JP2018097935A - Carbonaceous material, lithium secondary battery, and method of producing carbonaceous material - Google Patents

Carbonaceous material, lithium secondary battery, and method of producing carbonaceous material Download PDF

Info

Publication number
JP2018097935A
JP2018097935A JP2016238611A JP2016238611A JP2018097935A JP 2018097935 A JP2018097935 A JP 2018097935A JP 2016238611 A JP2016238611 A JP 2016238611A JP 2016238611 A JP2016238611 A JP 2016238611A JP 2018097935 A JP2018097935 A JP 2018097935A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbonaceous material
nuclear graphite
mass
negative electrode
nuclear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016238611A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6844236B2 (en
Inventor
秀亮 岡
Hideaki Oka
秀亮 岡
武田 和久
Kazuhisa Takeda
和久 武田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2016238611A priority Critical patent/JP6844236B2/en
Publication of JP2018097935A publication Critical patent/JP2018097935A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6844236B2 publication Critical patent/JP6844236B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve input/output characteristics in charge/discharge furthermore.SOLUTION: A lithium secondary battery 20 includes: a positive electrode 22 having a positive electrode active material absorbing and desorbing lithium ions; a negative electrode 23 having a carbonaceous material as a negative electrode active material; and an ion-conductive medium 27 interposed between the positive electrode 22 and the negative electrode 23 and conducting lithium ions. The carbonaceous material serving as an active material includes a nuclear graphite particle having a basal surface and an edge surface, the basal surface having defects introduced therein, and the edge surface having an open end.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本明細書で開示する発明である本開示は、炭素質材料、リチウム二次電池および炭素質材料の製造方法に関する。   The present disclosure, which is an invention disclosed in the present specification, relates to a carbonaceous material, a lithium secondary battery, and a method for producing the carbonaceous material.

従来、非水系電解液を用いたリチウム二次電池は、高電圧・高エネルギー密度が得られるだけでなく、小型・軽量化が図れるため、パソコンや携帯電話等の情報通信機器の関連分野ではすでに実用化されている。また、近年では、資源問題や環境問題から電気自動車やハイブリッド電気自動車に搭載される電源としても利用されている。リチウム二次電池は、正極活物質としてリチウム遷移金属複合酸化物、負極活物質として炭素質材料、電解液として有機溶媒にリチウム塩を溶解したもので構成されている。   Conventionally, lithium secondary batteries using non-aqueous electrolytes not only provide high voltage and high energy density, but also can be reduced in size and weight, so they have already been used in information communication equipment such as personal computers and mobile phones. It has been put into practical use. In recent years, it is also used as a power source mounted on electric vehicles and hybrid electric vehicles due to resource problems and environmental problems. The lithium secondary battery is composed of a lithium transition metal composite oxide as a positive electrode active material, a carbonaceous material as a negative electrode active material, and a lithium salt dissolved in an organic solvent as an electrolytic solution.

このようなリチウム二次電池を車載利用する際には、回生ブレーキでの高入力特性、および短時間で充電するための急速充電特性が必要になることがある。充電時には、正極活物質から脱離したリチウムイオンが電解液を介して負極活物質である黒鉛に挿入される。しかし、黒鉛へのリチウムイオン挿入反応を高レートで行った場合、黒鉛粒子の表面から内部へのリチウムイオンの拡散が律速となり、黒鉛表面に金属リチウムが析出することがある。このため、黒鉛粒子表面をピッチ、有機化合物あるいは高分子化合物で被覆し、焼成又は黒鉛化することにより入出力向上や充放電効率向上を図ることが提案されている(例えば、特許文献1〜4など参照)。   When such a lithium secondary battery is used in a vehicle, high input characteristics with a regenerative brake and quick charge characteristics for charging in a short time may be required. At the time of charging, lithium ions desorbed from the positive electrode active material are inserted into graphite as the negative electrode active material through the electrolytic solution. However, when the lithium ion insertion reaction into the graphite is performed at a high rate, the diffusion of lithium ions from the surface of the graphite particles into the interior becomes rate-limiting, and metallic lithium may be deposited on the graphite surface. For this reason, it has been proposed to improve the input / output and charge / discharge efficiency by coating the surface of graphite particles with pitch, an organic compound or a polymer compound and firing or graphitizing (for example, Patent Documents 1 to 4). Etc.)

特開2014−99419号公報JP 2014-99419 A 特開2014−89975号公報JP 2014-89975 A 特開2012−216545号公報JP 2012-216545 A 特開2013−219023号公報JP 2013-219023 A

しかしながら、上述の特許文献1〜4に記載のように、黒鉛粒子の表面に被覆層を設けることにより、入出力特性や充放電効率耐久性などが向上することはあるが、本質的な解決には至らず、まだ十分ではなかった。一般的に、被覆層の量を増加させると入出力特性や耐久特性は飽和し、充放電効率は低下する傾向になる。一方、黒鉛に対して表面粗化処理などを施した場合、保存耐久性が低下することがある。   However, as described in Patent Documents 1 to 4 above, by providing a coating layer on the surface of the graphite particles, the input / output characteristics and the charge / discharge efficiency durability may be improved, but this is an essential solution. It was not enough and still not enough. Generally, when the amount of the coating layer is increased, the input / output characteristics and durability characteristics are saturated, and the charge / discharge efficiency tends to decrease. On the other hand, when surface roughening treatment or the like is performed on graphite, storage durability may be reduced.

本開示は、このような課題に鑑みなされたものであり、入出力特性をより向上することができる炭素質材料、リチウム二次電池および炭素質材料を提供することを主目的とする。   This indication is made in view of such a subject, and it aims at providing the carbonaceous material, lithium secondary battery, and carbonaceous material which can improve input-output characteristics more.

上述した目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、黒鉛に対して芳香族カルボン酸を用いて加熱処理を行うものとすると、充放電における入出力特性をより向上することができることを見いだし、本発明を完成するに至った。   As a result of diligent research to achieve the above-described object, the present inventors can improve the input / output characteristics in charge and discharge when heat treatment is performed on graphite using an aromatic carboxylic acid. The inventors have found what can be done and have completed the present invention.

即ち、本開示の炭素質材料は、
電極活物質に用いられる炭素質材料であって、
べーサル面とエッジ面とを有する核黒鉛粒子を含み、該べーサル面に欠陥が導入され、該エッジ面が開端しているものである。
That is, the carbonaceous material of the present disclosure is
A carbonaceous material used as an electrode active material,
It includes nuclear graphite particles having a basal surface and an edge surface, defects are introduced into the basal surface, and the edge surface is open.

本開示のリチウム二次電池は、
上述した炭素質材料を活物質として含む電極と、
リチウムイオンを伝導するイオン伝導媒体と、
を備えたものである。
The lithium secondary battery of the present disclosure is
An electrode containing the carbonaceous material described above as an active material;
An ion conducting medium for conducting lithium ions;
It is equipped with.

本開示の炭素質材料の製造方法は、
電極活物質に用いられる炭素質材料の製造方法であって、
べーサル面とエッジ面とを有する核黒鉛粒子に対して芳香族カルボン酸を加えて不活性雰囲気中で加熱する核黒鉛処理工程、
を含むものである。
The method for producing the carbonaceous material of the present disclosure includes:
A method for producing a carbonaceous material used for an electrode active material,
A nuclear graphite treatment process in which an aromatic carboxylic acid is added to a nuclear graphite particle having a base surface and an edge surface and heated in an inert atmosphere;
Is included.

本開示の炭素質材料、リチウム二次電池および炭素質材料は、充放電における入出力特性をより向上することができる。このような効果が得られる理由は、以下のように推測される。例えば、核黒鉛粒子を芳香族カルボン酸で加熱処理すると、べーサル面に欠陥が導入されることにより、キャリアのイオンを吸蔵、放出しやすくなるものと推察される。また、炭素の層状の端部であるエッジ面には閉塞された部分が存在することがあるが、核黒鉛粒子を芳香族カルボン酸で加熱処理すると、このような閉塞部位が開端することにより、キャリアのイオンを吸蔵、放出しやすくなるものと推察される。したがって、この炭素質材料を電極活物質に用いたリチウム二次電池では、例えば、−30℃などの低温における反応抵抗をより低減するなど、充放電における入出力特性をより向上することができるものと推察される。   The carbonaceous material, lithium secondary battery, and carbonaceous material of the present disclosure can further improve input / output characteristics in charge / discharge. The reason why such an effect is obtained is presumed as follows. For example, when nuclear graphite particles are heat-treated with an aromatic carboxylic acid, it is presumed that defects are introduced into the base surface, thereby making it easier to occlude and release carrier ions. In addition, there may be a clogged portion on the edge surface that is the carbon layered end, but when the nuclear graphite particles are heat-treated with aromatic carboxylic acid, such a clogged site opens, It is presumed that the ions of the carrier are easily occluded and released. Therefore, in a lithium secondary battery using this carbonaceous material as an electrode active material, the input / output characteristics in charge / discharge can be further improved, for example, by reducing the reaction resistance at a low temperature such as −30 ° C. It is guessed.

炭素質材料に含まれる核黒鉛粒子10の説明図。Explanatory drawing of the nuclear graphite particle 10 contained in a carbonaceous material. 核黒鉛処理及び被覆処理の説明図。Explanatory drawing of a nuclear graphite process and a coating process. リチウム二次電池20の一例を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a lithium secondary battery 20. CO2−熱質量測定での温度と加熱質量減少率との関係図。CO 2 - relationship diagram between the temperature and the heating mass reduction rate in the heat mass measurement.

