JP2015162295A - Silicon oxycarbide ceramic, method for manufacturing the same, silicon oxycarbide composite material, and nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Silicon oxycarbide ceramic, method for manufacturing the same, silicon oxycarbide composite material, and nonaqueous electrolyte secondary battery Download PDF

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Tetsuro Hirasaki
哲郎 平崎
俊輝 山崎
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俊輝 山崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon oxycarbide ceramic which exhibits a superior discharge capacity and cycle characteristics when used as a negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries.SOLUTION: A method for manufacturing a silicon oxycarbide ceramic comprises: preparing a mixture solution by mixing a silicon-containing organic compound in a dispersion prepared by dispersing a carbon-containing compound in a solvent; subjecting the mixture solution to a polymerization process at a temperature between T-10(°C) and T(°C) where T(°C) represents the boiling point of the mixture solution; primarily calcining the resultant product at a temperature of more than 200°C and 800°C or less, thereby pulverizing and classifying the calcined product to prepare primarily calcined powder; and secondarily calcining the primarily calcined powder under a temperature condition of more than 800°C and 1200°C or less.

Description

本発明は、シリコンオキシカーバイドセラミックス、その製造方法、シリコンオキシカーバイド複合材料および非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a silicon oxycarbide ceramic, a manufacturing method thereof, a silicon oxycarbide composite material, and a nonaqueous electrolyte secondary battery.

リチウム二次電池は、ハイパワーで高容量の二次電池として、携帯電話、パソコン、PDA(個人情報端末)等の可搬型機器類、予備電源、車両用の駆動用電源に多く使用され、今後もその需要が更に高くなると予想されている。
これらの用途では、小型・軽量化あるいは高容量化の要請が強くなっており、それらの要請に応えるため二次電池の各種パーツや材料の高性能化も活発に試みられ、中でも電池の性能を左右するものとして負極活物質の開発が重要度を増している。
Lithium secondary batteries are high-power, high-capacity secondary batteries that are often used for portable devices such as mobile phones, personal computers, PDAs (personal information terminals), standby power supplies, and drive power supplies for vehicles. Demand is expected to be even higher.
In these applications, there is a strong demand for smaller size, lighter weight, and higher capacity, and in order to meet those demands, various parts and materials of secondary batteries are actively being improved. The development of negative electrode active materials is becoming increasingly important.

上記負極活物質としては、現在、カーボン(黒鉛)系が主流であり、放電容量が350〜360mAh/g程度と黒鉛の理論容量(372mAh/g)に近い値のものまで実用化されているが、黒鉛の理論容量を超えることは不可能である。
一方、金属ケイ素は理論容量が4200mAh/gと桁違いに大きいことから、黒鉛に代わり得る負極活物質として期待されるが、充放電に伴う膨張収縮により負極材が劣化し電池のサイクル寿命が短いという技術課題が存在していた。
Currently, carbon (graphite) is the mainstream of the negative electrode active material, and a discharge capacity of about 350 to 360 mAh / g and a value close to the theoretical capacity of graphite (372 mAh / g) have been put into practical use. It is impossible to exceed the theoretical capacity of graphite.
Metallic silicon, on the other hand, is expected to be a negative electrode active material that can be substituted for graphite because its theoretical capacity is an extremely large 4200 mAh / g. There was a technical problem.

そこで、放電容量を高めながら電池のサイクル特性を改善する目的で、ケイ素の微小径化、ナノワイヤ化、中空化等や、ケイ素粉末に黒鉛粉末を混合することが提案されているが(例えば、非特許文献1、非特許文献2、特許文献1等参照)、非水電解質二次電池用負極活物質として、さらに優れた性能を発揮し得るものが求められるようになっている。   Therefore, for the purpose of improving the cycle characteristics of the battery while increasing the discharge capacity, it has been proposed to make silicon finer, nanowired, hollowed, etc., and to mix graphite powder with silicon powder (for example, non- Patent Document 1, Non-Patent Document 2, Patent Document 1 and the like), and a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery are required to exhibit even better performance.

Journal of power source,195(2010)p.1720-1725.Journal of power source, 195 (2010) p.1720-1725. Dalton trans,(2008)p.5424-5431Dalton trans, (2008) p.5424-5431

特許第3268770号公報Japanese Patent No. 3268770

このような状況下、非水電解質二次電池用負極活物質として、ケイ素化合物であるシリコンオキシカーバイド(SiOC)セラミックスが検討されるようになっているが、放電容量が低く実用上十分な性能を発揮し得なかったり、原料、触媒または製法が特殊で製造コストが高い等の理由により、実用化が困難であることから、非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、放電容量およびサイクル特性(サイクル維持率)に優れるとともに、簡便かつ低コストに工業的に大量生産し得るシリコンオキシカーバイドセラミックスが求められるようになっている。   Under such circumstances, silicon oxycarbide (SiOC) ceramics, which is a silicon compound, has been studied as a negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries. However, the discharge capacity is low and practically sufficient performance is achieved. Discharge capacity when used as a negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries because it is difficult to put into practical use due to the fact that it cannot be demonstrated or because the raw material, catalyst or manufacturing method is special and the manufacturing cost is high. In addition, silicon oxycarbide ceramics that are excellent in cycle characteristics (cycle retention rate) and that can be industrially mass-produced simply and at low cost have been demanded.

そこで、本発明は、非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、優れた放電容量およびサイクル特性(サイクル維持率)を発揮するシリコンオキシカーバイドセラミックスを提供するとともに、係るシリコンオキシカーバイドセラミックスを簡便かつ低コストに工業的に大量生産し得る方法を提供し、さらには上記シリコンオキシカーバイドセラミックスを用いたシリコンオキシカーバイドセラミックス複合材料および上記シリコンオキシカーバイドセラミックスを負極活物質とする非水電解質二次電池を提供することを目的とするものである。   Accordingly, the present invention provides silicon oxycarbide ceramics that exhibit excellent discharge capacity and cycle characteristics (cycle retention rate) when used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. Provided is a method capable of industrially mass-producing ceramics easily and at low cost, and further provides a silicon oxycarbide ceramic composite material using the silicon oxycarbide ceramic and a nonaqueous electrolyte using the silicon oxycarbide ceramic as a negative electrode active material The object is to provide a secondary battery.

本発明者等が鋭意検討したところ、炭素含有化合物を溶媒に分散した分散液にケイ素含有有機化合物を混合して混合液を調製し、次いで前記混合液の沸点をT(℃)としたときに、T−10(℃)からTb(℃)間の温度下で重合処理を行った後、得られた生成物を、200℃を超え800℃以下の温度下で一次焼成し、粉砕、分級して一次焼成粉末を作製し、次いで、前記一次焼成粉末を、800℃を超え1200℃以下の温度条件下で二次焼成してシリコンオキシカーバイドセラミックスを作製することにより、上記技術課題を解決し得ることを見出し、本知見に基づいて本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies by the present inventors, a silicon-containing organic compound is mixed with a dispersion in which a carbon-containing compound is dispersed in a solvent to prepare a mixture, and then the boiling point of the mixture is T b (° C.). In addition, after the polymerization treatment was performed at a temperature between T b −10 (° C.) and T b (° C.), the obtained product was subjected to primary firing at a temperature exceeding 200 ° C. and not more than 800 ° C. Classifying the primary fired powder to produce silicon oxycarbide ceramic by subjecting the primary fired powder to secondary firing under a temperature condition of 800 ° C. to 1200 ° C. The present inventors have found that the problem can be solved, and have completed the present invention based on this finding.

すなわち、本発明は、
(1)シリコンオキシカーバイドセラミックスであって、
炭素含有化合物を溶媒に分散した分散液にケイ素含有有機化合物を混合して混合液を調製し、
次いで前記混合液の沸点をT(℃)としたときに、T−10(℃)からTb(℃)間の温度下で重合処理を行った後、
得られた生成物を、200℃を超え800℃以下の温度下で一次焼成し、粉砕、分級して一次焼成粉末を作製し、次いで、
前記一次焼成粉末を、800℃を超え1200℃以下の温度条件下で二次焼成してなる
ことを特徴とするシリコンオキシカーバイドセラミックス、
(2)シリコンオキシカーバイドセラミックスを製造する方法であって、
炭素含有化合物を溶媒に分散した分散液にケイ素含有有機化合物を混合して混合液を調製し、
次いで前記混合液の沸点をTとしたときに、T−10℃からTb間の温度下で重合処理を行った後、
得られた生成物を、200℃を超え800℃以下の温度下で一次焼成し、粉砕、分級して一次焼成粉末を作製し、次いで、
前記一次焼成粉末を、800℃を超え1200℃以下の温度条件下で二次焼成する
ことを特徴とするシリコンオキシカーバイドセラミックスの製造方法、
(3)前記炭素含有化合物が、二以上のOH基を有する、フェノール樹脂である上記(2)に記載のシリコンオキシカーバイドセラミックスの製造方法、
(4)前記溶媒が、含酸素有機化合物である上記(2)または(3)に記載のシリコンオキシカーバイドセラミックスの製造方法、
(5)前記ケイ素含有有機化合物が、二以上のアルコキシ基を有するアルコキシシラン化合物である上記(2)〜(4)のいずれかに記載のシリコンオキシカーバイドセラミックスの製造方法、
(6)上記(1)に記載のシリコンオキシカーバイドセラミックスまたは上記(2)〜(5)の何れかに記載の製造方法により得られるシリコンオキシカーバイドセラミックスの表面に、シリコンオキシカーバイドセラミックスを含む炭素被膜が設けられてなることを特徴とするシリコンオキシカーバイドセラミックス複合材料、
(7)上記(1)に記載のシリコンオキシカーバイドセラミックスまたは上記(2)〜(5)の何れかに記載の製造方法により得られるシリコンオキシカーバイドセラミックスを負極活物質として含むことを特徴とする非水電解質二次電池
を提供するものである。
なお、以下、シリコンオキシカーバイドセラミックスを、適宜、SiOCセラミックスと称し、シリコンオキシカーバイドセラミックス複合材料を、適宜、SiOCセラミックス複合材料と称するものとする。
That is, the present invention
(1) Silicon oxycarbide ceramics,
A silicon-containing organic compound is mixed with a dispersion obtained by dispersing a carbon-containing compound in a solvent to prepare a mixed solution,
Next, when the boiling point of the liquid mixture is T b (° C.), after performing the polymerization treatment at a temperature between T b −10 (° C.) and T b (° C.),
The obtained product is subjected to primary firing at a temperature exceeding 200 ° C. and not more than 800 ° C., and pulverized and classified to produce a primary fired powder,
Silicon oxycarbide ceramics, wherein the primary fired powder is subjected to secondary firing under a temperature condition of more than 800 ° C. and 1200 ° C. or less,
(2) A method for producing silicon oxycarbide ceramics,
A silicon-containing organic compound is mixed with a dispersion obtained by dispersing a carbon-containing compound in a solvent to prepare a mixed solution,
Then the boiling point of the mixture is taken as T b, after polymerization treatment at a temperature between T from T b -10 ° C. b,
The obtained product is subjected to primary firing at a temperature exceeding 200 ° C. and not more than 800 ° C., and pulverized and classified to produce a primary fired powder,
A method for producing silicon oxycarbide ceramics, wherein the primary firing powder is subjected to secondary firing under a temperature condition of more than 800 ° C. and 1200 ° C. or less,
(3) The method for producing silicon oxycarbide ceramics according to (2), wherein the carbon-containing compound is a phenol resin having two or more OH groups,
(4) The method for producing silicon oxycarbide ceramics according to (2) or (3), wherein the solvent is an oxygen-containing organic compound,
(5) The method for producing silicon oxycarbide ceramics according to any one of (2) to (4), wherein the silicon-containing organic compound is an alkoxysilane compound having two or more alkoxy groups,
(6) A carbon coating containing silicon oxycarbide ceramics on the surface of silicon oxycarbide ceramics according to (1) above or silicon oxycarbide ceramics obtained by the production method according to any of (2) to (5) above A silicon oxycarbide ceramic composite material, characterized in that
(7) A silicon oxycarbide ceramic described in (1) above or a silicon oxycarbide ceramic obtained by the manufacturing method described in any of (2) to (5) above is included as a negative electrode active material. A water electrolyte secondary battery is provided.
Hereinafter, silicon oxycarbide ceramics will be appropriately referred to as SiOC ceramics, and silicon oxycarbide ceramic composite materials will be appropriately referred to as SiOC ceramic composite materials.

本発明によれば、非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、優れた放電容量およびサイクル特性(サイクル維持率)を発揮するシリコンオキシカーバイドセラミックスを提供し得るとともに、係るシリコンオキシカーバイドセラミックスを簡便かつ低コストに工業的に大量生産し得る方法を提供し、さらには上記シリコンオキシカーバイドセラミックスを用いたシリコンオキシカーバイドセラミックス複合材料および上記シリコンオキシカーバイドセラミックスを負極活物質とする非水電解質二次電池を提供することができる。   According to the present invention, when used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, silicon oxycarbide ceramics exhibiting excellent discharge capacity and cycle characteristics (cycle retention rate) can be provided, and Provided is a method capable of industrially mass-producing carbide ceramics easily and at low cost, and further provides a silicon oxycarbide ceramic composite material using the silicon oxycarbide ceramic and a non-aqueous solution using the silicon oxycarbide ceramic as a negative electrode active material. An electrolyte secondary battery can be provided.

本発明の実施例で作製した電池の構造を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structure of the battery produced in the Example of this invention.

先ず、本発明のSiOCセラミックスについて説明する。   First, the SiOC ceramic of the present invention will be described.

本発明のSiOCセラミックスは、
炭素含有化合物を溶媒に分散した分散液にケイ素含有有機化合物を混合して混合液を調製し、
次いで前記混合液の沸点をT(℃)としたときに、T−10(℃)からTb(℃)間の温度下で重合処理を行った後、
得られた生成物を、200℃を超え800℃以下の温度下で一次焼成し、粉砕、分級して一次焼成粉末を作製し、次いで、
前記一次焼成粉末を、800℃を超え1200℃以下の温度条件下で二次焼成してなる
ことを特徴とするものである。
The SiOC ceramic of the present invention is
A silicon-containing organic compound is mixed with a dispersion obtained by dispersing a carbon-containing compound in a solvent to prepare a mixed solution,
Next, when the boiling point of the liquid mixture is T b (° C.), after performing the polymerization treatment at a temperature between T b −10 (° C.) and T b (° C.),
The obtained product is subjected to primary firing at a temperature exceeding 200 ° C. and not more than 800 ° C., and pulverized and classified to produce a primary fired powder,
The primary fired powder is obtained by secondary firing under a temperature condition of more than 800 ° C. and 1200 ° C. or less.

本発明のSiOCセラミックスは、その製造方法により規定されてなるものであり、上記製造方法の詳細については、後述する本発明のSiOCセラミックスの製造方法の発明の説明で述べるとおりである。   The SiOC ceramic of the present invention is defined by its production method, and the details of the production method are as described in the description of the invention of the production method of the SiOC ceramic of the present invention described later.

本発明のSiOCセラミックスは、平均粒子径D50が5〜30μmである場合における1000回タッピングを行った際のタップ密度が、0.80g/cm〜1.50g/cmであるものが好ましく、0.85g/cm〜1.50g/cmであるものが好ましく、0.90g/cm〜1.50g/cmであるものがより好ましい。 SiOC ceramics of the present invention, the tap density when the average particle diameter D 50 was 1000 times tapping when it is 5~30μm is, preferably has a 0.80g / cm 3 ~1.50g / cm 3 , preferably it has a 0.85g / cm 3 ~1.50g / cm 3 , it is more preferable at 0.90g / cm 3 ~1.50g / cm 3 .

タップ密度が、0.80g/cm未満であると、体積あたりの電池容量(電極密度)が低下してしまい、1.50g/cmを超えるとサイクル特性が低下してしまう。
本発明のSiOCセラミックスは、タップ密度が上記範囲内にあるものであることにより、非水電解質二次電池の負極活物質として使用したときに、優れた電池容量を発揮するとともに、優れたサイクル特性を発揮して電池の長寿命化を図ることができる。
上記タップ密度は、例えば、適宜粒度調整することにより、所望範囲内に容易に制御することができる。
When the tap density is less than 0.80 g / cm 3 , the battery capacity per unit volume (electrode density) decreases, and when it exceeds 1.50 g / cm 3 , the cycle characteristics deteriorate.
The SiOC ceramic of the present invention exhibits excellent battery capacity and excellent cycle characteristics when used as a negative electrode active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery because the tap density is within the above range. To extend the life of the battery.
The tap density can be easily controlled within a desired range by appropriately adjusting the particle size, for example.

なお、本出願書類において、1000回タッピングを行った際のタップ密度は、JIS Z2512:2012に準じて測定した値を意味し、具体的には、(株)セイシン企業製、タップ密度測定器タップデンサー(KYT−5000k)を用いて1000回タッピングしたときの密度を意味する。
また、平均粒子径D50の測定方法は、後述するとおりである。
In addition, in this application document, the tap density when tapping 1000 times means a value measured according to JIS Z2512: 2012, specifically, a tap density measuring device tap manufactured by Seishin Corporation. It means the density when tapping 1000 times using a denser (KYT-5000k).
The measurement method of the average particle diameter D 50 are as described below.

本発明のSiOCセラミックスは、BET比表面積が0.5m/g〜50m/gであるものが好ましく、1m/g〜45m/gであるものがより好ましく、3m/g〜40m/gであるものがさらに好ましい。 SiOC ceramics of the present invention is preferably one has a BET specific surface area of 0.5m 2 / g~50m 2 / g, more preferably those which are 1m 2 / g~45m 2 / g, 3m 2 / g~40m More preferred is 2 / g.

