JP2017062974A - Negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for manufacturing negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, and negative electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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俊輝 山崎
哲郎 平崎
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哲郎 平崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, which exhibits a superior initial efficiency, a superior discharge capacity and a superior cycle characteristic (cycle retaining rate) when used as a negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery.SOLUTION: A negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery comprises: a ceramic composite material including a SiOC ceramic, and a metal silicon and SiC dispersed in the SiOC ceramic. Supposing that in X-ray diffraction with CuKα characteristic X-rays, the peak intensity of a (111)plane diffraction line of the metal silicon is b1, and the peak intensity of a (111)plane diffraction line of the SiC is b2, a ratio expressed by b1/b2 is 0.20-10.00. When compressed with a pressure of 30 MPa, the ceramic composite material is 1.2-1.8 g/cmin density.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、非水電解質二次電池用負極活物質、非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法および非水電解質二次電池用負極材料に関する。   The present invention relates to a negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a method for producing a negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, and a negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery.

リチウム二次電池等の非水電解質二次電池は、ハイパワーで高容量の二次電池として、携帯電話、パソコン、PDA(個人情報端末)等の可搬型機器類、予備電源、車両用の駆動用電源に多く使用され、今後もその需要が更に高くなると予想されている。
これらの用途では、小型・軽量化あるいは高容量化の要請が強くなっており、それらの要請に応えるため二次電池の各種パーツや材料の高性能化も活発に試みられ、中でも電池の性能を左右するものとして負極活物質の開発が重要度を増している。
Non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium secondary batteries are high-power, high-capacity secondary batteries, portable devices such as mobile phones, personal computers and PDAs (personal information terminals), standby power supplies, and driving for vehicles. It is expected that the demand will continue to increase in the future.
In these applications, there is a strong demand for smaller size, lighter weight, and higher capacity, and in order to meet those demands, various parts and materials of secondary batteries are actively being improved. The development of negative electrode active materials is becoming increasingly important.

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

一方、放電容量を高めながら電池のサイクル特性を改善する目的で、シリコンオキシカーバイド(SiOC)セラミックスが注目されるようになっている。
SiOCセラミックスは、ケイ素含有有機物質および炭素源となる樹脂を用いて重合し、焼成することにより得られるケイ素化合物であり、大量生産可能で低コスト化が見込まれ、また、放電終了まで電圧が均一に変化するため、上記カーボン(黒鉛)系の材料と同様に電圧測定から電池の容量を直接得ることができる。
On the other hand, silicon oxycarbide (SiOC) ceramics have attracted attention for the purpose of improving the cycle characteristics of the battery while increasing the discharge capacity.
SiOC ceramics is a silicon compound obtained by polymerizing and firing using a silicon-containing organic substance and a carbon source resin. Mass production is possible and cost reduction is expected, and the voltage is uniform until the end of discharge. Therefore, the capacity of the battery can be directly obtained from the voltage measurement as in the case of the carbon (graphite) -based material.

一方、SiOCセラミックスからなる負極材は、金属珪素等からなる負極材に比較して初期効率や放電容量に劣り、特にリチウム二次電池の負極材として使用した場合に、放電電圧が3Vと高いために、十分な作動電圧を得るためには放電容量が不十分であることから、実用上十分な性能を発揮し得るものは提案されるに至っていない。   On the other hand, a negative electrode material made of SiOC ceramics is inferior in initial efficiency and discharge capacity as compared with a negative electrode material made of metal silicon and the like, and particularly when used as a negative electrode material of a lithium secondary battery, the discharge voltage is as high as 3V. Furthermore, since the discharge capacity is insufficient to obtain a sufficient operating voltage, no device that can exhibit practically sufficient performance has been proposed.

このため、金属珪素等をSiOCセラミックス等で被覆した非水電解液二次電池用負極材料が提案されてはいるものの(引用文献1(特開2004−335334号公報)参照)、引用文献1記載の負極材料からなる負極材を用いても十分な電池特性を発揮することができないばかりか、負極材料形成時におけるゲル化時間が長いため、製造コスト(リードタイムコスト)が高いという技術課題が存在していた。   For this reason, although a negative electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which metallic silicon or the like is coated with SiOC ceramics or the like has been proposed (see cited document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-335334)), it is described in cited document 1 There is a technical problem that not only can the battery characteristics be exhibited sufficiently even using a negative electrode material made of the above negative electrode material, but the gelation time during the formation of the negative electrode material is long, resulting in high manufacturing costs (lead time costs). Was.

特開2004−335334号公報JP 2004-335334 A

このような状況下、本発明は、非水電解質二次電池用負極材料に使用したときに、優れた初期効率、放電容量およびサイクル特性(サイクル維持率)を発揮する非水電解質二次電池用負極活物質、当該非水電解質二次電池用負極活物質を簡便かつ低コストに工業的に大量生産し得る方法および上記非水電解質二次電池用負極活物質を含む非水電解質二次電池用負極材料を提供することを目的とするものである。   Under such circumstances, the present invention is for a non-aqueous electrolyte secondary battery that exhibits excellent initial efficiency, discharge capacity, and cycle characteristics (cycle retention rate) when used as a negative electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. Negative electrode active material, method capable of industrially mass-producing the negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery easily and at low cost, and non-aqueous electrolyte secondary battery including the negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery The object is to provide a negative electrode material.

本発明者等が鋭意検討したところ、SiOCセラミックス中に金属珪素およびSiCが分散してなり、CuKα特性X線を用いたX線回折における、前記金属珪素の(111)面回折線のピーク強度をb1、前記SiCの(111)面回折線のピーク強度をb2としたときに、b1/b2で表される比が0.20〜10.00であり、30MPaで圧縮したときの密度が1.2g/cm〜1.8g/cmであるセラミックス複合材料からなる非水電解質二次電池用負極活物質により、上記技術課題を解決し得ることを見出し、本知見に基づいて本発明を完成するに至った。 As a result of diligent investigations by the present inventors, metal silicon and SiC are dispersed in SiOC ceramics, and the peak intensity of the (111) plane diffraction line of the metal silicon in X-ray diffraction using CuKα characteristic X-rays is obtained. b1, when the peak intensity of the (111) plane diffraction line of SiC is b2, the ratio represented by b1 / b2 is 0.20 to 10.00, and the density when compressed at 30 MPa is 1. by 2g / cm 3 ~1.8g / cm negative active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a ceramic composite material which is 3, found that it is possible to solve the above technical problem, completed the present invention based on this finding It came to do.

すなわち、本発明は、
(1)SiOCセラミックス中に金属珪素およびSiCが分散してなり、
CuKα特性X線を用いたX線回折における、前記金属珪素の(111)面回折線のピーク強度をb1、前記SiCの(111)面回折線のピーク強度をb2としたときに、b1/b2で表される比が0.20〜10.00であり、
30MPaで圧縮したときの密度が1.2g/cm〜1.8g/cmである
セラミックス複合材料
からなることを特徴とする非水電解質二次電池用負極活物質、
(2)前記金属珪素の体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50をd1とし、前記セラミックス複合材料の体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50をd2としたときに、d1/d2で表される比が0.01〜0.40である上記(1)に記載の非水電解質二次電池用負極活物質、
(3)前記セラミックス複合材料の体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50が、0.5μm〜50μmである上記(1)または(2)に記載の非水電解質二次電池用負極活物質、
(4)前記セラミックス複合材料の平均円形度が0.90〜1.0である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極活物質、
(5)前記セラミックス複合材料の窒素吸着比表面積が0.1m/g〜50m/gである上記(1)〜(4)のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極活物質、
(6)前記セラミックス複合材料の1000回タッピングを行った際のタップ密度が0.4g/cm〜1.3g/cmである上記(1)〜(5)のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極活物質、
(7)前記セラミックス複合材料が、さらにMn、Fe、Co、NiおよびLiから選ばれる少なくとも1種の金属原子を1〜30質量%含む上記(1)〜(6)のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極活物質、
(8)前記セラミックス複合材料の表面部が、中心部よりも炭素含有量が多いコアシェル構造を有する上記(1)〜(7)のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極活物質、
(9)前記セラミックス複合材料が、表面に炭素膜を有するものである上記(1)〜(8)のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極活物質、
(10)炭素前駆体と溶媒を混合してなる炭素前駆体溶液、珪素含有有機物および金属珪素粉末を混合した後、得られた混合液を重合処理し、さらに溶媒除去してセラミックス複合材料前駆体を得、次いで、400℃〜800℃で一次焼成し、粉砕、分級処理した後、1200℃〜1350℃で二次焼成してセラミックス複合材料を調製する
ことを特徴とする上記(1)〜(9)のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法、
(11)上記(1)〜(9)のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極活物質と、炭素活物質とを含むことを特徴とする非水電解質二次電池用負極材料
を提供するものである。
That is, the present invention
(1) Metallic silicon and SiC are dispersed in SiOC ceramics,
In the X-ray diffraction using CuKα characteristic X-ray, b1 / b2 where b1 is the peak intensity of the (111) plane diffraction line of the metal silicon and b2 is the peak intensity of the (111) plane diffraction line of the SiC. The ratio represented by is 0.20 to 10.00,
Negative active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery having a density characterized by comprising the ceramic composite material is 1.2g / cm 3 ~1.8g / cm 3 when compressed at 30 MPa,
(2) The particle size D50 of 50% in the integrated particle size distribution in the volume-based integrated particle size distribution of the metal silicon is d1, and the particle size D50 of 50% in the volume-based integrated particle size distribution of the ceramic composite material is d2. The negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to (1) above, wherein the ratio represented by d1 / d2 is 0.01 to 0.40,
(3) The nonaqueous electrolyte secondary battery according to (1) or (2) above, wherein a 50% particle diameter D50 in the volume-based cumulative particle size distribution of the ceramic composite material is 0.5 μm to 50 μm. Negative electrode active material,
(4) The negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (3), wherein the ceramic composite material has an average circularity of 0.90 to 1.0,
(5) negative active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of the nitrogen adsorption specific surface area of the ceramic composite material is 0.1m 2 / g~50m 2 / g ( 1) ~ (4) ,
(6) non-water according to any one of the ceramic 1000 taps density when subjected to tapping of the composite material is 0.4g / cm 3 ~1.3g / cm 3 (1) to (5) Negative electrode active material for electrolyte secondary battery,
(7) The non-conducting material according to any one of (1) to (6), wherein the ceramic composite material further contains 1 to 30% by mass of at least one metal atom selected from Mn, Fe, Co, Ni, and Li. Negative electrode active material for water electrolyte secondary battery,
(8) The negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (7), wherein the surface portion of the ceramic composite material has a core-shell structure having a carbon content higher than that of the central portion.
(9) The negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (8), wherein the ceramic composite material has a carbon film on the surface,
(10) A carbon precursor solution obtained by mixing a carbon precursor and a solvent, a silicon-containing organic substance, and a metal silicon powder are mixed, and then the obtained mixed solution is polymerized, and further, the solvent is removed to obtain a ceramic composite material precursor. Next, after primary firing at 400 ° C. to 800 ° C., pulverization and classification, secondary firing at 1200 ° C. to 1350 ° C. to prepare a ceramic composite material (1) to ( 9) The method for producing a negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of
(11) A negative electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (9) and a carbon active material. It is to provide.

本発明によれば、非水電解質二次電池用負極材料に使用したときに、優れた初期効率、放電容量およびサイクル特性(サイクル維持率)を発揮する非水電解質二次電池用負極活物質、当該非水電解質二次電池用負極活物質を簡便かつ低コストに工業的に大量生産し得る方法および上記非水電解質二次電池用負極活物質を含む非水電解質二次電池用負極材料を提供することができる。   According to the present invention, when used as a negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery that exhibits excellent initial efficiency, discharge capacity, and cycle characteristics (cycle retention rate), Provided is a method for industrially mass-producing the negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery in a simple and low-cost manner and a negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery including the negative electrode active material for the nonaqueous electrolyte secondary battery. can do.

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料の形態例を示す図である。It is a figure which shows the example of a form of the ceramic composite material which comprises the negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention. 本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料X線回折スペクトルの例である。It is an example of the ceramic composite material X-ray diffraction spectrum which comprises the negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention. 本発明の実施例で作製した電池の構造を説明するための簡略図である。It is a simplified diagram for explaining the structure of a battery manufactured in an example of the present invention.

先ず、本発明の非水電解質二次電池用負極活物質について説明する。   First, the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described.

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質は、SiOCセラミックス中に金属珪素およびSiCが分散してなり、CuKα特性X線を用いたX線回折における、前記金属珪素の(111)面回折線のピーク強度をb1、前記SiCの(111)面回折線のピーク強度をb2としたときに、b1/b2で表される比が0.20〜10.00であり、30MPaで圧縮したときの密度が1.2g/cm〜1.8g/cmであるセラミックス複合材料からなることを特徴とするものである。 The negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is obtained by dispersing metallic silicon and SiC in SiOC ceramics, and (111) plane diffraction of the metallic silicon in X-ray diffraction using CuKα characteristic X-rays. When the peak intensity of the line is b1 and the peak intensity of the (111) plane diffraction line of SiC is b2, the ratio represented by b1 / b2 is 0.20 to 10.00 and when compressed at 30 MPa density of those characterized by comprising a ceramic composite material is 1.2g / cm 3 ~1.8g / cm 3 .

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料は、SiOCセラミックス中に金属珪素およびSiCが分散してなるものである。
SiOCセラミックス中での金属珪素およびSiCの分散形態は特に制限されず、例えば、図1に模式的に示すように、SiOCセラミックスからなるマトリックス中に金属珪素(Si)およびSiCが均一分散している形態を挙げることができる。
The ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is formed by dispersing metallic silicon and SiC in SiOC ceramics.
The dispersion form of metallic silicon and SiC in the SiOC ceramic is not particularly limited. For example, as schematically shown in FIG. 1, metallic silicon (Si) and SiC are uniformly dispersed in a matrix made of SiOC ceramic. The form can be mentioned.

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料は、SiOCセラミックスの含有割合が、30〜90質量%であるものが好ましく、 35〜85質量%であるものがより好ましく、40〜80質量%であるものがさらに好ましい。
また、本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料は、金属珪素の含有割合が、1〜69質量%であるものが好ましく、3〜65質量%であるものがより好ましく、5〜60質量%であるものがさらに好ましく、5〜30質量%であるものが特に好ましい。
さらに、本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料は、SiCの含有割合が、1〜40質量%であるものが好ましく、3〜35質量%であるものがより好ましく、5〜30質量%であるものがさらに好ましい。
The ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention preferably has a SiOC ceramic content of 30 to 90% by mass, more preferably 35 to 85% by mass. 40 to 80% by mass is more preferable.
The ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention preferably has a metal silicon content of 1 to 69% by mass, and preferably 3 to 65% by mass. More preferred is 5-60% by mass, and particularly preferred is 5-30% by mass.
Furthermore, the ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention preferably has a SiC content of 1 to 40% by mass, more preferably 3 to 35% by mass. What is 5-30 mass% is more preferable.

上記セラミックス複合材料がSiOCセラミックスおよび金属珪素を上記割合で含有するものであることにより、非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、優れた初期効率および放電容量を容易に達成することができる。
また、例えば有機ケイ素化合物および金属珪素を焼結して得られるSi/SiOC複合材料を非水電解質二次電池用負極活物質として使用した場合に、金属珪素が膨張し易くサイクル特性(サイクル維持率)を低下させ易くなるが、本発明の非水電解質二次電池用負極活物質において、セラミックス複合材料がSiCを上記割合で含有するものであることにより、非水電解質二次電池用負極活物質として使用した場合に、金属珪素の膨張を抑制して優れたサイクル特性(サイクル維持率)を容易に達成することができる。
When the ceramic composite material contains SiOC ceramics and metal silicon in the above proportions, excellent initial efficiency and discharge capacity are easily achieved when used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. be able to.
For example, when a Si / SiOC composite material obtained by sintering an organosilicon compound and metal silicon is used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the metal silicon is likely to expand and cycle characteristics (cycle retention rate). In the negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries of the present invention, the ceramic composite material contains SiC in the above proportion, so that the negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries can be reduced. When used as, it is possible to easily achieve excellent cycle characteristics (cycle maintenance ratio) by suppressing expansion of metallic silicon.

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料において、SiOCセラミックス、金属珪素およびSiCの含有割合は、セラミックス複合材料の調製時に使用した原料量およびセラミックス複合材料のX線回折スペクトルから求めることができる。   In the ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the content ratio of SiOC ceramics, metal silicon and SiC depends on the amount of raw materials used at the time of preparing the ceramic composite material and the X-ray of the ceramic composite material. It can be determined from the diffraction spectrum.

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料において、CuKα特性X線を用いたX線回折における、前記金属珪素の(111)面回折線のピーク強度をb1、前記SiCの(111)面回折線のピーク強度をb2としたときに、b1/b2で表される比が0.20〜10.00である。
上記b1/b2で表される比は、0.30〜8.00であることが好ましく、0.40〜6.00であることがより好ましい。
In the ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, b1 represents the peak intensity of the (111) plane diffraction line of the metal silicon in the X-ray diffraction using CuKα characteristic X-ray, When the peak intensity of the (111) plane diffraction line of SiC is b2, the ratio represented by b1 / b2 is 0.20 to 10.00.
The ratio represented by b1 / b2 is preferably 0.30 to 8.00, and more preferably 0.40 to 6.00.

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料において、ピーク強度比b1/b2はSiCに対する金属珪素の存在割合を意味し、ピーク強度比b1/b2が上記範囲内にあることにより、金属珪素およびSiCを所望の比で含有することができ、このために、非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、金属珪素の膨張収縮を抑制し、優れたサイクル維持率を達成することができるとともに、電極全体の抵抗や失活する活物質量を抑制し、負極全体の容量を容易に向上させることができる。   In the ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the peak intensity ratio b1 / b2 means the ratio of metallic silicon to SiC, and the peak intensity ratio b1 / b2 is within the above range. As a result, metal silicon and SiC can be contained in a desired ratio. For this reason, when used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the expansion and contraction of metal silicon is suppressed, which is excellent. The cycle retention ratio can be achieved, the resistance of the entire electrode and the amount of active material to be deactivated can be suppressed, and the capacity of the entire negative electrode can be easily improved.

