JP2017107742A - Oxide-based negative electrode active material for secondary battery and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oxide-based negative electrode active material for secondary batteries, capable of effectively suppressing moisture from being adsorbed, in order to obtain high-performance lithium ion secondary batteries or sodium ion secondary batteries, and a method of producing the same.SOLUTION: An oxide-based negative electrode active material for secondary batteries comprises an oxide for a negative electrode active material carrying graphite and carbon derived from cellulose nanofibers.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、負極活物質用酸化物に、セルロースナノファイバー由来の炭素と、グラファイトとが、ともに担持されてなる二次電池用酸化物系負極活物質及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an oxide-based negative electrode active material for a secondary battery in which carbon derived from cellulose nanofibers and graphite are both supported on an oxide for a negative electrode active material, and a method for producing the same.

携帯電子機器、ハイブリッド自動車、電気自動車等に用いられる二次電池の開発が行われており、リチウムイオン二次電池やナトリウムイオン二次電池等の二次電池が広く知られている。こうした二次電池では、電池の充放電に伴うガスの生成により、電池内部で劣化反応が引き起こされるおそれもあるなか、水が介在すると、そのおそれが一層高まることも知られている。   Secondary batteries used for portable electronic devices, hybrid cars, electric cars, and the like have been developed, and secondary batteries such as lithium ion secondary batteries and sodium ion secondary batteries are widely known. In such a secondary battery, it is known that the generation of gas accompanying the charging / discharging of the battery may cause a deterioration reaction inside the battery, but if water is present, the risk is further increased.

このような劣化反応が生じるのを回避する上で、例えば、特許文献1にも示されるように、二次電池の正極材料として用いる正極活物質の水分含有量を低減することが有効である。また同様に、負極材料についても、その水分含有量を低減することが有効であり、例えば炭素系負極材料について、特許文献2には、炭素材料を特定の加熱処理に付して吸着した水分を除去した後、これを直接帯状の集電体に塗布する製造方法が開示されており、さらに、特許文献3には、示差熱分析において特定の物性を示す、閉孔の多いハードカーボン(難黒鉛化性炭素)により、負極材料における水分吸着量を低減する方法が開示されている。   In order to avoid the occurrence of such a deterioration reaction, for example, as shown in Patent Document 1, it is effective to reduce the water content of the positive electrode active material used as the positive electrode material of the secondary battery. Similarly, it is effective to reduce the moisture content of the negative electrode material. For example, for a carbon-based negative electrode material, Patent Document 2 discloses moisture adsorbed by subjecting a carbon material to a specific heat treatment. A manufacturing method is disclosed in which, after removal, this is applied directly to a strip-shaped current collector. Further, Patent Document 3 discloses hard carbon (non-graphite) with a large number of closed pores that exhibits specific physical properties in differential thermal analysis. A method for reducing the amount of moisture adsorbed in the negative electrode material is disclosed.

一方、酸化物系負極材料について、特許文献4には、スピネル構造のリチウムチタン複合酸化物を含む負極において、含まれる水分量は負極活物質の質量当たり0.05質量%以下が好ましい旨記載されてはいるものの、かかる水分量を低減する方法については、何ら具体的な検討はなされていない。   On the other hand, regarding the oxide-based negative electrode material, Patent Document 4 describes that in a negative electrode including a spinel-structure lithium-titanium composite oxide, the amount of water contained is preferably 0.05% by mass or less per mass of the negative electrode active material. However, no specific study has been made on how to reduce the amount of moisture.

特開2013−152911号公報JP2013-152911A 特開2002−190299号公報JP 2002-190299 A 国際公開第2007/040007号International Publication No. 2007/040007 国際公開第2013/137272号International Publication No. 2013/137272

こうしたことから、負極材料として活用し得る酸化物を用いた二次電池用負極活物質の吸着水分量を低減する技術が強く望まれている。   For these reasons, a technique for reducing the amount of adsorbed moisture of the negative electrode active material for secondary batteries using an oxide that can be used as a negative electrode material is strongly desired.

したがって、本発明の課題は、高性能なリチウムイオン二次電池又はナトリウムイオン二次電池を得るべく、水分の吸着を効果的に抑制することのできる二次電池用酸化物系負極活物質及びその製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an oxide-based negative electrode active material for a secondary battery that can effectively suppress moisture adsorption in order to obtain a high-performance lithium ion secondary battery or a sodium ion secondary battery, and its It is to provide a manufacturing method.

そこで本発明者らが鋭意検討したところ、負極材料として活用し得る酸化物、いわゆる負極活物質用酸化物の表面は、水との親和性が高いため、炭素系負極材料に比較して乾燥処理のみでは十分に水分を除去しにくいことが判明した。さらに、こうした負極活物質用酸化物は、電子伝導性を向上させるために表面を炭素で被覆する場合が多いものの、正極材料等でよく行われているグルコースなどの水溶性炭素材料に由来する炭化物による表面被覆のみでは、材料表面を完全に被覆することが容易でないことも判明した。このような知見を元に、さらに本発明者らが種々検討したところ、負極活物質用酸化物に、セルロースナノファイバー由来の炭素と、水不溶性の導電性炭素粉末との複数の炭素源由来の炭素が担持されてなる二次電池用酸化物系負極活物質であれば、これらの炭素が負極活物質用酸化物の表面を効率的に被覆して水分の吸着を有効に抑制できるため、リチウムイオン又はナトリウムイオンが有効に電気伝導を担うことのできる二次電池の負極活物質として、極めて有用であることを見出し、本発明を完成させるに至った。   Therefore, the present inventors have intensively studied, and the surface of an oxide that can be used as a negative electrode material, that is, a so-called negative electrode active material oxide, has a high affinity with water, and therefore has a drying treatment as compared with a carbon-based negative electrode material. It has been found that it is difficult to remove moisture sufficiently by itself. Further, such oxides for negative electrode active materials often have carbides derived from water-soluble carbon materials such as glucose, which are often used for positive electrode materials, although the surface is often coated with carbon in order to improve electronic conductivity. It has also been found that it is not easy to completely cover the surface of the material only with the surface coating by. Based on such knowledge, the present inventors have further studied variously, and the oxide for the negative electrode active material is derived from a plurality of carbon sources including carbon derived from cellulose nanofibers and water-insoluble conductive carbon powder. If it is an oxide-based negative electrode active material for a secondary battery in which carbon is supported, these carbons can effectively coat the surface of the negative electrode active material oxide and effectively suppress moisture adsorption. It has been found that the ion or sodium ion is extremely useful as a negative electrode active material for a secondary battery capable of effectively carrying electric conduction, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、負極活物質用酸化物に、セルロースナノファイバー由来の炭素と、グラファイトとが担持してなる二次電池用酸化物系負極活物質を提供するものである。
また、本発明は、負極活物質用酸化物Xにセルロースナノファイバー及び水を添加して噴霧乾燥し、複合体Yを得る工程(I)、並びに
得られた複合体Yにグラファイトを添加して乾式混合し、焼成する工程(II)を備える、二次電池用酸化物系負極活物質の製造方法を提供するものである。
That is, the present invention provides an oxide-based negative electrode active material for a secondary battery in which carbon derived from cellulose nanofibers and graphite are supported on an oxide for a negative electrode active material.
In the present invention, cellulose nanofiber and water are added to the oxide X for negative electrode active material and spray-dried to obtain the composite Y (I), and graphite is added to the obtained composite Y. The present invention provides a method for producing an oxide-based negative electrode active material for a secondary battery, which includes a step (II) of dry mixing and firing.

本発明の二次電池用酸化物系負極活物質によれば、負極活物質特有の酸化物に、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトとが、ともに炭素源として補い合いながら有効に担持されてなることにより、負極活物質用酸化物の表面の一部において、炭素が存在することなく酸化物が露出してしまうのを有効に抑制するので、かかる酸化物表面における露出部が効果的に低減された二次電池の負極活物質を得ることができる。そのため、かかる負極活物質は水分の吸着を効果的に抑制できるため、これを用いたリチウムイオン二次電池又はナトリウムイオン二次電池において、リチウムイオン又はナトリウムイオンが有効に電気伝導を担いつつ、様々な使用環境下でもサイクル特性等の優れた電池特性を安定して発現することができる。   According to the oxide-based negative electrode active material for a secondary battery of the present invention, carbon and graphite derived from cellulose nanofibers are effectively supported while supplementing each other as a carbon source with an oxide specific to the negative electrode active material. This effectively suppresses the exposure of the oxide without the presence of carbon in a part of the surface of the oxide for the negative electrode active material, so that the exposed portion on the surface of the oxide is effectively reduced. A negative electrode active material for a secondary battery can be obtained. Therefore, since such a negative electrode active material can effectively suppress moisture adsorption, in a lithium ion secondary battery or a sodium ion secondary battery using the negative electrode active material, lithium ions or sodium ions effectively carry electric conduction, Excellent battery characteristics such as cycle characteristics can be stably exhibited even in a different use environment.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の二次電池用酸化物系負極活物質は、負極活物質用酸化物に、セルロースナノファイバー由来の炭素と、グラファイトとが担持してなるものである。すなわち、炭素源としてセルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが共存してなり、負極活物質用酸化物の表面を一方の炭素源由来の炭素が被覆しつつも、かかる炭素が存在することなく負極活物質用酸化物の表面が露出した部位に、他方の炭素源由来の炭素が有効に担持してなる。したがって、これらセルロースナノファイバー由来の炭素と、グラファイトとが相まって負極活物質用酸化物の表面の露出を効果的に抑制しながら、かかる負極活物質用酸化物の全表面にわたり堅固に担持されてなるため、本発明の二次電池用酸化物系負極活物質における水分吸着を有効に防止することができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The oxide-based negative electrode active material for a secondary battery of the present invention is obtained by supporting carbon derived from cellulose nanofibers and graphite on an oxide for a negative electrode active material. That is, carbon derived from cellulose nanofibers and graphite coexist as a carbon source, and the surface of the oxide for the negative electrode active material is coated with carbon derived from one carbon source, but the negative electrode active without the presence of such carbon. The carbon derived from the other carbon source is effectively supported on the portion where the surface of the material oxide is exposed. Accordingly, the carbon derived from cellulose nanofibers and graphite are combined and firmly supported on the entire surface of the negative electrode active material oxide while effectively suppressing the exposure of the negative electrode active material oxide surface. Therefore, moisture adsorption in the oxide-based negative electrode active material for a secondary battery of the present invention can be effectively prevented.

本発明で用いる負極活物質用酸化物とは、一般に二次電池の負極活物質として用いられる酸化物であれば、特に制限されないが、具体的には例えば、Li4Ti512、Ti2Nb1029、TiNb27、ブルッカイト型TiO2、及びSiOから選ばれる酸化物が挙げられる。 The oxide for negative electrode active material used in the present invention is not particularly limited as long as it is an oxide generally used as a negative electrode active material of a secondary battery. Specifically, for example, Li 4 Ti 5 O 12 , Ti 2 Examples thereof include oxides selected from Nb 10 O 29 , TiNb 2 O 7 , brookite type TiO 2 , and SiO.

Li4Ti512は、チタン化合物及びリチウム化合物を焼成することにより得ることができる。用い得るチタン化合物としては、酸化チタン、オルトチタン酸やメタチタン酸等の含水酸化チタンが挙げられ、これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池物性を高める観点から、アナターゼ型TiO2が好ましい。用い得るリチウム化合物としては、リチウム酸化物又はリチウム水酸化物が挙げられ、具体的には、炭酸リチウム、水酸化リチウム、硝酸リチウム等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池物性を高める観点から、炭酸リチウムが好ましい。
これらチタン化合物及びリチウム化合物の所定量を混合・粉砕した後、温度700〜900℃で8〜24時間焼成し、次いで得られた焼成物を粉砕することにより、Li4Ti512を得ることができる。
Li 4 Ti 5 O 12 can be obtained by firing a titanium compound and a lithium compound. Examples of the titanium compound that can be used include hydrous titanium oxides such as titanium oxide, orthotitanic acid, and metatitanic acid. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, anatase TiO 2 is preferable from the viewpoint of improving battery physical properties. Examples of the lithium compound that can be used include lithium oxide and lithium hydroxide, and specific examples include lithium carbonate, lithium hydroxide, and lithium nitrate. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, lithium carbonate is preferable from the viewpoint of improving battery physical properties.
After mixing and pulverizing predetermined amounts of these titanium compound and lithium compound, Li 4 Ti 5 O 12 is obtained by calcination at a temperature of 700 to 900 ° C. for 8 to 24 hours, and then pulverizing the obtained baked product. Can do.

Ti2Nb1029は、例えばニオブ化合物及びチタン化合物等の所定の材料を用いて懸濁液を調製し、水熱反応により結晶を得た後、熱処理することによって結晶度の高いものを得ることができ、また所定の材料をボールミル等により混合・粉砕して固体を得た後、焼成することによっても得ることができる。ニオブ化合物としては、水酸化ニオブ等を用いることができ、チタン化合物としては、硫酸チタニルや硫酸チタン等の硫酸塩、硝酸塩、塩化物、又は有機酸等を用いることができる。かかるチタン化合物には、不可避的に混入する場合も含め、その一部にチタン及びニオブ以外の異種金属M(MはSn、Zr、Fe、Bi、Cr、Mo、Na、Mg、Al及びSiからなる群より選ばれる少なくとも一種を示す。)を含んでいてもよく、異種金属(M)の含有量は、より良好な電池物性を確保する観点から、チタン化合物中に、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは15質量%以下である。
より具体的な製造方法としては、ニオブ化合物として水酸化ニオブ、チタン源としてアナターゼ型TiO2を用い、過酸化水素及び水とともに懸濁液を調製し、水熱反応を介して得られた固形分を固液分離し、焼成する製造方法が好ましい。なお、上記懸濁液中におけるニオブとチタンのモル比(Nb/Ti)は、好ましくは4.0〜6.0であり、より好ましくは4.5〜5.5である。
For Ti 2 Nb 10 O 29 , for example, a suspension is prepared using a predetermined material such as a niobium compound and a titanium compound, a crystal is obtained by a hydrothermal reaction, and a crystal having a high degree of crystallinity is obtained by heat treatment. It can also be obtained by mixing and pulverizing a predetermined material with a ball mill or the like to obtain a solid, followed by firing. As the niobium compound, niobium hydroxide and the like can be used, and as the titanium compound, sulfates such as titanyl sulfate and titanium sulfate, nitrates, chlorides, organic acids and the like can be used. Such titanium compounds, including cases where they are inevitably mixed, are partly made of different metals M other than titanium and niobium (M is Sn, Zr, Fe, Bi, Cr, Mo, Na, Mg, Al and Si). And at least one selected from the group consisting of different metals (M) in the titanium compound from the viewpoint of securing better battery physical properties, preferably 30% by mass or less. More preferably, it is 15 mass% or less.
As a more specific production method, niobium hydroxide is used as a niobium compound, anatase TiO 2 is used as a titanium source, a suspension is prepared with hydrogen peroxide and water, and a solid content obtained through a hydrothermal reaction is prepared. A production method in which the liquid is separated into solid and liquid and fired is preferable. In addition, the molar ratio (Nb / Ti) of niobium and titanium in the suspension is preferably 4.0 to 6.0, and more preferably 4.5 to 5.5.

