JP2017050248A - Method for manufacturing sei film-coated negative electrode active material powder - Google Patents

Method for manufacturing sei film-coated negative electrode active material powder Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing SEI film-coated negative electrode active material powder, which is less in impurity immixture, and superior in the stability of a charge/discharge performance when a power storage device is arranged by use thereof.SOLUTION: A method for manufacturing SEI film-coated negative electrode active material powder comprises: an electrolytic processing unit preparation step for preparing an electrolytic processing unit having a negative electrode current collector, a negative electrode active material powder layer made of negative electrode active material powder and put in contact with the negative electrode current collector, a porous body, and an alkali-metal ion source which are arranged in this order in a thickness direction, and a nonaqueous electrolyte solution, provided that the negative electrode current collector, the negative electrode active material powder layer, the porous body and the alkali-metal ion source are in contact with the nonaqueous electrolyte solution; a first electrolytic process step for electrically connecting the negative electrode current collector and alkali-metal ion source, which are arranged in the electrolytic processing unit, outside the electrolytic processing unit to predope alkali-metal ions to the negative electrode active material powder, and to form an SEI film on the surface of the negative electrode active material powder; and a powder-collecting step for collecting the negative electrode active material powder having gone through the electrolytic process step.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、SEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an SEI film-coated negative electrode active material powder.

太陽光発電や風力発電等の負荷平準化装置、コンピュータ等に代表される電子機器の瞬時電圧低下対策装置、電気自動車やハイブリッドカーのエネルギー回生装置などのような蓄電システムにおいては、エネルギー容量が大きくてかつ急速充放電が可能な蓄電デバイスが必要とされている。このような急速充放電や長寿命化が可能な蓄電デバイスとして、リチウムイオン二次電池及びリチウムイオンキャパシタのような、導電キャリアとしてアルカリ金属イオンを使用する蓄電デバイスが提唱されている。 Energy storage systems such as load leveling devices such as photovoltaic power generation and wind power generation, instantaneous voltage drop countermeasure devices for electronic devices such as computers, and energy regeneration devices for electric vehicles and hybrid cars have a large energy capacity. There is a need for an electricity storage device that can be rapidly charged and discharged. As such an electricity storage device capable of rapid charge / discharge and long life, an electricity storage device using an alkali metal ion as a conductive carrier, such as a lithium ion secondary battery and a lithium ion capacitor, has been proposed.

リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタでは、最初の充電において、非水電解液に含まれる溶媒が負極活物質と反応して、負極活物質の表面にその反応生成物である不動態膜が形成されることが知られている。このような不動態膜は、SEI(Solid Electroride Interphase)膜とも呼ばれ、非水電解液が負極活物質表面で分解する反応を抑制することが知られている。 In lithium ion secondary batteries and lithium ion capacitors, during the initial charge, the solvent contained in the non-aqueous electrolyte reacts with the negative electrode active material to form a passive film that is a reaction product on the surface of the negative electrode active material. It is known that Such a passive film is also referred to as a SEI (Solid Electrode Interface) film, and is known to suppress a reaction in which the nonaqueous electrolytic solution decomposes on the surface of the negative electrode active material.

形成されるSEI膜の特性は非水電解液の組成に応じて変化するため、SEI膜の形成に適した非水電解液やSEI膜を形成するための添加剤等が各種開発されている。
例えば、電極にSEI膜を形成するための添加剤を加える方法が引用文献1に開示されており、非水電解液に界面活性剤を添加する方法が引用文献2に開示されている。
Since the characteristics of the formed SEI film vary depending on the composition of the non-aqueous electrolyte, various non-aqueous electrolytes suitable for forming the SEI film, additives for forming the SEI film, and the like have been developed.
For example, Patent Document 1 discloses a method of adding an additive for forming an SEI film on an electrode, and Patent Document 2 discloses a method of adding a surfactant to a nonaqueous electrolytic solution.

特開2010−199043号公報JP 2010-199043 A 特開平11−126633号公報JP 11-126633 A

しかしながら、いずれの方法であっても、初回充電時に蓄電デバイスの内部でSEI膜を形成するため、非水溶媒がSEI膜形成のために消費されたり、SEI膜にリチウムイオンが取り込まれて不可逆容量が低下するなどの理由によって電池性能が低下するという問題があった。
さらに、SEI膜の形成に適した非水溶媒と、蓄電デバイスの高機能化に適した非水溶媒は必ずしも一致するとはいえず、SEI膜の形成に最適化された非水電解液を使用する蓄電デバイスでは、電池性能を充分に引き出すことができないという問題があった。
However, in any method, since the SEI film is formed inside the electricity storage device during the first charge, the non-aqueous solvent is consumed for the SEI film formation, or lithium ions are taken into the SEI film and the irreversible capacity. There has been a problem that the battery performance is lowered due to a decrease in the battery performance.
Furthermore, a non-aqueous solvent suitable for forming an SEI film is not necessarily the same as a non-aqueous solvent suitable for enhancing the functionality of an electricity storage device, and a non-aqueous electrolyte optimized for forming an SEI film is used. The power storage device has a problem that the battery performance cannot be sufficiently obtained.

上記課題を鑑みて本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、粉末状の負極活物質とアルカリ金属イオン供給源とを絶縁体を介して電解液中に配置して電気的に接続することにより、負極活物質に対するアルカリ金属イオンのプレドープが進行するとともに、負極活物質の表面にSEI膜が形成されることを見出し、本発明に到達したものである。 As a result of intensive studies by the present inventors in view of the above problems, by arranging and electrically connecting a powdered negative electrode active material and an alkali metal ion supply source in an electrolyte solution via an insulator The present inventors have found that an SEI film is formed on the surface of the negative electrode active material while pre-doping of alkali metal ions to the negative electrode active material proceeds, and the present invention has been achieved.

すなわち、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法は、負極集電体と、上記負極集電体と接触する負極活物質粉末からなる負極活物質粉末層と、多孔体と、アルカリ金属イオン供給源とがこの順で厚さ方向に配置され、上記負極集電体、上記負極活物質粉末層、上記多孔体及び上記アルカリ金属イオン供給源が非水電解液と接触している電解処理ユニットを準備する電解処理ユニット準備工程と、上記電解処理ユニットにおける上記負極集電体と上記アルカリ金属イオン供給源とを上記電解処理ユニットの外部で電気的に接続して、上記負極活物質粉末に対して上記アルカリ金属イオンのプレドープを行うとともに、上記負極活物質粉末の表面にSEI膜を形成する第1の電解処理工程と、電解処理工程を経た負極活物質粉末を回収する粉末回収工程とからなることを特徴とする。 That is, the manufacturing method of the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention includes a negative electrode current collector, a negative electrode active material powder layer composed of a negative electrode active material powder in contact with the negative electrode current collector, a porous body, and an alkali metal. Electrolytic treatment in which the ion source is arranged in this order in the thickness direction, and the negative electrode current collector, the negative electrode active material powder layer, the porous body, and the alkali metal ion source are in contact with the nonaqueous electrolytic solution An electrolytic treatment unit preparation step for preparing a unit, and the negative electrode current collector in the electrolytic treatment unit and the alkali metal ion supply source are electrically connected outside the electrolytic treatment unit to obtain the negative electrode active material powder. First, the alkali metal ions are pre-doped, and a first electrolytic treatment step for forming an SEI film on the surface of the negative electrode active material powder, and the negative electrode active material powder that has undergone the electrolytic treatment step are recovered. Characterized by comprising the a that powder recovery step.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法により得られた負極活物質粉末は、その表面にSEI膜が形成されている。従って、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法により得られた負極活物質粉末を蓄電デバイスとする際、初回の充放電によって新たにSEI膜を形成させる必要がないため、非水電解液を蓄電デバイスの高機能化に最適化することができる。さらに、初回の充放電によってSEI膜を形成させる必要がないため、SEI膜の形成に伴う不可逆容量の低下を抑制することができる。 The negative electrode active material powder obtained by the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention has an SEI film formed on the surface thereof. Therefore, when the negative electrode active material powder obtained by the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention is used as an electricity storage device, it is not necessary to form a new SEI film by the first charge / discharge. The liquid can be optimized to enhance the functionality of the electricity storage device. Furthermore, since it is not necessary to form the SEI film by the first charge / discharge, it is possible to suppress a decrease in irreversible capacity accompanying the formation of the SEI film.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法により負極活物質粉末の表面に形成されるSEI膜は、従来公知のSEI膜であり、蓄電デバイスの初回の充放電時に負極活物質粉末の表面に形成される不動態膜である。 The SEI film formed on the surface of the negative electrode active material powder by the SEI film-coated negative electrode active material powder manufacturing method of the present invention is a conventionally known SEI film, and the surface of the negative electrode active material powder during the first charge / discharge of the electricity storage device It is a passive film formed in

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法では、負極集電体と、該負極集電体と接触する負極活物質粉末からなる負極活物質粉末層と、多孔体と、アルカリ金属イオン供給源とがこの順で厚さ方向に配置され、負極集電体、負極活物質粉末層、多孔体及びアルカリ金属イオン供給源が非水電解液と接触している。
なお、厚さ方向とは、負極集電体、負極活物質粉末層、多孔体及びアルカリ金属イオン供給源が配置されている方向を指す。
In the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, a negative electrode current collector, a negative electrode active material powder layer comprising a negative electrode active material powder in contact with the negative electrode current collector, a porous body, and an alkali metal ion supply The negative electrode current collector, the negative electrode active material powder layer, the porous body, and the alkali metal ion supply source are in contact with the nonaqueous electrolytic solution.
The thickness direction refers to a direction in which the negative electrode current collector, the negative electrode active material powder layer, the porous body, and the alkali metal ion supply source are arranged.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法では、アルカリ金属イオン供給源と負極集電体を電解処理ユニットの外部で電気的に接続すると、アルカリ金属イオン供給源と負極活物質粉末層の間に電位差が発生するため該電位差を駆動力として非水電解液中のアルカリ金属イオンが非水溶媒に溶媒和された状態で負極活物質粉末の内部に挿入される反応が進行し、次いで非水溶媒の還元分解によりSEI膜が形成される。そして、対極であるアルカリ金属イオン供給源の表面では、非水電解液中のアルカリ金属イオン濃度を保つためにアルカリ金属イオンが非水電解液中に供給される。
このような反応により、粉末状の負極活物質(負極活物質粉末ともいう)にアルカリ金属イオンがプレドープされ、同時に負極活物質粉末の表面にSEI膜が形成されたSEI膜被覆負極活物質粉末が得られる。続いて、上記SEI膜被覆負極活物質粉末を回収することで、表面にSEI膜が形成された粉末状のSEI膜被覆負極活物質(SEI膜被覆負極活物質粉末ともいう)を得ることができる。
In the manufacturing method of the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, when the alkali metal ion supply source and the negative electrode current collector are electrically connected outside the electrolytic treatment unit, the alkali metal ion supply source and the negative electrode active material powder layer Since a potential difference is generated between them, a reaction in which the alkali metal ions in the non-aqueous electrolyte solution are solvated in a non-aqueous solvent proceeds using the potential difference as a driving force, An SEI film is formed by reductive decomposition of the water solvent. Then, on the surface of the alkali metal ion supply source that is the counter electrode, alkali metal ions are supplied into the non-aqueous electrolyte in order to maintain the alkali metal ion concentration in the non-aqueous electrolyte.
By such a reaction, the powdered negative electrode active material (also referred to as negative electrode active material powder) is pre-doped with alkali metal ions, and at the same time, the SEI film-coated negative electrode active material powder in which the SEI film is formed on the surface of the negative electrode active material powder is obtained. can get. Subsequently, by collecting the SEI film-coated negative electrode active material powder, a powdery SEI film-coated negative electrode active material (also referred to as SEI film-coated negative electrode active material powder) having an SEI film formed on the surface can be obtained. .

なお、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理工程において、アルカリ金属イオン供給源と負極集電体を電解処理ユニットの外部で電気的に接続する方法は、特に限定されず、例えば、アルカリ金属イオン供給源から電解処理ユニットの外部に延ばした一の配線の他端を負極集電体に接続する方法(短絡法ともいう)や、アルカリ金属イオン供給源から電解処理ユニットの外部に延びる第1の配線と、負極集電体から電解処理ユニットの外部に延びる第2の配線とを、充放電試験機等の回路監視制御システムを介して接続する方法が挙げられる。 In the electrolytic treatment process constituting the SEI film-coated negative electrode active material powder production method of the present invention, the method of electrically connecting the alkali metal ion supply source and the negative electrode current collector outside the electrolytic treatment unit is particularly limited. For example, a method of connecting the other end of one wiring extended from the alkali metal ion supply source to the outside of the electrolytic treatment unit to the negative electrode current collector (also referred to as a short circuit method), or an electrolytic treatment from the alkali metal ion supply source There is a method of connecting a first wiring extending outside the unit and a second wiring extending from the negative electrode current collector to the outside of the electrolytic treatment unit via a circuit monitoring control system such as a charge / discharge tester.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する第1の電解処理工程では、電流値や処理時間に応じて、負極活物質の表面に形成されるSEI膜の厚さ及びプレドープされるアルカリ金属の量が変化する。そのため、必要に応じて、電流値や処理時間を設定してもよい。
なお、SEI膜の形成に伴って負極活物質粉末の内部に挿入されたアルカリ金属については、続く第2の電解処理工程により、その一部又は全部を負極活物質粉末の内部から脱離(脱ドープともいう)させてもよい。
第2の電解処理工程については後述する。また、本明細書において単に電解処理工程と記載する場合、第1の電解処理工程及び第2の電解処理工程の両方を含む。
In the first electrolytic treatment process that constitutes the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the thickness of the SEI film formed on the surface of the negative electrode active material and the pre-doping are determined according to the current value and the treatment time. The amount of alkali metal changes. Therefore, the current value and the processing time may be set as necessary.
In addition, part or all of the alkali metal inserted into the negative electrode active material powder with the formation of the SEI film is detached (desorbed) from the negative electrode active material powder in the subsequent second electrolytic treatment step. (Also called dope).
The second electrolytic treatment process will be described later. In addition, in the present specification, the term “electrolytic treatment process” includes both the first electrolytic treatment process and the second electrolytic treatment process.