次に、本開示の炭素質材料及びその製造方法、リチウム二次電池について、図面を用いて説明する。この炭素質材料は、電極活物質に用いられるものであって、べーサル面とエッジ面とを有する核黒鉛粒子を含み、このべーサル面に欠陥が導入され、このエッジ面が開端しているものである。即ち、炭素質材料は、ベーサル面及びエッジ面が活性化処理されている。図1は、炭素質材料に含まれる核黒鉛粒子10の説明図である。核黒鉛粒子10は、積層された炭素層の表面であるベーサル面11と、積層された炭素層の端部側の面であるエッジ面12とを有している。核黒鉛粒子10のべーサル面11には欠陥13が導入され、エッジ面12が開端している。核黒鉛粒子10を含む炭素質材料をリチウム二次電池の活物質として用いる際には、このエッジ面12からキャリアのリチウムイオンが挿入、脱離する。また、この核黒鉛粒子10では、ベーサル面11の欠陥13からもリチウムイオンが挿入、脱離可能である。この核黒鉛粒子10は、詳しくは後述する、芳香族カルボン酸による核黒鉛処理がなされたものとしてもよい。また、この黒鉛10では、エッジ面12がより多く開端しており、リチウムイオンの拡散抵抗が少なく、好ましい。   Next, the carbonaceous material, the manufacturing method thereof, and the lithium secondary battery of the present disclosure will be described with reference to the drawings. This carbonaceous material is used for an electrode active material, and includes nuclear graphite particles having a basal surface and an edge surface. Defects are introduced into the basal surface, and the edge surface is open. Is. That is, the basal surface and the edge surface of the carbonaceous material are activated. FIG. 1 is an explanatory diagram of nuclear graphite particles 10 contained in a carbonaceous material. The nuclear graphite particle 10 has a basal surface 11 that is a surface of a laminated carbon layer and an edge surface 12 that is a surface on the end side of the laminated carbon layer. Defects 13 are introduced into the basal surface 11 of the nuclear graphite particle 10, and the edge surface 12 is open. When a carbonaceous material containing nuclear graphite particles 10 is used as an active material of a lithium secondary battery, lithium ions of carriers are inserted and desorbed from the edge surface 12. Further, in the nuclear graphite particles 10, lithium ions can be inserted and desorbed from the defects 13 on the basal surface 11. The nuclear graphite particles 10 may be subjected to nuclear graphite treatment with an aromatic carboxylic acid, which will be described in detail later. Further, this graphite 10 is preferable because the edge surface 12 is more open and the diffusion resistance of lithium ions is small.

炭素質材料に含まれる核黒鉛粒子10としては、例えば、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛)や人造黒鉛などが挙げられる。また、この核黒鉛粒子10は、機械的な形状制御を施されたものとしてもよく、例えば、黒鉛粒子の角をとったり、球状となるように丸めたり、粉砕されたものであってもよい。このような形状制御により、選択的配向を抑制し、リチウムイオンの挿入、脱離の阻害を抑制することができると考えられる。   Examples of the nuclear graphite particles 10 contained in the carbonaceous material include natural graphite (scale-like graphite, scale-like graphite) and artificial graphite. Further, the nuclear graphite particles 10 may be those that have been subjected to mechanical shape control. For example, the nuclear graphite particles 10 may be those obtained by taking corners of the graphite particles, rounding them into a spherical shape, or pulverizing them. Such shape control is considered to suppress selective orientation and inhibit lithium ion insertion and desorption.

この炭素質材料は、CO2雰囲気下での熱質量(TG)測定において、加熱質量減少率(質量%/℃)のプロファイルに極大値を有するものとしてもよい。この熱質量(TG)測定は、炭素質材料粉末2〜3mgを白金パンに入れ、CO2を250cm3/分の流量でフローしながら、室温(20℃)から700℃までは20℃/分、700℃から950℃までは2℃/分の昇温速度で行うものとする。また、この熱質量測定において、標準物質としてはα−アルミナを用いる。得られた700℃以上950℃以下の範囲の測定データである質量変化曲線を微分することにより加熱質量減少率(質量%/℃)を算出するものとする。この炭素質材料は、このプロファイルに極大値があるものとする。この炭素質材料は、熱質量測定において、上記極大値が0.001(質量%/℃)以上であるものとしてもよい。また、この炭素質材料は、熱質量測定において、上記極大値が0.005(質量%/℃)以下であるものとしてもよい。また、この炭素質材料は、熱質量測定において、上記極大値が850℃以上950℃以下の範囲に存在するものとしてもよい。CO2が黒鉛に対して反応する際の速度に対して、例えば、ベーサル面での欠陥の有無、エッジ面の状態など、核黒鉛の表面構造が影響を及ぼすため、加熱質量減少率(質量%/℃)のプロファイルに極大値を有するものとなると推察される。したがって、この加熱質量減少率(質量%/℃)のプロファイルに極大値がある場合は、上述のように、ベーサル面11に欠陥13が存在し、エッジ面12の多くが開端しているものと判断できる。 This carbonaceous material may have a maximum value in the profile of the heating mass reduction rate (mass% / ° C.) in the thermal mass (TG) measurement under the CO 2 atmosphere. In this thermal mass (TG) measurement, 2 to 3 mg of carbonaceous material powder is placed in a platinum pan, and CO 2 is flowed at a flow rate of 250 cm 3 / min, while 20 ° C./min from room temperature (20 ° C.) to 700 ° C. From 700 ° C. to 950 ° C., the heating rate is 2 ° C./min. In this thermal mass measurement, α-alumina is used as a standard substance. The heating mass reduction rate (mass% / ° C.) is calculated by differentiating the obtained mass change curve which is measurement data in the range of 700 ° C. or more and 950 ° C. or less. This carbonaceous material has a maximum value in this profile. The carbonaceous material may have a maximum value of 0.001 (% by mass / ° C.) or more in thermal mass measurement. Moreover, this carbonaceous material is good also as a thing with the said maximum value being 0.005 (mass% / degreeC) or less in a thermal mass measurement. Moreover, this carbonaceous material is good also as what exists in the range whose said maximum value is 850 degreeC or more and 950 degrees C or less in a thermal mass measurement. Since the surface structure of nuclear graphite affects the rate at which CO 2 reacts with graphite, for example, the presence or absence of defects on the basal surface and the state of the edge surface, the mass loss rate by heating (mass% / ° C) profile is assumed to have a maximum value. Therefore, when there is a maximum value in the profile of the heating mass reduction rate (mass% / ° C.), as described above, there are defects 13 on the basal surface 11 and many of the edge surfaces 12 are open. I can judge.

この炭素質材料は、核黒鉛粒子10の表面が非晶質炭素層で被覆されているものとしてもよい。このような構造では、比表面積の増加をより抑制することができ、好ましい。この非晶質炭素層は、核黒鉛粒子10の表面全体を均一に覆っているものであることが好ましい。このようにすれば、よりばらつきの少ない材料とすることができ、電極容量をより適切に制御できると考えられる。この非晶質炭素層の厚さは特に限定されないが、例えば、10nm以上200nm以下の範囲であることが好ましく、20nm以上150nm以下の範囲であることがより好ましい。この範囲では、リチウムイオンの挿入、脱離が行いやすく、また比表面積を適切な値に制御することができる。非晶質炭素は、その原料や製法が特に限定されるものではないが、例えば、石炭系あるいは石油系のタールやピッチ、アスファルトなどの重質油を炭化したものとしてもよい。   This carbonaceous material may be one in which the surface of the nuclear graphite particle 10 is coated with an amorphous carbon layer. Such a structure is preferable because an increase in specific surface area can be further suppressed. The amorphous carbon layer preferably covers the entire surface of the nuclear graphite particle 10 uniformly. In this way, it can be considered that a material with less variation can be obtained and the electrode capacity can be controlled more appropriately. The thickness of the amorphous carbon layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 nm to 200 nm, and more preferably in the range of 20 nm to 150 nm. Within this range, lithium ions can be easily inserted and removed, and the specific surface area can be controlled to an appropriate value. The raw material and production method of amorphous carbon are not particularly limited. For example, heavy carbon such as coal-based or petroleum-based tar, pitch, and asphalt may be carbonized.

この炭素質材料は、液体窒素温度でのKrによるBET比表面積が7.0m2/g以下であることが好ましい。この比表面積は、初回充放電効率や高温保存耐久性に大きく影響することから、7.0m2/g以下に抑えることが望ましい。また、この比表面積は、2.9m2/g以上であることが好ましく、3.0m2/g以上であることがより好ましい。また、この炭素質材料は、平均粒径(D50%)が1μm以上100μm以下であることが好ましく、3μm以上30μm以下であることがより好ましく、5μm以上25μm以下であることが更に好ましい。また、真比重は1.5〜2.3であることが好ましく、2.0〜2.3であることがより好ましい。 This carbonaceous material preferably has a BET specific surface area of 7.0 m 2 / g or less due to Kr at liquid nitrogen temperature. Since this specific surface area greatly affects the initial charge / discharge efficiency and the high-temperature storage durability, it is desirable to suppress the specific surface area to 7.0 m 2 / g or less. The specific surface area is preferably 2.9 m 2 / g or more, and more preferably 3.0 m 2 / g or more. The carbonaceous material preferably has an average particle size (D50%) of 1 μm to 100 μm, more preferably 3 μm to 30 μm, and still more preferably 5 μm to 25 μm. The true specific gravity is preferably 1.5 to 2.3, and more preferably 2.0 to 2.3.