TiNb27は、チタン化合物及びニオブ化合物を焼成することにより得ることができる。用い得るチタン化合物としては、酸化チタン、オルトチタン酸やメタチタン酸等の含水酸化チタンが挙げられ、これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池物性を高める観点から、アナターゼ型TiO2が好ましい。かかるチタン化合物には、不可避的に混入する場合も含め、その一部にチタン及びニオブ以外の異種金属M(MはSn、Zr、Fe、Bi、Cr、Mo、Na、Mg、Al及びSiからなる群より選ばれる少なくとも一種を示す。)を含んでいてもよく、異種金属(M)の含有量は、より良好な電池物性を確保する観点から、チタン化合物中に、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは15質量%以下である。用い得るニオブ化合物としては、ニオブ酸化物又はニオブ水酸化物が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池物性を高める観点から、五酸化ニオブ(Nb)が好ましい。
これらチタン化合物及びニオブ化合物の所定量を混合・粉砕した後、温度1200〜1400℃で4〜24時間焼成し、次いで得られた焼成物を粉砕することにより、TiNb27を得ることができる。
TiNb 2 O 7 can be obtained by firing a titanium compound and a niobium compound. Examples of the titanium compound that can be used include hydrous titanium oxides such as titanium oxide, orthotitanic acid, and metatitanic acid. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, anatase TiO 2 is preferable from the viewpoint of improving battery physical properties. Such titanium compounds, including cases where they are inevitably mixed, are partly made of different metals M other than titanium and niobium (M is Sn, Zr, Fe, Bi, Cr, Mo, Na, Mg, Al and Si). And at least one selected from the group consisting of different metals (M) in the titanium compound from the viewpoint of securing better battery physical properties, preferably 30% by mass or less. More preferably, it is 15 mass% or less. Examples of niobium compounds that can be used include niobium oxide and niobium hydroxide. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) is preferable from the viewpoint of improving battery physical properties.
After mixing and pulverizing predetermined amounts of these titanium compound and niobium compound, TiNb 2 O 7 can be obtained by calcination at a temperature of 1200 to 1400 ° C. for 4 to 24 hours and then pulverizing the obtained baked product. .

ブルッカイト型TiO2は、ヒドロキシカルボン酸チタン錯体を含有する水溶液を、pHを8〜13に維持しながら100℃〜300℃の温度範囲で水熱処理する方法や、硫酸チタニル等のチタン化合物をシュウ酸や過酸化水素等を用いてペルオキソ化した後、得られた沈殿物を550〜820℃の温度で焼成する方法により得ることができる。また、市販品を好適に用いることもできる。 Brookite-type TiO 2 is a method of hydrothermally treating an aqueous solution containing a hydroxycarboxylic acid titanium complex in a temperature range of 100 ° C. to 300 ° C. while maintaining the pH at 8 to 13, and a titanium compound such as titanyl sulfate is oxalic acid. After peroxylation using hydrogen peroxide or the like, the obtained precipitate can be obtained by baking at a temperature of 550 to 820 ° C. Moreover, a commercial item can also be used suitably.

SiOは、SiOとSiとを所定のモル比で混合後に非酸化性雰囲気中または真空中で1250〜1350℃に加熱して、気化したSiOを析出させる方法、SiOを水素等の還元性ガス中で加熱して所定量還元する方法、SiOを所定量の炭素Cや金属等と混合後に加熱して所定量還元する方法、Siを酸素ガスまたは酸化物と加熱して所定量酸化する方法、及びSiH等のケイ素化合物ガスと酸素の混合ガスを加熱反応またはプラズマ分解反応させる方法等により得ることができる。また、市販品を好適に用いることもできる。 SiO heats the SiO 2 and Si to 1250 to 1350 ° C. after mixing with or in a vacuum in a non-oxidizing atmosphere at a predetermined molar ratio, a method of depositing the vaporized SiO, SiO 2 is hydrogen and the like reducing A method of heating in gas to reduce a predetermined amount, a method of heating SiO 2 after mixing with a predetermined amount of carbon C, metal, etc. and heating to reduce a predetermined amount, and heating Si with oxygen gas or oxide to oxidize a predetermined amount It can be obtained by a method and a method in which a mixed gas of silicon compound gas such as SiH 4 and oxygen is subjected to a heating reaction or a plasma decomposition reaction. Moreover, a commercial item can also be used suitably.

本発明の二次電池用酸化物系負極活物質は、上記負極活物質用酸化物に、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持してなる。すなわち、炭素源としてセルロースナノファイバー及びグラファイトを用いることにより得られるものであって、セルロースナノファイバーが炭化された炭素と、グラファイトが共に、上記酸化物に堅固に担持してなる。セルロースナノファイバーとは、全ての植物細胞壁の約5割を占める骨格成分であって、かかる細胞壁を構成する植物繊維をナノサイズまで解繊等することにより得ることができる軽量高強度繊維であり、水への良好な分散性も有している。また、セルロースナノファイバーを構成するセルロース分子鎖では、炭素による周期的構造が形成されていることから、これが炭化されて上記酸化物に堅固に担持されることにより、グラファイトとも相まって、得られる二次電池における放電特性を有効に高めることができる有用な負極活物質を得ることができる。   The oxide-based negative electrode active material for a secondary battery according to the present invention is obtained by supporting carbon and graphite derived from cellulose nanofibers on the oxide for negative electrode active material. That is, it is obtained by using cellulose nanofibers and graphite as a carbon source, and both carbon obtained by carbonizing cellulose nanofibers and graphite are firmly supported on the oxide. Cellulose nanofiber is a skeletal component that occupies about 50% of all plant cell walls, and is a lightweight high-strength fiber that can be obtained by defibrating plant fibers constituting such cell walls to nano size, It also has good dispersibility in water. In addition, since the cellulose molecular chain constituting the cellulose nanofiber has a periodic structure formed of carbon, it is carbonized and firmly supported on the oxide, so that it can be obtained in combination with graphite. A useful negative electrode active material that can effectively improve the discharge characteristics of the battery can be obtained.

用い得るセルロースナノファイバーとしては、植物細胞壁を構成する植物繊維をナノサイズまで解繊等することにより得られたものであれば、特に制限されず、例えば、セリッシュKY−100S(ダイセルファインケム製)等の市販品を用いることができる。セルロースナノファイバーの繊維径は、上記酸化物に堅固に担持させる観点から、好ましくは4〜500nmであり、より好ましくは5〜400nmであり、さらに好ましくは10〜300nmである。   The cellulose nanofiber that can be used is not particularly limited as long as it is obtained by defibrating the plant fiber constituting the plant cell wall to nano size, for example, serish KY-100S (manufactured by Daicel Finechem), etc. Commercial products can be used. The fiber diameter of the cellulose nanofiber is preferably 4 to 500 nm, more preferably 5 to 400 nm, and still more preferably 10 to 300 nm from the viewpoint of firmly supporting the oxide on the oxide.

セルロースナノファイバーは、その後炭化されて、上記負極活物質用酸化物にセルロースナノファイバー由来の担持された炭素として、本発明の二次電池用酸化物系負極活物質中に存在することとなる。かかるセルロースナノファイバー由来の炭素の原子換算量は、本発明の二次電池用酸化物系負極活物質中に、好ましくは0.10〜9質量%であり、より好ましくは0.15〜8質量%であり、さらに好ましくは0.15〜6質量%である。   The cellulose nanofibers are then carbonized, and are present in the oxide-based negative electrode active material for secondary batteries of the present invention as carbon supported on the negative electrode active material-derived cellulose nanofibers. The amount of carbon derived from cellulose nanofibers in terms of atoms is preferably 0.10 to 9% by mass, more preferably 0.15 to 8% by mass in the oxide-based negative electrode active material for secondary battery of the present invention. %, More preferably 0.15 to 6% by mass.

なお、二次電池用酸化物系負極活物質中に存在するセルロースナノファイバー由来の炭素の原子換算量は、炭素・硫黄分析装置を用いて測定した炭素量から、後から添加したグラファイトの添加量を差し引くことにより、確認することができる。   In addition, the atomic conversion amount of carbon derived from cellulose nanofibers present in the oxide-based negative electrode active material for secondary batteries is the amount of graphite added later from the amount of carbon measured using a carbon / sulfur analyzer. This can be confirmed by subtracting.

用い得るグラファイトとしては、人造グラファイト(鱗片状、塊状、土状、グラフェン)、天然グラファイトのいずれであってもよい。また、かかるグラファイトのBET比表面積は、吸着水分量を効果的に低減する観点から、好ましくは1〜750m2/gであり、より好ましくは3〜500m2/gである。また、かかるグラファイトの平均粒子径は、同様の観点から、好ましくは0.02〜20μmであり、より好ましくは0.03〜15μmである。 The graphite that can be used may be any of artificial graphite (scale, lump, earth, graphene) and natural graphite. The BET specific surface area of such graphite is preferably 1 to 750 m 2 / g, more preferably 3 to 500 m 2 / g, from the viewpoint of effectively reducing the amount of adsorbed moisture. Moreover, from the same viewpoint, the average particle diameter of such graphite is preferably 0.02 to 20 μm, and more preferably 0.03 to 15 μm.

セルロースナノファイバー及びグラファイトの炭素原子換算分は、炭化されたセルロースナノファイバー及びグラファイトが負極活物質用酸化物に担持された炭素として本発明の二次電池用酸化物系負極活物質中に共存することとなる。かかるセルロースナノファイバー及びグラファイトの炭素原子換算量は、これらセルロースナノファイバー由来の炭素及びグラファイトの合計担持量に相当し、本発明の二次電池用酸化物系負極活物質中に、合計で、好ましくは0.2〜18質量%であり、より好ましくは0.3〜15質量%であり、さらに好ましくは0.3〜12質量%である。   The carbon atom equivalent of cellulose nanofiber and graphite coexists in the oxide-based negative electrode active material for secondary battery of the present invention as carbon in which carbonized cellulose nanofiber and graphite are supported on the oxide for negative electrode active material. It will be. The carbon atom equivalent amount of such cellulose nanofibers and graphite corresponds to the total supported amount of carbon and graphite derived from these cellulose nanofibers, and is preferably added in total in the oxide-based negative electrode active material for secondary batteries of the present invention. Is 0.2-18 mass%, More preferably, it is 0.3-15 mass%, More preferably, it is 0.3-12 mass%.

本発明の二次電池用酸化物系負極活物質は、セルロースナノファイバー及びグラファイトが炭化されてなる炭素として互いに補い合いながら、効率的に負極活物質用酸化物に担持されてなるものであり、最終的に焼成することによって、これらセルロースナノファイバー由来の炭素及びグラファイトを負極活物質用酸化物に堅固に担持させることができ、炭素が存在することなく負極活物質用酸化物の表面が露出してしまうことを有効に回避することが可能となる。
なお、本発明の二次電池用酸化物系負極活物質は、セルロースナノファイバー及びグラファイトを、炭化されてなる炭素として互いに補い合いながら、効率的に負極活物質用酸化物に担持させる観点から、かかる負極活物質用酸化物とセルロースナノファイバー由来の炭素とを含む複合体に、グラファイトが担持してなるものであるのが好ましい。
The oxide-based negative electrode active material for secondary battery of the present invention is formed by efficiently supporting the negative electrode active material oxide while complementing each other as carbon obtained by carbonizing cellulose nanofibers and graphite. Calcination allows carbon and graphite derived from cellulose nanofibers to be firmly supported on the negative electrode active material oxide, and the surface of the negative electrode active material oxide is exposed without the presence of carbon. It is possible to effectively avoid this.
The oxide-based negative electrode active material for a secondary battery according to the present invention is required from the viewpoint of efficiently supporting cellulose nanofibers and graphite on the oxide for negative electrode active material while complementing each other as carbonized carbon. It is preferable that graphite is supported on a composite containing an oxide for a negative electrode active material and carbon derived from cellulose nanofibers.

本発明の二次電池用酸化物系負極活物質は、具体的には、負極活物質用酸化物Xにセルロースナノファイバー及び水を添加して噴霧乾燥し、複合体Yを得る工程(I)、並びに
得られた複合体Yにグラファイトを添加して乾式混合し、焼成する工程(II)を備える製造方法により得ることができる。
Specifically, the oxide-based negative electrode active material for secondary battery of the present invention is a step (I) of obtaining a composite Y by adding cellulose nanofibers and water to the oxide X for negative electrode active material, followed by spray drying. In addition, graphite can be added to the obtained composite Y, dry-mixed, and fired (II).

