45μm)1000gを投入、混合攪拌機を用いて混合し、ポリアクリロニトリル、Si、黒鉛が均一に分散したスラリー(II)を得た。このスラリー(II)からポリアクリロニトリルが変性しないよう、ポリアクリロニトリルの熱分解温度以下である150℃にて3時間減圧下で適度に乾燥を行った。なお、TG−DTA分析よりポリアクリロニトリルの分解温度は270度であった。次いで得られた混合物の塊状物を、ハンマー式ヘッドを有するミル(IKA社製)にて解砕した。
<Example 1>
(Production of composite graphite particles)
(Process 1)
First, d50: 30 μm polycrystalline Si (manufactured by Wako) was pulverized with NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) to a d50: 0.2 μm by a bead mill (manufactured by Ashizawa Finetech), and Si slurry (I ) Was prepared. Without drying 200 g (solid content 40%) of this Si slurry (I), 60 g of polyacrylonitrile (firing yield 37.74%, nitrogen content 26.4%) is uniformly distributed as a polymer containing nitrogen element. Dissolved NMP75
The mixture was added to 0 g and stirred using a mixing stirrer (manufactured by Dalton) to mix Si and polyacrylonitrile. Next, 1000 g of scaly natural graphite (d50: 45 μm) was added and mixed using a mixing stirrer to obtain slurry (II) in which polyacrylonitrile, Si, and graphite were uniformly dispersed. The slurry (II) was appropriately dried under reduced pressure for 3 hours at 150 ° C., which is lower than the thermal decomposition temperature of polyacrylonitrile, so that the polyacrylonitrile is not denatured. In addition, the decomposition temperature of polyacrylonitrile was 270 degree | times from the TG-DTA analysis. Subsequently, the lump of the obtained mixture was crushed with a mill having a hammer type head (manufactured by IKA).

(工程2)
解砕した混合物をハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所製)に投入し、ローター回転数7000rpm、180秒間、装置内を循環または滞留させて球形化処理し、Siを内包した複合黒鉛粒子を得た。
(工程3)
得られたSiを内包した複合黒鉛粒子を、焼成後の被覆率が7.5%になるように石炭系重質油を混合し、2軸混練機により混練・分散させた。得られた分散物を、焼成炉に導入し、窒素雰囲気下1000℃、1時間焼成した。焼成した塊状物は上記記載のミルを用いて回転数3000rpmの条件で解砕し、次いで目開き45μmの振動ふるいで分級し、非晶質炭素が被覆された複合黒鉛粒子を得た。
(Process 2)
The pulverized mixture was put into a hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), and spheroidized by circulating or staying in the apparatus for 180 seconds at a rotor rotation speed of 7000 rpm to obtain composite graphite particles containing Si.
(Process 3)
The resulting composite graphite particles encapsulating Si were mixed with heavy coal oil so that the coverage after firing was 7.5%, and kneaded and dispersed with a twin-screw kneader. The obtained dispersion was introduced into a firing furnace and fired at 1000 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. The fired lump was pulverized using the mill described above under the condition of a rotation speed of 3000 rpm, and then classified with a vibrating screen having an opening of 45 μm to obtain composite graphite particles coated with amorphous carbon.

得られた複合黒鉛粒子の体積平均粒子径(d50)、BET法比表面積、N/Si値、Si含有量、Si存在比率を表1に記載した。なお、複合黒鉛粒子の断面SEM像を図1に示す。
また、存在比率を求めるための図形の抽出の一例を図2に示す。
Table 1 shows the volume average particle diameter (d50), BET specific surface area, N / Si value, Si content, and Si abundance ratio of the obtained composite graphite particles. A cross-sectional SEM image of the composite graphite particles is shown in FIG.
An example of graphic extraction for obtaining the existence ratio is shown in FIG.

(性能評価用電池の作製)
複合黒鉛粒子97.5質量%と、バインダーとしてカルボキシメチルセルロース(CMC)1質量%及びスチレンブタジエンゴム(SBR)48質量%水性ディスパージョン3.1質量%とを、ハイブリダイズミキサーにて、混練し、スラリーとした。このスラリーを厚さ10μmの圧延銅箔上にブレード法で、目付け7〜8mg/cmとなるように塗布し、乾燥させた。
(Production of battery for performance evaluation)
Kneaded 97.5% by mass of composite graphite particles, 1% by mass of carboxymethyl cellulose (CMC) and 48% by mass of styrene butadiene rubber (SBR) as an binder, 3.1% by mass of an aqueous dispersion, A slurry was obtained. This slurry was applied onto a rolled copper foil having a thickness of 10 μm by a blade method so as to have a basis weight of 7 to 8 mg / cm 2 and dried.

