JP2022095866A - Anode material for nonaqueous secondary battery, anode for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery - Google Patents

Anode material for nonaqueous secondary battery, anode for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an anode material for a nonaqueous secondary battery that has a high capacity and is excellent in initial efficiency and cycle characteristic, and an anode for a nonaqueous secondary battery and a nonaqueous secondary battery using the same.
SOLUTION: A carbon material for an anode of a nonaqueous secondary battery includes composite carbon particles (A) and silicon oxide particles (B) (but excluding composite particles including at least silicon oxide particles and graphite particles), where the composite carbon particle (A) includes at least graphite particles, carbonaceous matter, and carbonaceous particles. It is preferable that the carbonaceous particles in the composite carbon particles (A) are at least one selected from the group consisting of coal powder, vapor phase carbon powder, carbon black, Ketjen black, and carbon nanofiber.
SELECTED DRAWING: None
COPYRIGHT: (C)2022,JPO&INPIT

Description

本発明は、非水系二次電池用負極材、それを用いた非水系二次電池用負極及びこの負極を備えた非水系二次電池に関する。 The present invention relates to a negative electrode material for a non-aqueous secondary battery, a negative electrode for a non-aqueous secondary battery using the negative electrode material, and a non-aqueous secondary battery provided with the negative electrode.

近年、電子機器の小型化に伴い、高容量の二次電池に対する需要が高まってきている。特に、ニッケル・カドミウム電池や、ニッケル・水素電池に比べ、よりエネルギー密度が高く、急速充放電特性に優れた非水系二次電池、とりわけリチウムイオン二次電池が注目されている。特に、リチウムイオンを吸蔵・放出できる正極及び負極、並びにLiPFやLiBF等のリチウム塩を溶解させた非水電解液からなる非水系リチウム二次電池が開発され、実用化されている。 In recent years, with the miniaturization of electronic devices, the demand for high-capacity secondary batteries has been increasing. In particular, non-aqueous secondary batteries having a higher energy density and excellent rapid charge / discharge characteristics than nickel-cadmium batteries and nickel-hydrogen batteries, particularly lithium-ion secondary batteries, are attracting attention. In particular, a non-aqueous lithium secondary battery consisting of a positive electrode and a negative electrode capable of storing and releasing lithium ions and a non-aqueous electrolytic solution in which lithium salts such as LiPF 6 and LiBF 4 are dissolved has been developed and put into practical use.

この非水系リチウム二次電池の負極材としては種々のものが提案されているが、高容量であること及び放電電位の平坦性に優れていることなどから、天然黒鉛やコークス等の黒鉛化で得られる人造黒鉛、黒鉛化メソフェーズピッチ、黒鉛化炭素繊維等の黒鉛質の炭素質粒子が用いられている。また、一部の電解液に対して比較的安定しているなどの理由で非晶質の炭素材料も用いられている。更には、黒鉛粒子の表面に非晶質炭素を被覆あるいは付着させ、黒鉛による高容量かつ不可逆容量が小さいという特性と、非晶質炭素による電解液との安定性に優れるという特性との2つの特性を併せもたせた炭素材料も用いられている。 Various negative electrode materials have been proposed for this non-aqueous lithium secondary battery, but since they have high capacity and excellent flatness of discharge potential, they can be graphitized with natural graphite or coke. Graphitized carbonaceous particles such as the obtained artificial graphite, graphitized mesophase pitch, and graphitized carbon fiber are used. In addition, an amorphous carbon material is also used because it is relatively stable with respect to some electrolytic solutions. Furthermore, the surface of the graphite particles is coated or adhered with amorphous carbon, and the graphite has a high capacity and a small irreversible capacity, and the amorphous carbon has excellent stability with an electrolytic solution. Carbon materials with combined properties are also used.

一方で、リチウムイオン二次電池を更に高容量化する目的から、これらの炭素材料に対し、酸化珪素材料を組み合わせて用いる検討がなされている。炭素質材料と酸化珪素材料を組み合わせて用いたものとして、特許文献1には、炭素質粒子として黒鉛粒子の表面の少なくとも一部に炭素層を備えた炭素質粒子を用いたものが記載されており、特許文献2には、炭素質粒子として球形化黒鉛と鱗片状黒鉛の混合物を用いたものが記載されている。 On the other hand, for the purpose of further increasing the capacity of the lithium ion secondary battery, studies have been made on using a silicon oxide material in combination with these carbon materials. As a combination of a carbonaceous material and a silicon oxide material, Patent Document 1 describes a carbonaceous particle using a carbonic particle having a carbon layer on at least a part of the surface of the graphite particle. Therefore, Patent Document 2 describes a mixture of spherical graphite and scaly graphite as carbonaceous particles.

特開2013-200983号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-200983 特開2013-200984号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-200984

本発明者等の検討により、前記特許文献1及び前記特許文献2の負極材では、初期効率、サイクル特性等が不十分であるという問題があることが見出された。
即ち、本発明の課題は、高容量であり、初期効率、サイクル特性等に優れた非水系二次電池用負極材、並びにこれを用いた非水系二次電池用負極及び非水系二次電池を提供することにある。
According to the studies by the present inventors, it has been found that the negative electrode materials of Patent Document 1 and Patent Document 2 have problems such as insufficient initial efficiency and cycle characteristics.
That is, the subject of the present invention is a negative electrode material for a non-aqueous secondary battery having a high capacity and excellent initial efficiency, cycle characteristics, etc., and a negative electrode for a non-aqueous secondary battery and a non-aqueous secondary battery using the negative electrode material. To provide.

本発明者等が上記課題を解決するために鋭意検討した結果、酸化珪素粒子と特定の炭素質粒子を含む非水系二次電池用負極材を用いることにより、上記課題を解決し得ることを見出した。
即ち、本発明の要旨は以下の通りである。
As a result of diligent studies by the present inventors to solve the above problems, it has been found that the above problems can be solved by using a negative electrode material for a non-aqueous secondary battery containing silicon oxide particles and specific carbonaceous particles. rice field.
That is, the gist of the present invention is as follows.

[1] 複合炭素粒子(A)と酸化珪素粒子(B)(但し、少なくとも酸化珪素粒子と黒鉛質粒子とを含む複合粒子を除く。)を含み、該複合炭素粒子(A)が少なくとも黒鉛質粒子、炭素質物、及び炭素質粒子を含む非水系二次電池負極用炭素材。 [1] Contains composite carbon particles (A) and silicon oxide particles (B) (excluding composite particles containing at least silicon oxide particles and graphitic particles), and the composite carbon particles (A) are at least graphitic. A carbon material for the negative electrode of a non-aqueous secondary battery containing particles, carbonaceous material, and carbonaceous particles.

[2] 複合炭素粒子(A)における炭素質粒子が、石炭微粉、気相炭素粉、カーボンブラック、ケッチェンブラック及びカーボンナノファイバーからなる群より選ばれる少なくとも1つである、[1]に記載の非水系二次電池負極用炭素材。 [2] The carbonaceous particles in the composite carbon particles (A) are at least one selected from the group consisting of coal fine particles, vapor phase carbon powder, carbon black, Ketjen black and carbon nanofibers, according to [1]. Non-aqueous secondary battery Negative carbon material.

[3] 複合炭素粒子(A)における炭素質粒子の一次粒子径又は繊維径が1nm以上500nm以下である、[1]又は[2]に記載の非水系二次電池負極用炭素材。 [3] The carbon material for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery according to [1] or [2], wherein the primary particle diameter or fiber diameter of the carbonaceous particles in the composite carbon particles (A) is 1 nm or more and 500 nm or less.

[4] 複合炭素粒子(A)が球形化黒鉛を含む、[1]乃至[3]の何れか1項に記載の非水系二次電池用負極材。 [4] The negative electrode material for a non-aqueous secondary battery according to any one of [1] to [3], wherein the composite carbon particles (A) contain spherical graphite.

[5] 酸化珪素粒子(B)の平均粒子径(d50)が0.01μm以上20μm以下である、[1]乃至[4]のいずれかに記載の非水系二次電池用負極材。 [5] The negative electrode material for a non-aqueous secondary battery according to any one of [1] to [4], wherein the average particle diameter (d50) of the silicon oxide particles (B) is 0.01 μm or more and 20 μm or less.

[6] 酸化珪素粒子(B)の小粒子側から10%積算部の粒子径(d10)が0.001μm以上6μm以下である、[1]乃至[5]のいずれかに記載の非水系二次電池用負極材。 [6] The non-aqueous battery according to any one of [1] to [5], wherein the particle diameter (d10) of the 10% integrating portion from the small particle side of the silicon oxide particles (B) is 0.001 μm or more and 6 μm or less. Negative electrode material for next battery.

[7] 酸化珪素粒子(B)と複合炭素粒子(A)の平均粒子径比(R=[酸化珪素粒子(B)の平均粒子径(d50)]/[複合炭素粒子(A)の平均粒子径(d50)])が0.001以上10以下である、[1]乃至[6]のいずれかに記載の非水系二次電池用負極材。 [7] Average particle size ratio of silicon oxide particles (B) and composite carbon particles (A) (R = [average particle size of silicon oxide particles (B) (d50)] / [average particles of composite carbon particles (A)] The negative electrode material for a non-aqueous secondary battery according to any one of [1] to [6], wherein the diameter (d50)]) is 0.001 or more and 10 or less.

[8] 酸化珪素粒子(B)における珪素原子数(MSi)に対する酸素原子数(M)の比(M/MSi)が0.5~1.6である、[1]乃至[7]のいずれかに記載の非水系二次電池用負極材。 [8] The ratio ( MO / M Si ) of the number of oxygen atoms (MO) to the number of silicon atoms (M Si ) in the silicon oxide particles (B) is 0.5 to 1.6, [1] to [ 7] The negative electrode material for a non-aqueous secondary battery according to any one of.

[9] 酸化珪素粒子(B)がゼロ価の珪素原子を含むものである、[1]乃至[8]のいずれかに記載の非水系二次電池負極用炭素材。 [9] The carbon material for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery according to any one of [1] to [8], wherein the silicon oxide particles (B) contain zero-valent silicon atoms.

[10] 酸化珪素粒子(B)中に珪素の微結晶を含む、[9]に記載の非水系二次電池用負極材。 [10] The negative electrode material for a non-aqueous secondary battery according to [9], which contains silicon microcrystals in the silicon oxide particles (B).

[11] 集電体と、該集電体上に形成された活物質層とを備える非水系二次電池用負極であって、該活物質層が[1]乃至[10]のいずれかに記載の非水系二次電池用負極材を含有する、非水系二次電池用負極。 [11] A negative electrode for a non-aqueous secondary battery including a current collector and an active material layer formed on the current collector, wherein the active material layer is one of [1] to [10]. A negative electrode for a non-aqueous secondary battery, which comprises the above-described negative electrode material for a non-aqueous secondary battery.

[12] 正極及び負極、並びに電解質を備える非水系二次電池であって、該負極が[11]に記載の非水系二次電池用負極である、非水系二次電池。 [12] A non-aqueous secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, wherein the negative electrode is the negative electrode for the non-aqueous secondary battery according to [11].

本発明によれば、高容量であり、初期効率、サイクル特性等に優れた非水系二次電池用負極材、並びにこれを用いた非水系二次電池用負極及び非水系二次電池が提供される。 According to the present invention, a negative electrode material for a non-aqueous secondary battery having a high capacity and excellent initial efficiency, cycle characteristics, etc., and a negative electrode for a non-aqueous secondary battery and a non-aqueous secondary battery using the negative electrode material are provided. To.

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。なお、本発明において、「~」を用いてその前後に数値又は物性値を挟んで表現する場合、その前後の値を含むものとして用いることとする。 Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following description, and can be arbitrarily modified and carried out without departing from the gist of the present invention. In the present invention, when a numerical value or a physical property value is inserted before and after using "-", it is used as including the values before and after that.

〔負極材〕
本発明の非水系二次電池負極用炭素材(以下において、「本発明の負極材」と称す場合がある。)は、複合炭素粒子(A)(以下において、「本発明の複合炭素粒子(A)」と称す場合がある。)と酸化珪素粒子(B)(以下において、「本発明の酸化珪素粒子(B)」と称す場合がある。)(但し、少なくとも酸化珪素粒子と黒鉛質粒子とを含む複合粒子を除く。)を含み、該複合炭素粒子(A)が少なくとも黒鉛質粒子、炭素質物、及び炭素質粒子を含むことを特徴とする。
[Negative electrode material]
The carbon material for the negative electrode of the non-aqueous secondary battery of the present invention (hereinafter, may be referred to as “negative electrode material of the present invention”) is the composite carbon particles (A) (hereinafter, “composite carbon particles of the present invention (hereinafter, the composite carbon particles of the present invention). A) ”and silicon oxide particles (B) (hereinafter, may be referred to as“ silicon oxide particles (B) of the present invention ”) (However, at least silicon oxide particles and graphite particles. The composite carbon particles (A) include at least a graphite particle, a carbonaceous substance, and a carbonaceous particle.

[メカニズム]
<複合炭素粒子(A)を含むことに基づく作用効果>
少なくとも黒鉛質粒子、炭素質物、及び炭素質粒子を含む複合炭素粒子(A)は、炭素質粒子の微小な凹凸を有するため、この複合炭素粒子(A)を含むことにより、電解液の細かな流路が確保され、低温時の入出力特性が向上すると考えられる。
[mechanism]
<Action and effect based on the inclusion of composite carbon particles (A)>
Since the composite carbon particles (A) containing at least the graphite particles, the carbonaceous material, and the carbonaceous particles have minute irregularities of the carbonaceous particles, the inclusion of the composite carbon particles (A) makes the electrolytic solution finer. It is considered that the flow path is secured and the input / output characteristics at low temperature are improved.

<酸化珪素粒子(B)を含むことに基づく作用効果>
高容量の酸化珪素粒子(B)を含むことによって、高容量な負極材を得ることが可能となる。
特に、酸化珪素粒子(B)における珪素原子数(MSi)に対する酸素原子数(M)の比(M/MSi)が0.5~1.6であることによって、高容量であると同時に、Liイオンの吸蔵・放出に伴う体積変化量が小さく、複合炭素粒子(A)の体積変化量と近くなり、複合炭素粒子(A)との接触が損なわれることによる性能低下を低減させることが可能となる。
また、酸化珪素粒子(B)がゼロ価の珪素原子を含むことによって、Liイオンを吸蔵・放出する電位の範囲が複合炭素粒子(A)と近くなり、Liイオンの吸蔵・放出に伴う体積変化が複合炭素粒子(A)と同時に起こるため、複合炭素粒子(A)と酸化珪素粒子(B)の界面のズレが生じにくくなり、複合炭素粒子(A)との接触が損なわれることによる性能低下を低減させることが可能となる。
<Action and effect based on the inclusion of silicon oxide particles (B)>
By containing the high-capacity silicon oxide particles (B), it is possible to obtain a high-capacity negative electrode material.
In particular, the ratio ( MO / M Si ) of the number of oxygen atoms (MO) to the number of silicon atoms (M Si ) in the silicon oxide particles (B) is 0.5 to 1.6, so that the capacity is high. At the same time, the amount of volume change due to the storage and release of Li ions is small and close to the amount of volume change of the composite carbon particles (A), reducing the performance deterioration due to impaired contact with the composite carbon particles (A). It becomes possible.
Further, since the silicon oxide particles (B) contain zero-valent silicon atoms, the range of potential for storing and releasing Li ions becomes close to that of the composite carbon particles (A), and the volume changes due to the storage and release of Li ions. Is generated at the same time as the composite carbon particles (A), so that the interface between the composite carbon particles (A) and the silicon oxide particles (B) is less likely to be displaced, and the contact with the composite carbon particles (A) is impaired, resulting in performance deterioration. Can be reduced.

<複合炭素粒子(A)と酸化珪素粒子(B)のブレンドによる作用効果>
酸化珪素粒子(B)の粒子間に複合炭素粒子(A)が存在することで、複合炭素粒子(A)が有する微小な凹凸により、電解液の細かな流路を確保しつつ、且つ酸化珪素粒子(B)との接点を増やすことが可能となり、粒子間接着強度が増して極板強度が向上し、酸化珪素粒子(B)の充放電時における大きな膨張収縮によっても導電パスが切れることを抑制できると考えられる。このため高容量で初期効率とサイクル特性に優れた非水系二次電池負極用炭素材を得ることができたと考えられる。
<Action and effect of blending composite carbon particles (A) and silicon oxide particles (B)>
Due to the presence of the composite carbon particles (A) between the particles of the silicon oxide particles (B), the fine irregularities of the composite carbon particles (A) ensure a fine flow path of the electrolytic solution and silicon oxide. It is possible to increase the number of contacts with the particles (B), increase the adhesive strength between the particles, improve the plate strength, and cut the conductive path due to large expansion and contraction during charging and discharging of the silicon oxide particles (B). It is thought that it can be suppressed. Therefore, it is considered that a carbon material for the negative electrode of a non-aqueous secondary battery having a high capacity and excellent initial efficiency and cycle characteristics could be obtained.

なお、本発明の負極材は、特定の複合炭素粒子(A)と酸化珪素粒子(B)とを含むものであるが、酸化珪素粒子(B)が少なくとも酸化珪素粒子と黒鉛質粒子とを含む複合粒子として存在する場合を除くものである。 The negative electrode material of the present invention contains specific composite carbon particles (A) and silicon oxide particles (B), but the silicon oxide particles (B) are composite particles containing at least silicon oxide particles and graphite particles. Except when it exists as.

<複合炭素粒子(A)>
<構成>
本発明の複合炭素粒子(A)は、少なくとも黒鉛質粒子と炭素質物と炭素質粒子とを含む複合粒子である。炭素質粒子を含有することで、複合炭素粒子(A)の表面に均一かつ連続的な微細流路が形成され、低温下においてもスムーズなリチウムイオンの移動が可能となるため、非水系二次電池の低温時における入出力特性を向上させることが可能となる。
<Composite carbon particles (A)>
<Structure>
The composite carbon particle (A) of the present invention is a composite particle containing at least a graphitic particle, a carbonaceous substance, and a carbonaceous particle. By containing carbonaceous particles, uniform and continuous fine flow paths are formed on the surface of the composite carbon particles (A), and smooth movement of lithium ions is possible even at low temperatures, so that non-aqueous secondary is possible. It is possible to improve the input / output characteristics of the battery at low temperatures.

<物性>
(粒子径)
本発明の複合炭素粒子(A)の平均粒子径(d50)は通常50μm以下、好ましくは40μm以下、より好ましくは30μm以下、更に好ましくは20μm以下であり、通常3μm以上、好ましくは、6μm以上、より好ましくは8μm以上である。複合炭素粒子(A)のd50が小さすぎると、比表面積が大きくなるため電解液の分解が増え、初期効率が低下する傾向があり、d50が大きすぎると急速充放電特性の低下を招く傾向がある。
<Physical characteristics>
(Particle size)
The average particle size (d50) of the composite carbon particles (A) of the present invention is usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less, still more preferably 20 μm or less, and usually 3 μm or more, preferably 6 μm or more. More preferably, it is 8 μm or more. If the d50 of the composite carbon particles (A) is too small, the specific surface area becomes large, so that the decomposition of the electrolytic solution increases and the initial efficiency tends to decrease. If the d50 is too large, the rapid charge / discharge characteristics tend to deteriorate. be.

なお、本発明において、本発明の複合炭素粒子(A)及び後述の本発明の酸化珪素粒子(B)、黒鉛質粒子や本発明の負極材等の「平均粒子径(d50)」は、体積基準の粒子径分布に基づいて測定された小粒子側から50%体積積算部の粒子径(d50)であり、「d10」は同小粒子側から10%体積積算部の粒子径であり、「d90」は同小粒子側から90%体積積算部の粒子径である。これらは、後掲の実施例の項に記載される方法で測定される。 In the present invention, the "average particle diameter (d50)" of the composite carbon particles (A) of the present invention, the silicon oxide particles (B) of the present invention described later, the graphite particles, the negative electrode material of the present invention, etc. is the volume. The particle size (d50) of the 50% volume integration section from the small particle side measured based on the reference particle size distribution, and "d10" is the particle size of the 10% volume integration section from the small particle side. “D90” is the particle size of the 90% volume integration unit from the small particle side. These are measured by the methods described in the Examples section below.