次に、この炭素質材料の製造方法について説明する。この製造方法は、電極活物質に用いられる炭素質材料の製造方法であり、核黒鉛処理を行う核黒鉛処理工程を含むものである。この製造方法は、核黒鉛処理後の核黒鉛粒子の表面を非晶質炭素で被覆する被覆工程、を更に含むものとしてもよい。図2は、核黒鉛処理及び被覆処理の説明図であり、図2(a)が核黒鉛処理前の黒鉛10の図、図2(b)が核黒鉛処理後の黒鉛10の図、図2(c)が被覆処理後の黒鉛10の図である。   Next, the manufacturing method of this carbonaceous material is demonstrated. This manufacturing method is a method for manufacturing a carbonaceous material used for an electrode active material, and includes a nuclear graphite processing step for performing nuclear graphite processing. This manufacturing method may further include a coating step of coating the surface of the nuclear graphite particles after the nuclear graphite treatment with amorphous carbon. 2A and 2B are explanatory diagrams of nuclear graphite treatment and coating treatment. FIG. 2A is a diagram of graphite 10 before nuclear graphite treatment, FIG. 2B is a diagram of graphite 10 after nuclear graphite treatment, FIG. (C) is the figure of the graphite 10 after a coating process.

(核黒鉛処理工程)
この工程では、べーサル面11とエッジ面12とを有する核黒鉛粒子10に対して芳香族カルボン酸を加えて不活性雰囲気中で加熱する核黒鉛処理を行う。図2(a)に示すように、核黒鉛処理前の核黒鉛粒子10は、その製造工程において、炭素層間が閉塞された閉塞部14をエッジ面12に有することがある。この閉塞部14は、リチウムイオンの拡散抵抗となりうる。この核黒鉛処理では、この閉塞部14を除去しエッジ面12を開端させると共に、べーサル面11に孔状の欠陥13を導入する。この芳香族カルボン酸は、核黒鉛粒子と混合して加熱処理をするため、常温で固体である物質であることが望ましい。この工程では、原料である核黒鉛粒子として、例えば、上述したように、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛)や人造黒鉛などを用いることができる。また、この核黒鉛粒子は、機械的な形状制御を施されたものとしてもよい。また、この原料の核黒鉛粒子は、平均粒径が1μm以上100μm以下であることが好ましく、3μm以上30μm以下であることがより好ましく、5μm以上25μm以下であることが更に好ましい。平均粒径は、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した画像を用いて粒子の直径を測定し、その平均から求めた値とする。この工程では、芳香族カルボン酸として、例えば、芳香族環構造とカルボン酸を2以上有する構造の化合物を用いるものとしてもよい。芳香族環構造としては、例えば、1又は2以上のベンゼン環が結合した構造としてもよいし、2以上のベンゼン環が縮合した構造としてもよい。このような芳香族カルボン酸としては、フタル酸やイソフタル酸、テレフタル酸、安息香酸、ピリジンカルボン酸などのほか、ビフェニルジカルボン酸やナフタレンジカルボン酸、ピピリジンカルボン酸、アントラセンカルボン酸及び上記化合物の無水物などが挙げられる。核黒鉛粒子10の炭素層には芳香族環構造が含まれ、更にカルボン酸による浸食が好適であるため、核黒鉛処理には、芳香族カルボン酸が好適であると推察される。この処理では、1種の芳香族カルボン酸を用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
(Nuclear graphite treatment process)
In this step, a nuclear graphite treatment is performed in which an aromatic carboxylic acid is added to the nuclear graphite particles 10 having the base surface 11 and the edge surface 12 and heated in an inert atmosphere. As shown in FIG. 2A, the nuclear graphite particles 10 before the nuclear graphite treatment may have a closed portion 14 on the edge surface 12 in which the carbon layers are closed in the manufacturing process. The blocking portion 14 can be a diffusion resistance of lithium ions. In this nuclear graphite treatment, the closed portion 14 is removed to open the edge surface 12 and a hole-like defect 13 is introduced into the base surface 11. Since this aromatic carboxylic acid is mixed with nuclear graphite particles and subjected to heat treatment, it is desirable that the aromatic carboxylic acid is a substance that is solid at room temperature. In this step, natural graphite (scale-like graphite, scale-like graphite), artificial graphite, or the like can be used as the raw material nuclear graphite particles, for example, as described above. Further, the nuclear graphite particles may be subjected to mechanical shape control. The core graphite particles of the raw material preferably have an average particle size of 1 μm or more and 100 μm or less, more preferably 3 μm or more and 30 μm or less, and further preferably 5 μm or more and 25 μm or less. The average particle diameter is a value obtained by measuring the diameter of particles using an image observed with a scanning electron microscope (SEM) and calculating the average. In this step, as the aromatic carboxylic acid, for example, a compound having a structure having two or more aromatic ring structures and carboxylic acids may be used. The aromatic ring structure may be, for example, a structure in which one or two or more benzene rings are bonded, or a structure in which two or more benzene rings are condensed. Examples of such aromatic carboxylic acids include phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, benzoic acid, pyridinecarboxylic acid, biphenyldicarboxylic acid, naphthalenedicarboxylic acid, piperidinecarboxylic acid, anthracenecarboxylic acid, and anhydrides of the above compounds. Such as things. Since the carbon layer of the nuclear graphite particle 10 includes an aromatic ring structure and is more preferably eroded by carboxylic acid, it is presumed that aromatic carboxylic acid is preferable for the nuclear graphite treatment. In this treatment, one kind of aromatic carboxylic acid may be used, or two or more kinds may be mixed and used.

芳香族カルボン酸の添加量は、例えば、核黒鉛粒子と芳香族カルボン酸との全体の質量に対して1質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。また、この添加量は、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましい。添加量がこの範囲であれば、核黒鉛処理に好適である。この処理を行う不活性雰囲気としては、例えば希ガス雰囲気、窒素雰囲気などが挙げられ、このうち核黒鉛自体への影響を考慮すると、Ar雰囲気であることがより好ましい。また、加熱温度は、べーサル面11の欠陥13の形成及び閉塞部14の除去が可能な温度範囲とすればよく、例えば、700℃以上1100℃以下の範囲が好ましく、850℃以上950℃以下の範囲であることがより好ましい。この温度が700℃以上では、十分に上記欠陥形成及び閉塞部除去を行うことができ、1100℃以下では、核黒鉛粒子10の構造への影響をより低減することができる。加熱時間は、適宜選択すればよく、例えば、1時間以上であることが好ましく、5時間以上であることがより好ましい。また、この加熱時間は、24時間以下であることが好ましく、12時間以下であることがより好ましい。加熱時間が1時間以上では、上記欠陥形成及び閉塞部除去を十分に行うことができ、24時間以下では、炭素質材料の製造効率が向上する。このような処理を行い、核黒鉛処理後の核黒鉛粒子10が得られる(図2(b)参照)。   The amount of the aromatic carboxylic acid added is, for example, preferably 1% by mass or more and more preferably 5% by mass or more with respect to the total mass of the nuclear graphite particles and the aromatic carboxylic acid. Moreover, this addition amount is preferably 20% by mass or less, and more preferably 15% by mass or less. If the addition amount is within this range, it is suitable for nuclear graphite treatment. Examples of the inert atmosphere in which this treatment is performed include a rare gas atmosphere and a nitrogen atmosphere. Among these, an Ar atmosphere is more preferable in consideration of the influence on the nuclear graphite itself. Further, the heating temperature may be a temperature range in which the defect 13 on the base surface 11 can be formed and the blocking portion 14 can be removed. For example, a range of 700 ° C. to 1100 ° C. is preferable, and 850 ° C. to 950 ° C. More preferably, it is the range. When the temperature is 700 ° C. or higher, the above-described defect formation and occlusion removal can be sufficiently performed, and when the temperature is 1100 ° C. or lower, the influence on the structure of the nuclear graphite particles 10 can be further reduced. What is necessary is just to select a heating time suitably, for example, it is preferable that it is 1 hour or more, and it is more preferable that it is 5 hours or more. Further, this heating time is preferably 24 hours or less, and more preferably 12 hours or less. When the heating time is 1 hour or longer, the above defect formation and occlusion removal can be sufficiently performed, and when the heating time is 24 hours or shorter, the production efficiency of the carbonaceous material is improved. By performing such treatment, the nuclear graphite particles 10 after the nuclear graphite treatment are obtained (see FIG. 2B).