その後、負極活物質層の密度1.4〜1.5g/cmとなるようにロードセル付きの250mφロールプレスにてロールプレスし、直径12.5mmの円形状に打ち抜き、110℃で2時間、真空乾燥し、評価用の負極とした。前記負極と、対極としてLi箔とを電解液を含浸させたセパレーターを介して重ねて、充放電試験用の電池を作製した。電解液としてはEC/EMC=3/7(質量比)混合液に、LiPF6を1モル/リットルとなるように溶解させたものを用いた。 Then, it roll-presses with a 250 mφ roll press with a load cell so that the density of the negative electrode active material layer is 1.4 to 1.5 g / cm 3 , punched into a circular shape with a diameter of 12.5 mm, and 110 ° C. for 2 hours. It vacuum-dried and set it as the negative electrode for evaluation. The negative electrode and a Li foil as a counter electrode were stacked through a separator impregnated with an electrolytic solution to produce a battery for a charge / discharge test. As an electrolytic solution, an EC / EMC = 3/7 (mass ratio) mixed solution in which LiPF6 was dissolved so as to be 1 mol / liter was used.

(初回放電容量・充放電効率)
先ず0.2mA/cmの電流密度で前記正極及び負極に対して5mVまで充電し、更に5mVの一定電圧で電流値が0.02mAになるまで充電し、負極中にリチウムをドープした後、0.2mA/cmの電流密度で前記正極及び負極に対して1.5Vまで放電を行った。初回放電容量は以下のように求めた。まず、負極質量から負極と同面積に打ち抜いた銅箔の質量を差し引くことで負極活物質質量を求め、この負極活物質質量で1サイクル目の放電容量を除して、質量当りの初回放電容量を求めた。次に、0.8mA/cmの電流密度で正極及び負極に対して5mVまで充電し、更に、5mVの一定電圧で電流値が0.08mAになるまで充電し、負極中にリチウムをドープした後、0.8mA/cm2の電流密度で正極及び負極に対して1.5Vまで放電を行った。
(Initial discharge capacity and charge / discharge efficiency)
First, the positive electrode and the negative electrode are charged to 5 mV at a current density of 0.2 mA / cm 2 , further charged to a current value of 0.02 mA at a constant voltage of 5 mV, and lithium is doped into the negative electrode. The positive electrode and the negative electrode were discharged to 1.5 V at a current density of 0.2 mA / cm 2 . The initial discharge capacity was determined as follows. First, the negative electrode active material mass is obtained by subtracting the mass of the copper foil punched out to the same area as the negative electrode from the negative electrode mass, and the initial discharge capacity per mass is calculated by dividing the discharge capacity at the first cycle by this negative electrode active material mass. Asked. Next, the positive electrode and the negative electrode were charged to 5 mV at a current density of 0.8 mA / cm 2 , further charged to a current value of 0.08 mA at a constant voltage of 5 mV, and lithium was doped into the negative electrode Thereafter, discharging was performed to 1.5 V with respect to the positive electrode and the negative electrode at a current density of 0.8 mA / cm 2.

そして、前記電池で、3サイクル目は、0.8mA/cmの電流密度で正極及び負極に対して5mVまで充電し、更に、5mVの一定電圧で電流値が0.08mAになるまで充電し、負極中にリチウムをドープした後、0.8mA/cmの電流密度で正極及び負極に対して1.5Vまで放電を行い、下記式3により充放電効率を求めた。負極活物質質量は、負極質量から負極と同面積に打ち抜いた銅箔の質量を差し引くことによって求めた。 In the third cycle, the battery is charged to 5 mV with respect to the positive electrode and the negative electrode at a current density of 0.8 mA / cm 2 and further charged to a current value of 0.08 mA at a constant voltage of 5 mV. After the lithium was doped into the negative electrode, the positive electrode and the negative electrode were discharged to 1.5 V at a current density of 0.8 mA / cm 2 , and the charge / discharge efficiency was determined by the following formula 3. The negative electrode active material mass was determined by subtracting the mass of the copper foil punched out to the same area as the negative electrode from the negative electrode mass.

式3
充放電効率(%)={3サイクル後の放電容量(mAh/g)/1サイクル目の放電容量(mAh/g)}×100
なお、ここで算出した初回放電容量・充放電効率を表1に記載する。
Formula 3
Charging / discharging efficiency (%) = {discharge capacity after 3 cycles (mAh / g) / discharge capacity at the first cycle (mAh / g)} × 100
The initial discharge capacity and charge / discharge efficiency calculated here are shown in Table 1.