後述の本発明の酸化珪素粒子(B)のd50と本発明の複合炭素粒子(A)のd50との比R=[酸化珪素粒子(B)の平均粒子径(d50)]/[複合炭素粒子(A)の平均粒子径](d50)は0.001以上10以下であることが好ましい。この平均粒子径比Rが上記範囲内であると、複合炭素粒子(A)同士の間隙に酸化珪素粒子(B)が存在させることができ、理論容量が複合炭素粒子(A)よりも大きい酸化珪素粒子(B)の存在によって、さらなる高容量化を実現することができる。充放電によるLiイオン等のアルカリイオンの吸蔵・放出に伴う酸化珪素粒子(B)の体積変化は、複合炭素粒子(A)により形成された間隙が吸収するため、酸化珪素粒子(B)の体積変化に伴う導電パス切れを抑制し、結果としてサイクル特性向上、急速充放電特性、高容量化を実現することができる。この平均粒子径比Rは、より好ましくは0.01~3であり、更に好ましくは0.1~1、特に好ましくは0.15~0.8であり、最も好ましくは0.2~0.7である。 The ratio R of the d50 of the silicon oxide particles (B) of the present invention described later to the d50 of the composite carbon particles (A) of the present invention = [average particle diameter (d50) of the silicon oxide particles (B)] / [composite carbon particles]. The average particle size of (A)] (d50) is preferably 0.001 or more and 10 or less. When the average particle size ratio R is within the above range, the silicon oxide particles (B) can be present in the gaps between the composite carbon particles (A), and the theoretical capacity is larger than that of the composite carbon particles (A). Due to the presence of the silicon particles (B), further increase in capacity can be realized. The volume change of the silicon oxide particles (B) due to the occlusion / release of alkaline ions such as Li ions due to charging / discharging is absorbed by the gap formed by the composite carbon particles (A), so that the volume of the silicon oxide particles (B) is absorbed. It is possible to suppress the disconnection of the conductive path due to the change, and as a result, it is possible to realize improvement of cycle characteristics, rapid charge / discharge characteristics, and high capacity. The average particle size ratio R is more preferably 0.01 to 3, still more preferably 0.1 to 1, particularly preferably 0.15 to 0.8, and most preferably 0.2 to 0. It is 7.

複合炭素粒子(A)の体積基準の粒子径分布における小粒子側から10%体積積算部の粒子径(d10)は通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上であり、また、通常50μm以下、好ましくは30μm以下、より好ましくは20μm以下である。
d10が小さすぎると、粒子の凝集傾向が強くなり、スラリー粘度上昇などの工程不都合の発生、非水系二次電池における電極強度や初期充放電効率の低下の傾向がある。d10が大きすぎると高電流密度充放電特性の低下、低温入出力特性の低下の傾向がある。
The particle size (d10) of the 10% volume integration portion from the small particle side in the volume-based particle size distribution of the composite carbon particles (A) is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and usually. It is 50 μm or less, preferably 30 μm or less, and more preferably 20 μm or less.
If d10 is too small, the tendency of particle aggregation becomes strong, process inconveniences such as an increase in slurry viscosity occur, and the electrode strength and initial charge / discharge efficiency in a non-aqueous secondary battery tend to decrease. If d10 is too large, the high current density charge / discharge characteristics tend to deteriorate and the low temperature input / output characteristics tend to deteriorate.

本発明の複合炭素粒子(A)の体積基準の粒子径分布における小粒子側から90%体積積算部の粒子径(d90)は通常5μm以上、好ましくは10μm以上、より好ましくは15μm以上であり、また、通常100μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下である。
d90が小さすぎると、非水系二次電池における電極強度の低下や初期充放電効率の低下を招く場合があり、大きすぎるとスラリーの塗布時の筋引きなどの工程不都合の発生、高電流密度充放電特性の低下、低温入出力特性の低下を招く場合がある。
The particle size (d90) of the 90% volume integration portion from the small particle side in the volume-based particle size distribution of the composite carbon particle (A) of the present invention is usually 5 μm or more, preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more. Further, it is usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less, and more preferably 40 μm or less.
If d90 is too small, the electrode strength in non-aqueous secondary batteries may decrease and the initial charge / discharge efficiency may decrease. It may lead to deterioration of discharge characteristics and low temperature input / output characteristics.

(BET比表面積(SA))
本発明の複合炭素粒子(A)のBET法による比表面積は通常0.5m/g以上、好ましくは1m/g以上、より好ましくは2m/g以上、更に好ましくは3m/g以上である。また、通常15m/g以下、好ましくは12m/g以下、より好ましくは10m/g以下、更に好ましくは8m/g以下、特に好ましくは6m/g以下である。比表面積が大きすぎると負極活物質として用いた時に電解液に露出した部分と電解液との反応性が増加し、初期効率の低下、ガス発生量の増大を招きやすく、好ましい電池が得られにくい傾向がある。比表面積が小さすぎるとリチウムイオンが出入りする部位が少なく、高速充放電特性及び出力特性に劣る傾向がある。
複合炭素粒子(A)の比表面積は、後掲の実施例の項に記載される方法で測定される。
(BET specific surface area (SA))
The specific surface area of the composite carbon particles (A) of the present invention according to the BET method is usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 1 m 2 / g or more, more preferably 2 m 2 / g or more, still more preferably 3 m 2 / g or more. Is. Further, it is usually 15 m 2 / g or less, preferably 12 m 2 / g or less, more preferably 10 m 2 / g or less, still more preferably 8 m 2 / g or less, and particularly preferably 6 m 2 / g or less. If the specific surface area is too large, the reactivity between the portion exposed to the electrolytic solution and the electrolytic solution increases when used as the negative electrode active material, which tends to cause a decrease in initial efficiency and an increase in the amount of gas generated, making it difficult to obtain a preferable battery. Tend. If the specific surface area is too small, there are few sites where lithium ions enter and exit, and the high-speed charge / discharge characteristics and output characteristics tend to be inferior.
The specific surface area of the composite carbon particles (A) is measured by the method described in the section of Examples below.

(タップ密度)
本発明の複合炭素粒子(A)のタップ密度は、通常0.8g/cm以上、0.85g/cm以上が好ましく、0.9g/cm以上がより好ましく、0.95g/cm以上が更に好ましい。また、通常1.8g/cm以下、1.5g/cm以下が好ましく、1.3g/cm以下がより好ましい。
タップ密度が0.8g/cm以上であるということは、複合炭素粒子(A)が球状を呈していることを示す指標の一つである。タップ密度が0.8g/cmより小さいということは、複合炭素粒子(A)の原料である黒鉛質粒子が充分な球形粒子となっていないことを示す指標の一つである。タップ密度が0.8g/cmより小さいと、電極内で充分な連続空隙が確保されず、空隙に保持された電解液内のLiイオンの移動性が落ちることで、急速充放電特性が低下する傾向がある。
(Tap density)
The tap density of the composite carbon particles (A) of the present invention is usually preferably 0.8 g / cm 3 or more, 0.85 g / cm 3 or more, more preferably 0.9 g / cm 3 or more, and 0.95 g / cm 3 or more. The above is more preferable. In addition, usually 1.8 g / cm 3 or less, 1.5 g / cm 3 or less is preferable, and 1.3 g / cm 3 or less is more preferable.
The fact that the tap density is 0.8 g / cm 3 or more is one of the indicators indicating that the composite carbon particles (A) have a spherical shape. The fact that the tap density is smaller than 0.8 g / cm 3 is one of the indicators that the graphitic particles, which are the raw materials of the composite carbon particles (A), are not sufficiently spherical particles. When the tap density is smaller than 0.8 g / cm 3 , sufficient continuous voids are not secured in the electrode, and the mobility of Li ions in the electrolytic solution held in the voids is lowered, so that the rapid charge / discharge characteristics are deteriorated. Tend to do.

本発明において、タップ密度は、粉体密度測定器タップデンサーKYT-3000((株)セイシン企業社製)を用い、直径1.6cm、体積容量20cmの円筒状タップセルに、目開き300μmの篩を通して、試料を落下させて、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行なって、その時の体積と試料の重量から求めた密度をタップ密度として定義する。 In the present invention, the tap density is a sieve having a mesh size of 300 μm in a cylindrical tap cell having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 using a powder density measuring instrument Tap Densor KYT-3000 (manufactured by Seishin Co., Ltd.). After the sample is dropped through the cell to fill the cell fully, tapping with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the density obtained from the volume at that time and the weight of the sample is defined as the tap density.

(アスペクト比)
本発明の複合炭素粒子(A)のアスペクト比は、通常1以上、好ましくは1.5以上、より好ましくは1.6以上、更に好ましくは1.7以上、通常4以下、好ましくは3以下、より好ましくは2.5以下、更に好ましくは2以下である。
アスペクト比が大きすぎると、電極とした際に粒子が集電対と平行方向に並ぶ傾向があるため、電極の厚み方向への連続した空隙が充分確保されず、厚み方向へのLiイオン移動性が低下し、急速充放電特性の低下を招く傾向がある。複合炭素粒子(A)のアスペクト比は、3次元的に観察したときの複合炭素粒子(A)の最長となる径Aと、それと直交する径のうち最短となる径Bとしたとき、A/Bで表される。複合炭素粒子(A)の観察は、拡大観察ができる走査型電子顕微鏡で行う。厚さ50ミクロン以下の金属の端面に固定した任意の50個の複合炭素粒子(A)を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、A、Bを測定し、A/Bの平均値を求める。
(aspect ratio)
The aspect ratio of the composite carbon particles (A) of the present invention is usually 1 or more, preferably 1.5 or more, more preferably 1.6 or more, still more preferably 1.7 or more, usually 4 or less, preferably 3 or less. It is more preferably 2.5 or less, still more preferably 2 or less.
If the aspect ratio is too large, the particles tend to line up in the direction parallel to the current collecting pair when the electrode is used, so that continuous voids in the thickness direction of the electrode are not sufficiently secured, and Li ion mobility in the thickness direction is not sufficiently secured. Tends to decrease, leading to a decrease in rapid charge / discharge characteristics. The aspect ratio of the composite carbon particles (A) is A / when the diameter A is the longest of the composite carbon particles (A) when observed three-dimensionally and the diameter B is the shortest of the diameters orthogonal to the diameter A. It is represented by B. The composite carbon particles (A) are observed with a scanning electron microscope capable of magnified observation. Arbitrary 50 composite carbon particles (A) fixed to the end face of a metal having a thickness of 50 microns or less are selected, and the stage on which the sample is fixed is rotated and tilted for each, and A and B are measured. Find the average value of A / B.

(円形度)
本発明の複合炭素粒子(A)は、後述の実施例の項に記載の方法で測定されるフロー式粒子像分析より求められる円形度が0.88以上であることが好ましい。このように円形度が高い複合炭素粒子(A)を用いることで、高電流密度充放電特性を高めることができる。
(Circularity)
The composite carbon particles (A) of the present invention preferably have a circularity of 0.88 or more obtained by flow-type particle image analysis measured by the method described in the section of Examples described later. By using the composite carbon particles (A) having a high circularity as described above, the high current density charge / discharge characteristics can be enhanced.

複合炭素粒子(A)の円形度を向上させる方法は、特に限定されないが、球形化処理を施して球形にしたものが、電極体にしたときの粒子間空隙の形状が整うので好ましい。球形化処理法の例としては、せん断力や圧縮力を与えることによって機械的に球形に近づける方法、複数の微粒子をバインダーもしくは粒子自身の有する付着力によって造粒する機械的・物理的処理方法等が挙げられる。 The method for improving the circularity of the composite carbon particles (A) is not particularly limited, but a sphere-shaped composite carbon particle (A) is preferable because the shape of the interparticle voids when formed into an electrode body is adjusted. Examples of the spheroidizing treatment method include a method of mechanically approaching a spherical shape by applying a shearing force or a compressive force, and a mechanical / physical treatment method of granulating a plurality of fine particles by the adhesive force of the binder or the particles themselves. Can be mentioned.

複合炭素粒子(A)の円形度は、好ましくは0.9以上、特に好ましくは0.92以上である。また通常1以下、好ましくは0.98以下、より好ましくは0.95以下である。円形度が小さすぎると、高電流密度充放電特性が低下する傾向がある。一方円形度が高すぎると、真球状となる為、複合炭素粒子(A)同士の接触面積が減少して、それを使用して得られるリチウムイオン二次電池のサイクル特性が悪化する可能性がある。
BET法による比表面積は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
The circularity of the composite carbon particles (A) is preferably 0.9 or more, and particularly preferably 0.92 or more. Further, it is usually 1 or less, preferably 0.98 or less, and more preferably 0.95 or less. If the circularity is too small, the high current density charge / discharge characteristics tend to deteriorate. On the other hand, if the circularity is too high, the composite carbon particles (A) become spherical, so that the contact area between the composite carbon particles (A) decreases, and the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery obtained by using the composite carbon particles (A) may deteriorate. be.
The specific surface area by the BET method is measured by the method described in the section of Examples described later.

<002面の面間隔(d002)及び結晶子サイズ(Lc)>
本発明の複合炭素粒子(A)は、その学振法によるX線広角回折で求めた格子面(002面)の面間隔d値(層間距離(d002))が、好ましくは0.338nm以下、より好ましくは0.337以下である。d002値が大きすぎるということは複合炭素粒子(A)の結晶性が低いことを示し、リチウムイオン二次電池の初期不可逆容量が増加する場合がある。一方、複合炭素粒子(A)の002面の面間隔の理論値は0.335nmであるため、通常0.335nm以上である。
<Surface spacing (d002) and crystallite size (Lc) of 002 planes>
In the composite carbon particles (A) of the present invention, the surface spacing d value (interlayer distance (d002)) of the lattice planes (002 planes) determined by X-ray wide-angle diffraction by the Gakushin method is preferably 0.338 nm or less. More preferably, it is 0.337 or less. If the d002 value is too large, it means that the crystallinity of the composite carbon particles (A) is low, and the initial irreversible capacity of the lithium ion secondary battery may increase. On the other hand, since the theoretical value of the plane spacing of the 002 planes of the composite carbon particles (A) is 0.335 nm, it is usually 0.335 nm or more.

また、学振法によるX線広角回折で求めた本発明の複合炭素粒子(A)の結晶子サイズ(Lc)は、通常1.5nm以上、好ましくは3.0nm以上の範囲である。この範囲を下回ると、結晶性が低い粒子となり、リチウムイオン二次電池の可逆容量が減少してしまう可能性がある。また、前記下限は黒鉛の理論値である。
(d002)及び(Lc)の測定方法は、以下の通りである。
The crystallite size (Lc) of the composite carbon particles (A) of the present invention determined by X-ray wide-angle diffraction by the Gakushin method is usually in the range of 1.5 nm or more, preferably 3.0 nm or more. Below this range, the particles have low crystallinity, and the reversible capacity of the lithium ion secondary battery may decrease. The lower limit is the theoretical value of graphite.
The measuring methods of (d002) and (Lc) are as follows.

<d002面間隔、Lc>
試料粉末に総量の約15重量%のX線標準高純度シリコン粉末を加えて混合したものを材料とし、グラファイトモノクロメーターで単色化したCuKα線を線源とし、反射式ディフラクトメーター法で広角X線回折曲線を測定する。学振法を用いて面間隔(d002)及び結晶子の大きさ(Lc)を求める。
<d002 plane spacing, Lc>
The material is a mixture of sample powder and X-ray standard high-purity silicon powder, which is about 15% by weight of the total amount, and the CuKα ray monochromated with a graphite monochromator is used as the radiation source. Measure the line diffraction curve. The interplanar spacing (d002) and crystallite size (Lc) are determined using the Gakushin method.

(ラマンR値)
ラマンR値は、ラマン分光法で求めたラマンスペクトルにおける1580cm-1付近のピークPAの強度IAと、1360cm-1付近のピークPBの強度IBとを測定したときの、その強度比R(R=IB/IA)として定義する。なお、「1580cm-1付近」とは1580~1620cm-1の範囲を、「1360cm-1付近」とは1350~1370cm-1の範囲を指す。
(Raman R value)
The Raman R value is the intensity ratio R (R =) when the intensity IA of the peak PA near 1580 cm -1 and the intensity IB of the peak PB near 1360 cm -1 in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy are measured. Defined as IB / IA). The term "near 1580 cm -1 " refers to the range of 1580 to 1620 cm -1 , and the term "near 1360 cm -1 " refers to the range of 1350 to 1370 cm -1 .

本発明の複合炭素粒子(A)のラマンR値は、通常0.01以上、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.3以上、更に好ましくは、0.36以上、特に好ましくは0.4以上、最も好ましくは0.5以上である。また、通常1.00以下、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.75以下、更に好ましくは0.7以下、最も好ましくは0.65以下である。 The Raman R value of the composite carbon particles (A) of the present invention is usually 0.01 or more, preferably 0.1 or more, more preferably 0.3 or more, still more preferably 0.36 or more, and particularly preferably 0. 4 or more, most preferably 0.5 or more. Further, it is usually 1.00 or less, preferably 0.8 or less, more preferably 0.75 or less, still more preferably 0.7 or less, and most preferably 0.65 or less.

ラマンR値が小さすぎると、本発明の複合炭素粒子(A)の製造工程における黒鉛質粒子等の力学的エネルギー処理において、粒子表面に充分なダメージが与えられていないということであり、このため複合炭素粒子(A)においては、ダメージによる黒鉛質粒子等の表面の微細なクラックや欠損、構造欠陥などのLiイオンの受け入れまたは放出の場所の量が少ないため、リチウムイオン二次電池において、Liイオンの急速充放電性が悪くなる場合がある。 If the Raman R value is too small, it means that the particle surface is not sufficiently damaged in the mechanical energy treatment of the graphite particles or the like in the manufacturing process of the composite carbon particles (A) of the present invention. In the composite carbon particles (A), since the amount of places where Li ions are received or released such as fine cracks and defects on the surface of graphite particles due to damage and structural defects is small, Li is used in the lithium ion secondary battery. The rapid charge / discharge property of ions may deteriorate.

また、ラマンR値が大きいということは、例えば、黒鉛質粒子等を被覆している非晶質炭素の量が多い、及び/又はは過剰な力学的エネルギー処理による黒鉛質粒子等の表面の微細なクラックや欠損、構造欠陥の量が多すぎることを表しており、ラマンR値が大きすぎると非晶質炭素の持つ不可逆容量の影響の増大、電解液との副反応の増大により、リチウムイオン二次電池の初期充放電効率の低下やガス発生量の増大を招き、電池容量が低下する傾向がある。 Further, a large Raman R value means that, for example, the amount of amorphous carbon covering the graphite particles is large, and / or the surface fineness of the graphite particles or the like due to excessive mechanical energy treatment is performed. It indicates that the amount of cracks, defects, and structural defects is too large. If the Raman R value is too large, the influence of the irreversible capacity of amorphous carbon increases, and the side reaction with the electrolytic solution increases, resulting in lithium ions. The initial charge / discharge efficiency of the secondary battery is lowered and the amount of gas generated is increased, so that the battery capacity tends to be lowered.

ラマンスペクトルはラマン分光器で測定できる。具体的には、測定対象粒子を測定セル内へ自然落下させることで試料充填し、測定セル内にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、測定セルをこのレーザー光と垂直な面内で回転させながら測定を行う。
アルゴンイオンレーザー光の波長 :514.5nm
試料上のレーザーパワー :25mW
分解能 :4cm-1
測定範囲 :1100cm-1~1730cm-1
ピーク強度測定、ピーク半値幅測定:バックグラウンド処理、スムージング処理(単純平均によるコンボリューション5ポイント)
The Raman spectrum can be measured with a Raman spectroscope. Specifically, the particles to be measured are naturally dropped into the measurement cell to fill the sample, and while irradiating the measurement cell with argon ion laser light, the measurement cell is rotated in a plane perpendicular to the laser light. Make a measurement.
Wavelength of argon ion laser light: 514.5 nm
Laser power on sample: 25 mW
Resolution: 4 cm -1
Measurement range: 1100 cm -1 to 1730 cm -1
Peak intensity measurement, peak half width measurement: background processing, smoothing processing (convolution 5 points by simple average)

(細孔容積)
本発明の複合炭素粒子(A)の水銀圧入法による10nm~100000nmの範囲の細孔容積は、通常1.0mL/g以下、好ましくは、0.9mL/g以下、より好ましくは0.8mL/g以下であり、通常、0.05mL/g以上、好ましくは、0.1mL/g以上、より好ましくは0.15mL/g以上である。全細孔容積が上記範囲を下回ると、非水系電解液の浸入可能な空隙が少なくなり易く、急速充放電をさせた時にLiイオンの挿入脱離が間に合わなくなり、それに伴いリチウム金属が析出しサイクル特性が悪化する傾向がある。一方、上記範囲を上回ると、極板作製時にバインダーが空隙に吸収され易くなり、それに伴い極板強度の低下を招く傾向がある。
(Pore volume)
The pore volume in the range of 10 nm to 100,000 nm according to the mercury intrusion method of the composite carbon particles (A) of the present invention is usually 1.0 mL / g or less, preferably 0.9 mL / g or less, more preferably 0.8 mL / g. It is g or less, and is usually 0.05 mL / g or more, preferably 0.1 mL / g or more, and more preferably 0.15 mL / g or more. When the total pore volume is less than the above range, the number of voids in which the non-aqueous electrolyte solution can enter tends to decrease, and Li ions cannot be inserted and removed in time when rapid charging and discharging are performed. The characteristics tend to deteriorate. On the other hand, if it exceeds the above range, the binder is likely to be absorbed into the voids when the electrode plate is manufactured, and the strength of the electrode plate tends to decrease accordingly.

本発明の複合炭素粒子(A)の細孔径80nm~900nmの範囲の微細孔容積は、水銀圧入法(水銀ポロシメトリー)を用いて測定した値であり、通常0.08mL/g以上、好ましくは0.1mL/g以上、より好ましくは0.15mL/g以上、更に好ましくは0.3mL/g以上である。また、通常1mL/g以下であり、好ましくは0.8mL/g以下、更に好ましくは0.5mL/g以下である。 The fine pore volume in the pore diameter range of 80 nm to 900 nm of the composite carbon particles (A) of the present invention is a value measured by a mercury injection method (mercury porosometry), and is usually 0.08 mL / g or more, preferably 0.08 mL / g or more. It is 0.1 mL / g or more, more preferably 0.15 mL / g or more, still more preferably 0.3 mL / g or more. Further, it is usually 1 mL / g or less, preferably 0.8 mL / g or less, and more preferably 0.5 mL / g or less.