(被覆工程)
この工程では、核黒鉛処理後の核黒鉛粒子10の表面を非晶質炭素層15で被覆する被覆処理を行う。被覆処理において、核黒鉛粒子10に対して非晶質炭素の原料を加えて不活性雰囲気中で加熱することにより、溶融した成分と気化した成分とが黒鉛粒子の表面に付着する、固相法及び気相法を組み合わせた方法により核黒鉛粒子10の表面に非晶質炭素を形成するものとしてもよい。または、核黒鉛粒子10の表面に非晶質炭素を気相法(例えばCVDやスパッタなど)により形成するものとしてもよい。あるいは、核黒鉛粒子10に対して非晶質炭素の原料を加えて加熱する固相法としてもよい。ここでは、主として固相法及び気相法の組み合わせについて説明する。非晶質炭素の原料としては、例えば、石炭系あるいは石油系のタールや、ピッチ、アスファルトなどが挙げられる。非晶質炭素の原料の添加量は、例えば、核黒鉛粒子10の表面に所定厚さの均一な非晶質炭素層15を形成可能な量を経験的に求め、その求めた値としてもよい。非晶質炭素層15の厚さは、例えば、上記説明した範囲が好ましい。非晶質炭素は、加えた量のおよそ半分が核黒鉛粒子10上に残存すると考えられる。この核黒鉛粒子10上の残存した非晶質炭素は、1質量%以上10質量%以下の範囲が好ましく、4質量%以上8質量%以下の範囲であることがより好ましい。このため、非晶質炭素の原料の添加量は、例えば、核黒鉛粒子と非晶質炭素の原料との全体の質量に対し2質量%以上が好ましく、8質量%以上がより好ましい。また、この添加量は、20質量%以下であることが好ましく、16質量%以下であることがより好ましい。添加量がこの範囲であれば、被覆処理に好適である。
(Coating process)
In this step, a coating process is performed in which the surface of the nuclear graphite particles 10 after the nuclear graphite process is coated with the amorphous carbon layer 15. In the coating process, by adding an amorphous carbon raw material to the nuclear graphite particles 10 and heating them in an inert atmosphere, the melted component and the vaporized component adhere to the surface of the graphite particles. Alternatively, amorphous carbon may be formed on the surface of the nuclear graphite particles 10 by a method combining the vapor phase method. Alternatively, amorphous carbon may be formed on the surface of the nuclear graphite particles 10 by a vapor phase method (for example, CVD or sputtering). Alternatively, a solid phase method may be used in which an amorphous carbon raw material is added to the nuclear graphite particles 10 and heated. Here, a combination of a solid phase method and a gas phase method will be mainly described. Examples of the raw material for amorphous carbon include coal-based or petroleum-based tar, pitch, and asphalt. The amount of the amorphous carbon raw material added may be, for example, an empirically obtained amount capable of forming a uniform amorphous carbon layer 15 having a predetermined thickness on the surface of the nuclear graphite particle 10, and may be the obtained value. . The thickness of the amorphous carbon layer 15 is preferably in the range described above, for example. About half of the added amount of amorphous carbon is considered to remain on the nuclear graphite particles 10. The remaining amorphous carbon on the nuclear graphite particles 10 is preferably in the range of 1% by mass to 10% by mass, and more preferably in the range of 4% by mass to 8% by mass. For this reason, the addition amount of the raw material of amorphous carbon is preferably 2% by mass or more, and more preferably 8% by mass or more with respect to the total mass of the nuclear graphite particles and the raw material of amorphous carbon. Moreover, this addition amount is preferably 20% by mass or less, and more preferably 16% by mass or less. If the addition amount is within this range, it is suitable for coating treatment.

この処理を行う不活性雰囲気としては、例えば、希ガス雰囲気、窒素雰囲気などが挙げられ、このうちAr雰囲気であることがより好ましい。加熱温度は、この原料が非晶質炭素化する温度範囲であればよく、例えば、600℃以上2000℃以下の範囲としてもよいし、900℃以上1200℃以下の範囲としてもよい。加熱時間は、適宜選択すればよく、例えば、1時間以上であることが好ましく、5時間以上であることがより好ましい。また、この加熱時間は、24時間以下であることが好ましく、12時間以下であることがより好ましい。加熱時間が1時間以上では、非晶質炭素層15を十分に形成することができ、24時間以下では、炭素質材料の製造効率が向上する。このような処理を行い、非晶質炭素層15に被覆された核黒鉛粒子10を含む炭素質材料が得られる(図2(c)参照)。   Examples of the inert atmosphere in which this treatment is performed include a rare gas atmosphere and a nitrogen atmosphere, and among these, an Ar atmosphere is more preferable. The heating temperature may be a temperature range in which this raw material is converted to amorphous carbon, and may be, for example, a range of 600 ° C. or higher and 2000 ° C. or lower, or a range of 900 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower. What is necessary is just to select a heating time suitably, for example, it is preferable that it is 1 hour or more, and it is more preferable that it is 5 hours or more. Further, this heating time is preferably 24 hours or less, and more preferably 12 hours or less. When the heating time is 1 hour or longer, the amorphous carbon layer 15 can be sufficiently formed, and when it is 24 hours or shorter, the production efficiency of the carbonaceous material is improved. By performing such a treatment, a carbonaceous material including the nuclear graphite particles 10 coated on the amorphous carbon layer 15 is obtained (see FIG. 2C).

本開示のリチウム二次電池は、上述した炭素質材料を活物質として含む電極と、リチウムイオンを伝導するイオン伝導媒体と、を備えたものである。このリチウム二次電池は、炭素質材料を活物質として含む電極を負極とするリチウムイオン二次電池としてもよい。即ち、このリチウム二次電池は、リチウムイオンを吸蔵、放出する正極活物質を有する正極と、リチウムイオンを吸蔵、放出する上述した炭素質材料を負極活物質として有する負極と、正極と負極との間に介在しリチウムイオンを伝導するイオン伝導媒体と、を備えているものとしてもよい。   A lithium secondary battery of the present disclosure includes an electrode including the above-described carbonaceous material as an active material, and an ion conductive medium that conducts lithium ions. This lithium secondary battery may be a lithium ion secondary battery in which an electrode including a carbonaceous material as an active material is used as a negative electrode. That is, the lithium secondary battery includes a positive electrode having a positive electrode active material that occludes and releases lithium ions, a negative electrode having the above-described carbonaceous material that occludes and releases lithium ions as a negative electrode active material, and a positive electrode and a negative electrode. And an ion conduction medium that conducts lithium ions interposed therebetween.

このリチウム二次電池の正極は、例えば正極活物質と導電材と結着材とを混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の正極合材としたものを、集電体の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成してもよい。正極活物質としては、遷移金属元素を含む硫化物や、リチウムと遷移金属元素とを含む酸化物などを用いることができる。具体的には、TiS2、TiS3、MoS3、FeS2などの遷移金属硫化物、基本組成式をLi(1-x)MnO2(0<x<1など、以下同じ)やLi(1-x)Mn24などとするリチウムマンガン複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)CoO2などとするリチウムコバルト複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)NiO2などとするリチウムニッケル複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)NiaCobMnc2(a+b+c=1)などとするリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、基本組成式をLiV23などとするリチウムバナジウム複合酸化物、基本組成式をV25などとする遷移金属酸化物などを用いることができる。これらのうち、リチウムの遷移金属複合酸化物、例えば、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiV23などが好ましい。なお、「基本組成式」とは、他の元素を含んでもよい趣旨である。導電材は、正極の電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウィスカ、ニードルコークス、炭素繊維、金属(銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金など)などの1種又は2種以上を混合したものを用いることができる。これらの中で、導電材としては、電子伝導性及び塗工性の観点より、カーボンブラック及びアセチレンブラックが好ましい。結着材は、活物質粒子及び導電材粒子を繋ぎ止める役割を果たすものであり、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、或いはポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)ゴム、スルホン化EPDMゴム、天然ブチルゴム(NBR)等を単独で、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。また、水系バインダーであるセルロース系やスチレンブタジエンゴム(SBR)の水分散体等を用いることもできる。正極活物質、導電材、結着材を分散させる溶剤としては、例えばN−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチレントリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフランなどの有機溶剤を用いることができる。また、水に分散剤、増粘剤等を加え、SBRなどのラテックスで活物質をスラリー化してもよい。増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどの多糖類を単独で、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。塗布方法としては、例えば、アプリケータロールなどのローラコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブレイド方式、スピンコーティング、バーコータなどが挙げられ、これらのいずれかを用いて任意の厚さ・形状とすることができる。集電体としては、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラスなどのほか、接着性、導電性及び耐酸化性向上の目的で、アルミニウムや銅などの表面をカーボン、ニッケル、チタンや銀などで処理したものを用いることができる。これらについては、表面を酸化処理することも可能である。集電体の形状については、箔状、フィルム状、シート状、ネット状、パンチ又はエキスパンドされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の形成体などが挙げられる。集電体の厚さは、例えば1〜500μmのものが用いられる。 The positive electrode of this lithium secondary battery is, for example, a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder, and an appropriate solvent is added to form a paste-like positive electrode mixture on the surface of the current collector. However, it may be compressed to increase the electrode density as necessary. As the positive electrode active material, a sulfide containing a transition metal element, an oxide containing lithium and a transition metal element, or the like can be used. Specifically, transition metal sulfides such as TiS 2 , TiS 3 , MoS 3 , and FeS 2, and the basic composition formula are Li (1-x) MnO 2 (0 <x <1, etc., the same shall apply hereinafter) and Li (1 -x) Lithium-manganese composite oxides such as Mn 2 O 4, lithium cobalt composite oxides whose basic composition formula is Li (1-x) CoO 2, etc., basic composition formulas such as Li (1-x) NiO 2 lithium nickel composite oxide and a Li (1-x) Ni a Co b Mn c O 2 (a + b + c = 1) lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide, and the like basic formula, LiV 2 O 3 the basic formula Or a transition metal oxide having a basic composition formula of V 2 O 5 or the like can be used. Of these, lithium transition metal composite oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , and LiV 2 O 3 are preferable. The “basic composition formula” is intended to include other elements. The conductive material is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not adversely affect the battery performance of the positive electrode. For example, acetylene black, carbon black, ketjen black, carbon whisker, needle coke, carbon fiber, metal (copper, (Nickel, aluminum, silver, gold, etc.) can be used. Among these, as the conductive material, carbon black and acetylene black are preferable from the viewpoints of electron conductivity and coatability. The binder serves to bind the active material particles and the conductive material particles. For example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), a fluorine-containing resin such as fluororubber, polypropylene, Thermoplastic resins such as polyethylene, ethylene propylene diene monomer (EPDM) rubber, sulfonated EPDM rubber, natural butyl rubber (NBR) and the like can be used alone or as a mixture of two or more. In addition, an aqueous dispersion of cellulose or styrene butadiene rubber (SBR), which is an aqueous binder, can also be used. Examples of the solvent for dispersing the positive electrode active material, the conductive material, and the binder include N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethylenetriamine, and N, N-dimethylaminopropylamine. Organic solvents such as ethylene oxide and tetrahydrofuran can be used. Moreover, a dispersing agent, a thickener, etc. may be added to water, and an active material may be slurried with latex, such as SBR. As the thickener, for example, polysaccharides such as carboxymethyl cellulose and methyl cellulose can be used alone or as a mixture of two or more. Examples of the application method include roller coating such as applicator roll, screen coating, doctor blade method, spin coating, bar coater, and the like, and any of these can be used to obtain an arbitrary thickness and shape. Current collectors include aluminum, titanium, stainless steel, nickel, iron, calcined carbon, conductive polymer, conductive glass, and aluminum, copper, etc. for the purpose of improving adhesion, conductivity, and oxidation resistance. A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like can be used. For these, the surface can be oxidized. Examples of the shape of the current collector include foil, film, sheet, net, punched or expanded, lath, porous, foam, and formed fiber group. The thickness of the current collector is, for example, 1 to 500 μm.