<実施例2>
複合黒鉛粒子中のSi量を増加させるため、混合する際のSiスラリー(I)(固形分40%)を850gにした以外は実施例1と同様の操作を行った。なお、得られた複合黒鉛粒子の物性と電池の評価を表1に記載した。
<Example 2>
In order to increase the amount of Si in the composite graphite particles, the same operation as in Example 1 was performed except that the Si slurry (I) (solid content 40%) during mixing was changed to 850 g. The physical properties of the obtained composite graphite particles and the evaluation of the battery are shown in Table 1.

<実施例3>
複合黒鉛粒子中のSi量を増加させるため、混合する際のSiスラリー(I)(固形分40%)を1200gにした以外は実施例1と同様の操作を行った。なお、得られた複合黒鉛粒子の物性と電池の評価を表1に記載した。
<Example 3>
In order to increase the amount of Si in the composite graphite particles, the same operation as in Example 1 was performed except that the amount of Si slurry (I) (solid content 40%) during mixing was changed to 1200 g. The physical properties of the obtained composite graphite particles and the evaluation of the battery are shown in Table 1.

表1に示すように、本発明の複合黒鉛粒子は初回充電容量及び充放電効率が優れていることが確認された。
これは、製造時に工程1及び工程2を経ることにより黒鉛(A)が折り畳まれた複数の鱗片状天然黒鉛粒子の間隙内にSi化合物を効率よく包埋させることができ体積膨張による黒鉛からの脱離、それに伴う導電パス切れが抑えられ、そして、複合黒鉛粒子か窒素原子を有することにより、Si化合物と電解液との反応が抑制されたためであると考えられる。
As shown in Table 1, it was confirmed that the composite graphite particles of the present invention are excellent in initial charge capacity and charge / discharge efficiency.
This is because the Si compound can be efficiently embedded in the gaps between the plurality of scaly natural graphite particles in which the graphite (A) is folded by going through the steps 1 and 2 at the time of manufacture. This is probably because the desorption and the interruption of the conductive path associated therewith were suppressed, and the reaction between the Si compound and the electrolyte was suppressed by having composite graphite particles or nitrogen atoms.

本発明の複合黒鉛粒子を用いる電極を備える非水系二次電池は、高容量であり、かつ、初回充放電特性、充放電効率を向上するものであるため、近年の携帯電話、電動工具や、電気自動車の用途に求められる特性も満たすことができ、産業上有用である。   The non-aqueous secondary battery provided with the electrode using the composite graphite particles of the present invention has a high capacity and improves initial charge / discharge characteristics and charge / discharge efficiency. It can satisfy the characteristics required for electric vehicle applications, and is industrially useful.

(1)実線:抽出された1粒子を実線にて示す。
(2)点線:抽出された1粒子に対し、抽出した1粒子と該1粒子以外の背景を2値化処理した後、粒子に対して収縮処理を繰り返し、1粒子の面積が70%になった際の図形を点線にて示す。
(1) Solid line: One extracted particle is indicated by a solid line.
(2) Dotted line: After binarizing the extracted one particle and the background other than the one particle for the extracted one particle, the shrinking process is repeated for the particle, and the area of one particle becomes 70%. The figure is shown with a dotted line.

Claims (11)