工程(I)は、負極活物質用酸化物Xにセルロースナノファイバー及び水を添加した後、噴霧乾燥して複合体Yを得る工程である。すなわち、負極活物質用酸化物Xにセルロースナノファイバー及び水を添加することにより、懸濁液が得られ、これを噴霧乾燥に付する。これにより、負極活物質用酸化物Xにセルロースナノファイバー由来の炭素が堅固に担持されてなる複合体Yを得ることができる。さらにセルロースナノファイバー由来の炭素を負極活物質用酸化物の表面に良好に担持させる観点から、負極活物質用酸化物Xに水を添加して得られる懸濁液Aと、セルロースナノファイバーに水を添加して得られる懸濁液Bとを混合し、得られる懸濁液Cを噴霧乾燥に付するのが好ましい。   Step (I) is a step of adding the cellulose nanofibers and water to the oxide X for negative electrode active material and then spray drying to obtain the composite Y. That is, a suspension is obtained by adding cellulose nanofibers and water to the negative electrode active material oxide X, and this is subjected to spray drying. As a result, a composite Y in which carbon derived from cellulose nanofibers is firmly supported on the oxide X for negative electrode active material can be obtained. Furthermore, from the viewpoint of favorably supporting the carbon derived from cellulose nanofibers on the surface of the oxide for negative electrode active material, the suspension A obtained by adding water to the oxide X for negative electrode active material, and water in the cellulose nanofiber It is preferable to mix with the suspension B obtained by adding and then subject the resulting suspension C to spray drying.

工程(I)におけるセルロースナノファイバーの添加量は、負極活物質用酸化物Xの表面にセルロースナノファイバー由来の炭素を有効に担持させ、且つ、充分な充放電容量を保持する観点から、負極活物質用酸化物X100質量部に対し、好ましくは0.2〜36質量部であり、より好ましくは0.3〜32質量部であり、さらに好ましくは0.4〜24質量部である。   The addition amount of the cellulose nanofiber in the step (I) is such that the carbon derived from the cellulose nanofiber is effectively supported on the surface of the oxide X for the negative electrode active material and the sufficient charge / discharge capacity is maintained. Preferably it is 0.2-36 mass parts with respect to 100 mass parts of oxides for substances X, More preferably, it is 0.3-32 mass parts, More preferably, it is 0.4-24 mass parts.

工程(I)において、負極活物質用酸化物Xに水を添加して懸濁液Aを得る場合、かかる水の添加量は、負極活物質用酸化物X100質量部に対し、好ましくは30〜300質量部であり、より好ましくは50〜250質量部であり、さらに好ましくは75〜200質量部である。また、セルロースナノファイバーに水を添加して懸濁液Bを得る場合、かかる水の添加量は、セルロースナノファイバー100質量部に対し、好ましくは100〜500質量部であり、より好ましくは100〜300質量部であり、さらに好ましくは100〜150質量部である。さらに、工程(I)における水の合計添加量は、負極活物質用酸化物X100質量部に対し、好ましくは50〜500質量部であり、より好ましくは75〜400質量部であり、さらに好ましくは100〜300質量部である。   In step (I), when water is added to the negative electrode active material oxide X to obtain the suspension A, the amount of water added is preferably 30 to 100 parts by mass of the negative electrode active material oxide X. 300 parts by mass, more preferably 50 to 250 parts by mass, and even more preferably 75 to 200 parts by mass. Moreover, when adding water to a cellulose nanofiber and obtaining the suspension B, the addition amount of this water becomes like this. Preferably it is 100-500 mass parts with respect to 100 mass parts of cellulose nanofibers, More preferably, it is 100- 300 parts by mass, more preferably 100 to 150 parts by mass. Furthermore, the total amount of water added in the step (I) is preferably 50 to 500 parts by mass, more preferably 75 to 400 parts by mass, and still more preferably with respect to 100 parts by mass of the oxide X for negative electrode active material. 100 to 300 parts by mass.

工程(I)における噴霧乾燥としては、スプレードライ法による噴霧乾燥が好適であり、かかる装置として、例えば、4流体ノズルを備えたマイクロミストドライヤー(藤崎電気(株)製 MDL−050M)を用いることができる。噴霧乾燥に用いる装置の処理条件としては、エアー圧が0.3〜0.8MPaであるのが好ましく、0.5〜0.7MPaであるのがより好ましく、エアー流量が20〜60NL/minであるのが好ましく、50〜60NL/minであるのがより好ましい。また、熱風量は0.6〜1.2m3/minであるのが好ましく、0.8〜1.1m3/minであるのがより好ましく、入口温度は、100〜250℃であるのが好ましく、150〜200℃であるのがより好ましい。さらに、排気温度は70〜150℃であるのが好ましく、80〜120℃であるのがより好ましく、懸濁液(スラリー)流量は、所望の平均粒径を有する複合体Yを得る点から、20〜70g/minであるのが好ましく、50〜70g/minであるのがより好ましい。 As the spray drying in the step (I), spray drying by a spray drying method is suitable. For example, a micro mist dryer (MDL-050M manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd.) equipped with a four-fluid nozzle is used as such an apparatus. Can do. As processing conditions of the apparatus used for spray drying, the air pressure is preferably 0.3 to 0.8 MPa, more preferably 0.5 to 0.7 MPa, and the air flow rate is 20 to 60 NL / min. It is preferable that it is 50-60 NL / min. Further, it is preferable hot air amount is 0.6~1.2m 3 / min, more preferably from 0.8~1.1m 3 / min, inlet temperature, and even at 100 to 250 ° C. Preferably, it is 150-200 degreeC. Furthermore, the exhaust temperature is preferably 70 to 150 ° C, more preferably 80 to 120 ° C, and the suspension (slurry) flow rate is obtained from the point of obtaining the composite Y having a desired average particle diameter. It is preferably 20 to 70 g / min, and more preferably 50 to 70 g / min.

なお、工程(I)において得られる複合体Yの平均粒径は、効率的にグラファイトを担持させる観点から、好ましくは50〜2000nmであり、より好ましくは50〜1000nmである。   The average particle size of the composite Y obtained in the step (I) is preferably 50 to 2000 nm, more preferably 50 to 1000 nm, from the viewpoint of efficiently supporting graphite.

工程(II)は、工程(I)で得られた複合体Yにグラファイトを添加して乾式混合し、焼成する工程である。これにより、負極活物質用酸化物Xの表面が露出するのを有効に抑制しつつ、かかる酸化物Xにセルロースナノファイバー由来の炭素と、グラファイトとを、共に堅固に担持させることができる。グラファイトの添加量は、本発明の二次電池用酸化物系負極活物質中に、好ましくは0.10〜9質量%であり、より好ましくは0.15〜7質量%であり、さらに好ましくは0.15〜6質量%となる量であればよい。   Step (II) is a step of adding graphite to the composite Y obtained in step (I), dry mixing, and firing. Thereby, the carbon derived from cellulose nanofibers and graphite can be firmly supported on the oxide X while effectively suppressing the exposure of the surface of the oxide X for the negative electrode active material. The amount of graphite added is preferably 0.10 to 9% by mass, more preferably 0.15 to 7% by mass, and still more preferably in the oxide-based negative electrode active material for secondary battery of the present invention. What is necessary is just the quantity used as 0.15-6 mass%.

また、上記複合体Yとグラファイトは、グラファイトが上記負極活物質用酸化物の表面を効率的かつ均一に被覆しつつ、セルロースナノファイバーとも相まって得られる二次電池用酸化物系負極活物質の吸着水分量を有効に低減する観点から、好ましくは質量比(複合体Y:グラファイト)99:1〜91:9で混合し、より好ましくは98:2〜93:7で混合するのがよい。   In addition, the composite Y and the graphite adsorb the oxide-based negative electrode active material for a secondary battery obtained by combining the cellulose with the nanofibers while the graphite efficiently and uniformly coats the surface of the oxide for the negative electrode active material. From the viewpoint of effectively reducing the water content, the mixing is preferably performed at a mass ratio (complex Y: graphite) 99: 1 to 91: 9, more preferably 98: 2 to 93: 7.

工程(II)における乾式混合としては、通常のボールミルによる混合であるのが好ましく、自公転可能な遊星ボールミルによる混合がより好ましい。さらに、負極活物質用酸化物Xの表面上でグラファイトを緻密かつ均一に分散させ、炭化されてなる炭素として有効に担持させる観点から、圧縮力及びせん断力を付加しながら複合体Y及びグラファイトを混合するのがさらに好ましい。圧縮力及びせん断力を付加しながら混合する処理は、インペラを備える密閉容器で行うのが好ましい。かかるインペラの周速度は、得られる負極活物質のタップ密度を高め、またBET比表面積を減じて吸着水分量を有効に低減する観点から、好ましくは25〜40m/sであり、より好ましくは27〜40m/sである。また、混合時間は、好ましくは5〜90分であり、より好ましくは10〜80分である。
なお、インペラの周速度とは、回転式攪拌翼(インペラ)の最外端部の速度を意味し、下記式(1)により表すことができ、また圧縮力及びせん断力を付加しながら混合する処理を行う時間は、インペラの周速度が遅いほど長くなるように、インペラの周速度によっても変動し得る。
インペラの周速度(m/s)=
インペラの半径(m)×2×π×回転数(rpm)÷60・・・(1)
The dry mixing in the step (II) is preferably mixing by a normal ball mill, and more preferably by a planetary ball mill capable of revolving. Further, from the viewpoint of densely and uniformly dispersing graphite on the surface of the negative electrode active material oxide X and effectively supporting it as carbonized carbon, the composite Y and the graphite are added while applying compressive force and shearing force. More preferably, they are mixed. The process of mixing while applying a compressive force and a shearing force is preferably performed in a closed container equipped with an impeller. The peripheral speed of the impeller is preferably 25 to 40 m / s, more preferably 27 from the viewpoint of increasing the tap density of the obtained negative electrode active material and effectively reducing the amount of adsorbed moisture by reducing the BET specific surface area. ~ 40 m / s. The mixing time is preferably 5 to 90 minutes, more preferably 10 to 80 minutes.
The peripheral speed of the impeller means the speed of the outermost end of the rotary stirring blade (impeller), which can be expressed by the following formula (1), and is mixed while applying compressive force and shearing force. The processing time may vary depending on the peripheral speed of the impeller so that it becomes longer as the peripheral speed of the impeller is slower.
Impeller peripheral speed (m / s) =
Impeller radius (m) × 2 × π × rotational speed (rpm) ÷ 60 (1)

工程(II)において、上記圧縮力及びせん断力を付加しながら混合する処理を行う際の処理時間及び/又はインペラの周速度は、容器に投入する複合体Y及びグラファイトの量に応じて適宜調整する必要がある。そして、容器を稼動させることにより、インペラと容器内壁との間でこれら混合物に圧縮力及びせん断力が付加されつつ、これを混合する処理を行うことが可能となり、複合体Y及びグラファイトを緻密かつ均一に分散させて、負極活物質用酸化物Xの表面上でセルロースナノファイバー由来の炭素及びグラファイトを効率的に担持させ、吸着水分量を有効に低減できる二次電池用酸化物系負極活物質を得ることができる。
例えば、上記混合する処理を、周速度25〜40m/sで回転するインペラを備える密閉容器内で6〜90分間行う場合、容器に投入する複合体Y及びグラファイトの合計量は、有効容器(インペラを備える密閉容器のうち、複合体Y及びグラファイトを収容可能な部位に相当する容器)1cm3当たり、好ましくは0.1〜0.7gであり、より好ましくは0.15〜0.4gである。
In the step (II), the processing time and / or the impeller peripheral speed when performing the mixing process while adding the compressive force and shearing force are appropriately adjusted according to the amount of the composite Y and the graphite charged into the container. There is a need to. Then, by operating the container, it is possible to perform a process of mixing the mixture Y and the graphite while the compressive force and the shearing force are applied to the mixture between the impeller and the container inner wall. Oxide-based negative electrode active material for a secondary battery that can be uniformly dispersed to efficiently support carbon and graphite derived from cellulose nanofibers on the surface of the oxide X for negative electrode active material and effectively reduce the amount of adsorbed water Can be obtained.
For example, when the mixing process is performed for 6 to 90 minutes in an airtight container equipped with an impeller rotating at a peripheral speed of 25 to 40 m / s, the total amount of the composite Y and graphite charged into the container is an effective container (impeller of the sealed container with a complex Y and container correspond to a possible site housing the graphite) 1 cm 3 per, preferably 0.1~0.7G, more preferably at 0.15~0.4g .

このような圧縮力及びせん断力を付加しながら混合する処理を容易に行うことができる密閉容器を備える装置としては、高速せん断ミル、ブレード型混練機等が挙げられ、具体的には、例えば、微粒子複合化装置 ノビルタ(ホソカワミクロン社製)を好適に用いることができる。
上記混合の処理条件としては、処理温度が、好ましくは5〜80℃、より好ましくは10〜50℃である。処理雰囲気としては、特に限定されないが、不活性ガス雰囲気下、又は還元ガス雰囲気下が好ましい。
Examples of the apparatus equipped with a closed container that can easily perform mixing while applying compressive force and shear force include a high-speed shear mill, a blade-type kneader, and the like. Fine particle composite apparatus Nobilta (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) can be suitably used.
As the processing conditions for the mixing, the processing temperature is preferably 5 to 80 ° C, more preferably 10 to 50 ° C. The treatment atmosphere is not particularly limited, but is preferably an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere.

工程(II)において、上記乾式混合により得られた混合物を焼成する。焼成は、還元雰囲気又は不活性雰囲気中で行うのが好ましい。かかる焼成により、上記セルロースナノファイバー由来の炭素が上記負極活物質用酸化物の表面に堅固に担持されるとともに、複合体Yに添加したグラファイトも、かかる酸化物の表面を被覆する炭素として存在することとなる。さらに、この焼成により、圧縮力及びせん断力が付加されたことにより低下した負極活物質用酸化物及びグラファイト双方の結晶性を回復させることができるため、得られる酸化物系負極活物質における導電性を有効に高めることができる。   In step (II), the mixture obtained by the dry mixing is fired. Firing is preferably performed in a reducing atmosphere or an inert atmosphere. By such firing, carbon derived from the cellulose nanofibers is firmly supported on the surface of the oxide for negative electrode active material, and the graphite added to the composite Y also exists as carbon covering the surface of the oxide. It will be. Furthermore, since the crystallinity of both the oxide for negative electrode active material and the graphite, which has been reduced by applying compressive force and shear force, can be recovered by this firing, the conductivity in the obtained oxide-based negative electrode active material Can be effectively increased.