BET比表面積が50m/gを超える場合、二次電池の電極作製時に必要となるバインダー量が増加して単位電極体積中の活物質量が少なくなることから、電池容量が低下し易くなるばかりか、比表面積の増大により、粒子の表面活性が高くなり、非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、電解液の分解等を生じて、クーロン効率やサイクル特性が低下し易くなる。
BET比表面積が0.5m/g未満である場合、非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに所望特性を発揮し難くなる。
上記BET比表面積は、例えば、焼成温度を調整したり大粒化することにより、所望範囲内に容易に制御することができる。
When the BET specific surface area exceeds 50 m 2 / g, the amount of the binder required at the time of producing the electrode of the secondary battery is increased and the amount of the active material in the unit electrode volume is decreased, so that the battery capacity is easily lowered. Or, by increasing the specific surface area, the surface activity of the particles is increased, and when used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the electrolytic solution is decomposed and the Coulomb efficiency and cycle characteristics are likely to deteriorate. Become.
When the BET specific surface area is less than 0.5 m 2 / g, it is difficult to exhibit desired characteristics when used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
The BET specific surface area can be easily controlled within a desired range, for example, by adjusting the firing temperature or increasing the particle size.

なお、本出願書類において、BET比表面積は、JIS Z8830に準じて測定した値を意味し、具体的には、(株)島津製作所製 全自動表面積測定装置、ジェミニVを用い、窒素吸着等温線における、相対圧0.05〜0.2の範囲の6点におけるBET多点法により算出した値を意味する。   In the present application documents, the BET specific surface area means a value measured according to JIS Z8830, and specifically, a nitrogen adsorption isotherm using Shimadzu Corporation fully automatic surface area measuring device Gemini V. Means a value calculated by the BET multipoint method at 6 points in the range of relative pressure of 0.05 to 0.2.

本発明のSiOCセラミックスは、通常、粒子状である。   The SiOC ceramic of the present invention is usually particulate.

本発明のSiOCセラミックスは、体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50が、1〜30μmであるものが好ましく、2〜28μmであるものがより好ましく、3〜25μmであるものがさらに好ましく、5〜25μmであるものが一層好ましい。 The SiOC ceramic of the present invention preferably has a 50% particle size D 50 in the volume-based cumulative particle size distribution of 1 to 30 μm, more preferably 2 to 28 μm, and more preferably 3 to 25 μm. Is more preferable, and what is 5-25 micrometers is still more preferable.

上記粒子径D50が30μmを上回る場合、電極密度が上がりにくくなって体積当たりの電池容量の低下を招く場合があり、上記粒子径D50が1μmを下回る場合には充放電時に電解液の分解などの副反応が起き易くなる。 When the particle diameter D 50 is more than 30 μm, the electrode density is difficult to increase and the battery capacity per volume may be reduced. When the particle diameter D 50 is less than 1 μm, the electrolytic solution is decomposed during charging and discharging. Side reactions such as are likely to occur.

なお、本出願書類において、上記粒子径D50は、JIS Z8825−1:2001に準じて測定される値を意味し、具体的には、測定試料を極小型スパーテル2杯分、及び非イオン性界面活性剤(トリトン−X)2滴を水50mlに添加し、3分間超音波分散させたものを測定用試料とし、レーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所(株)製SALD2000)を用いて測定される値を意味する。 Note that in the present application, the particle diameter D 50 is, JIS Z8825-1: means the value measured according to 2001, specifically, pole miniature spatula 2 cups a measurement sample, and a non-ionic 2 drops of surfactant (Triton-X) added to 50 ml of water and ultrasonically dispersed for 3 minutes were used as measurement samples, and a laser diffraction particle size distribution analyzer (SALD2000 manufactured by Shimadzu Corporation) was used. Means the value to be measured.

本発明のSiOCセラミックスは、所定のタップ密度を有するとともに、所定のBET比表面積および粒子径D50を有するものであることにより、優れた放電容量およびサイクル特性(サイクル維持率)を容易に発揮することができる。 SiOC ceramics of the present invention has a predetermined tap density, by those having a predetermined BET specific surface area and particle diameter D 50, readily exhibits excellent discharge capacity and cycle characteristics (the cycle retention ratio) be able to.

本発明のSiOCセラミックスは、原子比で、Si原子を、10〜50%含むものであることが好ましく、12〜48%含むものであることがより好ましく、15〜45%含むものであることがさらに好ましく、O原子を、10〜50%含むものであることが好ましく、12〜48%含むものであることがより好ましく、15〜45%含むものであることがさらに好ましく、炭素原子を、20〜70%含むものであることが好ましく、22〜69%含むものであることがより好ましく、25〜65%含むものであることがさらに好ましい。
本発明のSiOCセラミックスが、Si原子、O原子および炭素原子を特定割合で含有するものであることにより、優れた放電容量を容易に発揮することができる。
なお、本出願書類において、上記Si原子、O原子、炭素原子の原子比は、Solid state ionics,225 (2012)p.522-526記載の方法により特定される値を意味し、具体的には、カーボンアナライザー(LECO社、C−200)およびN/Oアナライザー(LECO社、TC−436)により、炭素原子および酸素原子量を同定し、残量をSi原子とすることにより算出した値を意味する。
The SiOC ceramic of the present invention preferably contains 10 to 50% Si atoms, more preferably contains 12 to 48%, more preferably contains 15 to 45%, and more preferably contains O atoms. 10 to 50%, preferably 12 to 48%, more preferably 15 to 45%, more preferably 20 to 70% carbon atoms, and preferably 22 to 69%. %, More preferably 25 to 65%.
When the SiOC ceramic of the present invention contains Si atoms, O atoms and carbon atoms in specific ratios, an excellent discharge capacity can be easily exhibited.
In the present application documents, the atomic ratio of Si atom, O atom, and carbon atom means a value specified by the method described in Solid state ionics, 225 (2012) p.522-526, specifically, This means a value calculated by identifying the carbon atom and oxygen atom amounts with the carbon analyzer (LECO, C-200) and N / O analyzer (LECO, TC-436) and setting the remaining amount as Si atoms. .

本発明のSiOCセラミックスは、後述する本発明のSiOCセラミックスの製造方法により好適に作製することができる。
本発明のSiOCセラミックスは、炭素含有化合物およびケイ素含有有機化合物を特定の順番で混合し重合処理した上で、焼成処理してなるものであることから、原料である炭素含有化合物およびケイ素含有有機化合物の溶解性を向上させつつ形成することができ、その結果、非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、優れた放電容量およびサイクル特性(サイクル維持率)を発揮し得ると考えられる。
The SiOC ceramic of the present invention can be suitably produced by the method for producing the SiOC ceramic of the present invention described later.
Since the SiOC ceramic of the present invention is obtained by mixing and polymerizing a carbon-containing compound and a silicon-containing organic compound in a specific order, followed by a firing treatment, the carbon-containing compound and the silicon-containing organic compound that are raw materials As a result, when used as a negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries, it is considered that excellent discharge capacity and cycle characteristics (cycle retention rate) can be exhibited. It is done.

本発明によれば、非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、優れた放電容量およびサイクル特性(サイクル維持率)を発揮するSiOCセラミックスを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when it uses as a negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, the SiOC ceramics which exhibit the outstanding discharge capacity and cycling characteristics (cycle maintenance factor) can be provided.

次に、本発明のSiOCセラミックスの製造方法について説明する。
本発明のSiOCセラミックスの製造方法は、炭素含有化合物を溶媒に分散した分散液にケイ素含有有機化合物を混合して混合液を調製し、
次いで前記混合液の沸点をTとしたときに、T−10℃からTb間の温度下で重合処理を行った後、
得られた生成物を、200℃を超え800℃以下の温度下で一次焼成し、粉砕、分級して一次焼成粉末を作製し、次いで、
前記一次焼成粉末を、800℃を超え1200℃以下の温度条件下で二次焼成する
ことを特徴とするものである。
Next, the manufacturing method of the SiOC ceramic of this invention is demonstrated.
In the method for producing a SiOC ceramic of the present invention, a silicon-containing organic compound is mixed with a dispersion obtained by dispersing a carbon-containing compound in a solvent to prepare a mixed solution,
Then the boiling point of the mixture is taken as T b, after polymerization treatment at a temperature between T from T b -10 ° C. b,
The obtained product is subjected to primary firing at a temperature exceeding 200 ° C. and not more than 800 ° C., and pulverized and classified to produce a primary fired powder,
The primary firing powder is subjected to secondary firing under a temperature condition of over 800 ° C. and 1200 ° C. or less.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、炭素含有化合物としては、OH基を有する樹脂等を挙げることができ、OH基を有する樹脂としては、二以上のOH基を有する樹脂であることが好ましく、二以上のOH基を有する樹脂としては、レゾール型フェノール樹脂またはノボラック型フェノール樹脂等のフェノール樹脂や、フラン樹脂から選ばれる一種以上であることがより好ましく、レゾール型フェノール樹脂またはノボラック型フェノール樹脂等のフェノール樹脂であることがさらに好ましい。   In the method for producing SiOC ceramics of the present invention, examples of the carbon-containing compound include resins having an OH group, and the resin having an OH group is preferably a resin having two or more OH groups, The resin having two or more OH groups is more preferably at least one selected from phenolic resins such as resol type phenolic resin or novolac type phenolic resin, and furan resin, such as resol type phenolic resin or novolac type phenolic resin, etc. More preferred is a phenol resin.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、炭素含有化合物がOH基を有する樹脂である場合、その重量平均分子量Mwは200〜20000であることが好ましく、500〜15000であることがより好ましく、1000〜3000であることがさらに好ましい。   In the method for producing SiOC ceramics of the present invention, when the carbon-containing compound is a resin having an OH group, the weight average molecular weight Mw is preferably 200 to 20000, more preferably 500 to 15000, and 1000 to More preferably, it is 3000.

上記重量平均分子量Mwが200未満である場合、樹脂同士の脱水縮合により生成した水により重合体がシリカ化するため、得られるSiOCセラミックスを非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、負極材の放電容量が低下し易くなる。上記重量平均分子量Mwが20000を超える場合、溶媒に溶け難くなり、ケイ素含有有機化合物との重合反応を行い難くなる。   When the weight average molecular weight Mw is less than 200, the polymer is silicified by water generated by dehydration condensation between resins. Therefore, when the obtained SiOC ceramic is used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. The discharge capacity of the negative electrode material tends to decrease. When the said weight average molecular weight Mw exceeds 20000, it becomes difficult to melt | dissolve in a solvent and it becomes difficult to perform a polymerization reaction with a silicon-containing organic compound.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、炭素含有化合物を分散する溶媒としては、特に制限されないが、炭素含有化合物を溶解し得るものであることが好ましく、具体的には、含酸素有機化合物および含窒素有機化合物から選ばれる一種以上を挙げることができ、含酸素有機化合物および含窒素有機化合物としては、各種極性溶媒、ジオール類(分子量が100以上のアルキレングリコール類を除く)、から選ばれる一種以上を挙げることができる。   In the method for producing SiOC ceramics of the present invention, the solvent for dispersing the carbon-containing compound is not particularly limited, but is preferably a solvent capable of dissolving the carbon-containing compound. Specifically, the oxygen-containing organic compound and the oxygen-containing compound are included. One or more types selected from nitrogen organic compounds can be mentioned, and examples of the oxygen-containing organic compound and nitrogen-containing organic compound include one or more types selected from various polar solvents and diols (excluding alkylene glycols having a molecular weight of 100 or more). Can be mentioned.

上記極性溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アセトン、メチルケトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド 、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
上記ジオール類としては、エチレングリコール等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
Examples of the polar solvent include one or more selected from methanol, ethanol, propanol, butanol, acetone, methyl ketone, tetrahydrofuran, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, acetonitrile, and the like.
Examples of the diol include one or more selected from ethylene glycol and the like.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、上記溶媒の使用量は、炭素含有化合物100質量部に対して、10〜1000質量部が好ましく、50〜750質量部がより好ましく、100〜500質量部がさらに好ましい。上記溶媒の使用量が炭素含有化合物100質量部に対して10質量部を下回る場合には、炭素含有化合物等を溶解し難いために、均一に重合することが困難になる場合がある。上記溶媒の使用量が炭素含有化合物100質量部に対して1000質量部を上回る場合には、余剰な溶媒が多くなりコスト高となる。   In the method for producing a SiOC ceramic of the present invention, the amount of the solvent used is preferably 10 to 1000 parts by mass, more preferably 50 to 750 parts by mass, and 100 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the carbon-containing compound. Further preferred. When the usage-amount of the said solvent is less than 10 mass parts with respect to 100 mass parts of carbon containing compounds, since it is difficult to melt | dissolve a carbon containing compound etc., it may become difficult to superpose | polymerize uniformly. When the usage-amount of the said solvent exceeds 1000 mass parts with respect to 100 mass parts of carbon containing compounds, an excess solvent will increase and it will become high cost.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、炭素含有化合物を溶媒に分散した分散液は、炭素含有化合物と溶媒とを適宜混合することにより調製することができる。   In the method for producing a SiOC ceramic of the present invention, a dispersion in which a carbon-containing compound is dispersed in a solvent can be prepared by appropriately mixing the carbon-containing compound and the solvent.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、ケイ素含有有機化合物としては、シロキサン(主骨格として−O−Si−O−構造を有するケイ素含有有機化合物)を挙げることができ、シロキサンとしては、二以上のアルコキシ基を有するアルコキシシラン化合物であることが好ましく、二以上のアルコキシ基を有するアルコキシシラン化合物としては、テトラアルコキシシランのモノマーまたはオリゴマーが好ましく、テトラメトキシシランモノマー、テトラエトキシシランモノマー、テトラメトキシシランオリゴマー、テトラエトキシシランオリゴマーから選ばれる1種以上であることがより好ましい。
本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、ケイ素含有有機化合物としては、SiO換算量が、28質量%以上であるものが好ましく、30質量%以上であるものがより好ましく、35質量%以上であるものがさらに好ましい。
In the method for producing a SiOC ceramic of the present invention, examples of the silicon-containing organic compound include siloxane (a silicon-containing organic compound having a —O—Si—O— structure as a main skeleton). An alkoxysilane compound having an alkoxy group is preferable. As an alkoxysilane compound having two or more alkoxy groups, a tetraalkoxysilane monomer or oligomer is preferable, and a tetramethoxysilane monomer, a tetraethoxysilane monomer, or a tetramethoxysilane oligomer is preferable. More preferably, it is at least one selected from tetraethoxysilane oligomers.
In the method for producing SiOC ceramics of the present invention, the silicon-containing organic compound preferably has a SiO 2 equivalent of 28% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and 35% by mass or more. More preferred.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、ケイ素含有有機化合物と炭素含有化合物との混合割合は特に制限されないが、炭素含有化合物100質量部に対して、ケイ素含有有機化合物を200〜2000質量部混合することが好ましく、ケイ素含有有機化合物を150〜1500質量部混合することがより好ましく、ケイ素含有有機化合物を100〜1000質量部混合することがさらに好ましい。
本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、ケイ素含有有機化合物と炭素含有化合物との混合割合が上記範囲内にあることにより、得られるSiOCセラミックスを非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに優れた放電容量および導電性を容易に発揮することができる。
In the method for producing SiOC ceramics of the present invention, the mixing ratio of the silicon-containing organic compound and the carbon-containing compound is not particularly limited, but 200 to 2000 parts by mass of the silicon-containing organic compound is mixed with 100 parts by mass of the carbon-containing compound. It is preferable to mix 150 to 1500 parts by mass of the silicon-containing organic compound, and it is more preferable to mix 100 to 1000 parts by mass of the silicon-containing organic compound.
In the method for producing a SiOC ceramic of the present invention, when the mixing ratio of the silicon-containing organic compound and the carbon-containing compound is within the above range, the resulting SiOC ceramic is used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. It is possible to easily exhibit excellent discharge capacity and conductivity.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、炭素含有化合物およびケイ素含有有機化合物を混合する場合、混合雰囲気は、不活性雰囲気が好ましく、不活性雰囲気としては、窒素雰囲気やアルゴン雰囲気等の希ガス雰囲気等を挙げることができる。
また、上記混合は、非水雰囲気で行うことがより好ましく、非水雰囲気としては、脱水された窒素雰囲気やアルゴン雰囲気等の希ガス雰囲気等を挙げることができる。
本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、上記混合時や以下の重合操作時に水分が存在すると、ケイ素含有有機化合物のシリカ化が進行し易くなるため、得られたSiOCセラミックスを非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、電池容量が低下し易く電池特性が低下し易くなる。
上記混合は、コンデンサーを備えた器具を用いて溶媒を循環しつつ行うこともできる。
In the method for producing a SiOC ceramic of the present invention, when mixing a carbon-containing compound and a silicon-containing organic compound, the mixed atmosphere is preferably an inert atmosphere, and the inert atmosphere is a rare gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere. Can be mentioned.
The mixing is more preferably performed in a non-water atmosphere, and examples of the non-water atmosphere include a rare gas atmosphere such as a dehydrated nitrogen atmosphere and an argon atmosphere.
In the method for producing SiOC ceramics according to the present invention, if water is present during the mixing or the following polymerization operation, the silicification of the silicon-containing organic compound is likely to proceed, so that the obtained SiOC ceramics are used as a non-aqueous electrolyte secondary battery. When used as a negative electrode active material, the battery capacity tends to decrease and the battery characteristics tend to decrease.
The mixing can also be performed while circulating a solvent using an instrument equipped with a condenser.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、上記ケイ素含有有機化合物と炭素含有化合物との混合は、炭素含有化合物を溶媒に分散した分散液にケイ素含有有機化合物を滴下して混合することが好ましく、この場合、炭素含有化合物を溶媒に分散した分散液を撹拌しつつケイ素含有有機化合物を滴下して混合液を調製することが好ましい。
上記ケイ素含有有機化合物と炭素含有化合物との混合は、撹拌装置にて、剪断速度1(1/秒)以上となるように行うことが好ましく、剪断速度10(1/秒)以上となるように行うことがより好ましい。
上記剪断速度で攪拌することにより、より容易に均一混合することができる。
In the method for producing SiOC ceramics according to the present invention, the mixing of the silicon-containing organic compound and the carbon-containing compound is preferably performed by adding the silicon-containing organic compound dropwise to a dispersion obtained by dispersing the carbon-containing compound in a solvent. In this case, it is preferable to prepare a mixed solution by dropping the silicon-containing organic compound while stirring the dispersion in which the carbon-containing compound is dispersed in the solvent.
The mixing of the silicon-containing organic compound and the carbon-containing compound is preferably performed with a stirrer so that the shear rate is 1 (1 / second) or more, and the shear rate is 10 (1 / second) or more. More preferably.
By stirring at the shear rate, uniform mixing can be performed more easily.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法においては、炭素含有化合物を溶媒に分散した分散液にケイ素含有有機化合物を混合して混合液を調製することにより、炭素含有化合物およびケイ素含有有機化合物を溶媒中に同時に混合して混合液を調製する場合に比較して、非水電解質二次電池の負極活物質として使用したときに、高い充電放電容量を発揮し得るSiOCセラミックスを容易に得ることができる。   In the method for producing SiOC ceramics of the present invention, a carbon-containing compound and a silicon-containing organic compound are mixed in a solvent by mixing a silicon-containing organic compound with a dispersion in which a carbon-containing compound is dispersed in a solvent to prepare a mixed solution. Compared with the case where a mixed solution is prepared by mixing at the same time, SiOC ceramics that can exhibit a high charge / discharge capacity when used as a negative electrode active material of a nonaqueous electrolyte secondary battery can be easily obtained.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法においては、炭素含有化合物を溶媒に分散した分散液にケイ素含有有機化合物を混合して調製した混合液を、当該混合液の沸点をT(℃)としたときに、T−10(℃)からTb(℃)間の温度下で重合処理を行う。 In the method for producing SiOC ceramics according to the present invention, when a liquid mixture prepared by mixing a silicon-containing organic compound with a dispersion liquid in which a carbon-containing compound is dispersed in a solvent, the boiling point of the liquid mixture is T b (° C.). In addition, the polymerization treatment is performed at a temperature between T b −10 (° C.) and T b (° C.).