このリチウム二次電池の負極は、例えば、炭素質材料の負極活物質と集電体とを密着させて形成したものとしてもよいし、炭素質材料の負極活物質と結着材とを混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の負極合材としたものを、集電体の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成してもよい。負極活物質としては、上述した炭素質材料を用いるものとする。また、負極に用いられる結着材、溶剤などは、それぞれ正極で例示したものを用いることができる。負極の集電体には、銅、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Al−Cd合金などのほか、接着性、導電性及び耐還元性向上の目的で、例えば銅などの表面をカーボン、ニッケル、チタンや銀などで処理したものも用いることができる。これらについては、表面を酸化処理することも可能である。集電体の形状は、正極と同様のものを用いることができる。   The negative electrode of the lithium secondary battery may be formed, for example, by adhering a negative electrode active material of a carbonaceous material and a current collector, or by mixing a negative electrode active material of a carbonaceous material and a binder. A paste-like negative electrode mixture obtained by adding an appropriate solvent may be applied to the surface of the current collector and dried, and may be compressed to increase the electrode density as necessary. The carbonaceous material mentioned above shall be used as a negative electrode active material. In addition, as the binder and the solvent used for the negative electrode, those exemplified for the positive electrode can be used. The negative electrode current collector includes copper, nickel, stainless steel, titanium, aluminum, calcined carbon, conductive polymer, conductive glass, Al-Cd alloy, etc., as well as improved adhesion, conductivity and reduction resistance. For the purpose, for example, a copper surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like can be used. For these, the surface can be oxidized. The shape of the current collector can be the same as that of the positive electrode.

このリチウム二次電池の負極は、−30℃における反応抵抗値が1200Ω以下であることが好ましく、1000Ω以下であることがより好ましく、800Ω以下であることが更に好ましい。また、この負極において、−30℃における反応抵抗値はより低いことが好ましいが、例えば500Ω以上であるものとしてもよい。この負極の反応抵抗値は、0.005Vに定電流定電圧充電を行った負極2つを対向させた対称セルをインピーダンス測定を行うことにより得られた値とする。このインピーダンス測定は、−30℃にて5mV、周波数範囲105〜0.002Hzで測定し、得られたインピーダンススペクトルの円弧部分を抵抗RとキャパシタンスCとの並列回路を用いてフィッティングすることで反応抵抗値R(Ω)を算出するものとする。 The negative electrode of the lithium secondary battery preferably has a reaction resistance value at −30 ° C. of 1200Ω or less, more preferably 1000Ω or less, and still more preferably 800Ω or less. Further, in this negative electrode, the reaction resistance value at −30 ° C. is preferably lower, but may be, for example, 500Ω or more. The reaction resistance value of the negative electrode is a value obtained by performing impedance measurement on a symmetrical cell in which two negative electrodes that have been charged with constant current and constant voltage at 0.005 V are opposed to each other. This impedance measurement is performed by measuring 5 mV at −30 ° C. and a frequency range of 10 5 to 0.002 Hz, and fitting the arc portion of the obtained impedance spectrum using a parallel circuit of a resistor R and a capacitance C. The resistance value R (Ω) is calculated.

このリチウム二次電池のイオン伝導媒体としては、支持塩を含む非水系電解液や非水系ゲル電解液などを用いることができる。非水電解液の溶媒としては、カーボネート類、エステル類、エーテル類、ニトリル類、フラン類、スルホラン類及びジオキソラン類などが挙げられ、これらを単独又は混合して用いることができる。具体的には、カーボネート類としてエチレンカーボネートやプロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネートなどの環状カーボネート類や、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチル−n−ブチルカーボネート、メチル−t−ブチルカーボネート、ジ−i−プロピルカーボネート、t−ブチル−i−プロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート類、γ−ブチルラクトン、γ−バレロラクトンなどの環状エステル類、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酪酸メチルなどの鎖状エステル類、ジメトキシエタン、エトキシメトキシエタン、ジエトキシエタンなどのエーテル類、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、などのフラン類、スルホラン、テトラメチルスルホランなどのスルホラン類、1,3−ジオキソラン、メチルジオキソランなどのジオキソラン類などが挙げられる。このうち、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との組み合わせが好ましい。この組み合わせによると、充放電の繰り返しでの電池特性を表すサイクル特性が優れているばかりでなく、電解液の粘度、得られる電池の電気容量、電池出力などをバランスの取れたものとすることができる。なお、環状カーボネート類は、比誘電率が比較的高く、電解液の誘電率を高めていると考えられ、鎖状カーボネート類は、電解液の粘度を抑えていると考えられる。   As the ion conduction medium of the lithium secondary battery, a non-aqueous electrolyte solution containing a supporting salt, a non-aqueous gel electrolyte solution, or the like can be used. Examples of the solvent for the nonaqueous electrolytic solution include carbonates, esters, ethers, nitriles, furans, sulfolanes and dioxolanes, and these can be used alone or in combination. Specifically, as carbonates, cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl-n-butyl carbonate, methyl-t -Chain carbonates such as butyl carbonate, di-i-propyl carbonate, t-butyl-i-propyl carbonate, cyclic esters such as γ-butyllactone and γ-valerolactone, methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, Chain esters such as methyl butyrate, ethers such as dimethoxyethane, ethoxymethoxyethane, and diethoxyethane; nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; Examples include furans such as lan, methyltetrahydrofuran, sulfolanes such as sulfolane and tetramethylsulfolane, and dioxolanes such as 1,3-dioxolane and methyldioxolane. Among these, the combination of cyclic carbonates and chain carbonates is preferable. According to this combination, not only the cycle characteristics representing the battery characteristics in repeated charge and discharge are excellent, but also the viscosity of the electrolyte, the electric capacity of the obtained battery, the battery output, etc. should be balanced. it can. The cyclic carbonates are considered to have a relatively high relative dielectric constant and increase the dielectric constant of the electrolytic solution, and the chain carbonates are considered to suppress the viscosity of the electrolytic solution.

支持塩は、例えば、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiC(CF3SO23、LiSbF6、LiSiF6、LiAlF4、LiSCN、LiClO4、LiCl、LiF、LiBr、LiI、LiAlCl4などが挙げられる。このうち、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4などの無機塩、及びLiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiC(CF3SO23などの有機塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上の塩を組み合わせて用いることが電気特性の点から見て好ましい。この支持塩は、非水電解液中の濃度が0.1mol/L以上5mol/L以下であることが好ましく、0.5mol/L以上2mol/L以下であることがより好ましい。支持塩を溶解する濃度が0.1mol/L以上では、十分な電流密度を得ることができ、5mol/L以下では、電解液をより安定させることができる。また、この非水電解液には、リン系、ハロゲン系などの難燃剤を添加してもよい。 Examples of the supporting salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiSbF 6 , LiSiF 6 , LiAlF 4 , LiSCN, LiClO. 4 , LiCl, LiF, LiBr, LiI, LiAlCl 4 and the like. Among these, from the group consisting of inorganic salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , and organic salts such as LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3. It is preferable from the viewpoint of electrical characteristics to use a combination of one or two or more selected salts. The supporting salt preferably has a concentration in the non-aqueous electrolyte of 0.1 mol / L or more and 5 mol / L or less, and more preferably 0.5 mol / L or more and 2 mol / L or less. When the concentration for dissolving the supporting salt is 0.1 mol / L or more, a sufficient current density can be obtained, and when it is 5 mol / L or less, the electrolytic solution can be made more stable. Moreover, you may add flame retardants, such as a phosphorus type and a halogen type, to this non-aqueous electrolyte.