細孔径80nm~900nmの範囲の微細孔容積が上記範囲を下回ると、非水系二次電池の充放電の際に電解液の移動が十分円滑に行われず、急速充放電をさせた時にLiイオンの挿入脱離が間に合わなくなり、それに伴いリチウム金属が析出しサイクル特性が悪化する傾向がある。一方、上記範囲を上回ると、極板作製時にバインダーが空隙に吸収され易くなり、それに伴い極板強度の低下や初期効率の低下を招く傾向がある。 When the fine pore volume in the pore diameter range of 80 nm to 900 nm is less than the above range, the electrolytic solution does not move smoothly sufficiently during charging / discharging of the non-aqueous secondary battery, and Li ions are generated during rapid charging / discharging. Insertion and desorption cannot be made in time, and lithium metal tends to precipitate and cycle characteristics tend to deteriorate. On the other hand, if it exceeds the above range, the binder is likely to be absorbed into the voids during the production of the electrode plate, which tends to cause a decrease in the plate strength and a decrease in the initial efficiency.

なお、水銀圧入法による細孔容積の測定方法は以下の通りである。 The method for measuring the pore volume by the mercury intrusion method is as follows.

上記水銀ポロシメトリー用の装置として、水銀ポロシメーター(オートポア9520:マイクロメリティックス社製)を用いることができる。試料を0.2g前後の値となるように秤量し、パウダー用セルに封入し、室温、真空下(50μmHg以下)にて10分間脱気して前処理を実施する。
引き続き、4psia(約28kPa)に減圧して前記セルに水銀を導入し、圧力を4psia(約28kPa)から40000psia(約280MPa)までステップ状に昇圧させた後、25psia(約170kPa)まで降圧させる。
As the device for the mercury porosimeter, a mercury porosimeter (Autopore 9520: manufactured by Micromeritics) can be used. The sample is weighed to a value of about 0.2 g, sealed in a powder cell, degassed at room temperature under vacuum (50 μmHg or less) for 10 minutes, and pretreatment is performed.
Subsequently, the pressure is reduced to 4 psia (about 28 kPa), mercury is introduced into the cell, the pressure is stepped up from 4 psia (about 28 kPa) to 40,000 psia (about 280 MPa), and then the pressure is lowered to 25 psia (about 170 kPa).

昇圧時のステップ数は80点以上とし、各ステップでは10秒の平衡時間の後、水銀圧入量を測定する。こうして得られた水銀圧入曲線からWashburnの式を用い、細孔分布を算出する。
なお、水銀の表面張力(γ)は485dyne/cm、接触角(ψ)は140°として算出する。平均細孔径は、累計細孔体積が50%となるときの細孔径として定義する。
The number of steps at the time of pressurization is 80 points or more, and in each step, the amount of mercury injection is measured after an equilibrium time of 10 seconds. From the mercury intrusion curve thus obtained, the pore distribution is calculated using the Washburn formula.
The surface tension (γ) of mercury is calculated as 485 dyne / cm, and the contact angle (ψ) is calculated as 140 °. The average pore diameter is defined as the pore diameter when the cumulative pore volume is 50%.

<複合炭素粒子(A)の製造方法>
本発明の複合炭素粒子(A)は、黒鉛質粒子と炭素質粒子と炭素質物との複合粒子であれば特にその製造方法は限定されないが、例えば、以下の(1)及び(2)の観点を考慮した製造方法を採用することが好ましい。
<Manufacturing method of composite carbon particles (A)>
The method for producing the composite carbon particles (A) of the present invention is not particularly limited as long as it is a composite particle of graphite particles, carbonaceous particles and a carbonaceous substance, but for example, the following viewpoints (1) and (2) It is preferable to adopt a manufacturing method in consideration of.

(1)黒鉛質粒子と炭素質粒子を混合した混合粉体を準備し、それに炭素質物前駆体を混合して、これを不活性ガス中で熱処理する。 (1) A mixed powder in which graphitic particles and carbonaceous particles are mixed is prepared, a carbonaceous substance precursor is mixed therein, and this is heat-treated in an inert gas.

このような製造方法を採用することにより、本発明の複合炭素粒子(A)の好ましい形態である、複合炭素粒子(A)の一部若しくは全面を炭素質粒子と炭素質物が被覆した複層構造炭素材を作製し易くなる利点がある。 By adopting such a manufacturing method, a multi-layer structure in which a part or the entire surface of the composite carbon particles (A), which is a preferable form of the composite carbon particles (A) of the present invention, is coated with the carbonaceous particles and the carbonaceous material. There is an advantage that it becomes easy to produce a carbon material.

(2)黒鉛質粒子と炭素質粒子を混合する装置として、黒鉛質粒子と炭素質粒子を混合・撹拌する混合撹拌機構のみならず、黒鉛質粒子や炭素質粒子を解砕する解砕機構を備える装置、いわゆる解砕混合機を採用して混合する。 (2) As a device for mixing graphite particles and carbonaceous particles, not only a mixing and stirring mechanism for mixing and stirring graphite particles and carbonaceous particles, but also a crushing mechanism for crushing graphite particles and carbonaceous particles is provided. A device provided, a so-called crushing mixer, is adopted for mixing.

このような解砕混合機を用いて黒鉛質粒子と炭素質粒子を混合することにより、黒鉛質粒子や炭素質粒子の凝集体を解砕して均一に混合することができる。複合化する前に黒鉛質粒子や炭素質粒子の凝集体を十分に解砕して均一に混合しておくことにより、その後の工程において生じる炭素質粒子同士の凝集も抑制することができる。例えば、炭素質粒子の凝集体が多く残存する複合炭素粒子(A)は、合計細孔体積及び顕微ラマン分光装置によるラマンR値の比が大きくなる傾向にあり、保存特性が低下する傾向がある。 By mixing the graphite particles and the carbonaceous particles using such a crushing mixer, the graphite particles and the agglomerates of the carbonic particles can be crushed and uniformly mixed. By sufficiently crushing the aggregates of graphite particles and carbonaceous particles and mixing them uniformly before compounding, it is possible to suppress the aggregation of carbonaceous particles generated in the subsequent steps. For example, in the composite carbon particles (A) in which a large amount of agglomerates of carbonaceous particles remain, the ratio of the total pore volume and the Raman R value by the micro Raman spectroscope tends to be large, and the storage characteristics tend to be deteriorated. ..

以上の(1)及び(2)の観点を考慮した製造方法としては、以下の工程(a)~(c)を含む製造方法が挙げられる。
工程(a):黒鉛質粒子と炭素質粒子を解砕しながら混合撹拌する工程
工程(b):工程(a)で得られた粉体に炭素質物前駆体を混合する工程
工程(c):工程(b)で得られた混合物を、不活性ガス中で熱処理する工程
なお、黒鉛質粒子、炭素質粒子及び炭素質物前駆体はそれぞれ1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the manufacturing method in consideration of the above viewpoints (1) and (2) include manufacturing methods including the following steps (a) to (c).
Step (a): Mixing and stirring the graphite particles and carbonaceous particles while crushing them Step (b): Step of mixing the carbonaceous material precursor with the powder obtained in step (a): A step of heat-treating the mixture obtained in the step (b) in an inert gas. One type of each of the graphite particles, the carbonaceous particles and the carbonaceous material precursor may be used alone, or a combination of two or more types may be used. May be used.

<工程(a)>
黒鉛質粒子と炭素質粒子を解砕しながら混合撹拌する方法は、常法により行うことができる。以下に一例を示す。
<Step (a)>
The method of mixing and stirring the graphite particles and the carbonaceous particles while crushing them can be carried out by a conventional method. An example is shown below.

(1)黒鉛質粒子と炭素質粒子の混合比率
黒鉛質粒子と炭素質粒子の混合比率は、目的とする複合粒子の組成に基づいて適宜選択されるべきものであるが、黒鉛質粒子に対して、炭素質粒子は、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.15重量%以上であり、通常20重量%以下、好ましくは10重量%以下、より好ましくは5重量%以下、更に好ましくは2.9重量%以下である。上記範囲であると、電池の充放電効率および放電容量などリチウムイオン二次電池に求められる諸特性を満足しつつ、低温下においても入出力特性が高くなる利点がある。
(1) Mixing ratio of graphite particles and carbonaceous particles The mixing ratio of graphite particles and carbonaceous particles should be appropriately selected based on the composition of the target composite particles, but with respect to the graphite particles. The carbonic particles are usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.15% by weight or more, usually 20% by weight or less, preferably 10% by weight or less, and more. It is preferably 5% by weight or less, more preferably 2.9% by weight or less. Within the above range, there is an advantage that the input / output characteristics are improved even at a low temperature while satisfying various characteristics required for a lithium ion secondary battery such as battery charge / discharge efficiency and discharge capacity.

(2)混合装置
黒鉛質粒子と炭素質粒子を混合する装置として解砕混合機を採用する場合、具体的な装置は特に限定されず、市販されているものを適宜採用することができるが、例えばロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ヘンシェルミキサー等が挙げられる。また、解砕混合条件も特に限定されないが、解砕羽根(チョッパー)の回転数は、通常100rpm以上、好ましくは1000rpm以上、より好ましくは2000rpm以上であり、通常100000rpm以下、好ましくは30000rpm以下、好ましくは10000rpm以下である。さらに解砕混合時間は、通常30秒以上、好ましくは1分以上、より好ましくは10分以上であり、通常24時間以下、好ましくは3時間以下、より好ましくは1時間以下である。上記範囲内であると、黒鉛質粒子や炭素質粒子の凝集を効果的に防止することができる。
(2) Mixing device When a crushing mixer is used as a device for mixing graphite particles and carbonaceous particles, the specific device is not particularly limited, and a commercially available device can be appropriately used. For example, a locking mixer, a radige mixer, a Henschel mixer and the like can be mentioned. Further, the crushing and mixing conditions are not particularly limited, but the rotation speed of the crushing blade (chopper) is usually 100 rpm or more, preferably 1000 rpm or more, more preferably 2000 rpm or more, usually 100,000 rpm or less, preferably 30,000 rpm or less, preferably 30,000 rpm or less. Is 10000 rpm or less. Further, the crushing and mixing time is usually 30 seconds or more, preferably 1 minute or more, more preferably 10 minutes or more, and usually 24 hours or less, preferably 3 hours or less, more preferably 1 hour or less. Within the above range, aggregation of graphitic particles and carbonaceous particles can be effectively prevented.

<工程(b)>
工程(a)で得られた粉体(以下、「原料炭素材」と称す場合がある。)と炭素質物前駆体との混合は常法により行うことができる。以下に、一例を示す。
<Step (b)>
The powder obtained in the step (a) (hereinafter, may be referred to as “raw material carbon material”) and the carbonaceous material precursor can be mixed by a conventional method. An example is shown below.

(1)混合温度
混合温度は炭素質物前駆体の軟化点以上であり、通常5℃以上であり、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上、一方通常250℃以下、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下、さらに好ましくは150℃以下である。軟化点より低い温度で混合した場合、炭素質物前駆体の流動性が悪くなり、均一に混合できないばかりではなく、加圧処理の際に液漏れの原因となる傾向がある。一方、温度が高すぎる場合、均一に混合又は捏合することが困難になり、且つ液状にするまでの加熱時間の長期化や高温で取り扱う必要が生じるため生産性に欠ける傾向がある。
(1) Mixing temperature The mixing temperature is above the softening point of the carbonaceous material precursor, usually 5 ° C. or higher, preferably 40 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, while usually 250 ° C. or lower, preferably 200 ° C. or lower. , More preferably 180 ° C. or lower, still more preferably 150 ° C. or lower. When mixed at a temperature lower than the softening point, the fluidity of the carbonaceous precursor deteriorates, which not only makes it impossible to mix uniformly, but also tends to cause liquid leakage during the pressure treatment. On the other hand, if the temperature is too high, it becomes difficult to uniformly mix or knead the mixture, and the heating time until the liquid is liquefied and the handling at a high temperature are required, so that the productivity tends to be poor.

(2)工程(a)で得られた粉体と炭素質物前駆体の混合比率
工程(a)で得られた粉体と炭素質物前駆体の混合比率は、目的とする複合炭素粒子(A)の組成に基づいて適宜選択されるべきものであるが、原料炭素材に対して、炭素質物前駆体は、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.5重量%以上であり、更に好ましくは1重量%以上であり、通常60重量%以下、好ましくは30重量%以下、より好ましくは20重量%以下であり、更に好ましくは10重量%以下であり、特に好ましくは5重量%以下である。上記範囲であると、電池の充放電効率、放電容量、および低温下における入出力特性が高くなる利点がある。
(2) Mixing ratio of powder and carbonaceous material precursor obtained in step (a) The mixing ratio of powder and carbonaceous material precursor obtained in step (a) is the target composite carbon particles (A). Although it should be appropriately selected based on the composition of the above, the carbonaceous material precursor is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0. 5% by weight or more, more preferably 1% by weight or more, usually 60% by weight or less, preferably 30% by weight or less, more preferably 20% by weight or less, still more preferably 10% by weight or less. Particularly preferably, it is 5% by weight or less. Within the above range, there is an advantage that the charge / discharge efficiency of the battery, the discharge capacity, and the input / output characteristics at low temperature are improved.

また、工程(a)で得られた粉体と混合する際に、炭素質物前駆体は有機溶媒によって希釈してもよい。希釈する理由としては、有機溶媒で希釈することで混合する炭素質物前駆体の粘度を下げ、より効率良く、均一に原料炭素材を被覆できるからである。 Further, the carbonaceous material precursor may be diluted with an organic solvent when mixed with the powder obtained in the step (a). The reason for the dilution is that by diluting with an organic solvent, the viscosity of the carbonaceous material precursor to be mixed can be lowered, and the raw material carbon material can be coated more efficiently and uniformly.

ここで用いる有機溶媒の種類としては、ペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、ジメチルブタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の炭化水素;エチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジイソアミルエーテル、メチルフェニルエーテル、アミルフェニルエーテル、エチルベンジルエーテル等のエーテル;アセトン、メチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン等のケトン;ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸イソブチル、酢酸メチル、酢酸イソアミル、酢酸メトキシブチル、酢酸シクロヘキシル、酪酸メチル、酪酸エチル、安息香酸ブチル、安息香酸イソアミル等のエステル;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、アミルベンゼン、ジアミルベンゼン、トリアミルベンゼン、テトラアミルベンゼン、ドデシルベンゼン、ジドデシルベンゼン、アミルトルエン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素等があるが、これらに限定されるものではない。また、これらを2種以上混合したものでもよい。この中でも、ベンゼン、トルエン、キシレンが比較的沸点が高く粘度の低い有機溶媒であり、揮発による濃度変化等が起こり難く、炭素質物前駆体の粘度を下げられる点で特に好ましい。 Examples of the organic solvent used here include hydrocarbons such as pentane, hexane, isohexane, heptane, octane, isooctane, decane, dimethylbutane, cyclohexane and methylcyclohexane; ethyl ether, isopropyl ether, diisoamyl ether and methylphenyl ether. Ethers such as amylphenyl ether and ethyl benzyl ether; ketones such as acetone, methyl acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and diethyl ketone; methyl formate, ethyl formate, isobutyl formate, methyl acetate, isoamyl acetate, methoxybutyl acetate, cyclohexyl acetate, etc. Esters such as methyl butyrate, ethyl butyrate, butyl benzoate, isoamyl benzoate, etc .; benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, diethylbenzene, isopropylbenzene, amylbenzene, diamylbenzene, triamylbenzene, tetraamylbenzene, dodecylbenzene, didodecyl There are, but are not limited to, aromatic hydrocarbons such as benzene, amyltoluene, tetraline and cyclohexylbenzene. Further, two or more kinds of these may be mixed. Among these, benzene, toluene, and xylene are organic solvents having a relatively high boiling point and a low viscosity, and are particularly preferable in that the concentration change due to volatilization is unlikely to occur and the viscosity of the carbonaceous substance precursor can be lowered.

また、有機溶媒による希釈比率は、有機溶媒の重量に対して、炭素質物前駆体が、通常5重量%以上、好ましくは25重量%以上、より好ましくは40重量%以上、更に好ましくは重量50%以上であり、通常90重量%以下、好ましくは80重量%以下、より好ましくは70重量%以下、更に好ましくは60重量%以下である。この希釈倍率が大きすぎると炭素質物前駆体の濃度が低下し、効率的に原料炭素材を被覆することができない傾向がある。希釈倍率が小さすぎると炭素質物前駆体濃度が十分に低下せず、効率的に原料炭素材を被覆することができない傾向がある。 The dilution ratio with the organic solvent is such that the carbonaceous substance precursor is usually 5% by weight or more, preferably 25% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, still more preferably 50% by weight, based on the weight of the organic solvent. It is usually 90% by weight or less, preferably 80% by weight or less, more preferably 70% by weight or less, still more preferably 60% by weight or less. If this dilution ratio is too large, the concentration of the carbonaceous material precursor decreases, and there is a tendency that the raw material carbon material cannot be efficiently coated. If the dilution ratio is too small, the concentration of the carbonaceous precursor does not decrease sufficiently, and there is a tendency that the raw material carbon material cannot be efficiently coated.

混合は通常は常圧下で行うが、所望ならば、減圧下又は加圧下で行うこともできる。混合は回分方式及び連続方式のいずれで行うこともできる。いずれの場合でも、粗混合に適した装置及び精密混合に適した装置を組合せて用いることにより、混合効率を向上させることができる。 Mixing is usually carried out under normal pressure, but can also be carried out under reduced pressure or pressure if desired. Mixing can be performed by either a batch method or a continuous method. In either case, the mixing efficiency can be improved by using a combination of an apparatus suitable for crude mixing and an apparatus suitable for precise mixing.

本工程で得られた混合物又は希釈混合物の粘度は、通常100cP以下、好ましくは70cP以下、より好ましくは50cP以下である。また通常1cP以上、好ましくは10cP以上である。粘度が高すぎると、サイクル時の劣化が起こり易く、サイクル特性が悪くなる傾向がある。 The viscosity of the mixture or diluted mixture obtained in this step is usually 100 cP or less, preferably 70 cP or less, and more preferably 50 cP or less. Further, it is usually 1 cP or more, preferably 10 cP or more. If the viscosity is too high, deterioration during cycling tends to occur, and the cycle characteristics tend to deteriorate.

(3)混合装置
回分方式の混合装置としては、2本の枠型が自転しつつ公転する構造の混合機;高速高剪断ミキサーであるディゾルバーや高粘度用のバタフライミキサーの様な、一枚のブレートがタンク内で撹拌・分散を行う構造の装置;半円筒状混合槽の側面に沿ってシグマ型などの撹拌翼が回転する構造を有する、いわゆるニーダー形式の装置;撹拌翼を3軸にしたトリミックスタイプの装置;容器内に回転ディスクと分散媒体を有するいわゆるビーズミル型式の装置などが用いられる。
(3) Mixing device As a batch type mixing device, a mixer with a structure in which two frame molds rotate and revolve; a single piece such as a dissolver which is a high-speed high shear mixer and a butterfly mixer for high viscosity. A device with a structure in which the brate stirs and disperses in the tank; a so-called kneader-type device having a structure in which a stirring blade such as a sigma type rotates along the side surface of a semi-cylindrical mixing tank; the stirring blade has three axes. Trimix type device; A so-called bead mill type device having a rotating disk and a dispersion medium in the container is used.

またシャフトによって回転されるパドルが内装された容器を有し、容器内壁面はパドルの回転の最外線に実質的に沿って、好ましくは長い双胴型に形成され、パドルは互いに対向する側面を摺動可能に咬合するようにシャフトの軸方向に多数対配列された構造の装置(例えば栗本鉄工所製のKRCリアクタ、SCプロセッサ、東芝機械セルマック社製のTEM、日本製鋼所製のTEX-Kなど);更には内部一本のシャフトと、シャフトに固定された複数のすき状又は鋸歯状のパドルが位相を変えて複数配置された容器を有し、その内壁面はパドルの回転の最外線に実質的に沿って、好ましくは円筒型に形成された構造の(外熱式)装置(例えばレーディゲ社製のレーディゲミキサー、大平洋機工社製のフローシェアーミキサー、月島機械社製のDTドライヤーなど)を用いることもできる。連続方式で混合を行うには、パイプラインミキサーや連続式ビーズミルなどを用いればよい。 It also has a container with a paddle rotated by a shaft, the inner wall of the container being formed substantially along the outermost line of rotation of the paddle, preferably in a long twin-body shape, with the paddles facing each other. Devices with a structure in which a large number of pairs are arranged in the axial direction of the shaft so as to be slidable (for example, KRC reactor manufactured by Kurimoto Iron Works, SC processor, TEM manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd., TEX-K manufactured by Japan Steel Works, Ltd.) Etc.); Furthermore, it has a single internal shaft and a container in which a plurality of plow-shaped or serrated paddles fixed to the shaft are arranged in different phases, and the inner wall surface thereof is the outermost line of rotation of the paddle. A (external heat type) device having a structure preferably formed in a cylindrical shape (for example, a Ladyge mixer manufactured by Ladyge Co., a flow shear mixer manufactured by Taiheiyo Kiko Co., Ltd., and a DT manufactured by Tsukishima Machine Co., Ltd.). A dryer or the like) can also be used. To perform mixing in a continuous manner, a pipeline mixer, a continuous bead mill, or the like may be used.