また、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法において、第1の電解処理工程後の電解処理ユニットは、プレドープによりアルカリ金属イオンの一部又は全部を失ったアルカリ金属イオン供給源、多孔体、SEI膜被覆負極活物質粉末及び負極集電体からなるが、アルカリ金属イオンの一部又は全部を失ったアルカリ金属イオン供給源とSEI膜被覆負極活物質粉末は多孔体を介して配置されているため、SEI膜被覆負極活物質粉末にアルカリ金属イオンの一部又は全部を失ったアルカリ金属イオン供給源が混入することを容易に避けることができる。
従って、粉末回収工程により回収されるSEI膜被覆負極活物質粉末は、不純物の混入が少なく、蓄電デバイスとした際の充放電性能の安定性に優れるといえる。
Moreover, in the manufacturing method of the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the electrolytic treatment unit after the first electrolytic treatment step is an alkali metal ion supply source that has lost some or all of the alkali metal ions due to pre-doping, porous Body, SEI film-coated negative electrode active material powder, and negative electrode current collector, but the alkali metal ion source and the SEI film-coated negative electrode active material powder that have lost some or all of the alkali metal ions are disposed through a porous body. Therefore, it can be easily avoided that the alkali metal ion supply source that has lost part or all of the alkali metal ions is mixed into the SEI film-coated negative electrode active material powder.
Therefore, it can be said that the SEI film-covered negative electrode active material powder recovered by the powder recovery process is less contaminated with impurities and has excellent charge / discharge performance stability when used as an electricity storage device.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法において、上記非水電解液を構成する非水溶媒は、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート及びプロピレンカーボネートからなる群から選択される少なくとも1種とエチレンカーボネートとの混合溶媒であることが好ましい。
非水電解液を構成する非水溶媒がジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート及びプロピレンカーボネートからなる群から選択される少なくとも1種とエチレンカーボネートとの混合溶媒であると、安定なSEI膜が形成されやすくなり、非水溶媒の更なる分解反応を抑制しやすくなる。
In the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the non-aqueous solvent constituting the non-aqueous electrolyte is at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, and propylene carbonate. A mixed solvent of ethylene carbonate and ethylene carbonate is preferred.
When the non-aqueous solvent constituting the non-aqueous electrolyte is a mixed solvent of ethylene carbonate and at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, and propylene carbonate, a stable SEI film is formed. It becomes easy to be carried out and it becomes easy to suppress the further decomposition reaction of a nonaqueous solvent.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法において、上記非水電解液は、さらにビニレンカーボネート(VC)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、リチウムビス(オキサレート)ボレート(LiBOB)及びスルホン酸からなる群から選択される少なくとも1種の添加剤を含むことが好ましい。
非水電解液がこれらの添加剤を含んでいると、SEI膜が緻密に形成されやすくなり、非水溶媒のさらなる分解反応を抑制しやすくなる。
In the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the non-aqueous electrolyte further comprises vinylene carbonate (VC), fluoroethylene carbonate (FEC), lithium bis (oxalate) borate (LiBOB), and sulfonic acid. It is preferable to include at least one additive selected from the group.
When the nonaqueous electrolytic solution contains these additives, the SEI film is easily formed densely, and the further decomposition reaction of the nonaqueous solvent is easily suppressed.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法において、上記負極活物質粉末層は、上記負極活物質粉末のみからなることが好ましい。
負極活物質粉末層が、負極活物質粉末のみからなると、粉末回収工程において不純物を除去する必要がなくなり、製造効率が向上する。
なお、電解処理ユニットを構成する負極活物質粉末層において負極活物質粉末は非水電解液と接触しているが、非水電解液は負極活物質粉末層を構成する物質として扱わないこととする。
In the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the negative electrode active material powder layer is preferably composed of only the negative electrode active material powder.
When the negative electrode active material powder layer is composed only of the negative electrode active material powder, it is not necessary to remove impurities in the powder recovery step, and the production efficiency is improved.
In the negative electrode active material powder layer constituting the electrolytic treatment unit, the negative electrode active material powder is in contact with the non-aqueous electrolyte, but the non-aqueous electrolyte is not treated as a material constituting the negative electrode active material powder layer. .

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法において、上記負極活物質粉末は、C、Si、Sn、SiO及びSiOからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
これらの材料からなる負極活物質粉末の表面には第1の電解処理工程によってSEI膜が形成されやすいため、本発明の製造方法を適用するのに適している。
In the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the negative electrode active material powder is preferably at least one selected from the group consisting of C, Si, Sn, SiO and SiO 2 .
Since the SEI film is easily formed on the surface of the negative electrode active material powder made of these materials by the first electrolytic treatment process, it is suitable for applying the manufacturing method of the present invention.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法において、上記アルカリ金属イオンはリチウムイオンであることが好ましい。
アルカリ金属イオンがリチウムイオンであると、形成されるSEI膜がリチウムイオンを取り込むことによりリチウム伝導性を有するため、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池用負極活物質として特に好ましく使用することができる。
In the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the alkali metal ion is preferably lithium ion.
When the alkali metal ions are lithium ions, the formed SEI film has lithium conductivity by taking in lithium ions, so that it can be particularly preferably used as a negative electrode active material for lithium ion secondary batteries with high energy density. .

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法において、上記アルカリ金属イオン供給源は予めリチウムイオンがプレドープされた炭素質材料であることが好ましい。
予めリチウムイオンがプレドープされた炭素質材料はサイクル特性に優れ、炭素質材料の層間にリチウムイオンが入るため、メタルとしてのLiはLi金属の表面に付着することになり、繰り返しの充放電に伴うリチウムデンドライトが発生しにくいため、プレドープによって、Liの出入り口となるSEI膜が均一に形成されるため、Liの偏析も起こり難く、プレドープ処理工程における安定性に優れる。
In the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the alkali metal ion supply source is preferably a carbonaceous material pre-doped with lithium ions.
The carbonaceous material pre-doped with lithium ions is excellent in cycle characteristics, and lithium ions enter between the layers of the carbonaceous material. Therefore, Li as a metal adheres to the surface of the Li metal and accompanies repeated charge and discharge. Since lithium dendrite is unlikely to be generated, the SEI film serving as the Li entrance is uniformly formed by pre-doping, so that Li segregation hardly occurs and the stability in the pre-doping process is excellent.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法において、上記負極集電体は銅製又はステンレス製の箔であることが好ましい。
負極集電体が銅製の箔であると、電気抵抗が小さく、またアルカリ金属と合金を作りにくいため、電解処理工程を効率よく進行させることができる。
負極集電体がステンレス製の箔であると、電解処理工程において非水電解液と反応しにくいため、負極集電体の劣化を防止しやすくなる。
In the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the negative electrode current collector is preferably a copper or stainless steel foil.
When the negative electrode current collector is a copper foil, the electric resistance is small and it is difficult to form an alloy with an alkali metal, so that the electrolytic treatment process can be efficiently advanced.
When the negative electrode current collector is a stainless steel foil, it is difficult to react with the non-aqueous electrolyte in the electrolytic treatment step, and thus it is easy to prevent the negative electrode current collector from being deteriorated.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法において、上記箔の表面には粗化処理が施されていることが好ましい。
上記箔の表面に粗化処理が施されていると、負極集電体と負極活物質粉末との接触性が向上するため、負極活物質粉末の表面においてSEI膜の形成が進行しやすくなる。また、負極集電体の一部に電流が集中することを抑制しやすくなる。
In the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, it is preferable that the surface of the foil is subjected to a roughening treatment.
When the surface of the foil is roughened, the contact between the negative electrode current collector and the negative electrode active material powder is improved, so that the formation of the SEI film easily proceeds on the surface of the negative electrode active material powder. Moreover, it becomes easy to suppress that an electric current concentrates on a part of negative electrode collector.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法において、上記第1の電解処理工程において、上記電解処理ユニットを構成する上記負極活物質粉末の全量を基準として0.05〜5Cの電流を、上記負極活物質粉末層と上記アルカリ金属イオン供給源との間に流すことが好ましい。
第1の電解処理工程における電流値(Cレートともいう)が上記範囲内であると、負極活物質粉末の表面に充分な厚さのSEI膜を形成させやすくなる。なお、上記第1の電解処理工程におけるCレートは、負極活物質粉末層を構成するすべての負極活物質粉末に対するプレドープが完了するのに1時間を要した時の電流値を1Cとしたものである。
ただし、第1の電解処理工程において負極活物質粉末層を構成するすべての負極活物質粉末に対するプレドープが完了するだけの電流を流す必要はなく、形成されるSEI膜の厚さに応じて、適宜Cレート及び処理時間を調整してもよい。
In the method for producing an SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, in the first electrolytic treatment step, an electric current of 0.05 to 5C based on the total amount of the negative electrode active material powder constituting the electrolytic treatment unit, It is preferable to flow between the negative electrode active material powder layer and the alkali metal ion supply source.
When the current value (also referred to as C rate) in the first electrolytic treatment step is within the above range, it becomes easy to form a sufficiently thick SEI film on the surface of the negative electrode active material powder. The C rate in the first electrolytic treatment step is such that the current value when 1 hour is required to complete the pre-doping for all the negative electrode active material powders constituting the negative electrode active material powder layer is 1C. is there.
However, in the first electrolytic treatment step, it is not necessary to pass a current sufficient to complete the pre-doping for all the negative electrode active material powders constituting the negative electrode active material powder layer, depending on the thickness of the SEI film to be formed. The C rate and processing time may be adjusted.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法では、上記第1の電解処理工程において、さらに、上記負極活物質粉末層の電位(vs. Li/Li)を測定することが好ましい。
第1の電解処理工程において負極活物質粉末層とアルカリ金属イオン供給源との間の電位差を測定することにより、プレドープの進行の度合いを推測することができる。
また、SEI膜は、負極活物質粉末層の電位が0.6V以下となった時に形成されやすいため、負極活物質粉末層の電位を測定することにより、負極活物質粉末の表面にSEI膜が形成されているかどうかを確認することができる。
In the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, it is preferable to further measure the potential (vs. Li + / Li) of the negative electrode active material powder layer in the first electrolytic treatment step.
By measuring the potential difference between the negative electrode active material powder layer and the alkali metal ion supply source in the first electrolytic treatment step, the degree of progress of pre-doping can be estimated.
In addition, since the SEI film is easily formed when the potential of the negative electrode active material powder layer becomes 0.6 V or less, the SEI film is formed on the surface of the negative electrode active material powder by measuring the potential of the negative electrode active material powder layer. It can be confirmed whether it is formed.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法では、上記第1の電解処理工程において、上記電解処理ユニットを厚さ方向に加圧することが好ましい。
なお、電解処理ユニットの厚さ方向とは、電解処理ユニットを構成する負極集電体、負極活物質粉末層、多孔体及びアルカリ金属イオン供給源が配置されている方向を指す。
第1の電解処理工程において電解処理ユニットを厚さ方向に加圧することにより、負極活物質粉末と負極集電体の接触性が高まり、アルカリ金属イオンのプレドープ及びSEI膜の形成が進行しやすくなる。
In the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, it is preferable to pressurize the electrolytic treatment unit in the thickness direction in the first electrolytic treatment step.
The thickness direction of the electrolytic treatment unit refers to the direction in which the negative electrode current collector, the negative electrode active material powder layer, the porous body, and the alkali metal ion supply source constituting the electrolytic treatment unit are arranged.
By pressurizing the electrolytic treatment unit in the thickness direction in the first electrolytic treatment step, the contact between the negative electrode active material powder and the negative electrode current collector is increased, and the formation of alkali metal ion pre-dope and SEI film is facilitated. .