焼成温度は、セルロースナノファイバーをより有効に炭化させる観点、及びグラファイトの結晶性を高めて導電性を向上させる観点から、好ましくは500〜1000℃であり、より好ましくは600〜850℃であり、さらに好ましくは650〜750℃である。また、焼成時間は、好ましくは10分〜24時間、より好ましくは30分〜12時間とするのがよい。   The firing temperature is preferably 500 to 1000 ° C., more preferably 600 to 850 ° C., from the viewpoint of carbonizing the cellulose nanofibers more effectively and from the viewpoint of improving the crystallinity of graphite and improving the conductivity. More preferably, it is 650-750 degreeC. The firing time is preferably 10 minutes to 24 hours, more preferably 30 minutes to 12 hours.

このようにして得られる本発明の二次電池用酸化物系負極活物質は、上記グラファイトの添加量とセルロースナノファイバー由来の炭素量との質量比(グラファイト/セルロースナノファイバー)が、好ましくは0.1〜10であり、より好ましくは0.2〜5であり、さらに好ましくは0.5〜2である。これにより、上記負極活物質用酸化物の表面に担持又は被覆してなるセルロースナノファイバー由来の炭素及びグラファイトが、相乗的に作用して、二次電池用酸化物系負極活物質における吸着水分量を有効に低減することができる。   The oxide-based negative electrode active material for a secondary battery of the present invention thus obtained preferably has a mass ratio (graphite / cellulose nanofiber) between the amount of graphite added and the amount of carbon derived from cellulose nanofibers of 0. 0.1 to 10, more preferably 0.2 to 5, and still more preferably 0.5 to 2. As a result, the carbon and graphite derived from cellulose nanofibers supported or coated on the surface of the oxide for negative electrode active material act synergistically, and the amount of adsorbed water in the oxide negative electrode active material for secondary battery Can be effectively reduced.

本発明の二次電池用酸化物系負極活物質は、上記セルロースナノファイバー由来の炭素と、グラファイトとが、共に負極活物質用酸化物に担持されて相乗的に作用し、二次電池用酸化物系負極活物質における吸着水分量を有効に低減することができる。具体的には、本発明の二次電池用酸化物系負極活物質の吸着水分量は、負極活物質用酸化物がLi4Ti512である二次電池用酸化物系負極活物質では、好ましくは500ppm以下であり、より好ましくは450ppm以下である。また、負極活物質用酸化物がTi2Nb1029である二次電池用酸化物系負極活物質では、二次電池用酸化物系負極活物質中に、好ましくは89ppm以下であり、より好ましくは87ppm以下であり、負極活物質用酸化物がTiNb27である二次電池用酸化物系負極活物質では、二次電池用酸化物系負極活物質中に、好ましくは90ppm以下であり、より好ましくは80ppm以下であり、負極活物質用酸化物がブルッカイト型TiO2である二次電池用酸化物系負極活物質では、好ましくは400ppm以下であり、より好ましくは350ppm以下である。さらに、負極活物質用酸化物がSiOである二次電池用酸化物系負極活物質では、二次電池用酸化物系負極活物質中に、好ましくは110ppm以下であり、より好ましくは100ppm以下である。
なお、かかる吸着水分量は、温度20℃及び相対湿度50%にて平衡に達するまで水分を吸着させ、温度150℃まで昇温して20分間保持した後、さらに温度250℃まで昇温して20分間保持したときの、150℃から昇温を再開するときを始点、及び250℃での恒温状態を終えたときを終点とする、始点から終点までの間に揮発した水分量として測定される値であって、二次電池用酸化物系負極活物質の吸着水分量と、上記始点から終点までの間に揮発した水分量とが、同量であるとみなし、かかる揮発する水分量の測定値を二次電池用酸化物系負極活物質の吸着水分量とするものである。
The oxide-based negative electrode active material for a secondary battery according to the present invention has the above-described cellulose nanofiber-derived carbon and graphite supported on the oxide for the negative electrode active material, and acts synergistically to oxidize the secondary battery. The amount of adsorbed water in the physical negative electrode active material can be effectively reduced. Specifically, the amount of adsorbed moisture of the oxide-based negative electrode active material for secondary battery of the present invention is as follows for the oxide-based negative electrode active material for secondary battery in which the oxide for negative electrode active material is Li 4 Ti 5 O 12. , Preferably it is 500 ppm or less, More preferably, it is 450 ppm or less. Further, in the oxide-based negative electrode active material for a secondary battery in which the oxide for the negative electrode active material is Ti 2 Nb 10 O 29 , the oxide-based negative electrode active material for the secondary battery is preferably 89 ppm or less, and more Preferably, it is 87 ppm or less, and the oxide-based negative electrode active material for a secondary battery in which the oxide for the negative electrode active material is TiNb 2 O 7 is preferably 90 ppm or less in the oxide-based negative electrode active material for a secondary battery. Yes, more preferably 80 ppm or less, and in an oxide-based negative electrode active material for a secondary battery in which the anode active material oxide is brookite-type TiO 2 , it is preferably 400 ppm or less, more preferably 350 ppm or less. Furthermore, in the oxide-based negative electrode active material for a secondary battery in which the oxide for the negative electrode active material is SiO, the oxide-based negative electrode active material for the secondary battery is preferably 110 ppm or less, more preferably 100 ppm or less. is there.
The amount of adsorbed water is such that moisture is adsorbed until equilibrium is reached at a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 50%. Measured as the amount of water volatilized from the start point to the end point, starting from when the temperature rise is resumed from 150 ° C. when held for 20 minutes and ending at the constant temperature state at 250 ° C. The amount of adsorbed water of the oxide-based negative electrode active material for a secondary battery and the amount of water volatilized between the start point and the end point are regarded as the same amount, and the amount of volatilized water is measured. The value is the amount of adsorbed water of the oxide-based negative electrode active material for secondary batteries.

このように、本発明の二次電池用酸化物系負極活物質は、水分を吸着しにくいため、製造環境として強い乾燥条件を必要とすることなく吸着水分量を有効に低減することができ、得られるリチウムイオン二次電池及びナトリウムイオン二次電池の双方において、様々な使用環境下でも優れた電池特性を安定して発現することが可能となる。
なお、温度20℃及び相対湿度50%にて平衡に達するまで水分を吸着させ、温度150℃まで昇温して20分間保持した後、さらに温度250℃まで昇温して20分間保持したときの、150℃から昇温を再開するときを始点、及び250℃での恒温状態を終えたときを終点とする、始点から終点までの間に揮発した水分量は、例えばカールフィッシャー水分計を用いて測定することができる。
Thus, since the oxide-based negative electrode active material for a secondary battery of the present invention hardly adsorbs moisture, the amount of adsorbed moisture can be effectively reduced without requiring strong drying conditions as a production environment. Both the obtained lithium ion secondary battery and sodium ion secondary battery can stably exhibit excellent battery characteristics even under various usage environments.
When water is adsorbed until equilibrium is reached at a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 50%, the temperature is raised to 150 ° C. and held for 20 minutes, and further raised to a temperature of 250 ° C. and held for 20 minutes. The amount of water volatilized between the start point and the end point, starting from when the temperature rise is resumed from 150 ° C. and the end point when the constant temperature state at 250 ° C. is completed, is measured using a Karl Fischer moisture meter, for example. Can be measured.

また、本発明の二次電池用酸化物系負極活物質のタップ密度は、優れた電池特性を安定して発現する観点から、負極活物質用酸化物がLi4Ti512である二次電池用酸化物系負極活物質では、好ましくは0.8〜2.5g/cm3であり、より好ましくは1.2〜2.5g/cm3である。また、負極活物質用酸化物がTi2Nb1029である二次電池用酸化物系負極活物質では、好ましくは0.9〜2.7g/cm3であり、より好ましくは1.3〜2.6g/cm3であり、負極活物質用酸化物がTiNb27である二次電池用酸化物系負極活物質では、好ましくは0.9〜2.7g/cm3であり、より好ましくは1.3〜2.6g/cm3であり、負極活物質用酸化物がブルッカイト型TiO2である二次電池用酸化物系負極活物質では、好ましくは0.9〜3.0g/cm3であり、より好ましくは1.1〜2.8g/cm3である。さらに、負極活物質用酸化物がSiOである二次電池用酸化物系負極活物質では、好ましくは0.6〜2.5g/cm3であり、より好ましくは0.8〜2.5g/cm3である。 In addition, the tap density of the oxide-based negative electrode active material for secondary battery of the present invention is a secondary electrode in which the negative electrode active material oxide is Li 4 Ti 5 O 12 from the viewpoint of stably expressing excellent battery characteristics. In the oxide type negative electrode active material for a battery, it is preferably 0.8 to 2.5 g / cm 3 , more preferably 1.2 to 2.5 g / cm 3 . Further, the anode active material for oxide Ti 2 Nb 10 O 29 is a rechargeable battery for oxide-based negative electrode active material is preferably 0.9~2.7g / cm 3, more preferably 1.3 was ~2.6g / cm 3, the negative electrode active material for oxide is TiNb 2 O 7 secondary battery oxide-based negative electrode active material is preferably 0.9~2.7g / cm 3, More preferably, it is 1.3 to 2.6 g / cm 3 , and in an oxide-based negative electrode active material for a secondary battery in which the negative electrode active material oxide is brookite-type TiO 2 , preferably 0.9 to 3.0 g. / Cm 3 , more preferably 1.1 to 2.8 g / cm 3 . Further, in the oxide-based negative electrode active material for secondary batteries in which the oxide for negative electrode active material is SiO, it is preferably 0.6 to 2.5 g / cm 3 , more preferably 0.8 to 2.5 g / cm 2. cm 3 .

得られた二次電池用酸化物系負極活物質を用いて二次電池を製造する方法は特に限定されず、公知の方法をいずれも使用できる。例えば、かかる負極活物質を結着剤や溶剤等の添加剤とともに混合して塗工液を得る。この際、必要に応じて、さらに導電助剤を添加して混合してもよい。かかる結着剤としては、特に限定されず、公知の剤をいずれも使用できる。具体的には、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルクロライド、エチレンプロピレンジエンポリマー等が挙げられる。また、かかる導電助剤としては、特に限定されず、黒鉛以外の公知の剤をいずれも使用できる。具体的には、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、繊維状炭素等が挙げられる。次いで、かかる塗工液を銅箔等の集電体上に塗布し、乾燥させて負極とする。   A method for producing a secondary battery using the obtained oxide-based negative electrode active material for a secondary battery is not particularly limited, and any known method can be used. For example, the negative electrode active material is mixed with additives such as a binder and a solvent to obtain a coating liquid. At this time, if necessary, a conductive additive may be further added and mixed. The binder is not particularly limited, and any known agent can be used. Specific examples include polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl chloride, and ethylene propylene diene polymer. Moreover, it does not specifically limit as this conductive support agent, Any well-known agents other than graphite can be used. Specific examples include acetylene black, ketjen black, and fibrous carbon. Next, such a coating solution is applied onto a current collector such as a copper foil and dried to obtain a negative electrode.

本発明の二次電池用酸化物系負極活物質を含む二次電池用負極を適用できる二次電池としては、正極と負極と電解液とセパレータを必須構成とするものであれば特に限定されない。   The secondary battery to which the secondary battery negative electrode containing the secondary battery oxide-based negative electrode active material of the present invention can be applied is not particularly limited as long as it has a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator as essential components.

ここで、正極については、リチウムイオン又はナトリウムイオン等、所定の金属イオンを充電時には放出し、かつ放電時には吸蔵することができれば、その材料構成で特に限定されるものではなく、公知の材料構成のものを用いることができる。例えば、原料を水熱反応させることにより得られる各種オリビン型化合物を好適に用いることが好ましい。   Here, the positive electrode is not particularly limited in its material configuration as long as it can release a predetermined metal ion such as lithium ion or sodium ion at the time of charging and can be occluded at the time of discharging. Things can be used. For example, it is preferable to suitably use various olivine compounds obtained by hydrothermal reaction of the raw materials.

電解液は、有機溶媒に支持塩を溶解させたものである。有機溶媒は、通常リチウムイオン電池やナトリウムイオン電池等の二次電池の電解液に用いられる有機溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、カーボネート類、ハロゲン化炭化水素、エーテル類、ケトン類、ニトリル類、ラクトン類、オキソラン化合物等を用いることができる。   The electrolytic solution is obtained by dissolving a supporting salt in an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited as long as it is an organic solvent that is usually used for an electrolyte of a secondary battery such as a lithium ion battery or a sodium ion battery. For example, carbonates, halogenated hydrocarbons, ethers, ketones , Nitriles, lactones, oxolane compounds and the like can be used.

支持塩は、その種類が特に限定されるものではないが、例えばリチウムイオン二次電池の場合、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsFから選ばれる無機塩、該無機塩の誘導体、LiSOCF、LiC(SOCF、LiN(SOCF、LiN(SO及びLiN(SOCF)(SO)から選ばれる有機塩、並びに該有機塩の誘導体の少なくとも1種であることが好ましい。また、例えばナトリウムイオン二次電池の場合、NaPF、NaBF、NaClO及びNaAsFから選ばれる無機塩、該無機塩の誘導体、NaSOCF、NaC(SOCF及びNaN(SOCF、NaN(SO及びNaN(SOCF)(SO)から選ばれる有機塩、並びに該有機塩の誘導体の少なくとも1種であることが好ましい。 The type of the supporting salt is not particularly limited. For example, in the case of a lithium ion secondary battery, an inorganic salt selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , a derivative of the inorganic salt, LiSO 3 CF 3 , LiC (SO 3 CF 3 ) 2 , LiN (SO 3 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 and LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ) It is preferably at least one of an organic salt and a derivative of the organic salt. In the case of a sodium ion secondary battery, for example, an inorganic salt selected from NaPF 6 , NaBF 4 , NaClO 4 and NaAsF 6 , a derivative of the inorganic salt, NaSO 3 CF 3 , NaC (SO 3 CF 3 ) 2 and NaN ( At least one organic salt selected from SO 3 CF 3 ) 2 , NaN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 and NaN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), and a derivative of the organic salt Preferably there is.