また、液状のイオン伝導媒体の代わりに、固体のイオン伝導性ポリマーをイオン伝導媒体として用いることもできる。イオン伝導性ポリマーとしては、例えば、アクリロニトリル、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、メチルメタクリレート、ビニルアセテート、ビニルピロリドン、フッ化ビニリデンなどのポリマーと支持塩とで構成されるポリマーゲルを用いることができる。更に、イオン伝導性ポリマーと非水系電解液とを組み合わせて用いることもできる。また、イオン伝導媒体としては、イオン伝導性ポリマーのほか、無機固体電解質あるいは有機ポリマー電解質と無機固体電解質の混合材料、若しくは有機バインダーによって結着された無機固体粉末などを利用することができる。   Further, instead of the liquid ion conducting medium, a solid ion conducting polymer may be used as the ion conducting medium. As the ion conductive polymer, for example, a polymer gel composed of a polymer such as acrylonitrile, ethylene oxide, propylene oxide, methyl methacrylate, vinyl acetate, vinyl pyrrolidone, vinylidene fluoride and a supporting salt can be used. Further, an ion conductive polymer and a non-aqueous electrolyte can be used in combination. In addition to the ion conductive polymer, an inorganic solid electrolyte, a mixed material of an organic polymer electrolyte and an inorganic solid electrolyte, an inorganic solid powder bound by an organic binder, or the like can be used as the ion conductive medium.

このリチウム二次電池は、負極と正極との間にセパレータを備えていてもよい。セパレータとしては、リチウム二次電池の使用範囲に耐えうる組成であれば特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン製不織布やポリフェニレンスルフィド製不織布などの高分子不織布、ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂の薄い微多孔膜が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。   This lithium secondary battery may include a separator between the negative electrode and the positive electrode. The separator is not particularly limited as long as it has a composition that can withstand the range of use of the lithium secondary battery. For example, a polymer nonwoven fabric such as a polypropylene nonwoven fabric or a polyphenylene sulfide nonwoven fabric, or a thin fine olefin resin such as polyethylene or polypropylene is used. A porous membrane is mentioned. These may be used alone or in combination.

このリチウム二次電池の形状は、特に限定されないが、例えばコイン型、ボタン型、シート型、積層型、円筒型、偏平型、角型などが挙げられる。また、電気自動車等に用いる大型のものなどに適用してもよい。図3は、本開示のリチウム二次電池20の一例を示す模式図である。このリチウム二次電池20は、カップ形状の電池ケース21と、正極活物質を有しこの電池ケース21の下部に設けられた正極22と、負極活物質を有し正極22に対してセパレータ24を介して対向する位置に設けられた負極23と、絶縁材により形成されたガスケット25と、電池ケース21の開口部に配設されガスケット25を介して電池ケース21を密封する封口板26と、を備えている。このリチウム二次電池20は、正極22と負極23との間の空間にイオン伝導媒体27が満たされている。この負極23は、上述した炭素質材料を負極活物質として含んでいる。   The shape of the lithium secondary battery is not particularly limited, and examples thereof include a coin type, a button type, a sheet type, a laminated type, a cylindrical type, a flat type, and a rectangular type. Moreover, you may apply to the large sized thing etc. which are used for an electric vehicle etc. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the lithium secondary battery 20 of the present disclosure. The lithium secondary battery 20 includes a cup-shaped battery case 21, a positive electrode 22 having a positive electrode active material and provided at a lower portion of the battery case 21, a negative electrode active material having a separator 24 with respect to the positive electrode 22. A negative electrode 23 provided at a position facing each other, a gasket 25 formed of an insulating material, and a sealing plate 26 disposed in the opening of the battery case 21 and sealing the battery case 21 via the gasket 25. I have. In the lithium secondary battery 20, an ion conductive medium 27 is filled in a space between the positive electrode 22 and the negative electrode 23. This negative electrode 23 contains the carbonaceous material mentioned above as a negative electrode active material.

以上詳述した炭素質材料、その製造方法、それを用いたリチウム二次電池では、充放電における入出力特性をより向上することができる。このような効果が得られる理由は、以下のように推測される。例えば、核黒鉛粒子10を芳香族カルボン酸で加熱処理すると、べーサル面11に欠陥13が導入されることにより、キャリアのリチウムイオンを吸蔵、放出しやすくなるものと推察される。また、核黒鉛粒子10の炭素層の端部であるエッジ面12には閉塞された部分(閉塞部14)が存在することがあるが、核黒鉛粒子10を芳香族カルボン酸で加熱処理すると、このような閉塞部14が開端することにより、キャリアのリチウムイオンを吸蔵、放出しやすくなるものと推察される。したがって、この炭素質材料を電極活物質に用いたリチウム二次電池では、例えば、−30℃などの低温における反応抵抗をより低減するなど、充放電における入出力特性をより向上することができるものと推察される。   In the carbonaceous material detailed above, the manufacturing method thereof, and the lithium secondary battery using the carbonaceous material, the input / output characteristics in charge / discharge can be further improved. The reason why such an effect is obtained is presumed as follows. For example, when the nuclear graphite particles 10 are heat-treated with an aromatic carboxylic acid, it is presumed that defects 13 are introduced into the base surface 11 so that the lithium ions of the carrier are easily occluded and released. Further, the edge surface 12 which is the end portion of the carbon layer of the nuclear graphite particle 10 may have a blocked portion (blocking portion 14). When the nuclear graphite particle 10 is heat-treated with an aromatic carboxylic acid, It is presumed that the opening of such a closed portion 14 makes it easier to occlude and release lithium ions of the carrier. Therefore, in a lithium secondary battery using this carbonaceous material as an electrode active material, the input / output characteristics in charge / discharge can be further improved, for example, by reducing the reaction resistance at a low temperature such as −30 ° C. It is guessed.

なお、本開示の炭素質材料、リチウム二次電池および炭素質材料は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。   Note that the carbonaceous material, lithium secondary battery, and carbonaceous material of the present disclosure are not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various modes as long as they belong to the technical scope of the present disclosure. Not too long.

以下には、本開示のリチウム二次電池を具体的に作製した例を実験例として説明する。なお、実験例1、2が実施例に該当し、実験例3、4が比較例に該当する。   Hereinafter, an example in which the lithium secondary battery of the present disclosure is specifically manufactured will be described as an experimental example. Experimental examples 1 and 2 correspond to examples, and experimental examples 3 and 4 correspond to comparative examples.

[実験例1]
鱗片状天然負極を球形化処理した核黒鉛粉末(日本黒鉛製球形化黒鉛、CGB−10)に対して、4,4’−ビフェニルジカルボン酸を10質量%となるよう混合し、Ar雰囲気中、900℃で6時間保持し、熱処理を行った(核黒鉛処理)。得られた核黒鉛粉末に対し、コールタールピッチを10質量%となるよう混合し、Ar雰囲気中、1000℃で6時間保持し、熱処理を行った(被覆処理)。このようにして、核黒鉛に対してリチウム挿入脱離パスとなる欠陥を導入し、且つ非晶質炭素層でその表面を被覆した実験例1の炭素質材料粉末を得た。得られた粉末と結着材であるスチレン−ブタジエンゴムと、増粘剤であるカルボキシメチルセルロースとを質量比で98:1:1となるように秤量し、溶媒としての水に分散させた負極合材ペーストを調製した。この負極合材ペーストを集電体である銅箔(厚さ10μm)上に塗布した。この集電体を真空乾燥したのちロールプレス機で圧延処理を施すことにより負極シートを作製した。
[Experimental Example 1]
The nuclear graphite powder obtained by spheroidizing the scaly natural negative electrode (Nippon Graphite spheroidized graphite, CGB-10) was mixed with 4,4′-biphenyldicarboxylic acid so as to be 10% by mass, in an Ar atmosphere. Heat treatment was performed by holding at 900 ° C. for 6 hours (nuclear graphite treatment). The resulting nuclear graphite powder was mixed so that the coal tar pitch was 10% by mass, and kept at 1000 ° C. for 6 hours in an Ar atmosphere to perform heat treatment (coating treatment). In this way, the carbonaceous material powder of Experimental Example 1 was obtained in which defects serving as a lithium insertion / extraction path were introduced into the nuclear graphite and the surface was covered with an amorphous carbon layer. The obtained powder, a styrene-butadiene rubber as a binder, and carboxymethyl cellulose as a thickener were weighed so as to have a mass ratio of 98: 1: 1 and dispersed in water as a solvent. A material paste was prepared. This negative electrode mixture paste was applied on a copper foil (thickness 10 μm) as a current collector. The current collector was vacuum dried and then subjected to a rolling process with a roll press to prepare a negative electrode sheet.

[実験例2]
被覆処理を行わなかった以外は実験例1と同様の工程を経て得られたものを実験例2の炭素質材料粉末とした。この実験例2を用いて実験例1と同様に負極シートを作製した。
[Experiment 2]
The carbonaceous material powder of Experimental Example 2 was obtained through the same steps as in Experimental Example 1 except that the coating treatment was not performed. Using this Experimental Example 2, a negative electrode sheet was produced in the same manner as in Experimental Example 1.

[実験例3、4]
核黒鉛処理を行わない以外は実験例1と同様の工程を経て得られたものを実験例3の炭素質材料粉末とした。また、核黒鉛処理及び被覆処理のいずれも行わないものを実験例4の炭素質材料粉末とした。この実験例3、4を用いて、実験例1と同様にそれぞれ負極シートを作製した。
[Experimental Examples 3 and 4]
The carbonaceous material powder of Experimental Example 3 was obtained through the same steps as in Experimental Example 1 except that the nuclear graphite treatment was not performed. In addition, the carbonaceous material powder of Experimental Example 4 was used without performing any nuclear graphite treatment or coating treatment. Using these Experimental Examples 3 and 4, negative electrode sheets were produced in the same manner as in Experimental Example 1.