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法において、上記加圧条件は0.5〜500N/cmであることが好ましい。
第1の電解処理工程における加圧条件を0.5〜500N/cmに設定することで、負極活物質粉末と負極集電体の接触性がより高まり、アルカリ金属イオンのプレドープ及びSEI膜の形成が進行しやすくなる。
なお、上記加圧条件は、電解処理ユニットの厚さ方向に加える力を、該力を加える面の電解処理ユニットの面積で除することにより算出する。
In the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the pressurizing condition is preferably 0.5 to 500 N / cm 2 .
By setting the pressurizing condition in the first electrolytic treatment step to 0.5 to 500 N / cm 2 , the contact between the negative electrode active material powder and the negative electrode current collector is further enhanced, and the alkali metal ion pre-doping and the SEI film Formation is likely to proceed.
The pressure condition is calculated by dividing the force applied in the thickness direction of the electrolytic treatment unit by the area of the electrolytic treatment unit on the surface to which the force is applied.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法では、上記第1の電解処理工程において、上記負極活物質粉末層内の負極活物質粉末を撹拌することが好ましい。
負極活物質粉末の表面におけるSEI膜の形成は、アルカリ金属イオン供給源に近い程速く進行するため、第1の電解処理工程において負極活物質粉末層を撹拌することで、第1の電解処理工程の進行を速めることができる。
In the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, it is preferable that the negative electrode active material powder in the negative electrode active material powder layer is stirred in the first electrolytic treatment step.
Since the formation of the SEI film on the surface of the negative electrode active material powder proceeds faster as it is closer to the alkali metal ion supply source, the first electrolytic treatment step is performed by stirring the negative electrode active material powder layer in the first electrolytic treatment step. Can be accelerated.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法では、上記第1の電解処理工程と上記粉末回収工程との間に、さらに、上記第1の電解処理工程において流れた電流の方向と反対の方向に電流を流して、上記負極活物質粉末にプレドープされたアルカリ金属イオンを脱ドープする第2の電解処理工程をさらに備えることが好ましい。
第2の電解処理工程を行うことで、負極活物質粉末にプレドープされたアルカリ金属イオンの一部又は全部を脱ドープすることができる。そのため、所望の電池性能にあわせた負極活物質の設計が可能となる。
なお、負極活物質粉末及び非水溶媒の種類によっては、負極活物質粉末に対するアルカリ金属イオンのプレドープが完了するまで第1の電解処理工程を行ったとしても、充分な量のSEI膜が形成されないことがある。このような場合には、第2の電解処理工程を行うことにより、負極活物質粉末内に挿入されたアルカリ金属イオンを脱ドープすることが考えられる。第2の電解処理工程によりアルカリ金属イオンを脱ドープされた負極活物質粉末には、再度、第1の電解処理工程を行うことが可能となり、再度行われる第1の電解処理工程により、更にSEI膜を形成することができる。
なお、充分な量のSEI膜が形成されたかどうかは、X線光電子分光分析(XPS)等により確認することができる。
In the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the direction opposite to the direction of the current flowing in the first electrolytic treatment step is further provided between the first electrolytic treatment step and the powder recovery step. It is preferable to further include a second electrolytic treatment step in which a current is passed in the direction to dedope the alkali metal ions predoped in the negative electrode active material powder.
By performing the second electrolytic treatment step, a part or all of the alkali metal ions predoped in the negative electrode active material powder can be dedoped. Therefore, the negative electrode active material can be designed in accordance with the desired battery performance.
Depending on the types of the negative electrode active material powder and the nonaqueous solvent, a sufficient amount of SEI film may not be formed even if the first electrolytic treatment step is performed until the alkali metal ion pre-doping of the negative electrode active material powder is completed. Sometimes. In such a case, it is conceivable that the alkali metal ions inserted into the negative electrode active material powder are dedoped by performing the second electrolytic treatment step. The negative electrode active material powder that has been dedoped with alkali metal ions in the second electrolytic treatment step can be subjected to the first electrolytic treatment step again. A film can be formed.
Whether or not a sufficient amount of the SEI film has been formed can be confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) or the like.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法では、上記第2の電解処理工程において、上記電解処理ユニットを構成する上記負極活物質粉末の全量を基準として0.05〜5Cの電流を、上記負極活物質粉末層と上記アルカリ金属イオン供給源との間に流すことが好ましい。
第2の電解処理工程におけるCレートが上記範囲内であると、負極活物質粉末の内部からのアルカリ金属イオンの脱ドープが充分に進行しやすくなる。
In the method for producing an SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, in the second electrolytic treatment step, a current of 0.05 to 5C is defined based on the total amount of the negative electrode active material powder constituting the electrolytic treatment unit. It is preferable to flow between the negative electrode active material powder layer and the alkali metal ion supply source.
When the C rate in the second electrolytic treatment step is within the above range, the alkali metal ion dedoping from the inside of the negative electrode active material powder is sufficiently facilitated.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法では、上記第2の電解処理工程において、さらに、上記負極活物質粉末層の電位(vs. Li/Li)を測定することが好ましい。
第2の電解処理工程において負極活物質粉末層の電位を測定することによって、アルカリ金属イオンの脱ドープ反応がどの程度進行しているのかを推測することができる。
In the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, it is preferable that the potential (vs. Li + / Li) of the negative electrode active material powder layer is further measured in the second electrolytic treatment step.
By measuring the potential of the negative electrode active material powder layer in the second electrolytic treatment step, it is possible to estimate how much the alkali metal ion dedoping reaction has progressed.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法では、上記第2の電解処理工程において、上記電解処理ユニットを厚さ方向に加圧することが好ましい。
第2の電解処理工程において電解処理ユニットを厚さ方向に加圧することにより、負極活物質粉末と負極集電体の接触性が高まり、アルカリ金属イオンの脱ドープが進行しやすくなる。
In the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, it is preferable to pressurize the electrolytic treatment unit in the thickness direction in the second electrolytic treatment step.
By pressurizing the electrolytic treatment unit in the thickness direction in the second electrolytic treatment step, the contact between the negative electrode active material powder and the negative electrode current collector is increased, and the alkali metal ion de-doping easily proceeds.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法では、上記加圧条件は0.5〜500N/cmであることが好ましい。
第2の電解処理工程における加圧条件を0.5〜500N/cmに設定することで、負極活物質粉末と負極集電体の接触性がより高まり、アルカリ金属イオンの脱ドープが進行しやすくなる。
In the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the pressure condition is preferably 0.5 to 500 N / cm 2 .
By setting the pressurizing condition in the second electrolytic treatment step to 0.5 to 500 N / cm 2 , the contact between the negative electrode active material powder and the negative electrode current collector is further increased, and de-doping of alkali metal ions proceeds. It becomes easy.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法では、上記第2の電解処理工程において、上記負極活物質粉末層内の負極活物質粉末を撹拌することが好ましい。
アルカリ金属イオンの脱ドープは、アルカリ金属イオン供給源に近い程速く進行するため、第2の電解処理工程において負極活物質粉末層を撹拌することで、脱ドープ反応の進行を速めることができる。
In the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, it is preferable that the negative electrode active material powder in the negative electrode active material powder layer is stirred in the second electrolytic treatment step.
Since the alkali metal ion de-doping proceeds faster as it is closer to the alkali metal ion supply source, the de-doping reaction can be accelerated by stirring the negative electrode active material powder layer in the second electrolytic treatment step.

図1は、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法において準備される電解処理ユニットの一例を模式的に示した断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of an electrolytic treatment unit prepared in the method for producing an SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention. 図2は、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する第1の電解処理工程の一例を模式的に示した概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram schematically showing an example of a first electrolytic treatment process constituting the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention.

(発明の詳細な説明)
以下、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法について詳述する。
(Detailed description of the invention)
Hereinafter, the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention will be described in detail.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法は、電解処理ユニット準備工程と、第1の電解処理工程と、粉末回収工程とからなる。 The method for producing an SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention comprises an electrolytic treatment unit preparation step, a first electrolytic treatment step, and a powder recovery step.

まず、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程について説明する。 First, the electrolytic treatment unit preparation process which comprises the manufacturing method of the SEI film | membrane coating negative electrode active material powder of this invention is demonstrated.

電解処理ユニット準備工程では、負極集電体と、負極集電体と接触する負極活物質粉末からなる負極活物質粉末層と、多孔体と、アルカリ金属イオン供給源とがこの順で厚さ方向に配置され、負極集電体、負極活物質粉末層、多孔体及びアルカリ金属イオン供給源が非水電解液と接触している電解処理ユニットを準備する。 In the electrolytic treatment unit preparation step, the negative electrode current collector, the negative electrode active material powder layer made of the negative electrode active material powder in contact with the negative electrode current collector, the porous body, and the alkali metal ion supply source in this order in the thickness direction. The electrolytic treatment unit is prepared in which the negative electrode current collector, the negative electrode active material powder layer, the porous body, and the alkali metal ion supply source are in contact with the nonaqueous electrolytic solution.

すなわち、本発明の電解処理ユニット準備工程において準備される電解処理ユニットは、負極集電体と、負極集電体と接触する負極活物質粉末からなる負極活物質粉末層と、多孔体と、アルカリ金属イオン供給源とがこの順で厚さ方向に配置され、負極集電体、負極活物質粉末層、多孔体及びアルカリ金属イオン供給源が非水電解液と接触している。 That is, the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step of the present invention includes a negative electrode current collector, a negative electrode active material powder layer made of a negative electrode active material powder in contact with the negative electrode current collector, a porous body, and an alkali. The metal ion supply source is disposed in the thickness direction in this order, and the negative electrode current collector, the negative electrode active material powder layer, the porous body, and the alkali metal ion supply source are in contact with the nonaqueous electrolytic solution.

なお、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程において準備される電解処理ユニットは、単独でその形状を保持可能である必要はなく、必要に応じて容器等(例えば樹脂製の容器)で固定されていてもよい。なお、上記樹脂製の容器は電解処理ユニットを構成するものではない。 In addition, the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step that constitutes the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention does not need to be able to retain its shape alone, and can be a container as necessary. Etc. (for example, a resin container). The resin container does not constitute an electrolytic treatment unit.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程において、電解処理ユニットを準備する手順は特に限定されない。
例えば以下の手順で電解処理ユニットを準備することができる。
まず、反対側の面まで導電可能な集電部を設けた底面を有する樹脂製の容器を準備する。続いて、この樹脂製の容器の底面を覆うように負極集電体を配置し、負極集電体の上に粉末状の負極活物質を覆いかぶせるように配置して負極活物質粉末層を形成する。その後、負極活物質粉末が通過できない微小な孔を有する多孔体を負極活物質粉末層の上に重ね、負極活物質粉末層を構成する負極活物質粉末が多孔体よりも上に移動できないようにする。そして、多孔体及び負極活物質粉末層に充分行き渡る量の非水電解液を樹脂製の容器に注ぐ。最後に、多孔体の上部にアルカリ金属イオン供給源を接触させる。なお、樹脂製の容器に蓋等をかぶせて電解処理ユニット全体を密閉してもよい。このとき、樹脂製の容器又は蓋のいずれかにエアベントを設けることが好ましい。
なお、負極集電体と、負極活物質粉末層と、多孔体と、アルカリ金属イオン供給源はこの順で厚さ方向に積層されているが、ここでいう厚さ方向とは、樹脂製の容器の底部から上部まで向かう方向に等しい。
In the electrolytic treatment unit preparation step that constitutes the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the procedure for preparing the electrolytic treatment unit is not particularly limited.
For example, an electrolytic treatment unit can be prepared by the following procedure.
First, a resin container having a bottom surface provided with a current collector that can conduct electricity to the opposite surface is prepared. Subsequently, a negative electrode current collector is disposed so as to cover the bottom surface of the resin container, and a negative electrode active material powder layer is formed by covering the negative electrode current collector so as to cover the powdered negative electrode active material. To do. Thereafter, a porous body having fine pores through which the negative electrode active material powder cannot pass is stacked on the negative electrode active material powder layer so that the negative electrode active material powder constituting the negative electrode active material powder layer cannot move above the porous body. To do. Then, an amount of the non-aqueous electrolyte solution that sufficiently spreads over the porous body and the negative electrode active material powder layer is poured into a resin container. Finally, an alkali metal ion source is brought into contact with the top of the porous body. The entire electrolytic processing unit may be sealed by covering the resin container with a lid or the like. At this time, it is preferable to provide an air vent in either the resin container or the lid.
Note that the negative electrode current collector, the negative electrode active material powder layer, the porous body, and the alkali metal ion supply source are laminated in this order in the thickness direction. Equal to the direction from the bottom to the top of the container.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程で準備される電解処理ユニットにおいて、負極活物質粉末層は必ずしも負極活物質粉末のみからなる必要はなく、電解処理ユニットの作製時において、負極活物質粉末と非水電解液を混合し、非水電解液の融点以下の温度まで冷却して固めたもの(以降、非水電解液で固めた負極活物質粉末ともいう)を負極活物質粉末層として使用してもよい。
すなわち、上述した電解処理ユニットを準備する手順において、負極集電体の上に負極活物質粉末を覆いかぶせるように配置するかわりに、非水電解液で固めた負極活物質粉末を負極集電体の上に配置してもよい。さらに、多孔体を負極活物質粉末層の上に重ね、その後多孔体及び負極活物質粉末層に充分行き渡る量の非水電解液を樹脂製の容器に注ぐかわりに、非水電解液を含浸させた多孔体を、上述した非水電解液で固めた負極活物質粉末の上に重ねてもよい。
この場合、電解処理ユニットの組み立て後に非水電解液の融点を超える温度まで加熱してから第1の電解処理工程を行う。
なお、負極活物質粉末を固めるのに使用した非水電解液と多孔体に含浸させる非水電解液は、同一であってもよく異なっていてもよい。
In the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step that constitutes the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the negative electrode active material powder layer does not necessarily need to be composed only of the negative electrode active material powder. At the time of producing the unit, the negative electrode active material powder and the non-aqueous electrolyte are mixed and cooled to a temperature below the melting point of the non-aqueous electrolyte (hereinafter referred to as the negative electrode active material powder solidified with the non-aqueous electrolyte). May be used as the negative electrode active material powder layer.
That is, in the procedure for preparing the electrolytic treatment unit described above, instead of placing the negative electrode active material powder on the negative electrode current collector, the negative electrode active material powder solidified with a non-aqueous electrolyte is used as the negative electrode current collector. It may be arranged on the top. Furthermore, instead of pouring a porous body on the negative electrode active material powder layer and then pouring a sufficient amount of the nonaqueous electrolyte solution into the resin container into the resin container, the porous body and the negative electrode active material powder layer are impregnated with the nonaqueous electrolyte solution. The porous body may be overlaid on the negative electrode active material powder solidified with the non-aqueous electrolyte described above.
In this case, after the electrolytic processing unit is assembled, the first electrolytic processing step is performed after heating to a temperature exceeding the melting point of the nonaqueous electrolytic solution.
Note that the non-aqueous electrolyte used to harden the negative electrode active material powder and the non-aqueous electrolyte impregnated in the porous body may be the same or different.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程において準備される電解処理ユニットが樹脂製の容器で固定されている場合、該樹脂製の容器の内面の全部が樹脂製ではなく、その一部に外部に電流を取り出すための貫通孔や金属部が設けられていることが好ましい。外部に電流を取り出すための貫通孔や金属部が設けられていると、貫通孔や金属部を通じて負極集電体に流れる電流を容器外に取り出すことができるため、負極集電体とアルカリ金属イオン供給源とを電解処理ユニットの外部で電気的に接続することができる。 When the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step constituting the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention is fixed with a resin container, the entire inner surface of the resin container is It is preferable that a through hole or a metal part for taking out an electric current to the outside is provided in a part thereof instead of being made of resin. If a through hole or a metal part for taking out an electric current is provided outside, the current flowing through the negative electrode current collector can be taken out of the container through the through hole or the metal part. Therefore, the negative electrode current collector and the alkali metal ion The supply source can be electrically connected outside the electrolytic treatment unit.