セパレータは、正極及び負極を電気的に絶縁し、電解液を保持する役割を果たすものである。たとえば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子(ポリエチレン、ポリプロピレン)の多孔膜を用いればよい。   The separator plays a role of electrically insulating the positive electrode and the negative electrode and holding the electrolytic solution. For example, a porous synthetic resin film, particularly a polyolefin polymer (polyethylene, polypropylene) porous film may be used.

以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.

《製造例1:負極活物資用酸化物=Li4Ti512
[実施例1]
アナターゼ型TiO2(関東化学(株)製) 1.768kg、Li2CO3(関東化学(株)製) 0.654kg、及びエタノール(関東化学(株)製、粉砕助剤) 6gを混合し、ボールミルで4時間粉砕した後、大気雰囲気下、800℃で10時間焼成してLi4Ti512(平均粒子径100nm)を得た。
得られたLi4Ti512を1000g分取し、水 2000gとともに混合した後、超音波攪拌機(IKA製T25)で1分間分散処理して、全体が均一に呈色する懸濁液Aを得た。
次に、別途、セルロースナノファイバー(ダイセルファインケム製セリッシュFD−200L、平均繊維径10〜100nm、「CNF」とも称する) 1119.4gに水 1250gを混合した後、超音波攪拌機で5分間分散処理して、全体が均一な白濁度を有する懸濁液を得た後、目開き150μmの篩に通過させて、セルロースナノファイバーの分散液である懸濁液Aを得た。なお、上記篩い分けでの篩残分は認められなかった。
先の懸濁液A 300gに、得られた懸濁液A 1.58gを混合して、Li4Ti512 とセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で0.15質量%混合された懸濁液A3を得た。
<< Production Example 1: Oxide for Negative Electrode Active Material = Li 4 Ti 5 O 12 >>
[Example 1]
Anatase TiO 2 (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) 1.768 kg, Li 2 CO 3 (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) 0.654 kg, and ethanol (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., grinding aid) 6 g are mixed. After pulverizing with a ball mill for 4 hours, Li 4 Ti 5 O 12 (average particle diameter of 100 nm) was obtained by firing at 800 ° C. for 10 hours in an air atmosphere.
1000 g of the resulting Li 4 Ti 5 O 12 was collected and mixed with 2000 g of water, and then dispersed with an ultrasonic stirrer (T25 manufactured by IKA) for 1 minute, and the suspension A 1 was uniformly colored as a whole. Got.
Next, separately, cellulose nanofiber (Delcel Finechem Selish FD-200L, average fiber diameter of 10 to 100 nm, also referred to as “CNF”) 119.4 g of water 1250 g was mixed, and then dispersed with an ultrasonic stirrer for 5 minutes. Te, after obtaining a suspension with a whole uniform opacity, passed through a sieve having a mesh opening 150 [mu] m, to obtain a suspension a 2 is a dispersion of cellulose nanofibers. In addition, the sieve residue by the said sieving was not recognized.
By mixing 1.58 g of the obtained suspension A 2 with 300 g of the previous suspension A 1 , cellulose nano-based on the total amount of carbon obtained by carbonizing Li 4 Ti 5 O 12 and cellulose nanofibers. Suspension A 3 in which 0.15% by mass of fiber was mixed in terms of carbon amount was obtained.

得られた懸濁液A3を噴霧乾燥(スプレードライヤー;藤崎電機(株)製 MDL−050M)して、複合体Aを得て、これを99.85g分取し、グラファイト 0.15g(日本黒鉛工業(株)製高純度黒鉛粉末、BET比表面積8.6m2/g、平均粒子径6.1μm、水分量150ppm、負極活物質中における炭素原子換算量で0.15質量%に相当)とともにボールミルで乾式混合し、複合体Aを得た。
次いで、得られた複合体Aに対し、ノビルタNOB130(ホソカワミクロン社製)を用いて、インペラの周速度30m/sで15分間、混合処理を行って複合体A3を得た。得られた複合体A3を、還元雰囲気下で750℃、1時間焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(Li4Ti512/(CNF+C)、炭素量0.3質量%)を得た。
The suspension A 3 obtained spray-dried (spray dryer; Fujisaki Electric Co. MDL-050M) to to give the complex A 1, it was collected 99.85g min, graphite 0.15 g ( High-purity graphite powder manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., BET specific surface area 8.6 m 2 / g, average particle size 6.1 μm, water content 150 ppm, equivalent to 0.15% by mass in terms of carbon atoms in the negative electrode active material ) together were dry mixed in a ball mill to obtain a complex a 2.
Next, the obtained composite A 2 was mixed with Nobilta NOB130 (manufactured by Hosokawa Micron) at an impeller peripheral speed of 30 m / s for 15 minutes to obtain a composite A 3 . The obtained composite A 3 was calcined at 750 ° C. for 1 hour in a reducing atmosphere, and the negative electrode active material for secondary battery (Li 4 Ti 5 O 12 / ( CNF + C) and a carbon content of 0.3% by mass).

[実施例2]
実施例1で得られた懸濁液A300gに、懸濁液A 27.7gを混合した以外、実施例1と同様にして、Li4Ti512 とセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で2.56質量%混合された懸濁液B1を得た。
得られた懸濁液Bを実施例1と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して、複合体Bを得た後、これを97.5g分取し、グラファイト 2.5gとともにボールミルで乾式混合し、複合体Bを得た。得られた複合体Bに対し、実施例1と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体B3を得た。
次いで、得られた複合体Bを、実施例1と同様の方法で焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(Li4Ti512/(CNF+C)、炭素量5.0質量%)を得た。
[Example 2]
Li 4 Ti 5 O 12 and cellulose nanofibers were carbonized in the same manner as in Example 1 except that 27.7 g of the suspension A 2 was mixed with 300 g of the suspension A 1 obtained in Example 1. Suspension B 1 in which 2.56% by mass of cellulose nanofibers in terms of carbon amount was mixed with respect to the total amount of carbon obtained was obtained.
The suspension B 1 obtained by spray-drying using MDL-050M in the same manner as in Example 1, after obtaining the complexes B 1, it was collected 97.5g min, with graphite 2.5g They were dry mixed in a ball mill to obtain a complex B 2. The obtained composite B 2 was mixed using Nobilta NOB 130 in the same manner as in Example 1 to obtain composite B 3 .
Next, the obtained composite B 3 was fired in the same manner as in Example 1, and a negative electrode active material for secondary battery (Li 4 Ti 5 O 12 / (CNF + C), carbon content 5.0% by mass).

[実施例3]
実施例1で得られた懸濁液A300gに、懸濁液A 71.7gを混合した以外、実施例1と同様にして、Li4Ti512 とセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で6.38質量%混合された懸濁液C1を得た。
得られた懸濁液Cを実施例1と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して、複合体Cを得た後、これを94.0g分取し、グラファイト 6.0gとともにボールミルで乾式混合し、複合体Cを得た。得られた複合体Cに対し、実施例1と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体C3を得た。
次いで、得られた複合体Cを、実施例1と同様の方法で焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(Li4Ti512/(CNF+C)、炭素量12.0質量%)を得た。
[Example 3]
Li 4 Ti 5 O 12 and cellulose nanofibers were carbonized in the same manner as in Example 1 except that 300 g of the suspension A 1 obtained in Example 1 was mixed with 71.7 g of the suspension A 2. Suspension C 1 in which 6.38% by mass of cellulose nanofibers in terms of carbon amount was mixed with respect to the total amount of carbon obtained was obtained.
The suspension C 1 obtained by spray-drying using MDL-050M in the same manner as in Example 1, after obtaining the complex C 1, it was collected 94.0g min, with graphite 6.0g They were dry mixed in a ball mill to obtain a complex C 2. The obtained composite C 2 was mixed with Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 1 to obtain a composite C 3 .
Next, the obtained composite C 3 was fired in the same manner as in Example 1, and a negative electrode active material for a secondary battery (Li 4 Ti 5 O 12 / (CNF + C), carbon content 12.0% by mass).

[比較例1]
実施例1において焼成により得られたLi4Ti512を95.0g分取し、グラファイト5.0g(負極活物質中における炭素原子換算量で5.0質量%に相当)とともに、実施例1と同様にしてボールミルで乾式混合し、複合体Dを得た。
次いで、得られた複合体Dに対し、実施例1と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体Dを得た後、還元雰囲気下で750℃、1時間焼成して、グラファイトが担持された二次電池用負極活物質(Li4Ti512/C、炭素量5.0質量%)を得た。
[Comparative Example 1]
95.0 g of Li 4 Ti 5 O 12 obtained by firing in Example 1 was collected, and together with 5.0 g of graphite (corresponding to 5.0% by mass in terms of carbon atom in the negative electrode active material), Example In the same manner as in Example 1 , the mixture was dry-mixed with a ball mill to obtain a composite D1.
Next, the composite D 1 obtained was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 1 to obtain the composite D 2 and then fired at 750 ° C. for 1 hour in a reducing atmosphere. Then, a negative electrode active material for secondary battery (Li 4 Ti 5 O 12 / C, carbon content 5.0 mass%) carrying graphite was obtained.

[比較例2]
実施例1で得られた懸濁液A 300gに、懸濁液A 131.6gを混合した以外、実施例1と同様にして、Li4Ti512 とセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で11.1質量%混合された懸濁液E1を得た。
得られた懸濁液Eを実施例1と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して、複合体Eを得て、これを90.0g分取し、グラファイト 10.0gとともにボールミルで乾式混合し、複合体Eを得た。得られた複合体Eに対し、実施例1と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体E3を得た。
次いで、得られた複合体Eを、実施例1と同様の方法で焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(Li4Ti512/(CNF+C)、炭素量20.0質量%)を得た。
[Comparative Example 2]
Li 4 Ti 5 O 12 and cellulose nanofibers were carbonized in the same manner as in Example 1 except that 131.6 g of the suspension A 2 was mixed with 300 g of the suspension A 1 obtained in Example 1. Suspension E 1 in which cellulose nanofibers were mixed 11.1% by mass in terms of carbon amount with respect to the total amount of carbon obtained was obtained.
The resulting suspension E 1 was spray dried using a MDL-050M in the same manner as in Example 1, to obtain a complex E 1, this was collected 90.0g min, a ball mill together with graphite 10.0g in dry mixing to obtain a composite body E 2. The composite E 2 obtained was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 1 to obtain a composite E 3 .
Next, the obtained composite E 3 was fired in the same manner as in Example 1, and the negative electrode active material for secondary battery (Li 4 Ti 5 O 12 / (CNF + C), carbon amount 20.0% by mass).

《製造例2:負極活物資用酸化物=Ti2Nb1029
[実施例4]
500mLポリ容器に、アナターゼ型TiO2(関東化学(株)製) 12.162g、Nb(OH)5(H.C.Starck製) 144.44g、及び水100gとともにφ3mmのジルコニアボール 1300gを入れ、混合・粉砕処理を24時間行った。その後、湿式ふるいでジルコニアボールを洗浄、及び除去した後、フィルタープレスで固液分離した。得られたケーキは、−50℃で12時間凍結乾燥した。得られた固体を大気雰囲気下、1100℃で12時間焼成し、Ti2Nb1029を得た。
<< Production Example 2: Oxide for Negative Electrode Active Material = Ti 2 Nb 10 O 29 >>
[Example 4]
In a 500 mL plastic container, 12.162 g of anatase TiO 2 (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.), Nb (OH) 5 (manufactured by HC Starck) 144.44 g, and 100 g of water, 1300 g of zirconia balls having a diameter of 3 mm, Mixing and grinding were performed for 24 hours. Thereafter, the zirconia balls were washed and removed with a wet sieve, and then solid-liquid separated with a filter press. The obtained cake was freeze-dried at −50 ° C. for 12 hours. The obtained solid was calcined at 1100 ° C. for 12 hours in an air atmosphere to obtain Ti 2 Nb 10 O 29 .

得られたTi2Nb1029を1000g分取し、水 2000gとともに混合した後、超音波攪拌機(IKA製T25)で1分間分散処理して、全体が均一に呈色する懸濁液F1を得た。
次いで、得られた懸濁液F1 300g、及び実施例1で得られた懸濁液A 1.58gを混合した以外、実施例1と同様にして、Ti2Nb1029 とセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で0.15質量%混合された懸濁液F2を得た。
得られた懸濁液F2を実施例1と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して複合体F1を得た後、かかる複合体F1 99.85gとグラファイト0.15g(負極活物質中における炭素原子換算量で0.15質量%に相当)とを混合した以外、実施例1と同様にしてボールミルで乾式混合し、複合体F2を得た。
次いで、得られた複合体F2に対し、実施例1と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体F3を得た後、還元雰囲気下で750℃、1時間焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(Ti2Nb1029/(CNF+C)、炭素量0.3質量%)を得た。
1,000 g of the obtained Ti 2 Nb 10 O 29 was collected, mixed with 2000 g of water, then dispersed with an ultrasonic stirrer (T25 manufactured by IKA) for 1 minute, and the suspension F 1 was colored uniformly throughout. Got.
Subsequently, Ti 2 Nb 10 O 29 and cellulose nano were obtained in the same manner as in Example 1 except that 300 g of the obtained suspension F 1 and 1.58 g of the suspension A 2 obtained in Example 1 were mixed. Suspension F 2 in which 0.15% by mass of cellulose nanofibers in terms of carbon amount was mixed with respect to the total amount of carbon obtained by carbonizing the fiber was obtained.
The obtained suspension F 2 was spray-dried using MDL-050M in the same manner as in Example 1 to obtain a composite F 1, and then 99.85 g of the composite F 1 and 0.15 g of graphite (negative electrode) In the same manner as in Example 1, except that the carbon atom equivalent amount was 0.15% by mass in the active material, dry mixing was performed with a ball mill to obtain a composite F 2 .
Next, the composite F 2 obtained was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 1 to obtain the composite F 3, and then fired at 750 ° C. for 1 hour in a reducing atmosphere. Then, a negative electrode active material for secondary battery (Ti 2 Nb 10 O 29 / (CNF + C), carbon content 0.3% by mass) on which carbon and graphite derived from cellulose nanofibers were supported was obtained.