上記b1/b2で表される比が10.00超である場合には、セラミックス複合材料中のSiの膨張収縮を抑制し難く、サイクル維持率が低下し易くなり、上記b1/b2で表される比が0.2未満である場合には、電極全体の抵抗や失活する活物質量が増加し、負極全体の容量が低下し易くなる。   When the ratio represented by b1 / b2 is more than 10.00, it is difficult to suppress the expansion and contraction of Si in the ceramic composite material, and the cycle maintenance rate is liable to decrease, and the ratio is represented by b1 / b2. When the ratio is less than 0.2, the resistance of the entire electrode and the amount of active material to be deactivated increase, and the capacity of the entire negative electrode tends to decrease.

本出願書類において、CuKα特性X線を用いて測定されるX線回折スペクトルは、JIS K 0131:1996に規定される方法に準じて測定されるものを意味する。
具体的には、X線回折装置として試料水平型多目的X線回折装置((株)リガク製UltimaIV) を使用し、光源:CuKα線、発散スリット:2/3°、散乱スリット:2/3°、印加電圧:40kV、印加電流:40mA、発散制限スリット:10mm、受光スリット:0.3mmの測定条件で測定されるものを意味する。
In this application document, the X-ray diffraction spectrum measured using CuKα characteristic X-ray means one measured according to the method defined in JIS K 0131: 1996.
Specifically, a sample horizontal multipurpose X-ray diffractometer (Ultima IV manufactured by Rigaku Corporation) is used as the X-ray diffractometer, light source: CuKα ray, divergence slit: 2/3 °, and scattering slit: 2/3 °. , Applied voltage: 40 kV, applied current: 40 mA, divergence limiting slit: 10 mm, and light receiving slit: 0.3 mm.

また、本出願書類において、CuKα特性X線を用いたX線回折における、金属珪素の(111)面回折線のピーク強度b1/SiCの(111)面回折線のピーク強度b2で表される比は、具体的には以下の方法で算出されるものを意味する。   In this application document, the ratio represented by the peak intensity b2 of the (111) plane diffraction line of the (111) plane diffraction line of the (111) plane diffraction line of metallic silicon in the X-ray diffraction using the CuKα characteristic X-ray. Means specifically calculated by the following method.

すなわち、図2に示す本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料のX線回折スペクトル例を用いて説明すると、同図に示すX線回折スペクトルは、隣接する2点間を3次スプライン関数で補間して求めたものであり、横軸がブラッグ角(2θ)、縦軸がX線回折強度(intenstiy/a.u.(arbitrary unit、任意単位))を示し、同図において「Si」で示すブラッグ角(2θ±2°)27°に観察される回折線ピークがSi結晶の(111)面回折線ピークであり、同図において「SiC」で示すブラッグ角(2θ±2°)35°に観察される回折線ピークが、SiC結晶(111)面回折線ピークと同定することができる。   That is, the X-ray diffraction spectrum shown in FIG. 2 will be described by using an example of the X-ray diffraction spectrum of the ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention shown in FIG. Interpolated between points using a cubic spline function, the horizontal axis indicates the Bragg angle (2θ), and the vertical axis indicates the X-ray diffraction intensity (intensity / au (arbitrary unit, arbitrary unit)) The diffraction line peak observed at 27 ° in the Bragg angle (2θ ± 2 °) indicated by “Si” in the figure is the (111) plane diffraction line peak of the Si crystal, and the Bragg angle indicated by “SiC” in the figure. The diffraction line peak observed at (2θ ± 2 °) 35 ° can be identified as the SiC crystal (111) plane diffraction line peak.

そして、図2に示すX線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±2°)27°に観察される金属珪素(Si結晶)の(111)面回折線ピークのベースラインからピークトップまでの高さをピーク強度b1とし、同じくブラッグ角(2θ±2°)35°に観察されるSiCの(111)面回折線ピークのベースラインからピークトップまでの高さをピーク強度b2として、両者の比b1/b2を求めることができる。   In the X-ray diffraction spectrum shown in FIG. 2, the height from the base line to the peak top of the (111) plane diffraction line peak of metallic silicon (Si crystal) observed at a Bragg angle (2θ ± 2 °) of 27 °. Is the peak intensity b1, and the height from the base line to the peak top of the (111) plane diffraction line peak of SiC that is also observed at a Bragg angle (2θ ± 2 °) of 35 ° is the peak intensity b2, and the ratio b1 between the two / B2 can be obtained.

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料は、30MPaで圧縮したときの密度が1.2g/cm〜1.8g/cmであるものであり、1.3g/cm〜1.7g/cmであるものが好ましく、1.4g/cm〜1.6g/cmであるものがより好ましい。 Ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has density when compressed at 30MPa is 1.2g / cm 3 ~1.8g / cm 3 , 1. preferably it has a 3g / cm 3 ~1.7g / cm 3 , it is more preferable at 1.4g / cm 3 ~1.6g / cm 3 .

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料の密度が上記範囲内にあることにより、一般的な炭素系活物質を使用しつつ、所望の電極密度を有する二次電池用負極電極を容易に作製することができる。   When the density of the ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is within the above range, a secondary material having a desired electrode density while using a general carbon-based active material. A negative electrode for a battery can be easily produced.

なお、本出願書類において、セラミックス複合材料の密度は、JIS Z 2058:2004に規定される内容に準じて測定した値を意味する。   In the present application document, the density of the ceramic composite material means a value measured according to the contents specified in JIS Z 2058: 2004.

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料は、セラミックス複合材料中の金属珪素の体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50をd1とし、セラミックス複合材料の体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50をd2としたときに、d1/d2で表される比が、0.01〜0.40であるものが好ましく、0.02〜0.25であるものがより好ましく、0.03〜0.16であるものがさらに好ましい。   The ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention has a 50% cumulative particle size D50 in the volume-based cumulative particle size distribution of metallic silicon in the ceramic composite material as d1. The ratio represented by d1 / d2 is preferably 0.01 to 0.40, where d2 is a 50% particle diameter D50 in the volume-based cumulative particle size distribution of the material, and 0.02 What is -0.25 is more preferable, and what is 0.03-0.16 is further more preferable.

上記d1(金属珪素の体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50)/d2(セラミックス複合材料の体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50)で表される比が上述した範囲内にあることにより、セラミックス複合材料を非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、充放電時における珪素粒子の膨張収縮の影響を抑制し、優れたサイクル特性(サイクル維持率)を容易に発揮することができる。   Ratio expressed by d1 (50% particle size D50 in the integrated particle size distribution of metal silicon) / d2 (50% particle size in the integrated particle size distribution of ceramic composite material D50) When the ceramic composite material is used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the influence of expansion and contraction of silicon particles during charge and discharge is suppressed, and excellent cycle characteristics ( Cycle maintenance ratio) can be easily exhibited.

上記d1/d2で表される比が0.40超である場合には、金属珪素のセラミックス複合材料中に占める体積割合が大きくなり、金属珪素の膨張収縮によってセラミックス複合材料の構造が崩れ、微粉化等することによりサイクル維持率や充放電効率が低下し易くなる。
粒子径比d1/d2で表される比が0.01未満である場合には、金属珪素表面が酸化され導電性が低下し易くなるために電池特性が低下し易くなり、また、不活性ガス下でセラミックス複合材料を製造することが求められるため、生産コストの上昇を招き易くなる。
When the ratio represented by d1 / d2 is more than 0.40, the volume ratio of metal silicon in the ceramic composite material increases, and the structure of the ceramic composite material collapses due to the expansion and contraction of metal silicon. As a result, the cycle maintenance factor and the charge / discharge efficiency are likely to decrease.
When the ratio represented by the particle diameter ratio d1 / d2 is less than 0.01, the metal silicon surface is oxidized and the conductivity tends to be lowered, so that the battery characteristics are easily lowered, and the inert gas Since it is required to manufacture the ceramic composite material below, the production cost is likely to increase.

上記d1(金属珪素の体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50)は、0.1〜5.0μmであることが好ましく、0.2〜4.0μmであることがより好ましく、0.3〜3.0μmであることがさらに好ましい。
また、上記d2(セラミックス複合材料の体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50)は、0.5〜50μmであることが好ましく、1〜30μmであることがより好ましく、5〜20μmであることがさらに好ましい。
The d1 (50% particle diameter D50 in the volume-based cumulative particle size distribution of metal silicon) is preferably 0.1 to 5.0 μm, more preferably 0.2 to 4.0 μm. More preferably, the thickness is 0.3 to 3.0 μm.
Further, the d2 (50% particle diameter D50 in the volume-based cumulative particle size distribution of the ceramic composite material) is preferably 0.5 to 50 μm, more preferably 1 to 30 μm, More preferably, it is 20 μm.

d1が上記範囲内にあることにより、セラミック複合材料中における金属珪素の膨張収縮方向が均一化され、活物質全体での膨張収縮の影響が低減され、サイクル特性(サイクル維持率)が向上すると共に初期効率、容量が高いものを得ることができる。
また、d2が上記範囲内にあることにより、不可逆容量の増大や、充放電時における副反応を抑制するとともに、電極密度を向上させ易く、電極シートのプレス時におけるセラミックス複合材料粒子の破壊を抑制し微粉の発生を抑制し易くなる。
When d1 is within the above range, the direction of expansion and contraction of metallic silicon in the ceramic composite material is made uniform, the influence of expansion and contraction on the entire active material is reduced, and cycle characteristics (cycle maintenance ratio) are improved. A product with high initial efficiency and capacity can be obtained.
Further, since d2 is within the above range, an increase in irreversible capacity and side reactions during charging / discharging are suppressed, electrode density is easily improved, and destruction of ceramic composite material particles during electrode sheet pressing is suppressed. It is easy to suppress the generation of fine powder.

なお、本出願書類において、d1およびd2は、JIS Z 8825−1:2001の規定に準じてレーザー回折式粒度分布測定装置により測定した値を意味する。
具体的には、水50mlに対し、原料として使用した金属珪素またはセラミックス複合材料を極小型スパーテル2杯分と、非イオン性界面活性剤(トリトン−X)2滴とを添加し、3分間超音波分散させたものを測定用試料とし、レーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所(株)製SALD2000)を使用して測定した値を意味する。
In addition, in this application document, d1 and d2 mean the value measured with the laser diffraction type particle size distribution measuring apparatus according to the prescription | regulation of JISZ8825-2: 2001.
Specifically, for 50 ml of water, add 2 cups of ultra-small spatula and 2 drops of non-ionic surfactant (Triton-X) to the metal silicon or ceramic composite material used as a raw material for more than 3 minutes It means a value measured using a laser diffraction particle size distribution measuring device (SALD2000 manufactured by Shimadzu Corporation) using a sample dispersed by sonic wave as a measurement sample.

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料は、平均円形度が、0.90〜1.0であるものが好ましく、0.91〜1.00であるものがより好ましく、0.92〜1.00であるものがさらに好ましい。
本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料の平均円形度が上記範囲内にあることにより、エッジ部の多いセラミックス複合材料粒子の増加を抑制し、セラミックス複合材料粒子同士の相互作用を抑制して、充填密度や電極密度を容易に向上させることができる。
The ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention preferably has an average circularity of 0.90 to 1.0, and preferably 0.91 to 1.00. More preferred is 0.92 to 1.00.
When the average circularity of the ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is within the above range, an increase in ceramic composite material particles having many edge portions is suppressed, and the ceramic composite material particles Interaction between each other can be suppressed, and the packing density and the electrode density can be easily improved.

なお、本出願書類において、セラミックス複合材料の平均円形度は、セラミックス複合材料20mgに対し、1%界面活性剤(株式会社ライオン製ママレモン)水溶液を10滴添加しよく馴染ませたのち、精製水20gを加え、1分間超音波分散させたものを測定用試料とし、フロー式粒子像分析装置(シスメックス(株)製:型式FPIA−3000)を使用してセラミックス複合材料粒子の投影像の周囲長を測定し、当該投影像と同じ面積を持つ円の周囲長(円相当径)を求めた上で、下記式
円形度=円相当径/粒子の投影像の周囲長
によりセラミックス複合材料粒子20000〜30000個分の円形度を求めたときの算術平均値を意味する。
In this application document, the average circularity of the ceramic composite material is 20 g of purified water after adding 10 drops of 1% surfactant (Lion Mama Lemon) aqueous solution to 20 mg of the ceramic composite material. And using a flow type particle image analyzer (manufactured by Sysmex Corporation: model FPIA-3000) to determine the perimeter of the projected image of the ceramic composite material particles. Measure and calculate the perimeter (equivalent circle diameter) of a circle with the same area as the projected image.
Circularity = Equivalent average diameter when the circularity of 20000 to 30000 ceramic composite material particles is obtained from the equivalent circle diameter / peripheral length of the projected image of the particles.

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料は、窒素吸着比表面積が、0.1m/g〜50m/gであるものが好ましく、0.5m/g〜45m/gであるものがより好ましく、1m/g〜40m/gであるものがさらに好ましい。 Ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the nitrogen adsorption specific surface area, preferably those which are 0.1m 2 / g~50m 2 / g, 0.5m 2 / g ~45m more preferably those which are 2 / g, more preferably those which are 1m 2 / g~40m 2 / g.

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料において、窒素吸着比表面積が50m/gを超えると相当量のバインダーを添加する必要が生じ、単位電極体積中において活物質であるセラミックス複合材料量が少なくなることから電池容量が低下し易くなる。
また、窒素吸着比表面積が50m/gを超えると、セラミックス複合材料粒子の表面活性が高くなり、電解液の分解等によって、クーロン効率が低下し易くなる。
窒素吸着比表面積が0.1m/g未満であると、充放電反応時における反応表面積が減少するため、充放電時の反応抵抗が増大し、入出力特性ならびに電池容量が低下し易くなる。
In the ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, when the nitrogen adsorption specific surface area exceeds 50 m 2 / g, it is necessary to add a considerable amount of binder, Since the amount of the ceramic composite material, which is a substance, decreases, the battery capacity tends to decrease.
On the other hand, when the nitrogen adsorption specific surface area exceeds 50 m 2 / g, the surface activity of the ceramic composite material particles increases, and the Coulomb efficiency tends to decrease due to decomposition of the electrolytic solution and the like.
When the nitrogen adsorption specific surface area is less than 0.1 m 2 / g, the reaction surface area at the time of charge / discharge reaction decreases, so the reaction resistance at the time of charge / discharge increases, and the input / output characteristics and the battery capacity tend to decrease.

なお、本出願書類において、セラミックス複合材料の窒素吸着比表面積は、JIS Z 8830の規定に準じて測定した値を意味し、具体的には、(株)島津製作所製全自動表面積測定装置 ジェミニVを用い、窒素吸着等温線における、相対圧0.05〜0.2の範囲の6点におけるBET多点法により算出した値を意味する。   In the present application documents, the nitrogen adsorption specific surface area of the ceramic composite material means a value measured according to the provisions of JIS Z 8830, and specifically, a fully automatic surface area measuring device manufactured by Shimadzu Corporation Gemini V Is a value calculated by the BET multipoint method at 6 points in the range of relative pressure of 0.05 to 0.2 on the nitrogen adsorption isotherm.

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料は、1000回タッピングを行った際のタップ密度が、0.40g/cm〜1.30g/cmであるものが好ましく、0.45g/cm〜1.00g/cmであるものがより好ましく、0.50g/cm〜0.80g/cmであるものがさらに好ましい。 Ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the tap density when subjected to 1000 times tapping, those which are 0.40g / cm 3 ~1.30g / cm 3 preferably, more preferably those which are 0.45g / cm 3 ~1.00g / cm 3 , more preferably those wherein 0.50g / cm 3 ~0.80g / cm 3 .

タップ密度が0.4g/cm 未満になると電極シート作製時にセラミックス複合材料同士が凝集し易くなり、均一混合し難くなるばかりか、電極の極板密度が下がる為、エネルギー密度が低下し易くなる。
タップ密度が1.3g/cm超になると、混合粉の圧縮時における密度が低下し易く、電極シートのプレス時に電極密度が上がり難くなり、導電パスが解離し易くなりエネルギー密度が低下し易くなる。
When the tap density is less than 0.4 g / cm 3 , the ceramic composite materials are easily aggregated during electrode sheet preparation, and it is difficult to uniformly mix the electrodes, and the electrode plate density of the electrode is lowered, so that the energy density is easily lowered. .
When the tap density exceeds 1.3 g / cm 3 , the density at the time of compression of the mixed powder tends to decrease, the electrode density is difficult to increase when the electrode sheet is pressed, the conductive path is easily dissociated, and the energy density is likely to decrease. Become.

なお、本出願書類において、セラミックス複合材料のタップ密度は、JIS Z 2512:2012に準じて測定した値を意味する。   In this application document, the tap density of the ceramic composite material means a value measured according to JIS Z 2512: 2012.

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料は、さらにMn、Fe、Co、NiおよびLiから選ばれる少なくとも1種の金属原子を1〜30質量%含むことが望ましく、Mn、Fe、Co、NiおよびLiから選ばれる少なくとも1種の金属原子を2〜25質量%含むことがより望ましく、3〜20質量%含むことがさらに望ましい。   The ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention preferably further contains 1 to 30% by mass of at least one metal atom selected from Mn, Fe, Co, Ni and Li. More preferably, it contains 2 to 25% by mass, more preferably 3 to 20% by mass of at least one metal atom selected from Mn, Fe, Co, Ni and Li.

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料がMn、Fe、Co、NiおよびLiから選ばれる少なくとも1種の金属原子を上記割合で含むことにより、非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、優れた導電性を容易に発揮するとともに、電極の充放電容量の低下を容易に抑制することができる。
Mn、Fe、Co、NiおよびLiから選ばれる少なくとも1種の金属原子の含有割合が1質量%未満である場合は添加効果が少なく、30質量%超である場合は電池容量が低下し易くなる。
When the ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains at least one metal atom selected from Mn, Fe, Co, Ni, and Li in the above ratio, When used as a negative electrode active material for a secondary battery, it is possible to easily exhibit excellent conductivity and to easily suppress a decrease in charge / discharge capacity of the electrode.
When the content ratio of at least one metal atom selected from Mn, Fe, Co, Ni and Li is less than 1% by mass, the effect of addition is small, and when it exceeds 30% by mass, the battery capacity tends to decrease. .

本出願書類において、上記Mn、Fe、Co、NiおよびLiから選ばれる少なくとも1種の金属原子の含有割合は、発光分光分析法(ICP−AES)により測定した値を意味する。   In the present application document, the content ratio of at least one metal atom selected from Mn, Fe, Co, Ni, and Li means a value measured by emission spectroscopy (ICP-AES).

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料は、当該セラミックス複合材料の表面部が、中心部よりも炭素含有量が多いコアシェル構造をとるものであることが好ましい。   The ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention preferably has a core-shell structure in which the surface portion of the ceramic composite material has a higher carbon content than the center portion.