上記重合処理を行う温度は、T−10(℃)から沸点Tb(℃)の間の温度であり、T−7(℃)から沸点Tb(℃)の間の温度であることがより好ましく、T−5(℃)から沸点Tb(℃)の間の温度であることがさらに好ましい。 The temperature at which the polymerization treatment is performed is a temperature between T b −10 (° C.) and boiling point T b (° C.), and a temperature between T b −7 (° C.) and boiling point T b (° C.). Is more preferable, and a temperature between T b −5 (° C.) and boiling point T b (° C.) is more preferable.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法においては、炭素含有化合物を溶媒に分散した分散液にケイ素含有有機化合物を混合して調製した混合液を、上記温度下に重合処理を行うことにより、炭素含有化合物およびケイ素含有有機化合物を容易に均一重合することができ、その結果、歩留まりの高い重合物を得ることができるとともに、さらに焼成処理することにより充電容量の高い焼成物を得ることができる。   In the method for producing SiOC ceramics of the present invention, a carbon-containing compound is prepared by subjecting a mixed solution prepared by mixing a silicon-containing organic compound to a dispersion obtained by dispersing a carbon-containing compound in a solvent to a polymerization treatment at the above temperature. In addition, the silicon-containing organic compound can be easily uniformly polymerized, and as a result, a polymer having a high yield can be obtained, and a calcined product having a high charge capacity can be obtained by further firing treatment.

なお、本出願書類において、上記混合液の沸点Tは、熱電対を混合液中に差し込み、常圧で沸騰が観察された温度をデータロガー(graphtec社製、mid:logger,GC220)を用いて測定される値を意味する。 Note that in the present application, the boiling point T b of the liquid mixture, insert the thermocouple in the mixture, the temperature at which boiling is observed at normal pressure data logger (Graphtec Corporation, mid: logger, GC220) used Means the measured value.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、重合処理を行う温度として、具体的には、0〜200℃が好適であり、10〜175℃がより好適であり、20〜150℃がさらに好適である。
上記温度が0℃未満である場合、重合速度が低くなり生成物の歩留まり(収率)が低下し易くなる。
In the method for producing SiOC ceramics according to the present invention, specifically, the temperature for performing the polymerization treatment is preferably 0 to 200 ° C, more preferably 10 to 175 ° C, and further preferably 20 to 150 ° C. .
When the said temperature is less than 0 degreeC, a polymerization rate becomes low and the yield (yield) of a product tends to fall.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、重合処理時間は、1〜240時間が好ましく、2〜220時間がより好ましく、3〜200時間がさらに好ましい。
重合処理時間が1時間未満では、得られる重合処理物(シリコンオキシカーバイドセラミックス前駆体)の歩留まり(収率)が低下し易くなり、240時間を超えると製造コストが上昇する。
In the method for producing a SiOC ceramic of the present invention, the polymerization treatment time is preferably 1 to 240 hours, more preferably 2 to 220 hours, and further preferably 3 to 200 hours.
If the polymerization treatment time is less than 1 hour, the yield (yield) of the resulting polymerized product (silicon oxycarbide ceramic precursor) tends to decrease, and if it exceeds 240 hours, the production cost increases.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、上記重合処理は、重合触媒の存在下に行うことが好ましく、上記重合触媒としては、酸触媒または塩基触媒を挙げることができる。
酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、リン酸、ホウ酸等の無機酸類、p−トルエンスルホン酸等の有機スルホン酸類、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、安息香酸などの有機モノカルボン酸類、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の有機ジカルボン酸類から選ばれる一種以上を挙げることができる。
塩基触媒としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物類、アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン等の有機アミン類、テトラメチルアンモニウムハイドロキサイド等の四級アンモニウム塩類から選ばれる一種以上を挙げることができる。
In the method for producing SiOC ceramics of the present invention, the polymerization treatment is preferably performed in the presence of a polymerization catalyst, and examples of the polymerization catalyst include an acid catalyst and a base catalyst.
Examples of the acid catalyst include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, perchloric acid, phosphoric acid, and boric acid, organic sulfonic acids such as p-toluenesulfonic acid, and organic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, and benzoic acid. One or more types selected from organic dicarboxylic acids such as monocarboxylic acids, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, fumaric acid, phthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid can be mentioned.
Examples of the base catalyst include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, organic amines such as ammonia, monomethylamine and dimethylamine, and quaternary compounds such as tetramethylammonium hydroxide. One or more selected from ammonium salts can be mentioned.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法においては、操作性、工業的な安定性を考慮すると、酸触媒を用いて酸性条件下で重合反応を行うことが望ましく、中でも酸触媒として、p−トルエンスルホン酸、マロン酸およびフマル酸から選ばれる一種以上を用いて重合反応を行うことが好ましい。   In the method for producing SiOC ceramics of the present invention, in consideration of operability and industrial stability, it is desirable to carry out a polymerization reaction under acidic conditions using an acid catalyst, and in particular, p-toluenesulfonic acid is used as the acid catalyst. It is preferable to carry out the polymerization reaction using at least one selected from malonic acid and fumaric acid.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、重合触媒の混合量は、ケイ素含有有機化合物と炭素含有化合物の合計量を100質量部としたときに、0.1〜50質量部であることが好ましく、0.3〜30質量部であることがより好ましく、1〜20質量部であることがさらに好ましい。   In the method for producing SiOC ceramics of the present invention, the mixing amount of the polymerization catalyst is preferably 0.1 to 50 parts by mass when the total amount of the silicon-containing organic compound and the carbon-containing compound is 100 parts by mass, The amount is more preferably 0.3 to 30 parts by mass, and further preferably 1 to 20 parts by mass.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、(1)ケイ素含有有機化合物としてテトラエトキシシランオリゴマーを用い、炭素含有化合物としてレゾール型フェノール樹脂を用いた場合、以下のような重合反応が進行すると推定される。なお、この反応の過程では、レゾール型フェノール樹脂同士の重合も並行して進行するものと推定される。   In the method for producing SiOC ceramics of the present invention, (1) when a tetraethoxysilane oligomer is used as the silicon-containing organic compound and a resol type phenol resin is used as the carbon-containing compound, it is estimated that the following polymerization reaction proceeds. . In the course of this reaction, it is presumed that the polymerization of the resol type phenol resins also proceeds in parallel.

また、本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、(2)ケイ素含有有機化合物としてテトラエトキシシランオリゴマーを用い、炭素含有化合物としてノボラック型フェノール樹脂を用いた場合、以下のような重合反応が進行すると推定される。なお、この反応の過程では、ノボラック型フェノール樹脂同士の重合も並行して進行するものと推定される。   In the method for producing SiOC ceramics of the present invention, (2) when a tetraethoxysilane oligomer is used as the silicon-containing organic compound and a novolac type phenol resin is used as the carbon-containing compound, the following polymerization reaction is assumed to proceed. Is done. In the course of this reaction, it is presumed that the polymerization of novolac type phenol resins also proceeds in parallel.

この場合、(1)の重合反応により得られる反応物は、SiO構造当たりの炭素量が多量になるとともに残留するSiO構造を含みやすく、(2)の重合反応により得られる反応物は、SiO構造の周囲を炭素原子を有するベンゼン環で取り囲む構造を形成するため、導電性や分子量に見合ったSiO構造の分散が進みやすくなり、得られるSiOセラミックスを非水二次電池用負極活物質として使用したときに、高容量化し易くなる。   In this case, the reaction product obtained by the polymerization reaction of (1) tends to contain a residual SiO structure as the amount of carbon per SiO structure increases, and the reaction product obtained by the polymerization reaction of (2) In order to form a structure that surrounds the substrate with a benzene ring having carbon atoms, the dispersion of the SiO structure commensurate with conductivity and molecular weight is facilitated, and the resulting SiO ceramics was used as a negative electrode active material for non-aqueous secondary batteries. Sometimes it becomes easy to increase the capacity.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法においては、上記重合処理後に溶媒を除去することが好ましい。   In the method for producing SiOC ceramics of the present invention, it is preferable to remove the solvent after the polymerization treatment.

上記溶媒の除去は、真空下、もしくは不活性雰囲気下で行うことが望ましい。
上記溶媒除去は圧力を所定範囲内に制御しつつ行うことが好ましく、溶媒除去時の圧力は、0.01〜600torrが好ましく、0.1〜550torrがより好ましく、1〜500torrがさらに好ましい。
上記溶媒除去は、雰囲気温度を一定温度以上に制御することで行うことができ、溶媒除去時の雰囲気温度は、30〜200℃が好ましく、50〜200℃がより好ましく、70〜200℃がさらに好ましい。雰囲気温度の制御は、適宜加熱等することにより行うことができる。
溶媒の除去時間は、0.1〜100時間が好ましく、0.3〜75時間がより好ましく、0.5〜50時間がさらに好ましい。
上記加熱温度が30℃未満である場合、溶媒除去を効率的に進行させることが困難となり、また、重合反応時に溶媒を使用した場合には、溶媒除去に長時間を必要とする。
It is desirable to remove the solvent under vacuum or in an inert atmosphere.
The solvent removal is preferably performed while controlling the pressure within a predetermined range. The pressure at the time of solvent removal is preferably 0.01 to 600 torr, more preferably 0.1 to 550 torr, and further preferably 1 to 500 torr.
The solvent removal can be performed by controlling the ambient temperature to a certain temperature or higher, and the ambient temperature at the time of solvent removal is preferably 30 to 200 ° C, more preferably 50 to 200 ° C, and further 70 to 200 ° C. preferable. The atmospheric temperature can be controlled by appropriately heating or the like.
The removal time of the solvent is preferably 0.1 to 100 hours, more preferably 0.3 to 75 hours, and further preferably 0.5 to 50 hours.
When the heating temperature is less than 30 ° C., it is difficult to efficiently remove the solvent, and when a solvent is used during the polymerization reaction, it takes a long time to remove the solvent.

上記溶媒除去処理を、真空雰囲気等の減圧雰囲気で行うことにより、重合反応時に使用した溶媒や、副反応物および未反応原料を除去し、さらには重合物の硬化反応を進行させることができる。   By performing the solvent removal treatment in a reduced-pressure atmosphere such as a vacuum atmosphere, the solvent used in the polymerization reaction, side reaction products, and unreacted raw materials can be removed, and further the polymerization reaction can proceed.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法においては、得られた生成物を、200℃を超え800℃以下の温度下で一次焼成し、粉砕、分級して一次焼成粉末を作製する。   In the method for producing a SiOC ceramic of the present invention, the obtained product is subjected to primary firing at a temperature exceeding 200 ° C. and not higher than 800 ° C., and pulverized and classified to produce a primary fired powder.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法においては、上記焼成処理前に適宜予備粉砕処理することが好ましい。   In the method for producing SiOC ceramics according to the present invention, it is preferable to appropriately perform a preliminary pulverization treatment before the firing treatment.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、上記重合処理物の一次焼成処理前に予備粉砕処理する場合、最大粒子径が1000μm以下になるまで粉砕処理することが好ましく、最大粒子径が750μm以下になるまで粉砕処理することがより好ましく、最大粒子径が500μm以下になるまで粉砕処理することがさらに好ましい。
上記粉砕は、ハンマーミル、ピンミル、ジェットミル、ベベルインパクター、ターボミル、ナイフハンマーミル、ロータリーカッターミル、ロールクラッシャー等の公知の機械的粉砕装置から選ばれる粉砕装置を用いて行うことが好ましい。
また、さらに風力式、機械式等の分級機を用いて分級処理を行ってもよい。
In the method for producing SiOC ceramics according to the present invention, when pre-pulverization is performed before the primary firing treatment of the polymerized product, it is preferable to perform pulverization until the maximum particle size is 1000 μm or less, and the maximum particle size is 750 μm or less. It is more preferable to pulverize until the maximum particle size is 500 μm or less.
The pulverization is preferably performed using a pulverizer selected from known mechanical pulverizers such as a hammer mill, a pin mill, a jet mill, a bevel impactor, a turbo mill, a knife hammer mill, a rotary cutter mill, and a roll crusher.
Further, classification may be performed using a classifier such as a wind type or a mechanical type.

なお、本出願書類において、上記最大粒子径は、JIS Z8825−1:2001に準じ、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定される体積基準積算粒度分布における積算粒度で99%の粒子径を意味し、具体的には、測定試料を極小型スパーテル2杯分及び非イオン性界面活性剤(トリトン−X)2滴を水50mlに添加し、3分間超音波分散させたものを測定用試料とし、レーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所(株)製SALD2000)を用いて測定される体積基準積算粒度分布における積算粒度で99%の粒子径を意味する。   In the present application document, the maximum particle size means a particle size of 99% in terms of an integrated particle size in a volume-based integrated particle size distribution measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer according to JIS Z8825-1: 2001. Specifically, the measurement sample was prepared by adding 2 cups of ultra-small spatula and 2 drops of nonionic surfactant (Triton-X) to 50 ml of water and ultrasonically dispersing for 3 minutes, The cumulative particle size in the volume-based cumulative particle size distribution measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer (SALD2000 manufactured by Shimadzu Corporation) means a particle size of 99%.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法においては、上記重合処理物または予備粉砕した重合処理物を、200℃を超え800℃以下の温度下で一次焼成し、粉砕、分級して一次焼成粉末を作製する。
一次焼成処理時の加熱温度は、200℃を超え800℃以下であり、250℃〜750℃がより好ましく、400℃〜700℃がさらに好ましい。また、一次焼成処理時の加熱時間は、0.1〜100時間が好ましく、0.3〜75時間がより好ましく、0.5〜50時間がさらに好ましい。
In the method for producing SiOC ceramics according to the present invention, the above-mentioned polymerized product or pre-pulverized polymerized product is subjected to primary firing at a temperature exceeding 200 ° C. and 800 ° C. or less, and pulverized and classified to produce a primary fired powder. .
The heating temperature at the time of the primary firing treatment is more than 200 ° C and 800 ° C or less, more preferably 250 ° C to 750 ° C, and further preferably 400 ° C to 700 ° C. Moreover, 0.1-100 hours are preferable, the heating time at the time of a primary baking process has more preferable 0.3-75 hours, and 0.5-50 hours are further more preferable.