また、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程では、電解処理ユニットを構成する負極集電体及びアルカリ金属イオン供給源に、外部に電流を引き出すための配線(電極タブともいう)を溶接等により接合することが好ましい。アルカリ金属イオン供給源に対しては、電極タブを直接溶接等により固定してもよいし、アルカリ金属イオン供給源をアルカリ金属イオン供給源用集電体の表面に固定した後、アルカリ金属イオン供給源用集電体と電極タブとを溶接等により固定してもよい。負極集電体及びアルカリ金属イオン供給源に電極タブを溶接等により固定することにより、第1の電解処理工程中に電解処理ユニットの電気的接触が悪化し、内部抵抗が増加することを抑制することができる。 In addition, in the electrolytic treatment unit preparation step that constitutes the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the negative electrode current collector and the alkali metal ion supply source constituting the electrolytic treatment unit are used to draw an electric current to the outside. It is preferable to join the wiring (also referred to as electrode tab) by welding or the like. For the alkali metal ion supply source, the electrode tab may be fixed by direct welding or the like, or after the alkali metal ion supply source is fixed to the surface of the current collector for the alkali metal ion supply source, the alkali metal ion supply The source current collector and the electrode tab may be fixed by welding or the like. By fixing the electrode tab to the negative electrode current collector and the alkali metal ion supply source by welding or the like, the electrical contact of the electrolytic processing unit during the first electrolytic processing step is deteriorated and the internal resistance is suppressed from increasing. be able to.

なお、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法における電解処理ユニット準備工程は、電解処理ユニットを構成する各成分の安定性及び水分吸着を防止する観点から、露点が−35℃以下の環境で行うことが好ましく、露点が−60℃以下の環境で行うことがより好ましい。
露点が−35℃を超える環境では、非水電解液を構成するアルカリ金属塩やアルカリ金属イオン供給源が環境中の水分と反応して分解、劣化してしまうおそれがある。また、負極活物質粉末や多孔体の表面に環境中の水分が付着して、第1の電解処理工程において非水電解液の劣化を促進させてしまうおそれがある。
In addition, the electrolytic treatment unit preparatory process in the manufacturing method of the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention has a dew point of −35 ° C. or less from the viewpoint of preventing stability of each component constituting the electrolytic treatment unit and moisture adsorption. It is preferably performed in an environment, and more preferably in an environment having a dew point of −60 ° C. or lower.
In an environment where the dew point exceeds −35 ° C., the alkali metal salt or alkali metal ion source constituting the non-aqueous electrolyte may react with moisture in the environment and decompose and degrade. Moreover, there is a possibility that moisture in the environment adheres to the surface of the negative electrode active material powder or the porous body and promotes the deterioration of the nonaqueous electrolytic solution in the first electrolytic treatment step.

続いて、電解処理ユニットを構成する負極集電体、負極活物質粉末、多孔体、アルカリ金属イオン供給源及び非水電解液について説明する。 Next, the negative electrode current collector, the negative electrode active material powder, the porous body, the alkali metal ion supply source, and the non-aqueous electrolyte that constitute the electrolytic treatment unit will be described.

まず、負極集電体について説明する。
本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程において準備される電解処理ユニットを構成する負極集電体としては、公知の負極集電体を用いることができ、アルカリ金属と合金を形成しないものであることが好ましく、例えば、銅、ニッケル、ステンレス等が挙げられ、製造コスト及び電気抵抗値の観点から、銅であることがより好ましく、製造コスト及び電解処理工程中の非水電解液との反応性の観点から、ステンレスであることがより好ましい。
First, the negative electrode current collector will be described.
As the negative electrode current collector constituting the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step constituting the production method of the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, a known negative electrode current collector can be used, It is preferable that it does not form an alloy with an alkali metal, such as copper, nickel, stainless steel, etc., and from the viewpoint of manufacturing cost and electrical resistance value, copper is more preferable, manufacturing cost and electrolytic treatment step Stainless steel is more preferable from the viewpoint of reactivity with the non-aqueous electrolyte.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程において準備される電解処理ユニットを構成する負極集電体の形状は、特に限定されないが、集電性を考慮して、箔状であることが好ましい。負極集電体の形状が箔状であると、負極活物質粉末層と接触する面積が大きくなる。 The shape of the negative electrode current collector constituting the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step constituting the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention is not particularly limited. In addition, a foil shape is preferable. When the shape of the negative electrode current collector is foil, the area in contact with the negative electrode active material powder layer is increased.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程において準備される電解処理ユニットを構成する負極集電体は、表面に粗化処理が施されていることが好ましい。
負極集電体の表面に粗化処理が施されていると、負極集電体と負極活物質粉末との接触性が向上するため、アルカリ金属イオンのプレドープ及びSEI膜の形成が進行しやすくなる。
The negative electrode current collector constituting the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step constituting the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention preferably has a surface subjected to a roughening treatment. .
When the surface of the negative electrode current collector is roughened, the contact between the negative electrode current collector and the negative electrode active material powder is improved, so that alkali metal ion pre-doping and the formation of the SEI film easily proceed. .

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程において準備される電解処理ユニットを構成する負極集電体は、負極活物質粉末層と接触する表面の表面粗さRaが0.25〜0.35μmであることが好ましい。
負極集電体の負極活物質粉末層と接触する表面の表面粗さRaが0.25〜0.35μmであると、負極集電体と負極活物質粉末との接触性が向上するため、アルカリ金属イオンのプレドープ及びSEI膜の形成がより進行しやすくなる。
The negative electrode current collector constituting the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step constituting the production method of the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention has a surface roughness in contact with the negative electrode active material powder layer. Ra is preferably 0.25 to 0.35 μm.
When the surface roughness Ra of the surface in contact with the negative electrode active material powder layer of the negative electrode current collector is 0.25 to 0.35 μm, the contact between the negative electrode current collector and the negative electrode active material powder is improved. Metal ion pre-doping and SEI film formation are more likely to proceed.

続いて、負極活物質粉末層及びこれを構成する負極活物質粉末について説明する。
本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程において準備される電解処理ユニットを構成する負極活物質粉末層は、負極活物質粉末からなる。
負極活物質粉末層を構成する負極活物質粉末としては、C、Si、Sn、SiO及びSiOからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
これらの材料からなる負極活物質粉末にはSEI膜を形成することができるため、本発明の製造方法を適用するのに適している。
Subsequently, the negative electrode active material powder layer and the negative electrode active material powder constituting the negative electrode active material powder layer will be described.
The negative electrode active material powder layer that constitutes the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step that constitutes the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention comprises a negative electrode active material powder.
The negative electrode active material powder constituting the negative electrode active material powder layer is preferably at least one selected from the group consisting of C, Si, Sn, SiO and SiO 2 .
Since the SEI film can be formed on the negative electrode active material powder made of these materials, it is suitable for applying the production method of the present invention.

負極活物質粉末がCである場合、例えば、グラファイト、難黒鉛性カーボン、天然黒鉛、人造黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素及び活性炭等が好ましく、グラファイト、難黒鉛性カーボン及び人造黒鉛がより好ましい。 When the negative electrode active material powder is C, for example, graphite, non-graphitizable carbon, natural graphite, artificial graphite, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, low-temperature calcined carbon, activated carbon and the like are preferable, and graphite, non-graphitizable carbon And artificial graphite is more preferable.

なお、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程において準備される電解処理ユニットを構成する負極活物質粉末層は、導電助剤を含まないことが好ましく、負極活物質粉末のみからなることがより好ましい。
負極活物質粉末層が導電助剤を含むと、続く粉末回収工程において該導電助剤を分離・除去する必要が生じるため、製造効率の観点から好ましくない。
The negative electrode active material powder layer constituting the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step constituting the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention preferably does not contain a conductive additive, More preferably, the negative electrode active material powder alone is used.
If the negative electrode active material powder layer contains a conductive assistant, it is necessary to separate and remove the conductive assistant in the subsequent powder recovery step, which is not preferable from the viewpoint of production efficiency.

続いて、多孔体について説明する。
本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程において準備される電解処理ユニットを構成する多孔体は絶縁性材料で構成されており、非水電解液が浸透し、かつ、負極活物質粉末層とアルカリ金属イオン供給源とが短絡しないよう設けられている。
Subsequently, the porous body will be described.
The porous body constituting the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step constituting the production method of the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention is composed of an insulating material, and the nonaqueous electrolyte solution penetrates. In addition, the negative electrode active material powder layer and the alkali metal ion supply source are provided so as not to be short-circuited.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法において準備される電解処理ユニットを構成する多孔体は、アルカリ金属イオン供給源と負極活物質粉末層とが短絡しないよう設けられた絶縁性材料で構成されている。
多孔体を構成する絶縁性材料としては、例えば、ポリエチレン等のポリオレフィン系重合体やセルロース系化合物等が挙げられる。
The porous body constituting the electrolytic treatment unit prepared in the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention is an insulating material provided so that the alkali metal ion supply source and the negative electrode active material powder layer are not short-circuited. It is configured.
As an insulating material which comprises a porous body, polyolefin polymers, such as polyethylene, a cellulose compound, etc. are mentioned, for example.

多孔体の厚さは負極活物質粉末層及びアルカリ金属イオン供給源とを物理的に接触しないよう分断することができれば、特に限定されず、負極活物質粉末層及びアルカリ金属イオン供給源の大きさに併せて適宜設定することができる。ただし、アルカリ金属イオンの拡散の観点から、多孔体の厚さは厚すぎないことが好ましく、0.2mm以下であることが好ましく、0.1mm以下であることがより好ましい。 The thickness of the porous body is not particularly limited as long as it can be divided so as not to physically contact the negative electrode active material powder layer and the alkali metal ion supply source, and the size of the negative electrode active material powder layer and the alkali metal ion supply source is not limited. Can be set as appropriate. However, from the viewpoint of diffusion of alkali metal ions, the thickness of the porous body is preferably not too thick, preferably 0.2 mm or less, and more preferably 0.1 mm or less.

続いて、アルカリ金属イオン供給源について説明する。
本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程において準備される電解処理ユニットを構成するアルカリ金属イオン供給源は、非水電解液を通じて負極活物質粉末にアルカリ金属イオンを供給することができれば、その組成は特に限定されない。
Subsequently, the alkali metal ion supply source will be described.
The alkali metal ion supply source constituting the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step constituting the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention is an alkali metal to the negative electrode active material powder through a non-aqueous electrolyte. The composition is not particularly limited as long as ions can be supplied.

アルカリ金属イオン供給源を構成するアルカリ金属としてはリチウム、ナトリウム及びカリウムが挙げられ、エネルギー密度の観点からリチウム及びナトリウムが好ましく、リチウムがより好ましい。 Examples of the alkali metal constituting the alkali metal ion supply source include lithium, sodium and potassium. From the viewpoint of energy density, lithium and sodium are preferable, and lithium is more preferable.

アルカリ金属イオン供給源としては、金属リチウム、LiAl、LiZn、LiBi、LiCd、LiSb、LiSi、LiPb等のリチウム合金、及び、リチウムイオンのプレドープが施された炭素質材料が挙げられる。
リチウムイオンのプレドープが施された炭素質材料を構成する炭素質材料としては、負極活物質粉末として使用可能な炭素質材料と同様のものを好適に用いることができる。
これらのうち、製造コストの観点から、金属リチウムであることが好ましく、プレドープ処理工程における安定性の観点から、リチウムイオンのプレドープが施された炭素質材料いであることが好ましい。
予めリチウムイオンがプレドープされた炭素質材料にはアルカリ金属イオンを挿入する空間(サイト)が既に形成されているため、プレドープ処理工程においてアルカリ金属イオンの挿入不良に伴う異常析出が発生しにくく、プレドープ処理工程における安定性に優れる。
Examples of the alkali metal ion source include lithium alloys such as metallic lithium, LiAl, LiZn, Li 3 Bi, Li 3 Cd, Li 3 Sb, Li 4 Si, and Li 4 Pb, and carbon that has been pre-doped with lithium ions. Quality materials.
As the carbonaceous material constituting the carbonaceous material pre-doped with lithium ions, the same carbonaceous materials that can be used as the negative electrode active material powder can be suitably used.
Of these, metal lithium is preferable from the viewpoint of production cost, and carbonaceous material pre-doped with lithium ions is preferable from the viewpoint of stability in the pre-doping process.
The carbonaceous material pre-doped with lithium ions already has a space (site) into which alkali metal ions are inserted, so that abnormal precipitation due to poor insertion of alkali metal ions is unlikely to occur in the pre-doping process. Excellent stability in the treatment process.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程において準備される電解処理ユニットを構成するアルカリ金属イオン供給源は、負極活物質粉末層を構成する負極活物質粉末とは異なり、粉末状である必要はない。ただし、アルカリ金属イオン供給源から非水電解液へアルカリ金属イオンを供給する速度はアルカリ金属イオン供給源と非水電解液の接触面積、すなわちアルカリ金属イオン供給源の表面積に依存するため、必要に応じてアルカリ金属イオン供給源の形態を変更してもよい。
アルカリ金属イオン供給源の形態としては、例えば塊状や多孔体状等の一体物であってもよく、粉末状、顆粒状、繊維状等のアルカリ金属イオン供給源を結合材等により所定の形状に成形したものであってもよい。このとき、アルカリ金属イオン供給源の導電性を高めるため、導電助剤等を添加してもよい。
The alkali metal ion supply source constituting the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step constituting the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention is the negative electrode active material powder constituting the negative electrode active material powder layer. Unlike, it need not be in powder form. However, the speed at which alkali metal ions are supplied from the alkali metal ion source to the non-aqueous electrolyte depends on the contact area between the alkali metal ion source and the non-aqueous electrolyte, that is, the surface area of the alkali metal ion source. The form of the alkali metal ion supply source may be changed accordingly.
The form of the alkali metal ion supply source may be, for example, an integral body such as a lump or a porous body. The alkali metal ion supply source such as powder, granule, or fiber is formed into a predetermined shape with a binder or the like. It may be molded. At this time, in order to increase the conductivity of the alkali metal ion supply source, a conductive aid or the like may be added.