本出願書類において、セラミックス複合材料の表面部(シェル部)は、平均厚さが10〜500nmであることが好ましく、2〜400nmであることがより好ましく、3〜300nmであることがさらに好ましい。   In the present application documents, the surface portion (shell portion) of the ceramic composite material preferably has an average thickness of 10 to 500 nm, more preferably 2 to 400 nm, and even more preferably 3 to 300 nm.

セラミックス複合材料の表面部(シェル部)が、中心部(コア部)よりも炭素含有量が多いものである場合、セラミックス複合材料の表面部(シェル部)は、中心部(コア部)よりも10質量%炭素含有量が多いことが好ましく、中心部(コア部)よりも20質量%炭素含有量が多いことがより好ましく、中心部(コア部)よりも30質量%炭素含有量が多いことがさらに好ましい。
セラミックス複合材料の表面部が、中心部よりも炭素含有量が多いものであることにより、セラミックス複合材料を非水電解質二次電池用負極活物質として利用したときに、電解液の分解を抑制することができるとともに、内部抵抗の損失を低減することができ、この結果、サイクル維持率および出入力特性を容易に向上させることができる。
When the surface portion (shell portion) of the ceramic composite material has a higher carbon content than the center portion (core portion), the surface portion (shell portion) of the ceramic composite material is more than the center portion (core portion). 10% by mass carbon content is preferred, 20% by mass carbon content is more preferred than the central part (core part), and 30% by mass carbon content is greater than the central part (core part). Is more preferable.
The surface portion of the ceramic composite material has a higher carbon content than the center portion, so that the decomposition of the electrolytic solution is suppressed when the ceramic composite material is used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. In addition, the loss of the internal resistance can be reduced, and as a result, the cycle maintenance ratio and the input / output characteristics can be easily improved.

セラミックス複合材料の表面部(シェル部)が、中心部(コア部)よりも炭素含有量が多いとは、セラミックス複合材料の表面部(シェル部)が、中心部(コア部)よりもSiOCセラミックスおよびSiCの合計含有量が多いことを意味する。
この場合、セラミックス複合材料の表面部(シェル部)は、金属珪素を0.1〜50質量%含むものが望ましく、0.5〜45質量%含むものがより望ましく、1〜40質量%含むものがさらに好ましい。
セラミックス複合材料の表面部(シェル部)における金属珪素の含有割合が0.1質量%未満である場合には、セラミックス複合材料を非水電解質二次電池用負極活物質として利用したときに、放電容量が低下し易くなり、セラミックス複合材料の表面部における金属珪素の含有割合が50質量%超である場合には、セラミックス複合材料を非水電解質二次電池用負極活物質として利用したときに、サイクル特性(サイクル維持率)が低下し易くなる。
The surface portion (shell portion) of the ceramic composite material has a higher carbon content than the center portion (core portion). The surface portion (shell portion) of the ceramic composite material is more SiOC ceramic than the center portion (core portion). And the total content of SiC is high.
In this case, the surface portion (shell portion) of the ceramic composite material preferably contains 0.1 to 50% by mass of metal silicon, more preferably 0.5 to 45% by mass, and 1 to 40% by mass. Is more preferable.
When the content ratio of metal silicon in the surface portion (shell portion) of the ceramic composite material is less than 0.1% by mass, discharge is caused when the ceramic composite material is used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. When the capacity tends to decrease and the content ratio of metal silicon in the surface portion of the ceramic composite material is more than 50% by mass, when the ceramic composite material is used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, Cycle characteristics (cycle maintenance rate) are likely to be reduced.

セラミックス複合材料の中心部が、表面部よりも珪素含有量が多いものである場合、表面部および中心部の組成は、エネルギー分散型X線分析装置(EDS)により測定することができる。   When the center portion of the ceramic composite material has a silicon content higher than that of the surface portion, the composition of the surface portion and the center portion can be measured by an energy dispersive X-ray analyzer (EDS).

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を構成するセラミックス複合材料は、外表面にさらに炭素膜が形成されたものであることが好ましい。   The ceramic composite material constituting the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is preferably such that a carbon film is further formed on the outer surface.

本出願書類において、炭素膜とは、炭素原子の質量割合が、好ましくは1〜100質量%、より好ましくは5〜99質量%、さらに好ましくは10〜98質量%である層状のものを意味する。
上記炭素膜は、SiOCセラミックスを含む物であってもよい。この場合、炭素膜は、Si原子の原子比が、10〜50%であるものが好ましく、12〜45%であるものがより好ましく、15〜40%であるものがさらに好ましい。上記Si原子の含有割合が50%を超えると、本発明の多孔質SiOCセラミックス複合材料を非水電解質二次電池の負極活物質として使用したときに、サイクル特性(サイクル維持率)が低下し易くなる。
シリコンオキシカーバイドセラミックスを含む炭素被膜は、O原子の原子比含有割合が、10〜50atm%であるものが好ましく、12〜45atm%であるものがより好ましく、15〜40atm%がさらに好ましい。
なお、本出願書類において、上記Si原子、O原子、炭素原子の原子比は、Solid state ionics,225 (2012)p.522-526記載の方法により特定される値を意味し、具体的には、カーボンアナライザー(LECO社、C−200)およびN/Oアナライザー(LECO社、TC−436)により、炭素原子および酸素原子量を同定し、残量をSi原子とすることにより算出した値を意味する。
In the present application document, the carbon film means a layered film in which the mass ratio of carbon atoms is preferably 1 to 100 mass%, more preferably 5 to 99 mass%, and still more preferably 10 to 98 mass%. .
The carbon film may be a material containing SiOC ceramics. In this case, the carbon film preferably has an atomic ratio of Si atoms of 10 to 50%, more preferably 12 to 45%, and still more preferably 15 to 40%. When the Si atom content exceeds 50%, when the porous SiOC ceramic composite material of the present invention is used as the negative electrode active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery, the cycle characteristics (cycle retention rate) are likely to be lowered. Become.
The carbon film containing silicon oxycarbide ceramics preferably has an O atom atomic ratio content of 10 to 50 atm%, more preferably 12 to 45 atm%, and even more preferably 15 to 40 atm%.
In the present application documents, the atomic ratio of Si atom, O atom, and carbon atom means a value specified by the method described in Solid state ionics, 225 (2012) p.522-526, specifically, This means a value calculated by identifying the carbon atom and oxygen atom amounts with the carbon analyzer (LECO, C-200) and N / O analyzer (LECO, TC-436) and setting the remaining amount as Si atoms. .

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質において、セラミックス複合材料が、外表面にさらに炭素膜が形成されたものである場合、炭素膜の平均厚さは、10〜500nmが好ましく、2〜400nmがより好ましく、3〜300nmがさらに好ましい。
上記炭素膜の平均厚さは、本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の断面の透過型電子顕微鏡(TEM)画像解析により測定することができる。
In the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, when the ceramic composite material has a carbon film further formed on the outer surface, the average thickness of the carbon film is preferably 10 to 500 nm. -400 nm is more preferable, and 3-300 nm is more preferable.
The average thickness of the carbon film can be measured by transmission electron microscope (TEM) image analysis of a cross section of the negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention.

セラミックス複合材料が、外表面にさらに炭素膜が形成されたものであることにより、セラミックス複合材料を非水電解質二次電池用負極活物質として利用したときに、電解液の分解を抑制することができるとともに、内部抵抗の損失を低減することができ、この結果、サイクル維持率および出入力特性を容易に向上させることができる。   Since the ceramic composite material has a carbon film formed on the outer surface, it can suppress the decomposition of the electrolyte when the ceramic composite material is used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. In addition, the loss of the internal resistance can be reduced, and as a result, the cycle maintenance ratio and the input / output characteristics can be easily improved.

本発明によれば、非水電解質二次電池用負極材料に使用したときに、優れた初期効率、放電容量およびサイクル特性(サイクル維持率)を発揮する非水電解質二次電池用負極活物質を提供することができる。   According to the present invention, a negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery that exhibits excellent initial efficiency, discharge capacity, and cycle characteristics (cycle retention rate) when used as a negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery is provided. Can be provided.

次に、本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法について説明する。
本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法は、炭素前駆体と溶媒を混合してなる炭素前駆体溶液、珪素含有有機物および金属珪素粉末を混合した後、得られた混合液を重合し、さらに溶媒除去してセラミックス複合材料前駆体を得、次いで、400℃〜800℃で一次焼成し、粉砕、分級した後、1200℃〜1350℃で二次焼成してセラミックス複合材料を調製することを特徴とするものである。
Next, the manufacturing method of the negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries which concerns on this invention is demonstrated.
The method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is obtained by mixing a carbon precursor solution obtained by mixing a carbon precursor and a solvent, a silicon-containing organic material, and metal silicon powder, and then obtaining the mixture. The liquid is polymerized and the solvent is further removed to obtain a ceramic composite material precursor, followed by primary firing at 400 ° C. to 800 ° C., pulverization and classification, and then secondary firing at 1200 ° C. to 1350 ° C. It is characterized by preparing.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法において、セラミックス複合材料の原料となる炭素前駆体としては、OH基を有する樹脂等を挙げることができ、OH基を有する樹脂としては、二以上のOH基を有する樹脂であることが好ましく、二以上のOH基を有する樹脂としては、レゾール型フェノール樹脂またはノボラック型フェノール樹脂等のフェノール樹脂や、フラン樹脂から選ばれる一種以上であることがより好ましい。   In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, examples of the carbon precursor used as a raw material for the ceramic composite material include a resin having an OH group. Is preferably a resin having two or more OH groups, and the resin having two or more OH groups may be one or more selected from phenol resins such as resol type phenol resins or novolac type phenol resins, and furan resins. More preferably.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法において、炭素含有化合物がOH基を有する樹脂である場合、その質量平均分子量Mwは200〜20000であることが好ましく、500〜15000であることがより好ましく、1000〜3000であることがさらに好ましい。   In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, when the carbon-containing compound is a resin having an OH group, the mass average molecular weight Mw is preferably 200 to 20000, and 500 to 15000. It is more preferable that it is 1000-3000.

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

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法において、炭素前駆体を分散させる溶媒としては、炭素前駆体を分散し得るものであれば特に制限されず、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アセトン、メチルケトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド 、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル等の極性溶媒、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール等のジオール類、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル等のソロセルブ類等から選ばれる少なくとも1種を挙げることができる。   In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the solvent for dispersing the carbon precursor is not particularly limited as long as the carbon precursor can be dispersed. For example, methanol, ethanol, Polar solvents such as propanol, butanol, acetone, methyl ketone, tetrahydrofuran, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, diols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, ethylene glycol monoisopropyl ether And at least one selected from soloselves such as triethylene glycol monobutyl ether and ethylene glycol diethyl ether.

所望量の上記炭素前駆体に対し、当該炭素前駆体を溶解し得る量の溶媒を混合することにより、炭素前駆体溶液を調製することができる。   A carbon precursor solution can be prepared by mixing an amount of a solvent capable of dissolving the carbon precursor with a desired amount of the carbon precursor.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法において、珪素含有有機物としては、シロキサン(主骨格として−O−Si−O−構造を有するケイ素含有有機化合物)を挙げることができ、主骨格として−O−Si−O−構造を有するケイ素含有有機化合物としては、二以上のアルコキシ基を有し主骨格が−O−Si−O−構造からなるアルコキシシラン化合物が好ましく、二以上のアルコキシ基を有し主骨格が−O−Si−O−構造からなるアルコキシシラン化合物としては、テトラアルコキシシランのモノマーまたはオリゴマーが好ましく、テトラメトキシシランモノマー、テトラエトキシシランモノマー、テトラメトキシシランオリゴマー、テトラエトキシシランオリゴマーから選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。
本発明の多孔質SiOCセラミックスの製造方法において、珪素含有有機物としては、SiO換算量が28質量%以上であるものが好ましく、SiO換算量が30質量%以上であるものがより好ましく、SiO換算量が35質量%以上であるものがさらに好ましい。
In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, examples of the silicon-containing organic material include siloxane (a silicon-containing organic compound having an —O—Si—O— structure as a main skeleton). The silicon-containing organic compound having a —O—Si—O— structure as the main skeleton is preferably an alkoxysilane compound having two or more alkoxy groups and the main skeleton having a —O—Si—O— structure. As an alkoxysilane compound having an alkoxy group and a main skeleton having an —O—Si—O— structure, a tetraalkoxysilane monomer or oligomer is preferable, and a tetramethoxysilane monomer, a tetraethoxysilane monomer, a tetramethoxysilane oligomer, More preferably, it is at least one selected from tetraethoxysilane oligomers. Arbitrariness.
In the method for producing the porous SiOC ceramic of the present invention, the silicon-containing organic substance preferably has an SiO 2 equivalent of 28% by mass or more, more preferably an SiO 2 equivalent of 30% by mass or more, and SiO 2 More preferably, the equivalent of 2 is 35% by mass or more.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法において、金属珪素としては、粒子径が、1nm〜3μmであるものが好ましく、10nm〜2μmであるものがより好ましく、100nm〜1μmであるものがさらに好ましい。
金属珪素の粒子径が3μmを超える場合、SiOC構造中に珪素粒子が形成されず、得られるセラミックス複合材料を非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、充放電における膨張収縮の電極に対する影響が大きくなり、サイクル特性が低下し易くなる。また、金属珪素の粒子径が1nmを下回る場合、粉砕コストが高くなり、また粒子表面が酸化され易いために、得られるセラミックス複合材料を非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、特性低下が起こり易い。
金属珪素の粒子径は、非水溶媒を用いてボールミル中で粉砕するなどの粉砕処理および遠心分離やろ過などの分級処理を行うことにより調整することができる。
In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the metal silicon preferably has a particle size of 1 nm to 3 μm, more preferably 10 nm to 2 μm, and more preferably 100 nm to 1 μm. Is more preferred.
When the particle diameter of metallic silicon exceeds 3 μm, silicon particles are not formed in the SiOC structure, and when the obtained ceramic composite material is used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, The influence on the electrode is increased, and the cycle characteristics are liable to deteriorate. Further, when the particle size of the metal silicon is less than 1 nm, the pulverization cost is high, and the surface of the particles is easily oxidized. Therefore, when the obtained ceramic composite material is used as a negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery. , Characteristic deterioration is likely to occur.
The particle diameter of the metal silicon can be adjusted by performing a pulverization process such as pulverization in a ball mill using a non-aqueous solvent and a classification process such as centrifugation or filtration.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法においては、上記炭素前駆体溶液と珪素含有有機物および金属珪素粉末を混合する。   In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the carbon precursor solution, the silicon-containing organic material, and the metal silicon powder are mixed.

上記混合処理は、固形分換算で、珪素含有有機物100質量部に対し、炭素前駆体が、好ましくは10〜100質量部、より好ましくは12〜75質量部、さらに好ましくは15〜50質量部となるように行うことが望ましい。
炭素前駆体の含有量が、珪素含有有機物100質量部に対し10質量部未満である場合、焼成後の導電性が低下してしまい、カーボンコート等の後処理が必要であり、珪素含有有機物100質量部に対し50質量部超である場合、低容量となるため負極材として使用し難くなる。
また、上記混合処理は、固形分換算で、珪素含有有機物および炭素前駆体の合計量を100質量部としたときに、金属珪素が、好ましくは1〜60質量部、より好ましくは5〜55質量部、さらに好ましくは10〜50質量部となるように混合することが望ましい。
珪素含有有機物および炭素前駆体の合計量を100質量部としたときの金属珪素の混合量が1質量部未満である場合、セラミックス複合材料を非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、放電容量が低下し易くなり、珪素含有有機物および炭素前駆体の合計量を100質量部としたときの金属珪素の混合量が60質量部超である場合、セラミックス複合材料を非水電解質二次電池用負極活物質として使用したときに、サイクル維持率が低下し易くなる。
In the above mixing treatment, the carbon precursor is preferably 10 to 100 parts by mass, more preferably 12 to 75 parts by mass, and further preferably 15 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the silicon-containing organic matter in terms of solid content. It is desirable to do so.
When the content of the carbon precursor is less than 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the silicon-containing organic material, the conductivity after firing is reduced, and a post-treatment such as a carbon coat is necessary. When it is more than 50 parts by mass with respect to part by mass, it becomes difficult to use as a negative electrode material because of its low capacity.
The mixing treatment is preferably 1 to 60 parts by mass, more preferably 5 to 55 parts by mass, in terms of solid content, when the total amount of the silicon-containing organic substance and the carbon precursor is 100 parts by mass. Part, more preferably 10 to 50 parts by mass.
When the mixed amount of metal silicon is less than 1 part by mass when the total amount of silicon-containing organic substance and carbon precursor is 100 parts by mass, the ceramic composite material is used as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery In addition, when the total amount of silicon-containing organic substance and carbon precursor is 100 parts by mass, and the amount of metal silicon mixed is more than 60 parts by mass, the ceramic composite material can be used as a nonaqueous electrolyte. When used as a negative electrode active material for a secondary battery, the cycle retention rate tends to decrease.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法において、上記炭素前駆体溶液、珪素含有有機物および金属珪素粉末の混合は、せん断速度が、1/秒以上となるように行うことが好ましく、10/秒〜300,000/秒となるように行うことがより好ましい。   In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the carbon precursor solution, the silicon-containing organic material, and the metal silicon powder are mixed so that the shear rate is 1 / second or more. It is more preferable to carry out so that it may become 10 / sec-300,000 / sec.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法において、上記炭素前駆体溶液、珪素含有有機物および金属珪素粉末の混合および後述する重合処理は、不活性雰囲気下で行うことが望ましい。
不活性雰囲気としては、窒素雰囲気やアルゴン雰囲気等の希ガス雰囲気等を挙げることができる。
雰囲気中に特に水分が存在すると、シリカ化が進行するために得られるセラミックス複合材料の特性が低下し易くなる。
In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the mixing of the carbon precursor solution, the silicon-containing organic material, and the metal silicon powder and the polymerization treatment described below are preferably performed in an inert atmosphere. .
Examples of the inert atmosphere include a rare gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere.
In particular, when moisture exists in the atmosphere, the characteristics of the ceramic composite material obtained due to the progress of silicification tend to deteriorate.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法において、上記炭素前駆体溶液と珪素含有有機物および金属珪素粉末とを混合して得られた混合液を重合処理する。   In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the mixed solution obtained by mixing the carbon precursor solution, the silicon-containing organic material, and the metal silicon powder is subjected to polymerization treatment.