[CO2雰囲気下での熱質量測定(TG)]
上述の炭素質材料粉末2〜3mgを白金パンに入れ、CO2を250cm3/分の流量でフローしながら、室温(20℃)から700℃までは20℃/分、700℃から950℃までは2℃/分の昇温速度で熱質量測定を行った。なお、この測定において、標準物質としてα−アルミナを用いた。得られた700℃以上950℃以下の範囲の測定データに対して、質量変化曲線を微分することにより加熱質量減少率(質量%/℃)を算出した。
[Thermal mass measurement (TG) in CO 2 atmosphere]
While placing 2-3 mg of the above carbonaceous material powder in a platinum pan and flowing CO 2 at a flow rate of 250 cm 3 / min, from room temperature (20 ° C.) to 700 ° C., 20 ° C./min, from 700 ° C. to 950 ° C. Performed thermal mass measurement at a rate of temperature increase of 2 ° C./min. In this measurement, α-alumina was used as a standard substance. The mass reduction curve (mass% / ° C.) was calculated by differentiating the mass change curve for the obtained measurement data in the range of 700 ° C. to 950 ° C.

[Kr−BETによる比表面積測定]
上述の炭素質材料粉末300mgを150℃で1時間乾燥したのち、比表面積測定装置(Quantachrome社製Autosorb)を用い、試料を液体窒素で冷却しながらその液体窒素温度でKrガス吸着を多点法で測定し、BET法に従って比表面積を算出した。
[Specific surface area measurement by Kr-BET]
After drying 300 mg of the above-mentioned carbonaceous material powder at 150 ° C. for 1 hour, using a specific surface area measuring device (Quantochrome Autosorb), the sample is cooled with liquid nitrogen, and Kr gas adsorption is performed at the liquid nitrogen temperature using a multipoint method. The specific surface area was calculated according to the BET method.

[電池評価]
上記作製した負極シートを2cm2の大きさに打ち抜き、負極とし、金属リチウムを対極とし、リチウム塩を含む電解液を用いて負極/Li金属セルを作製した。電解液は、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)及びエチルメチルカーボネート(EMC)を体積比で3:4:3の割合で混合した溶媒に1MのLiPF6を溶解したものを用いた。このセルを用い、0.05mA/cm2の電流密度で0.005Vに初回充電を行い、同じ電流密度で1.5Vに放電を行った。その後、0.005Vに定電流定電圧充電を行ったのち、グローブボックス内でセルを解体し、同様に電位調整した負極と対向させることで対称セルを作製した。得られた対称セルをソーラトロン社製フリークエンシーアナライザーを用いてインピーダンス測定を行った。インピーダンス測定は、−30℃にて5mV、周波数範囲105〜0.002Hzで測定し、得られたインピーダンススペクトルの円弧部分を抵抗RとキャパシタンスCとの並列回路を用いてフィッティングすることで抵抗値R(Ω)を算出した。
[Battery evaluation]
The prepared negative electrode sheet was punched into a size of 2 cm 2 to prepare a negative electrode / Li metal cell using an electrolyte containing lithium as a negative electrode, lithium metal as a counter electrode, and lithium salt. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving 1M LiPF 6 in a solvent in which ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed at a volume ratio of 3: 4: 3 was used. Using this cell, initial charge was performed at 0.005 V at a current density of 0.05 mA / cm 2 , and discharge was performed at 1.5 V at the same current density. Then, after carrying out constant current constant voltage charge to 0.005V, the cell was disassembled in the glove box, and the symmetrical cell was produced by making it oppose the electric potential adjusted negative electrode similarly. The obtained symmetric cell was subjected to impedance measurement using a frequency analyzer manufactured by Solartron. The impedance is measured at −30 ° C. at 5 mV and in the frequency range of 10 5 to 0.002 Hz, and the resistance value is obtained by fitting the arc portion of the obtained impedance spectrum using a parallel circuit of a resistor R and a capacitance C. R (Ω) was calculated.

(結果と考察)
負極の処理内容、CO2−TG加熱質量減少率の極大値の有無、Kr−BET比表面積(m2/g)、−30℃での負極反応抵抗(Ω)を表1にまとめた。図4は、CO2−熱質量測定での温度(℃)と加熱質量減少率(質量%/℃)との関係図である。図4に示すように、CO2雰囲気下での熱質量測定において、加熱質量減少率の極大値の有無を確認したところ、核黒鉛処理を行った実験例1、2については、極大値があることがわかった。これは、CO2が黒鉛に対して反応する際の速度に対して、例えば、ベーサル面での欠陥の有無、エッジ面の状態など、核黒鉛の表面構造が影響を及ぼしているものと推察された。この極大値は、0.001(質量%/℃)以上0.005(質量%/℃)以下を示し、850℃以上950℃以下の範囲に存在することがわかった。
(Results and discussion)
Table 1 shows the details of the negative electrode treatment, the presence or absence of the maximum value of the CO 2 -TG heating mass reduction rate, the Kr-BET specific surface area (m 2 / g), and the negative electrode reaction resistance (Ω) at −30 ° C. FIG. 4 is a relationship diagram between the temperature (° C.) and the heating mass reduction rate (mass% / ° C.) in CO 2 -thermal mass measurement. As shown in FIG. 4, in the thermal mass measurement under a CO 2 atmosphere, the presence or absence of the maximum value of the heating mass reduction rate was confirmed. As a result, the experimental examples 1 and 2 subjected to the nuclear graphite treatment have a maximum value. I understood it. This is presumed that the surface structure of nuclear graphite has an effect on the rate at which CO 2 reacts with graphite, for example, the presence or absence of defects on the basal surface and the state of the edge surface. It was. This maximum value was 0.001 (mass% / ° C.) or more and 0.005 (mass% / ° C.) or less, and was found to exist in the range of 850 ° C. or more and 950 ° C. or less.

また、炭素質材料のKr−BET比表面積は、未処理の実験例4が7.42m2/gであるのに対して、核黒鉛処理を行った実験例2が12.14m2/gと上昇した。一方、被覆処理を行うと、核黒鉛処理の有無にかかわらず比表面積は減少した。比表面積は、初回充放電効率や高温保存耐久性に大きく影響することから、7m2/g以下に抑えることが望ましい。また、この比表面積は、2.9m2/g以上であることがより好ましいと推察された。核黒鉛のベーサル面に導入される欠陥の孔径は、非晶質炭素層の厚さよりも小さいことが好ましいものと推察された。この欠陥に非晶質炭素層が充填されることにより、比表面積の増加が抑制され、高温保存耐久性をより向上することができると考えられるためである。 Also, Kr-BET specific surface area of the carbonaceous material, while the untreated Experiment 4 is 7.42m 2 / g, and Experimental Example 2 was carried out nuclear graphite treatment 12.14m 2 / g Rose. On the other hand, when the coating treatment was performed, the specific surface area decreased regardless of the presence or absence of the nuclear graphite treatment. Since the specific surface area greatly affects the initial charge / discharge efficiency and the high temperature storage durability, it is desirable to suppress the specific surface area to 7 m 2 / g or less. Moreover, it was speculated that the specific surface area is more preferably 2.9 m 2 / g or more. It was presumed that the pore diameter of the defects introduced into the basal surface of the nuclear graphite is preferably smaller than the thickness of the amorphous carbon layer. This is because, when the defect is filled with the amorphous carbon layer, an increase in the specific surface area is suppressed, and it is considered that the high temperature storage durability can be further improved.

表1に示すように、実験例1〜4の負極を用いた対称セルについて、−30℃での負極反応抵抗を測定した結果、未処理の実験例4に対し、核黒鉛処理及び被覆処理の少なくとも一方を行うと負極反応抵抗がより減少することがわかった。また、実験例1に示すように、この核黒鉛処理及び被覆処理を重畳させることにより、比表面積の増加を伴うことなく負極反応抵抗を半減することができることがわかった。これは、非晶質炭素層の内部の黒鉛表面構造において、ベーサル面に欠陥が導入されたり、より多くエッジ面が開端しているなどにより、リチウムイオンの拡散パスが確保され、炭素質材料負極/電解液界面における反応が促進されたためであると推察された。このように、負極反応抵抗を低減させることにより、入出力特性に優れたリチウム(イオン)二次電池を提供することが可能になると推察された。   As shown in Table 1, as a result of measuring the negative electrode reaction resistance at −30 ° C. with respect to the symmetrical cells using the negative electrodes of Experimental Examples 1 to 4, the untreated Experimental Example 4 was subjected to nuclear graphite treatment and coating treatment. It has been found that the negative electrode reaction resistance is further reduced by performing at least one of them. Moreover, as shown in Experimental Example 1, it was found that the negative electrode reaction resistance can be halved without increasing the specific surface area by superimposing the nuclear graphite treatment and the coating treatment. This is because, in the graphite surface structure inside the amorphous carbon layer, defects are introduced into the basal surface or more edge surfaces are opened, so that a lithium ion diffusion path is secured, and the carbonaceous material negative electrode It was assumed that this was because the reaction at the / electrolyte interface was promoted. Thus, it was speculated that by reducing the negative electrode reaction resistance, it is possible to provide a lithium (ion) secondary battery having excellent input / output characteristics.