また、混合条件も特に限定されないが、回転翼の回転数は、通常5rpm以上、好ましくは10rpm以上、より好ましくは50rpm以上、更に好ましくは100rpm、特に好ましくは150rpmであり、また通常100000rpm以下、好ましくは10000rpm以下、より好ましくは1000rpm以下、更に好ましくは500rpm以下、特に好ましくは200rpm以下である。混合時間は、通常30秒以上、好ましくは1分以上、より好ましくは10分以上であり、通常24時間以下、好ましくは3時間以下、より好ましくは1時間以下である。上記範囲内であると、原料炭素材に炭素質物前駆体を均一に被覆することができる。 Further, the mixing conditions are not particularly limited, but the rotation speed of the rotary blade is usually 5 rpm or more, preferably 10 rpm or more, more preferably 50 rpm or more, still more preferably 100 rpm, particularly preferably 150 rpm, and usually 100,000 rpm or less, preferably 100,000 rpm or less. Is 10000 rpm or less, more preferably 1000 rpm or less, still more preferably 500 rpm or less, and particularly preferably 200 rpm or less. The mixing time is usually 30 seconds or more, preferably 1 minute or more, more preferably 10 minutes or more, and usually 24 hours or less, preferably 3 hours or less, more preferably 1 hour or less. Within the above range, the raw material carbon material can be uniformly coated with the carbonaceous material precursor.

<工程(c)>
(1)焼成温度
焼成温度は混合物の調製に用いた炭素質物前駆体により異なるが、炭素化する場合、通常は600℃以上、好ましくは700℃以上、より好ましくは800℃以上に加熱し、通常1500℃以下、好ましくは1400℃以下、より好ましくは1200℃以下に止めるのが好ましい。
<Step (c)>
(1) Firing temperature The calcination temperature varies depending on the carbonaceous material precursor used to prepare the mixture, but when carbonizing, it is usually heated to 600 ° C. or higher, preferably 700 ° C. or higher, more preferably 800 ° C. or higher, and is usually used. It is preferably kept at 1500 ° C. or lower, preferably 1400 ° C. or lower, and more preferably 1200 ° C. or lower.

黒鉛化する場合、通常2500℃以上、好ましくは2700℃以上、より好ましくは2900℃以上に加熱する。加熱温度の上限は、通常3500℃以下であり、好ましくは3200℃以下、より好ましくは3100℃以下に止めるのが好ましい。
焼成処理条件において、熱履歴温度条件、昇温速度、冷却速度、熱処理時間等は、適宜設定する。また、比較的低温領域で熱処理した後、所定の温度に昇温することもできる。なお、本工程に用いる反応機は回分式でも連続式でも、また一基でも複数基でもよい。
In the case of graphitization, it is usually heated to 2500 ° C. or higher, preferably 2700 ° C. or higher, more preferably 2900 ° C. or higher. The upper limit of the heating temperature is usually 3500 ° C. or lower, preferably 3200 ° C. or lower, and more preferably 3100 ° C. or lower.
In the firing treatment conditions, the heat history temperature condition, the temperature rising rate, the cooling rate, the heat treatment time, and the like are appropriately set. Further, after heat treatment in a relatively low temperature region, the temperature can be raised to a predetermined temperature. The reactor used in this step may be a batch type, a continuous type, a single reactor, or a plurality of reactors.

(2)焼成に使用する炉
焼成に使用する炉は上記要件を満たせば特に制約はないが、例えば、シャトル炉、トンネル炉、リードハンマー炉、ロータリーキルン、オートクレーブ等の反応槽、コーカー(コークス製造の熱処理槽)、タンマン炉、アチソン炉、高周波誘導加熱炉などを用いることができ、加熱方式も、直接式抵抗加熱、間接式抵抗加熱、直接燃焼加熱、輻射熱加熱等を用いることができる。熱処理時には、必要に応じて攪拌を行なってもよい。
(2) Furnace used for firing The furnace used for firing is not particularly limited as long as the above requirements are satisfied. A heat treatment tank), a Tanman furnace, an Achison furnace, a high frequency induction heating furnace, or the like can be used, and as the heating method, direct resistance heating, indirect resistance heating, direct combustion heating, radiant heat heating, and the like can be used. At the time of heat treatment, stirring may be performed if necessary.

<その他の工程>
前述の製造方法によって得られた複合粒子について、別途粉砕処理を行ってもよい。
粉砕処理に使用する粗粉砕機としては、ジョークラッシャー、衝撃式クラッシャー、コ-ンクラッシャー等が挙げられ、中間粉砕機としてはロールクラッシャー、ハンマーミル等が挙げられ、微粉砕機としてはボールミル、振動ミル、ピンミル、攪拌ミル、ジェットミル等が挙げられる。
<Other processes>
The composite particles obtained by the above-mentioned production method may be separately pulverized.
Examples of the coarse crusher used for the crushing process include a jaw crusher, an impact type crusher, a cone crusher and the like, examples of the intermediate crusher include a roll crusher and a hammer mill, and examples of the fine crusher include a ball mill and vibration. Examples include mills, pin mills, stirring mills, jet mills and the like.

この中でも、ボールミル、振動ミル等が、粉砕時間が短く、処理速度の観点から好ましい。 Among these, ball mills, vibration mills and the like have a short crushing time and are preferable from the viewpoint of processing speed.

粉砕速度は、装置の種類、大きさによって適宜設定するものであるが、例えば、ボールミルの場合、通常50rpm以上、好ましい100rpm以上、より好ましくは150rpm以上、更に好ましくは200rpm以上である。また、通常2500rpm以下、好ましくは2300rpm以下、より好ましくは2000rpm以下である。速度が速すぎると、粒子径の制御が難しくなる傾向があり、速度が遅すぎると処理速度が遅くなる傾向がある。
粉砕時間は、通常30秒以上、好ましい1分以上、より好ましくは1分30秒以上、更に好ましくは2分以上である。また、通常3時間以下、好ましくは2.5時間以下、より好ましくは2時間以下である。粉砕時間が短すぎると粒子径制御が難しくなる傾向があり、粉砕時間が長すぎると、生産性が低下する傾向がある。
The crushing speed is appropriately set depending on the type and size of the apparatus. For example, in the case of a ball mill, it is usually 50 rpm or more, preferably 100 rpm or more, more preferably 150 rpm or more, still more preferably 200 rpm or more. Further, it is usually 2500 rpm or less, preferably 2300 rpm or less, and more preferably 2000 rpm or less. If the speed is too fast, it tends to be difficult to control the particle size, and if the speed is too slow, the processing speed tends to be slow.
The crushing time is usually 30 seconds or longer, preferably 1 minute or longer, more preferably 1 minute 30 seconds or longer, still more preferably 2 minutes or longer. Further, it is usually 3 hours or less, preferably 2.5 hours or less, and more preferably 2 hours or less. If the crushing time is too short, it tends to be difficult to control the particle size, and if the crushing time is too long, the productivity tends to decrease.

振動ミルの場合、粉砕速度は、通常50rpm以上、好ましい100rpm以上、より好ましくは150rpm以上、更に好ましくは200rpm以上である。また、通常2500rpm以下、好ましくは2300rpm以下、より好ましくは2000rpm以下である。速度が速すぎると、粒子径の制御が難しくなる傾向があり、速度が遅すぎると処理速度が遅くなる傾向がある。
粉砕時間は、通常30秒以上、好ましくは1分以上、より好ましくは1分30秒以上、更に好ましくは2分以上である。また、通常3時間以下、好ましくは2.5時間以下、より好ましくは2時間以下である。粉砕時間が短すぎると粒子径制御が難しくなる傾向があり、粉砕時間が長すぎると、生産性が低下する傾向がある。
In the case of a vibration mill, the crushing speed is usually 50 rpm or more, preferably 100 rpm or more, more preferably 150 rpm or more, still more preferably 200 rpm or more. Further, it is usually 2500 rpm or less, preferably 2300 rpm or less, and more preferably 2000 rpm or less. If the speed is too fast, it tends to be difficult to control the particle size, and if the speed is too slow, the processing speed tends to be slow.
The crushing time is usually 30 seconds or longer, preferably 1 minute or longer, more preferably 1 minute 30 seconds or longer, still more preferably 2 minutes or longer. Further, it is usually 3 hours or less, preferably 2.5 hours or less, and more preferably 2 hours or less. If the crushing time is too short, it tends to be difficult to control the particle size, and if the crushing time is too long, the productivity tends to decrease.

さらに、前述の製造方法によって得られた複合粒子について、粒子径の分級処理を行ってもよい。 Further, the composite particles obtained by the above-mentioned production method may be subjected to a particle size classification treatment.

分級処理条件としては、目開きが、通常53μm以下、好ましくは45μm以下、より好ましくは38μm以下である。
分級処理に用いる装置としては特に制限はないが、例えば、乾式篩い分けの場合:回転式篩い、動揺式篩い、旋動式篩い、振動式篩い等を用いることができ、乾式気流式分級の場合:重力式分級機、慣性力式分級機、遠心力式分級機(クラシファイア、サイクロン等)等を用いることができ、湿式篩い分けの場合:機械的湿式分級機、水力分級機、沈降分級機、遠心式湿式分級機等を用いることができる。
As the classification treatment condition, the opening is usually 53 μm or less, preferably 45 μm or less, and more preferably 38 μm or less.
The device used for the classification process is not particularly limited, but for example, in the case of dry sieving: rotary sieving, swaying sieving, rotary sieving, vibration sieving, etc. can be used, and in the case of dry air flow sieving. : Gravity type classifier, inertial force type classifier, centrifugal force type classifier (classifier, cyclone, etc.) can be used, and in the case of wet sieving: mechanical wet classifier, hydraulic classifier, settling classifier, A centrifugal wet classifier or the like can be used.

(炭素質物の含有量)
本発明の複合炭素粒子(A)における炭素質物の含有量は、黒鉛質粒子に対して、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、更に好ましくは0.3%以上、特に好ましくは0.7重量%以上であり、また前記含有量は、通常20重量%以下、好ましくは15重量%以下、更に好ましくは10重量%以下、特に好ましくは7重量%以下、最も好ましくは5重量%以下である。
(Content of carbonaceous material)
The content of the carbonaceous substance in the composite carbon particles (A) of the present invention is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.3% or more, based on the graphite particles. Particularly preferably, it is 0.7% by weight or more, and the content is usually 20% by weight or less, preferably 15% by weight or less, still more preferably 10% by weight or less, particularly preferably 7% by weight or less, and most preferably. It is 5% by weight or less.

炭素質物の含有量が多すぎると、非水系二次電池において高容量を達成する為に十分な圧力で圧延を行った場合に、複合炭素粒子(A)にダメージが与えられて材料破壊が起こり、初期サイクル時充放電不可逆容量の増大、初期効率の低下を招く傾向がある。
一方、炭素質物の含有量が少なすぎると、被覆による効果が得られにくくなる傾向がある。すなわち、電池において電解液との副反応を十分に抑制できず、初期サイクル時充放電不可逆容量の増大、初期効率の低下を招く傾向がある。
If the content of carbonaceous material is too high, the composite carbon particles (A) will be damaged and the material will be destroyed when rolling is performed at a pressure sufficient to achieve a high capacity in a non-aqueous secondary battery. Initial cycle charge / discharge irreversible There is a tendency to increase the reverse capacity and decrease the initial efficiency.
On the other hand, if the content of the carbonaceous material is too small, it tends to be difficult to obtain the effect of the coating. That is, the side reaction with the electrolytic solution cannot be sufficiently suppressed in the battery, which tends to increase the charge / discharge irreversible capacity during the initial cycle and decrease the initial efficiency.

炭素質物の含有量は、材料焼成前後のサンプル重量より算出できる。なおこのとき、黒鉛質粒子の焼成前後重量変化はないものとして計算する。
w1を黒鉛質粒子の重量(kg)、w2を焼成後複合炭素粒子(A)重量(kg)とすると、炭素質物の含有量は、下記式で算出される。
炭素質物の含有量(重量%)=[(w2-w1)/w1]×100
The content of carbonaceous material can be calculated from the sample weight before and after firing the material. At this time, it is calculated assuming that there is no change in weight of the graphitic particles before and after firing.
Assuming that w1 is the weight (kg) of the graphitic particles and w2 is the weight (kg) of the composite carbon particles (A) after firing, the content of the carbonaceous material is calculated by the following formula.
Carbon content (% by weight) = [(w2-w1) / w1] × 100

(炭素質粒子の含有量)
本発明の複合炭素粒子(A)における炭素質粒子の含有量は、黒鉛質粒子に対する炭素質粒子の含有量で、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、更に好ましくは0.3%以上、特に好ましくは0.7重量%以上であり、また、通常20重量%以下、好ましくは15重量%以下、更に好ましくは10重量%以下、特に好ましくは7重量%以下、最も好ましくは5重量%以下である。
(Content of carbonaceous particles)
The content of the carbonaceous particles in the composite carbon particles (A) of the present invention is the content of the carbonic particles with respect to the graphite particles, and is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.1% by weight or more. 0.3% or more, particularly preferably 0.7% by weight or more, and usually 20% by weight or less, preferably 15% by weight or less, still more preferably 10% by weight or less, particularly preferably 7% by weight or less, most. It is preferably 5% by weight or less.

炭素質粒子の含有量が多すぎると、電解液との反応性が高まり、電池のサイクル特性が低下する傾向がある。
一方、炭素質粒子の含有量が少なすぎると、被覆による効果が得られにくくなる傾向がある。すなわち、電池において電解液との副反応を十分に抑制できず、初期サイクル時充放電不可逆容量の増大、初期効率の低下を招く傾向がある。
If the content of carbonaceous particles is too high, the reactivity with the electrolytic solution tends to increase, and the cycle characteristics of the battery tend to deteriorate.
On the other hand, if the content of carbonaceous particles is too small, it tends to be difficult to obtain the effect of coating. That is, the side reaction with the electrolytic solution cannot be sufficiently suppressed in the battery, which tends to increase the charge / discharge irreversible capacity during the initial cycle and decrease the initial efficiency.

ここで、炭素質粒子の含有量は、炭素質粒子の混合時における添加量とする。 Here, the content of the carbonaceous particles is the amount added when the carbonaceous particles are mixed.

<黒鉛質粒子>
本発明の複合炭素粒子(A)の原料となる、黒鉛質粒子としては、天然黒鉛、人造黒鉛の何れを用いてもよい。黒鉛としては、不純物の少ないものが好ましく、必要に応じて種々の精製処理を施して用いる。
黒鉛の形状は特に制限されず、薄片状、繊維状、不定形粒子などから適宜選択して用いることができるが、好ましくは薄片状である。
<Graphitic particles>
As the graphitic particles used as the raw material of the composite carbon particles (A) of the present invention, either natural graphite or artificial graphite may be used. The graphite is preferably one having few impurities, and is used after being subjected to various purification treatments as necessary.
The shape of graphite is not particularly limited and can be appropriately selected from flaky, fibrous, amorphous particles and the like, but is preferably flaky.

前記天然黒鉛としては、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土壌黒鉛等が挙げられる。前記鱗状黒鉛の産地は、主にスリランカであり、前記鱗片状黒鉛の産地は、マダガスカル、中国、ブラジル、ウクライナ、カナダ等であり、前記土壌黒鉛の主な産地は、朝鮮半島、中国、メキシコ等である。
これらの天然黒鉛の中で、土壌黒鉛は一般に粒径が小さいうえ、純度が低い。これに対して、鱗片状黒鉛や鱗状黒鉛は、黒鉛化度が高く不純物量が低い等の長所があるため、本発明において好ましく使用することができる。
Examples of the natural graphite include scaly graphite, scaly graphite, soil graphite and the like. The scaly graphite is mainly produced in Sri Lanka, the scaly graphite is produced in Madagascar, China, Brazil, Ukraine, Canada, etc., and the soil graphite is mainly produced in the Korean Peninsula, China, Mexico, etc. Is.
Among these natural graphites, soil graphite generally has a small particle size and low purity. On the other hand, scaly graphite and scaly graphite have advantages such as a high degree of graphitization and a low amount of impurities, and thus can be preferably used in the present invention.

また上記人造黒鉛としては、ピッチ原料を高温熱処理して製造した、コークス、ニードルコークス、高密度炭素材料等の黒鉛質粒子が挙げられる。
人造黒鉛の具体例としては、コールタールピッチ、石炭系重質油、常圧残油、石油系重質油、芳香族炭化水素、窒素含有環状化合物、硫黄含有環状化合物、ポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、天然高分子、ポリフェニレンサイルファイド、ポリフェニレンオキシド、フルフリルアルコール樹脂、フェノール-ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂などの有機物を、通常2500℃以上、3200℃以下の範囲の温度で焼成し、黒鉛化したものが挙げられる。
Examples of the artificial graphite include graphite particles such as coke, needle coke, and high-density carbon material produced by heat-treating a pitch raw material at a high temperature.
Specific examples of artificial graphite include coal tar pitch, coal-based heavy oil, atmospheric residual oil, petroleum-based heavy oil, aromatic hydrocarbons, nitrogen-containing cyclic compounds, sulfur-containing cyclic compounds, polyphenylene, and polyvinyl chloride. Organic substances such as polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyvinyl butyral, natural polymers, polyphenylene silfide, polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol-formaldehyde resin, and imide resin are usually used at a temperature in the range of 2500 ° C or higher and 3200 ° C or lower. Examples thereof include those that have been fired and graphitized.

黒鉛質粒子は、上述したように天然黒鉛、人造黒鉛、並びにコークス粉、ニードルコークス粉、及び樹脂等の黒鉛化物の粉体等を用いることができる。これらのうち、天然黒鉛が放電容量の高さ、製造の容易といった面から好ましい。 As the graphite particles, as described above, natural graphite, artificial graphite, coke powder, needle coke powder, graphitized powder such as resin, and the like can be used. Of these, natural graphite is preferable in terms of high discharge capacity and ease of production.

本発明の複合炭素粒子(A)の原料となる、黒鉛質粒子としては、極板構造を制御しやすい等の理由から球形化処理した天然黒鉛を用いることが好ましい。
球状の黒鉛質粒子を得るには、例えば、原料となる黒鉛に対し球形化処理を行う方法が挙げられる。以下に、球形化処理を行う方法について記載するが、この方法に限定されるものではない。
As the graphitic particles used as the raw material of the composite carbon particles (A) of the present invention, it is preferable to use sphericalized natural graphite for the reason that the electrode plate structure can be easily controlled.
In order to obtain spherical graphite particles, for example, a method of performing a spheroidizing treatment on graphite as a raw material can be mentioned. The method for performing the spheroidizing process will be described below, but the method is not limited to this method.

球形化処理に用いる装置としては、例えば、衝撃力を主体に、炭素材料の粒子間の相互作用も含めた圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を繰り返し粒子に与える装置を用いることができる。
具体的には、ケーシング内部に多数のブレードを設置したローターを有し、そのローターが高速回転することによって、内部に導入された炭素材料に対して衝撃圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を与え、表面処理を行なう装置が好ましい。また、黒鉛を循環させることによって機械的作用を繰り返し与える機構を有するものであるのが好ましい。
As the device used for the spheroidizing process, for example, a device that repeatedly applies mechanical actions such as compression, friction, and shear force to the particles, including the interaction between the particles of the carbon material, can be used mainly by the impact force. ..
Specifically, it has a rotor with a large number of blades installed inside the casing, and by rotating the rotor at high speed, mechanical actions such as impact compression, friction, and shear force are applied to the carbon material introduced inside. Is preferable, and an apparatus for performing surface treatment is preferable. Further, it is preferable that the graphite has a mechanism for repeatedly giving a mechanical action by circulating graphite.

炭素材料に機械的作用を与える好ましい装置としては、例えば、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロン(アーステクニカ社製)、CFミル(宇部興産社製)、メカノフュージョンシステム(ホソカワミクロン社製)、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)等が挙げられる。これらの中で、奈良機械製作所社製のハイブリダイゼーションシステムが好ましい。 Preferred devices for imparting mechanical action to carbon materials include, for example, a hybridization system (manufactured by Nara Kikai Seisakusho), Cryptron (manufactured by EarthTechnica Co., Ltd.), CF mill (manufactured by Ube Kosan Co., Ltd.), and a mechanofusion system (manufactured by Hosokawa Micron). (Made), Theta Composer (manufactured by Tokuju Kosakusho Co., Ltd.), etc. Among these, the hybridization system manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. is preferable.