続いて、非水電解液について説明する。
本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程において準備される電解処理ユニットを構成する非水電解液は、アルカリ金属イオン導電性を有していれば、その組成は特に限定されない。
Subsequently, the non-aqueous electrolyte will be described.
If the nonaqueous electrolytic solution constituting the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step constituting the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention has alkali metal ion conductivity, The composition is not particularly limited.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程で準備される電解処理ユニットにおいて、電解処理ユニットを構成する非水電解液は、アルカリ金属塩と該アルカリ金属塩を分散可能な非水溶媒からなる。 In the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step constituting the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the nonaqueous electrolytic solution constituting the electrolytic treatment unit includes an alkali metal salt and the alkali metal salt. Is made of a non-aqueous solvent capable of dispersing.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程で準備される電解処理ユニットにおいて、非水電解液を構成するアルカリ金属塩としては、非水溶媒中でアルカリ金属イオンと対アニオンに解離するものであれば特に限定されないが、LiPF、LiClO、LiBF、LiAsF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、NaPF、NaClO、NaBF、CFSONa、NaAsF等が挙げられ、これらのなかではLiPF又はNaPFが好ましく、LiPFがより好ましい。 In the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step constituting the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the alkali metal salt constituting the non-aqueous electrolyte is an alkali metal in a non-aqueous solvent. is not particularly limited as long as it dissociates into ions and counter anions, LiPF 6, LiClO 4, LiBF 4, LiAsF 6, LiCF 3 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiC (CF 3 SO 2) 3 , NaPF 6 , NaClO 4 , NaBF 4 , CF 3 SO 3 Na, NaAsF 6 and the like. Among these, LiPF 6 or NaPF 6 is preferable, and LiPF 6 is more preferable.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程で準備される電解処理ユニットにおいて、非水電解液を構成するアルカリ金属塩の濃度は、特に限定されないが、0.5〜1.5mol/Lであることが好ましい。
非水電解液を構成するアルカリ金属塩の濃度が0.5mol/L未満であると、非水電解液中のアルカリ金属イオンの伝導率が低下するため、アルカリ金属イオンのプレドープ及びSEI膜の形成が進行しにくくなることがある。
In the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step that constitutes the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the concentration of the alkali metal salt constituting the nonaqueous electrolytic solution is not particularly limited. It is preferable that it is 5-1.5 mol / L.
When the concentration of the alkali metal salt constituting the non-aqueous electrolyte is less than 0.5 mol / L, the conductivity of the alkali metal ions in the non-aqueous electrolyte is lowered, so that the alkali metal ion pre-doping and the formation of the SEI film are performed. May be difficult to progress.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程で準備される電解処理ユニットにおいて、非水電解液を構成する非水溶媒としては、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)及びプロピレンカーボネート(PC)からなる群から選択される少なくとも1種とエチレンカーボネート(EC)との混合溶媒であることが好ましい。 In the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step constituting the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, dimethyl carbonate (DMC), ethyl is used as the nonaqueous solvent constituting the nonaqueous electrolytic solution. A mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and at least one selected from the group consisting of methyl carbonate (EMC), diethyl carbonate (DEC), and propylene carbonate (PC) is preferable.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する電解処理ユニット準備工程で準備される電解処理ユニットにおいて、非水電解液は、さらにビニレンカーボネート(VC)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、リチウムビス(オキサレート)ボレート(LiBOB)、ジフェニルジスルフィド(DPS)、B(4F)S及びスルホン酸からなる群から選択される少なくとも1種の添加剤、好ましくはビニレンカーボネート(VC)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、リチウムビス(オキサレート)ボレート(LiBOB)及びスルホン酸からなる群から選択される少なくとも1種の添加剤を含むことが好ましい。
非水電解液がこれらの添加剤を含んでいると、SEI膜が緻密に形成されやすくなり、非水溶媒のさらなる分解反応を抑制しやすくなる。
In the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step that constitutes the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the non-aqueous electrolyte is further vinylene carbonate (VC), fluoroethylene carbonate (FEC), At least one additive selected from the group consisting of lithium bis (oxalate) borate (LiBOB), diphenyl disulfide (DPS), B (4F) S and sulfonic acid, preferably vinylene carbonate (VC), fluoroethylene carbonate ( It is preferable to include at least one additive selected from the group consisting of FEC), lithium bis (oxalate) borate (LiBOB), and sulfonic acid.
When the nonaqueous electrolytic solution contains these additives, the SEI film is easily formed densely, and the further decomposition reaction of the nonaqueous solvent is easily suppressed.

上記構造の電解処理ユニットについてさらに詳述する。
上記構造の電解処理ユニットとしては、例えば、図1に示す形状が挙げられる。
図1は、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法において準備される電解処理ユニットの一例を模式的に示した断面図である。
The electrolytic processing unit having the above structure will be further described in detail.
Examples of the electrolytic processing unit having the above structure include the shape shown in FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of an electrolytic treatment unit prepared in the method for producing an SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention.

図1に示すように、電解処理ユニット1は、負極集電体10と、負極集電体10と接触する負極活物質粉末からなる負極活物質粉末層20と、多孔体30と、アルカリ金属イオン供給源40とがこの順で厚さ方向(図1中、両矢印aで示す方向)に配置され、負極集電体10、負極活物質粉末層20、多孔体30及びアルカリ金属イオン供給源40が非水電解液(図示していない)と接触している。 As shown in FIG. 1, the electrolytic treatment unit 1 includes a negative electrode current collector 10, a negative electrode active material powder layer 20 made of a negative electrode active material powder in contact with the negative electrode current collector 10, a porous body 30, and alkali metal ions. The supply source 40 is arranged in this order in the thickness direction (the direction indicated by the double arrow a in FIG. 1), and the negative electrode current collector 10, the negative electrode active material powder layer 20, the porous body 30, and the alkali metal ion supply source 40. Is in contact with a non-aqueous electrolyte (not shown).

続いて、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する第1の電解処理工程について説明する。
本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する第1の電解処理工程は、電解処理ユニット準備工程で作製した電解処理ユニットを構成するアルカリ金属イオン供給源と負極集電体とを、電解処理ユニットの外部で電気的に接続することにより行われる。
電解処理ユニットを構成するアルカリ金属イオン供給源と負極集電体とを電気的に接続すると、非水電解液を介して、アルカリ金属イオン供給源からアルカリ金属イオンが負極活物質粉末層を構成する負極活物質粉末に供給されて、アルカリ金属イオンのプレドープが進行する。このとき、非水電解液を構成する非水溶媒の一部が還元反応を起こし、SEI膜が形成される。
Then, the 1st electrolytic treatment process which comprises the manufacturing method of the SEI film | membrane coating negative electrode active material powder of this invention is demonstrated.
The first electrolytic treatment step constituting the SEI film-coated negative electrode active material powder production method of the present invention comprises an alkali metal ion supply source and a negative electrode current collector constituting the electrolytic treatment unit prepared in the electrolytic treatment unit preparation step. This is performed by electrical connection outside the electrolytic treatment unit.
When the alkali metal ion supply source and the negative electrode current collector constituting the electrolytic treatment unit are electrically connected, the alkali metal ion forms the negative electrode active material powder layer from the alkali metal ion supply source via the non-aqueous electrolyte. When supplied to the negative electrode active material powder, pre-doping of alkali metal ions proceeds. At this time, a part of the non-aqueous solvent constituting the non-aqueous electrolyte undergoes a reduction reaction, and an SEI film is formed.

本発明のSEI膜負極活物質粉末の製造方法を構成する第1の電解処理工程において、アルカリ金属イオンは、リチウムイオン、ナトリウムイオン又はカリウムイオンであることが好ましく、リチウムイオン又はナトリウムイオンであることがより好ましく、リチウムイオンであることが更に好ましい。
アルカリ金属イオンがリチウムイオンであると、形成されるSEI膜がリチウムイオンを取り込むことによりリチウム伝導性を有するため、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池用負極活物質として特に好ましく使用することができる。
In the first electrolytic treatment step constituting the method for producing the SEI film negative electrode active material powder of the present invention, the alkali metal ions are preferably lithium ions, sodium ions or potassium ions, and are lithium ions or sodium ions. Is more preferable, and lithium ion is still more preferable.
When the alkali metal ions are lithium ions, the formed SEI film has lithium conductivity by taking in lithium ions, so that it can be particularly preferably used as a negative electrode active material for lithium ion secondary batteries with high energy density. .

なお、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する第1の電解処理工程において、アルカリ金属イオン供給源と負極集電体を電解処理ユニットの外部で電気的に接続する方法は、特に限定されず、例えば、アルカリ金属イオン供給源から電解処理ユニットの外部に延ばした一の配線の他端を負極集電体に接続する方法(短絡法ともいう)や、アルカリ金属イオン供給源から電解処理ユニットの外部に延びる第1の配線と、負極集電体から電解処理ユニットの外部に延びる第2の配線とを、充放電試験機等の回路監視制御システムを介して接続する方法が挙げられる。 In the first electrolytic treatment step constituting the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the method of electrically connecting the alkali metal ion supply source and the negative electrode current collector outside the electrolytic treatment unit is as follows. , Not particularly limited, for example, a method of connecting the other end of one wiring extending from the alkali metal ion supply source to the outside of the electrolytic treatment unit to the negative electrode current collector (also referred to as a short circuit method), or an alkali metal ion supply source A first wiring extending from the anode to the outside of the electrolytic processing unit and a second wiring extending from the negative electrode current collector to the outside of the electrolytic processing unit via a circuit monitoring control system such as a charge / discharge tester. Can be mentioned.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する第1の電解処理工程において、アルカリ金属イオン供給源と負極集電体との間に外部から電流を流す場合、Cレートは、電解処理ユニットを構成する負極活物質粉末の全量を基準として0.05〜5Cであることが好ましく、0.1〜3Cであることがより好ましく、0.1〜1Cであることがさらに好ましい。
第1の電解処理工程処理において、Cレートが0.05〜5Cであると、負極活物質粉末に対するアルカリ金属イオンのプレドープ及びSEI膜の形成を充分に進行させることができる。第1の電解処理工程におけるCレートが0.05C未満であると、第1の電解処理工程に掛かる時間が長すぎるため、製造効率の観点から好ましくない。一方、第1の電解処理工程におけるCレートが10Cを超えると、電解処理の対象となる負極活物質粉末の結晶構造を破壊したり、アルカリ金属イオンの異常析出が生じることがある。
なお、第1の電解処理工程におけるCレートは、負極活物質粉末層を構成するすべての負極活物質粉末に対するプレドープが完了するのに1時間を要した時の電流値を1Cとしたものである。すなわち、Cレートを0.05〜5Cとして負極活物質粉末層を構成するすべての負極活物質粉末に対するプレドープが完了するまで第1の電解処理工程を行う場合、第1の電解処理工程が完了するまで6分〜20時間を要する。
In the first electrolytic treatment step that constitutes the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, when an external current is passed between the alkali metal ion supply source and the negative electrode current collector, It is preferable that it is 0.05-5C on the basis of the whole quantity of the negative electrode active material powder which comprises a processing unit, It is more preferable that it is 0.1-3C, It is further more preferable that it is 0.1-1C.
In the first electrolytic treatment step treatment, when the C rate is 0.05 to 5C, the alkali metal ion pre-doping and the SEI film formation on the negative electrode active material powder can be sufficiently advanced. If the C rate in the first electrolytic treatment step is less than 0.05C, the time required for the first electrolytic treatment step is too long, which is not preferable from the viewpoint of production efficiency. On the other hand, when the C rate in the first electrolytic treatment step exceeds 10 C, the crystal structure of the negative electrode active material powder to be subjected to the electrolytic treatment may be destroyed, or abnormal precipitation of alkali metal ions may occur.
The C rate in the first electrolytic treatment step is 1 C when the current value when 1 hour is required to complete the pre-doping for all the negative electrode active material powders constituting the negative electrode active material powder layer. . That is, in the case where the first electrolytic treatment step is performed until the pre-doping is completed for all negative electrode active material powders constituting the negative electrode active material powder layer with a C rate of 0.05 to 5C, the first electrolytic treatment step is completed. 6 minutes to 20 hours are required.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する第1の電解処理工程は、0〜50℃で行うことが好ましい。
第1の電解処理工程を行う温度が0℃未満である場合、電解処理ユニットを構成する非水電解液のアルカリ金属イオン拡散係数が小さくなりすぎるため、プレドープが進行しにくく、SEI膜の形成に時間がかかりすぎることがある。また、第1の電解処理工程を行う温度が50℃を超える場合、非水電解液を構成するアルカリ金属塩の分解反応が起きやすくなることがある。
It is preferable that the 1st electrolytic treatment process which comprises the manufacturing method of the SEI film | membrane coating negative electrode active material powder of this invention is performed at 0-50 degreeC.
When the temperature at which the first electrolytic treatment step is performed is less than 0 ° C., the alkali metal ion diffusion coefficient of the nonaqueous electrolytic solution constituting the electrolytic treatment unit becomes too small, so that the pre-doping is difficult to proceed, and the SEI film is formed. It may take too long. Moreover, when the temperature which performs a 1st electrolytic treatment process exceeds 50 degreeC, the decomposition reaction of the alkali metal salt which comprises a non-aqueous electrolyte solution may occur easily.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する第1の電解処理工程においては、負極活物質粉末層の電位(vs. Li/Li)を測定することが好ましい。
負極活物質粉末層の電位はアルカリ金属イオンのプレドープが進行するにつれて低下するため、当該電位を測定することによって負極活物質粉末層のプレドープの進行度合いを把握することができる。
In the first electrolytic treatment step constituting the SEI film-coated negative electrode active material powder production method of the present invention, it is preferable to measure the potential (vs. Li + / Li) of the negative electrode active material powder layer.
Since the potential of the negative electrode active material powder layer decreases as the pre-doping of alkali metal ions proceeds, the progress of pre-doping of the negative electrode active material powder layer can be grasped by measuring the potential.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する第1の電解処理工程において、負極活物質粉末層の電位(vs. Li/Li)を測定する方法は、特に限定されないが、アルカリ金属イオン供給源と負極集電体との間の電位を測定して電解処理ユニットの内部抵抗による電圧降下(IRドロップともいう)を差し引く方法や、参照電極(基準電極ともいう)を使用する方法等が挙げられる。
電解処理ユニットのIRドロップを算出するには、種々の要因を考慮する必要があり、測定が困難となるため、測定の容易さから参照電極を使用することが好ましい。
参照電極を使用することにより、電解処理ユニットを構成するアルカリ金属イオン供給源及び負極活物質粉末層の電位を精度よく測定することができるため、アルカリ金属イオンのプレドープの進行をより精密に制御しやすくなる。
The method for measuring the potential (vs. Li + / Li) of the negative electrode active material powder layer in the first electrolytic treatment step constituting the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention is not particularly limited, A method of subtracting a voltage drop (also referred to as IR drop) due to the internal resistance of the electrolytic processing unit by measuring the potential between the alkali metal ion supply source and the negative electrode current collector, or using a reference electrode (also referred to as a reference electrode) Methods and the like.
In order to calculate the IR drop of the electrolytic treatment unit, it is necessary to consider various factors, and measurement becomes difficult. Therefore, it is preferable to use a reference electrode for ease of measurement.
By using the reference electrode, the potential of the alkali metal ion supply source and the negative electrode active material powder layer constituting the electrolytic treatment unit can be accurately measured, so that the progress of alkali metal ion pre-doping can be controlled more precisely. It becomes easy.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する第1の電解処理工程においては、負極活物質粉末層の電位が0.6V(vs. Li/Li)以下となるまで第1の電解処理工程を行うことが好ましい。
負極活物質粉末に対するSEI膜の形成は、負極活物質粉末層の電位が0.6V(vs. Li/Li)以下の時に効率的に進行しやすい。
In the first electrolytic treatment step that constitutes the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the first step is performed until the potential of the negative electrode active material powder layer becomes 0.6 V (vs. Li + / Li) or less. It is preferable to perform the electrolytic treatment step.
The formation of the SEI film on the negative electrode active material powder easily proceeds efficiently when the potential of the negative electrode active material powder layer is 0.6 V (vs. Li + / Li) or less.