また、核黒鉛処理においては、芳香族カルボン酸、特に芳香族環構造とカルボン酸を有する構造の化合物を用いることにより、黒鉛のベーサル面の欠陥導入やエッジ面の開端に有効であるものと推察された。これは、黒鉛には芳香族環構造が含まれ、更にカルボン酸による浸食が好適であるためであると推察された。   Also, in nuclear graphite treatment, it is presumed that by using aromatic carboxylic acid, especially compounds having an aromatic ring structure and carboxylic acid, it is effective for introducing defects on the basal plane of graphite and opening edges. It was done. This is presumed to be because graphite contains an aromatic ring structure and is more suitable for erosion by carboxylic acid.

なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。   In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above at all, and as long as it belongs to the technical scope of this invention, it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect.

本発明は、二次電池に関する技術分野に利用可能である。   The present invention can be used in the technical field related to secondary batteries.

10 核黒鉛粒子、11 べーサル面、12 エッジ面、13 欠陥、14 閉塞部、15 非晶質炭素層、20 リチウム二次電池、21 電池ケース、22 正極、23 負極、24 セパレータ、25 ガスケット、26 封口板、27 イオン伝導媒体。   10 nuclear graphite particles, 11 basal surface, 12 edge surface, 13 defect, 14 closed portion, 15 amorphous carbon layer, 20 lithium secondary battery, 21 battery case, 22 positive electrode, 23 negative electrode, 24 separator, 25 gasket, 26 Sealing plate, 27 Ion conduction medium.

Claims (9)

電極活物質に用いられる炭素質材料であって、
べーサル面とエッジ面とを有する核黒鉛粒子を含み、該べーサル面に欠陥が導入され、該エッジ面が開端している、
炭素質材料。
A carbonaceous material used as an electrode active material,
Including nuclear graphite particles having a basal surface and an edge surface, defects are introduced into the basal surface, and the edge surface is open,
Carbonaceous material.
前記炭素質材料は、CO2雰囲気下での熱質量測定において、加熱質量減少率(質量%/℃)のプロファイルに極大値を有する、請求項1に記載の炭素質材料。 The carbonaceous material according to claim 1, wherein the carbonaceous material has a maximum value in a profile of a heating mass reduction rate (mass% / ° C.) in thermal mass measurement under a CO 2 atmosphere. 前記炭素質材料は、前記熱質量測定において、前記極大値が0.001(質量%/℃)以上であり850℃以上950℃以下の範囲に存在する、請求項2に記載の炭素質材料。   The carbonaceous material according to claim 2, wherein the carbonaceous material has a maximum value of 0.001 (% by mass / ° C) or more and a range of 850 ° C or more and 950 ° C or less in the thermal mass measurement. 前記核黒鉛粒子は、その表面が非晶質炭素層で被覆されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の炭素質材料。   The carbonaceous material according to any one of claims 1 to 3, wherein a surface of the nuclear graphite particle is coated with an amorphous carbon layer. 前記炭素質材料は、液体窒素温度でのKrによるBET比表面積が7.0m2/g以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の炭素質材料。 The carbonaceous material according to any one of claims 1 to 4, wherein the carbonaceous material has a BET specific surface area by Kr at a liquid nitrogen temperature of 7.0 m 2 / g or less. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の炭素質材料を活物質として含む電極と、
リチウムイオンを伝導するイオン伝導媒体と、
を備えたリチウム二次電池。
An electrode containing the carbonaceous material according to any one of claims 1 to 5 as an active material;
An ion conducting medium for conducting lithium ions;
Rechargeable lithium battery.
電極活物質に用いられる炭素質材料の製造方法であって、
べーサル面とエッジ面とを有する核黒鉛粒子に対して芳香族カルボン酸を加えて不活性雰囲気中で加熱する核黒鉛処理工程、
を含む炭素質材料の製造方法。
A method for producing a carbonaceous material used for an electrode active material,
A nuclear graphite treatment process in which an aromatic carboxylic acid is added to a nuclear graphite particle having a base surface and an edge surface and heated in an inert atmosphere;
The manufacturing method of the carbonaceous material containing this.
前記核黒鉛処理工程では、前記芳香族カルボン酸としてビフェニルジカルボン酸及びナフタレンジカルボン酸のうち1以上を用いる、請求項7に記載の炭素質材料の製造方法。   The method for producing a carbonaceous material according to claim 7, wherein at least one of biphenyldicarboxylic acid and naphthalenedicarboxylic acid is used as the aromatic carboxylic acid in the nuclear graphite treatment step. 請求項8又は9に記載の炭素質材料の製造方法であって、
前記核黒鉛処理後の核黒鉛粒子の表面を非晶質炭素で被覆する被覆工程、
を含む炭素質材料の製造方法。
A method for producing a carbonaceous material according to claim 8 or 9,
A coating step of coating the surface of the nuclear graphite particles after the nuclear graphite treatment with amorphous carbon;
The manufacturing method of the carbonaceous material containing this.
JP2016238611A 2016-12-08 2016-12-08 Manufacturing method of carbonaceous material Active JP6844236B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016238611A JP6844236B2 (en) 2016-12-08 2016-12-08 Manufacturing method of carbonaceous material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016238611A JP6844236B2 (en) 2016-12-08 2016-12-08 Manufacturing method of carbonaceous material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018097935A true JP2018097935A (en) 2018-06-21
JP6844236B2 JP6844236B2 (en) 2021-03-17

Family

ID=62632364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016238611A Active JP6844236B2 (en) 2016-12-08 2016-12-08 Manufacturing method of carbonaceous material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6844236B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113707877A (en) * 2021-08-23 2021-11-26 湖州南木纳米科技有限公司 Surface modified titanium magnesium phosphate material and preparation method and application thereof
WO2022220101A1 (en) * 2021-04-13 2022-10-20 三菱ケミカル株式会社 Coated carbon material, negative electrode, and secondary battery

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013254728A (en) * 2012-05-10 2013-12-19 Jfe Chemical Corp Method for producing negative electrode material for lithium ion secondary battery
JP2014518835A (en) * 2011-05-12 2014-08-07 ノースウェスタン ユニバーシティ Graphene materials with randomly distributed two-dimensional structural defects
JP2014199750A (en) * 2013-03-29 2014-10-23 日本電気株式会社 Negative electrode carbon material for lithium secondary battery, negative electrode for lithium battery, and lithium secondary battery
WO2015146900A1 (en) * 2014-03-26 2015-10-01 日本電気株式会社 Negative electrode carbon material, method for producing negative electrode carbon material, negative electrode for lithium secondary cell, and lithium secondary cell
WO2016031083A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-03 Nec Corporation Electrochemically modified carbon material for lithium-ion battery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014518835A (en) * 2011-05-12 2014-08-07 ノースウェスタン ユニバーシティ Graphene materials with randomly distributed two-dimensional structural defects
JP2013254728A (en) * 2012-05-10 2013-12-19 Jfe Chemical Corp Method for producing negative electrode material for lithium ion secondary battery
JP2014199750A (en) * 2013-03-29 2014-10-23 日本電気株式会社 Negative electrode carbon material for lithium secondary battery, negative electrode for lithium battery, and lithium secondary battery
WO2015146900A1 (en) * 2014-03-26 2015-10-01 日本電気株式会社 Negative electrode carbon material, method for producing negative electrode carbon material, negative electrode for lithium secondary cell, and lithium secondary cell
WO2016031083A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-03 Nec Corporation Electrochemically modified carbon material for lithium-ion battery

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022220101A1 (en) * 2021-04-13 2022-10-20 三菱ケミカル株式会社 Coated carbon material, negative electrode, and secondary battery
CN113707877A (en) * 2021-08-23 2021-11-26 湖州南木纳米科技有限公司 Surface modified titanium magnesium phosphate material and preparation method and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP6844236B2 (en) 2021-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI506838B (en) Nonaqueous electrolyte storage battery and manufacturing method thereof
JP6156939B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP5381199B2 (en) Lithium secondary battery
KR20190083305A (en) Method of pre-lithiating an anode for lithium secondary battery and Lithium metal laminate for being used therefor
JP6808948B2 (en) Negative electrode for non-aqueous lithium-ion secondary battery, its manufacturing method and non-aqueous lithium-ion secondary battery
JP2017021949A (en) Nonaqueous lithium battery and application method thereof
CN103915622A (en) Transition metal sulfide negative electrode active material, corresponding negative electrode and corresponding cell
JP5749882B2 (en) Lithium secondary battery
JP5487598B2 (en) Lithium secondary battery and method of using the same
JP6346733B2 (en) Electrode, non-aqueous secondary battery and electrode manufacturing method
US11349125B2 (en) Spacer included electrodes structure and its application for high energy density and fast chargeable lithium ion batteries
JP6844236B2 (en) Manufacturing method of carbonaceous material
CN114743803B (en) High-voltage hybrid lithium ion supercapacitor and preparation method thereof
JP2012216500A (en) Lithium secondary battery
JP5272810B2 (en) Capacitors
JP2018113174A (en) Lithium secondary battery
JP2013073867A (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2017134974A (en) Lithium secondary battery
JP2017183048A (en) Positive electrode active material, positive electrode arranged by use thereof, and lithium ion secondary battery
JP6870515B2 (en) Lithium ion capacitor and its manufacturing method
JP2020194739A (en) Lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof
WO2017057134A1 (en) Positive electrode for lithium-ion secondary cell, and lithium-ion secondary cell
JP6011077B2 (en) Non-aqueous battery
CN115020638B (en) Lithium ion battery
KR102207523B1 (en) Lithium secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190313

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200204

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20200401

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200402

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20200401

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200908

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201009

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210126

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210208

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6844236

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151