前記装置を用いて処理する場合、例えば、回転するローターの周速度は通常30~100m/秒であり、40~100m/秒にするのが好ましく、50~100m/秒にするのがより好ましい。また、炭素材料に機械的作用を与える処理は、単に黒鉛を通過させるだけでも可能であるが、黒鉛を、30秒以上装置内を循環又は滞留させて処理するのが好ましく、1分以上装置内を循環又は滞留させて処理するのがより好ましい。 When processing using the above device, for example, the peripheral speed of the rotating rotor is usually 30 to 100 m / sec, preferably 40 to 100 m / sec, and more preferably 50 to 100 m / sec. Further, the treatment of giving a mechanical action to the carbon material can be performed by simply passing graphite through the apparatus, but it is preferable to circulate or retain the graphite in the apparatus for 30 seconds or longer, and to treat the graphite in the apparatus for 1 minute or longer. Is more preferably treated by circulating or accumulating.

(黒鉛質粒子の物性)
本発明における黒鉛質粒子は、次に示す物性の何れか1つ又は複数を満たしていることが好ましい。本発明においては、かかる物性を示す黒鉛質粒子1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせで併用してもよい。
なお、以下の物性の測定方法は、本発明の複合炭素粒子(A)の測定方法と同様である。
(Physical characteristics of graphitic particles)
The graphitic particles in the present invention preferably satisfy any one or more of the following physical characteristics. In the present invention, one kind of graphite particles exhibiting such physical characteristics may be used alone, or two or more kinds may be used in combination in any combination.
The following method for measuring the physical properties is the same as the method for measuring the composite carbon particles (A) of the present invention.

(a)平均粒子径d50
黒鉛質粒子のd50は通常50μm以下、好ましくは40μm以下、より好ましくは30μm以下、更に好ましくは20μm以下、特に好ましくは15μm以下であり、通常3μm以上、好ましくは4μm以上、より好ましくは5μm、更に好ましくは6μmμm以上である。d50が小さすぎると、比表面積が大きくなるため電解液の分解が増え、初期効率が低下する傾向があり、d50が大きすぎると急速充放電特性の低下を招く傾向がある。
(A) Average particle diameter d50
The d50 of the graphitic particles is usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less, still more preferably 20 μm or less, particularly preferably 15 μm or less, usually 3 μm or more, preferably 4 μm or more, more preferably 5 μm, and further. It is preferably 6 μm μm or more. If d50 is too small, the specific surface area becomes large, so that the decomposition of the electrolytic solution increases, and the initial efficiency tends to decrease. If d50 is too large, the rapid charge / discharge characteristics tend to deteriorate.

(b)アスペクト比
黒鉛質粒子のアスペクト比は、通常1以上、好ましくは1.5以上、より好ましくは1.6以上、更に好ましくは1.7以上、通常4以下、好ましくは3以下、より好ましくは2.5以下、更に好ましくは2以下である。
アスペクト比が大きすぎると、電極とした際に粒子が集電対と平行方向に並ぶ傾向があるため、電極の厚み方向への連続した空隙が充分確保されず、厚み方向へのリチウムイオン移動性が低下し、急速充放電特性の低下を招く傾向がある。
(B) Aspect ratio The aspect ratio of the graphitic particles is usually 1 or more, preferably 1.5 or more, more preferably 1.6 or more, still more preferably 1.7 or more, usually 4 or less, preferably 3 or less, and more. It is preferably 2.5 or less, more preferably 2 or less.
If the aspect ratio is too large, the particles tend to line up in the direction parallel to the current collecting pair when the electrode is used, so that continuous voids in the thickness direction of the electrode are not sufficiently secured, and lithium ion mobility in the thickness direction is not sufficiently secured. Tends to decrease, leading to a decrease in rapid charge / discharge characteristics.

(c)d10
黒鉛質粒子のd10は通常1μm以上、好ましくは2μm以上、より好ましくは3μm以上であり、また、通常20μm以下、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下である。
d10が小さすぎると、粒子の凝集傾向が強くなり、スラリー粘度上昇などの工程不都合の発生、非水系二次電池における電極強度の低下や初期充放電効率が低下する傾向がある。d10が大きすぎると高電流密度充放電特性の低下、低温入出力特性が低下する傾向がある。
(C) d10
The d10 of the graphitic particles is usually 1 μm or more, preferably 2 μm or more, more preferably 3 μm or more, and usually 20 μm or less, preferably 15 μm or less, more preferably 10 μm or less.
If d10 is too small, the tendency of particle aggregation becomes strong, process inconveniences such as an increase in slurry viscosity occur, the electrode strength in a non-aqueous secondary battery tends to decrease, and the initial charge / discharge efficiency tends to decrease. If d10 is too large, the high current density charge / discharge characteristics tend to deteriorate and the low temperature input / output characteristics tend to deteriorate.

(d)d90
黒鉛質粒子のd90は通常5μm以上、好ましくは8μm以上、より好ましくは10μm以上であり、また、通常100μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは30μm以下、更に好ましくは25μm以下である。
d90が小さすぎると、非水系二次電池における電極強度の低下や初期充放電効率の低下を招く場合があり、大きすぎるとスラリーの塗布時の筋引きなどの工程不都合の発生、高電流密度充放電特性の低下、低温入出力特性の低下を招く場合がある。
(D) d90
The d90 of the graphitic particles is usually 5 μm or more, preferably 8 μm or more, more preferably 10 μm or more, and usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 30 μm or less, still more preferably 25 μm or less.
If d90 is too small, the electrode strength in non-aqueous secondary batteries may decrease and the initial charge / discharge efficiency may decrease. It may lead to deterioration of discharge characteristics and low temperature input / output characteristics.

(e)BET比表面積(SA)
黒鉛質粒子のBET法による比表面積は通常0.5m/g以上、好ましくは1m/g以上、より好ましくは3m/g以上、更に好ましくは4m/g以上、特に好ましくは5m/g以上である。また、通常30m/g以下、好ましくは20m/g以下、より好ましくは10m/g以下、更に好ましくは9m/g以下、特に好ましくは8m/g以下である。比表面積が大きすぎると負極活物質として用いた時に電解液に露出した部分と電解液との反応性が増加し、初期効率の低下、ガス発生量の増大を招きやすく、好ましい電池が得られにくい傾向がある。比表面積が小さすぎるとリチウムイオンが出入りする部位が少なく、高速充放電特性及び出力特性に劣る傾向がある。
(E) BET specific surface area (SA)
The specific surface area of the graphitic particles by the BET method is usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 1 m 2 / g or more, more preferably 3 m 2 / g or more, still more preferably 4 m 2 / g or more, and particularly preferably 5 m 2 / G or more. Further, it is usually 30 m 2 / g or less, preferably 20 m 2 / g or less, more preferably 10 m 2 / g or less, still more preferably 9 m 2 / g or less, and particularly preferably 8 m 2 / g or less. If the specific surface area is too large, the reactivity between the portion exposed to the electrolytic solution and the electrolytic solution increases when used as the negative electrode active material, which tends to cause a decrease in initial efficiency and an increase in the amount of gas generated, making it difficult to obtain a preferable battery. Tend. If the specific surface area is too small, there are few sites where lithium ions enter and exit, and the high-speed charge / discharge characteristics and output characteristics tend to be inferior.

(f)タップ密度
黒鉛質粒子のタップ密度は、通常0.8g/cm以上、0.85g/cm以上が好ましく、0.9g/cm以上がより好ましく、0.95g/cm以上が更に好ましい。また、通常1.8g/cm以下、1.5g/cm以下が好ましく、1.3g/cm以下がより好ましい。
タップ密度が0.8g/cm以上であるということは、黒鉛質粒子が球状を呈していることを示す指標の一つである。タップ密度が0.8g/cmより小さいと、電極内で充分な連続空隙が確保されず、空隙に保持された電解液内のリチウムイオンの移動性が落ちることで、急速充放電特性が低下する傾向がある。
(F) Tap Density The tap density of the graphite particles is usually preferably 0.8 g / cm 3 or more, 0.85 g / cm 3 or more, more preferably 0.9 g / cm 3 or more, and 0.95 g / cm 3 or more. Is more preferable. In addition, usually 1.8 g / cm 3 or less, 1.5 g / cm 3 or less is preferable, and 1.3 g / cm 3 or less is more preferable.
The fact that the tap density is 0.8 g / cm 3 or more is one of the indicators indicating that the graphitic particles are spherical. When the tap density is smaller than 0.8 g / cm 3 , sufficient continuous voids are not secured in the electrode, and the mobility of lithium ions in the electrolytic solution held in the voids is lowered, so that the rapid charge / discharge characteristics are deteriorated. Tend to do.

(g)円形度
黒鉛質粒子の円形度は、通常0.88以上、より好ましくは0.9以上、更に好ましくは0.92以上である。また、円形度は通常1以下、好ましくは0.99以下、より好ましくは0.97以下である。円形度が小さすぎると、非水系二次電池の高電流密度充放電特性が低下する傾向がある。
(G) Circularity The circularity of the graphitic particles is usually 0.88 or more, more preferably 0.9 or more, still more preferably 0.92 or more. The circularity is usually 1 or less, preferably 0.99 or less, and more preferably 0.97 or less. If the circularity is too small, the high current density charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery tend to deteriorate.

(h)ラマンR値
黒鉛質粒子のラマンR値は通常1以下、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.6以下、更に好ましくは0.5以下であり、通常0.05以上、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.25以上である。ラマンR値がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎてLi挿入サイト数が減り、急速充放電特性の低下を招く傾向がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が乱れ、電解液との反応性が増し、充放電効率の低下やガス発生の増加を招く傾向がある。
(H) Raman R value The Raman R value of the graphite particles is usually 1 or less, preferably 0.8 or less, more preferably 0.6 or less, still more preferably 0.5 or less, and usually 0.05 or more, preferably 0.05 or less. Is 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, still more preferably 0.25 or more. When the Raman R value is lower than this range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, the number of Li insertion sites decreases, and the rapid charge / discharge characteristics tend to deteriorate. On the other hand, if it exceeds this range, the crystallinity of the particle surface is disturbed, the reactivity with the electrolytic solution increases, and the charge / discharge efficiency tends to decrease and the gas generation tends to increase.

(i)細孔容積
黒鉛質粒子の水銀圧入法による10nm~100000nmの範囲の細孔容積は、通常1.0mL/g以下、好ましくは、0.9mL/g以下、より好ましくは0.8mL/g以下であり、通常、0.05mL/g以上、好ましくは、0.1mL/g以上、より好ましくは0.15mL/g以上である。全細孔容積が上記範囲を下回ると、非水系電解液の浸入可能な空隙が少なくなり易く、急速充放電をさせた時にLiイオンの挿入脱離が間に合わなくなり、それに伴いリチウム金属が析出しサイクル特性が悪化する傾向がある。一方、上記範囲を上回ると、極板作製時にバインダーが空隙に吸収され易くなり、それに伴い極板強度の低下を招く傾向がある。
(I) Pore volume The pore volume in the range of 10 nm to 100,000 nm by the mercury intrusion method of graphite particles is usually 1.0 mL / g or less, preferably 0.9 mL / g or less, and more preferably 0.8 mL / g. It is g or less, and is usually 0.05 mL / g or more, preferably 0.1 mL / g or more, and more preferably 0.15 mL / g or more. When the total pore volume is less than the above range, the number of voids in which the non-aqueous electrolyte solution can enter tends to decrease, and Li ions cannot be inserted and removed in time when rapid charging and discharging are performed. The characteristics tend to deteriorate. On the other hand, if it exceeds the above range, the binder is likely to be absorbed into the voids when the electrode plate is manufactured, and the strength of the electrode plate tends to decrease accordingly.

(j)細孔径80nm~900nmの範囲の微細孔容積
黒鉛質粒子の細孔径80nm~900nmの範囲の微細孔容積は、水銀圧入法(水銀ポロシメトリー)を用いて測定した値であり、通常0.08mL/g以上、好ましくは0.1mL/g以上、より好ましくは0.15mL/g以上、更に好ましくは0.3mL/g以上である。また、通常1mL/g以下であり、好ましくは0.8mL/g以下、更に好ましくは0.5mL/g以下である。
細孔径80nm~900nmの範囲の微細孔容積が上記範囲を下回ると、非水系二次電池の充放電の際に電解液の移動が十分円滑に行われず、急速充放電をさせた時にLiイオンの挿入脱離が間に合わなくなり、それに伴いリチウム金属が析出しサイクル特性が悪化する傾向がある。一方、上記範囲を上回ると、極板作製時にバインダーが空隙に吸収され易くなり、それに伴い極板強度の低下や初期効率の低下を招く傾向がある。
(J) Micropore volume in the pore diameter range of 80 nm to 900 nm The micropore volume in the pore diameter range of 80 nm to 900 nm of the graphite particles is a value measured by a mercury intrusion method (mercury porosometry) and is usually 0. It is .08 mL / g or more, preferably 0.1 mL / g or more, more preferably 0.15 mL / g or more, still more preferably 0.3 mL / g or more. Further, it is usually 1 mL / g or less, preferably 0.8 mL / g or less, and more preferably 0.5 mL / g or less.
When the fine pore volume in the pore diameter range of 80 nm to 900 nm is less than the above range, the electrolytic solution does not move smoothly sufficiently during charging / discharging of the non-aqueous secondary battery, and Li ions are generated during rapid charging / discharging. Insertion and desorption cannot be made in time, and lithium metal tends to precipitate and cycle characteristics tend to deteriorate. On the other hand, if it exceeds the above range, the binder is likely to be absorbed into the voids during the production of the electrode plate, which tends to cause a decrease in the plate strength and a decrease in the initial efficiency.

<炭素質粒子>
本発明の複合炭素粒子(A)を構成する材となる、炭素質粒子としては種類も特に限定されないが、石炭微粉、気相炭素粉、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノファイバー等の1種又は2種以上が挙げられる。この中でもカーボンブラックが特に好ましい。カーボンブラックであると、低温下においても入出力特性が高くなり、同時に安価・簡便に入手が可能という利点がある。
<Carbonaceous particles>
The type of carbonaceous particles used as the material constituting the composite carbon particles (A) of the present invention is not particularly limited, but one of coal fine powder, vapor phase carbon powder, carbon black, Ketjen black, carbon nanofiber and the like. Or two or more kinds can be mentioned. Of these, carbon black is particularly preferable. Carbon black has the advantage that the input / output characteristics are high even at low temperatures, and at the same time, it can be obtained inexpensively and easily.

また、形状は特に限定されず、粒状、球状、鎖状、針状、繊維状、板状、鱗片状等の何れであってもよい。 Further, the shape is not particularly limited, and may be any of granular, spherical, chain, needle-like, fibrous, plate-like, scale-like and the like.

(炭素質粒子の物性)
本発明における炭素質粒子は、次に示す物性の何れか1つ又は複数を満たしていることが好ましい。本発明においては、かかる物性を示す炭素質粒子1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせで併用してもよい。
(Physical characteristics of carbonaceous particles)
The carbonaceous particles in the present invention preferably satisfy any one or more of the following physical characteristics. In the present invention, one kind of carbonaceous particles exhibiting such physical characteristics may be used alone, or two or more kinds may be used in combination in any combination.

(a)一次粒子径又は繊維径
本発明における炭素質粒子の一次粒子径又は繊維径は、通常1nm以上500nm以下である。一次粒子径は、好ましくは3nm以上、より好ましくは15nm以上であり、更に好ましくは30nm以上であり、特に好ましくは40nm以上であり、好ましくは200nm以下、より好ましくは100nm以下、特に好ましくは70nm以下である。なお、炭素質粒子の一次粒子径又は繊維径は、SEM等の電子顕微鏡観察やレーザー回折式粒度分布計などによって測定することができる。
炭素質粒子の一次粒子径又は繊維径が大きすぎる場合、比表面積が小さくなり、低温時の入出力特性が低下する傾向がある。また、炭素質粒子の一次粒子径又は繊維径が小さすぎる場合、比表面積が大きくなり、容量が低下する傾向がある
(A) Primary particle diameter or fiber diameter The primary particle diameter or fiber diameter of the carbonaceous particles in the present invention is usually 1 nm or more and 500 nm or less. The primary particle size is preferably 3 nm or more, more preferably 15 nm or more, further preferably 30 nm or more, particularly preferably 40 nm or more, preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less, and particularly preferably 70 nm or less. Is. The primary particle diameter or fiber diameter of the carbonaceous particles can be measured by electron microscope observation such as SEM or a laser diffraction type particle size distribution meter.
If the primary particle diameter or fiber diameter of the carbonaceous particles is too large, the specific surface area tends to be small, and the input / output characteristics at low temperatures tend to deteriorate. Also, if the primary particle size or fiber diameter of the carbonaceous particles is too small, the specific surface area tends to increase and the capacity tends to decrease.

(b)BET比表面積(SA)
炭素質粒子のBET法による比表面積は、通常1m/g以上、好ましくは10m/g以上、より好ましくは30m/g以上であり、通常1000m/g以下、好ましくは500m/g以下、より好ましくは100m/g以下、更に好ましくは70m/g以下の範囲である。比表面積が大きすぎると負極活物質として用いた時に電解液に露出した部分と電解液との反応性が増加し、初期効率の低下、ガス発生量の増大を招きやすく、好ましい電池が得られにくい傾向がある。比表面積が小さすぎるとLiイオンが出入りする部位が少なく、高速充放電特性及び出力特性に劣る傾向がある。
(B) BET specific surface area (SA)
The specific surface area of the carbonaceous particles by the BET method is usually 1 m 2 / g or more, preferably 10 m 2 / g or more, more preferably 30 m 2 / g or more, and usually 1000 m 2 / g or less, preferably 500 m 2 / g. Hereinafter, the range is more preferably 100 m 2 / g or less, still more preferably 70 m 2 / g or less. If the specific surface area is too large, the reactivity between the portion exposed to the electrolytic solution and the electrolytic solution increases when used as the negative electrode active material, which tends to cause a decrease in initial efficiency and an increase in the amount of gas generated, making it difficult to obtain a preferable battery. Tend. If the specific surface area is too small, there are few sites where Li ions enter and exit, and the high-speed charge / discharge characteristics and output characteristics tend to be inferior.

(c)嵩密度
炭素質粒子の嵩密度は、通常0.01g/cm以上、好ましくは0.1g/cm以上、より好ましくは0.15g/cm以上であり、更に好ましくは0.17g/cm以上であり、通常1g/cm以下、好ましくは0.8g/cm以下、より好ましくは0.6g/cm以下である。
炭素質粒子の嵩密度が大きすぎる場合、低温入出力特性が低下する傾向がある。また、嵩密度が小さすぎる場合、電池容量が低下する傾向がある。
炭素質粒子の嵩密度は、粉体密度測定器を用い、直径1.6cm、体積容量20cmの円筒状タップセルに、目開き300μmの篩を通して、原料炭素材を落下させて、セルに満杯に充填した後、その時の体積と試料の重量から密度を求めることによって測定することができる。
(C) Bulk Density The bulk density of the carbonaceous particles is usually 0.01 g / cm 3 or more, preferably 0.1 g / cm 3 or more, more preferably 0.15 g / cm 3 or more, and further preferably 0. It is 17 g / cm 3 or more, usually 1 g / cm 3 or less, preferably 0.8 g / cm 3 or less, and more preferably 0.6 g / cm 3 or less.
If the bulk density of the carbonaceous particles is too large, the low temperature input / output characteristics tend to deteriorate. Also, if the bulk density is too small, the battery capacity tends to decrease.
For the bulk density of carbonaceous particles, use a powder density measuring instrument to drop the raw carbon material into a cylindrical tap cell with a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 through a sieve with an opening of 300 μm to fill the cell. After filling, it can be measured by determining the density from the volume at that time and the weight of the sample.

(d)タップ密度
炭素質粒子のタップ密度は、通常0.1g/cm以上、好ましくは0.15g/cm以上、より好ましくは0.2g/cm以上であり、通常2g/cm以下、好ましくは1g/cm以下、より好ましくは0.8g/cm以下である。炭素質粒子のタップ密度が大きすぎる場合、低温入出力特性が低下する傾向があり、小さすぎる場合、電池容量が低下する傾向がある。
(D) Tap Density The tap density of the carbonaceous particles is usually 0.1 g / cm 3 or more, preferably 0.15 g / cm 3 or more, more preferably 0.2 g / cm 3 or more, and usually 2 g / cm 3 or more. Hereinafter, it is preferably 1 g / cm 3 or less, and more preferably 0.8 g / cm 3 or less. If the tap density of the carbonaceous particles is too large, the low temperature input / output characteristics tend to decrease, and if it is too small, the battery capacity tends to decrease.

(e)DBP吸油量
炭素質粒子のDBP吸油量は、通常10mL/100g以上、好ましくは50mL/100g以上、より好ましくは60mL/100g以上、通常1000mL/100g以下、好ましくは500mL/100g以下、より好ましくは200mL/100g以下、更に好ましくは100mL/100g以下である。
炭素質粒子のDBP吸油量が大きすぎる場合、容量が低下する傾向があり、小さすぎる場合、低温入出力特性が低下する傾向がある。
(E) DBP oil absorption The DBP oil absorption of carbonaceous particles is usually 10 mL / 100 g or more, preferably 50 mL / 100 g or more, more preferably 60 mL / 100 g or more, usually 1000 mL / 100 g or less, preferably 500 mL / 100 g or less, and more. It is preferably 200 mL / 100 g or less, and more preferably 100 mL / 100 g or less.
If the amount of DBP oil absorbed by the carbonaceous particles is too large, the capacity tends to decrease, and if it is too small, the low temperature input / output characteristics tend to decrease.