一次焼成処理時の加熱雰囲気は、不活性雰囲気または真空雰囲気が好ましく、不活性雰囲気としては、窒素雰囲気やアルゴン雰囲気等の希ガス雰囲気等を挙げることができる。
一次焼成処理は、トンネル炉、電気(電熱ヒーター)炉、誘導加熱炉、電磁波加熱炉、電気炉・電磁波ハイブリッド炉等の公知の焼成炉を用いて加熱処理することにより行うことができる。
The heating atmosphere during the primary firing treatment is preferably an inert atmosphere or a vacuum atmosphere, and examples of the inert atmosphere include a rare gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere.
The primary firing treatment can be performed by heat treatment using a known firing furnace such as a tunnel furnace, an electric (electric heater) furnace, an induction heating furnace, an electromagnetic heating furnace, an electric furnace / electromagnetic hybrid furnace, or the like.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法においては、上記一次焼成処理を行うことにより、適度な硬度を有する一次焼成処理物を得ることができ、一次焼成後に行う粉砕物の歩留まりを向上させることができる。   In the method for producing SiOC ceramics of the present invention, by performing the primary firing treatment, a primary firing treatment product having an appropriate hardness can be obtained, and the yield of the pulverized product obtained after the primary firing can be improved.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法においては、上記一次焼成処理によって得られた一次焼成処理物を粉砕し、分級処理して、一次焼成粉末を作製する。   In the method for producing SiOC ceramics of the present invention, the primary fired product obtained by the primary firing process is pulverized and classified to produce a primary fired powder.

上記粉砕は、ハンマーミル、ピンミル、ジェットミル、ベベルインパクター、ターボミル、ナイフハンマーミル、ロータリーカッターミル、ロールクラッシャー等の公知の機械的粉砕装置から選ばれる粉砕装置を用いて行うことが好ましい。
また、上記粉砕は、複数の粉砕装置を組み合わせて行ってもよい。
粉砕装置の粉砕条件は、所望特性等を有する粉末が得られるように適宜調整すればよい。
The pulverization is preferably performed using a pulverizer selected from known mechanical pulverizers such as a hammer mill, a pin mill, a jet mill, a bevel impactor, a turbo mill, a knife hammer mill, a rotary cutter mill, and a roll crusher.
The pulverization may be performed by combining a plurality of pulverizers.
What is necessary is just to adjust suitably the grinding | pulverization conditions of a grinding | pulverization apparatus so that the powder which has a desired characteristic etc. may be obtained.

上記粉砕処理後に分級処理するが、分級処理に用いる装置としては、ローター式分級機、振動ふるい、気流式分級機等を挙げることができる。   Classification is performed after the pulverization, and examples of the apparatus used for the classification include a rotor classifier, a vibration sieve, and an airflow classifier.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法においては、上記一次焼成処理物を粉砕し、分級処理して得られる一次焼成粉末は、最大粒子径が、100μm以下であるものが好ましく、75μm以下であるものがより好ましく、50μm以下であるものがさらに好ましい。   In the method for producing SiOC ceramics according to the present invention, the primary fired powder obtained by pulverizing and classifying the primary fired material is preferably one having a maximum particle size of 100 μm or less, preferably 75 μm or less. More preferably, it is more preferably 50 μm or less.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法においては、上記一次焼成処理物を粉砕し、分級処理することにより、得られるSiOCセラミックスのタップ密度、BET比表面積および体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50等を容易に調整することができる。
二次焼成後に粉砕処理しようとした場合、一般に二次焼成物の硬度が高くなるために、上記粉砕処理による調整が困難になる。
In the method for producing a SiOC ceramic of the present invention, the primary fired product is pulverized and classified to obtain a 50% cumulative particle size in the tap density, BET specific surface area and volume-based cumulative particle size distribution of the resulting SiOC ceramic. You can easily adjust the particle diameter D 50 and the like.
When an attempt is made to pulverize after secondary firing, generally the hardness of the secondary baked product is increased, making adjustment by the pulverization treatment difficult.

なお、本出願書類において、一次焼成粉末の最大粒子径は、JIS Z8825−1:2001に準じ、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定される体積基準積算粒度分布における積算粒度で99%の粒子径を意味し、具体的には、測定試料を極小型スパーテル2杯分及び非イオン性界面活性剤(トリトン−X)2滴を水50mlに添加し、3分間超音波分散させたものを測定用試料とし、レーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所(株)製SALD2000)を用いて測定される体積基準積算粒度分布における積算粒度で99%の粒子径を意味するものとする。   In the present application documents, the maximum particle size of the primary fired powder is 99% of the cumulative particle size in the volume-based cumulative particle size distribution measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer according to JIS Z8825-1: 2001. Specifically, for measurement, a sample obtained by adding 2 drops of ultra-small spatula and 2 drops of nonionic surfactant (Triton-X) to 50 ml of water and ultrasonically dispersing for 3 minutes A sample is assumed to mean a particle size of 99% in terms of an accumulated particle size in a volume-based accumulated particle size distribution measured using a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus (SALD2000 manufactured by Shimadzu Corporation).

本発明のSiOCセラミックスの製造方法においては、上記一次焼成粉末を、800℃を超え1200℃以下の温度条件下で二次焼成する。
本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、二次焼成は、加熱温度800℃を超え1200℃以下で行い、850〜1150℃で行うことが好ましく、850〜1100℃で行うことがより好ましい。
また、二次焼成処理時の加熱時間は、0.1〜100時間が好ましく、0.3〜75時間がより好ましく、0.5〜50時間がさらに好ましい。
In the method for producing SiOC ceramics of the present invention, the primary fired powder is secondarily fired under a temperature condition of more than 800 ° C. and 1200 ° C. or less.
In the method for producing SiOC ceramics according to the present invention, the secondary firing is performed at a heating temperature of over 800 ° C. at 1200 ° C. or less, preferably at 850 to 1150 ° C., more preferably at 850 to 1100 ° C.
Moreover, 0.1-100 hours are preferable, the heating time at the time of a secondary baking process has more preferable 0.3-75 hours, and 0.5-50 hours are further more preferable.

二次焼成時の加熱雰囲気は、不活性雰囲気または真空雰囲気が好ましく、不活性雰囲気としては、窒素雰囲気やアルゴン雰囲気等の希ガス雰囲気等を挙げることができる。
なお、上記不活性雰囲気を形成するガスは、水素ガス等の還元性ガスを含んでもよい。
The heating atmosphere during the secondary firing is preferably an inert atmosphere or a vacuum atmosphere, and examples of the inert atmosphere include a rare gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere.
Note that the gas forming the inert atmosphere may include a reducing gas such as hydrogen gas.

二次焼成処理は、トンネル炉、電気(電熱ヒーター)炉、誘導加熱炉、電磁波加熱炉、電気炉・電磁波ハイブリッド炉等の公知の焼成炉を用いて加熱処理することにより行うことができる。   The secondary firing treatment can be performed by heat treatment using a known firing furnace such as a tunnel furnace, an electric (electric heater) furnace, an induction heating furnace, an electromagnetic heating furnace, an electric furnace / an electromagnetic hybrid furnace, or the like.

本発明のSiOCセラミックスの製造方法においては、上記二次焼成処理を行うことにより、得られるSiOCセラミックスを非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、優れた初期効率および放電容量を発揮することができる。   In the method for producing a SiOC ceramic of the present invention, when the obtained SiOC ceramic is used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery by performing the secondary firing treatment, excellent initial efficiency and discharge capacity are obtained. It can be demonstrated.

本発明の製造方法で得られるSiOCセラミックスの詳細は、上述した本発明のSiOCセラミックスの説明で述べたとおりである。
本発明の製造方法においては、炭素含有化合物およびケイ素含有有機化合物を特定の順番で混合し重合処理した上で、焼成処理することから、原料である炭素含有化合物およびケイ素含有有機化合物の溶解性を向上させつつSiOCセラミックスを形成することができ、その結果、得られるSiOCセラミックスは、非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、優れた放電容量およびサイクル特性(サイクル維持率)を発揮し得ると考えられる。
The details of the SiOC ceramics obtained by the production method of the present invention are as described in the description of the SiOC ceramics of the present invention.
In the production method of the present invention, the carbon-containing compound and the silicon-containing organic compound are mixed and polymerized in a specific order, and then subjected to a firing treatment. SiOC ceramics can be formed while improving, and as a result, the obtained SiOC ceramics have excellent discharge capacity and cycle characteristics (cycle retention rate) when used as a negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries. It can be demonstrated.

本発明によれば、非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、優れた放電容量およびサイクル特性(サイクル維持率)を発揮するSiOCセラミックスを簡便かつ低コストに工業的に大量生産し得る方法を提供することができる。   According to the present invention, when used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, SiOC ceramics exhibiting excellent discharge capacity and cycle characteristics (cycle retention rate) are easily and inexpensively industrially mass-produced. Can be provided.

本発明のSiOCセラミックスまたは本発明の製造方法により得られるSiOCセラミックスにより、適宜複合材料を形成することもできる。
上記複合材料としては、1000回タッピングを行った際のタップ密度や、BET比表面積や、体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50が、上述した、本発明のSiOCセラミックスと同様のものであることが好ましい。
A composite material can be appropriately formed from the SiOC ceramic of the present invention or the SiOC ceramic obtained by the production method of the present invention.
As the composite material, the tap density at the time of tapping 1000 times, the BET specific surface area, and the particle size D 50 of 50% in the integrated particle size distribution in the volume-based integrated particle size distribution are the above-described SiOC ceramics of the present invention. It is preferable that they are the same.

上記複合材料としては、本発明のSiOCセラミックスまたは本発明の製造方法により得られるSiOCセラミックスと、導電性炭素材料とを含有する複合材料を挙げることができる。   Examples of the composite material include a composite material containing the SiOC ceramic of the present invention or the SiOC ceramic obtained by the production method of the present invention and a conductive carbon material.

上記導電性炭素材料としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンファイバ、グラフェン、膨張黒鉛、人造黒鉛、天然黒鉛、ハードカーボン等の導電性炭素材料から選ばれる一種以上を挙げることができる。
導電性炭素材料の形態も特に制限されないが、粉体や繊維状物であることが好ましく、SiOCセラミックス中に均一に分散し得るものであることが好ましい。
Examples of the conductive carbon material include conductive carbon materials such as acetylene black, ketjen black, furnace black, thermal black, and the like, carbon nanotubes, carbon fibers, graphene, expanded graphite, artificial graphite, natural graphite, and hard carbon. One or more types selected from can be mentioned.
The form of the conductive carbon material is not particularly limited, but is preferably a powder or a fibrous material, and is preferably capable of being uniformly dispersed in the SiOC ceramic.

複合材料が、本発明のSiOCセラミックスまたは本発明の製造方法により得られるSiOCセラミックスと、導電性炭素材料とを含有するものである場合、導電性炭素材料の含有割合は、1質量%〜30質量%であることが好ましく、2質量%〜25質量%がより好ましく、3質量%〜20質量%がさらに好ましい。
上記含有割合が1質量%を下回る場合には導電性炭素材による電気抵抗値の低下効果を発揮し難くなり、30質量%を上回る場合には、非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに電池容量が低いものになる。
When the composite material contains the SiOC ceramic of the present invention or the SiOC ceramic obtained by the production method of the present invention and the conductive carbon material, the content of the conductive carbon material is 1% by mass to 30% by mass. %, Preferably 2% to 25% by weight, more preferably 3% to 20% by weight.
When the content is less than 1% by mass, it is difficult to exert an effect of lowering the electrical resistance value due to the conductive carbon material, and when it exceeds 30% by mass, it is used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. When the battery capacity is low.

本発明のSiOCセラミックスおよび導電性炭素材料を含有する複合材料は、導電性炭素材料を含有することにより、容易に電気抵抗を低減することができる。   The composite material containing the SiOC ceramics and the conductive carbon material of the present invention can easily reduce the electric resistance by containing the conductive carbon material.

本発明のSiOCセラミックスまたは本発明の製造方法により得られるSiOCセラミックスと、導電性炭素材料とを含有する複合材料を製造する方法としては、例えば、上述した本発明のSiOCセラミックスの製造方法において、(1)炭素含有化合物を溶媒に分散して分散液を調製する際に導電性炭素材料を所望量混合するか、(2)炭素含有化合物を溶媒に分散した分散液にケイ素含有有機化合物を混合して混合液を調製する際に所望量混合するか、または(3)炭素含有化合物とケイ素含有有機化合物を含有する混合液中に導電性炭素材料を所望量混合する等の方法で導電性炭素材料を混合する以外は、上述した本発明のSiOCセラミックスの製造方法と同様の方法によって調製することができる。   As a method for producing the composite material containing the SiOC ceramic of the present invention or the SiOC ceramic obtained by the production method of the present invention and a conductive carbon material, for example, in the above-described method for producing the SiOC ceramic of the present invention, ( 1) When preparing a dispersion by dispersing a carbon-containing compound in a solvent, a desired amount of conductive carbon material is mixed, or (2) a silicon-containing organic compound is mixed in a dispersion in which a carbon-containing compound is dispersed in a solvent. When preparing a mixed solution, a desired amount is mixed, or (3) a conductive carbon material is mixed with a desired amount of a conductive carbon material in a mixed solution containing a carbon-containing compound and a silicon-containing organic compound. Except for mixing, it can be prepared by the same method as the above-described method for producing the SiOC ceramic of the present invention.

本発明のSiOCセラミックスまたは本発明の製造方法により得られるSiOCセラミックスを有するSiOCセラミックス複合材料としては、本発明のSiOCセラミックスまたは本発明の製造方法により得られるSiOCセラミックスの表面に、シリコンオキシカーバイドセラミックスを含む炭素被膜が設けられてなるシリコンオキシカーバイドセラミックス複合材料を挙げることができる。   As the SiOC ceramic composite material having the SiOC ceramic of the present invention or the SiOC ceramic obtained by the production method of the present invention, silicon oxycarbide ceramic is applied to the surface of the SiOC ceramic of the present invention or the SiOC ceramic obtained by the production method of the present invention. Examples thereof include a silicon oxycarbide ceramic composite material provided with a carbon coating.

上記シリコンオキシカーバイドセラミックスを含む炭素被膜の厚さは、0.01〜10μmであることが好ましく、0.02〜7μmであることがより好ましく、0.05〜5μmであることがさらに好ましい。
上記厚さが10μmを超える場合には、被覆対象となるSiOCセラミックス表面の細孔が減少したり、細孔への電解液の侵入が阻害され易くなり、上記厚さが0.01μm未満である場合には、所望の効果を発揮し難くなる。
The thickness of the carbon coating containing the silicon oxycarbide ceramic is preferably 0.01 to 10 μm, more preferably 0.02 to 7 μm, and still more preferably 0.05 to 5 μm.
When the thickness exceeds 10 μm, the pores on the surface of the SiOC ceramic to be coated are reduced or the penetration of the electrolytic solution into the pores is easily inhibited, and the thickness is less than 0.01 μm. In some cases, it becomes difficult to achieve a desired effect.

本発明のSiOCセラミックス複合材料が、表面にシリコンオキシカーバイドセラミックスを含む炭素被膜をさらに有するものであることにより、SiOCセラミックスからなる粒子同士の接触電気抵抗を容易に低減することができる。また、非水電解質二次電池用負極活物質として利用したときに、電解液の分解を抑制することができるとともに、内部抵抗の損失を低減することができ、この結果、サイクル維持率を向上させ、出入力特性を向上させることができる。   When the SiOC ceramic composite material of the present invention further has a carbon coating containing silicon oxycarbide ceramics on the surface, the contact electrical resistance between particles made of SiOC ceramics can be easily reduced. In addition, when used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, it is possible to suppress the decomposition of the electrolytic solution and to reduce the loss of internal resistance, thereby improving the cycle retention rate. The input / output characteristics can be improved.

なお、本出願書類において、上記SiOCを含む炭素被膜の厚さは、電界放出形走査電子顕微鏡(FE−SEM)のEDXマッピングにて50点を測定したときの算術平均値を意味し、具体的には、電解放射形走査電子顕微鏡(JEOL社製FE−SEM(JSM−6340F))を用い、測定用試料をイオンミリング(Gatan社製、model−691)により切断した断面をEDXマッピングにて観察して、SiOCを含む炭素被膜を特定し、50点の被膜厚さを測定したときの算術平均値を意味する。   In addition, in this application document, the thickness of the carbon film containing SiOC means an arithmetic average value when 50 points are measured by EDX mapping of a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). For this, an electrolytic radiation scanning electron microscope (FE-SEM (JSM-6340F) manufactured by JEOL) was used, and a cross section obtained by cutting the measurement sample by ion milling (manufactured by Gatan, model-691) was observed by EDX mapping. And the carbon film containing SiOC is specified, and the arithmetic mean value when the film thickness of 50 points | pieces is measured is meant.

また、本出願書類において、シリコンオキシカーバイドセラミックスを含む炭素被膜とは、被覆対象となるSiOCセラミックスを構成するシリコンオキシカーバイドセラミックスよりも炭素原子の含有割合が高いものを意味し、炭素原子を、原子比で、25〜100%含むものが好ましく、27〜100%含むものがより好ましく、30〜100%含むものがさらに好ましい。
シリコンオキシカーバイドセラミックスを含む炭素被膜は、Si原子の原子比が、10〜50%であるものが好ましく、12〜45%であるものがより好ましく、15〜40%であるものがさらに好ましい。上記Si原子の原子比が0.1%未満であると、本発明のSiOCセラミックス複合材料を非水電解質二次電池の負極活物質として使用したときに、放電容量が低下し易くなり、上記Si原子の原子比が50%を超えると、本発明のSiOCセラミックス複合材料を非水電解質二次電池の負極活物質として使用したときに、サイクル特性(サイクル維持率)が低下し易くなる。
シリコンオキシカーバイドセラミックスを含む炭素被膜は、O原子の原子比が、10〜50%であるものが好ましく、12〜45%であるものがより好ましく、15〜40%がさらに好ましい。
Further, in the present application documents, the carbon coating containing silicon oxycarbide ceramics means a material having a higher carbon atom content than silicon oxycarbide ceramics constituting the SiOC ceramics to be coated. The ratio is preferably 25 to 100%, more preferably 27 to 100%, and still more preferably 30 to 100%.
The carbon film containing silicon oxycarbide ceramics preferably has an Si atom atomic ratio of 10 to 50%, more preferably 12 to 45%, and even more preferably 15 to 40%. When the atomic ratio of the Si atoms is less than 0.1%, when the SiOC ceramic composite material of the present invention is used as a negative electrode active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery, the discharge capacity tends to decrease, and the Si If the atomic ratio of the atoms exceeds 50%, the cycle characteristics (cycle maintenance ratio) tend to be lowered when the SiOC ceramic composite material of the present invention is used as the negative electrode active material of the nonaqueous electrolyte secondary battery.
The carbon coating containing silicon oxycarbide ceramics preferably has an O atom ratio of 10 to 50%, more preferably 12 to 45%, and even more preferably 15 to 40%.