[実施例5]
実施例4で得られた懸濁液F1を 300g、及び実施例1で得られた懸濁液A27.7gを混合しした以外、実施例4と同様にして、Ti2Nb1029とセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で2.56質量%混合された懸濁液G1を得た。
得られた懸濁液Gを実施例4と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して、複合体Gを得て、これを97.5g分取し、グラファイト 2.5gとともにボールミルで乾式混合し、複合体Gを得た。得られた複合体Gに対し、実施例4と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体G3を得た。
次いで、得られた複合体Gを、実施例4と同様の方法で焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(Ti2Nb1029/(CNF+C)、炭素量5.0質量%)を得た。
[Example 5]
Ti 2 Nb 10 O in the same manner as in Example 4 except that 300 g of the suspension F 1 obtained in Example 4 and 27.7 g of the suspension A 2 obtained in Example 1 were mixed. Suspension G 1 in which 2.56% by mass of cellulose nanofibers in terms of carbon amount was mixed with respect to the total amount of carbon obtained by carbonization of 29 and cellulose nanofibers was obtained.
The suspension G 1 obtained by spray-drying using MDL-050M in the same manner as in Example 4 to obtain a composite G 1, this was collected 97.5g min, a ball mill together with graphite 2.5g in dry mixed to obtain a complex G 2. The obtained composite G 2 was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 4 to obtain a composite G 3 .
Next, the obtained composite G 3 was fired in the same manner as in Example 4, and the negative electrode active material for secondary battery (Ti 2 Nb 10 O 29 / (CNF + C), carbon content 5.0% by mass).

[実施例6]
実施例4で得られた懸濁液F1 300g、及び実施例1で得られた懸濁液A 71.7gを混合した以外、実施例4と同様にして、Ti2Nb1029とセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で6.38質量%混合された懸濁液H1を得た。
得られた懸濁液Hを実施例4と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して、複合体Hを得て、これを94.0g分取し、グラファイト 6.0gとともにボールミルで乾式混合し、複合体Hを得た。得られた複合体Hに対し、実施例4と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体H3を得た。
次いで、得られた複合体H3を、実施例4と同様の方法で焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(Ti2Nb1029/(CNF+C)、炭素量12.0質量%)を得た。
[Example 6]
In the same manner as in Example 4 except that 300 g of the suspension F 1 obtained in Example 4 and 71.7 g of the suspension A 2 obtained in Example 1 were mixed, Ti 2 Nb 10 O 29 and cellulose nanofibers on the total amount of carbon cellulose nanofibers is carbonized to obtain a suspension H 1 mixed 6.38 wt% of carbon amount conversion.
The suspension H 1 obtained by spray-drying using MDL-050M in the same manner as in Example 4 to obtain a composite H 1, this was collected 94.0g min, a ball mill together with graphite 6.0g in dry mixed to obtain a complex H 2. The obtained composite H 2 was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 4 to obtain composite H 3 .
Next, the obtained composite H 3 was fired in the same manner as in Example 4, and the negative electrode active material for secondary battery (Ti 2 Nb 10 O 29 / (CNF + C), carbon content 12.0% by mass).

[比較例3]
実施例4において焼成により得られたTi2Nb1029を95.0g分取し、グラファイト 5.0g(負極活物質中における炭素原子換算量で5.0質量%に相当)とともに、実施例4と同様にしてボールミルで乾式混合し、複合体I1を得た。
次いで、得られた複合体I1に対し、実施例4と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体I2を得た後、還元雰囲気下で750℃、1時間焼成して、グラファイトが担持された二次電池用負極活物質(Ti2Nb1029/C、炭素量5.0質量%)を得た。
[Comparative Example 3]
95.0 g of Ti 2 Nb 10 O 29 obtained by firing in Example 4 was collected, and together with 5.0 g of graphite (corresponding to 5.0% by mass in terms of carbon atom in the negative electrode active material), Example In the same manner as in No. 4, the mixture was dry mixed with a ball mill to obtain a composite I 1 .
Next, the obtained composite I 1 was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 4 to obtain a composite I 2, and then fired at 750 ° C. for 1 hour in a reducing atmosphere. Then, a negative electrode active material for secondary battery (Ti 2 Nb 10 O 29 / C, carbon content 5.0 mass%) carrying graphite was obtained.

[比較例4]
実施例4で得られた懸濁液F1 300g、及び実施例1で得られた懸濁液A131.6gを混合した以外、実施例4と同様にして、Ti2Nb1029とセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で11.1質量%混合された懸濁液J1を得た。
得られた懸濁液Jを実施例4と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して、複合体Jを得て、これを90.0g分取し、グラファイト 10.0gとともにボールミルで乾式混合し、複合体Jを得た。得られた複合体Jに対し、実施例4と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体J3を得た。
次いで、得られた複合体Jを、実施例4と同様の方法で焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(Ti2Nb1029/(CNF+C)、炭素量20.0質量%)を得た。
[Comparative Example 4]
In the same manner as in Example 4 except that 300 g of the suspension F 1 obtained in Example 4 and 131.6 g of the suspension A 2 obtained in Example 1 were mixed, Ti 2 Nb 10 O 29 and cellulose nanofibers on the total amount of carbon cellulose nanofibers is carbonized to obtain a suspension J 1 mixed 11.1% by weight of carbon amount conversion.
The resulting suspension J 1 was spray dried using a MDL-050M in the same manner as in Example 4 to obtain a composite J 1, it was collected 90.0g min, a ball mill together with graphite 10.0g in dry mixing to obtain a composite body J 2. The obtained composite J 2 was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 4 to obtain a composite J 3 .
Then, a complex J 3 obtained, by firing in the same manner as in Example 4, the cellulose nanofiber from carbon and graphite is carried secondary battery negative electrode active material (Ti 2 Nb 10 O 29 / (CNF + C), carbon amount 20.0% by mass).

《製造例3:負極活物資用酸化物=TiNb27
[実施例7]
5Lポリ容器に、アナターゼ型TiO2(関東化学(株)製) 243.2g、Nb2O5(関東化学(株)製)797.4g、及び水1000gと共に、φ1mmのジルコニアボール13kgを入れ、混合・粉砕処理を24時間行った。その後、湿式ふるいでジルコニアボールを洗浄、及び除去した後、フィルタープレスで固液分離した。
得られたケーキ1質量部に対して1質量部の水を添加してスラリーとした後、実施例1と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥し、得られた造粒体を大気雰囲気下、1300℃で12時間焼成し、TiNb27を得た。
<< Production Example 3: Oxide for Negative Electrode Active Material = TiNb 2 O 7 >>
[Example 7]
In a 5 L plastic container, put 133.2 kg of zirconia balls with a diameter of 1 mm together with 243.2 g of anatase TiO 2 (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), 797.4 g of Nb2O5 (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and 1000 g of water, and mixed and pulverized. The treatment was performed for 24 hours. Thereafter, the zirconia balls were washed and removed with a wet sieve, and then solid-liquid separated with a filter press.
After adding 1 part by mass of water to 1 part by mass of the obtained cake to make a slurry, it was spray-dried using MDL-050M in the same manner as in Example 1, and the resulting granulated product was subjected to an atmospheric atmosphere. Under baking at 1300 ° C. for 12 hours, TiNb 2 O 7 was obtained.

得られたTiNb27を1000g分取し、水 2000gとともに混合した後、超音波攪拌機(IKA製T25)で1分間分散処理して、全体が均一に呈色する懸濁液Kを得た。
次いで、得られた懸濁液K1.58g、及び実施例1で得られた懸濁液A 300gを混合した以外、実施例1と同様にして、TiNb27とセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で0.15質量部混合された懸濁液Kを得た。
得られた懸濁液Kを実施例1と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して、複合体Kを得た後、かかる複合体K99.85gとグラファイト 0.15gを混合した以外、実施例1と同様にしてボールミルにて乾式混合し、複合体Kを得た。
次いで、得られた複合体Kに対し、実施例1と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体Kを得た後、還元雰囲気下で650℃、1時間焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(TiNb27/(CNF+C)、炭素量0.3質量%)を得た。
1,000 g of the obtained TiNb 2 O 7 was collected, mixed with 2000 g of water, and then dispersed with an ultrasonic stirrer (T25 manufactured by IKA) for 1 minute to obtain a suspension K 1 that was uniformly colored as a whole. It was.
Next, TiNb 2 O 7 and cellulose nanofibers were prepared in the same manner as in Example 1 except that 1.58 g of the obtained suspension K 1 and 300 g of the suspension A 2 obtained in Example 1 were mixed. cellulose nanofibers with respect to the total amount of formed by carbonizing a carbon to obtain a suspension K 2 mixed 0.15 parts by weight of carbon amount conversion.
The resulting suspension K 2 in the same manner as in Example 1 was spray-dried using a MDL-050M, after obtaining the complex K 1, such complexes K 1 99.85G graphite 0.15g except that mixed, dry-mixed in a ball mill in the same manner as in example 1 to obtain a complex K 2.
Next, the composite K 2 obtained was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 1 to obtain the composite K 3, and then fired at 650 ° C. for 1 hour in a reducing atmosphere. Then, a negative electrode active material for secondary battery (TiNb 2 O 7 / (CNF + C), carbon content 0.3 mass%) on which carbon and graphite derived from cellulose nanofibers were supported was obtained.

[実施例8]
実施例7で得られた懸濁液K 300g、及び実施例1で得られた懸濁液A27.7gを混合した以外、実施例7と同様にして、TiNb27とセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で2.56質量%混合された懸濁液L1を得た。
得られた懸濁液Lを実施例7と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して、複合体Lを得て、これを97.5g分取し、グラファイト 2.5gとともにボールミルで乾式混合し、複合体Lを得た。得られた複合体Lに対し、実施例7と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体L3を得た。
次いで、得られた複合体Lを、実施例7と同様の方法で焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(TiNb27/(CNF+C)、炭素量5.0質量%)を得た。
[Example 8]
In the same manner as in Example 7, except that 300 g of the suspension K 1 obtained in Example 7 and 27.7 g of the suspension A 2 obtained in Example 1 were mixed, TiNb 2 O 7 and cellulose nano Suspension L 1 in which 2.56% by mass of cellulose nanofibers in terms of carbon amount was mixed with respect to the total amount of carbon obtained by carbonizing the fiber was obtained.
The resulting suspension L 1 was spray dried using a MDL-050M in the same manner as in Example 7, to obtain a complex L 1, it was collected 97.5g min, a ball mill together with graphite 2.5g in dry mixed to obtain a complex L 2. The obtained composite L 2 was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 7 to obtain a composite L 3 .
Next, the obtained composite L 3 was fired in the same manner as in Example 7, and the negative electrode active material for secondary battery (TiNb 2 O 7 / (CNF + C) on which carbon and graphite derived from cellulose nanofibers were supported. ), And 5.0% by mass of carbon).

[実施例9]
実施例7で得られた懸濁液K 300g、及び実施例1で得られた懸濁液A71.7gを混合した以外、実施例7と同様にして、TiNb27とセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で6.38質量%混合された懸濁液M1を得た。
得られた懸濁液Mを実施例7と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して、複合体Mを得て、これを94.0g分取し、グラファイト 6.0gとともにボールミルで乾式混合し、複合体Mを得た。得られた複合体Mに対し、実施例7と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体M3を得た。
次いで、得られた複合体M3を、実施例7と同様の方法で焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(TiNb27/(CNF+C)、炭素量12.0質量%)を得た。
[Example 9]
In the same manner as in Example 7, except that 300 g of the suspension K 1 obtained in Example 7 and 71.7 g of the suspension A 2 obtained in Example 1 were mixed, TiNb 2 O 7 and cellulose nano A suspension M 1 in which 6.38% by mass of cellulose nanofibers in terms of carbon amount was mixed with respect to the total amount of carbon obtained by carbonizing the fiber was obtained.
The resulting suspension M 1 was spray dried using a MDL-050M in the same manner as in Example 7, to obtain a complex M 1, this was collected 94.0g min, a ball mill together with graphite 6.0g in dry mixed to obtain a complex M 2. The resulting composite M 2 was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 7 to obtain a composite M 3 .
Next, the obtained composite M 3 was fired in the same manner as in Example 7, and the negative electrode active material for secondary battery (TiNb 2 O 7 / (CNF + C) on which carbon and graphite derived from cellulose nanofibers were supported. ), And a carbon content of 12.0% by mass.

[比較例5]
実施例7において焼成により得られたTiNb27を95.0g分取し、グラファイト 5.0g(負極活物質中における炭素原子換算量で5.0質量%に相当)とともに、実施例7と同様にしてボールミルで乾式混合し、複合体N1を得た。
次いで、得られた複合体N1に対し、実施例7と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体N2を得た後、還元雰囲気下で650℃、1時間焼成して、グラファイトが担持された二次電池用負極活物質(TiNb27/C、炭素量5.0質量%)を得た。
[Comparative Example 5]
95.0 g of TiNb 2 O 7 obtained by firing in Example 7 was collected, and together with 5.0 g of graphite (corresponding to 5.0% by mass in terms of carbon atom in the negative electrode active material), Similarly, dry mixing was performed with a ball mill to obtain a composite N 1 .
Next, the obtained composite N 1 was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 7 to obtain a composite N 2, and then fired at 650 ° C. for 1 hour in a reducing atmosphere. Then, a negative electrode active material for secondary battery (TiNb 2 O 7 / C, carbon content 5.0 mass%) carrying graphite was obtained.