<炭素質物前駆体>
本発明の複合炭素粒子(A)の原料となる、炭素質物前駆体としては、以下の(i)又は(ii)に記載の炭素材が好ましく、これらは1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせで併用してもよい。
<Carbonate precursor>
As the carbonaceous material precursor which is the raw material of the composite carbon particles (A) of the present invention, the carbon material described in the following (i) or (ii) is preferable, and even if one of these is used alone, 2 Any combination of seeds or more may be used in combination.

(i)石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油、芳香族炭化水素、N環化合物、S環化合物、ポリフェニレン、有機合成高分子、天然高分子、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる群より選ばれた炭化可能な有機物
(ii)炭化可能な有機物を低分子有機溶媒に溶解させたもの
(I) Coal-based heavy oil, DC-based heavy oil, decomposition-based petroleum heavy oil, aromatic hydrocarbons, N-ring compounds, S-ring compounds, polyphenylene, organic synthetic polymers, natural polymers, thermoplastic resins and Hydrocarbonable organics selected from the group consisting of thermosetting resins (ii) Hydrocarbonable organics dissolved in low molecular weight organic solvents

前記石炭系重質油としては、軟ピッチから硬ピッチまでのコールタールピッチ、乾留液化油等が好ましく、前記直流系重質油としては、常圧残油、減圧残油等が好ましく、前記分解系石油重質油としては、原油、ナフサ等の熱分解時に副生するエチレンタール等が好ましく、前記芳香族炭化水素としては、アセナフチレン、デカシクレン、アントラセン、フェナントレン等が好ましく、前記N環化合物としては、フェナジン、アクリジン等が好ましく、前記S環化合物としては、チオフェン、ビチオフェン等が好ましく、前記ポリフェニレンとしては、ビフェニル、テルフェニル等が好ましく、前記有機合成高分子としては、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、これらのものの不溶化処理品、ポリアクリロニトリル、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリスチレン等が好ましく、前記天然高分子としては、セルロース、リグニン、マンナン、ポリガラクトウロン酸、キトサン、サッカロース等の多糖類等が好ましく、前記熱可塑性樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド等が好ましく、前記熱硬化性樹脂としては、フルフリルアルコール樹脂、フェノール-ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂等が好ましい。 The coal-based heavy oil is preferably a hydrocarbon pitch from a soft pitch to a hard pitch, a dry distillate liquefied oil, or the like, and the DC heavy oil is preferably a normal pressure residual oil, a reduced pressure residual oil, or the like, and the decomposition. As the petroleum heavy oil, ethylene tar or the like produced as a by-product during thermal decomposition of crude oil, naphtha or the like is preferable, and as the aromatic hydrocarbon, acenaphthalene, decacyclene, anthracene, phenanthrene or the like is preferable, and the N-ring compound is used. , Phenazine, Acrydin and the like are preferable, the S-ring compound is preferably thiophene, bithiophene and the like, the polyphenylene is preferably biphenyl, terphenyl and the like, and the organic synthetic polymer is polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, etc. Polyvinyl butyral, insolubilized products of these, polyacrylonitrile, polypyrrole, polythiophene, polystyrene and the like are preferable, and as the natural polymer, polysaccharides such as cellulose, lignin, mannan, polygalactouronic acid, chitosan and saccharose are preferable. The thermoplastic resin is preferably polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide or the like, and the thermosetting resin is preferably a furfuryl alcohol resin, a phenol-formaldehyde resin, an imide resin or the like.

また、前記炭素質物前駆体は、ベンゼン、トルエン、キシレン、キノリン、n-へキサン等の低分子有機溶媒に溶解させた溶液等の炭化物であってもよい。 Further, the carbonaceous substance precursor may be a carbide such as a solution dissolved in a low molecular weight organic solvent such as benzene, toluene, xylene, quinoline and n-hexane.

[酸化珪素粒子(B)]
<構成>
前述のメカニズムの項に説明したように、本発明の酸化珪素粒子(B)における珪素原子数(MSi)に対する酸素原子数(M)の比(M/MSi)は0.5~1.6であることが好ましい。また、ゼロ価の珪素原子を含むことが好ましい。また、結晶化した珪素の微結晶を含むことが好ましい。
[Silicon oxide particles (B)]
<Structure>
As described in the above-mentioned mechanism section, the ratio ( MO / M Si ) of the number of oxygen atoms (MO) to the number of silicon atoms (M Si ) in the silicon oxide particles (B) of the present invention is 0.5 to 0.5. It is preferably 1.6. Further, it is preferable to contain a zero-valent silicon atom. Further, it is preferable to contain crystallized silicon microcrystals.

/MSiは、より好ましくは0.7~1.3であり、特に好ましくは0.8~1.2である。M/MSiが上記範囲であると、Liイオン等のアルカリイオンの出入りのしやすい高活性な非晶質の珪素酸化物からなる粒子により、複合炭素粒子(A)に比べて高容量化を得ることができ、かつ非晶質構造により高サイクル維持率を達成することが可能となる。また、酸化珪素粒子(B)が、複合炭素粒子(A)によって形成された間隙に複合炭素粒子(A)との接点を確保しながら充填させることによって、充放電によるLiイオン等のアルカリイオンの吸蔵・放出に伴う酸化珪素粒子(B)の体積変化を該間隙により吸収させることが可能となる。このことにより、酸化珪素粒子(B)の体積変化による導電パス切れを抑制することができる。 The MO / M Si is more preferably 0.7 to 1.3, and particularly preferably 0.8 to 1.2. When MO / M Si is in the above range, the capacity is increased as compared with the composite carbon particles (A) due to the particles made of highly active amorphous silicon oxide in which alkaline ions such as Li ions easily enter and exit. And the amorphous structure makes it possible to achieve a high cycle maintenance rate. Further, the silicon oxide particles (B) are filled in the gaps formed by the composite carbon particles (A) while ensuring contact points with the composite carbon particles (A), so that alkaline ions such as Li ions due to charge and discharge can be charged. The volume change of the silicon oxide particles (B) due to occlusion / release can be absorbed by the gap. This makes it possible to suppress the breaking of the conductive path due to the volume change of the silicon oxide particles (B).

ゼロ価の珪素原子を含む酸化珪素粒子(B)は、固体NMR(29Si-DDMAS)測定において、通常、酸化珪素において存在する-110ppm付近を中心とし、特にピークの頂点が-100~-120ppmの範囲にあるブロードなピーク(P1)に加えて、-70ppmを中心とし、特にピークの頂点が-65~-85ppmの範囲にあるブロードなピーク(P2)が存在することが好ましい。これらのピークの面積比(P2)/(P1)は、0.1≦(P2)/(P1)≦1.0であることが好ましく、0.2≦(P2)/(P1)≦0.8の範囲であることがより好ましい。ゼロ価の珪素原子を含む酸化珪素粒子(B)が上記性状を有することによって、容量が大きく、かつ、サイクル特性の高い負極材を得ることができる。 Silicon oxide particles (B) containing zero-valent silicon atoms are usually centered around -110 ppm present in silicon oxide in solid NMR ( 29 Si-DDMAS) measurements, and the peak peak is -100 to -120 ppm. In addition to the broad peak (P1) in the range of −70 ppm, it is preferable that there is a broad peak (P2) centered on −70 ppm, in which the peak peak is in the range of −65 to −85 ppm. The area ratio (P2) / (P1) of these peaks is preferably 0.1 ≦ (P2) / (P1) ≦ 1.0, and 0.2 ≦ (P2) / (P1) ≦ 0. It is more preferably in the range of 8. Since the silicon oxide particles (B) containing zero-valent silicon atoms have the above-mentioned properties, a negative electrode material having a large capacity and high cycle characteristics can be obtained.

また、ゼロ価の珪素原子を含む酸化珪素粒子(B)は、水酸化アルカリを作用させた時に水素を生成することが好ましい。この時発生する水素量から換算される酸化珪素粒子(B)中のゼロ価の珪素原子の量としては、2~45重量%が好ましく、5~36重量%程度であることがより好ましく、10~30重量%程度であることが更に好ましい。ゼロ価の珪素原子の量が、2重量%未満では、充放電容量が小さくなる場合があり、逆に45重量%を超えるとサイクル特性が劣る場合がある。 Further, it is preferable that the silicon oxide particles (B) containing zero-valent silicon atoms generate hydrogen when an alkali hydroxide is allowed to act on the particles (B). The amount of zero-valent silicon atoms in the silicon oxide particles (B) converted from the amount of hydrogen generated at this time is preferably 2 to 45% by weight, more preferably about 5 to 36% by weight, and 10 It is more preferably about 30% by weight. If the amount of zero-valent silicon atoms is less than 2% by weight, the charge / discharge capacity may be small, and conversely, if it exceeds 45% by weight, the cycle characteristics may be inferior.

珪素の微結晶を含む酸化珪素粒子(B)は、下記性状を有していることが好ましい。 The silicon oxide particles (B) containing microcrystals of silicon preferably have the following properties.

i.銅を対陰極としたX線回折(Cu-Kα)において、2θ=28.4°付近を中心としたSi(111)に帰属される回折ピークが観察され、その回折線の広がりをもとに、シェーラーの式によって求めた珪素の結晶の粒子径が好ましくは1~500nm、より好ましくは2~200nm、更に好ましくは2~20nmである。珪素の微粒子の大きさが1nmより小さいと、充放電容量が小さくなる場合があるし、逆に500nmより大きいと充放電時の膨張収縮が大きくなり、サイクル性が低下するおそれがある。なお、珪素の微粒子の大きさは透過電子顕微鏡写真により測定することができる。 i. In X-ray diffraction (Cu-Kα) with copper as the cathode, a diffraction peak attributed to Si (111) centered around 2θ = 28.4 ° was observed, and based on the spread of the diffraction line. The particle size of the silicon crystal determined by the Scheller's formula is preferably 1 to 500 nm, more preferably 2 to 200 nm, and further preferably 2 to 20 nm. If the size of the silicon fine particles is smaller than 1 nm, the charge / discharge capacity may be small, and conversely, if it is larger than 500 nm, the expansion / contraction during charging / discharging becomes large, and the cycle property may be deteriorated. The size of the silicon fine particles can be measured by a transmission electron micrograph.

ii.固体NMR(29Si-DDMAS)測定において、そのスペクトルが-110ppm付近を中心とするブロードな二酸化珪素のピークとともに-84ppm付近にSiのダイヤモンド結晶の特徴であるピークが存在する。なお、このスペクトルは、通常の酸化珪素(SiOx、x=1.0+α)とは全く異なるもので、構造そのものが明らかに異なっているものである。また、透過電子顕微鏡によって、シリコンの結晶が無定形の二酸化珪素に分散していることが確認される。 ii. In solid-state NMR ( 29 Si-DDMAS) measurements, the spectrum has a broad silicon dioxide peak centered around -110 ppm and a peak characteristic of Si diamond crystals around -84 ppm. It should be noted that this spectrum is completely different from ordinary silicon oxide (SiOx, x = 1.0 + α), and the structure itself is clearly different. In addition, a transmission electron microscope confirms that silicon crystals are dispersed in amorphous silicon dioxide.

酸化珪素粒子(B)中の珪素の微結晶の量は、2~45重量%が好ましく、5~36重量%程度であることがより好ましく、10~30重量%程度であることが更に好ましい。この珪素の微結晶量が2重量%未満では、充放電容量が小さくなる場合があり、逆に45重量%を超えるとサイクル性が劣る場合がある。 The amount of silicon microcrystals in the silicon oxide particles (B) is preferably 2 to 45% by weight, more preferably about 5 to 36% by weight, and even more preferably about 10 to 30% by weight. If the amount of fine crystals of silicon is less than 2% by weight, the charge / discharge capacity may be small, and conversely, if it exceeds 45% by weight, the cycleability may be inferior.

<物性>
(粒子径)
本発明の酸化珪素粒子(B)の平均粒子径、即ち、体積基準の粒子径分布における小粒子側から50%体積積算部の粒子径(d50)は、0.1μm以上20μm以下であることが好ましい。酸化珪素粒子(B)のd50が上記範囲であれば、電極にした場合、複合炭素粒子(A)によって形成された間隙に酸化珪素粒子(B)が存在し、充放電によるLiイオン等のアルカリイオンの吸蔵・放出に伴う酸化珪素粒子(B)の体積変化を間隙が吸収して、体積変化による導電パス切れを抑制し、結果としてサイクル特性を向上させることができる。酸化珪素粒子(B)のd50はより好ましくは0.3~15μmであり、更に好ましくは0.4~10μm、特に好ましくは0.5~8μmである。
<Physical characteristics>
(Particle size)
The average particle size of the silicon oxide particles (B) of the present invention, that is, the particle size (d50) of the 50% volume integration portion from the small particle side in the volume-based particle size distribution is 0.1 μm or more and 20 μm or less. preferable. If the d50 of the silicon oxide particles (B) is in the above range, the silicon oxide particles (B) are present in the gaps formed by the composite carbon particles (A) when the electrodes are used, and alkalis such as Li ions due to charging and discharging are present. The gap absorbs the volume change of the silicon oxide particles (B) due to the storage and release of ions, suppresses the conduction path breakage due to the volume change, and as a result, the cycle characteristics can be improved. The d50 of the silicon oxide particles (B) is more preferably 0.3 to 15 μm, still more preferably 0.4 to 10 μm, and particularly preferably 0.5 to 8 μm.

なお、本発明の酸化珪素粒子(B)のd50は、本発明の複合炭素粒子(A)のd50に対して、前述の好適なR=[酸化珪素粒子(B)の平均粒子径(d50)]/[複合炭素粒子(A)の平均粒子径(d50)]を満たすことが好ましい。 The d50 of the silicon oxide particles (B) of the present invention has the above-mentioned suitable R = [average particle diameter (d50) of the silicon oxide particles (B)) with respect to the d50 of the composite carbon particles (A) of the present invention. ] / [Average particle size (d50) of the composite carbon particles (A)] is preferably satisfied.

本発明の酸化珪素粒子(B)の体積基準の粒子径分布における小粒子側から10%体積積算部の粒子径(d10)は0.001μm以上6μm以下であることが好ましい。酸化珪素粒子(B)のd10が上記範囲で、適切な微粉が存在することにより、複合炭素粒子(A)同士の間隙に存在する酸化珪素粒子(B)により、良好な導電パスを取ることができ、サイクル特性が良好となるとともに、比表面積の増大を抑制して不可逆容量を低減することができる。酸化珪素粒子(B)のd10はより好ましくは0.01~4μmであり、更に好ましくは0.1~3μmである。 In the volume-based particle size distribution of the silicon oxide particles (B) of the present invention, the particle size (d10) of the 10% volume integration portion from the small particle side is preferably 0.001 μm or more and 6 μm or less. When d10 of the silicon oxide particles (B) is in the above range and appropriate fine powder is present, the silicon oxide particles (B) existing in the gaps between the composite carbon particles (A) can take a good conductive path. It is possible to improve the cycle characteristics and suppress the increase in the specific surface area to reduce the irreversible capacity. The d10 of the silicon oxide particles (B) is more preferably 0.01 to 4 μm, still more preferably 0.1 to 3 μm.

本発明の酸化珪素粒子(B)の体積基準の粒子径分布における小粒子側から90%体積積算部の粒子径(d90)は、0.5μm以上40μm以下であることが好ましい。d90が上記範囲であると酸化珪素粒子(B)が複合炭素粒子(A)同士の間隙に存在しやすくなり、良好な導電パスを取ることができ、サイクル特性が良好となる。酸化珪素粒子(B)のd90はより好ましくは0.8~30μmであり、更に好ましくは1~20μm、特に好ましくは1.2~12μmである。 The particle diameter (d90) of the 90% volume integration portion from the small particle side in the volume-based particle size distribution of the silicon oxide particles (B) of the present invention is preferably 0.5 μm or more and 40 μm or less. When d90 is in the above range, the silicon oxide particles (B) are likely to exist in the gaps between the composite carbon particles (A), a good conductive path can be obtained, and the cycle characteristics are good. The d90 of the silicon oxide particles (B) is more preferably 0.8 to 30 μm, still more preferably 1 to 20 μm, and particularly preferably 1.2 to 12 μm.

(比表面積)
本発明の酸化珪素粒子(B)のBET法による比表面積は80m/g以下であることが好ましく、60m/g以下であることが好ましい。また、0.5m/g以上であることが好ましく、1m/g以上であることがより好ましく、1.5m/g以上であることが更に好ましい。酸化珪素粒子(B)のBET法による比表面積が前記範囲内であると、Liイオン等のアルカリイオンの入出力の効率を良好に維持でき、酸化珪素粒子(B)が好適な大きさとなるため、複合炭素粒子(A)によって形成された間隙に存在させることができ、複合炭素粒子(A)との導電パスを確保することができる。また、酸化珪素粒子(B)が好適な大きさとなるため不可逆容量の増大を抑制し、高容量を確保することができる。
BET法による比表面積は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
(Specific surface area)
The specific surface area of the silicon oxide particles (B) of the present invention according to the BET method is preferably 80 m 2 / g or less, and preferably 60 m 2 / g or less. Further, it is preferably 0.5 m 2 / g or more, more preferably 1 m 2 / g or more, and further preferably 1.5 m 2 / g or more. When the specific surface area of the silicon oxide particles (B) by the BET method is within the above range, the efficiency of input / output of alkaline ions such as Li ions can be maintained satisfactorily, and the silicon oxide particles (B) have a suitable size. , Can be present in the gap formed by the composite carbon particles (A), and a conductive path with the composite carbon particles (A) can be secured. Further, since the silicon oxide particles (B) have a suitable size, it is possible to suppress an increase in the irreversible capacity and secure a high capacity.
The specific surface area by the BET method is measured by the method described in the section of Examples described later.

<酸化珪素粒子(B)の製造方法>
本発明で用いる酸化珪素粒子(B)は、通常、二酸化珪素(SiO)を原料とし、金属珪素(Si)及び/又は炭素を用いてSiOを熱還元させることにより得られる、SiOxのxの値が0<x<2で表される珪素酸化物からなる粒子の総称である(ただし、後述するように、珪素及び炭素以外の他の元素をドープすることも可能であり、この場合はSiOxとは異なる組成式となるが、このようなものも本発明に用いる酸化珪素粒子(B)に含まれる。)。珪素(Si)は、黒鉛と比較して理論容量が大きく、更に非晶質珪素酸化物は、リチウムイオン等のアルカリイオンの出入りがしやすく、高容量を得ることが可能となる。本発明の酸化珪素粒子(B)としては、前述の通り珪素原子数(MSi)に対する酸素原子数(M)の比(M/MSi)が0.5~1.6の酸化珪素粒子(B)であることが好ましい。
<Manufacturing method of silicon oxide particles (B)>
The silicon oxide particles (B) used in the present invention are usually obtained by thermally reducing SiO 2 using silicon dioxide (SiO 2 ) as a raw material and metallic silicon (Si) and / or carbon. Is a general term for particles composed of silicon oxide represented by a value of 0 <x <2 (however, as described later, it is also possible to dope other elements other than silicon and carbon, in this case. Although the composition formula is different from that of SiOx, such a composition is also included in the silicon oxide particles (B) used in the present invention). Silicon (Si) has a larger theoretical capacity than graphite, and amorphous silicon oxide allows alkaline ions such as lithium ions to easily enter and exit, making it possible to obtain a high capacity. As described above, the silicon oxide particles (B) of the present invention have a ratio ( MO / M Si ) of the number of oxygen atoms (MO) to the number of silicon atoms (M Si ) of 0.5 to 1.6. It is preferably particles (B).

本発明で用いる酸化珪素粒子(B)は、酸化珪素粒子を核として、この表面の少なくとも一部に非晶質炭素からなる炭素層を備えた複合型の酸化珪素粒子であってもよい。酸化珪素粒子(B)は、非晶質炭素からなる炭素層を備えていない酸化珪素粒子(B1)及び複合型の酸化珪素粒子(B2)からなる群より選ばれる1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。ここで、「表面の少なくとも一部に非晶質炭素からなる炭素層を備えた」とは、炭素層が酸化珪素粒子の表面の一部又は全部を層状に覆う形態のみならず、炭素層が表面の一部又は全部に付着・添着する形態をも包含する。炭素層は、表面の全部を被覆するように備えていてもよく、一部を被覆あるいは付着・添着してもよい。 The silicon oxide particles (B) used in the present invention may be composite silicon oxide particles having silicon oxide particles as nuclei and having a carbon layer made of amorphous carbon on at least a part of the surface thereof. As the silicon oxide particles (B), one selected from the group consisting of silicon oxide particles (B1) having no carbon layer made of amorphous carbon and composite silicon oxide particles (B2) may be used alone. Often, two or more types may be used in combination. Here, "providing at least a part of the surface with a carbon layer made of amorphous carbon" means that the carbon layer not only covers a part or all of the surface of the silicon oxide particles in a layered manner, but also the carbon layer. It also includes a form that adheres to or adheres to a part or all of the surface. The carbon layer may be provided so as to cover the entire surface, or a part thereof may be coated or adhered / adhered.