なお、本出願書類において、上記Si原子、O原子、炭素原子の原子比は、Solid state ionics,225 (2012)p.522-526記載の方法により特定される値を意味し、具体的には、カーボンアナライザー(LECO社、C−200)およびN/Oアナライザー(LECO社、TC−436)により、炭素原子および酸素原子量を同定し、残量をSi原子とすることにより算出した値を意味する。   In the present application documents, the atomic ratio of Si atom, O atom, and carbon atom means a value specified by the method described in Solid state ionics, 225 (2012) p.522-526, specifically, This means a value calculated by identifying the carbon atom and oxygen atom amounts with the carbon analyzer (LECO, C-200) and N / O analyzer (LECO, TC-436) and setting the remaining amount as Si atoms. .

上記シリコンオキシカーバイドセラミックスを含む炭素被膜が表面に設けられてなるSiOCセラミックス複合材料を製造する方法としては、上述した方法により製造された本発明のSiOCセラミックスの表面に、炭素前駆体とケイ素含有有機化合物との混合物であるシリコンオキシカーバイドセラミックス前駆体を被覆し、重合処理した後、粉砕(解砕)する方法(以下、複合材料の製法(I)と称する)や、炭素前駆体または炭素前駆体とケイ素含有有機化合物との混合物であるシリコンオキシカーバイドセラミックス前駆体を重合処理した後、上述した方法により製造された本発明のSiOCセラミックスと混合し、次いで粉砕(解砕)する方法(以下、複合材料の製法(II)と称する)を挙げることができる。   As a method for producing a SiOC ceramic composite material having a carbon coating containing the silicon oxycarbide ceramic on the surface, a carbon precursor and a silicon-containing organic material are formed on the surface of the SiOC ceramic of the present invention produced by the method described above. A method in which a silicon oxycarbide ceramic precursor, which is a mixture with a compound, is coated, polymerized, and then crushed (disintegrated) (hereinafter referred to as a composite material production method (I)), a carbon precursor or a carbon precursor A method of polymerizing a silicon oxycarbide ceramic precursor, which is a mixture of an organic compound and a silicon-containing organic compound, followed by mixing with the SiOC ceramic of the present invention produced by the method described above, and then crushing (breaking) (Referred to as the production method (II) of the material).

上記炭素前駆体としては、コールタール、コールタールピッチ、石油系ピッチ、フリュードクラッキングボトムオイル(FCC−DO)、エチレンボトムオイル(EHC)等の、石油系、石炭系または合成系のピッチやタール類から選ばれる一種以上を挙げることができ、また、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリ(α−ハロゲン化アクリロニトリル)等のアクリル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂や、糖類等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
上記炭素前駆体としては、ピッチまたはフェノール樹脂がコスト上または電池特性上好適に使用することができる。
Examples of the carbon precursor include petroleum-based, coal-based or synthetic pitches and tars such as coal tar, coal tar pitch, petroleum pitch, fluid cracking bottom oil (FCC-DO), and ethylene bottom oil (EHC). One or more selected from the group consisting of: acrylic resins such as phenol resins, furan resins, polyacrylonitrile, poly (α-halogenated acrylonitrile); thermoplastic resins such as polyamideimide resins, polyamide resins, and polyimide resins; One or more types selected from thermosetting resins and sugars can be used.
As the carbon precursor, pitch or phenol resin can be suitably used in terms of cost or battery characteristics.

また、ケイ素含有有機化合物としては、上述した本発明のSiOCセラミックスの製造方法で使用するケイ素含有有機化合物と同様のものを挙げることができる。
上記シリコンオキシカーバイドセラミックス前駆体は、上記炭素前駆体およびケイ素含有有機化合物を所望割合となるように混合することにより調製することができる。
Moreover, as a silicon containing organic compound, the thing similar to the silicon containing organic compound used with the manufacturing method of the SiOC ceramics of this invention mentioned above can be mentioned.
The silicon oxycarbide ceramic precursor can be prepared by mixing the carbon precursor and the silicon-containing organic compound in a desired ratio.

上記シリコンオキシカーバイドセラミックス前駆体は、適宜溶媒に溶解した状態で取り扱ってもよい。   You may handle the said silicon oxycarbide ceramic precursor in the state melt | dissolved in the solvent suitably.

上記溶媒としては、上記炭素前駆体またはシリコンオキシカーバイドセラミックス前駆体を溶解し得るものであれば特に制限されず、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アセトン、メチルケトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド 、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル等の極性溶媒、エチレングリコール、アントラセンオイル、クレオソート油およびFCCデカントオイル(FCCDO)等から選ばれる一種以上を挙げることができる。   The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the carbon precursor or silicon oxycarbide ceramic precursor. For example, methanol, ethanol, propanol, butanol, acetone, methyl ketone, tetrahydrofuran, dimethylformamide, dimethylacetamide And at least one selected from polar solvents such as dimethyl sulfoxide and acetonitrile, ethylene glycol, anthracene oil, creosote oil and FCC decant oil (FCCDO).

上記溶媒の使用量は、炭素前駆体100質量部に対して、10〜1000質量部であることが好ましく、100〜500質量部であることがより好ましい。
溶媒の使用量が、炭素前駆体100質量部に対して10質量部を下回る場合には、炭素前駆体を溶解し難く均一に重合することが困難な場合があり、炭素前駆体100質量部に対して1000質量部を上回る場合には、余剰な溶媒が多くなり易くなりコスト高となる。
上記溶媒を使用することにより、本発明のSiOCセラミックスに対して上記シリコンオキシカーバイドセラミックス前駆体を均一に被覆し易くなる。
The amount of the solvent used is preferably 10 to 1000 parts by mass and more preferably 100 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the carbon precursor.
When the amount of the solvent used is less than 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the carbon precursor, it may be difficult to dissolve the carbon precursor and it may be difficult to uniformly polymerize the carbon precursor. On the other hand, when the amount exceeds 1000 parts by mass, the excess solvent tends to increase and the cost increases.
By using the solvent, it becomes easy to uniformly coat the silicon oxycarbide ceramic precursor on the SiOC ceramic of the present invention.

上記シリコンオキシカーバイドセラミックス前駆体は、重合触媒を含有するものであることが好ましい。
重合触媒としては、酸触媒または塩基触媒を挙げることができる。
塩基触媒としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物類、アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミンなどの有機アミン類、テトラメチルアンモニウムハイドロキサイド等の四級アンモニウム塩類から選ばれる一種以上を挙げることができる。
酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、リン酸、ホウ酸などの無機酸類、p − トルエンスルホン酸等の有機スルホン酸類、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、安息香酸などの有機モノカルボン酸類、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などの有機ジカルボン酸類から選ばれる一種以上を挙げることができる。
操作性、工業的な安定性を考慮すると、酸触媒を使用して、酸性条件下で反応を行うことが望ましく、中でも酸触媒として、p−トルエンスルホン酸、マロン酸およびフマル酸から選ばれる一種以上を用いることが好ましい。
The silicon oxycarbide ceramic precursor preferably contains a polymerization catalyst.
Examples of the polymerization catalyst include an acid catalyst and a base catalyst.
Examples of the base catalyst include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, organic amines such as ammonia, monomethylamine and dimethylamine, and quaternary compounds such as tetramethylammonium hydroxide. One or more selected from ammonium salts can be mentioned.
Examples of the acid catalyst include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, perchloric acid, phosphoric acid, and boric acid, organic sulfonic acids such as p-toluenesulfonic acid, and organic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, and benzoic acid. One or more kinds selected from organic dicarboxylic acids such as monocarboxylic acids, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, fumaric acid, phthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid can be mentioned.
In view of operability and industrial stability, it is desirable to carry out the reaction under acidic conditions using an acid catalyst. Among them, the acid catalyst is a kind selected from p-toluenesulfonic acid, malonic acid and fumaric acid. It is preferable to use the above.

上記複合材料の製法(I)により、本発明のSiOCセラミックスの表面に、炭素前駆体とケイ素含有有機化合物との混合物であるシリコンオキシカーバイドセラミックス前駆体を被覆し、重合処理する場合、本発明のSiOCセラミックスの表面に、上記炭素前駆体またはシリコンオキシカーバイドセラミックス前駆体を被覆する方法としては、本発明のSiOCセラミックスと、上記炭素前駆体またはシリコンオキシカーバイドセラミックス前駆体とを混合処理する方法を挙げることができ、上記炭素前駆体またはシリコンオキシカーバイドセラミックス前駆体を被覆し、重合処理する方法としては、加熱条件下に上記混合処理を行う方法を挙げることができる。   When the surface of the SiOC ceramic of the present invention is coated with a silicon oxycarbide ceramic precursor, which is a mixture of a carbon precursor and a silicon-containing organic compound, and polymerized by the above-described composite material production method (I), Examples of the method for coating the surface of the SiOC ceramic with the carbon precursor or silicon oxycarbide ceramic precursor include a method of mixing the SiOC ceramic of the present invention with the carbon precursor or silicon oxycarbide ceramic precursor. Examples of the method of coating the carbon precursor or silicon oxycarbide ceramic precursor and performing the polymerization treatment include a method of performing the mixing treatment under heating conditions.

上記混合処理は、加熱処理可能な公知の混合機により行うことが好ましく、このような混合機としては、内部に撹拌軸を有し該攪拌軸に攪拌翼を取り付けて混合を行うミキサーを挙げることができ、具体的には、ヘンシェルミキサー(日本コークス工業(株)製)、ハイスピードミキサー(深江パウテック(株)製、レディゲミキサー((株)マツボー製)、ニーダー、万能混合機等を挙げることができる。   The mixing treatment is preferably performed by a known mixer capable of heat treatment, and examples of such a mixer include a mixer that has a stirring shaft inside and is equipped with a stirring blade attached to the stirring shaft. Specific examples include Henschel mixer (manufactured by Nippon Coke Kogyo Co., Ltd.), high speed mixer (manufactured by Fukae Powtech Co., Ltd.), Redige mixer (manufactured by Matsubo Co., Ltd.), kneader, universal mixer be able to.

上記混合処理は、剪断速度が、0.1〜20000(1/秒)になるように行うことが好ましく、0.5〜17500(1/秒)になるように行うことがより好ましく、1〜15000(1/秒)になるように行うことがさらに好ましい。   The mixing treatment is preferably performed so that the shear rate is 0.1 to 20000 (1 / second), more preferably 0.5 to 17500 (1 / second). It is more preferable to carry out so that it may become 15000 (1 / second).

加熱条件下に上記混合処理することにより重合処理する場合、処理温度は、上記炭素前駆体の溶融温度以上炭化温度未満の温度であることが好適であり、具体的には、0〜200℃が好ましく、20〜200℃がより好ましい。
また、上記重合時間は0.01〜240時間が望ましく、0.05〜220時間がより望ましく、0.1〜200時間がさらに好ましい。
When the polymerization treatment is performed by performing the above mixing treatment under heating conditions, the treatment temperature is preferably a temperature that is higher than the melting temperature of the carbon precursor and lower than the carbonization temperature, specifically, 0 to 200 ° C. Preferably, 20-200 degreeC is more preferable.
The polymerization time is preferably 0.01 to 240 hours, more preferably 0.05 to 220 hours, and further preferably 0.1 to 200 hours.

混合処理または重合処理は、不活性雰囲気下で行うが好ましく、不活性雰囲気としては、窒素雰囲気やアルゴン雰囲気等の希ガス雰囲気等を挙げることができる。
また、上記混合処理または重合処理は、非水雰囲気で行うことがより好ましく、非水雰囲気としては、脱水された窒素雰囲気やアルゴン雰囲気等の希ガス雰囲気等を挙げることができる。上記混合または重合処理時に水分が存在すると、ケイ素含有有機化合物のシリカ化が進行し易くなるため、得られたSiOCセラミックス複合材料を非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、電池容量が低下し易く電池特性が低下し易くなる。
The mixing treatment or the polymerization treatment is preferably performed in an inert atmosphere, and examples of the inert atmosphere include a rare gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere and an argon atmosphere.
The mixing treatment or the polymerization treatment is more preferably performed in a non-water atmosphere, and examples of the non-water atmosphere include a rare gas atmosphere such as a dehydrated nitrogen atmosphere and an argon atmosphere. When water is present during the mixing or polymerization treatment, silicification of the silicon-containing organic compound is likely to proceed. Therefore, when the obtained SiOC ceramic composite material is used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the battery The capacity tends to decrease and the battery characteristics tend to decrease.

上記混合処理によって、本発明のSiOCセラミックスの表面にシリコンオキシカーバイドセラミックス前駆体が付着して膜状化するとともに、上記混合処理をシリコンオキシカーバイドセラミックス前駆体が重合反応を開始する温度条件下で行うことにより、本発明のSiOCセラミックスの表面にシリコンオキシカーバイドセラミックスを含む炭素被膜を形成することができる。   By the above mixing treatment, the silicon oxycarbide ceramic precursor adheres to the surface of the SiOC ceramic of the present invention to form a film, and the above mixing treatment is performed under temperature conditions at which the silicon oxycarbide ceramic precursor starts a polymerization reaction. Thereby, the carbon film containing silicon oxycarbide ceramics can be formed on the surface of the SiOC ceramic of the present invention.

上記複合材量の製法(II)により、上記炭素前駆体とケイ素含有有機化合物との混合物であるシリコンオキシカーバイドセラミックス前駆体を重合処理した後、本発明のSiOCセラミックスと混合する場合、重合処理時の処理温度、処理時間、処理雰囲気の詳細は、上述した複合材料の製法(I)の場合と同様であり、得られた重合処理物を本発明のSiOCセラミックスと混合する場合に使用する混合装置や剪断速度、処理雰囲気の詳細も、上述した複合材料の製法(I)の場合と同様である。   When the silicon oxycarbide ceramic precursor, which is a mixture of the carbon precursor and the silicon-containing organic compound, is polymerized and then mixed with the SiOC ceramic of the present invention by the above-described composite material production method (II), The details of the treatment temperature, treatment time, and treatment atmosphere are the same as in the above-described method (I) for producing a composite material, and a mixing apparatus used when the obtained polymerized product is mixed with the SiOC ceramic of the present invention. The details of the shear rate and the processing atmosphere are also the same as in the case of the above-described composite material production method (I).

上記複合材料の製法(I)により、本発明のSiOCセラミックスの表面に、炭素前駆体とケイ素含有有機化合物との混合物であるシリコンオキシカーバイドセラミックス前駆体を被覆し、重合処理した後や、上記複合材料の製法(II)により、炭素前駆体とケイ素含有有機化合物との混合物であるシリコンオキシカーバイドセラミックス前駆体を重合処理し、本発明のSiOCセラミックスと混合した後、真空下、もしくは不活性雰囲気下で加熱することにより、溶媒等を除去することが好ましい。
溶媒等を除去する加熱温度は30〜200℃が好ましく、50〜200℃がより好ましく、70〜200℃がさらに好ましい。上記加熱温度が30℃未満である場合、溶媒等の除去に長時間を必要とする。
上記加熱処理により、シリコンオキシカーバイドセラミックスを含む炭素被膜を硬化することもできる。
After the surface of the SiOC ceramic of the present invention is coated with a silicon oxycarbide ceramic precursor, which is a mixture of a carbon precursor and a silicon-containing organic compound, and polymerized by the production method (I) of the composite material, A silicon oxycarbide ceramic precursor, which is a mixture of a carbon precursor and a silicon-containing organic compound, is polymerized by the material production method (II), mixed with the SiOC ceramic of the present invention, and then in a vacuum or under an inert atmosphere. It is preferable to remove the solvent and the like by heating with.
30-200 degreeC is preferable, the heating temperature which removes a solvent etc. has more preferable 50-200 degreeC, and 70-200 degreeC is further more preferable. When the heating temperature is less than 30 ° C., it takes a long time to remove the solvent and the like.
The carbon film containing silicon oxycarbide ceramics can also be cured by the heat treatment.

上記加熱処理により得られた反応生成物は、さらに窒素雰囲気やアルゴン雰囲気等の希ガス雰囲気等不活性雰囲気中あるいは真空中にて焼成処理することが好ましい。
上記焼成処理時の温度は、800〜1200℃が好ましく、900〜1150℃がより好ましく、1000〜1100℃がさらに好ましい。
また、焼成処理時間は、0.1〜100時間が好ましく、0.3〜75時間がより好ましく、0.5〜50時間がさらに好ましい。
The reaction product obtained by the heat treatment is preferably further baked in an inert atmosphere such as a rare gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere or in a vacuum.
800-1200 degreeC is preferable, the temperature at the time of the said baking processing has more preferable 900-1150 degreeC, and 1000-1100 degreeC is further more preferable.
Moreover, 0.1-100 hours are preferable, as for baking processing time, 0.3-75 hours are more preferable, and 0.5-50 hours are further more preferable.