なお、第1の電解処理工程の完了後(すなわち、負極活物質粉末に対するプレドープが完了した後)であっても、負極活物質粉末の表面に充分な量のSEI膜が形成されていない場合、第1の電解処理工程において流れた電流の向きと反対の方向に電流を流すことにより、負極活物質粉末にプレドープされたアルカリ金属イオンの一部を脱ドープさせる工程(第2の電解処理工程)を行ってもよい。 In addition, even after the completion of the first electrolytic treatment step (that is, after the pre-doping for the negative electrode active material powder is completed), when a sufficient amount of the SEI film is not formed on the surface of the negative electrode active material powder, A step of dedoping a part of the alkali metal ions pre-doped in the negative electrode active material powder by flowing a current in a direction opposite to the direction of the current flowing in the first electrolytic treatment step (second electrolytic treatment step) May be performed.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する第1の電解処理工程においては、電解処理ユニットを厚さ方向に加圧することが好ましい。
なお、電解処理ユニットの厚さ方向とは、負極集電体、負極活物質粉末層、多孔体及びアルカリ金属イオン供給源が配置されている方向であり、この厚さ方向に電解処理ユニットを加圧することにより、負極集電体と負極活物質粉末層との接触性を高めることができる。負極集電体と負極活物質粉末層との接触性が高まると負極活物質粉末に対するプレドープが進行しやすくなる。
In the first electrolytic treatment step constituting the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, it is preferable to pressurize the electrolytic treatment unit in the thickness direction.
The thickness direction of the electrolytic treatment unit is a direction in which the negative electrode current collector, the negative electrode active material powder layer, the porous body, and the alkali metal ion supply source are arranged, and the electrolytic treatment unit is added to the thickness direction. By pressing, the contact property between the negative electrode current collector and the negative electrode active material powder layer can be enhanced. When the contact property between the negative electrode current collector and the negative electrode active material powder layer increases, pre-doping of the negative electrode active material powder easily proceeds.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する第1の電解処理工程において、電解処理ユニットを厚さ方向に加圧する場合、加圧条件は0.5〜500N/cmであることが好ましく、0.5〜100N/cmであることがより好ましく、1〜50N/cmであることがさらに好ましい。
一方、加圧条件を0.5〜500N/cmに設定することで、負極活物質粉末と負極集電体の接触性がより高まり、プレドープ及びSEI膜の形成が進行しやすくなる。
加圧条件が0.5N/cm未満である場合、加圧による負極活物質粉末と負極集電体との接触性が充分に向上しないことがあるため、プレドープ及びSEI膜の形成が効率的に進行しないことがある。また、加圧条件が500N/cmを超える場合、負極活物質粉末に掛かる圧力が大きすぎて、負極活物質粉末の結晶構造が破壊されたり、一度形成されたSEI膜が剥離することがある。さらに、加圧条件が500N/cmを超える場合には、負極活物質粉末層に掛かる圧力が大きすぎるために、非水電解液の液回りが悪くなり、第1の電解処理工程が効率的に進行しないことがある。
なお、上記加圧条件は、電解処理ユニットの厚さ方向に加える力を、該力を加える面の電解処理ユニットの面積で除することにより算出する。
In the first electrolytic treatment step constituting the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, when the electrolytic treatment unit is pressurized in the thickness direction, the pressure condition is 0.5 to 500 N / cm 2 . It is preferably 0.5 to 100 N / cm 2 , more preferably 1 to 50 N / cm 2 .
On the other hand, by setting the pressure condition to 0.5 to 500 N / cm 2 , the contact property between the negative electrode active material powder and the negative electrode current collector is further increased, and the formation of the pre-dope and the SEI film is facilitated.
When the pressurization condition is less than 0.5 N / cm 2 , the contact between the negative electrode active material powder and the negative electrode current collector due to pressurization may not be sufficiently improved, so the formation of pre-dope and SEI film is efficient. May not progress. Further, when the pressurization condition exceeds 500 N / cm 2 , the pressure applied to the negative electrode active material powder is too large, and the crystal structure of the negative electrode active material powder may be destroyed or the SEI film once formed may be peeled off. . Further, when the pressurization condition exceeds 500 N / cm 2 , the pressure applied to the negative electrode active material powder layer is too large, so that the nonaqueous electrolyte solution becomes poor and the first electrolytic treatment step is efficient. May not progress.
The pressure condition is calculated by dividing the force applied in the thickness direction of the electrolytic treatment unit by the area of the electrolytic treatment unit on the surface to which the force is applied.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する第1の電解処理工程においては、負極活物質粉末層内の負極活物質粉末を撹拌することが好ましい。
アルカリ金属イオンの負極活物質粉末に対するプレドープは、アルカリ金属イオン供給源に近い程速く進行すると考えられる。そのため、第1の電解処理工程において負極活物質粉末層を撹拌することで、既にアルカリ金属イオンのプレドープが完了している負極活物質粉末とまだアルカリ金属イオンのプレドープが完了していない負極活物質粉末の位置を入れ替えて、プレドープの進行及びSEI膜の形成を速めることができる。
In the first electrolytic treatment step constituting the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, the negative electrode active material powder in the negative electrode active material powder layer is preferably stirred.
It is considered that the pre-doping of the negative electrode active material powder of alkali metal ions proceeds faster as it is closer to the alkali metal ion supply source. Therefore, by stirring the negative electrode active material powder layer in the first electrolytic treatment step, the negative electrode active material powder that has already been pre-doped with alkali metal ions and the negative electrode active material that has not yet been pre-doped with alkali metal ions By changing the position of the powder, the progress of pre-doping and the formation of the SEI film can be accelerated.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する第1の電解処理工程においては、電解処理ユニットを構成する非水電解液をアルカリ金属イオン側から負極活物質粉末層へ向かって流通させてもよい。
アルカリ金属イオン供給源側に近い非水電解液ほど非水電解液中のアルカリ金属イオン濃度が高いため、非水電解液をアルカリ金属イオン供給源側から負極活物質粉末層へ向かって流通させることで、非水電解液中のアルカリ金属イオンの拡散速度を見かけ上増加させることができるため、プレドープの進行及びSEI膜の形成を速めることができる。
In the first electrolytic treatment step constituting the SEI film-coated negative electrode active material powder production method of the present invention, the nonaqueous electrolytic solution constituting the electrolytic treatment unit is distributed from the alkali metal ion side toward the negative electrode active material powder layer. You may let them.
Since the non-aqueous electrolyte solution closer to the alkali metal ion source side has a higher alkali metal ion concentration in the non-aqueous electrolyte solution, the non-aqueous electrolyte solution should be circulated from the alkali metal ion source side toward the negative electrode active material powder layer. Thus, since the diffusion rate of alkali metal ions in the non-aqueous electrolyte can be apparently increased, the progress of pre-doping and the formation of the SEI film can be accelerated.

上述した第1の電解処理工程についてさらに詳述する。
上述した第1の電解処理工程は、例えば、図2に示す模式図によって説明することができる。
図2は、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する第1の電解処理工程の一例を模式的に示した概念図である。
The first electrolytic treatment process described above will be further described in detail.
The first electrolytic treatment process described above can be described with reference to the schematic diagram shown in FIG. 2, for example.
FIG. 2 is a conceptual diagram schematically showing an example of a first electrolytic treatment process constituting the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention.

図2に示すように、第1の電解処理工程は、電解処理ユニット準備工程において準備された電解処理ユニット1を構成するアルカリ金属イオン供給源40と負極集電体10とを電気的に接続することにより行われる。 As shown in FIG. 2, in the first electrolytic treatment step, the alkali metal ion supply source 40 and the negative electrode current collector 10 constituting the electrolytic treatment unit 1 prepared in the electrolytic treatment unit preparation step are electrically connected. Is done.

電解処理ユニットは単独でその形状を保持可能である必要はなく、図2に示すように、電解処理ユニット1が樹脂製の容器60の内部に収められていてもよい。また、樹脂製の容器60の底面60aには、負極集電体10から電流を外部に取り出すための金属部61が設けられているため、金属部61とアルカリ金属イオン供給源40とを電解処理ユニット1の外部で電気的に接続することにより、アルカリ金属イオン供給源40と負極集電体10とを電気的に接続することができる。なお、樹脂製の容器60は内壁面全体が金属製であってはならない。樹脂製の容器60の内壁面全体が金属製であると、アルカリ金属イオン供給源40と負極集電体10とが電解処理ユニットの内部で電気的に接続されてしまうため、外部から電流を制御することが不可能となる。そのため、第1の電解処理工程において負極活物質粉末層のプレドープの進行度合いを制御することができなくなる。 The electrolytic treatment unit need not be capable of holding its shape alone, and the electrolytic treatment unit 1 may be housed in a resin container 60 as shown in FIG. Moreover, since the metal part 61 for taking out an electric current from the negative electrode collector 10 outside is provided in the bottom face 60a of the resin container 60, the metal part 61 and the alkali metal ion supply source 40 are electrolyzed. By electrically connecting outside the unit 1, the alkali metal ion supply source 40 and the negative electrode current collector 10 can be electrically connected. Note that the entire inner wall surface of the resin container 60 should not be made of metal. If the entire inner wall surface of the resin container 60 is made of metal, the alkali metal ion supply source 40 and the negative electrode current collector 10 are electrically connected inside the electrolytic treatment unit, so that the current is controlled from the outside. It becomes impossible to do. Therefore, it becomes impossible to control the progress of the pre-doping of the negative electrode active material powder layer in the first electrolytic treatment step.

なお、第1の電解処理工程では、アルカリ金属イオン供給源40と負極集電体10とを単に電気的に接続するだけでもよいが、必要に応じて充放電試験機等の回路監視制御システム70をアルカリ金属イオン供給源40と負極集電体10との間に設けてもよい。
また、図2に示す電解処理ユニット工程とは異なり、樹脂製の容器に蓋等をかぶせて電解処理ユニット全体を密閉してもよい。このとき、樹脂製の容器に蓋等にエアベントを設けることが好ましい。
In the first electrolytic treatment step, the alkali metal ion supply source 40 and the negative electrode current collector 10 may be simply electrically connected, but if necessary, a circuit monitoring control system 70 such as a charge / discharge tester. May be provided between the alkali metal ion supply source 40 and the negative electrode current collector 10.
Further, unlike the electrolytic treatment unit process shown in FIG. 2, the entire electrolytic treatment unit may be sealed by covering a resin container with a lid or the like. At this time, it is preferable to provide an air vent on the lid or the like in the resin container.