[比較例6]
実施例7で得られた懸濁液K300g、及び実施例1で得られた懸濁液A 131.6gを混合した以外、実施例7と同様にして、TiNb27とセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で11.1質量%混合された懸濁液O1を得た。
得られた懸濁液Oを実施例7と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して、複合体Oを得て、これを90.0g分取し、グラファイト 10.0gとともにボールミルで乾式混合し、複合体Oを得た。得られた複合体Oに対し、実施例7と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体O3を得た。
次いで、得られた複合体Oを、実施例7と同様の方法で焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(TiNb27/(CNF+C)、炭素量20.0質量%)を得た。
[Comparative Example 6]
In the same manner as in Example 7, except that 300 g of the suspension K 1 obtained in Example 7 and 131.6 g of the suspension A 2 obtained in Example 1 were mixed, TiNb 2 O 7 and cellulose nano Suspension O 1 in which 11.1% by mass of cellulose nanofibers in terms of carbon amount was mixed with respect to the total amount of carbon obtained by carbonizing the fiber was obtained.
The obtained suspension O 1 was spray-dried using MDL-050M in the same manner as in Example 7 to obtain a composite O 1 , and 90.0 g of this was taken and ball milled with 10.0 g of graphite. And dry mixed to obtain a complex O 2 . The obtained composite O 2 was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 7 to obtain a composite O 3 .
Next, the obtained composite O 3 was fired in the same manner as in Example 7, and the negative electrode active material for secondary battery (TiNb 2 O 7 / (CNF + C) on which carbon and graphite derived from cellulose nanofibers were supported. ), And a carbon content of 20.0% by mass).

《製造例4:負極活物資用酸化物=ブルッカイト型TiO2
[実施例10]
水 4000gに、硫酸チタニル(キシダ化学(株)製) 2656gを添加した後、50℃に加温しながら、24時間攪拌して溶液P1を得た。また、水4000gに、シュウ酸二水和物(関東化学(株)製) 633gを添加し、50℃に加温しながら溶解して溶液Pを得た。次に、溶液P1に、溶液Pを10分間かけて滴下した後、90℃に加温しながら12時間攪拌した。得られた沈殿物をフィルタープレスで分離した後、80℃で24時間乾燥してオキシシュウ酸チタンを得た。得られたオキシシュウ酸チタンを、600℃で2時間焼成して、ブルッカイト型TiO2を得た。
<< Production Example 4: Oxide for Negative Electrode Active Material = Brookite TiO 2 >>
[Example 10]
After adding 2656 g of titanyl sulfate (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) to 4000 g of water, the solution was stirred for 24 hours while heating to 50 ° C. to obtain a solution P 1 . Further, the water 4000 g, was added oxalic acid dihydrate (manufactured by Kanto Chemical (Co.)) 633 g, to obtain a solution P 2 was dissolved under warming to 50 ° C.. Then, the solution P 1, was added dropwise over a solution P 2 10 minutes, and stirred for 12 hours while heating at 90 ° C.. The obtained precipitate was separated by a filter press and then dried at 80 ° C. for 24 hours to obtain titanium oxyoxalate. The obtained titanium oxyoxalate was baked at 600 ° C. for 2 hours to obtain brookite type TiO 2 .

得られたブルッカイト型TiO2を1000g分取し、水 2000gとともに混合した後、超音波攪拌機(IKA製T25)で1分間分散処理して、全体が均一に呈色する懸濁液P1を得た。次いで、得られた懸濁液P1 300g、及び実施例1で得られた懸濁液A 1.58gを混合した以外、実施例1と同様にして、ブルッカイト型TiO2 とセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で0.15質量部混合された懸濁液P2を得た。
得られた懸濁液P2を実施例1と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して複合体P1を得た後、かかる複合体P1 99.85gとグラファイト0.15g(負極活物質中における炭素原子換算量で0.15質量%に相当)とを混合した以外、実施例1と同様にしてボールミルで乾式混合し、複合体P2を得た。
次いで、得られた複合体P2に対し、実施例1と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体Pを得た後、還元雰囲気下で650℃、1時間焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(ブルッカイト型TiO2/(CNF+C)、炭素量0.3質量%)を得た。
1000 g of the resulting brookite-type TiO 2 was collected and mixed with 2000 g of water, and then dispersed with an ultrasonic stirrer (T25 manufactured by IKA) for 1 minute to obtain a suspension P 1 that was uniformly colored as a whole. It was. Next, brookite type TiO 2 and cellulose nanofibers were prepared in the same manner as in Example 1 except that 300 g of the obtained suspension P 1 and 1.58 g of the suspension A 2 obtained in Example 1 were mixed. Suspension P 2 in which 0.15 parts by mass of cellulose nanofibers in terms of carbon amount was mixed with respect to the total amount of carbon obtained by carbonization was obtained.
The obtained suspension P 2 was spray-dried using MDL-050M in the same manner as in Example 1 to obtain a composite P 1, and then 99.85 g of the composite P 1 and 0.15 g of graphite (negative electrode) except that a mixture of the corresponding) to 0.15 wt% in terms of carbon atoms content in the active material was dry mixed in a ball mill in the same manner as in example 1 to obtain a complex P 2.
Next, the composite P 2 obtained was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 1 to obtain the composite P 3 and then fired at 650 ° C. for 1 hour in a reducing atmosphere. Then, a negative electrode active material for secondary battery (Brookite TiO 2 / (CNF + C), carbon content 0.3 mass%) on which carbon and graphite derived from cellulose nanofibers were supported was obtained.

[実施例11]
実施例10で得られた懸濁液P 300g、及び実施例1で得られた懸濁液A27.7gを混合した以外、実施例10と同様にして、ブルッカイト型TiO2とセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で2.56質量%混合された懸濁液Q1を得た。
得られた懸濁液Qを実施例10と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して、複合体Qを得て、これを97.5g分取し、グラファイト 2.5gとともにボールミルで乾式混合し、複合体Qを得た。得られた複合体Qに対し、実施例10と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体Q3を得た。
次いで、得られた複合体Qを、実施例10と同様の方法で焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(ブルッカイト型TiO2/(CNF+C)、炭素量5.0質量%)を得た。
[Example 11]
In the same manner as in Example 10 except that 300 g of the suspension P 1 obtained in Example 10 and 27.7 g of the suspension A 2 obtained in Example 1 were mixed, brookite type TiO 2 and cellulose nano Suspension Q 1 in which 2.56% by mass of cellulose nanofibers in terms of carbon amount was mixed with respect to the total amount of carbon obtained by carbonizing the fiber was obtained.
The resulting suspension Q 1 and spray dried using the MDL-050M in the same manner as in Example 10, to obtain a complex Q 1, this was collected 97.5g min, a ball mill together with graphite 2.5g in dry mixing to obtain a composite Q 2. The obtained complex Q 2, performs mixing processing using the Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 10 to obtain a composite Q 3.
Then, a complex Q 3 thus obtained was calcined in the same manner as in Example 10, cellulose nanofibers from carbon and graphite is carried secondary battery negative electrode active material (brookite TiO 2 / (CNF + C ), And 5.0% by mass of carbon).

[実施例12]
実施例10で得られた懸濁液P300g、及び実施例1で得られた懸濁液A71.7gを混合した以外、実施例10と同様にして、ブルッカイト型TiO2とセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で6.38質量%混合された懸濁液R1を得た。
得られた懸濁液Rを実施例10と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して、複合体Rを得て、これを94.0g分取し、グラファイト 6.0gとともにボールミルで乾式混合し、複合体Rを得た。得られた複合体Rに対し、実施例10と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体R3を得た。
次いで、得られた複合体R3を、実施例10と同様の方法で焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(ブルッカイト型TiO2/(CNF+C)、炭素量12.0質量%)を得た。
[Example 12]
In the same manner as in Example 10 except that 300 g of the suspension P 1 obtained in Example 10 and 71.7 g of the suspension A 2 obtained in Example 1 were mixed, brookite type TiO 2 and cellulose nano Suspension R 1 in which 6.38% by mass of cellulose nanofiber was mixed with respect to the total amount of carbon obtained by carbonizing the fiber was obtained.
The resulting suspension was spray dried to R 1 in the same manner as in Example 10 using the MDL-050M, to obtain a complex R 1, it was collected 94.0g min, a ball mill together with graphite 6.0g in dry mixed to obtain a complex R 2. The obtained composite R 2 was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 10 to obtain a composite R 3 .
Next, the obtained composite R 3 was fired in the same manner as in Example 10, and a negative electrode active material for secondary battery (Brookite TiO 2 / (CNF + C) on which carbon and graphite derived from cellulose nanofibers were supported. ), And a carbon content of 12.0% by mass.

[比較例7]
実施例10において焼成により得られたブルッカイト型TiO2を95.0g分取し、グラファイト 5.0g(活物質中における炭素原子換算量で5.0質量%に相当)とともに、実施例10と同様にしてボールミルで乾式混合し、複合体S1を得た。
次いで、得られた複合体S1に対し、実施例10と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体Sを得た後、還元雰囲気下で650℃、1時間焼成して、グラファイトが担持された二次電池用負極活物質I(ブルッカイト型TiO2/C、炭素量5.0質量%)を得た。
[Comparative Example 7]
95.0 g of brookite-type TiO 2 obtained by firing in Example 10 was collected, and the same as in Example 10 together with 5.0 g of graphite (corresponding to 5.0% by mass in terms of carbon atoms in the active material) to be dry mixed in a ball mill to obtain a complex S 1.
Next, the obtained composite S 1 was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 10 to obtain composite S 2 and then fired at 650 ° C. for 1 hour in a reducing atmosphere. Then, a negative electrode active material I for secondary battery carrying graphite (Brookite type TiO 2 / C, carbon amount 5.0 mass%) was obtained.

[比較例8]
実施例10で得られた懸濁液P300g、及び実施例1で得られた懸濁液A 27.7gを混合した以外、実施例10と同様にして、ブルッカイト型TiO2とセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で11.1質量%混合された懸濁液T1を得た。
得られた懸濁液T1を実施例10と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して、複合体T1を得て、これを90.0g分取し、グラファイト 10.0gとともにボールミルで乾式混合し、複合体Tを得た。得られた複合体Tに対し、実施例10と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体Tを得た。
次いで、得られた複合体Tを、実施例10と同様の方法で焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(ブルッカイト型TiO2/(CNF+C)、炭素量20.0質量%)を得た。
[Comparative Example 8]
In the same manner as in Example 10 except that 300 g of the suspension P 1 obtained in Example 10 and 27.7 g of the suspension A 2 obtained in Example 1 were mixed, brookite type TiO 2 and cellulose nano Suspension T 1 in which cellulose nanofibers were mixed in an amount of 11.1% by mass in terms of carbon amount with respect to the total amount of carbon obtained by carbonizing the fiber was obtained.
The obtained suspension T 1 was spray-dried using MDL-050M in the same manner as in Example 10 to obtain a composite T 1 , and 90.0 g of this was taken and ball milled with 10.0 g of graphite. in dry mixing to obtain a composite T 2. The obtained complex T 2, performs mixing processing using the Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 10 to obtain a composite T 3.
Next, the obtained composite T 3 was fired in the same manner as in Example 10, and the negative electrode active material for secondary battery (Brookite type TiO 2 / (CNF + C) on which carbon and graphite derived from cellulose nanofibers were supported. ), And a carbon content of 20.0% by mass).

《製造例5:負極活物資用酸化物=SiO》
[実施例13]
市販のSiO粉末((株)大阪チタニウムテクノロジーズ製) 100gをボールミルで24時間粉砕し、平均粒径200nmのSiO粉末を得た。
<< Production Example 5: Oxide for negative electrode active material = SiO >>
[Example 13]
100 g of commercially available SiO powder (manufactured by Osaka Titanium Technologies Co., Ltd.) was pulverized with a ball mill for 24 hours to obtain SiO powder having an average particle diameter of 200 nm.

得られたSiOを100g分取し、水 200gとともに混合した後、超音波攪拌機(IKA製T25)で1分間分散処理して、全体が均一に呈色する懸濁液U1を得た。
次いで、得られた懸濁液U1 300g、及び実施例1で得られた懸濁液A 1.58gを混合した以外、実施例1と同様にして、SiOとセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で0.15質量部混合された懸濁液U2を得た。
得られた懸濁液U2を実施例1と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して複合体U1を得た後、かかる複合体U1 99.85gとグラファイト 0.15g(負極活物質中における炭素原子換算量で0.15質量%に相当)とを混合した以外、実施例1と同様にしてボールミルで乾式混合し、複合体Uを得た。
次いで、得られた複合体Uに対し、実施例1と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体Uを得た後、還元雰囲気下で750℃、1時間焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(SiO/(CNF+C)、炭素量0.3質量%)を得た。
100 g of the obtained SiO was collected and mixed with 200 g of water, and then dispersed with an ultrasonic stirrer (T25 manufactured by IKA) for 1 minute to obtain a suspension U 1 that was uniformly colored as a whole.
Next, SiO and cellulose nanofibers were carbonized in the same manner as in Example 1 except that 300 g of the obtained suspension U 1 and 1.58 g of the suspension A 2 obtained in Example 1 were mixed. Suspension U 2 in which 0.15 parts by mass of cellulose nanofibers in terms of carbon amount was mixed with respect to the total amount of carbon obtained was obtained.
The obtained suspension U 2 was spray-dried using MDL-050M in the same manner as in Example 1 to obtain a composite U 1, and then 99.85 g of the composite U 1 and 0.15 g of graphite (negative electrode) except that a mixture of the corresponding) to 0.15 wt% in terms of carbon atoms content in the active material was dry mixed in a ball mill in the same manner as in example 1 to obtain a complex U 2.
Next, the composite U 2 obtained was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 1 to obtain the composite U 3, and then fired at 750 ° C. for 1 hour in a reducing atmosphere. Then, a negative electrode active material for secondary battery (SiO / (CNF + C), carbon amount 0.3 mass%) on which carbon and graphite derived from cellulose nanofibers were supported was obtained.