(酸化珪素粒子(B1)の製造方法)
酸化珪素粒子(B1)は、本発明の特性を満たすものであれば、製法は問わないが、例えば特許第3952118号公報に記載されたような方法によって製造された酸化珪素粒子を使用することができる。具体的には、二酸化珪素粉末と、金属珪素粉末あるいは炭素粉末とを特定の割合で混合し、この混合物を反応器に充填した後、常圧あるいは特定の圧力に減圧し、1000℃以上に昇温し、保持してSiOxガスを発生させ、冷却析出させて、一般式SiOx(xは0.5≦x≦1.6)で示される酸化珪素粒子を得ることができる。析出物は、力学的エネルギー処理を与えることで、粒子とすることができる。
(Manufacturing method of silicon oxide particles (B1))
The silicon oxide particles (B1) may be produced by any method as long as they satisfy the characteristics of the present invention, but for example, silicon oxide particles produced by a method as described in Japanese Patent No. 3952118 may be used. can. Specifically, silicon dioxide powder and metallic silicon powder or carbon powder are mixed at a specific ratio, the mixture is filled in a reactor, the pressure is reduced to normal pressure or a specific pressure, and the temperature rises to 1000 ° C. or higher. The silicon oxide particles represented by the general formula SiOx (x is 0.5 ≦ x ≦ 1.6) can be obtained by heating and holding to generate SiOx gas and cooling and precipitating. The precipitate can be made into particles by subjecting it to mechanical energy treatment.

力学的エネルギー処理は、例えば、ボールミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、転動ボールミル等の装置を用いて、反応器に充填した原料と、この原料と反応しない運動体を入れて、これに振動、回転又はこれらが組み合わされた動きを与える方法によって、前記物性を満たす酸化珪素粒子(B)を形成することができる。 For mechanical energy processing, for example, a device such as a ball mill, a vibrating ball mill, a planetary ball mill, or a rolling ball mill is used to put a raw material filled in a reactor and a moving body that does not react with the raw material, and vibrate or rotate the raw material. Alternatively, silicon oxide particles (B) satisfying the above physical properties can be formed by a method of giving a movement in which these are combined.

(複合型の酸化珪素粒子(B2)の製造方法)
酸化珪素粒子の表面の少なくとも一部に非晶質炭素からなる炭素層を備えた複合型の酸化珪素粒子(B2)を製造する方法としては特に制限はないが、酸化珪素粒子(B1)に石油系や石炭系のタールやピッチ、ポリビニルアルコール、ポリアクリルニトリル、フェノール樹脂、セルロース等の樹脂を必要により溶媒等を用いて混合した後、非酸化性雰囲気で500℃~3000℃、好ましくは700℃~2000℃、より好ましくは800~1500℃で焼成することで、酸化珪素粒子の表面の少なくとも一部に非晶質炭素からなる炭素層を備えた複合型の酸化珪素粒子(B2)を製造することができる。
(Method for manufacturing composite silicon oxide particles (B2))
The method for producing composite silicon oxide particles (B2) having a carbon layer made of amorphous carbon on at least a part of the surface of the silicon oxide particles is not particularly limited, but the silicon oxide particles (B1) are made of petroleum. After mixing a system or carbon-based tar or pitch, polyvinyl alcohol, polyacrylic nitrile, phenol resin, cellulose or other resin with a solvent or the like as necessary, the temperature is 500 ° C to 3000 ° C, preferably 700 ° C in a non-oxidizing atmosphere. By firing at ~ 2000 ° C., more preferably 800-1500 ° C., composite silicon oxide particles (B2) having a carbon layer made of amorphous carbon on at least a part of the surface of the silicon oxide particles are produced. be able to.

(不均化処理)
本発明の酸化珪素粒子(B)は、上記のようにして製造された酸化珪素粒子(B1)や複合型の酸化珪素粒子(B2)を更に熱処理を施して不均化処理したものであってもよく、不均化処理を施すことで、アモルファスSiOx中にゼロ価の珪素原子がSi微細結晶として偏在する構造が形成され、このようなアモルファスSiOx中のSi微細結晶により、本発明の負極材のメカニズムの項に記載した通り、Liイオンを吸蔵・放出する電位の範囲が炭素質粒子と近くなり、Liイオンの吸蔵・放出に伴う体積変化が複合炭素粒子(A)と同時に起こるため、複合炭素粒子(A)と酸化珪素粒子(B)の界面における相対位置関係が維持され、炭素質粒子との接触が損なわれることによる性能低下を低減させることが可能となる。
(Disproportionation treatment)
The silicon oxide particles (B) of the present invention are obtained by further heat-treating the silicon oxide particles (B1) and the composite type silicon oxide particles (B2) produced as described above to disqualify them. It is also possible to form a structure in which zero-valent silicon atoms are unevenly distributed as Si fine crystals in the amorphous SiOx by subjecting the non-uniformization treatment, and the Si fine crystals in the amorphous SiOx are used as the negative electrode material of the present invention. As described in the section of the mechanism of, the range of the potential for storing and releasing Li ions is close to that of the carbonaceous particles, and the volume change accompanying the storage and release of Li ions occurs at the same time as the composite carbon particles (A). The relative positional relationship between the carbon particles (A) and the silicon oxide particles (B) is maintained, and it is possible to reduce the performance deterioration due to the impaired contact with the carbonaceous particles.

この不均化処理は、前述の酸化珪素粒子(B1)又は複合型の酸化珪素粒子(B2)を、900~1400℃の温度域において、不活性ガス雰囲気下で加熱することにより行うことができる。 This disproportionation treatment can be performed by heating the above-mentioned silicon oxide particles (B1) or composite silicon oxide particles (B2) in a temperature range of 900 to 1400 ° C. in an inert gas atmosphere. ..

不均化処理の熱処理温度が900℃より低いと、不均化が全く進行しないかシリコンの微細なセル(珪素の微結晶)の形成に極めて長時間を要し、効率的でなく、逆に1400℃より高いと、二酸化珪素部の構造化が進み、Liイオンの往来が阻害されるので、リチウムイオン二次電池としての機能が低下するおそれがある。不均化処理の熱処理温度は好ましくは1000~1300℃、より好ましくは1100~1250℃である。なお、処理時間(不均化時間)は不均化処理温度に応じて10分~20時間、特に30分~12時間程度の範囲で適宜制御することができるが、例えば1100℃の処理温度においては5時間程度が好適である。 If the heat treatment temperature of the disproportioning treatment is lower than 900 ° C., disproportionation does not proceed at all or it takes an extremely long time to form fine cells of silicon (microcrystals of silicon), which is inefficient and conversely. If the temperature is higher than 1400 ° C., the structure of the silicon dioxide portion progresses and the traffic of Li ions is hindered, so that the function as a lithium ion secondary battery may deteriorate. The heat treatment temperature for the disproportionation treatment is preferably 1000 to 1300 ° C, more preferably 1100 to 1250 ° C. The treatment time (disproportionation time) can be appropriately controlled in the range of 10 minutes to 20 hours, particularly about 30 minutes to 12 hours depending on the disproportionation treatment temperature, but at a treatment temperature of, for example, 1100 ° C. Is preferably about 5 hours.

なお、上記不均化処理は、不活性ガス雰囲気において、加熱機構を有する反応装置を用いればよく、特に限定されず、連続法、回分法での処理が可能で、具体的には流動層反応炉、回転炉、竪型移動層反応炉、トンネル炉、バッチ炉、ロータリーキルン等をその目的に応じ適宜選択することができる。この場合、(処理)ガスとしては、Ar、He、H、N等の上記処理温度にて不活性なガス単独もしくはそれらの混合ガスを用いることができる。 The disproportionation treatment may be carried out by using a reaction apparatus having a heating mechanism in an inert gas atmosphere, and is not particularly limited, and can be treated by a continuous method or a batch method, specifically, a fluidized layer reaction. A furnace, a rotary furnace, a vertical mobile layer reactor, a tunnel furnace, a batch furnace, a rotary kiln, etc. can be appropriately selected according to the purpose. In this case, as the (treatment) gas, a gas alone or a mixed gas thereof that is inert at the above treatment temperature such as Ar, He, H2, and N2 can be used.

(炭素コーティング/珪素微結晶分散酸化珪素粒子の製造)
本発明の酸化珪素粒子(B)は、珪素の微結晶を含む酸化珪素粒子の表面を炭素でコーティングした複合型の酸化珪素粒子であってもよい。
(Carbon coating / Manufacture of silicon microcrystal dispersed silicon oxide particles)
The silicon oxide particles (B) of the present invention may be composite silicon oxide particles in which the surface of silicon oxide particles containing fine crystals of silicon is coated with carbon.

このような複合型の酸化珪素粒子の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば下記I~IIIの方法を好適に採用することができる。
I:一般式SiOx(0.5≦x<1.6)で表される酸化珪素粉末を原料として、少なくとも有機物ガス及び/又は蒸気を含む雰囲気下900~1400℃、好ましくは1000~1400℃、より好ましくは1050~1300℃、更に好ましくは1100~1200℃の温度域で熱処理することにより、原料の酸化珪素粉末を珪素と二酸化珪素の複合体に不均化すると共に、その表面を化学蒸着する方法
II:一般式SiOx(0.5≦x<1.6)で表される酸化珪素粉末をあらかじめ不活性ガス雰囲気下900~1400℃、好ましくは1000~1400℃、より好ましくは1100~1300℃で熱処理を施して不均化してなる珪素複合物、シリコン微粒子をゾルゲル法により二酸化珪素でコーティングした複合物、シリコン微粉末を煙霧状シリカ、沈降シリカのような微粉状シリカと水を介して凝固させたものを焼結して得られる複合物、又は珪素及びこの部分酸化物もしくは窒化物等の好ましくは0.1~50μmの粒度まで粉砕したものをあらかじめ不活性ガス気流下で800~1400℃で加熱したものを原料に、少なくとも有機物ガス及び/又は蒸気を含む雰囲気下、800~1400℃、好ましくは900~1300℃、より好ましくは1000~1200℃の温度域で熱処理して表面を化学蒸着する方法
III:一般式SiOx(0.5≦x<1.6)で表される酸化珪素粉末をあらかじめ500~1200℃、好ましくは500~1000℃、より好ましくは500~900℃の温度域で有機物ガス及び/又は蒸気で化学蒸着処理したものを原料として、不活性ガス雰囲気下900~1400℃、好ましくは1000~1400℃、より好ましくは1100~1300℃の温度域で熱処理を施して不均化する方法
The method for producing such composite silicon oxide particles is not particularly limited, but for example, the following methods I to III can be preferably adopted.
I: Using silicon oxide powder represented by the general formula SiOx (0.5 ≦ x <1.6) as a raw material, an atmosphere containing at least an organic gas and / or steam at 900 to 1400 ° C, preferably 1000 to 1400 ° C. By heat treatment in a temperature range of 1050 to 1300 ° C., more preferably 1100 to 1200 ° C., the raw material silicon oxide powder is disproportionated into a composite of silicon and silicon dioxide, and the surface thereof is chemically vapor-deposited. Method II: Silicon oxide powder represented by the general formula SiOx (0.5 ≦ x <1.6) is previously subjected to 900 to 1400 ° C., preferably 1000 to 1400 ° C., more preferably 1100 to 1300 ° C. under an inert gas atmosphere. Silicon composite that is disproportionated by heat treatment in A composite obtained by sintering the dried product, or a product obtained by pulverizing silicon and its partial oxide or nitride to a particle size of preferably 0.1 to 50 μm in advance under an inert gas stream at 800 to 1400 ° C. The surface of the material heated in 1 is chemically vapor-deposited by heat treatment in an atmosphere containing at least an organic gas and / or steam in a temperature range of 800 to 1400 ° C., preferably 900 to 1300 ° C., more preferably 1000 to 1200 ° C. Method III: Silicon oxide powder represented by the general formula SiOx (0.5 ≦ x <1.6) is previously prepared in a temperature range of 500 to 1200 ° C., preferably 500 to 1000 ° C., more preferably 500 to 900 ° C. Using a material chemically vapor-deposited with an organic gas and / or steam as a raw material, heat treatment is performed in a temperature range of 900 to 1400 ° C., preferably 1000 to 1400 ° C., more preferably 1100 to 1300 ° C. under an inert gas atmosphere to make it non-uniform. How to make

上記I又はIIの方法における800~1400℃(好ましくは900~1400℃、特に1000~1400℃)の温度域での化学蒸着処理(即ち、熱CVD処理)において、熱処理温度が800℃より低いと、導電性炭素皮膜と珪素複合物との融合、炭素原子の整列(結晶化)が不十分であり、逆に1400℃より高いと、二酸化珪素部の構造化が進み、リチウムイオンの往来が阻害されるので、リチウムイオン二次電池としての機能が低下するおそれがある。 In the chemical vapor deposition treatment (that is, thermal CVD treatment) in the temperature range of 800 to 1400 ° C. (preferably 900 to 1400 ° C., particularly 1000 to 1400 ° C.) in the method I or II, the heat treatment temperature is lower than 800 ° C. , Fusion of conductive carbon film and silicon composite, insufficient alignment (crystallization) of carbon atoms, conversely, if the temperature is higher than 1400 ° C, the structure of the silicon dioxide portion progresses and the traffic of lithium ions is hindered. Therefore, the function as a lithium ion secondary battery may be deteriorated.

一方、上記I又はIIIの方法における酸化珪素の不均化において、熱処理温度が900℃より低いと、不均化が全く進行しないかシリコンの微細なセル(珪素の微結晶)の形成に極めて長時間を要し、効率的でなく、逆に1400℃より高いと、二酸化珪素部の構造化が進み、リチウムイオンの往来が阻害されるので、リチウムイオン二次電池としての機能が低下するおそれがある。 On the other hand, in the disproportionation of silicon oxide in the above method I or III, if the heat treatment temperature is lower than 900 ° C., the disproportionation does not proceed at all or it is extremely long for the formation of fine cells of silicon (microcrystals of silicon). It takes time and is not efficient, and conversely, if the temperature is higher than 1400 ° C, the structure of the silicon dioxide portion progresses and the traffic of lithium ions is hindered, so that the function as a lithium ion secondary battery may deteriorate. be.

なお、上記IIIの方法においては、CVD処理した後に酸化珪素の不均化を900~1400℃、特に1000~1400℃で行うために、化学蒸着(CVD)の処理温度としては800℃より低い温度域での処理でも最終的には炭素原子が整列(結晶化)した導電性炭素皮膜と珪素複合物とが表面で融合したものが得られるものである。 In the above method III, since the disproportionation of silicon oxide is performed at 900 to 1400 ° C., particularly 1000 to 1400 ° C. after the CVD treatment, the chemical vapor deposition (CVD) treatment temperature is lower than 800 ° C. Even in the treatment in the region, a conductive carbon film in which carbon atoms are aligned (crystallized) and a silicon composite are finally fused on the surface.

このように、好ましくは熱CVD(800℃以上での化学蒸着処理)を施すことにより炭素膜を作製するが、熱CVDの時間は、炭素量との関係で、適宜設定される。この処理において粒子が凝集する場合があるが、この凝集物をボールミル等で解砕する。また、場合によっては、再度同様に熱CVDを繰り返し行う。 As described above, the carbon film is preferably produced by subjecting it to thermal CVD (chemical vapor deposition treatment at 800 ° C. or higher), but the time of thermal CVD is appropriately set in relation to the amount of carbon. Particles may agglomerate in this treatment, and the agglomerates are crushed with a ball mill or the like. In some cases, thermal CVD is repeated again in the same manner.

なお、上記Iの方法において、原料として一般式SiOx(0.5≦x<1.6)で表される酸化珪素を用いた場合には、化学蒸着処理と同時に不均化反応を行わせ、二酸化珪素中に結晶構造を有するシリコンを微細に分散させることが重要であり、この場合、化学蒸着及び不均化を進行させるための処理温度、処理時間、有機物ガスを発生する原料の種類及び有機物ガス濃度を適宜選定する必要がある。熱処理時間((CVD/不均化)時間)は、通常0.5~12時間、好ましくは1~8時間、特に2~6時間の範囲から選ばれるが、この熱処理時間は熱処理温度((CVD/不均化)温度)とも関係し、例えば、処理温度を1000℃にて行う場合には少なくとも5時間以上の処理を行うことが好ましい。 When silicon oxide represented by the general formula SiOx (0.5 ≦ x <1.6) is used as the raw material in the method (I), the disproportionation reaction is carried out at the same time as the chemical vapor deposition treatment. It is important to finely disperse silicon having a crystalline structure in silicon dioxide, in which case the treatment temperature, treatment time, type of raw material that generates organic gas, and organic matter for advancing chemical vapor deposition and disproportionation. It is necessary to select the gas concentration as appropriate. The heat treatment time ((CVD / disproportioning) time) is usually selected from the range of 0.5 to 12 hours, preferably 1 to 8 hours, particularly 2 to 6 hours, and the heat treatment time is the heat treatment temperature ((CVD / disproportioning) time). / Disproportionation) Temperature), for example, when the treatment temperature is 1000 ° C., it is preferable to carry out the treatment for at least 5 hours.

また、上記IIの方法において、有機物ガス及び/又は蒸気を含む雰囲気下に熱処理する場合の熱処理時間(CVD処理時間)は、通常0.5~12時間、特に1~6時間の範囲とすることができる。なお、SiOxの酸化珪素をあらかじめ不均化する場合の熱処理時間(不均化時間)は、通常0.5~6時間、特に0.5~3時間とすることができる。 Further, in the above method II, the heat treatment time (CVD treatment time) in the case of heat treatment in an atmosphere containing organic gas and / or steam is usually in the range of 0.5 to 12 hours, particularly 1 to 6 hours. Can be done. The heat treatment time (disproportionation time) when the silicon oxide of SiOx is disproportionated in advance can be usually 0.5 to 6 hours, particularly 0.5 to 3 hours.

更に、上記IIIの方法において、SiOxをあらかじめ化学蒸着処理する場合の処理時間(CVD処理時間)は、通常0.5~12時間、特に1~6時間とすることができ、不活性ガス雰囲気下での熱処理時間(不均化時間)は、通常0.5~6時間、特に0.5~3時間とすることができる。 Further, in the above method III, the processing time (CVD processing time) when the SiOx is chemically vapor-deposited in advance can be usually 0.5 to 12 hours, particularly 1 to 6 hours, under an inert gas atmosphere. The heat treatment time (unequalization time) in the above can be usually 0.5 to 6 hours, particularly 0.5 to 3 hours.

有機物ガスを発生する原料として用いられる有機物としては、特に非酸化性雰囲気下において、上記熱処理温度で熱分解して炭素(黒鉛)を生成し得るものが選択され、例えばメタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、ブタン、ブテン、ペンタン、イソブタン、ヘキサン等の脂肪族又は脂環式炭化水素の単独もしくは混合物、ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、エチルベンゼン、ジフェニルメタン、ナフタレン、フェノール、クレゾール、ニトロベンゼン、クロルベンゼン、インデン、クマロン、ピリジン、アントラセン、フェナントレン等の1環乃至3環の芳香族炭化水素もしくはこれらの混合物が挙げられる。また、タール蒸留工程で得られるガス軽油、クレオソート油、アントラセン油、ナフサ分解タール油も単独もしくは混合物として用いることができる。 As the organic substance used as a raw material for generating an organic substance gas, a substance capable of thermally decomposing at the above heat treatment temperature to produce carbon (graphite) is selected, particularly in a non-oxidizing atmosphere, and for example, methane, ethane, ethylene and acetylene are selected. , Propane, butane, butene, pentane, isobutane, hexane and other aliphatic or alicyclic hydrocarbons alone or in admixture, benzene, toluene, xylene, styrene, ethylbenzene, diphenylmethane, naphthalene, phenol, cresol, nitrobenzene, chlorbenzene, Examples thereof include 1- to 3-ring aromatic hydrocarbons such as inden, kumaron, pyridine, anthracene, and phenylene or a mixture thereof. Further, gas light oil, creosote oil, anthracene oil, and naphtha-decomposed tar oil obtained in the tar distillation step can also be used alone or as a mixture.

なお、上記熱CVD(熱化学蒸着処理)及び/又は不均化処理は、非酸化性雰囲気において、加熱機構を有する反応装置を用いればよく、特に限定されず、連続法、回分法での処理が可能で、具体的には流動層反応炉、回転炉、竪型移動層反応炉、トンネル炉、バッチ炉、ロータリーキルン等をその目的に応じ適宜選択することができる。この場合、(処理)ガスとしては、上記有機物ガス単独あるいは有機物ガスとAr、He、H、N等の非酸化性ガスの混合ガスを用いることができる。 The thermal CVD (thermochemical vapor deposition treatment) and / or disproportionation treatment may be carried out by using a reaction apparatus having a heating mechanism in a non-oxidizing atmosphere, and is not particularly limited, and is a treatment by a continuous method or a batch method. Specifically, a fluidized layer reactor, a rotary reactor, a vertical mobile layer reactor, a tunnel reactor, a batch reactor, a rotary kiln, and the like can be appropriately selected according to the purpose. In this case, as the (treatment) gas, the organic gas alone or a mixed gas of the organic gas and a non-oxidizing gas such as Ar, He, H 2 , N 2 can be used.