上記重合処理時の温度は、0℃〜300℃が好ましく、10℃〜300℃がより好ましく、20℃〜300℃がさらに好ましい。
重合処理温度が0℃未満である場合には、重合速度が低下し易く、歩留りが低下し易くなる。
The temperature during the polymerization treatment is preferably 0 ° C to 300 ° C, more preferably 10 ° C to 300 ° C, and further preferably 20 ° C to 300 ° C.
When the polymerization temperature is less than 0 ° C., the polymerization rate tends to decrease and the yield tends to decrease.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法において、重合時間は1〜240時間が好ましく、2〜220時間がより好ましく、3〜200時間がさらに好ましい。重合時間が1時間以下では歩留まりが低くなり易く、240時間以上では製造コストが高くなる。   In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the polymerization time is preferably 1 to 240 hours, more preferably 2 to 220 hours, and still more preferably 3 to 200 hours. If the polymerization time is 1 hour or less, the yield tends to be low, and if it is 240 hours or more, the production cost is high.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法においては、上記重合処理終了後、混合液の溶媒除去を行ってセラミックス複合材料前駆体を得る。
溶媒除去は、真空下もしくは不活性雰囲気で行うことが望ましい。溶媒除去温度は30℃〜300℃が望ましく、50℃〜300℃がより望ましく、7℃〜300℃がさらに望ましい。溶媒除去温度が30℃未満であると溶媒を除去するのに長時間必要となるため、製造効率が低下し易くなる。
In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, after completion of the polymerization treatment, the mixed solution is subjected to solvent removal to obtain a ceramic composite material precursor.
It is desirable to remove the solvent under vacuum or in an inert atmosphere. The solvent removal temperature is desirably 30 ° C to 300 ° C, more desirably 50 ° C to 300 ° C, and further desirably 7 ° C to 300 ° C. When the solvent removal temperature is less than 30 ° C., it takes a long time to remove the solvent, and thus the production efficiency tends to be lowered.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法においては、混合液の溶媒除去を行って得られたセラミックス複合材料前駆体を、次工程の焼成工程に先立って平均粒子径100μm以下まで粉砕することが好ましい。
粉砕時に使用する粉砕機としては、ハンマーミル、ピンミル、ジェットミル、ベベルインパクター、ターボミル、ナイフハンマーミル、ロータリーカッターミル、ロールクラッシャー等の公知の機械的粉砕装置が使用できる。また、さらに風力式、機械式等の分級機を用いて分級処理を行ってもよい。
In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the ceramic composite material precursor obtained by removing the solvent from the mixed solution is subjected to an average particle size of 100 μm prior to the subsequent firing step. It is preferable to grind to the following.
As a pulverizer used at the time of pulverization, known mechanical pulverization apparatuses such as a hammer mill, a pin mill, a jet mill, a bevel impactor, a turbo mill, a knife hammer mill, a rotary cutter mill, and a roll crusher can be used. Further, classification may be performed using a classifier such as a wind type or a mechanical type.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法においては、上記炭素前駆体溶液と珪素含有有機物および金属珪素粉末とを混合して得られた混合液を、上記温度下に重合処理することにより、炭素前駆体および珪素含有有機物を容易に均一重合することができ、その結果、歩留まりの高い重合物(セラミックス複合材料前駆体)を得ることができるとともに、さらに後述する焼成処理を行うことにより充電容量の高い焼成物を得ることができる。   In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, a mixture obtained by mixing the carbon precursor solution, the silicon-containing organic material, and the metal silicon powder is polymerized at the temperature. By performing the treatment, the carbon precursor and the silicon-containing organic material can be easily uniformly polymerized. As a result, a polymer (ceramic composite material precursor) having a high yield can be obtained, and a firing treatment described later is further performed. By performing this, a fired product having a high charge capacity can be obtained.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法においては、上記セラミックス複合材料前駆体を400℃〜800℃で一次焼成する。   In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the ceramic composite material precursor is primarily fired at 400 ° C to 800 ° C.

上記一次焼成は、400℃〜800℃の温度条件下で行うことが好ましく、450℃〜750℃の温度条件下で行うことがより好ましく、400℃〜700℃の温度条件下で行うことがさらに好ましい。
一次焼成を上記温度範囲内で行うことにより、セラミックス複合材料前駆体を適度な硬さとすることができ、後述する粉砕時における歩留りを向上させることができる。
The primary firing is preferably performed under a temperature condition of 400 ° C to 800 ° C, more preferably performed under a temperature condition of 450 ° C to 750 ° C, and further preferably performed under a temperature condition of 400 ° C to 700 ° C. preferable.
By performing the primary firing within the above temperature range, the ceramic composite material precursor can have an appropriate hardness, and the yield during pulverization described later can be improved.

一次焼成を行う際の焼成時間は、1分間〜48時間が好ましく、2分間〜20時間がより好ましく、3分間〜15時間がさらに好ましい。   The firing time for performing the primary firing is preferably 1 minute to 48 hours, more preferably 2 minutes to 20 hours, and even more preferably 3 minutes to 15 hours.

一次焼成を行う際の雰囲気は不活性雰囲気または真空雰囲気であることが好ましく、不活性雰囲気としては、窒素雰囲気やアルゴン雰囲気等の希ガス雰囲気等を挙げることができる。   The atmosphere during the primary firing is preferably an inert atmosphere or a vacuum atmosphere, and examples of the inert atmosphere include a rare gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere.

上記一次焼成は、トンネル炉、電気(電熱ヒーター)炉、誘導加熱炉、電磁波加熱炉、電気炉・電磁波ハイブリッド炉等の公知の焼成炉を用いて行うことができる。   The primary firing can be performed using a known firing furnace such as a tunnel furnace, an electric (electric heater) furnace, an induction heating furnace, an electromagnetic heating furnace, an electric furnace / an electromagnetic hybrid furnace, or the like.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法においては、上記一次焼成処理して得られた一次焼成物を粉砕し、分級処理する。   In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the primary fired product obtained by the primary firing treatment is pulverized and classified.

上記一次焼成物の粉砕処理は、公知の粉砕機を用いて行うことができ、粉砕機としては、ハンマーミル、ピンミル、ジェットミル、ベベルインパクター、ターボミル、ナイフハンマーミル、ロータリーカッターミル、ロールクラッシャー等を挙げることができる。
本発明の製造方法においては、上記粉砕機を複数組み合わせて粉砕処理を行ってもよい。
粉砕条件は、所望特性等を有する粉末が得られるように適宜調整すればよい。
The primary baked product can be pulverized using a known pulverizer. The pulverizer includes hammer mill, pin mill, jet mill, bevel impactor, turbo mill, knife hammer mill, rotary cutter mill, roll crusher. Etc.
In the production method of the present invention, the pulverization may be performed by combining a plurality of the above pulverizers.
The pulverization conditions may be appropriately adjusted so that a powder having desired characteristics and the like can be obtained.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法においては、上記粉砕処理して得られた粉砕物を、分級処理する。
分級装置としては、ローター式分級機、振動ふるい、気流式分級機等を挙げることができる。
In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the pulverized product obtained by the above pulverization treatment is classified.
Examples of the classifier include a rotor classifier, a vibration sieve, and an airflow classifier.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法においては、上記粉砕、分級処理をせん断、圧縮、衝突の応力を同時にかけることができる形状加工装置により行うこともでき、当該形状加工装置としては、例えば回転式のボールミルなどのボール型混練機、エッジランナーなどのホイール型混練機、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所製)、メカノフュージョン(ホソカワミクロン社製)、ノビルタ(ホソカワミクロン(株)社製)、COMPOSI(日本コークス工業社製)などを挙げることができる。   In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the pulverization and classification can be performed by a shape processing apparatus capable of simultaneously applying shear, compression, and collision stress. Examples of processing equipment include ball-type kneaders such as a rotary ball mill, wheel-type kneaders such as edge runners, hybridization systems (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), mechanofusion (manufactured by Hosokawa Micron), Nobilta (Hosokawa Micron) And COMPOSI (manufactured by Nihon Coke Kogyo Co., Ltd.).

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法において、上記粉砕処、分級処理は、得られる粉砕処、分級物において、上述したセラミックス複合材料の平均円形度の測定方法と同様の方法で測定される平均円形度が、0.90〜1.0になるように処理することが好ましく、0.91〜1.0になるように処理することがより好ましく、0.92〜1.0になるように処理することがさらに好ましい。   In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the pulverization treatment and the classification treatment are the same as the above-described method for measuring the average circularity of the ceramic composite material in the pulverization treatment and the classified product. The average circularity measured by the method is preferably 0.90 to 1.0, more preferably 0.91 to 1.0, and 0.92 to 0.92. More preferably, the treatment is carried out to 1.0.

得ようとするセラミックス複合材料が、さらにMn、Fe、Co、NiおよびLiから選ばれる少なくとも1種の金属原子を1〜30質量%含むものである場合、上記粉砕後、分級処理して得られる分級処理物に上記Mn、Fe、Co、NiおよびLiから選ばれる少なくとも1種の金属原子を混合した後、後述する二次焼成を施すことにより調製することができる。   When the ceramic composite material to be obtained further contains 1 to 30% by mass of at least one metal atom selected from Mn, Fe, Co, Ni and Li, classification treatment obtained by classification treatment after the above pulverization It can be prepared by mixing at least one metal atom selected from Mn, Fe, Co, Ni and Li into the product and then subjecting it to secondary firing described later.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法において、上記粉砕処、分級処理して得られる粉砕処、分級物は、次いで、1200℃〜1350℃で二次焼成処理される。   In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the pulverization treatment, the pulverization treatment obtained by the classification treatment, and the classified product are then subjected to a secondary firing treatment at 1200 to 1350 ° C. .

上記二次焼成時における焼成温度は、1200℃〜1350℃であり、1200℃〜1300℃が好ましく、1250℃〜1300℃であることがより好ましい。
二次焼成時における焼成温度が上記範囲内にあることにより、非水電解質二次電池用負極材料に使用したときに、優れた初期効率、および放電容量を発揮することができる。
The firing temperature during the secondary firing is 1200 ° C to 1350 ° C, preferably 1200 ° C to 1300 ° C, and more preferably 1250 ° C to 1300 ° C.
When the firing temperature at the time of secondary firing is within the above range, excellent initial efficiency and discharge capacity can be exhibited when used as a negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery.

二次焼成を行う際の焼成時間は、1分間〜48時間が好ましく、2分間〜20時間がより好ましく、3分間〜15時間がさらに好ましい。   The firing time in performing the secondary firing is preferably 1 minute to 48 hours, more preferably 2 minutes to 20 hours, and even more preferably 3 minutes to 15 hours.

二次焼成を行う際の雰囲気は不活性雰囲気または真空雰囲気であることが好ましく、不活性雰囲気としては、窒素雰囲気やアルゴン雰囲気等の希ガス雰囲気等を挙げることができる。また、不活性雰囲気中には、水素ガス等の還元性ガスが含まれていてもよい。   The atmosphere for performing the secondary firing is preferably an inert atmosphere or a vacuum atmosphere, and examples of the inert atmosphere include a rare gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere and an argon atmosphere. Further, the inert atmosphere may contain a reducing gas such as hydrogen gas.

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

上記二次焼成処理によって、SiOCセラミックスの一部がSiC化する。SiCの生成量は、二次焼成時における焼成温度、焼成時間等を調整することにより制御することができる。
このようにSiOCセラミックスの一部をSiC化し、セラミックス複合材料中に分散形成することにより、上述したように、非水電解質二次電池用負極活物質として使用した場合に、金属珪素の膨張を抑制して優れたサイクル特性(サイクル維持率)を容易に達成することができる。
A part of the SiOC ceramic is converted to SiC by the secondary firing treatment. The amount of SiC produced can be controlled by adjusting the firing temperature, firing time, etc. during secondary firing.
As described above, when part of the SiOC ceramic is converted to SiC and dispersed in the ceramic composite material, it suppresses the expansion of metallic silicon when used as the negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries. Thus, excellent cycle characteristics (cycle maintenance ratio) can be easily achieved.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法において、得ようとするセラミックス複合材料の表面部(シェル部)が、中心部(コア部)よりも炭素含有量が多いコアシェル構造を有するものである場合、上記一次焼成処理して得られた一次焼成処理物や、一次焼成処理物を粉砕、分級処理して得られた粉砕、分級処理物に対し、一次焼成処理物や粉砕、分級処理物よりも炭素含有量が多くなるように配合した炭素前駆体、金属珪素および珪素含有有機物含有物を含有する被覆剤を被覆した後に、二次焼成処理を行う。   In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the surface portion (shell portion) of the ceramic composite material to be obtained has a core-shell structure having a higher carbon content than the center portion (core portion). The primary baked product obtained by the above primary calcination treatment, or the pulverized and classified product obtained by pulverizing and classifying the primary baked product, the primary baked product or pulverized Then, after coating the carbon precursor, the silicon silicon and the silicon-containing organic substance-containing coating compound blended so that the carbon content is higher than that of the classification-treated product, a secondary firing treatment is performed.

上記被覆剤を構成する炭素前駆体や珪素含有有機物としては、上述したものと同様のものを挙げることができる。
上記被覆剤の組成は、得ようとする表面部の組成に対応するように決定すればよく、また、上記被覆剤の被覆量は、得ようとする表面部の厚さに対応するように適宜決定すればよい。
Examples of the carbon precursor and silicon-containing organic substance constituting the coating agent include the same ones as described above.
The composition of the coating agent may be determined so as to correspond to the composition of the surface portion to be obtained, and the coating amount of the coating agent is appropriately determined so as to correspond to the thickness of the surface portion to be obtained. Just decide.

一次焼成処理物や粉砕、分級処理物に対する上記被覆剤の被覆は、一次焼成処理物や粉砕、分級処理物に対し、上記被覆剤を溶融混合することにより行うことができる。
上記溶融混合は、混合対象を加熱可能な公知の混合機により行うことができる。
溶融混合を行う混合機としては、内部に撹拌軸を有し該攪拌軸に攪拌翼を取り付けて混合を行うミキサーが好ましく、具体的には、ヘンシェルミキサー(日本コークス工業(株)製)、ハイスピードミキサー(深江パウテック(株)製、レディゲミキサー((株)マツボー製)等を挙げることができる。また、溶融混合を行う混合機としては、ニーダーや万能混合機を挙げることもできる。
溶融混合時における処理温度は、被覆剤を構成する炭素前駆体バインダーの溶融温度以上炭化温度未満の温度であることが好ましく、具体的には、80℃〜180℃であることが好ましく、100℃〜160℃であることがより好ましい。
また、溶融混合時間は、1分間〜20分間が好ましく、1分間〜15分間がより好ましく、1分間〜10分間がさらに好ましい。
The coating of the above-mentioned coating agent on the primary baked product, pulverized and classified product can be performed by melt-mixing the above coating material on the primary baked product, pulverized and classified product.
The melt mixing can be performed by a known mixer capable of heating the object to be mixed.
As the mixer for performing melt mixing, a mixer that has a stirring shaft inside and is equipped with a stirring blade attached to the stirring shaft for mixing is preferable. Specifically, a Henschel mixer (manufactured by Nippon Coke Industries Co., Ltd.), High A speed mixer (manufactured by Fukae Powtech Co., Ltd., Redige mixer (manufactured by Matsubo Co., Ltd.), etc. can be used, and examples of the mixer for melt mixing include a kneader and a universal mixer.
The treatment temperature at the time of melt mixing is preferably a temperature not lower than the melting temperature of the carbon precursor binder constituting the coating agent and lower than the carbonization temperature, specifically, preferably 80 ° C. to 180 ° C., 100 ° C. More preferably, it is -160 degreeC.
The melt mixing time is preferably 1 minute to 20 minutes, more preferably 1 minute to 15 minutes, and further preferably 1 minute to 10 minutes.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法において、得ようとするセラミックス複合材料が、表面に炭素膜を有するものである場合、上記粉砕後、分級処理して得られる分級処理物の表面に樹脂層等の炭素質層を形成し、次いで二次焼成処理を行ったり、二次焼成処理して得られた二次焼成処理物に対し、さらに炭素膜の形成処理を行うことにより目的とする炭素膜を形成することができる。   In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, when the ceramic composite material to be obtained has a carbon film on the surface, classification obtained by classification after the above pulverization A carbonaceous layer such as a resin layer is formed on the surface of the treated product, and then a secondary firing treatment is performed, or a carbon film formation treatment is further performed on the secondary firing treatment product obtained by the secondary firing treatment. As a result, the intended carbon film can be formed.

炭素膜の形成方法としては、例えば、二次焼成物に対し、ピッチ等の有機物を混合する方法や、メタン等の有機化合物ガスを熱CVD処理する方法等を挙げることができる。   Examples of the method for forming the carbon film include a method of mixing an organic material such as pitch with the secondary fired product, a method of performing thermal CVD treatment of an organic compound gas such as methane, and the like.

二次焼成物に対し、ピッチ等の有機物を混合する場合、上記有機物としては、コールタール、コールタールピッチ、石油系ピッチ、フリュードクラッキングボトムオイル(FCC−DO)、エチレンボトムオイル(EHC)等の、石油系、石炭系または合成系のピッチやタール類から選ばれる一種以上を挙げることができ、また、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリ(α−ハロゲン化アクリロニトリル)等のアクリル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂や、糖類等から選ばれる一種以上を挙げることができる。上記有機物としては、ピッチまたはフェノール樹脂がコスト上または電池特性上好適に使用することができる。   When organic matter such as pitch is mixed with the secondary fired product, examples of the organic matter include coal tar, coal tar pitch, petroleum-based pitch, fluid cracking bottom oil (FCC-DO), ethylene bottom oil (EHC), and the like. And one or more selected from petroleum-based, coal-based or synthetic pitches and tars, and acrylic resins such as phenol resins, furan resins, polyacrylonitrile, poly (α-halogenated acrylonitrile), polyamides One or more types selected from thermoplastic resins such as imide resins, polyamide resins, and polyimide resins, thermosetting resins, and sugars can be used. As said organic substance, a pitch or a phenol resin can be used conveniently on a cost or the battery characteristic.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法において、得ようとするセラミックス複合材料が、さらにMn、Fe、Co、NiおよびLiから選ばれる少なくとも1種の金属原子を1〜30質量%含むものである場合や、SiOCセラミックスを含むものである場合、上記有機物にさらにMn、Fe、Co、NiおよびLiから選ばれる少なくとも1種の金属原子やSiOCセラミックスの形成原料として上述したものと同様のものを予め所望量混合した有機混合物を使用することが好ましい。
得ようとするセラミックス複合材料が、さらにMn、Fe、Co、NiおよびLiから選ばれる少なくとも1種の金属原子を1〜30質量%含むものである場合、Mn、Fe、Co、NiおよびLiから選ばれる少なくとも1種の金属原子を、二次焼成物100質量部に対して、2〜60質量部混合することが好ましく、5〜40質量部混合することがより好ましく、5〜20質量部混合することがさらに好ましい。
In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the ceramic composite material to be obtained further contains at least one metal atom selected from Mn, Fe, Co, Ni and Li in an amount of 1 to When containing 30% by mass or containing SiOC ceramics, the organic material is further the same as described above as a raw material for forming at least one metal atom selected from Mn, Fe, Co, Ni and Li and SiOC ceramics. It is preferable to use an organic mixture in which a desired amount is mixed beforehand.
When the ceramic composite material to be obtained further contains 1 to 30% by mass of at least one metal atom selected from Mn, Fe, Co, Ni and Li, it is selected from Mn, Fe, Co, Ni and Li It is preferable to mix 2 to 60 parts by mass, more preferably 5 to 40 parts by mass, and more preferably 5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the secondary fired product. Is more preferable.