上記複合材量の製法(I)または複合材料の製法(II)においては、上記重合処理後、好ましくは上記焼成処理後に、得られた焼成処理物を最大粒子径100μm以下まで粉砕(解砕)処理することが好ましく、75μm以下まで粉砕(解砕)処理することがより好ましく、50μm以下まで粉砕(解砕)処理することがさらに好ましい。
上記粉砕は、ハンマーミル、ピンミル、ジェットミル、ベベルインパクター、ターボミル、ナイフハンマーミル、ロータリーカッターミル、ロールクラッシャー等の公知の機械的粉砕装置から選ばれる粉砕装置を用いて行うことが好ましい。
上記粉砕は、複数の粉砕装置を組み合わせて行ってもよい。
粉砕装置の粉砕条件は、所望特性等を有する粉末が得られるように適宜調整すればよい。
In the production method (I) of the composite material amount or the production method (II) of the composite material, the obtained fired product is pulverized (pulverized) to a maximum particle size of 100 μm or less after the polymerization treatment, preferably after the firing treatment. It is preferable to process, it is more preferable to grind | pulverize (disintegrate) to 75 micrometers or less, and it is further more preferable to grind | pulverize (disintegrate) to 50 micrometers or less.
The pulverization is preferably performed using a pulverizer selected from known mechanical pulverizers such as a hammer mill, a pin mill, a jet mill, a bevel impactor, a turbo mill, a knife hammer mill, a rotary cutter mill, and a roll crusher.
The pulverization may be performed by combining a plurality of pulverizers.
What is necessary is just to adjust suitably the grinding | pulverization conditions of a grinding | pulverization apparatus so that the powder which has a desired characteristic etc. may be obtained.

上記粉砕処理後に必要に応じ分級処理してもよく、分級処理に用いる装置としては、ローター式分級機、振動ふるい、気流式分級機等を挙げることができる。   Classification may be performed as necessary after the pulverization, and examples of the apparatus used for the classification include a rotor classifier, a vibration sieve, and an airflow classifier.

上記粉砕処理または粉砕後の分級処理により、得られるSiOCセラミックス複合材料を構成するSiOCセラミックスのタップ密度、BET比表面積および体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50の低下を抑制し易くなる。 The classification treatment after the grinding process or grinding, the tap density of SiOC ceramics constituting the obtained SiOC ceramic composite material, a reduction of 50% of the particle diameter D 50 in cumulative particle size of the BET specific surface area and volume-based cumulative particle size distribution suppressed It becomes easy to do.

なお、本出願書類において、上記粉砕物の最大粒子径は、JIS Z8825−1:2001に準じ、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定される体積基準積算粒度分布における積算粒度で99%の粒子径を意味し、具体的には、測定試料を極小型スパーテル2杯分及び非イオン性界面活性剤(トリトン−X)2滴を水50mlに添加し、3分間超音波分散させたものを測定用試料とし、レーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所(株)製SALD2000)を用いて測定される体積基準積算粒度分布における積算粒度で99%の粒子径を意味する
ものとする。
In the present application documents, the maximum particle size of the pulverized product is 99% in terms of the cumulative particle size in the volume-based cumulative particle size distribution measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer according to JIS Z8825-1: 2001. Specifically, for measurement, a sample obtained by adding 2 drops of ultra-small spatula and 2 drops of nonionic surfactant (Triton-X) to 50 ml of water and ultrasonically dispersing for 3 minutes A sample is assumed to mean a particle size of 99% in terms of an accumulated particle size in a volume-based accumulated particle size distribution measured using a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus (SALD2000 manufactured by Shimadzu Corporation).

このようにして、表面にシリコンオキシカーバイドセラミックスを含む炭素被膜を有するシリコンオキシカーバイドセラミックス複合材料を作製することができる。
得られたシリコンオキシカーバイドセラミックス複合材料は、SiOCセラミックスからなる粒子同士の接触電気抵抗を容易に低減して、非水電解質二次電池用負極活物質として好適に使用することができる。
In this way, a silicon oxycarbide ceramic composite material having a carbon film containing silicon oxycarbide ceramics on the surface can be produced.
The obtained silicon oxycarbide ceramic composite material can easily be used as a negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery by easily reducing the contact electrical resistance between particles made of SiOC ceramics.

次に、本発明の非水電解質二次電池について説明する。
本発明の非水電解質二次電池は、本発明のSiOCセラミックスまたは本発明の製造方法により得られるSiOCセラミックスを負極活物質として含むことを特徴とするものである。
本発明の非水電解質二次電池は、本発明のSiOCセラミックスまたは本発明の製造方法により得られるSiOCセラミックスをそのままの形態で含むものであってもよいし、本発明のSiOCセラミックスまたは本発明の製造方法により得られるSiOCセラミックスを本発明のSiOC複合材料等の形態に加工したものを含むものであってもよい。
本発明の非水電解質二次電池としては、非水電解質リチウム電池等を挙げることができる。
Next, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described.
The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes the SiOC ceramic of the present invention or the SiOC ceramic obtained by the production method of the present invention as a negative electrode active material.
The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention may contain the SiOC ceramic of the present invention or the SiOC ceramic obtained by the production method of the present invention as it is, or the SiOC ceramic of the present invention or of the present invention. It may include those obtained by processing SiOC ceramics obtained by the manufacturing method into the form of the SiOC composite material of the present invention.
Examples of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention include a nonaqueous electrolyte lithium battery.

本発明の非水電解質二次電池において、負極電極は、例えば、負極集電体上に本発明のSiOCセラミックスまたは本発明の製造方法により得られるSiOCセラミックスと、バインダーとを含む膜が形成されてなるものを挙げることができる。   In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the negative electrode is formed, for example, on a negative electrode current collector by forming a film containing the SiOC ceramic of the present invention or the SiOC ceramic obtained by the production method of the present invention and a binder. Can be mentioned.

上記バインダーとしては、特に制限されないが、具体的には、フッ素系樹脂(ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等)、スチレン−ブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂から選ばれる一種以上を挙げることができる。   Although it does not restrict | limit especially as said binder, Specifically, 1 or more types chosen from resin, such as fluorine resin (polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, etc.), a styrene-butadiene resin, a polyimide resin, can be mentioned. .

本発明の非水電解質二次電池において、負極電極が、負極集電体上に本発明のSiOCセラミックスまたは本発明の製造方法により得られるSiOCセラミックスと、バインダーとを含む膜が形成されてなるものである場合、バインダー量は、特に制限されないが、本発明のSiOCセラミックスまたは本発明の製造方法により得られるSiOCセラミックス100質量部に対して、1〜30質量部であることが好ましく、3〜25質量部であることがより好ましく、5〜20質量部であることがさらに好ましい。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the negative electrode is formed by forming a film containing the binder on the negative electrode current collector, the SiOC ceramic of the present invention or the SiOC ceramic obtained by the production method of the present invention, and the binder. In this case, the amount of the binder is not particularly limited, but is preferably 1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the SiOC ceramic of the present invention or the SiOC ceramic obtained by the production method of the present invention, and 3 to 25 It is more preferable that it is a mass part, and it is still more preferable that it is 5-20 mass parts.

バインダー量が上記範囲外である場合、負極集電体表面上への密着強度が不十分になり易かったり、電極内部抵抗の上昇原因となる絶縁層が形成される場合がある。   When the amount of the binder is outside the above range, the adhesion strength on the surface of the negative electrode current collector tends to be insufficient, or an insulating layer that causes an increase in electrode internal resistance may be formed.

負極集電体上に形成されるSiOCセラミックスとバインダーとを含む膜は、任意の添加剤を含有するものであってもよい。
上記添加剤としては、例えば、導電助剤や黒鉛等の負極活物質を挙げることができる。
上記導電助剤としては、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等)、炭素繊維、カーボンナノチューブ等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
導電助剤の使用割合は特に制限されないが、SiOCセラミックス100質量部に対して、5〜30質量部であることが好ましく、5〜20質量部であることがより好ましい。
負極集電体上に形成されるSiOCセラミックスとバインダーとを含む膜が導電助剤を含むものであることにより、優れた導電性を発揮するとともに、電極の充放電容量の低下を抑制することができる。
The film containing the SiOC ceramic and the binder formed on the negative electrode current collector may contain any additive.
As said additive, negative electrode active materials, such as a conductive support agent and graphite, can be mentioned, for example.
As said conductive support agent, 1 or more types chosen from carbon black (Ketjen black, acetylene black, etc.), carbon fiber, a carbon nanotube, etc. can be mentioned.
Although the usage-amount of a conductive support agent is not restrict | limited in particular, it is preferable that it is 5-30 mass parts with respect to 100 mass parts of SiOC ceramics, and it is more preferable that it is 5-20 mass parts.
When the film containing the SiOC ceramics and the binder formed on the negative electrode current collector contains a conductive auxiliary agent, it is possible to exhibit excellent conductivity and suppress a decrease in charge / discharge capacity of the electrode.

負極集電体上に形成されるSiOCセラミックスとバインダーとを含む膜の膜厚は、例えば、10〜300μmであることが好ましく、20〜200μmであることがより好ましい。   The film thickness of the film containing the SiOC ceramic and the binder formed on the negative electrode current collector is, for example, preferably 10 to 300 μm, and more preferably 20 to 200 μm.

なお、本出願書類において、上記SiOCセラミックスとバインダーとを含む膜の膜厚は、電界放出形走査電子顕微鏡(FE−SEM)にて50点を測定したときの算術平均値を意味し、具体的には、電解放射形走査電子顕微鏡(JEOL社製FE−SEM(JSM−6340F))を用い、測定用試料をイオンミリング(Gatan社製、model−691)により切断した断面を観察して、上記SiOCセラミックスとバインダーとを含む膜を特定し、50点の被膜厚さを測定したときの算術平均値を意味する。   In addition, in this application document, the film thickness of the film containing the SiOC ceramics and the binder means an arithmetic average value when 50 points are measured with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). For this, an electrolytic emission scanning electron microscope (FE-SEM (JSM-6340F) manufactured by JEOL) was used, and a cross section of the measurement sample cut by ion milling (manufactured by Gatan, model-691) was observed. It means an arithmetic average value when a film containing SiOC ceramics and a binder is specified and the film thickness at 50 points is measured.

負極集電体は、特に限定されるものではなく、具体的には、銅、ニッケルまたはこれ等の合金からなる板状物、メッシュ、箔等が挙げられる。   The negative electrode current collector is not particularly limited, and specific examples include a plate, a mesh, a foil, and the like made of copper, nickel, or an alloy thereof.

本発明の非水電解質二次電池において、負極電極は、例えば、本発明のSiOCセラミックスまたは本発明の製造方法により得られるSiOCセラミックスと、バインダーおよび溶媒とを混合してペースト状物を形成し、得られたペースト状物を、集電体上に圧着しあるいは集電体上に塗布した後、乾燥して電極とする方法等により作製することができる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the negative electrode is formed by mixing, for example, the SiOC ceramic of the present invention or the SiOC ceramic obtained by the production method of the present invention, a binder and a solvent, The obtained paste-like material can be produced by a method of pressure bonding on a current collector or coating on a current collector and then drying to form an electrode.

バインダーとして、具体的には、上述したものを挙げることができる。また、バインダーの使用量も、上述したバインダーの配合割合と同様である。
バインダー量が上記範囲外である場合、負極集電体表面上への密着強度が不十分になり易く、また、電極内部抵抗の上昇原因となる絶縁層が形成される場合がある。
Specific examples of the binder include those described above. Moreover, the usage-amount of a binder is also the same as the mixing | blending ratio of the binder mentioned above.
When the amount of the binder is outside the above range, the adhesion strength on the surface of the negative electrode current collector tends to be insufficient, and an insulating layer that causes an increase in electrode internal resistance may be formed.

上記ペースト状物を形成する溶媒としては、通常、バインダーを溶解または分散可能な溶媒が使用され、具体的には、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミドなどの有機溶媒を例示することができる。
上記溶媒の使用量は、ペースト状物を形成し得る限り特に制限されず、例えば、本発明のSiOCセラミックスまたは本発明の製造方法により得られるSiOCセラミックスおよびバインダーの合計量100質量部に対し、0.01〜500質量部であることが好ましく、0.01〜400質量部であることがより好ましく、0.01〜300質量部であることがさらに好ましい。
As the solvent for forming the paste-like material, a solvent that can dissolve or disperse the binder is usually used, and specific examples thereof include organic solvents such as N-methylpyrrolidone and N, N-dimethylformamide. it can.
The amount of the solvent used is not particularly limited as long as a paste-like material can be formed. For example, the amount of the solvent is 0 with respect to 100 parts by mass of the total amount of the SiOC ceramic of the present invention or the SiOC ceramic obtained by the production method of the present invention and the binder. It is preferably 0.01 to 500 parts by mass, more preferably 0.01 to 400 parts by mass, and still more preferably 0.01 to 300 parts by mass.

上記ペースト状物には、任意の添加材を配合してもよく、添加剤の具体例や添加剤の配合割合は、上述したとおりである。   Arbitrary additives may be blended with the paste-like material, and specific examples of additives and blending ratios of the additives are as described above.

上記ペースト状物の調製方法も特に制限されず、例えば、バインダーと溶媒との混合液(または分散液)に本発明のSiOCセラミックスまたは本発明の製造方法により得られるSiOCセラミックスを混合する方法等を例示することができる。   The method for preparing the paste-like product is not particularly limited. For example, a method of mixing the SiOC ceramic of the present invention or the SiOC ceramic obtained by the manufacturing method of the present invention with a mixed liquid (or dispersion) of a binder and a solvent. It can be illustrated.

負極集電体に塗布するペーストの膜厚は、30〜500μmが好ましく、50〜300μmがより好ましい。
上記ペーストを塗布した後、適宜乾燥処理することが好ましく、係る乾燥手段は特に限定されるものではないが、加熱真空乾燥処理が好ましい。
The thickness of the paste applied to the negative electrode current collector is preferably 30 to 500 μm, and more preferably 50 to 300 μm.
After applying the paste, it is preferable to appropriately perform a drying process, and the drying means is not particularly limited, but a heating vacuum drying process is preferable.

上記方法により、電極成形体を作製することができる。
本発明のSiOCセラミックスまたは本発明の製造方法により得られるSiOCセラミックスが繊維状である場合には、負極集電体に対して一軸方向に配したり、織物などの構造体の形状に加工した上で金属や導電性高分子等の導電性繊維で束ねたり編み込むことにより、電極成形体を作製してもよい。
上記電極成形体の形成においては、必要に応じて端子を組み合わせてもよい。
An electrode compact can be produced by the above method.
When the SiOC ceramic of the present invention or the SiOC ceramic obtained by the production method of the present invention is in a fibrous form, it is arranged in a uniaxial direction with respect to the negative electrode current collector or processed into a shape of a structure such as a fabric. The electrode molded body may be produced by bundling or braiding with conductive fibers such as metal or conductive polymer.
In forming the electrode molded body, terminals may be combined as necessary.

上述した方法により得られた電極成形体をそのまま負極電極として電池を組み立ててもよいが、これに先立ってあるいは組み立ての際に活物質であるリチウム金属を電極成形体に担持させた上で、負極電極としてもよい。
リチウム金属を担持することにより、初回充電時の不可逆容量を大幅に低減することができる。
リチウム金属を担持する方法としては、化学的方法、物理的方法、電気科学的方法を挙げることができ、例えば、リチウムイオン含有電解液に電極成形体を浸漬し、対極に金属リチウムを用いて電気含浸する方法、負極電極作製時に金属リチウム粉末を混合する方法、金属リチウムと電極成形体とを電気的に接触させる方法等を挙げることができる。
A battery may be assembled using the electrode molded body obtained by the above-described method as it is as a negative electrode, but prior to this or after assembling the lithium metal as an active material supported on the electrode molded body, It is good also as an electrode.
By carrying lithium metal, the irreversible capacity during the initial charge can be greatly reduced.
Examples of the method for supporting lithium metal include a chemical method, a physical method, and an electrochemical method. For example, an electrode molded body is immersed in a lithium ion-containing electrolytic solution, and the lithium metal is used for the counter electrode. Examples thereof include a method of impregnation, a method of mixing metallic lithium powder during preparation of the negative electrode, and a method of electrically contacting metallic lithium with an electrode molded body.

本発明の非水電解質二次電池は、上記負極電極とともに、リチウムを吸蔵・放出可能な正極電極、電解液、セパレータ、集電体、ガスケット、封口板、ケース等の電池構成要素を有するものを挙げることができ、これ等の電池構成要素は常法により組み立て、製造することができる。   The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a battery component such as a positive electrode capable of occluding and releasing lithium, an electrolytic solution, a separator, a current collector, a gasket, a sealing plate, and a case together with the negative electrode. These battery components can be assembled and manufactured by conventional methods.

本発明の非水電解質二次電池において、正極電極としては、特に制限されないが、例えば、正極集電体、正極活物質、導電材等により構成されたものを挙げることができる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the positive electrode is not particularly limited, and examples thereof include a positive electrode current collector, a positive electrode active material, a conductive material, and the like.