以下、第2の電解処理工程について説明する。
本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法では、第1の電解処理工程と粉末回収工程との間に、さらに、第1の電解処理工程において流れた電流の方向と反対の方向に電流を流して、負極活物質粉末にプレドープされたアルカリ金属イオンを脱ドープする第2の電解処理工程をさらに備えることが好ましい。
第2の電解処理工程を行うことで、負極活物質粉末にプレドープされたアルカリ金属イオンの一部又は全部を脱ドープすることができる。そのため、所望の電池性能にあわせた負極活物質の設計が可能となる。
また、第2の電解処理工程によりアルカリ金属イオンを脱ドープした負極活物質粉末には、再度、第1の電解処理工程を行うことが可能となるため、続いて第1の電解処理工程を行うことにより、更にSEI膜を形成することができる。
Hereinafter, the second electrolytic treatment process will be described.
In the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder according to the present invention, a current in a direction opposite to the direction of the current flowing in the first electrolytic treatment step is further provided between the first electrolytic treatment step and the powder recovery step. It is preferable to further include a second electrolytic treatment step in which the negative electrode active material powder is dedoped with alkali metal ions pre-doped in the negative electrode active material powder.
By performing the second electrolytic treatment step, a part or all of the alkali metal ions predoped in the negative electrode active material powder can be dedoped. Therefore, the negative electrode active material can be designed in accordance with the desired battery performance.
In addition, since the negative electrode active material powder that has been dedoped with alkali metal ions in the second electrolytic treatment step can be subjected to the first electrolytic treatment step again, the first electrolytic treatment step is subsequently performed. As a result, an SEI film can be further formed.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法が第2の電解処理工程を備える場合、第2の電解処理工程におけるCレートは、電解処理ユニットを構成する負極活物質粉末の全量を基準として0.05〜5Cであることが好ましく、0.1〜3Cであることがより好ましく、0.1〜1Cであることがさらに好ましい。
第2の電解処理工程処理において、Cレートが0.05〜5Cであると、負極活物質粉末に対するアルカリ金属イオンの脱ドープを充分に進行させることができる。
When the production method of the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention includes the second electrolytic treatment step, the C rate in the second electrolytic treatment step is based on the total amount of the negative electrode active material powder constituting the electrolytic treatment unit. It is preferably 0.05 to 5C, more preferably 0.1 to 3C, and still more preferably 0.1 to 1C.
In the second electrolytic treatment step treatment, when the C rate is 0.05 to 5C, the alkali metal ion dedoping to the negative electrode active material powder can sufficiently proceed.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法が第2の電解処理工程を備える場合、第2の電解処理工程では、負極活物質粉末層の電位(vs. Li/Li)を測定することが好ましい。
第2の電解処理工程において負極活物質粉末層の電位を測定することによって、アルカリ金属イオンの脱ドープ反応がどの程度進行しているのかを推測することができる。
When the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention includes the second electrolytic treatment step, the potential of the negative electrode active material powder layer (vs. Li + / Li) is measured in the second electrolytic treatment step. It is preferable.
By measuring the potential of the negative electrode active material powder layer in the second electrolytic treatment step, it is possible to estimate how much the alkali metal ion dedoping reaction has progressed.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法が第2の電解処理工程を備える場合、第2の電解処理工程では、電解処理ユニットを厚さ方向に加圧することが好ましい。
第2の電解処理工程において電解処理ユニットを厚さ方向に加圧することにより、負極活物質粉末と負極集電体の接触性が高まり、アルカリ金属イオンの脱ドープが進行しやすくなる。
When the method for producing the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention includes the second electrolytic treatment step, it is preferable to pressurize the electrolytic treatment unit in the thickness direction in the second electrolytic treatment step.
By pressurizing the electrolytic treatment unit in the thickness direction in the second electrolytic treatment step, the contact between the negative electrode active material powder and the negative electrode current collector is increased, and the alkali metal ion de-doping easily proceeds.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法が第2の電解処理工程を備え、第2の電解処理工程において電解処理ユニットを厚さ方向に加圧する場合、その加圧条件は0.5〜500N/cmであることが好ましい。
加圧条件を0.5〜500N/cmに設定することで、負極活物質粉末と負極集電体の接触性がより高まり、アルカリ金属イオンの脱ドープが進行しやすくなる。
加圧条件が0.5N/cm未満である場合、加圧による負極活物質粉末と負極集電体との接触性が充分に向上しないことがあるため、脱ドープ及びSEI膜の形成が効率的に進行しないことがある。また、加圧条件が500N/cmを超える場合、負極活物質粉末に掛かる圧力が大きすぎて、負極活物質粉末の結晶構造が破壊されたり、一度形成されたSEI膜が剥離することがある。さらに、加圧条件が500N/cmを超える場合には、負極活物質粉末層に掛かる圧力が大きすぎるために、非水電解液の液回りが悪くなり、第2の電解処理工程が効率的に進行しないことがある。
When the manufacturing method of the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention includes the second electrolytic treatment step, and the electrolytic treatment unit is pressurized in the thickness direction in the second electrolytic treatment step, the pressure condition is 0.5. It is preferable that it is -500N / cm < 2 >.
By setting the pressurizing condition to 0.5 to 500 N / cm 2 , the contact property between the negative electrode active material powder and the negative electrode current collector is further increased, and the de-doping of alkali metal ions easily proceeds.
When the pressurization condition is less than 0.5 N / cm 2 , the contact between the negative electrode active material powder and the negative electrode current collector due to pressurization may not be sufficiently improved, so that the dedoping and the formation of the SEI film are efficient. May not progress. Further, when the pressurization condition exceeds 500 N / cm 2 , the pressure applied to the negative electrode active material powder is too large, and the crystal structure of the negative electrode active material powder may be destroyed or the SEI film once formed may be peeled off. . Furthermore, when the pressurization condition exceeds 500 N / cm 2 , the pressure applied to the negative electrode active material powder layer is too large, so that the non-aqueous electrolyte solution becomes poor and the second electrolytic treatment step is efficient. May not progress.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を構成する第2の電解処理工程においては、電解処理ユニットを構成する非水電解液を負極活物質粉末層側からアルカリ金属イオン供給源へ向かって流通させてもよい。
第2の電解処理工程中においては、アルカリ金属イオン供給源側に近い非水電解液ほど非水電解液中のアルカリ金属イオン濃度が低いため、非水電解液を負極活物質粉末層側からアルカリ金属イオン供給源へ向かって流通させることで、非水電解液中のアルカリ金属イオンの拡散速度を見かけ上増加させることができるため、脱ドープの進行を速めることができる。
In the second electrolytic treatment step constituting the SEI film-coated negative electrode active material powder production method of the present invention, the non-aqueous electrolyte constituting the electrolytic treatment unit is directed from the negative electrode active material powder layer side to the alkali metal ion supply source. May be distributed.
During the second electrolytic treatment step, the non-aqueous electrolyte solution closer to the alkali metal ion supply source side has a lower alkali metal ion concentration in the non-aqueous electrolyte solution, so the non-aqueous electrolyte solution is alkaline from the negative electrode active material powder layer side. By flowing toward the metal ion supply source, the diffusion rate of alkali metal ions in the non-aqueous electrolyte can be apparently increased, so that the progress of dedoping can be accelerated.

本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法において、第1の電解処理工程及び第2の電解処理工程をそれぞれ1回ずつ行った後であっても負極活物質粉末の表面に充分な量のSEI膜が形成されていない場合、充分な量のSEI膜が形成されるまで、第1の電解処理工程及び第2の電解処理工程を繰り返し行ってもよい。 In the method for producing an SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, a sufficient amount on the surface of the negative electrode active material powder even after each of the first electrolytic treatment step and the second electrolytic treatment step is performed once When the SEI film is not formed, the first electrolytic treatment process and the second electrolytic treatment process may be repeated until a sufficient amount of the SEI film is formed.

以下に、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法の作用効果について列挙する。
(1)本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法により得られた負極活物質粉末は、その表面にSEI膜が形成されている。従って、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法により得られた負極活物質粉末を蓄電デバイスとする際、初回の充放電によって新たにSEI膜を形成させる必要がないため、非水電解液を蓄電デバイスの高機能化に最適化することができる。
Below, it enumerates about the effect of the manufacturing method of the SEI film | membrane coating negative electrode active material powder of this invention.
(1) The negative electrode active material powder obtained by the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention has a SEI film formed on the surface thereof. Therefore, when the negative electrode active material powder obtained by the method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention is used as an electricity storage device, it is not necessary to form a new SEI film by the first charge / discharge. The liquid can be optimized to enhance the functionality of the electricity storage device.

(2)本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法により得られる負極活物質粉末を用いると、初回の充放電時にSEI膜を形成させる必要がないため、SEI膜の形成に伴って不可逆容量が低下することを抑制することができる。 (2) When the negative electrode active material powder obtained by the production method of the SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention is used, it is not necessary to form the SEI film at the first charge / discharge, and therefore irreversible with the formation of the SEI film. It can suppress that a capacity | capacitance falls.

(3)本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法では、アルカリ金属イオンの一部又は全部を失ったアルカリ金属イオン供給源が混入することを容易に避けることができるため、不純物の混入が少なく、蓄電デバイスとした際の充放電性能の安定性に優れる。 (3) In the method for producing an SEI film-coated negative electrode active material powder of the present invention, it is possible to easily avoid mixing in an alkali metal ion supply source that has lost some or all of the alkali metal ions. There are few, and it is excellent in stability of the charge / discharge performance at the time of setting it as an electrical storage device.

(実施例)
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
(Example)
Examples in which the present invention is disclosed more specifically are shown below. In addition, this invention is not limited only to these Examples.

(実施例1)
実施例1では、電解処理ユニットを保持する部材としてステンレス製の2032型コインセルを使用した。なお、以下の操作のうち(a)及び(c)は露点が−60℃以下のドライルームで行った。
(a)電解処理ユニット準備工程
まず、厚さ60μmの銅箔をφ15mmとなる円形に打ち抜いた。
打ち抜いた銅箔を2032型コインセルケースの底面中央に置き、銅箔の周囲を覆うようにポリプロピレン製ガスケットを配置した。続いて、銅箔の上に負極活物質粉末としてグラファイト粉末[イビデン株式会社製黒鉛材料(ET−10)を粉砕したもの(D50=1.5μm)]1gを静置して負極活物質粉末層を形成し、負極活物質粉末層の上からポリプロピレン製セパレータ(厚さ100μm)を2枚重ねて静置した。
コインセルケースの内部に、2mLの非水電解液[LiPFの1mol/L溶液(DMC:EC=1:1)]を添加した後、セパレータの上にφ15mmに打ち抜いた金属リチウム箔(厚さ200μm)を載せ、さらにスペーサー(ステンレス製)及びウェーブワッシャー(ステンレス製)を載せた後、コインセルキャップをかぶせた。その後、かしめ機によりかしめてコインセルを作製することにより、コインセルに収容された電解処理ユニットを作製した。
Example 1
In Example 1, a stainless steel 2032 type coin cell was used as a member for holding the electrolytic treatment unit. Of the following operations, (a) and (c) were performed in a dry room having a dew point of −60 ° C. or lower.
(A) Electrolytic treatment unit preparation step First, a copper foil having a thickness of 60 μm was punched into a circle having a diameter of 15 mm.
The punched copper foil was placed in the center of the bottom surface of the 2032 type coin cell case, and a polypropylene gasket was arranged so as to cover the periphery of the copper foil. Subsequently, 1 g of graphite powder [crushed graphite material (ET-10) manufactured by IBIDEN Co., Ltd. (D50 = 1.5 μm)] as a negative electrode active material powder was left on the copper foil, and the negative electrode active material powder layer was left standing. Two polypropylene separators (thickness: 100 μm) were stacked on the negative electrode active material powder layer and allowed to stand.
After adding 2 mL of non-aqueous electrolyte [LiPF 6 1 mol / L solution (DMC: EC = 1: 1)] inside the coin cell case, metal lithium foil (thickness 200 μm) punched out to 15 mm on the separator ) And a spacer (made of stainless steel) and a wave washer (made of stainless steel) were placed, and a coin cell cap was put on. Then, the electrolytic processing unit accommodated in the coin cell was produced by producing a coin cell by caulking with a caulking machine.

(b)第1の電解処理工程
作製したコインセルを25℃の恒温槽内に静置し、充放電試験機を用いて0.1Cで充電した。充電終了時点における負極活物質粉末層の電位は0.2V(vs. Li/Li)であった。所要時間は10時間であった。
(B) First Electrolytic Treatment Step The coin cell produced was placed in a constant temperature bath at 25 ° C. and charged at 0.1 C using a charge / discharge tester. The potential of the negative electrode active material powder layer at the end of charging was 0.2 V (vs. Li + / Li). The time required was 10 hours.

(c)第2の電解処理工程
第1の電解処理工程に続いて、第1の電解処理工程において流れた電流の方向と反対の方向に充放電試験機を用いて電流を流し、0.1Cで放電した。第2の電解処理工程終了時点における負極活物質粉末層の電位は1.5V(vs. Li/Li)であった。所要時間は10時間であった。
(C) Second Electrolytic Treatment Step Following the first electrolytic treatment step, a current is passed using a charge / discharge tester in a direction opposite to the direction of the current flowing in the first electrolytic treatment step, and 0.1 C Was discharged. The potential of the negative electrode active material powder layer at the end of the second electrolytic treatment step was 1.5 V (vs. Li + / Li). The time required was 10 hours.