二次焼成物に対し、ピッチ等の有機物または有機混合物を混合する場合、混合処理は、加熱処理可能な公知の混合機により行うことが好ましく、このような混合機としては、内部に撹拌軸を有し該攪拌軸に攪拌翼を取り付けて混合を行うミキサーを挙げることができ、具体的には、ヘンシェルミキサー(日本コークス工業(株)製)、ハイスピードミキサー(深江パウテック(株)製、レディゲミキサー((株)マツボー製)、ニーダー、万能混合機等を挙げることができる。   When mixing an organic substance such as pitch or an organic mixture with the secondary baked product, the mixing treatment is preferably performed by a known mixer capable of heat treatment. And a mixer for mixing by attaching a stirring blade to the stirring shaft. Specifically, a Henschel mixer (manufactured by Nihon Coke Industries Co., Ltd.), a high speed mixer (manufactured by Fukae Powtech Co., Ltd., Ready) Examples include Gemixer (manufactured by Matsubo Co., Ltd.), kneaders, and universal mixers.

上記混合処理は、剪断速度が、1〜20000(1/秒)になるように行うことが好ましく、2〜17500(1/秒)になるように行うことがより好ましく、3〜15000(1/秒)になるように行うことがさらに好ましい。   The mixing treatment is preferably performed so that the shear rate is 1 to 20000 (1 / second), more preferably 2 to 17500 (1 / second), and 3 to 15000 (1 / second). More preferably, it is performed so that

上記混合処理は、加熱条件下または非加熱条件下で行うことができ、混合処理温度は、0℃〜200℃が好ましく、10℃〜200℃がより好ましく、20℃〜200℃がさらに好ましい。また、混合時間は0.01時間〜240時間が望ましく、0.05時間〜220時間がより望ましく、0.1時間〜200時間がさらに望ましい。
上記混合処理は、不活性雰囲気下で行うが好ましく、不活性雰囲気としては、窒素雰囲気やアルゴン雰囲気等の希ガス雰囲気等を挙げることができる。
The mixing treatment can be performed under heating conditions or non-heating conditions, and the mixing treatment temperature is preferably 0 ° C to 200 ° C, more preferably 10 ° C to 200 ° C, and further preferably 20 ° C to 200 ° C. The mixing time is preferably 0.01 hours to 240 hours, more preferably 0.05 hours to 220 hours, and further preferably 0.1 hours to 200 hours.
The mixing treatment is preferably performed in an inert atmosphere, and examples of the inert atmosphere include a rare gas atmosphere such as a nitrogen atmosphere and an argon atmosphere.

二次焼成物に対し、上記有機物または有機混合物を混合することにより、二次粒子表面に有機物または有機混合物からなる被覆層が形成され、加熱条件下または非加熱条件下で混合することにより、上記有機物または有機混合物が重合して好適に被覆膜を形成することができる。上記混合温度が0℃未満である場合、有機物または有機混合物の重合速度が低下し易くなる。   By mixing the organic matter or organic mixture with the secondary baked product, a coating layer composed of the organic matter or organic mixture is formed on the surface of the secondary particles, and by mixing under heating or non-heating conditions, the above An organic substance or an organic mixture can be polymerized to suitably form a coating film. When the said mixing temperature is less than 0 degreeC, the polymerization rate of an organic substance or an organic mixture will fall easily.

二次焼成物に対し、メタン等の有機化合物ガスを熱CVD処理する場合、有機化合物ガスとしては、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、ブタン、ブテン、ペンタン、イソブタン、ヘキサン等の炭化水素の単独もしくは混合物、ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、エチルベンゼン、ジフェニルメタン、ナフタレン、フェノール、クレゾール、ニトロベンゼン、クロルベンゼン、インデン、クマロン、ピリジン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素もしくはこれ等のいずれかの混合物から選ばれる一種以上が挙げられる。また、タール蒸留工程で得られるガス軽油、クレオソート油、アントラセン油、ナフサ分解タール油もしくはこれ等のいずれかの混合物から選ばれる一種以上を挙げることができる。
上記有機化合物ガスとしては、メタンまたはプロパンがコスト上または電池特性上好適に使用することができる。
When the organic compound gas such as methane is subjected to thermal CVD treatment for the secondary baked product, the organic compound gas includes methane, ethane, ethylene, acetylene, propane, butane, butene, pentane, isobutane, hexane and other hydrocarbons. Single or mixture, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, styrene, ethylbenzene, diphenylmethane, naphthalene, phenol, cresol, nitrobenzene, chlorobenzene, indene, coumarone, pyridine, anthracene, phenanthrene, or any mixture thereof 1 type or more chosen from is mentioned. Moreover, 1 or more types chosen from the gas light oil obtained by a tar distillation process, creosote oil, anthracene oil, naphtha decomposition | disassembly tar oil, or any mixture thereof can be mentioned.
As the organic compound gas, methane or propane can be suitably used in terms of cost or battery characteristics.

なお、上記熱CVD(熱化学蒸着処理)処理を行う反応装置としては、非酸化性雰囲気において加熱機構を有する反応装置が好ましく、さらに連続法、回分法での処理が可能なものがより好ましく、具体的には、流動層反応炉、回転炉、竪型移動層反応炉、トンネル炉、バッチ炉、ロータリーキルン等からその目的に応じ適宜選択することができる。また、熱CVD処理時の雰囲気は、有機化合物ガスのみであってもよいが、Ar 、He、H、N等の非酸化性ガス雰囲気下で処理することが好ましい。 In addition, as a reaction apparatus that performs the thermal CVD (thermochemical vapor deposition process), a reaction apparatus having a heating mechanism in a non-oxidizing atmosphere is preferable, and a continuous process and a process that can be performed by a batch process are more preferable. Specifically, a fluidized bed reaction furnace, a rotary furnace, a vertical moving bed reaction furnace, a tunnel furnace, a batch furnace, a rotary kiln, or the like can be appropriately selected according to the purpose. The atmosphere during the heat CVD processing may be only an organic compound gas, Ar, the He, H 2, is preferably treated in a non-oxidizing gas atmosphere such as N 2.

本発明の製造方法で得られる非水電解質二次電池用負極活物質の詳細は、上述したとおりである。   The details of the negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery obtained by the production method of the present invention are as described above.

本発明によれば、非水電解質二次電池用負極材料に使用したときに、優れた初期効率、放電容量およびサイクル特性(サイクル維持率)を発揮する非水電解質二次電池用負極活物質を簡便かつ低コストに工業的に大量生産し得る方法を提供することができる。   According to the present invention, a negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery that exhibits excellent initial efficiency, discharge capacity, and cycle characteristics (cycle retention rate) when used as a negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery is provided. It is possible to provide a method that can be industrially mass-produced simply and at low cost.

次に、本発明に係る非水電解質二次電池用負極材料について説明する。
本発明に係る非水電解質二次電池用負極材料は、本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質と、炭素活物質とを含むことを特徴とするものである。
Next, the negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention will be described.
The negative electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention includes the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention and a carbon active material.

本発明に係る非水電解質二次電池用負極材料において、炭素活物質としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類、カーボンナノチューブ、カーボンファイバ、膨張黒鉛、人造黒鉛、天然黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等の導電性黒鉛材料から選ばれる一種以上を挙げることができる。   In the negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the carbon active material includes carbon blacks such as acetylene black, ketjen black, furnace black, and thermal black, carbon nanotubes, carbon fibers, expanded graphite, and artificial graphite. And one or more selected from conductive graphite materials such as natural graphite, hard carbon, and soft carbon.

本発明に係る非水電解質負極材料は、本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質または本発明に係る製造方法で得られた非水電解質二次電池用負極活物質を、1〜30質量%含むものが好ましく、2〜25質量%含むものがより好ましく、3〜20質量%含むものがさらに好ましい。
また、本発明に係る非水電解質負極材量は、炭素活物質を、70〜99質量%含むものが望ましく、75〜98質量%含むものがより望ましく、80〜97質量%含むものがさらに望ましい。炭素活物質の含有割合が70質量%未満である場合は添加効果が少なく、99%質量%超では電池容量が低下してしまう。
The non-aqueous electrolyte negative electrode material according to the present invention comprises a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention or a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery obtained by the production method according to the present invention. Those containing 30% by mass are preferred, those containing 2-25% by mass are more preferred, and those containing 3-20% by mass are more preferred.
Further, the amount of the non-aqueous electrolyte negative electrode material according to the present invention is desirably 70 to 99% by mass, more desirably 75 to 98% by mass, and further desirably 80 to 97% by mass of the carbon active material. . When the content ratio of the carbon active material is less than 70% by mass, the effect of addition is small, and when it exceeds 99% by mass, the battery capacity decreases.

本発明によれば、優れた初期効率、放電容量およびサイクル特性(サイクル維持率)を発揮する非水電解質二次電池用負極材料を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the negative electrode material for nonaqueous electrolyte secondary batteries which exhibits the outstanding initial efficiency, discharge capacity, and cycling characteristics (cycle maintenance factor) can be provided.

次に、本発明に係る非水電解質二次電池用負極材料の実施態様について説明する。
本発明に係る非水電解質二次電池用負極材料を用いた非水電解質二次電池用負極電極としては、例えば、負極集電体上に本発明に係る非水電解質二次電池用負極材料と、バインダーとを含む膜が形成されてなるものを挙げることができる。
Next, embodiments of the negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention will be described.
Examples of the negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery using the negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention include, for example, a negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention on a negative electrode current collector. And a film formed with a binder.

上記バインダーとしては、特に制限されないが、フッ素系樹脂(ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等)、スチレン−ブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂等を例示することができる。
バインダーの使用量は、特に制限されるものではなく、非水電解質二次電池用負極活物質100質量部に対して、1〜30質量部であることが好ましく、1〜20質量部であることがより好ましい。
バインダーの使用量が前記範囲を外れると、例えば、集電体表面上へのセラミックス複合材料等の密着強度が不十分になり、また、電極内部抵抗が上昇する原因となる絶縁層が形成される場合がある。
Although it does not restrict | limit especially as said binder, A fluorine-type resin (Polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, etc.), a styrene-butadiene resin, a polyimide resin etc. can be illustrated.
The usage-amount of a binder is not specifically limited, It is preferable that it is 1-30 mass parts with respect to 100 mass parts of negative electrode active materials for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and it is 1-20 mass parts. Is more preferable.
When the amount of the binder used is out of the above range, for example, the adhesion strength of the ceramic composite material or the like on the current collector surface becomes insufficient, and an insulating layer that causes an increase in electrode internal resistance is formed. There is a case.

負極集電体上に形成される本発明に係る非水電解質二次電池用負極材料とバインダーとを含む膜は、任意の添加剤を含有するものであってもよい。
上記添加剤としては、例えば、導電助剤や黒鉛等の負極活物質を挙げることができる。
上記導電助剤としては、カーボンブラック(ケッチェンブラック、アセチレンブラック等)、炭素繊維、カーボンナノチューブ、天然黒鉛(鱗片状、鱗状、板状もしくは塊状のもの)、人造黒鉛(石油コークス、石炭ピッチコークス、石油ニードルコークスまたはメソフェーズピッチを原料とするもの)等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
導電助剤の使用割合は特に制限されないが、本発明の非水電解質二次電池用負極活物質100質量部に対して、5〜30質量部であることが好ましく、5〜20質量部であることがより好ましい。
負極集電体上に形成される本発明に係る非水電解質二次電池用負極材料とバインダーとを含む膜が導電助剤を含むものであることにより、優れた導電性を発揮するとともに、電極の充放電容量の低下を抑制することができる。
また、負極電極は、その他任意の添加材として、黒鉛等を含有してもよく、黒鉛としては、鱗片、鱗状、板状および塊状の天然で産出される黒鉛、並びに石油コークス、石炭ピッチコークス、石油ニードルコークスおよびメソフェーズピッチを原料とする人造黒鉛等を挙げることができる。
The film containing the negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention and a binder formed on the negative electrode current collector may contain any additive.
As said additive, negative electrode active materials, such as a conductive support agent and graphite, can be mentioned, for example.
Examples of the conductive aid include carbon black (Ketjen black, acetylene black, etc.), carbon fiber, carbon nanotube, natural graphite (scale, scale, plate or block), artificial graphite (petroleum coke, coal pitch coke). 1 or more selected from petroleum needle coke or mesophase pitch).
Although the usage-amount of a conductive support agent is not restrict | limited in particular, It is preferable that it is 5-30 mass parts with respect to 100 mass parts of negative electrode active materials for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention, and is 5-20 mass parts. It is more preferable.
Since the film containing the negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention and a binder formed on the negative electrode current collector contains a conductive additive, it exhibits excellent conductivity and is charged with an electrode. A reduction in discharge capacity can be suppressed.
Further, the negative electrode may contain graphite or the like as any other additive, and as graphite, naturally produced graphite in scale, scale, plate and block, petroleum coke, coal pitch coke, Examples thereof include artificial graphite made from petroleum needle coke and mesophase pitch.

負極集電体上に形成される非水電解質二次電池用負極材料とバインダーとを含む膜の膜厚は、例えば、10〜300μmであることが好ましく、20〜200μmであることがより好ましい。電極の形成においては、必要に応じて端子を組み合わせてもよい。   The film thickness of the film containing the negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery and the binder formed on the negative electrode current collector is, for example, preferably 10 to 300 μm, and more preferably 20 to 200 μm. In forming the electrodes, terminals may be combined as necessary.

なお、本出願書類において、上記本発明に係る非水電解質二次電池用負極材料とバインダーとを含む膜の膜厚は、電界放出形走査電子顕微鏡(FE−SEM)で50点を測定したときの算術平均値を意味し、具体的には、電解放射形走査電子顕微鏡(日本電子(JEOL)(株)製FE−SEM(JSM−6340F))を用い、測定用試料をイオンミリング(Gatan社製、model−691)により切断した断面を観察して、上記多孔質SiOCセラミックスとバインダーとを含む膜を特定し、50点の被膜厚さを測定したときの算術平均値を意味する。   In addition, in this application document, when the film thickness of the film containing the negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery and the binder according to the present invention is 50 points measured with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). Specifically, using an electrolytic emission scanning electron microscope (FE-SEM (JSM-6340F) manufactured by JEOL Co., Ltd.), the sample for measurement was ion milled (Gatan Corporation). This means an arithmetic average value when the cross section cut by Model 691) is observed, the film containing the porous SiOC ceramics and the binder is specified, and the film thickness at 50 points is measured.

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

負極電極は、例えば、本発明の非水電解質二次電池用負極材料と、バインダーおよび溶媒とを混合してペースト状物を形成し、得られたペースト状物を、集電体上に圧着しあるいは集電体上に塗布した後、乾燥して電極とする方法等により作製することができる。   The negative electrode is formed, for example, by mixing the negative electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention with a binder and a solvent to form a paste, and the obtained paste is pressed on a current collector. Or after apply | coating on a collector, it can produce by the method of drying and setting it as an electrode.

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

上記ペースト状物を形成する溶媒としては、通常、バインダーを溶解または分散可能な溶媒が使用され、具体的には、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミドなどの有機溶媒を例示することができる。
上記溶媒の使用量は、ペースト状物を形成し得る限り特に制限されず、例えば、本発明に係る非水電解質二次電池用負極活物質または本発明の製造方法で得られる非水電解質二次電池用負極活物質100質量部に対し、0.01〜500質量部であることが好ましく、0.01〜400質量部であることがより好ましく、0.01〜300質量部であることがさらに好ましい。
As the solvent for forming the paste-like material, a solvent that can dissolve or disperse the binder is usually used, and specific examples thereof include organic solvents such as N-methylpyrrolidone and N, N-dimethylformamide. it can.
The amount of the solvent used is not particularly limited as long as a paste-like material can be formed. For example, the negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention or the nonaqueous electrolyte secondary obtained by the production method of the present invention. The amount is preferably 0.01 to 500 parts by weight, more preferably 0.01 to 400 parts by weight, and further preferably 0.01 to 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material for a battery. preferable.

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

上記ペースト状物の調製方法も特に制限されず、例えば、バインダーと溶媒との混合液(または分散液)に本発明に係る非水電解質二次電池用負極材料を混合する方法等を例示することができる。   The method for preparing the paste-like product is not particularly limited, and examples thereof include a method of mixing the negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention with a mixed liquid (or dispersion liquid) of a binder and a solvent. Can do.

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

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

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

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

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

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

上記非水電解質二次電池は、例えば、積層形、パック形、ボタン形、ガム形、組電池形、角形といった種々の形態を採ることができる。
上記非水電解質二次電池としては、リチウム二次電池、キャパシタ、ハイブリッドキャパシタ(レドックスキャパシタ)、有機ラジカル電池、デュアルカーボン電池が例示され、特にリチウム二次電池が好ましい。
上記非水電解質二次電池は、本発明の非水電解質二次電池用負極材料を含有するものであることから、軽量かつ高容量で高エネルギー密度であるために、ビデオカメラ、パソコン、ワープロ、ラジカセ、携帯電話などの携帯用小型電子機器の電源や補助電源、車両用の駆動電源、及び補助電源として好適に使用することができる。
The non-aqueous electrolyte secondary battery can take various forms such as a laminated form, a pack form, a button form, a gum form, an assembled battery form, and a square form.
Examples of the non-aqueous electrolyte secondary battery include lithium secondary batteries, capacitors, hybrid capacitors (redox capacitors), organic radical batteries, and dual carbon batteries, with lithium secondary batteries being particularly preferred.
Since the non-aqueous electrolyte secondary battery contains the negative electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, it is lightweight, has a high capacity, and has a high energy density. Therefore, a video camera, a personal computer, a word processor, It can be suitably used as a power source and auxiliary power source for portable small electronic devices such as radio cassettes and mobile phones, a driving power source for vehicles, and an auxiliary power source.