上記正極集電体としては、例えば、アルミニウム等を挙げることができる。
上記正極活物質としては、リチウムイオン等の電解液を吸蔵・脱離が可能なものであれば特に制限されず、例えば、TiS、MoS、NbSe、FeS、VS、VSe等の層状構造を有する金属カルコゲン化物、CoO、Cr、TiO、CuO、V、MoO、V(・P)、MnO(・LiO)、LiCoO、LiNiO、LiMn等の金属酸化物やリン酸鉄系材料等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
上記正極活物質としては、LiCoO、LiNiO、LiMn等のリチウム複合酸化物から選ばれる一種以上が好ましい。
正極活物質に用いられる導電材としては、黒鉛、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、カーボンブラック等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
Examples of the positive electrode current collector include aluminum.
The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can occlude / desorb an electrolytic solution such as lithium ion, and examples thereof include TiS 2 , MoS 3 , NbSe 3 , FeS, VS 2 , and VSe 2 . Metal chalcogenide having a layered structure, CoO 2 , Cr 3 O 5 , TiO 2 , CuO, V 3 O 6 , Mo 3 O, V 2 O 5 (· P 2 O 5 ), Mn 2 O (· Li 2 O ), LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 and other metal oxides, iron phosphate-based materials, and the like.
Examples of the positive active material, LiCoO 2, LiNiO 2, one or more selected from lithium composite oxide such as LiMn 2 O 4 are preferred.
Examples of the conductive material used for the positive electrode active material include one or more selected from graphite, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon black, and the like.

本発明の非水電解質二次電池において、電解液としては、特に制限されないが、有機溶媒に電解質を溶解させた溶液を挙げることができる。
上記電解質としては、例えば、LiPF、LiClO、LiBF、LiClF、LiAsF、LiSbF、LiAlO、LiAlCl、LiCl、LiI等のリチウム塩から選ばれる一種以上を例示することができる。
また、上記有機溶媒としては、例えば、カーボネート類(プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート等)、ラクトン類(γ−ブチロラクトン等)、鎖状エーテル類(1,2−ジメトキシエタン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル等)、環状エーテル類(テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキソラン、4−メチルジオキソラン等)、スルホラン類(スルホラン等)、スルホキシド類(ジメチルスルホキシド等)、ニトリル類(アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等)、アミド類(N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等)、ポリオキシアルキレングリコール類(ジエチレングリコール等)等の非プロトン性溶媒から選ばれる一種以上を例示することができる。
電解質濃度は、例えば、電解液1L中に、電解質0.3〜5モル含むものであることが好ましく、0.5〜3モル含むものであることがより好ましく、0.8〜1.5モル含むものであることがさらに好ましい。
In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the electrolytic solution is not particularly limited, and examples thereof include a solution in which an electrolyte is dissolved in an organic solvent.
As the electrolyte, for example, LiPF 6, LiClO 4, LiBF 4, LiClF 4, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlO 4, LiAlCl 4, LiCl, can be exemplified one or more selected from lithium salts such as LiI.
Examples of the organic solvent include carbonates (propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, etc.), lactones (γ-butyrolactone, etc.), chain ethers (1,2-dimethoxyethane, dimethyl ether, diethyl ether, etc.). ), Cyclic ethers (tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxolane, 4-methyldioxolane, etc.), sulfolanes (sulfolane, etc.), sulfoxides (dimethylsulfoxide, etc.), nitriles (acetonitrile, propionitrile, benzonitrile, etc.) And one or more selected from aprotic solvents such as amides (N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, etc.), polyoxyalkylene glycols (diethylene glycol, etc.) Rukoto can.
For example, the electrolyte concentration is preferably one containing 0.3 to 5 mol of electrolyte, more preferably 0.5 to 3 mol, and more preferably 0.8 to 1.5 mol in 1 L of the electrolyte solution. Further preferred.

本発明の非水電解質二次電池において、セパレータとしては、特に限定されるものではなく、例えば、多孔質ポリプロピレン製不織布、多孔質ポリエチレン製不織布等のポリオレフィン系の多孔質膜等から選ばれる一種以上を挙げることができる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the separator is not particularly limited, and for example, one or more selected from polyolefin-based porous films such as porous polypropylene nonwoven fabric and porous polyethylene nonwoven fabric Can be mentioned.

本発明の非水電解質二次電池は、例えば、積層形、パック形、ボタン形、ガム形、組電池形、角形といった種々の形態を採ることができる。
本発明の非水電解質二次電池は、本発明のSiOCセラミックスを含有するものであることから、軽量かつ高容量で高エネルギー密度であるために、ビデオカメラ、パソコン、ワープロ、ラジカセ、携帯電話などの携帯用小型電子機器の電源や補助電源、車両用の駆動電源、及び補助電源として好適に使用することができる。
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can take various forms such as a laminated form, a pack form, a button form, a gum form, an assembled battery form, and a square form.
Since the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains the SiOC ceramics of the present invention, it is lightweight, has a high capacity, and has a high energy density. Therefore, the video camera, personal computer, word processor, radio cassette, mobile phone, etc. It can be suitably used as a power source or auxiliary power source for portable electronic devices, a driving power source for vehicles, and an auxiliary power source.

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明は以下の例により何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited at all by the following examples.

(実施例1)
Ar流通下、4口フラスコ内にて、ノボラック型フェノール樹脂(群栄化学工業(株)製、PSM4261)18.6gをアセトン(和光純薬工業(wako)(株)製、沸点57℃)60mlに溶解させ、撹拌装置(HELDON社製BLW300)を用いて約130rpmで撹拌しつつ、テトラエトキシシラン(多摩化学工業(株)製、TEOS45)108.6gを滴下して、沸点が78℃である混合液を得た。その後、得られた混合液に酸触媒としてp−トルエンスルホン酸(和光純薬工業(wako)(株)製)を4.68g加えて重合を開始した。25℃/時間の昇温速度で78℃まで加熱し、その後20時間保持して還流を行った。次いで、得られた反応液を十分に冷却した後、エバポレーターにて真空中で温度200℃12時間保持することにより脱溶媒処理を実施した。
Example 1
In a 4-neck flask under Ar flow, 18.6 g of novolak type phenolic resin (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd., PSM4261) 60 ml of acetone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., boiling point 57 ° C.) 108.6 g of tetraethoxysilane (manufactured by Tama Chemical Co., Ltd., TEOS45) was added dropwise with stirring at about 130 rpm using a stirrer (BLW300 manufactured by HELDON), and the boiling point was 78 ° C. A mixture was obtained. Thereafter, 4.68 g of p-toluenesulfonic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (Wako) Co., Ltd.) was added as an acid catalyst to the obtained mixed solution to initiate polymerization. It heated to 78 degreeC with the temperature increase rate of 25 degreeC / hour, and hold | maintained for 20 hours after that, and refluxed. Next, after the obtained reaction liquid was sufficiently cooled, the solvent removal treatment was carried out by maintaining the temperature in a vacuum at 200 ° C. for 12 hours in an evaporator.

(一次焼成、粉砕、分級、二次焼成)
得られた重合体をAr雰囲気中、600℃で1時間保持することにより、一次焼成を施した。焼成後、カッターミルにて粉砕を行い、270メッシュの篩で分級を行った。
その後、得られた粉砕、分級処理物をAr雰囲気中、温度1000℃で3時間保持することにより二次焼成を行い、目的とするSiOCセラミックスの粉末状物を得た。
(Primary firing, grinding, classification, secondary firing)
The obtained polymer was subjected to primary firing by being held at 600 ° C. for 1 hour in an Ar atmosphere. After firing, it was pulverized with a cutter mill and classified with a 270 mesh sieve.
Then, secondary calcination was performed by holding the obtained pulverized and classified product in an Ar atmosphere at a temperature of 1000 ° C. for 3 hours to obtain a desired SiOC ceramic powder.

(粉体特性)
得られたSiOCセラミックス粉末は、1000回タッピングを行った際のタップ密度が1.13g/cm、BET比表面積が6m/g、体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50が13μmであるものであった。結果を表1に示す。
(Powder characteristics)
The obtained SiOC ceramic powder has a tap density of 1.13 g / cm 3 when tapped 1000 times, a BET specific surface area of 6 m 2 / g, and a particle size D of 50% as an integrated particle size in a volume-based integrated particle size distribution. 50 was 13 μm. The results are shown in Table 1.

<評価用リチウム二次電池の作製>
(a−1)負極電極の作製
上記SiOCセラミックス10gに対し、ケッチェンブラック0.71g、バインダーであるポリイミド5.88g、溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン6gを加え、計5分間撹拌混合し、負極合材ペースト状物を調製した。
得られた負極合材ペースト状物を厚さ18μmの銅箔(負極集電体)上にドクターブレードで塗布し、真空中で130℃の温度に加熱して溶媒を完全に揮発させることにより、銅箔表面に厚さ約50μmのSiOCセラミックスおよびバインダーを含む膜が形成された電極シートを得た。
得られた電極シートをローラープレスで圧延し、ポンチで打ち抜いて、2cmの負極電極(作用極)を作製した。
(a−2)正極電極の作製
不活性雰囲気下、リチウム金属箔を、ポンチで打ち抜いた厚さ270μmのニッケルメッシュ(集電体)にめり込ませることにより、正極電極(対極)を作製した。
<Preparation of lithium secondary battery for evaluation>
(A-1) Production of negative electrode To 10 g of the above-mentioned SiOC ceramics, 0.71 g of ketjen black, 5.88 g of polyimide as a binder, and 6 g of N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent were added and stirred for 5 minutes in total. A negative electrode mixture paste was prepared.
The obtained negative electrode mixture paste was applied to a 18 μm thick copper foil (negative electrode current collector) with a doctor blade and heated to a temperature of 130 ° C. in a vacuum to completely evaporate the solvent. An electrode sheet was obtained in which a film containing SiOC ceramics having a thickness of about 50 μm and a binder was formed on the surface of the copper foil.
The obtained electrode sheet was rolled with a roller press and punched with a punch to produce a 2 cm 2 negative electrode (working electrode).
(A-2) Production of positive electrode A positive electrode (counter electrode) was produced by indenting a lithium metal foil into a nickel mesh (current collector) having a thickness of 270 μm punched with a punch under an inert atmosphere. .

(b)評価用リチウム二次電池の組み立て
電解液として、1mol/dmのリチウム塩LiPFを溶解したエチレンカーボネート(EC)と、ジエチルカーボネート(DEC)との1:1混合溶液を使用して、不活性雰囲気下、図1に示すように、ケース1中に、上記ニッケルメッシュ(集電体)3にめり込ませた正極電極(対極)4、セパレータ5、上記負極(作用極)8、スペーサー7を積層させた状態で組付け、スプリング6を介して封口蓋(キャップ)2で封止することにより、図1に示す形態を有するボタン型の評価用リチウム二次電池を作製した。
(B) Assembly of lithium secondary battery for evaluation As an electrolytic solution, a 1: 1 mixed solution of ethylene carbonate (EC) in which 1 mol / dm 3 of lithium salt LiPF 6 was dissolved and diethyl carbonate (DEC) was used. In an inert atmosphere, as shown in FIG. 1, a positive electrode (counter electrode) 4, a separator 5, and a negative electrode (working electrode) 8 are embedded in the nickel mesh (current collector) 3 in the case 1. The button-type lithium secondary battery for evaluation having the form shown in FIG. 1 was prepared by assembling the spacers 7 in a stacked state and sealing them with a sealing lid (cap) 2 via a spring 6.

(1st放電容量)
得られた評価用リチウム二次電池において、初期電池測定に関しては、0.405mA、終止電圧5mVで定電流充電を行った後、下限電流0.0405mAとなるまで定電位保持した。次いで、0.405mAにて終止電圧3Vまで定電流放電を行い、1サイクル終了後の放電容量を定格容量(可逆容量(mAh/g))とした。以上の計測を6個の電池で行い、その算術平均値を1st放電容量とした。結果を表1に示す。
(1st discharge capacity)
In the obtained lithium secondary battery for evaluation, with respect to the initial battery measurement, constant current charging was performed at 0.405 mA and a final voltage of 5 mV, and then a constant potential was maintained until the lower limit current was 0.0405 mA. Next, constant current discharge was performed at 0.405 mA to a final voltage of 3 V, and the discharge capacity after the end of one cycle was defined as the rated capacity (reversible capacity (mAh / g)). The above measurement was performed with six batteries, and the arithmetic average value was defined as the 1st discharge capacity. The results are shown in Table 1.

(初期効率)
初期効率は、得られた評価用リチウム二次電池において、1回目の充電容量と放電容量により下記式により求めた。結果を表1に示す。
初期効率(%)=(1回目の放電容量(mAh/g)/1回目の充電容量(mAh/g))×100
(Initial efficiency)
The initial efficiency of the obtained evaluation lithium secondary battery was determined from the following equation using the first charge capacity and discharge capacity. The results are shown in Table 1.
Initial efficiency (%) = (first discharge capacity (mAh / g) / first charge capacity (mAh / g)) × 100

(サイクル特性(40回サイクル維持率))
上記評価用リチウム二次電池の初期測定で算出した定格容量を1Cとし、0.1Cで終止電圧5mVまで定電流充電を行った後、下限電流0.01Cとなるまで定電位保持した。次いで、0.1Cにて終止電圧3Vまで定電流放電を行い、40サイクルまで実施し、下記式により40回維持率を算出することによりサイクル特性を評価した。
40回維持率(%)=(40回目の放電容量(mAh/g)/1回目の放電容量(mAh/g))×100
本評価においては、上記評価用リチウム二次電池を2個作製して各々上記した方法により40回維持率を算出し、その算術平均値を求めた。結果を表1に示す。
(Cycle characteristics (40 cycle maintenance rate))
The rated capacity calculated in the initial measurement of the evaluation lithium secondary battery was set to 1 C, and after constant current charging to a final voltage of 5 mV at 0.1 C, a constant potential was maintained until the lower limit current became 0.01 C. Next, a constant current discharge was performed at 0.1 C to a final voltage of 3 V, and the cycle characteristics were evaluated by calculating the maintenance rate 40 times according to the following formula.
40 times maintenance rate (%) = (40th discharge capacity (mAh / g) / 1st discharge capacity (mAh / g)) × 100
In this evaluation, two lithium secondary batteries for evaluation were produced, the maintenance rate was calculated 40 times by the method described above, and the arithmetic average value was obtained. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
Ar流通下、4口フラスコ内に、ノボラック型フェノール樹脂(群栄化学工業(株)製、PSM4261)18.6gとテトラエトキシシラン(多摩化学工業(株)製、TEOS45)108.6gとを投入し、撹拌装置(HELDON社製BLW300)を用いて130rpmで撹拌しつつ、25℃/時間の昇温速度で100℃まで加熱した。
次いで、酸触媒としてp−トルエンスルホン酸(和光純薬工業(wako)(株)製)4.68gを5mlのアセトン(和光純薬工業(wako)(株)製、沸点57℃)に溶解させたものを滴下して重合を開始し、その後25℃/時間の昇温速度で150℃に昇温して20時間保持し還流を行った。次いで、得られた反応液を十分に冷却した後、エバポレーターにて真空中で温度200℃で12時間保持することにより脱溶媒処理を実施した。
(Comparative Example 1)
18.6 g of novolak-type phenolic resin (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd., PSM4261) and 108.6 g of tetraethoxysilane (manufactured by Tama Chemical Industry Co., Ltd., TEOS45) are introduced into a four-necked flask under Ar circulation. Then, the mixture was heated to 100 ° C. at a temperature increase rate of 25 ° C./hour while stirring at 130 rpm using a stirrer (BLW300 manufactured by HELDON).
Next, 4.68 g of p-toluenesulfonic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as an acid catalyst is dissolved in 5 ml of acetone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., boiling point 57 ° C.). Then, the polymerization was started by dropping, and then the temperature was raised to 150 ° C. at a rate of 25 ° C./hour and held for 20 hours to perform reflux. Next, after the obtained reaction liquid was sufficiently cooled, the solvent removal treatment was carried out by maintaining it in a vacuum at a temperature of 200 ° C. for 12 hours.

(一次焼成、粉砕、分級、二次焼成)
得られた重合体をAr雰囲気中、600℃で1時間保持することにより、一次焼成を施した。焼成後、カッターミルにて粉砕を行い、270メッシュの篩で分級を行った。
その後、得られた粉砕、分級処理物をAr雰囲気中、温度1000℃で3時間保持することにより二次焼成を行い、目的とするSiOCセラミックスの粉末状物を得た。
(Primary firing, grinding, classification, secondary firing)
The obtained polymer was subjected to primary firing by being held at 600 ° C. for 1 hour in an Ar atmosphere. After firing, it was pulverized with a cutter mill and classified with a 270 mesh sieve.
Then, secondary calcination was performed by holding the obtained pulverized and classified product in an Ar atmosphere at a temperature of 1000 ° C. for 3 hours to obtain a desired SiOC ceramic powder.