(d)粉末回収工程
第1の電解処理工程及び第2の電解処理工程を終えたコインセルを分解して負極活物質粉末層を回収した。
回収した負極活物質粉末層を、有機溶媒で洗浄後、乾燥してSEI膜被覆負極活物質粉末を得た。
(D) Powder recovery process The coin cell which finished the 1st electrolytic treatment process and the 2nd electrolytic treatment process was decomposed | disassembled, and the negative electrode active material powder layer was collect | recovered.
The collected negative electrode active material powder layer was washed with an organic solvent and dried to obtain a SEI film-coated negative electrode active material powder.

(比較例1)
電解処理工程を行わず、充放電試験機に接続せずに25℃の恒温槽内に10時間静置したほかは、実施例1と同様の手順で比較例1に係る負極活物質粉末を得た。
(Comparative Example 1)
A negative electrode active material powder according to Comparative Example 1 was obtained in the same procedure as Example 1 except that the electrolytic treatment process was not performed and the sample was left in a constant temperature bath at 25 ° C. for 10 hours without being connected to a charge / discharge tester. It was.

(比較例2)
以下の方法で負極集電体及び負極活物質粉末層を形成したほかは、実施例1と同様の手順で比較例2に係る負極活物質粉末を得た。
実施例1で使用したグラファイト粉末を負極活物質粉末とし、導電助剤としてのアセチレンブラック、バインダとしてのPVdF系共重合バインダ、N−メチル−2−ピロリドン(MNP)と充分に混合することにより、負極活物質スラリーを得た。
負極活物質スラリーを、厚さ60μmの銅箔上に、ベーカー式アプリケータを用いて、乾燥後の負極活物質層の厚さが50μmとなるように片面のみに塗布した。
負極活物質スラリーが塗布された銅箔を60℃で、10分間乾燥させ、その後減圧環境下において、120℃で10時間、200℃で17時間加熱して、減圧乾燥した。乾燥後、負極活物質層が形成された範囲がφ15mmとなるように円形に打ち抜いた。
(Comparative Example 2)
A negative electrode active material powder according to Comparative Example 2 was obtained in the same procedure as in Example 1 except that the negative electrode current collector and the negative electrode active material powder layer were formed by the following method.
By making the graphite powder used in Example 1 a negative electrode active material powder, and thoroughly mixing with acetylene black as a conductive additive, PVdF copolymer binder as a binder, N-methyl-2-pyrrolidone (MNP), A negative electrode active material slurry was obtained.
The negative electrode active material slurry was applied on only one side of a copper foil having a thickness of 60 μm by using a baker type applicator so that the thickness of the negative electrode active material layer after drying was 50 μm.
The copper foil coated with the negative electrode active material slurry was dried at 60 ° C. for 10 minutes, and then heated under reduced pressure at 120 ° C. for 10 hours and at 200 ° C. for 17 hours to dry under reduced pressure. After drying, the negative electrode active material layer was punched into a circle so that the area where the negative electrode active material layer was formed was 15 mm.

(XRDパターンの測定)
実施例1及び比較例1〜2に係る負極活物質粉末の粉末X線回折(XRD)パターンを測定したところ、実施例1及び比較例1のXRDパターンには不純物に由来するピークは見られなかったが、比較例2に係る負極活物質粉末のXRDパターンには、導電助剤とみられる不純物ピークが確認できた。
(Measurement of XRD pattern)
When the powder X-ray diffraction (XRD) patterns of the negative electrode active material powders according to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were measured, no peaks derived from impurities were observed in the XRD patterns of Example 1 and Comparative Example 1. However, in the XRD pattern of the negative electrode active material powder according to Comparative Example 2, an impurity peak considered to be a conductive additive could be confirmed.

(XPSの測定)
実施例1及び比較例1〜2に係る負極活物質粉末に対してXPSスペクトルを測定したところ、実施例1及び比較例2に係る負極活物質粉末の表層にSEI膜の主成分である炭酸リチウムが形成されていることが確認された。
一方、比較例1に係る負極活物質粉末の表面には、SEI膜の主成分である炭酸リチウム等を構成する元素はほとんど検出されなかった。
(Measurement of XPS)
When XPS spectra were measured for the negative electrode active material powders according to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, lithium carbonate which is the main component of the SEI film was formed on the surface layer of the negative electrode active material powders according to Example 1 and Comparative Example 2. It was confirmed that was formed.
On the other hand, on the surface of the negative electrode active material powder according to Comparative Example 1, almost no elements constituting lithium carbonate or the like as the main component of the SEI film were detected.

上記XRD及びXPSの測定結果から、実施例1に係る負極活物質粉末ではSEI膜が充分に形成されており、さらに不純物を含んでいないと考えられる。 From the measurement results of the XRD and XPS, it is considered that the SEI film is sufficiently formed in the negative electrode active material powder according to Example 1 and further does not contain impurities.

以上の結果から、本発明のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法を用いると、負極活物質粉末の表面にSEI膜を形成できることがわかった。 From the above results, it was found that the SEI film can be formed on the surface of the negative electrode active material powder by using the method for producing the SEI film coated negative electrode active material powder of the present invention.

1 電解処理ユニット
10 負極集電体
20 負極活物質粉末層
30 多孔体
40 アルカリ金属イオン供給源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrolytic processing unit 10 Negative electrode collector 20 Negative electrode active material powder layer 30 Porous body 40 Alkali metal ion supply source

Claims (20)

負極集電体と、前記負極集電体と接触する負極活物質粉末からなる負極活物質粉末層と、多孔体と、アルカリ金属イオン供給源とがこの順で厚さ方向に配置され、前記負極集電体、前記負極活物質粉末層、前記多孔体及び前記アルカリ金属イオン供給源が非水電解液と接触している電解処理ユニットを準備する電解処理ユニット準備工程と、
前記電解処理ユニットにおける前記負極集電体と前記アルカリ金属イオン供給源とを前記電解処理ユニットの外部で電気的に接続して、前記負極活物質粉末に対して前記アルカリ金属イオンのプレドープを行うとともに、前記負極活物質粉末の表面にSEI膜を形成する第1の電解処理工程と、
電解処理工程を経た負極活物質粉末を回収する粉末回収工程とからなることを特徴とするSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。
A negative electrode current collector, a negative electrode active material powder layer made of a negative electrode active material powder in contact with the negative electrode current collector, a porous body, and an alkali metal ion supply source are arranged in this order in the thickness direction, and the negative electrode An electrolytic treatment unit preparation step of preparing an electrolytic treatment unit in which a current collector, the negative electrode active material powder layer, the porous body, and the alkali metal ion supply source are in contact with a nonaqueous electrolytic solution;
The negative electrode current collector in the electrolytic treatment unit and the alkali metal ion supply source are electrically connected outside the electrolytic treatment unit, and the negative electrode active material powder is pre-doped with the alkali metal ions. A first electrolytic treatment step of forming an SEI film on the surface of the negative electrode active material powder;
A method for producing a negative electrode active material powder coated with an SEI film, comprising: a powder recovery step of recovering a negative electrode active material powder that has undergone an electrolytic treatment step.
前記非水電解液を構成する非水溶媒は、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート及びプロピレンカーボネートからなる群から選択される少なくとも1種とエチレンカーボネートとの混合溶媒である請求項1に記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 The non-aqueous solvent constituting the non-aqueous electrolyte is a mixed solvent of at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, and propylene carbonate and ethylene carbonate. Manufacturing method of SEI film-coated negative electrode active material powder. 前記非水電解液は、さらにビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、リチウムビス(オキサレート)ボレート及びスルホン酸からなる群から選択される少なくとも1種の添加剤を含む請求項1又は2に記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 The SEI film coating according to claim 1 or 2, wherein the non-aqueous electrolyte further includes at least one additive selected from the group consisting of vinylene carbonate, fluoroethylene carbonate, lithium bis (oxalate) borate, and sulfonic acid. Manufacturing method of negative electrode active material powder. 前記負極活物質粉末層は、前記負極活物質粉末のみからなる請求項1〜3のいずれかに記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 The said negative electrode active material powder layer consists of only the said negative electrode active material powder, The manufacturing method of the SEI film | membrane covering negative electrode active material powder in any one of Claims 1-3. 前記負極活物質粉末は、C、Si、Sn、SiO及びSiOからなる群から選択される少なくとも1種である請求項1〜4のいずれかに記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 The negative active material powder, C, Si, Sn, SiO and at least one method of producing SEI film-coated anode active material powder according to any one of claims 1 to 4 which is selected from the group consisting of SiO 2 . 前記アルカリ金属イオンはリチウムイオンである請求項1〜5のいずれかに記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 The said alkali metal ion is a lithium ion, The manufacturing method of the SEI film | membrane coating | cover negative electrode active material powder in any one of Claims 1-5. 前記アルカリ金属イオン供給源は予めリチウムイオンがプレドープされた炭素質材料である請求項1〜6のいずれかに記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 The method for producing an SEI film-coated negative electrode active material powder according to claim 1, wherein the alkali metal ion supply source is a carbonaceous material pre-doped with lithium ions. 前記負極集電体は銅製又はステンレス製の箔である請求項1〜7のいずれかに記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 The method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder according to claim 1, wherein the negative electrode current collector is a copper or stainless steel foil. 前記箔の表面には粗化処理が施されている請求項8に記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 The method for producing an SEI film-coated negative electrode active material powder according to claim 8, wherein the surface of the foil is subjected to a roughening treatment. 前記第1の電解処理工程において、前記電解処理ユニットを構成する前記負極活物質粉末の全量を基準として0.05〜5Cの電流を、前記負極活物質粉末層と前記アルカリ金属イオン供給源との間に流す請求項1〜9のいずれかに記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 In the first electrolytic treatment step, a current of 0.05 to 5 C is applied between the negative electrode active material powder layer and the alkali metal ion supply source based on the total amount of the negative electrode active material powder constituting the electrolytic treatment unit. The manufacturing method of the SEI film | membrane coating negative electrode active material powder in any one of Claims 1-9 sent between. 前記第1の電解処理工程において、さらに、前記負極活物質粉末層の電位(vs. Li/Li)を測定する請求項1〜10のいずれかに記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 The production of the SEI film-coated negative electrode active material powder according to any one of claims 1 to 10, wherein in the first electrolytic treatment step, the potential (vs. Li + / Li) of the negative electrode active material powder layer is further measured. Method. 前記第1の電解処理工程において、前記電解処理ユニットを厚さ方向に加圧する請求項1〜11のいずれかに記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 The method for producing an SEI film-coated negative electrode active material powder according to any one of claims 1 to 11, wherein in the first electrolytic treatment step, the electrolytic treatment unit is pressurized in the thickness direction. 前記加圧条件は0.5〜500N/cmである請求項12に記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 The method for producing an SEI film-coated negative electrode active material powder according to claim 12, wherein the pressurizing condition is 0.5 to 500 N / cm 2 . 前記第1の電解処理工程において、前記負極活物質粉末層内の負極活物質粉末を撹拌する請求項1〜13のいずれかに記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 The method for producing an SEI film-coated negative electrode active material powder according to claim 1, wherein the negative electrode active material powder in the negative electrode active material powder layer is stirred in the first electrolytic treatment step. 前記第1の電解処理工程と前記粉末回収工程との間に、さらに、前記第1の電解処理工程において流れた電流の方向と反対の方向に電流を流して、前記負極活物質粉末にプレドープされたアルカリ金属イオンを脱ドープする第2の電解処理工程をさらに備える請求項1〜14のいずれかに記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 The negative electrode active material powder is pre-doped between the first electrolytic treatment step and the powder recovery step by passing a current in a direction opposite to the direction of the current flowing in the first electrolytic treatment step. The method for producing an SEI film-coated negative electrode active material powder according to claim 1, further comprising a second electrolytic treatment step of dedoping the alkali metal ions. 前記第2の電解処理工程において、前記電解処理ユニットを構成する前記負極活物質粉末の全量を基準として0.05〜5Cの電流を、前記負極活物質粉末層と前記アルカリ金属イオン供給源との間に流す請求項15に記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 In the second electrolytic treatment step, a current of 0.05 to 5 C is applied between the negative electrode active material powder layer and the alkali metal ion supply source based on the total amount of the negative electrode active material powder constituting the electrolytic treatment unit. The method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder according to claim 15, wherein the SEI film-coated negative electrode active material powder is passed in between. 前記第2の電解処理工程において、さらに、前記負極活物質粉末層の電位(vs. Li/Li)を測定する請求項15又は16に記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 The method for producing an SEI film-coated negative electrode active material powder according to claim 15 or 16, further comprising measuring a potential (vs. Li + / Li) of the negative electrode active material powder layer in the second electrolytic treatment step. 前記第2の電解処理工程において、前記電解処理ユニットを厚さ方向に加圧する請求項15〜17のいずれかに記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 The method for producing an SEI film-coated negative electrode active material powder according to any one of claims 15 to 17, wherein in the second electrolytic treatment step, the electrolytic treatment unit is pressurized in the thickness direction. 前記加圧条件は0.5〜500N/cmである請求項18に記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。 The method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder according to claim 18, wherein the pressurizing condition is 0.5 to 500 N / cm 2 . 前記第2の電解処理工程において、前記負極活物質粉末層内の負極活物質粉末を撹拌する請求項15〜19のいずれかに記載のSEI膜被覆負極活物質粉末の製造方法。

The method for producing a SEI film-coated negative electrode active material powder according to any one of claims 15 to 19, wherein in the second electrolytic treatment step, the negative electrode active material powder in the negative electrode active material powder layer is agitated.

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