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

以下に実施例、比較例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。負極特性及び電池特性は以下の方法で測定し評価した。
(実施例1)
アルゴンガス流通下、ノボラック型フェノール樹脂(群栄化学工業(株)製、PSM4261)18.6gをポリエチレングリコール(和光純薬工業(wako)(株)製)60mlに溶解して炭素前駆体溶液を調製し、さらに2μmの金属珪素粒子(体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径(D50)2μm)10gを前記樹脂溶液に添加した後、約130rpmで撹拌しながら、テトラエトキシシラン(多摩化学工業(株)製、TEOS45)108.6gを滴下した。その後、酸触媒としてp−トルエンスルホン酸(和光純薬工業(wako)(株)製)4.68gを加えて重合を開始した。このとき、重合処理に供した溶液の温度は85℃であった。
85℃まで加熱して同温度で20時間保持した後、120℃まで昇温し、真空中、24時間保持することにより加熱硬化するとともに脱溶媒処理を実施した。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples. Negative electrode characteristics and battery characteristics were measured and evaluated by the following methods.
Example 1
Under an argon gas flow, 18.6 g of novolak type phenolic resin (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd., PSM4261) was dissolved in 60 ml of polyethylene glycol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to prepare a carbon precursor solution. Further, 10 g of 2 μm metal silicon particles (2 μm of 50% particle size (D50) in the cumulative particle size distribution in the volume-based cumulative particle size distribution) were added to the resin solution, and then the tetraethoxysilane ( 108.6 g of TEOS 45) manufactured by Tama Chemical Industry Co., Ltd. was added dropwise. Thereafter, 4.68 g of p-toluenesulfonic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as an acid catalyst to initiate polymerization. At this time, the temperature of the solution subjected to the polymerization treatment was 85 ° C.
After heating to 85 ° C. and holding at the same temperature for 20 hours, the temperature was raised to 120 ° C., and heating and curing were carried out by holding in vacuum for 24 hours, and a solvent removal treatment was performed.

(一次焼成、粉砕、分級、二次焼成)
脱溶媒処理して得られた重合体をアルゴンガス雰囲気中、600℃で1時間保持することにより、一次焼成を施した。焼成後、カッターミルで粉砕を行い、270メッシュの篩で分級を行うことにより、粗大粒子を除去した。粗大粒子を除去した分級処理物を、アルゴンガス雰囲気中1250℃で3時間保持して二次焼成を行うことにより、SiOCセラミックス中に金属珪素およびSiCが分散してなる粉末状のセラミックス複合材料を得た。
(Primary firing, grinding, classification, secondary firing)
The polymer obtained by the solvent removal treatment was subjected to primary calcination by maintaining at 600 ° C. for 1 hour in an argon gas atmosphere. After firing, coarse particles were removed by grinding with a cutter mill and classification with a 270 mesh sieve. A powdered ceramic composite material in which metallic silicon and SiC are dispersed in SiOC ceramics is obtained by subjecting the classified material from which coarse particles have been removed to secondary firing by holding at 1250 ° C. for 3 hours in an argon gas atmosphere. Obtained.

(粉体特性)
この粉末状のセラミックス複合材料に対して、CuKα線を用いたX線回折測定(XRD測定)を行った。X線回折スペクトルを図2に示す。図2に示すように、SiおよびSiC由来のピークを複数観測した。ブラッグ角27°付近に観察される金属Siの(111)面回折線ピーク強度b1と、同じくブラッグ角35°付近に観察されるSiCの(111)面回折線ピーク強度b2から得られるピーク強度比b1/b2は0.48であった。
上記粉末状のセラミックス複合材料は、セラミックス複合材料の調製時に使用した原料量およびセラミックス複合材料のX線回折スペクトルから、SiOCセラミックスの含有割合が80質量%、金属珪素の含有割合が6.5質量%、SiCの含有割合が13.5質量%であることが算出された。
また、上記粉末状のセラミックス複合材料は、圧力30MPaで圧縮したときの密度が1.49g/cm、窒素吸着比表面積が8m/g、体積基準積算粒度分布から得られた粒子径D50が13μm、1000回タッピングを行ったタップ密度が0.54g/cm、フロー式粒子像解析より算出された円形度から得られた平均円形度が0.932であるものであった。
実施例1で得られた粉末状のセラミックス複合材料において、XRDのピーク強度比b1/b2、圧力30MPaで圧縮したときの密度(g/cm)、金属珪素の粒子径D50(d1)、セラミックス複合材料の粒子径D50(d2)、粒子径比d1/d2、窒素吸着比表面積(m/g)、1000回タッピングを行ったときのタップ密度(g/cm)および平均円形度を表1に示す。
(Powder characteristics)
X-ray diffraction measurement (XRD measurement) using CuKα rays was performed on this powdery ceramic composite material. An X-ray diffraction spectrum is shown in FIG. As shown in FIG. 2, a plurality of Si and SiC-derived peaks were observed. The peak intensity ratio obtained from the (111) plane diffraction line peak intensity b1 of metal Si observed near a Bragg angle of 27 ° and the (111) plane diffraction line peak intensity b2 of SiC similarly observed near a Bragg angle of 35 ° b1 / b2 was 0.48.
The powdered ceramic composite material has a SiOC ceramic content of 80 mass% and a metal silicon content of 6.5 mass based on the amount of raw materials used in the preparation of the ceramic composite material and the X-ray diffraction spectrum of the ceramic composite material. %, And the content ratio of SiC was calculated to be 13.5% by mass.
The powdery ceramic composite material has a density of 1.49 g / cm 3 when compressed at a pressure of 30 MPa, a nitrogen adsorption specific surface area of 8 m 2 / g, and a particle size D50 obtained from the volume-based cumulative particle size distribution. The tap density obtained by tapping 13 μm and 1000 times was 0.54 g / cm 3 , and the average circularity obtained from the circularity calculated by flow type particle image analysis was 0.932.
In the powdery ceramic composite material obtained in Example 1, the XRD peak intensity ratio b1 / b2, the density (g / cm 3 ) when compressed at a pressure of 30 MPa, the metal silicon particle diameter D50 (d1), ceramics The particle diameter D50 (d2), particle diameter ratio d1 / d2, nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), tap density (g / cm 3 ) and average circularity when tapped 1000 times are shown. It is shown in 1.

<リチウムイオン二次電池の作製>
(負極の作製)
上記粉末状のセラミックス複合材料1gと炭素系活物質である人造黒鉛9gとを混合してリチウムイオン二次電池用負極材料とした。
上記負極材料に対し、アセチレンブラック0.71g、ポリフッ化ビニリデン8.33gおよび溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン6gを加え、5分間攪拌混合することにより、負極合材ペーストを調製した。
得られた負極合材ペーストを厚さ18μmの銅箔(集電体)上にドクターブレードで塗布し、真空中で130℃に加熱して溶媒を完全に揮発させて上記活物質を含む約50μmの電極シートを得た。
得られた電極シートをローラープレスで圧延し、ポンチで打ち抜いて、2cmの負極(作用極)を作製した。活物質層の厚みをマイクロメーターで測定し、バインダーを除いた活物質の重量と活物質層の体積から、活物質層の密度を算出することにより、極板密度1.50g/cm3である負極(作用極)を作製した。
また、不活性雰囲気下、リチウム金属箔を、ポンチで打ち抜いた厚さ270μmのニッケルメッシュ(集電体)にめり込ませることにより、正極(対極)を作製した。
<Production of lithium ion secondary battery>
(Preparation of negative electrode)
1 g of the above powdery ceramic composite material and 9 g of artificial graphite as a carbon-based active material were mixed to obtain a negative electrode material for a lithium ion secondary battery.
To the negative electrode material, 0.71 g of acetylene black, 8.33 g of polyvinylidene fluoride and 6 g of N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent were added and stirred for 5 minutes to prepare a negative electrode mixture paste.
The obtained negative electrode mixture paste was applied onto a copper foil (current collector) having a thickness of 18 μm with a doctor blade, heated to 130 ° C. in a vacuum to completely evaporate the solvent, and contained about 50 μm containing the active material. An electrode sheet was obtained.
The obtained electrode sheet was rolled with a roller press and punched with a punch to prepare a 2 cm 2 negative electrode (working electrode). The electrode plate density is 1.50 g / cm 3 by measuring the thickness of the active material layer with a micrometer and calculating the density of the active material layer from the weight of the active material excluding the binder and the volume of the active material layer. A negative electrode (working electrode) was produced.
In addition, a positive electrode (counter electrode) was produced by indenting a lithium metal foil into a nickel mesh (current collector) having a thickness of 270 μm punched with a punch under an inert atmosphere.

(評価用リチウム二次電池の作製)
電解液として、1mol/dmのリチウム塩LiPFを溶解したエチレンカーボネート(EC)と、ジエチルカーボネート(DEC)との1:1混合溶液を使用して、不活性雰囲気下、図3に簡略的に示すように、ケース1中に、上記ニッケルメッシュ(集電体)3にめり込ませた正極(対極)4、セパレータ5、上記負極(作用極)8、スペーサー7を積層させた状態で組付け、スプリング6を介して封口蓋(キャップ)2で封止することにより、図1に示す形態を有するボタン型の評価用リチウム二次電池aを作製し、以下に示す方法により、初期電池測定(1st放電容量、初期効率)およびサイクル特性(3回維持易率、50回維持率)を測定した。
その結果、1st放電容量は437mAh/g、初期効率は85%、サイクル特性は3回維持率が100%、50回維持率が95%であった。結果を表2に併記する。
(Production of evaluation lithium secondary battery)
As an electrolytic solution, a 1: 1 mixed solution of ethylene carbonate (EC) in which 1 mol / dm 3 of a lithium salt LiPF 6 is dissolved and diethyl carbonate (DEC) is used. As shown in FIG. 2, in the case 1, the positive electrode (counter electrode) 4, the separator 5, the negative electrode (working electrode) 8, and the spacer 7 are stacked in the nickel mesh (current collector) 3. By assembling and sealing with a sealing lid (cap) 2 via a spring 6, a button-type evaluation lithium secondary battery a having the form shown in FIG. 1 is produced. The measurement (1st discharge capacity, initial efficiency) and cycle characteristics (3 times maintenance ease, 50 times maintenance rate) were measured.
As a result, the first discharge capacity was 437 mAh / g, the initial efficiency was 85%, and the cycle characteristics were a 3-time maintenance rate of 100% and a 50-time maintenance rate of 95%. The results are also shown in Table 2.

<初期電池測定(1st放電容量、初期効率)の測定方法>
初期電池測定に関しては、0.405mA、終止電圧5mVで定電流充電を行った後、下限電流0.0405mAとなるまで定電位保持した。次いで、0.405mAにて終止電圧1.5Vまで定電流放電を行い、1サイクル終了後の放電容量を定格容量(可逆容量(mAh/g))とした。以上の計測を各6個の電池で行い、平均値を1st放電容量とした。
得られた評価用リチウム二次電池a初期効率は、1回目の充電容量と放電容量により下記式により求めた。
初期効率(%)=(1回目の放電容量(mAh/g)/1回目の充電容量(mAh/g))×100
<Measurement method of initial battery measurement (1st discharge capacity, initial efficiency)>
For initial battery measurement, constant current charging was performed at 0.405 mA and a final voltage of 5 mV, and then a constant potential was maintained until the lower limit current was 0.0405 mA. Next, constant current discharge was performed at 0.405 mA to a final voltage of 1.5 V, and the discharge capacity after the end of one cycle was defined as the rated capacity (reversible capacity (mAh / g)). The above measurement was performed for each of six batteries, and the average value was defined as the 1st discharge capacity.
The initial efficiency of the obtained lithium secondary battery for evaluation a was determined by the following equation using the first charge capacity and discharge capacity.
Initial efficiency (%) = (first discharge capacity (mAh / g) / first charge capacity (mAh / g)) × 100

<サイクル特性(3回維持易率、50回維持率)の測定方法>
サイクル特性に関しては、初期測定で算出した定格容量を1Cとし、0.1Cにより終止電圧5mVで定電流充電を行った後、下限電流0.01Cとなるまで定電位保持した。次いで、0.1Cにて終止電圧1.5Vまで定電流放電を行い、50サイクルまで実施し、下記式により、各々3回維持率および50回維持率を算出した。なお、3回維持率および50回維持率は、各々2個の電池の測定値の平均値として算出した。
サイクル特性(3回維持率(%))=(3回目の放電容量(mAh/g)/1回目の放電容量(mAh/g))×100
サイクル特性(50回維持率(%))=(50回目の放電容量(mAh/g)/1回目の放電容量(mAh/g))×100
<Measurement method of cycle characteristics (maintenance rate for 3 times, maintenance rate for 50 times)>
Regarding the cycle characteristics, the rated capacity calculated in the initial measurement was set to 1 C, and constant current charging was performed at 0.1 C with a final voltage of 5 mV, and then the constant potential was maintained until the lower limit current became 0.01 C. Next, constant current discharge was performed at 0.1 C up to a final voltage of 1.5 V, and the test was performed up to 50 cycles. The 3-times maintenance ratio and the 50-times maintenance ratio were each calculated as an average value of the measured values of two batteries.
Cycle characteristics (three-time maintenance ratio (%)) = (third discharge capacity (mAh / g) / first discharge capacity (mAh / g)) × 100
Cycle characteristics (50-time maintenance rate (%)) = (50th discharge capacity (mAh / g) / first discharge capacity (mAh / g)) × 100

高入力特性に関しては、初期測定で算出した定格容量を1Cとし、0.1Cで終止電圧5mVもしくは終止時間10時間で定電流充電を行い、0.1C充電容量とした。次いで、0.1Cにて終止電圧1.5V、もしくは終止時間10時間で定電流放電を行った。
その後、1Cで終止電圧5mVもしくは終止時間1時間で定電流充電を行い1C充電容量とし、下記式より充電率を求めた。なお、高入力特性は各、4個の電池の測定の平均として算出した。
For high input characteristics, the rated capacity calculated in the initial measurement was set to 1 C, and constant current charging was performed at 0.1 C with a final voltage of 5 mV or a final time of 10 hours to obtain a 0.1 C charge capacity. Next, constant current discharge was performed at a final voltage of 1.5 V at 0.1 C or a final time of 10 hours.
Thereafter, constant current charging was performed at 1 C with a termination voltage of 5 mV or a termination time of 1 hour to obtain a 1 C charging capacity, and the charging rate was determined from the following formula. In addition, the high input characteristic was calculated as an average of the measurement of each four batteries.

(実施例2)
二次焼成温度を1200℃に変更した以外は、実施例1と同様にしてSiOCセラミックス中に金属珪素およびSiCが分散してなる、SiOCセラミックスの含有割合が80質量%、金属珪素の含有割合が11.3質量%、SiCの含有割合が8.7質量%である粉末状のセラミックス複合材料を作製した。
得られた粉末状のセラミックス複合材料において、XRDのピーク強度比b1/b2、圧力30MPaで圧縮したときの密度(g/cm)、金属珪素の粒子径D50(d1)、セラミックス複合材料の粒子径D50(d2)、粒子径比d1/d2、窒素吸着比表面積(m/g)、1000回タッピングを行ったときのタップ密度(g/cm)および平均円形度を実施例1と同様に測定した。結果を表2に示す。
次いで、得られた粉末状のセラミックス複合材料を用いて実施例1と同様にして評価用リチウム二次電池を作製し、実施例1と同様に評価した。
その結果、1st放電容量は458mAh/g、初期効率は85%、サイクル特性は3回維持率が100%、50回維持率が93%であった。結果を表2に併記する。
(Example 2)
Except for changing the secondary firing temperature to 1200 ° C., the content ratio of SiOC ceramics is 80% by mass and the content ratio of metal silicon is the same as in Example 1 in which metal silicon and SiC are dispersed in SiOC ceramics. A powdery ceramic composite material having 11.3% by mass and SiC content of 8.7% by mass was produced.
In the obtained powdered ceramic composite material, XRD peak intensity ratio b1 / b2, density (g / cm 3 ) when compressed at a pressure of 30 MPa, metal silicon particle diameter D50 (d1), ceramic composite material particles The diameter D50 (d2), the particle diameter ratio d1 / d2, the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), the tap density (g / cm 3 ) when tapped 1000 times, and the average circularity are the same as in Example 1. Measured. The results are shown in Table 2.
Next, an evaluation lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 using the obtained powdered ceramic composite material, and evaluated in the same manner as in Example 1.
As a result, the first discharge capacity was 458 mAh / g, the initial efficiency was 85%, and the cycle characteristics were 3 times maintenance rate 100% and 50 times maintenance rate 93%. The results are also shown in Table 2.

(実施例3)
二次焼成温度を1300℃に変更した以外は、実施例1と同様にしてSiOCセラミックス中に金属珪素およびSiCが分散してなる、SiOCセラミックスの含有割合が80質量%、金属珪素の含有割合が12.1質量%、SiCの含有割合が7.9質量%である粉末状のセラミックス複合材料を作製した。
得られた粉末状のセラミックス複合材料において、XRDのピーク強度比b1/b2、圧力30MPaで圧縮したときの密度(g/cm)、金属珪素の粒子径D50(d1)、セラミックス複合材料の粒子径D50(d2)、粒子径比d1/d2、窒素吸着比表面積(m/g)、1000回タッピングを行ったときのタップ密度(g/cm)および平均円形度を実施例1と同様に測定した。結果を表1に示す。
次いで、得られた粉末状のセラミックス複合材料を用いて実施例1と同様にして評価用リチウム二次電池を作製し、実施例1と同様に評価した。
その結果、1st放電容量は418mAh/g、初期効率は84%、サイクル特性は3回維持率が100%、50回維持率が96%であった。結果を表2に併記する。
(Example 3)
Except for changing the secondary firing temperature to 1300 ° C., the content ratio of the SiOC ceramic is 80% by mass and the content ratio of the metal silicon is the same as in Example 1 in which metal silicon and SiC are dispersed in the SiOC ceramic. A powdery ceramic composite material having 12.1% by mass and SiC content of 7.9% by mass was produced.
In the obtained powdered ceramic composite material, XRD peak intensity ratio b1 / b2, density (g / cm 3 ) when compressed at a pressure of 30 MPa, metal silicon particle diameter D50 (d1), ceramic composite material particles The diameter D50 (d2), the particle diameter ratio d1 / d2, the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), the tap density (g / cm 3 ) when tapped 1000 times, and the average circularity are the same as in Example 1. Measured. The results are shown in Table 1.
Next, an evaluation lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 using the obtained powdered ceramic composite material, and evaluated in the same manner as in Example 1.
As a result, the first discharge capacity was 418 mAh / g, the initial efficiency was 84%, and the cycle characteristics were 3 times maintenance rate 100% and 50 times maintenance rate 96%. The results are also shown in Table 2.