[実施例14]
実施例13で得られた懸濁液U1 300g、及び実施例1で得られた懸濁液A 27.7gを混合した以外、実施例13と同様にして、SiOとセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で2.56質量%混合された懸濁液V1を得た。
得られた懸濁液Vを実施例13と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して、複合体Vを得て、これを97.5g分取し、グラファイト 2.5gとともにボールミルで乾式混合し、複合体Vを得た。得られた複合体Vに対し、実施例13と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体V3を得た。
次いで、得られた複合体Vを、実施例13と同様の方法で焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(SiO/(CNF+C)、炭素量5.0質量%)を得た。
[Example 14]
SiO and cellulose nanofibers were carbonized in the same manner as in Example 13, except that 300 g of the suspension U 1 obtained in Example 13 and 27.7 g of the suspension A 2 obtained in Example 1 were mixed. Suspension V 1 in which 2.56% by mass of cellulose nanofibers in terms of carbon amount was mixed with respect to the total amount of carbon thus obtained was obtained.
The suspension V 1 obtained by spray drying using the MDL-050M in the same manner as in Example 13, to obtain a complex V 1, it was collected 97.5g min, a ball mill together with graphite 2.5g in dry mixed to obtain a complex V 2. The obtained composite V 2 was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 13 to obtain composite V 3 .
Next, the obtained composite V 3 was fired in the same manner as in Example 13, and the negative electrode active material for secondary battery (SiO / (CNF + C), carbon carrying carbon derived from cellulose nanofibers and graphite was supported. Amount 5.0% by mass).

[実施例15]
実施例13で得られた懸濁液U1 300g、及び実施例1で得られた懸濁液A 71.7gを混合した以外、実施例13と同様にして、SiOとセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で6.38質量%混合された懸濁液W1を得た。
得られた懸濁液Wを実施例13と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して、複合体Wを得て、これを94.0g分取し、グラファイト 6.0gとともにボールミルで乾式混合し、複合体Wを得た。得られた複合体Wに対し、実施例13と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体W3を得た。
次いで、得られた複合体W3を、実施例13と同様の方法で焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(SiO/(CNF+C)、炭素量12.0質量%)を得た。
[Example 15]
SiO and cellulose nanofibers were carbonized in the same manner as in Example 13, except that 300 g of the suspension U 1 obtained in Example 13 and 71.7 g of the suspension A 2 obtained in Example 1 were mixed. Suspension W 1 in which 6.38% by mass of cellulose nanofibers in terms of carbon amount was mixed with respect to the total amount of carbon thus obtained was obtained.
The suspension W 1 obtained by spray-drying using MDL-050M in the same manner as in Example 13, to obtain a complex W 1, this was collected 94.0g min, a ball mill together with graphite 6.0g in dry mixed to obtain a complex W 2. The obtained composite W 2 was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 13 to obtain a composite W 3 .
Next, the obtained composite W 3 was fired in the same manner as in Example 13, and the negative electrode active material for secondary battery (SiO / (CNF + C), carbon on which carbon derived from cellulose nanofibers and graphite were supported) 12.0% by mass).

[比較例9]
実施例13において粉砕により得られたSiOを95.0g分取し、グラファイト 5.0g(負極活物質中における炭素原子換算量で5.0質量%に相当)とともに、実施例13と同様にしてボールミルで乾式混合し、複合体X1を得た。
次いで、得られた複合体X1を、実施例13と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体Xを得た後、還元雰囲気下で750℃、1時間焼成して、グラファイトが担持された二次電池用負極活物質(SiO/C、炭素量5.0質量%)を得た。
[Comparative Example 9]
95.0 g of SiO obtained by pulverization in Example 13 was collected, and 5.0 g of graphite (corresponding to 5.0% by mass in terms of carbon atom in the negative electrode active material) was used in the same manner as in Example 13. By dry mixing with a ball mill, a composite X 1 was obtained.
Subsequently, the obtained composite X 1 was mixed using Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 13 to obtain the composite X 2 and then calcined at 750 ° C. for 1 hour in a reducing atmosphere. A negative electrode active material for secondary battery (SiO / C, carbon content 5.0 mass%) carrying graphite was obtained.

[比較例10]
実施例13で得られた懸濁液U1 300g、及び実施例1で得られた懸濁液A 131.6gを混合した以外、実施例13と同様にして、SiOとセルロースナノファイバーが炭化してなる炭素の合計量に対してセルロースナノファイバーが炭素量換算で11.1質量%混合された懸濁液Y1を得た。
得られた懸濁液Y1を実施例13と同様にしてMDL−050Mを用いて噴霧乾燥して、複合体Y1を得て、これを90.0g分取し、グラファイト 10.0gとともにボールミルで乾式混合し、複合体Yを得た。得られた複合体Yに対し、実施例13と同様にしてノビルタNOB130を用いて混合処理を行い、複合体Yを得た。
次いで、得られた複合体Yを、実施例13と同様の方法で焼成して、セルロースナノファイバー由来の炭素とグラファイトが担持された二次電池用負極活物質(SiO/(CNF+C)、炭素量20.0質量%)を得た。
[Comparative Example 10]
SiO and cellulose nanofibers were carbonized in the same manner as in Example 13, except that 300 g of the suspension U 1 obtained in Example 13 and 131.6 g of the suspension A 2 obtained in Example 1 were mixed. Suspension Y 1 in which cellulose nanofibers were mixed 11.1% by mass in terms of carbon amount with respect to the total amount of carbon obtained was obtained.
The obtained suspension Y 1 was spray-dried using MDL-050M in the same manner as in Example 13 to obtain a composite Y 1 , and 90.0 g of this was taken and ball milled with 10.0 g of graphite. in dry mixed to obtain a complex Y 2. The obtained complex Y 2, performs mixing processing using the Nobilta NOB130 in the same manner as in Example 13 to obtain a composite Y 3.
Next, the obtained composite Y 3 was fired in the same manner as in Example 13, and the negative electrode active material for secondary battery (SiO / (CNF + C), carbon on which carbon and graphite derived from cellulose nanofibers were supported. 20.0% by mass).

《吸着水分量の測定》
得られた各負極活物質を温度20℃、相対湿度50%の環境に1日間静置して平衡に達するまで水分を吸着させ、温度150℃まで昇温して20分間保持した後、さらに温度250℃まで昇温して20分間保持したときの、150℃から昇温を再開するときを始点とし、及び250℃での恒温状態を終えたときを終点とし、始点から終点までの間に揮発した水分量を、カールフィッシャー水分計(京都電子工業(株)製MKC−610)を用いて測定し、負極活物質における吸着水分量として求めた。
結果を表1に示す。
<Measurement of adsorbed water content>
Each obtained negative electrode active material was allowed to stand in an environment at a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 50% for 1 day to adsorb moisture until it reached equilibrium, heated to a temperature of 150 ° C. and held for 20 minutes, and then further heated to When the temperature is raised to 250 ° C. and held for 20 minutes, the start point is when the temperature rise is resumed from 150 ° C., the end point is when the constant temperature state at 250 ° C. is finished, and volatilization occurs between the start point and the end point. The measured moisture content was measured using a Karl Fischer moisture meter (MKC-610, manufactured by Kyoto Denshi Kogyo Co., Ltd.) and determined as the amount of adsorbed moisture in the negative electrode active material.
The results are shown in Table 1.

《二次電池を用いた充放電特性の評価》
得られた各負極活物質、アセチレンブラック(導電剤)、ポリフッ化ビニリデン(粘結剤)を質量比85:10:5の配合割合で混合し、これにN−メチル−2−ピロリドンを加えて充分混練し、負極スラリーを調製した。
得られた負極スラリーを厚さ10μmの銅箔からなる集電体に塗工機を用いて塗布し、80℃で12時間の真空乾燥を行った。その後、φ14mmの円盤状に打ち抜いてハンドプレスを用いて16MPaで2分間プレスし、負極とした。
次いで、φ15mmに打ち抜いたLi箔を対極とし、電解液としてエチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートを体積比3:7の割合で混合した混合溶媒にLiPF6を1mol/Lの濃度で溶解したものを用い、セパレータに高分子多孔フィルム(ポリプロピレン製)を用いて、露点が−50℃以下の雰囲気で常法により組み込み収容し、コイン型リチウム二次電池(CR−2032)を製造した。
<< Evaluation of charge / discharge characteristics using secondary battery >>
Each obtained negative electrode active material, acetylene black (conductive agent), and polyvinylidene fluoride (binding agent) were mixed at a mass ratio of 85: 10: 5, and N-methyl-2-pyrrolidone was added thereto. The mixture was sufficiently kneaded to prepare a negative electrode slurry.
The obtained negative electrode slurry was applied to a current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm using a coating machine, and vacuum dried at 80 ° C. for 12 hours. Thereafter, it was punched into a disk shape of φ14 mm and pressed at 16 MPa for 2 minutes using a hand press to obtain a negative electrode.
Next, a Li foil punched out to φ15 mm was used as a counter electrode, and a solution obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L in a mixed solvent in which ethylene carbonate and ethylmethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 7 was used as an electrolyte. A polymer porous film (made of polypropylene) was used as a separator, and was housed and housed in a conventional manner in an atmosphere with a dew point of −50 ° C. or lower to produce a coin-type lithium secondary battery (CR-2032).

作成した各リチウム二次電池について、気温30℃環境下、充放電試験における上限電圧、下限電圧、及び2通りの充放電レート(レートA及びレートB)を各々表1に示す値に設定し、各レートで50サイクルの繰返し充放電試験を行い、初回放電容量(mAh/g)と50サイクル後の放電容量(mAh/g)を測定し、下記式(2)により容量保持率(%)を求めた。
容量保持率(%)=(50サイクル後の放電容量)/(1サイクル後の放電容量) ×100 ・・・(2)
結果を表1に示す。
なお、これらの値は、数値が大きいほど好ましく、また電池特性への吸着水分量による影響は、より速い充放電レートにおける容量保持率に現れやすい。
For each lithium secondary battery created, the upper limit voltage, the lower limit voltage, and the two charge / discharge rates (rate A and rate B) in the charge / discharge test were set to the values shown in Table 1, respectively, under an ambient temperature of 30 ° C. 50 cycles of repeated charge / discharge tests were performed at each rate, the initial discharge capacity (mAh / g) and the discharge capacity after 50 cycles (mAh / g) were measured, and the capacity retention rate (%) was calculated by the following formula (2). Asked.
Capacity retention (%) = (discharge capacity after 50 cycles) / (discharge capacity after 1 cycle) × 100 (2)
The results are shown in Table 1.
In addition, these values are so preferable that a numerical value is large, and the influence by the amount of moisture to adsorb | suck to a battery characteristic tends to appear in the capacity | capacitance retention rate in a quick charge / discharge rate.

Figure 2017107742
Figure 2017107742

上記結果より、実施例の負極活物質は、比較例の負極活物質に比して、確実に吸着水分量を低減することができるとともに、得られる電池においても優れた性能を発揮できることがわかる。   From the above results, it can be seen that the negative electrode active material of the example can surely reduce the amount of adsorbed moisture as compared with the negative electrode active material of the comparative example, and can also exhibit excellent performance in the obtained battery.

Figure 2017107742
Figure 2017107742

Claims (9)

負極活物質用酸化物に、セルロースナノファイバー由来の炭素と、グラファイトとが担持してなる二次電池用酸化物系負極活物質。   An oxide-based negative electrode active material for a secondary battery, in which carbon derived from cellulose nanofibers and graphite are supported on an oxide for a negative electrode active material. 負極活物質用酸化物と、セルロースナノファイバー由来の炭素とを含む複合体に、グラファイトが担持してなる請求項1に記載の二次電池用酸化物系負極活物質。   The oxide-based negative electrode active material for a secondary battery according to claim 1, wherein graphite is supported on a composite containing an oxide for a negative electrode active material and carbon derived from cellulose nanofibers. セルロースナノファイバー由来の炭素の原子換算量が、0.10〜9質量%である請求項1又は2に記載の二次電池用酸化物系負極活物質。   The oxide-based negative electrode active material for a secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the amount of carbon derived from cellulose nanofibers is 0.10 to 9% by mass. 負極活物質用酸化物が、Li4Ti512、Ti2Nb1029、TiNb27、ブルッカイト型TiO2、及びSiOから選ばれる酸化物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池用酸化物系負極活物質。 Negative electrode active material for oxide, Li 4 Ti 5 O 12, Ti 2 Nb 10 O 29, TiNb 2 O 7, brookite TiO 2, and any one of claims 1 to 3 is an oxide selected from SiO 1 An oxide-based negative electrode active material for a secondary battery according to Item. グラファイトの平均粒子径が、0.02〜20μmである請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池用酸化物系負極活物質。   The average particle diameter of graphite is 0.02-20 micrometers, The oxide type negative electrode active material for secondary batteries of any one of Claims 1-4. 負極活物質用酸化物Xにセルロースナノファイバー及び水を添加して噴霧乾燥し、複合体Yを得る工程(I)、並びに
得られた複合体Yにグラファイトを添加して乾式混合し、焼成する工程(II)を備える、二次電池用酸化物系負極活物質の製造方法。
Cellulose nanofibers and water are added to the oxide X for negative electrode active material and spray-dried to obtain a composite Y (I), and graphite is added to the obtained composite Y, dry-mixed, and fired. The manufacturing method of the oxide type negative electrode active material for secondary batteries provided with process (II).
工程(II)におけるグラファイトの添加量が、二次電池用酸化物系負極活物質中に、0.10〜9質量%となる量である請求項6に記載の二次電池用酸化物系負極活物質の製造方法。   The oxide-based negative electrode for a secondary battery according to claim 6, wherein the amount of graphite added in the step (II) is an amount of 0.10 to 9% by mass in the oxide-based negative electrode active material for a secondary battery. A method for producing an active material. 工程(II)における乾式混合が、複合体Yとグラファイトとを予備混合し、次いで圧縮力及びせん断力を付加しながら混合する混合である請求項6又は7に記載の二次電池用酸化物系負極活物質の製造方法。   The secondary battery oxide system according to claim 6 or 7, wherein the dry mixing in step (II) is a mixture in which the composite Y and graphite are premixed and then mixed while applying compressive force and shearing force. A method for producing a negative electrode active material. 負極活物質用酸化物が、Li4Ti512、Ti2Nb1029、TiNb27、ブルッカイト型TiO2、及びSiOから選ばれる酸化物である請求項6〜8のいずれか1項に記載の二次電池用酸化物系負極活物質の製造方法。 Negative electrode active material for oxide, Li 4 Ti 5 O 12, Ti 2 Nb 10 O 29, TiNb 2 O 7, any one of the claims 6 to 8 is a brookite TiO 2, and oxides selected from SiO The manufacturing method of the oxide type negative electrode active material for secondary batteries as described in an item.
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