黒鉛(A)及びLiと合金化可能な金属粒子(B)を含有する非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子の製造方法であって、以下の工程1及び工程2を含むことを特徴とする非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子の製造方法。
工程1:黒鉛(A)、Liと合金化可能な金属粒子(B)及び窒素原子を含有する高分子を少なくとも含む混合物を得る工程
工程2:工程1の混合物に力学的エネルギーを与え球形化処理を施す工程
A method for producing composite graphite particles for a non-aqueous secondary battery negative electrode containing graphite (A) and metal particles (B) that can be alloyed with Li, comprising the following steps 1 and 2 The manufacturing method of the composite graphite particle for non-aqueous secondary battery negative electrodes.
Step 1: Obtaining a mixture containing at least a polymer containing graphite (A), Li-alloyable metal particles (B), and a polymer containing nitrogen atoms Step 2: Giving mechanical energy to the mixture of Step 1 and spheroidizing treatment The process of applying
さらに以下の工程3を含むことを特徴とする請求項1に記載の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子の製造方法。
工程3:工程2の球形化処理された複合黒鉛粒子を炭素質物で被覆する工程
Furthermore, the following process 3 is included, The manufacturing method of the composite graphite particle for non-aqueous secondary battery negative electrodes of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
Step 3: A step of coating the spheroidized composite graphite particles in Step 2 with a carbonaceous material
Liと合金化可能な金属粒子(B)がSiOx(0≦x<2)を含むものである請求項1又は2に記載の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子の製造方法。   The method for producing composite graphite particles for a nonaqueous secondary battery negative electrode according to claim 1 or 2, wherein the metal particles (B) that can be alloyed with Li contain SiOx (0≤x <2). 窒素原子を含有する高分子中の窒素原子の含有量が1%以上80%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子の製造方法。   The composite graphite for a nonaqueous secondary battery negative electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the content of nitrogen atoms in the polymer containing nitrogen atoms is 1% or more and 80% or less. Particle production method. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法で製造された非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子   The composite graphite particle for non-aqueous secondary battery negative electrodes manufactured with the manufacturing method as described in any one of Claims 1-4. 黒鉛(A)及びLiと合金化可能な金属粒子(B)を含有する非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子であって、該複合黒鉛粒子は窒素原子を含有し、該複合黒鉛粒子の断面をSEM(走査型電子顕微鏡)にて観察した際に、黒鉛(A)が折り畳まれた構造が観察されることを特徴とする非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子。   A composite graphite particle for a non-aqueous secondary battery negative electrode containing graphite (A) and metal particles (B) that can be alloyed with Li, the composite graphite particle containing nitrogen atoms, and a cross section of the composite graphite particle When observed with a SEM (scanning electron microscope), a structure in which graphite (A) is folded is observed. Composite graphite particles for a non-aqueous secondary battery negative electrode. 下記式1で表される表面官能基量N/Si値が0.1%以上5%以下であることを特徴とする請求項6に記載の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子。
式1
N/Si値(%)=X線光電子分光法(XPS)分析におけるN1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたN原子濃度/XPS分析におけるSi2pのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたSi原子濃度×100
The composite graphite particles for a nonaqueous secondary battery negative electrode according to claim 6, wherein the surface functional group amount N / Si value represented by the following formula 1 is 0.1% or more and 5% or less.
Formula 1
N / Si value (%) = N atom concentration obtained based on the peak area of the N1s spectrum in X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis / Si atom concentration obtained based on the peak area of the Si2p spectrum in XPS analysis × 100
下記測定方法にて算出された複合炭素粒子(A)中のLiと合金化可能な金属粒子(B)の存在比率が0.2以上であることを特徴とする請求項6又は7に記載の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子。
(測定方法)
SEM(走査型電子顕微鏡)にて複合炭素粒子(A)の断面を観察した際の1粒子を抽出し、その粒子内のLiと合金化可能な金属粒子(B)の面積(a)を算出する。次に、抽出した1粒子と該1粒子以外の背景を2値化処理した後、粒子に対して収縮処理を繰り返し、抽出した1粒子の面積が70%の図形を抽出し、その図形内に存在するLiと合金化可能な金属粒子(B)の面積(b)を算出する。面積(b)を面積(a)で割った値を任意の3粒子にて測定し、それら3粒子の値を平均化した値を複合炭素粒子(A)中のLiと合金化可能な金属粒子(B)の存在比率とする。
The abundance ratio of Li and alloyable metal particles (B) in the composite carbon particles (A) calculated by the following measurement method is 0.2 or more, according to claim 6 or 7, Composite graphite particles for nonaqueous secondary battery negative electrode.
(Measuring method)
One particle is extracted when the cross section of the composite carbon particle (A) is observed with an SEM (scanning electron microscope), and the area (a) of the metal particle (B) that can be alloyed with Li in the particle is calculated. To do. Next, after binarizing the extracted 1 particle and the background other than the 1 particle, the shrinking process is repeated on the particle, and a figure with an area of 70% of the extracted 1 particle is extracted. The area (b) of the metal particles (B) that can be alloyed with the existing Li is calculated. A value obtained by dividing the area (b) by the area (a) with arbitrary three particles, and averaging the value of these three particles is a metal particle that can be alloyed with Li in the composite carbon particle (A). The existence ratio of (B).
Liと合金化可能な金属粒子(B)がSiOx(0≦x<2)を含むものである請求項6〜8のいずれか1項に記載の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子。   The composite graphite particles for a nonaqueous secondary battery negative electrode according to any one of claims 6 to 8, wherein the metal particles (B) that can be alloyed with Li contain SiOx (0≤x <2). 集電体と集電体上に形成された負極活物質とを備える非水系二次電池用負極であって、前記負極活物質が請求項5〜9のいずれか1項に記載の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子を含むことを特徴とする非水系二次電池用負極。   A non-aqueous secondary battery negative electrode comprising a current collector and a negative electrode active material formed on the current collector, wherein the negative electrode active material is the non-aqueous secondary battery according to any one of claims 5 to 9. A negative electrode for a nonaqueous secondary battery, comprising composite graphite particles for a secondary battery negative electrode. 金属イオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解液を備える非水系二次電池であって、前記負極が請求項10に記載の非水系二次電池用負極であることを特徴とする非水系二次電池。   A non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of occluding and releasing metal ions and an electrolyte, wherein the negative electrode is a negative electrode for a non-aqueous secondary battery according to claim 10. Water-based secondary battery.
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