(実施例4)
二次焼成温度を1350℃に変更した以外は、実施例1と同様にしてSiOCセラミックス中に金属珪素およびSiCが分散してなる、SiOCセラミックスの含有割合が80質量%、金属珪素の含有割合が3.3質量%、SiCの含有割合が16.7質量%である粉末状のセラミックス複合材料を作製した。
得られた粉末状のセラミックス複合材料において、XRDのピーク強度比b1/b2、圧力30MPaで圧縮したときの密度(g/cm)、金属珪素の粒子径D50(d1)、セラミックス複合材料の粒子径D50(d2)、粒子径比d1/d2、窒素吸着比表面積(m/g)、1000回タッピングを行ったときのタップ密度(g/cm)および平均円形度を実施例1と同様に測定した。結果を表1に示す。
次いで、得られた粉末状のセラミックス複合材料を用いて実施例1と同様にして評価用リチウム二次電池を作製し、実施例1と同様に評価した。
その結果、1st放電容量は410mAh/g、初期効率は84%、サイクル特性は3回維持率が100%、50回維持率が98%であった。結果を表2に併記する。
Example 4
Except for changing the secondary firing temperature to 1350 ° C., the content ratio of SiOC ceramic is 80% by mass, and the content ratio of metal silicon is formed by dispersing metal silicon and SiC in the SiOC ceramic in the same manner as in Example 1. A powdery ceramic composite material having a content of 3.3% by mass and a SiC content of 16.7% by mass was produced.
In the obtained powdered ceramic composite material, XRD peak intensity ratio b1 / b2, density (g / cm 3 ) when compressed at a pressure of 30 MPa, metal silicon particle diameter D50 (d1), ceramic composite material particles The diameter D50 (d2), the particle diameter ratio d1 / d2, the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), the tap density (g / cm 3 ) when tapped 1000 times, and the average circularity are the same as in Example 1. Measured. The results are shown in Table 1.
Next, an evaluation lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 using the obtained powdered ceramic composite material, and evaluated in the same manner as in Example 1.
As a result, the first discharge capacity was 410 mAh / g, the initial efficiency was 84%, and the cycle characteristics were 3 times maintenance rate 100% and 50 times maintenance rate 98%. The results are also shown in Table 2.

(実施例5)
使用する金属珪素を粒子径D50が1μmのものに変更した以外は、実施例1と同様にしてSiOCセラミックス中に金属珪素およびSiCが分散してなる、SiOCセラミックスの含有割合が80質量%、金属珪素の含有割合が11.9質量%、SiCの含有割合が8.1質量%である粉末状のセラミックス複合材料を作製した。
得られた粉末状のセラミックス複合材料において、XRDのピーク強度比b1/b2、圧力30MPaで圧縮したときの密度(g/cm)、金属珪素の粒子径D50(d1)、セラミックス複合材料の粒子径D50(d2)、粒子径比d1/d2、窒素吸着比表面積(m/g)、1000回タッピングを行ったときのタップ密度(g/cm)および平均円形度を実施例1と同様に測定した。結果を表1に示す。
次いで、得られた粉末状のセラミックス複合材料を用いて実施例1と同様にして評価用リチウム二次電池を作製し、実施例1と同様に評価した。
その結果、1st放電容量は452mAh/g、初期効率は88%、サイクル特性は3回維持率が100%、50回維持率が97%であった。結果を表2に併記する。
金属珪素粒子を小粒径化することで、実施例1で得られたセラミックス複合材料に比較して、二次電池に使用したときに、Li拡散距離の減少に伴って初期効率が向上し、金属珪素の小粒径化により、金属珪素による膨張収縮の影響が低減し、サイクル維持率も向上することが分かる。
(Example 5)
Except for changing the metal silicon to be used to one having a particle diameter D50 of 1 μm, in the same manner as in Example 1, the content of the SiOC ceramic is 80% by mass, in which the metal silicon and SiC are dispersed in the SiOC ceramic. A powdery ceramic composite material having a silicon content of 11.9% by mass and a SiC content of 8.1% by mass was produced.
In the obtained powdered ceramic composite material, XRD peak intensity ratio b1 / b2, density (g / cm 3 ) when compressed at a pressure of 30 MPa, metal silicon particle diameter D50 (d1), ceramic composite material particles The diameter D50 (d2), the particle diameter ratio d1 / d2, the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), the tap density (g / cm 3 ) when tapped 1000 times, and the average circularity are the same as in Example 1. Measured. The results are shown in Table 1.
Next, an evaluation lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 using the obtained powdered ceramic composite material, and evaluated in the same manner as in Example 1.
As a result, the first discharge capacity was 452 mAh / g, the initial efficiency was 88%, and the cycle characteristics were 3 times maintenance rate 100% and 50 times maintenance rate 97%. The results are also shown in Table 2.
By reducing the size of the metal silicon particles, the initial efficiency is improved with a decrease in the Li diffusion distance when used in a secondary battery compared to the ceramic composite material obtained in Example 1. It can be seen that by reducing the particle size of metallic silicon, the influence of expansion and contraction due to metallic silicon is reduced, and the cycle retention rate is also improved.

(実施例6)
使用する金属珪素を粒子径D50が0.5μmのものに変更した以外は、実施例1と同様にしてSiOCセラミックス中に金属珪素およびSiCが分散してなる、SiOCセラミックスの含有割合が80質量%、金属珪素の含有割合が14質量%、SiCの含有割合が6質量%である粉末状のセラミックス複合材料を作製した。
得られた粉末状のセラミックス複合材料において、XRDのピーク強度比b1/b2、圧力30MPaで圧縮したときの密度(g/cm)、金属珪素の粒子径D50(d1)、セラミックス複合材料の粒子径D50(d2)、粒子径比d1/d2、窒素吸着比表面積(m/g)、1000回タッピングを行ったときのタップ密度(g/cm)および平均円形度を実施例1と同様に測定した。結果を表1に示す。
次いで、得られた粉末状のセラミックス複合材料を用いて実施例1と同様にして評価用リチウム二次電池を作製し、実施例1と同様に評価した。
その結果、1st放電容量は449mAh/g、初期効率は87%、サイクル特性は3回維持率が100%、50回維持率が98%であった。結果を表2に併記する。
金属珪素粒子を小粒径化することで、実施例1で得られたセラミックス複合材料に比較して、二次電池に使用したときに、Li拡散距離の減少に伴って初期効率が向上し、金属珪素の小粒径化により、金属珪素による膨張収縮の影響が低減し、サイクル維持率も向上することが分かる。
(Example 6)
Except for changing the metal silicon to be used to one having a particle diameter D50 of 0.5 μm, the content ratio of the SiOC ceramic formed by dispersing metal silicon and SiC in the SiOC ceramic in the same manner as in Example 1 is 80% by mass. A powdered ceramic composite material having a metal silicon content of 14% by mass and a SiC content of 6% by mass was produced.
In the obtained powdered ceramic composite material, XRD peak intensity ratio b1 / b2, density (g / cm 3 ) when compressed at a pressure of 30 MPa, metal silicon particle diameter D50 (d1), ceramic composite material particles The diameter D50 (d2), the particle diameter ratio d1 / d2, the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), the tap density (g / cm 3 ) when tapped 1000 times, and the average circularity are the same as in Example 1. Measured. The results are shown in Table 1.
Next, an evaluation lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 using the obtained powdered ceramic composite material, and evaluated in the same manner as in Example 1.
As a result, the first discharge capacity was 449 mAh / g, the initial efficiency was 87%, and the cycle characteristics were a 3-time maintenance rate of 100% and a 50-time maintenance rate of 98%. The results are also shown in Table 2.
By reducing the size of the metal silicon particles, the initial efficiency is improved with a decrease in the Li diffusion distance when used in a secondary battery compared to the ceramic composite material obtained in Example 1. It can be seen that by reducing the particle size of metallic silicon, the influence of expansion and contraction due to metallic silicon is reduced, and the cycle retention rate is improved.

(実施例7)
一次焼成後にカッターミルで粉砕を行い、270メッシュの篩に代えて精密空気分級機(日清エンジニアリング(株)製ターボクラシファイア)で分級して粗大粒子を除去したこと以外は、実施例1と同様にしてSiOCセラミックス中に金属珪素およびSiCが分散してなる、SiOCセラミックスの含有割合が80質量%、金属珪素の含有割合が6.9質量%、SiCの含有割合が13.1質量%である粉末状のセラミックス複合材料を作製した。
得られた粉末状のセラミックス複合材料において、XRDのピーク強度比b1/b2、圧力30MPaで圧縮したときの密度(g/cm)、金属珪素の粒子径D50(d1)、セラミックス複合材料の粒子径D50(d2)、粒子径比d1/d2、窒素吸着比表面積(m/g)、1000回タッピングを行ったときのタップ密度(g/cm)および平均円形度を実施例1と同様に測定した。結果を表1に示す。
次いで、得られた粉末状のセラミックス複合材料を用いて実施例1と同様にして評価用リチウム二次電池を作製し、実施例1と同様に評価した。
その結果、1st放電容量は440mAh/g、初期効率は86%、サイクル特性は3回維持率が100%、50回維持率が95%であった。結果を表2に併記する。
一次焼成、粉砕後の分級条件を変更したことで、実施例1で得られたセラミックス複合材料に比較して、二次電池に使用したときに、分子全体の比表面積を低減して、初期効率が向上していることが分かる。
(Example 7)
Example 1 except that coarse particles were removed by pulverization with a cutter mill after primary firing and classification with a precision air classifier (turbo classifier manufactured by Nissin Engineering Co., Ltd.) instead of a 270 mesh sieve. The silicon silicon and SiC are dispersed in the SiOC ceramic, the SiOC ceramic content is 80% by mass, the metal silicon content is 6.9% by mass, and the SiC content is 13.1% by mass. A powdery ceramic composite material was prepared.
In the obtained powdered ceramic composite material, XRD peak intensity ratio b1 / b2, density (g / cm 3 ) when compressed at a pressure of 30 MPa, metal silicon particle diameter D50 (d1), ceramic composite material particles The diameter D50 (d2), the particle diameter ratio d1 / d2, the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), the tap density (g / cm 3 ) when tapped 1000 times, and the average circularity are the same as in Example 1. Measured. The results are shown in Table 1.
Next, an evaluation lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 using the obtained powdered ceramic composite material, and evaluated in the same manner as in Example 1.
As a result, the first discharge capacity was 440 mAh / g, the initial efficiency was 86%, and the cycle characteristics were a 3-time maintenance rate of 100% and a 50-time maintenance rate of 95%. The results are also shown in Table 2.
By changing the classification conditions after primary firing and pulverization, compared to the ceramic composite material obtained in Example 1, when used in a secondary battery, the specific surface area of the whole molecule is reduced, and the initial efficiency It can be seen that is improved.

(実施例8)
一次焼成後にカッターミルに代えて、スーパーローターで粉砕して粗大粒子を除去し、二次焼成温度を1200℃に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてSiOCセラミックス中に金属珪素およびSiCが分散してなる、SiOCセラミックスの含有割合が80質量%、金属珪素の含有割合が11.3質量%、SiCの含有割合が8.7質量%である粉末状のセラミックス複合材料を作製した。
得られた粉末状のセラミックス複合材料において、XRDのピーク強度比b1/b2、圧力30MPaで圧縮したときの密度(g/cm)、金属珪素の粒子径D50(d1)、セラミックス複合材料の粒子径D50(d2)、粒子径比d1/d2、窒素吸着比表面積(m/g)、1000回タッピングを行ったときのタップ密度(g/cm)および平均円形度を実施例1と同様に測定した。結果を表1に示す。
次いで、得られた粉末状のセラミックス複合材料を用いて実施例1と同様にして評価用リチウム二次電池を作製し、実施例1と同様に評価した。
その結果、1st放電容量は460mAh/g、初期効率は84%、サイクル特性は3回維持率が100%、50回維持率が95%であった。結果を表2に併記する。
一次焼成後の粉砕条件を変更して粒子形状を変化させたことで、実施例1で得られたセラミックス複合材料に比較して、二次電池に使用したときに、活物質粒子間の導電パスが広がり、1st放電容量が向上していることが分かる。
(Example 8)
After the primary firing, instead of the cutter mill, coarse particles were removed by grinding with a super rotor, and the secondary firing temperature was changed to 1200 ° C. In the same manner as in Example 1, metallic silicon and SiC were incorporated into the SiOC ceramic. A powdery ceramic composite material having a SiOC ceramic content of 80% by mass, a metal silicon content of 11.3% by mass, and a SiC content of 8.7% by mass was prepared.
In the obtained powdered ceramic composite material, XRD peak intensity ratio b1 / b2, density (g / cm 3 ) when compressed at a pressure of 30 MPa, metal silicon particle diameter D50 (d1), ceramic composite material particles The diameter D50 (d2), the particle diameter ratio d1 / d2, the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), the tap density (g / cm 3 ) when tapped 1000 times, and the average circularity are the same as in Example 1. Measured. The results are shown in Table 1.
Next, an evaluation lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 using the obtained powdered ceramic composite material, and evaluated in the same manner as in Example 1.
As a result, the first discharge capacity was 460 mAh / g, the initial efficiency was 84%, and the cycle characteristics were 3 times maintenance rate 100% and 50 times maintenance rate 95%. The results are also shown in Table 2.
Compared with the ceramic composite material obtained in Example 1 by changing the pulverization conditions after the primary firing, the conductive path between the active material particles when used in a secondary battery. It can be seen that the first discharge capacity is improved.

(実施例9)
実施例1と同様にして重合処理し脱溶媒処理した後、実施例1と同様にして脱溶媒処理して得られた重合体を、一次焼成、粉砕・分級処理して分級処理物を得た。
上記分級処理して得られた分級処理物に対し、炭酸リチウムをその含有割合が10質量%になるように添加し、2000rpm(回転/分間)で90秒間乾式混合を行った後、アルゴンガス雰囲気中1250℃で3時間保持して二次焼成を行い、SiOCセラミックス中に金属珪素、SiCが分散してなる、SiOCセラミックスの含有割合が72質量%、金属珪素の含有割合が5.8質量%、SiCの含有割合が12.2質量%である粉末状のセラミックス複合材料を作製した。
得られた粉末状のセラミックス複合材料において、XRDのピーク強度比b1/b2、圧力30MPaで圧縮したときの密度(g/cm)、金属珪素の粒子径D50(d1)、セラミックス複合材料の粒子径D50(d2)、粒子径比d1/d2、窒素吸着比表面積(m/g)、1000回タッピングを行ったときのタップ密度(g/cm)および平均円形度を実施例1と同様に測定した。結果を表1に示す。
次いで、得られた粉末状のセラミックス複合材料を用いて実施例1と同様にして評価用リチウム二次電池を作製し、実施例1と同様に評価した。
その結果、1st放電容量は450mAh/g、初期効率は90%、サイクル特性は3回維持率が100%、50回維持率が95%であった。結果を表2に併記する。
Example 9
After the polymerization treatment and the solvent removal treatment in the same manner as in Example 1, the polymer obtained by the solvent removal treatment in the same manner as in Example 1 was subjected to primary firing, pulverization / classification treatment, and a classified treatment product was obtained. .
Lithium carbonate was added to the classified product obtained by the classification treatment so that the content thereof was 10% by mass, and after dry mixing at 2000 rpm (rotation / min) for 90 seconds, an argon gas atmosphere Secondary baking is performed by maintaining at 1250 ° C. for 3 hours, and the content ratio of SiOC ceramic is 72 mass% and the content ratio of metal silicon is 5.8 mass%, in which metallic silicon and SiC are dispersed in the SiOC ceramic. A powdered ceramic composite material having a SiC content of 12.2% by mass was produced.
In the obtained powdered ceramic composite material, XRD peak intensity ratio b1 / b2, density (g / cm 3 ) when compressed at a pressure of 30 MPa, metal silicon particle diameter D50 (d1), ceramic composite material particles The diameter D50 (d2), the particle diameter ratio d1 / d2, the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), the tap density (g / cm 3 ) when tapped 1000 times, and the average circularity are the same as in Example 1. Measured. The results are shown in Table 1.
Next, an evaluation lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 using the obtained powdered ceramic composite material, and evaluated in the same manner as in Example 1.
As a result, the first discharge capacity was 450 mAh / g, the initial efficiency was 90%, and the cycle characteristics were 3 times maintenance rate 100% and 50 times maintenance rate 95%. The results are also shown in Table 2.