(粉体特性)
得られたSiOCセラミックス粉末は、1000回タッピングを行った際のタップ密度が1.13g/cm、BET比表面積が5m/g、体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50が13μmであるものであった。結果を表1に示す。
また、実施例1と同様にして、1st放電容量、初期効率および40回サイクル維持率を求めた。結果を表1に示す。
(Powder characteristics)
The obtained SiOC ceramic powder has a tap density of 1.13 g / cm 3 when tapped 1000 times, a BET specific surface area of 5 m 2 / g, and a particle size D of 50% in the integrated particle size distribution in the volume-based integrated particle size distribution. 50 was 13 μm. The results are shown in Table 1.
Further, in the same manner as in Example 1, the 1st discharge capacity, the initial efficiency, and the 40-cycle cycle retention ratio were obtained. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
Ar流通下、4口フラスコ内にて、テトラエトキシシラン(多摩化学工業(株)製、TEOS45)108.6gを、撹拌装置(HELDON社製BLW300)を用いて約130rpmで撹拌しつつ、ノボラック型フェノール樹脂(群栄化学工業(株)製、PSM4261)18.6gをアセトン(和光純薬工業(wako)(株)製、沸点65℃)60mlに溶解、分散させた分散液を滴下した。
得られた沸点が78℃である混合液に対し、酸触媒としてp−トルエンスルホン酸(和光純薬工業(wako)(株)製)を4.68g加えて重合を開始した。25℃/時間の昇温速度で78℃まで加熱し、その後20時間保持して還流を行った。次いで、得られた反応液を十分に冷却した後、エバポレーターにて真空中で温度200℃で12時間保持することにより脱溶媒処理を実施した。
(Comparative Example 2)
In a 4-necked flask under Ar circulation, 108.6 g of tetraethoxysilane (manufactured by Tama Chemical Co., Ltd., TEOS45) was stirred at about 130 rpm using a stirrer (BLW300 manufactured by HELDON), and a novolak type A dispersion obtained by dissolving and dispersing 18.6 g of a phenol resin (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd., PSM4261) in 60 ml of acetone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., boiling point 65 ° C.) was added dropwise.
4.68 g of p-toluenesulfonic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as an acid catalyst to the obtained mixture having a boiling point of 78 ° C. to initiate polymerization. It heated to 78 degreeC with the temperature increase rate of 25 degreeC / hour, and hold | maintained for 20 hours after that, and refluxed. Next, after the obtained reaction liquid was sufficiently cooled, the solvent removal treatment was carried out by maintaining it in a vacuum at a temperature of 200 ° C. for 12 hours.

(一次焼成、粉砕、分級、二次焼成)
得られた重合体をAr雰囲気中、600℃で1時間保持することにより、一次焼成を施した。焼成後、カッターミルにて粉砕を行い、270メッシュの篩で分級を行った。
その後、得られた粉砕、分級処理物をAr雰囲気中、温度1000℃で3時間保持することにより二次焼成を行い、目的とするSiOCセラミックスの粉末状物を得た。
(Primary firing, grinding, classification, secondary firing)
The obtained polymer was subjected to primary firing by being held at 600 ° C. for 1 hour in an Ar atmosphere. After firing, it was pulverized with a cutter mill and classified with a 270 mesh sieve.
Then, secondary calcination was performed by holding the obtained pulverized and classified product in an Ar atmosphere at a temperature of 1000 ° C. for 3 hours to obtain a desired SiOC ceramic powder.

(粉体特性)
得られたSiOCセラミックス粉末は、1000回タッピングを行った際のタップ密度が1.15g/cm、BET比表面積が/g、体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50が10μmであるものであった。結果を表1に示す。
また、実施例1と同様にして、1st放電容量、初期効率および40回サイクル維持率を求めた。結果を表1に示す。
(Powder characteristics)
The obtained SiOC ceramic powder has a tap density of 1.15 g / cm 3 when tapped 1000 times, a BET specific surface area of 6 m 2 / g, and a particle size of 50% in the cumulative particle size in the volume-based cumulative particle size distribution. D 50 was 10 μm. The results are shown in Table 1.
Further, in the same manner as in Example 1, the 1st discharge capacity, the initial efficiency, and the 40-cycle cycle retention ratio were obtained. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
一次焼成時の温度を400℃に変更した以外は、実施例1と同様に処理することにより、目的とするSiOCセラミックスの粉末状物を得た。
得られたSiOCセラミックス粉末は、1000回タッピングを行った際のタップ密度が1.11g/cm、BET比表面積が5m/g、体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50が12μmであるものであった。結果を表1に示す。
また、実施例1と同様にして、1st放電容量、初期効率および40回サイクル維持率を求めた。結果を表1に示す。
(Example 2)
Except that the temperature during primary firing was changed to 400 ° C., the same treatment as in Example 1 was carried out to obtain the desired SiOC ceramic powder.
The obtained SiOC ceramic powder has a tap density of 1.11 g / cm 3 when tapped 1000 times, a BET specific surface area of 5 m 2 / g, and a particle size D of 50% as an integrated particle size in a volume-based integrated particle size distribution. 50 was 12 μm. The results are shown in Table 1.
Further, in the same manner as in Example 1, the 1st discharge capacity, the initial efficiency, and the 40-cycle cycle retention ratio were obtained. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
一次焼成時の温度を800℃に変更した以外は、実施例1と同様に処理することにより、目的とするSiOCセラミックスの粉末状物を得た。
得られたSiOCセラミックス粉末は、1000回タッピングを行った際のタップ密度が1.15g/cm、BET比表面積が6m/g、体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50が13μmであるものであった。結果を表1に示す。
また、実施例1と同様にして、1st放電容量、初期効率および40回サイクル維持率を求めた。結果を表1に示す。
(Example 3)
Except that the temperature at the time of primary firing was changed to 800 ° C., the same treatment as in Example 1 was carried out to obtain the desired SiOC ceramic powder.
The obtained SiOC ceramic powder has a tap density of 1.15 g / cm 3 when tapped 1000 times, a BET specific surface area of 6 m 2 / g, and a particle size D of 50% in the cumulative particle size in the volume-based cumulative particle size distribution. 50 was 13 μm. The results are shown in Table 1.
Further, in the same manner as in Example 1, the 1st discharge capacity, the initial efficiency, and the 40-cycle cycle retention ratio were obtained. The results are shown in Table 1.

(比較例3)
一次焼成時の温度を1000℃に変更した以外は、実施例1と同様に処理することにより、目的とするSiOCセラミックスの粉末状物を得た。
得られたSiOCセラミックス粉末は、1000回タッピングを行った際のタップ密度が1.20g/cm、BET比表面積が6m/g、体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50が18μmであるものであった。結果を表1に示す。
また、実施例1と同様にして、1st放電容量、初期効率および40回サイクル維持率を求めた。結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
Except having changed the temperature at the time of primary baking to 1000 degreeC, it processed similarly to Example 1, and obtained the powdery object of the target SiOC ceramics.
The obtained SiOC ceramic powder has a tap density of 1.20 g / cm 3 when tapped 1000 times, a BET specific surface area of 6 m 2 / g, and a particle size D of 50% in the cumulative particle size in the volume-based cumulative particle size distribution. 50 was 18 μm. The results are shown in Table 1.
Further, in the same manner as in Example 1, the 1st discharge capacity, the initial efficiency, and the 40-cycle cycle retention ratio were obtained. The results are shown in Table 1.

(実施例4)
実施例1と同様に処理することにより、SiOCセラミックスの粉末状物を得た。
次いで、Ar流通下、4口フラスコ内に、ノボラック型フェノール樹脂(群栄化学工業(株)製、PSM4261)9.3gをアセトン(和光純薬工業(wako)(株)製)25mlに溶解させた。拌装置(HELDON社製BLW300)を用いて約130rpmで撹拌中、テトラエトキシシラン(多摩化学工業(株)製、TEOS45)0.93gを滴下した。その後、酸触媒としてp−トルエンスルホン酸(wako社製)を0.38g加えて重合を開始し、25℃/時間の昇温速度で溶液の沸点付近の温度である67℃まで加熱し、その後20時間保持して重合を終了した。
得られた重合溶液に上記多孔質SiOCセラミックスの粉末状物100gを投入し、自転・公転ミキサー(THINKY社製あわとり練太郎ARE−310)で2000rpm、5minの条件で粉末物と重合溶液を混合した。
次いで温度200℃で5時間硬化処理を行い、Ar雰囲気中、温度1000℃で3時間保持して焼成処理した。得られた焼成処理物をカッターミルで解砕処理し、270メッシュの篩で篩分けすることにより、シリコンオキシカーバイドセラミックスの表面に、厚さが0.2μmであるシリコンオキシカーバイドセラミックスを含む炭素被膜が設けられてなるSiOCセラミックス複合材料の粉末状物を得た。
Example 4
By processing in the same manner as in Example 1, a powdery material of SiOC ceramics was obtained.
Next, 9.3 g of novolak-type phenolic resin (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd., PSM4261) is dissolved in 25 ml of acetone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (wako) Co., Ltd.) in a 4-neck flask under Ar flow. It was. While stirring at about 130 rpm using a stirrer (BLW300 manufactured by HELDON), 0.93 g of tetraethoxysilane (manufactured by Tama Chemical Co., Ltd., TEOS45) was added dropwise. Thereafter, polymerization was started by adding 0.38 g of p-toluenesulfonic acid (manufactured by Wako) as an acid catalyst, and the mixture was heated to 67 ° C., which is a temperature near the boiling point of the solution, at a rate of temperature increase of 25 ° C./hour. The polymerization was terminated by maintaining for 20 hours.
100 g of the porous SiOC ceramic powder is added to the resulting polymerization solution, and the powder and the polymerization solution are mixed with a rotation / revolution mixer (Aritori Nertaro ARE-310, manufactured by THINKY) at 2000 rpm for 5 minutes. did.
Next, a curing treatment was performed at a temperature of 200 ° C. for 5 hours, and a firing treatment was performed in an Ar atmosphere at a temperature of 1000 ° C. for 3 hours. The obtained fired product is pulverized with a cutter mill, and sieved with a 270 mesh sieve, so that a carbon coating containing silicon oxycarbide ceramics having a thickness of 0.2 μm on the surface of silicon oxycarbide ceramics. A powdery material of a SiOC ceramic composite material provided with

得られたSiOCセラミックス複合材料の粉末は、タップ密度が1.10g/cm、BET比表面積が6m/g、平均粒子径D50が16μmであるものであった。結果を表1に示す。
また、得られたSiOCセラミックス複合材料を用いて、実施例1と同様にして、1st放電容量、初期効率および40回サイクル維持率を求めた。結果を表1に示す。
The obtained powder of the SiOC ceramic composite material had a tap density of 1.10 g / cm 3 , a BET specific surface area of 6 m 2 / g, and an average particle diameter D 50 of 16 μm. The results are shown in Table 1.
Further, using the obtained SiOC ceramic composite material, in the same manner as in Example 1, the 1st discharge capacity, the initial efficiency, and the 40-cycle cycle retention ratio were obtained. The results are shown in Table 1.

表1より、実施例1〜実施例4で得られたSiOCセラミックスまたはSiOCセラミックス複合材料を用いて作製された評価用リチウム二次電池は、1st放電容量、初期効率等に優れるものであることから、非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、放電容量およびサイクル特性(サイクル維持率)に優れるものであることが分かる。
加えて、表1より、実施例4で得られたSiOCセラミックス複合材料は、実施例1で得られたSiOCセラミックスに比較して、40回サイクル特性がさらに優れるものであることが分かる。
From Table 1, the lithium secondary battery for evaluation produced using the SiOC ceramics or SiOC ceramic composite material obtained in Examples 1 to 4 is excellent in 1st discharge capacity, initial efficiency, and the like. It can be seen that when used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, it has excellent discharge capacity and cycle characteristics (cycle retention rate).
In addition, it can be seen from Table 1 that the SiOC ceramic composite material obtained in Example 4 is more excellent in cycle characteristics than the SiOC ceramic obtained in Example 1.

一方、表1より、比較例1〜比較例3で得られたシリコンオキシカーバイドセラミックスを用いて作製された評価用リチウム二次電池は、1st放電容量、初期効率が低く、実用上十分な性能を発揮し得ないものであることが分かる。   On the other hand, from Table 1, the lithium secondary battery for evaluation produced using the silicon oxycarbide ceramics obtained in Comparative Examples 1 to 3 has low 1st discharge capacity and low initial efficiency, and has practically sufficient performance. It turns out that it cannot be demonstrated.

本発明によれば、非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、優れた放電容量およびサイクル特性(サイクル維持率)を発揮するシリコンオキシカーバイドセラミックスを提供し得るとともに、係るシリコンオキシカーバイドセラミックスを簡便かつ低コストに工業的に大量生産し得る方法を提供し、さらには上記シリコンオキシカーバイドセラミックスを用いたシリコンオキシカーバイドセラミックス複合材料および上記シリコンオキシカーバイドセラミックスを負極活物質とする非水電解質二次電池を提供することができる。   According to the present invention, when used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, silicon oxycarbide ceramics exhibiting excellent discharge capacity and cycle characteristics (cycle retention rate) can be provided, and Provided is a method capable of industrially mass-producing carbide ceramics easily and at low cost, and further provides a silicon oxycarbide ceramic composite material using the silicon oxycarbide ceramic and a non-aqueous solution using the silicon oxycarbide ceramic as a negative electrode active material. An electrolyte secondary battery can be provided.

1 ケース
2 封口蓋(キャップ)
3 集電体
4 正極電極
5 セパレータ
6 スプリング
7 スペーサー
8 負極電極
9 ガスケット
1 Case 2 Sealing lid (cap)
3 Current collector 4 Positive electrode 5 Separator 6 Spring 7 Spacer 8 Negative electrode 9 Gasket

Claims (7)

シリコンオキシカーバイドセラミックスであって、
炭素含有化合物を溶媒に分散した分散液にケイ素含有有機化合物を混合して混合液を調製し、
次いで前記混合液の沸点をT(℃)としたときに、T−10(℃)からTb(℃)間の温度下で重合処理を行った後、
得られた生成物を、200℃を超え800℃以下の温度下で一次焼成し、粉砕、分級して一次焼成粉末を作製し、次いで、
前記一次焼成粉末を、800℃を超え1200℃以下の温度条件下で二次焼成してなる
ことを特徴とするシリコンオキシカーバイドセラミックス。
Silicon oxycarbide ceramics,
A silicon-containing organic compound is mixed with a dispersion obtained by dispersing a carbon-containing compound in a solvent to prepare a mixed solution,
Next, when the boiling point of the liquid mixture is T b (° C.), after performing the polymerization treatment at a temperature between T b −10 (° C.) and T b (° C.),
The obtained product is subjected to primary firing at a temperature exceeding 200 ° C. and not more than 800 ° C., and pulverized and classified to produce a primary fired powder,
Silicon oxycarbide ceramics obtained by subjecting the primary fired powder to secondary firing under a temperature condition exceeding 800 ° C. and 1200 ° C. or less.
シリコンオキシカーバイドセラミックスを製造する方法であって、
炭素含有化合物を溶媒に分散した分散液にケイ素含有有機化合物を混合して混合液を調製し、
次いで前記混合液の沸点をTとしたときに、T−10℃からTb間の温度下で重合処理を行った後、
得られた生成物を、200℃を超え800℃以下の温度下で一次焼成し、粉砕、分級して一次焼成粉末を作製し、次いで、
前記一次焼成粉末を、800℃を超え1200℃以下の温度条件下で二次焼成する
ことを特徴とするシリコンオキシカーバイドセラミックスの製造方法。
A method for producing silicon oxycarbide ceramics,
A silicon-containing organic compound is mixed with a dispersion obtained by dispersing a carbon-containing compound in a solvent to prepare a mixed solution,
Then the boiling point of the mixture is taken as T b, after polymerization treatment at a temperature between T from T b -10 ° C. b,
The obtained product is subjected to primary firing at a temperature exceeding 200 ° C. and not more than 800 ° C., and pulverized and classified to produce a primary fired powder,
A method for producing silicon oxycarbide ceramics, characterized in that the primary firing powder is subjected to secondary firing under a temperature condition of more than 800 ° C and not more than 1200 ° C.
前記炭素含有化合物が、二以上のOH基を有する、フェノール樹脂である請求項2に記載のシリコンオキシカーバイドセラミックスの製造方法。   The method for producing silicon oxycarbide ceramics according to claim 2, wherein the carbon-containing compound is a phenol resin having two or more OH groups. 前記溶媒が、含酸素有機化合物である請求項2または請求項3に記載のシリコンオキシカーバイドセラミックスの製造方法。   The method for producing silicon oxycarbide ceramics according to claim 2 or 3, wherein the solvent is an oxygen-containing organic compound. 前記ケイ素含有有機化合物が、二以上のアルコキシ基を有するアルコキシシラン化合物である請求項2〜請求項4のいずれかに記載のシリコンオキシカーバイドセラミックスの製造方法。   The method for producing silicon oxycarbide ceramics according to any one of claims 2 to 4, wherein the silicon-containing organic compound is an alkoxysilane compound having two or more alkoxy groups. 請求項1に記載のシリコンオキシカーバイドセラミックスまたは請求項2〜請求項5の何れかに記載の製造方法により得られるシリコンオキシカーバイドセラミックスの表面に、シリコンオキシカーバイドセラミックスを含む炭素被膜が設けられてなることを特徴とするシリコンオキシカーバイドセラミックス複合材料。   A carbon film containing silicon oxycarbide ceramics is provided on the surface of the silicon oxycarbide ceramics according to claim 1 or the silicon oxycarbide ceramics obtained by the production method according to any one of claims 2 to 5. A silicon oxycarbide ceramic composite material characterized by that. 請求項1に記載のシリコンオキシカーバイドセラミックスまたは請求項2〜請求項5の何れかに記載の製造方法により得られるシリコンオキシカーバイドセラミックスを負極活物質として含むことを特徴とする非水電解質二次電池。   A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising the silicon oxycarbide ceramic according to claim 1 or the silicon oxycarbide ceramic obtained by the manufacturing method according to any one of claims 2 to 5 as a negative electrode active material. .
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