(実施例10)
実施例1と同様にして重合処理し脱溶媒処理した後、実施例1と同様にして脱溶媒処理して得られた重合体を、一次焼成処理して一次焼成物を得た。
一方、アルゴンガス流通下、ノボラック型フェノール樹脂(群栄化学工業(株)製、PSM4261)18.6gをポリエチレングリコール(和光純薬工業(wako)(株)製)20mlに溶解して炭素前駆体溶液を調製し、約130rpmで撹拌しながら、テトラエトキシシラン(多摩化学工業(株)製、TEOS45)1.86gを滴下した。その後、酸触媒としてp−トルエンスルホン酸(和光純薬工業(wako)(株)製)0.75gを加えて重合を開始した。85℃まで加熱して同温度で20時間保持した後、上記一次焼成物を投入し、スターラーで30分間撹拌させ、その後120℃まで昇温し、真空中で24時間保持することにより加熱硬化するとともに脱溶媒処理を実施した。
上記加熱効果および脱溶媒処理して得られた処理物に対し、実施例1と同様にして、粉砕、分級、二次焼成処理を施すことにより、SiOCセラミックス中に金属珪素およびSiCが分散してなる、SiOCセラミックスの含有割合が80質量%、金属珪素の含有割合が6.0質量%、SiCの含有割合が14.0質量%である粉末状のセラミックス複合材料を作製した。
得られたセラミックス複合材料は、その表面部が中心部よりも炭素含有量が多いコアシェル構造を有するものであった。
得られた粉末状のセラミックス複合材料において、XRDのピーク強度比b1/b2、圧力30MPaで圧縮したときの密度(g/cm)、金属珪素の粒子径D50(d1)、セラミックス複合材料の粒子径D50(d2)、粒子径比d1/d2、窒素吸着比表面積(m/g)、1000回タッピングを行ったときのタップ密度(g/cm)および平均円形度を実施例1と同様に測定した。結果を表1に示す。
次いで、得られた粉末状のセラミックス複合材料を用いて実施例1と同様にして評価用リチウム二次電池を作製し、実施例1と同様に評価した。
その結果、1st放電容量は430Ah/g、初期効率は86%、サイクル特性は3回維持率が100%、50回維持率が98%であった。結果を表2に併記する。
(Example 10)
After the polymerization treatment and the solvent removal treatment in the same manner as in Example 1, the polymer obtained by the solvent removal treatment in the same manner as in Example 1 was subjected to a primary firing treatment to obtain a primary fired product.
On the other hand, under an argon gas flow, 18.6 g of novolak-type phenol resin (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd., PSM4261) was dissolved in 20 ml of polyethylene glycol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries (wako) Co., Ltd.) to obtain a carbon precursor. A solution was prepared, and 1.86 g of tetraethoxysilane (manufactured by Tama Chemical Co., Ltd., TEOS45) was added dropwise while stirring at about 130 rpm. Thereafter, 0.75 g of p-toluenesulfonic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as an acid catalyst to initiate polymerization. After heating to 85 ° C. and holding at the same temperature for 20 hours, the above primary fired product is charged, stirred with a stirrer for 30 minutes, then heated to 120 ° C. and heated and cured in vacuum for 24 hours. Together with this, a solvent removal treatment was performed.
By subjecting the processed product obtained by the heating effect and the solvent removal treatment to pulverization, classification, and secondary firing in the same manner as in Example 1, metallic silicon and SiC are dispersed in the SiOC ceramic. A powdery ceramic composite material having a SiOC ceramic content of 80% by mass, a metal silicon content of 6.0% by mass, and a SiC content of 14.0% by mass was prepared.
The obtained ceramic composite material had a core-shell structure in which the surface portion had a higher carbon content than the center portion.
In the obtained powdered ceramic composite material, XRD peak intensity ratio b1 / b2, density (g / cm 3 ) when compressed at a pressure of 30 MPa, metal silicon particle diameter D50 (d1), ceramic composite material particles The diameter D50 (d2), the particle diameter ratio d1 / d2, the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), the tap density (g / cm 3 ) when tapped 1000 times, and the average circularity are the same as in Example 1. Measured. The results are shown in Table 1.
Next, an evaluation lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 using the obtained powdered ceramic composite material, and evaluated in the same manner as in Example 1.
As a result, the first discharge capacity was 430 Ah / g, the initial efficiency was 86%, and the cycle characteristics were 3 times maintenance rate 100% and 50 times maintenance rate 98%. The results are also shown in Table 2.

(実施例11)
実施例1と同様にして重合処理し脱溶媒処理した後、実施例1と同様にして脱溶媒処理して得られた重合体を、一次焼成、粉砕・分級処理して分級処理物を得た。
一方、ノボラック型フェノール樹脂(群栄化学社製、PSM4261)10gに対し、メタノールを100gで溶解させ、さらに硬化剤として塩酸1g添加して室温で1時間撹拌することにより樹脂コート液を調製した。得られた樹脂コート液に対し、上記分級処理物100gを添加し、30分撹拌して含浸させることにより、分級処理物の表面に樹脂層を形成した。フィルターで樹脂コート液を除去することにより表面に樹脂層を形成した分級処理物を単離し、次いで200℃で4時間硬化処理を行い、アルゴンガス雰囲気中1250℃で3時間保持して二次焼成を行った後、カッターミルで解砕し、270メッシュの篩で分級処理を行うことにより、SiOCセラミックス中に金属珪素およびSiCが分散してなる、SiOCセラミックスの含有割合が80質量%、金属珪素の含有割合が6.6質量%、SiCの含有割合が13.4質量%である粉末状のセラミックス複合材料を作製した。
得られたセラミックス複合材料は、表面に平均厚さ100nmの炭素膜を有するものであった。
得られた粉末状のセラミックス複合材料において、XRDのピーク強度比b1/b2、圧力30MPaで圧縮したときの密度(g/cm)、金属珪素の粒子径D50(d1)、セラミックス複合材料の粒子径D50(d2)、粒子径比d1/d2、窒素吸着比表面積(m/g)、1000回タッピングを行ったときのタップ密度(g/cm)および平均円形度を実施例1と同様に測定した。結果を表1に示す。
次いで、得られた粉末状のセラミックス複合材料を用いて実施例1と同様にして評価用リチウム二次電池を作製し、実施例1と同様に評価した。
その結果、1st放電容量は436mAh/g、初期効率は88%、サイクル特性は3回維持率が100%、50回維持率が97%であった。結果を表2に併記する。
(Example 11)
After the polymerization treatment and the solvent removal treatment in the same manner as in Example 1, the polymer obtained by the solvent removal treatment in the same manner as in Example 1 was subjected to primary firing, pulverization / classification treatment, and a classified treatment product was obtained. .
On the other hand, 100 g of methanol was dissolved in 10 g of novolak-type phenol resin (manufactured by Gunei Chemical Co., PSM4261), and 1 g of hydrochloric acid was further added as a curing agent, followed by stirring at room temperature for 1 hour to prepare a resin coating solution. 100 g of the classified product was added to the obtained resin coating solution, and stirred for 30 minutes to impregnate, thereby forming a resin layer on the surface of the classified product. By removing the resin coating solution with a filter, the classified material having a resin layer formed on the surface is isolated, then cured at 200 ° C. for 4 hours, and held at 1250 ° C. in an argon gas atmosphere for 3 hours for secondary firing. After being crushed with a cutter mill and classified with a 270 mesh sieve, the silicon silicon and SiC are dispersed in the SiOC ceramic, the content ratio of the SiOC ceramic is 80% by mass, the metal silicon A powdery ceramic composite material having a content ratio of 6.6% by mass and a content ratio of SiC of 13.4% by mass was produced.
The obtained ceramic composite material had a carbon film with an average thickness of 100 nm on the surface.
In the obtained powdered ceramic composite material, XRD peak intensity ratio b1 / b2, density (g / cm 3 ) when compressed at a pressure of 30 MPa, metal silicon particle diameter D50 (d1), ceramic composite material particles The diameter D50 (d2), the particle diameter ratio d1 / d2, the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), the tap density (g / cm 3 ) when tapped 1000 times, and the average circularity are the same as in Example 1. Measured. The results are shown in Table 1.
Next, an evaluation lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 using the obtained powdered ceramic composite material, and evaluated in the same manner as in Example 1.
As a result, the first discharge capacity was 436 mAh / g, the initial efficiency was 88%, and the cycle characteristics were a 3-time maintenance rate of 100% and a 50-time maintenance rate of 97%. The results are also shown in Table 2.

(比較例1)
二次焼成温度を1100℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、SiOCセラミックスの含有割合が80質量%、金属珪素の含有割合が20質量%、SiCの含有割合が0質量%である粉末状のセラミックス複合材料を作製した。
得られた粉末状のセラミックス複合材料において、XRDのピーク強度比b1/b2、圧力30MPaで圧縮したときの密度(g/cm)、金属珪素の粒子径D50(d1)、セラミックス複合材料の粒子径D50(d2)、粒子径比d1/d2、窒素吸着比表面積(m/g)、1000回タッピングを行ったときのタップ密度(g/cm)および平均円形度を実施例1と同様に測定した。結果を表1に示す。
比較例1においては、二次焼成温度が1100℃と低いためにSiCの生成が少なく、金属珪素の(111)面回折線のピーク強度b1/SiCの(111)面回折線のピーク強度b2で表される比は10.7となった。
次いで、得られた粉末状のセラミックス複合材料を用いて実施例1と同様にして評価用リチウム二次電池を作製し、実施例1と同様に評価した。
その結果、1st放電容量は448mAh/g、初期効率は85%、サイクル特性は3回維持率が98%、50回維持率が88%であった。結果を表2に併記する。
(Comparative Example 1)
Except for changing the secondary firing temperature to 1100 ° C., the same as in Example 1, the SiOC ceramic content is 80% by mass, the metal silicon content is 20% by mass, and the SiC content is 0% by mass. A powdery ceramic composite material was prepared.
In the obtained powdered ceramic composite material, XRD peak intensity ratio b1 / b2, density (g / cm 3 ) when compressed at a pressure of 30 MPa, metal silicon particle diameter D50 (d1), ceramic composite material particles The diameter D50 (d2), the particle diameter ratio d1 / d2, the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), the tap density (g / cm 3 ) when tapped 1000 times, and the average circularity are the same as in Example 1. Measured. The results are shown in Table 1.
In Comparative Example 1, since the secondary firing temperature is as low as 1100 ° C., the generation of SiC is small, and the peak intensity b2 of the (111) plane diffraction line of (111) plane diffraction line of metallic silicon The represented ratio was 10.7.
Next, an evaluation lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 using the obtained powdered ceramic composite material, and evaluated in the same manner as in Example 1.
As a result, the first discharge capacity was 448 mAh / g, the initial efficiency was 85%, and the cycle characteristics were a 3-time maintenance rate of 98% and a 50-time maintenance rate of 88%. The results are also shown in Table 2.

(比較例2)
二次焼成温度を1500℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、SiOCセラミックスの含有割合が80質量%、金属珪素の含有割合が1.8質量%、SiCの含有割合が18.2質量%である粉末状のセラミックス複合材料を作製した。
得られた粉末状のセラミックス複合材料において、XRDのピーク強度比b1/b2、圧力30MPaで圧縮したときの密度(g/cm)、金属珪素の粒子径D50(d1)、セラミックス複合材料の粒子径D50(d2)、粒子径比d1/d2、窒素吸着比表面積(m/g)、1000回タッピングを行ったときのタップ密度(g/cm)および平均円形度を実施例1と同様に測定した。結果を表1に示す。
次いで、得られた粉末状のセラミックス複合材料を用いて実施例1と同様にして評価用リチウム二次電池を作製し、実施例1と同様に評価した。
その結果、1st放電容量は370mAh/g、初期効率は77%、サイクル特性は3回維持率が100%、50回維持率が90%であった。結果を表2に併記する。
(Comparative Example 2)
Except that the secondary firing temperature was changed to 1500 ° C., the content ratio of SiOC ceramics was 80 mass%, the content ratio of metallic silicon was 1.8 mass%, and the content ratio of SiC was 18. A powdery ceramic composite material of 2% by mass was produced.
In the obtained powdered ceramic composite material, XRD peak intensity ratio b1 / b2, density (g / cm 3 ) when compressed at a pressure of 30 MPa, metal silicon particle diameter D50 (d1), ceramic composite material particles The diameter D50 (d2), the particle diameter ratio d1 / d2, the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g), the tap density (g / cm 3 ) when tapped 1000 times, and the average circularity are the same as in Example 1. Measured. The results are shown in Table 1.
Next, an evaluation lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 using the obtained powdered ceramic composite material, and evaluated in the same manner as in Example 1.
As a result, the first discharge capacity was 370 mAh / g, the initial efficiency was 77%, and the cycle characteristics were a 3-time maintenance rate of 100% and a 50-time maintenance rate of 90%. The results are also shown in Table 2.

表1および表2より、実施例1〜実施例11で得られた非水電解質二次電池用負極活物質は、SiOCセラミックス中に金属珪素およびSiCが分散してなり、 CuKα特性X線を用いたX線回折における、金属珪素の(111)面回折線のピーク強度をb1、SiCの(111)面回折線のピーク強度をb2としたときに、b1/b2で表される比が0.20〜10.00であり、30MPaで圧縮したときの密度が1.2g/cm〜1.8g/cmであることにより、非水二次電池用負極材料に使用したときに、優れた初期効率、放電容量およびサイクル特性(サイクル維持率)を発揮するものであることが分かる。 From Table 1 and Table 2, the negative electrode active materials for non-aqueous electrolyte secondary batteries obtained in Examples 1 to 11 are formed by dispersing metallic silicon and SiC in SiOC ceramics, and using CuKα characteristic X-rays. In the X-ray diffraction, when the peak intensity of the (111) plane diffraction line of metallic silicon is b1 and the peak intensity of the (111) plane diffraction line of SiC is b2, the ratio represented by b1 / b2 is 0. It is 20 to 10.00, and the density when compressed at 30 MPa is 1.2 g / cm 3 to 1.8 g / cm 3, which is excellent when used for a negative electrode material for non-aqueous secondary batteries. It can be seen that the initial efficiency, discharge capacity, and cycle characteristics (cycle retention rate) are exhibited.

表1および表2より、比較例1で得られた非水電解質二次電池用負極活物質は、二次焼成温度が低くSiCの生成量が少ないために、上記ピーク強度比b1/b2が10を超え、充放電初期の段階で劣化が始まり、サイクル特性が低下することが分かる。   From Table 1 and Table 2, since the negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery obtained in Comparative Example 1 has a low secondary firing temperature and a small amount of SiC, the peak intensity ratio b1 / b2 is 10 It can be seen that the deterioration begins at the initial stage of charge and discharge, and the cycle characteristics deteriorate.

また、表1および表2より、比較例2で得られた非水電解質二次電池用負極活物質は、SiC量が多く、上記ピーク強度比b1/b2が0.20未満であるために、1st放電容量が大きく低下し、また、副反応等により初期効率も大きく低下することが分かる。   From Tables 1 and 2, the negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery obtained in Comparative Example 2 has a large amount of SiC and the peak intensity ratio b1 / b2 is less than 0.20. It can be seen that the first discharge capacity is greatly reduced, and the initial efficiency is also greatly reduced due to side reactions and the like.

本発明によれば、非水電解質二次電池用負極材料に使用したときに、優れた初期効率、放電容量およびサイクル特性(サイクル維持率)を発揮する非水電解質二次電池用負極活物質、当該非水電解質二次電池用負極活物質を簡便かつ低コストに工業的に大量生産し得る方法および上記非水電解質二次電池用負極活物質を含む非水電解質二次電池用負極材料を提供することができる。   According to the present invention, when used as a negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery that exhibits excellent initial efficiency, discharge capacity, and cycle characteristics (cycle retention rate), Provided is a method for industrially mass-producing the negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery in a simple and low-cost manner and a negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery including the negative electrode active material for the nonaqueous electrolyte secondary battery. can do.

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

Claims (11)

SiOCセラミックス中に金属珪素およびSiCが分散してなり、
CuKα特性X線を用いたX線回折における、前記金属珪素の(111)面回折線のピーク強度をb1、前記SiCの(111)面回折線のピーク強度をb2としたときに、b1/b2で表される比が0.20〜10.00であり、
30MPaで圧縮したときの密度が1.2g/cm〜1.8g/cmである
セラミックス複合材料
からなることを特徴とする非水電解質二次電池用負極活物質。
Metal silicon and SiC are dispersed in SiOC ceramics,
In the X-ray diffraction using CuKα characteristic X-ray, b1 / b2 where b1 is the peak intensity of the (111) plane diffraction line of the metal silicon and b2 is the peak intensity of the (111) plane diffraction line of the SiC. The ratio represented by is 0.20 to 10.00,
Negative active material for a density non-aqueous electrolyte secondary battery characterized by comprising the ceramic composite material is 1.2g / cm 3 ~1.8g / cm 3 when compressed at 30 MPa.
前記金属珪素の体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50をd1とし、前記セラミックス複合材料の体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50をd2としたときに、d1/d2で表される比が0.01〜0.40である請求項1に記載の非水電解質二次電池用負極活物質。   When the particle size D50 of 50% in the integrated particle size distribution in the volume-based integrated particle size distribution of the metal silicon is d1, and the particle size D50 of 50% in the integrated particle size distribution of the ceramic composite material is d2, 2. The negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the ratio represented by d1 / d2 is 0.01 to 0.40. 前記セラミックス複合材料の体積基準積算粒度分布における積算粒度で50%の粒子径D50が、0.5μm〜50μmである請求項1または請求項2に記載の非水電解質二次電池用負極活物質。   3. The negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein a 50% particle diameter D50 in the volume-based cumulative particle size distribution of the ceramic composite material is 0.5 μm to 50 μm. 前記セラミックス複合材料の平均円形度が0.90〜1.0である請求項1〜請求項3のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極活物質。   4. The negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the ceramic composite material has an average circularity of 0.90 to 1.0. 5. 前記セラミックス複合材料の窒素吸着比表面積が0.1m/g〜50m/gである請求項1〜請求項4のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極活物質。 Negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 4 nitrogen adsorption specific surface area of the ceramic composite material is 0.1m 2 / g~50m 2 / g. 前記セラミックス複合材料の1000回タッピングを行った際のタップ密度が0.4g/cm〜1.3g/cmである請求項1〜請求項5のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極活物質。 1000 non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 5 tap density when performing tapping is 0.4g / cm 3 ~1.3g / cm 3 of the ceramic composite material Negative electrode active material. 前記セラミックス複合材料が、さらにMn、Fe、Co、NiおよびLiから選ばれる少なくとも1種の金属原子を1〜30質量%含む請求項1〜請求項6のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極活物質。   The non-aqueous electrolyte secondary according to any one of claims 1 to 6, wherein the ceramic composite material further contains 1 to 30% by mass of at least one metal atom selected from Mn, Fe, Co, Ni, and Li. Negative electrode active material for batteries. 前記セラミックス複合材料の表面部が、中心部よりも炭素含有量が多いコアシェル構造を有する請求項1〜請求項7のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極活物質。   The negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein a surface portion of the ceramic composite material has a core-shell structure having a carbon content higher than that of a center portion. 前記セラミックス複合材料が、表面に炭素膜を有するものである請求項1〜請求項8のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極活物質。   The said ceramic composite material has a carbon film on the surface, The negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries in any one of Claims 1-8. 炭素前駆体と溶媒を混合してなる炭素前駆体溶液、珪素含有有機物および金属珪素粉末を混合した後、得られた混合液を重合処理し、さらに溶媒除去してセラミックス複合材料前駆体を得、次いで、400℃〜800℃で一次焼成し、粉砕、分級処理した後、1200℃〜1350℃で二次焼成してセラミックス複合材料を調製する
ことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法。
After mixing a carbon precursor solution obtained by mixing a carbon precursor and a solvent, a silicon-containing organic material, and a metal silicon powder, the obtained mixed solution is polymerized, and further the solvent is removed to obtain a ceramic composite material precursor. Next, primary firing is performed at 400 ° C to 800 ° C, pulverization and classification treatment, and then secondary firing is performed at 1200 ° C to 1350 ° C to prepare a ceramic composite material. A method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1.
請求項1〜請求項9のいずれかに記載の非水電解質二次電池用負極活物質と、炭素活物質とを含むことを特徴とする非水電解質二次電池用負極材料。   A negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising the negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 9 and a carbon active material.
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