この場合、回転炉、ロータリーキルン等の炉芯管が水平方向に配設され、炉芯管が回転する構造の反応装置が好ましく、これにより酸化珪素粒子を転動させながら化学蒸着処理を施すことで、酸化珪素粒子同士に凝集を生じさせることなく、安定した製造が可能となる。炉芯管の回転速度は0.5~30rpm、特に1~10rpmとすることが好ましい。なお、この反応装置は、雰囲気を保持できる炉芯管と、炉芯管を回転させる回転機溝と、昇温・保持できる加熱機構を有しているものであれば特に限定せず、目的によって原料供給機構(例えばフィーダー)、製品回収機構(例えばホッパー)を設けることや、原料の滞留時間を制御するために、炉芯管を傾斜したり、炉芯管内に邪魔板を設けることもできる。また、炉芯管の材質についても特に限定はされず、炭化珪素、アルミナ、ムライト、窒化珪素等のセラミックスや、モリブデン、タングステンといった高融点金属、SUS、石英等を処理条件、処理目的によって適宜選定して使用することができる。 In this case, a reactor in which a furnace core tube such as a rotary furnace or a rotary kiln is arranged in the horizontal direction and the furnace core tube rotates is preferable, and a chemical vapor deposition treatment is performed while rolling the silicon oxide particles. , Stable production is possible without causing agglomeration of silicon oxide particles. The rotation speed of the furnace core tube is preferably 0.5 to 30 rpm, particularly preferably 1 to 10 rpm. The reactor is not particularly limited as long as it has a furnace core tube capable of maintaining an atmosphere, a rotary groove for rotating the furnace core tube, and a heating mechanism capable of raising and holding the temperature, depending on the purpose. It is also possible to provide a raw material supply mechanism (for example, a feeder) and a product recovery mechanism (for example, a hopper), to incline the furnace core tube, or to provide a baffle plate in the furnace core tube in order to control the residence time of the raw material. The material of the core tube is not particularly limited, and ceramics such as silicon carbide, alumina, mullite, and silicon nitride, refractory metals such as molybdenum and tungsten, SUS, and quartz are appropriately selected depending on the treatment conditions and purpose. Can be used.

また、流動ガス線速u(m/sec)は、流動化開始速度umfとの比u/umfが1.5≦u/umf≦5となる範囲とすることで、より効率的に導電性皮膜を形成することができる。u/umfが1.5より小さいと流動化が不十分となり、導電性皮膜にバラツキを生じる場合があり、逆にu/umfが5を超えると、粒子同士の二次凝集が発生し、均一な導電性皮膜を形成することができない場合がある。なお、ここで流動化開始速度は、粒子の大きさ、処理温度、処理雰囲気等により異なり、流動化ガス(線速)を徐々に増加させ、その時の粉体圧損がW(粉体重量)/A(流動層断面積)となった時の流動化ガス線速の値と定義することができる。なお、umfは、通常0.1~30cm/sec、好ましくは0.5~10cm/sec程度の範囲で行うことができ、このumfを与える粒子径としては一般的に0.5~100μm、好ましくは5~50μmとすることができる。粒子径が0.5μmより小さいと二次凝集が起こり、個々の粒子の表面を有効に処理することができない場合がある。 Further, the flow gas linear velocity u (m / sec) is set to a range in which the ratio u / u mph with the fluidization start rate u mph is 1.5 ≦ u / u mph ≦ 5, so that it is more efficient. A conductive film can be formed. If the u / u mf is smaller than 1.5, the fluidization becomes insufficient and the conductive film may vary. On the contrary, if the u / u mf exceeds 5, secondary aggregation of particles occurs. , It may not be possible to form a uniform conductive film. Here, the fluidization start speed differs depending on the particle size, treatment temperature, treatment atmosphere, etc., and the fluidized gas (linear velocity) is gradually increased, and the powder pressure loss at that time is W (powder weight) /. It can be defined as the value of the fluidized gas linear velocity when it becomes A (fluid layer cross-sectional area). The umf can be usually set in the range of 0.1 to 30 cm / sec, preferably about 0.5 to 10 cm / sec, and the particle size giving the umf is generally 0.5 to 100 μm. It can be preferably 5 to 50 μm. If the particle size is smaller than 0.5 μm, secondary aggregation may occur and the surface of individual particles may not be effectively treated.

<酸化珪素粒子(B)への他元素のドープ>
酸化珪素粒子(B)は、珪素、酸素以外の元素がドープされていてもよい。珪素、酸素以外の元素がドープされた酸化珪素粒子(B)は、粒子内部の化学構造が安定化することにより初期充放電効率、サイクル特性の向上が見込まれる。さらに、このような酸化珪素粒子(B)は、リチウムイオン受け入れ性が向上して複合炭素粒子(A)のリチウムイオン受け入れ性に近づくので、複合炭素粒子(A)と酸化珪素粒子(B)を共に含む負極材を用いることで、急速充電時にも負極電極内でリチウムイオンが極端に濃縮されることがなく、金属リチウムが析出しにくい電池を作製することができる。
<Dope of other elements on silicon oxide particles (B)>
The silicon oxide particles (B) may be doped with an element other than silicon and oxygen. The silicon oxide particles (B) doped with elements other than silicon and oxygen are expected to improve the initial charge / discharge efficiency and cycle characteristics by stabilizing the chemical structure inside the particles. Further, since such silicon oxide particles (B) have improved lithium ion acceptability and approach the lithium ion acceptability of the composite carbon particles (A), the composite carbon particles (A) and the silicon oxide particles (B) can be used. By using the negative electrode material containing both of them, lithium ions are not extremely concentrated in the negative electrode even during rapid charging, and a battery in which metallic lithium is less likely to precipitate can be produced.

ドープされる元素は通常、周期表第18族以外の元素であれば任意の元素から選ぶことができるが、珪素、酸素以外の元素がドープされた酸化珪素粒子(B)がより安定であるためには周期表第4周期までの元素が好ましい。具体的には、周期表第4周期までのアルカリ金属、アルカリ土類金属、Al、Ga、Ge、N、P、As、Se等の元素から選ぶことができる。珪素、酸素以外の元素がドープされた酸化珪素粒子(B)のリチウムイオン受け入れ性を向上させるためには、ドープされる元素は周期表第4周期までのアルカリ金属、アルカリ土類金属であることが好ましく、Mg、Ca、Liがより好ましく、Liが更に好ましい。これらは1種のみでも、2種以上を組み合わせて用いることもできる。 The element to be doped can usually be selected from any element as long as it is an element other than Group 18 of the periodic table, but since the silicon oxide particles (B) doped with elements other than silicon and oxygen are more stable. The elements up to the 4th cycle of the periodic table are preferable. Specifically, it can be selected from elements such as alkali metals, alkaline earth metals, Al, Ga, Ge, N, P, As, and Se up to the 4th cycle of the periodic table. In order to improve the lithium ion acceptability of the silicon oxide particles (B) doped with elements other than silicon and oxygen, the elements to be doped should be alkali metals and alkaline earth metals up to the 4th cycle of the periodic table. Is preferable, Mg, Ca, and Li are more preferable, and Li is even more preferable. These may be used alone or in combination of two or more.

珪素、酸素以外の元素がドープされた酸化珪素粒子(B)における珪素原子数(MSi)に対するドープされた元素の原子数(M)の比、(M/MSi)としては、0.01~5が好ましく、0.05~4がより好ましく、0.1~3が更に好ましい。M/MSiがこの範囲を下回ると珪素、酸素以外の元素をドープした効果が得られず、この範囲を上回るとドープ反応で消費されなかった珪素、酸素以外の元素が酸化珪素粒子の表面に残存し、酸化珪素粒子の容量を低下させる原因となることがある。 The ratio of the number of atoms ( MD) of the doped element to the number of silicon atoms (MSi) in the silicon oxide particles (B) doped with elements other than silicon and oxygen, (MD / M Si ) is 0 . It is preferably 0.01 to 5, more preferably 0.05 to 4, and even more preferably 0.1 to 3. If M D / M Si is below this range, the effect of doping elements other than silicon and oxygen cannot be obtained, and if it exceeds this range, silicon and elements other than oxygen that were not consumed in the doping reaction are on the surface of the silicon oxide particles. It may remain in the silicon oxide and cause a decrease in the capacity of the silicon oxide particles.

珪素、酸素以外の元素がドープされた酸化珪素粒子(B)を製造する方法としては、例えば、酸化珪素粒子とドープされる元素の単体、もしくは、化合物の粉体を混合し、不活性ガス雰囲気下において、50~1200℃の温度で加熱する方法が挙げられる。また、例えば、二酸化珪素粉末と、金属珪素粉末あるいは炭素粉末とを特定の割合で混合し、これにドープされる元素の単体、もしくは、化合物の粉体を加え、この混合物を反応器に充填した後、常圧あるいは特定の圧力に減圧し、1000℃以上に昇温し、保持して発生するガスを冷却析出させて、珪素、酸素以外の元素がドープされた酸化珪素粒子を得る方法も挙げられる。 As a method for producing silicon oxide particles (B) doped with elements other than silicon and oxygen, for example, a simple substance of the element to be doped with silicon oxide particles or a powder of a compound is mixed to create an inert gas atmosphere. Below, a method of heating at a temperature of 50 to 1200 ° C. can be mentioned. Further, for example, silicon dioxide powder and metallic silicon powder or carbon powder are mixed at a specific ratio, a simple substance of an element to be doped with the powder, or a powder of a compound is added thereto, and the mixture is filled in a reactor. After that, a method of reducing the pressure to normal pressure or a specific pressure, raising the temperature to 1000 ° C. or higher, and cooling and precipitating the gas generated by holding the pressure to obtain silicon oxide particles doped with elements other than silicon and oxygen is also mentioned. Be done.

[負極材]
<複合炭素粒子(A)と酸化珪素粒子(B)の含有割合>
本発明の負極材は、前述の本発明に好適な物性を備える複合炭素粒子(A)と酸化珪素粒子(B)とを[複合炭素粒子(A)の重量]:[酸化珪素粒子(B)の重量]=30:70~99:1、特に40:60~98:3、とりわけ50:50~95:5の割合で含むことが好ましく、このような割合で複合炭素粒子(A)と酸化珪素粒子(B)とを混合して用いることにより、複合炭素粒子(A)同士によって形成された間隙に、高容量かつLiイオンの吸蔵・放出に伴う体積変化が小さい酸化珪素粒子(B)が存在することで、複合炭素粒子(A)との接触が損なわれることによる性能低下が小さい、高容量な負極材を得ることが可能となる。
[Negative electrode material]
<Content ratio of composite carbon particles (A) and silicon oxide particles (B)>
The negative electrode material of the present invention comprises composite carbon particles (A) and silicon oxide particles (B) having the above-mentioned physical properties suitable for the present invention [weight of composite carbon particles (A)]: [silicon oxide particles (B). Weight] = 30:70 to 99: 1, especially 40:60 to 98: 3, especially 50:50 to 95: 5, and oxidized with the composite carbon particles (A) in such a ratio. By mixing and using the silicon particles (B), the silicon oxide particles (B) having a high capacity and a small volume change due to the storage and release of Li ions are formed in the gaps formed by the composite carbon particles (A). The presence of the negative particles makes it possible to obtain a high-capacity negative electrode material having a small performance deterioration due to impaired contact with the composite carbon particles (A).

<物性>
(平均粒子径(d50))
本発明の負極材は、平均粒子径、即ち、体積基準の粒径分布における小粒子側から50%積算部の粒子径(d50)は3μm以上30μm以下であることが好ましい。本発明の負極材のd50が3μm以上であると、比表面積が大きくなることによる不可逆容量の増加を防ぐことができる。一方、d50が30μm以下であると、電解液と負極材の粒子との接触面積が減ることによる急速充放電性の低下を防ぐことができる。負極材のd50は好ましくは5~27μm、更に好ましくは7~25μm、特に好ましくは8~23μmである。
<Physical characteristics>
(Average particle size (d50))
In the negative electrode material of the present invention, the average particle size, that is, the particle size (d50) of the 50% integrated portion from the small particle side in the volume-based particle size distribution is preferably 3 μm or more and 30 μm or less. When the d50 of the negative electrode material of the present invention is 3 μm or more, it is possible to prevent an increase in irreversible capacity due to an increase in specific surface area. On the other hand, when d50 is 30 μm or less, it is possible to prevent a decrease in rapid charge / discharge property due to a decrease in the contact area between the electrolytic solution and the particles of the negative electrode material. The d50 of the negative electrode material is preferably 5 to 27 μm, more preferably 7 to 25 μm, and particularly preferably 8 to 23 μm.

(タップ密度)
本発明の負極材のタップ密度は、好ましくは0.8~1.8g/cm、より好ましくは0.9~1.7g/cm、更に好ましくは1.0~1.6g・cmである。タップ密度が上記範囲内であると、負極とした場合に、複合炭素粒子(A)によって形成される間隙に電解液及び酸化珪素粒子(B)を存在させることができ、高容量化、高レート特性化を実現することができる。
タップ密度は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
(Tap density)
The tap density of the negative electrode material of the present invention is preferably 0.8 to 1.8 g / cm 3 , more preferably 0.9 to 1.7 g / cm 3 , and even more preferably 1.0 to 1.6 g · cm 3 . Is. When the tap density is within the above range, the electrolytic solution and the silicon oxide particles (B) can be present in the gaps formed by the composite carbon particles (A) when the negative electrode is used, resulting in high capacity and high rate. Characterization can be realized.
The tap density is measured by the method described in the Examples section below.

(比表面積)
本発明の負極材のBET法による比表面積は、通常0.5m/g以上、好ましくは2m/g以上、より好ましくは3m/g以上、さらに好ましくは4m/g以上、特に好ましくは5m/g以上である。また通常30m/g以下、好ましくは20m/g以下、より好ましくは10m/g以下、更に好ましくは9m/g以下、特に好ましくは8m/g以下である。比表面積がこの範囲を下回ると、Liが出入りする部位が少なく、リチウムイオン二次電池の高速充放電特性出力特性や低温入出力特性が劣り、一方、比表面積がこの範囲を上回ると活物質の電解液に対する活性が過剰になり、電解液との副反応の増大により電池の初期充放電効率の低下やガス発生量の増大を招き、電池容量が低下する傾向がある。
BET法による比表面積は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
(Specific surface area)
The specific surface area of the negative electrode material of the present invention by the BET method is usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 2 m 2 / g or more, more preferably 3 m 2 / g or more, still more preferably 4 m 2 / g or more, and particularly preferably. Is 5 m 2 / g or more. Further, it is usually 30 m 2 / g or less, preferably 20 m 2 / g or less, more preferably 10 m 2 / g or less, still more preferably 9 m 2 / g or less, and particularly preferably 8 m 2 / g or less. When the specific surface area is below this range, there are few parts where Li enters and exits, and the high-speed charge / discharge characteristics output characteristics and low-temperature input / output characteristics of the lithium ion secondary battery are inferior. The activity with respect to the electrolytic solution becomes excessive, and the increase in side reactions with the electrolytic solution causes a decrease in the initial charge / discharge efficiency of the battery and an increase in the amount of gas generated, and the battery capacity tends to decrease.
The specific surface area by the BET method is measured by the method described in the section of Examples described later.

〔非水系二次電池用負極〕
本発明の非水系二次電池用負極(以下、「本発明の負極」と称す場合がある。)は、集電体と、該集電体上に形成された活物質層とを備え、該活物質層が本発明の負極材を含有するものである。
[Negative electrode for non-aqueous secondary batteries]
The negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention (hereinafter, may be referred to as “negative electrode of the present invention”) comprises a current collector and an active material layer formed on the current collector. The active material layer contains the negative electrode material of the present invention.

本発明の負極材を用いて負極を作製するには、負極材に結着樹脂を配合したものを水性又は有機系媒体でスラリーとし、必要によりこれに増粘材を加えて集電体に塗布し、乾燥すればよい。 In order to produce a negative electrode using the negative electrode material of the present invention, a slurry in which a binder resin is mixed with the negative electrode material is made into a slurry with an aqueous or organic medium, and if necessary, a thickener is added to the slurry and applied to a current collector. Then dry it.

結着樹脂としては、非水電解液に対して安定で、かつ非水溶性のものを用いるのが好ましい。例えば、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム及びエチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアクリル酸、及び芳香族ポリアミド等の合成樹脂;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体やその水素添加物、スチレン・エチレン・ブタジエン、スチレン共重合体、スチレン・イソプレン及びスチレンブロック共重合体並びにその水素化物等の熱可塑性エラストマー;シンジオタクチック-1,2-ポリブタジエン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、及びエチレンと炭素数3~12のα-オレフィンとの共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリビニデンフルオライド、ポリペンタフルオロプロピレン及びポリヘキサフルオロプロピレン等のフッ素化高分子等を用いることができる。有機系媒体としては、例えば、N-メチルピロリドン及びジメチルホルムアミドを用いることができる。 As the binder resin, it is preferable to use a resin that is stable to a non-aqueous electrolytic solution and is water-insoluble. For example, rubber-like polymers such as styrene / butadiene rubber, isoprene rubber and ethylene / propylene rubber; synthetic resins such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyimide, polyacrylic acid, and aromatic polyamide; both styrene / butadiene / styrene blocks. Polymers and their hydrogenated additives, styrene / ethylene / butadiene, styrene copolymers, styrene / isoprene and styrene block copolymers and thermoplastic elastomers such as their hydrides; syndiotactic-1,2-polybutadiene, ethylene. Soft resinous polymers such as vinyl acetate copolymers and copolymers of ethylene and α-olefins having 3 to 12 carbon atoms; polytetrafluoroethylene / ethylene copolymers, polyvinylidene fluorides, polypentafluoro A fluorinated polymer such as propylene and polyhexafluoropropylene can be used. As the organic medium, for example, N-methylpyrrolidone and dimethylformamide can be used.

結着樹脂は、負極材100重量部に対して通常は0.1重量部以上、好ましくは0.2重量部以上用いるのが好ましい。結着樹脂の使用量を負極材100重量部に対して0.1重量部以上とすることで、負極材料相互間や負極材料と集電体との結着力が十分となり、負極から負極材料が剥離することによる電池容量の減少及びリサイクル特性の悪化を防ぐことができる。 It is preferable to use 0.1 part by weight or more, preferably 0.2 part by weight or more of the binder resin with respect to 100 parts by weight of the negative electrode material. By setting the amount of the binder resin to 0.1 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the negative electrode material, the binding force between the negative electrode materials and between the negative electrode material and the current collector becomes sufficient, and the negative electrode material can be separated from the negative electrode material. It is possible to prevent a decrease in battery capacity and deterioration of recycling characteristics due to peeling.

また、結着樹脂の使用量は負極材100重量部に対して10重量部以下とするのが好ましく、7重量部以下とするのがより好ましい。結着樹脂の使用量を負極材100重量部に対して10重量部以下とすることにより、負極の容量の減少を防ぎ、かつリチウムイオン等のアルカリイオンの負極材料への出入が妨げられる等の問題を防ぐことができる。 The amount of the binder resin used is preferably 10 parts by weight or less, more preferably 7 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the negative electrode material. By reducing the amount of the binder resin to 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the negative electrode material, it is possible to prevent a decrease in the capacity of the negative electrode and prevent alkaline ions such as lithium ions from entering and exiting the negative electrode material. You can prevent problems.

スラリーに添加する増粘材としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース及びヒドロキシプロピルセルロース等の水溶性セルロース類、ポリビニルアルコール並びにポリエチレングリコール等が挙げられる。中でも好ましいのはカルボキシメチルセルロースである。増粘材は負極材料100重量部に対して、通常0.1~10重量部、特に0.2~7重量部となるように用いるのが好ましい。 Examples of the thickener to be added to the slurry include water-soluble celluloses such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol and the like. Of these, carboxymethyl cellulose is preferable. The thickener is preferably used so as to be usually 0.1 to 10 parts by weight, particularly 0.2 to 7 parts by weight, based on 100 parts by weight of the negative electrode material.

負極集電体としては、従来からこの用途に用い得ることが知られている、例えば、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタン及び炭素等を用いればよい。集電体の形状は通常はシート状であり、その表面に凹凸をつけたもの、ネット及びパンチングメタル等を用いることも好ましい。 As the negative electrode current collector, for example, copper, copper alloy, stainless steel, nickel, titanium, carbon, etc., which are known to be usable for this purpose, may be used. The shape of the current collector is usually sheet-like, and it is also preferable to use a current collector having an uneven surface, a net, punching metal, or the like.

集電体に負極材と結着樹脂のスラリーを塗布・乾燥した後は、加圧して集電体上に形成された活物質層の密度を大きくして負極活物質層の単位体積当たりの電池容量を大きくするのが好ましい。活物質層の密度は1.2~1.8g/cmの範囲にあることが好ましく、1.3~1.6g/cmであることがより好ましい。 After applying and drying the slurry of the negative electrode material and the binder resin to the current collector, pressurize it to increase the density of the active material layer formed on the current collector, and increase the density of the battery per unit volume of the negative electrode active material layer. It is preferable to increase the capacity. The density of the active material layer is preferably in the range of 1.2 to 1.8 g / cm 3 , and more preferably 1.3 to 1.6 g / cm 3 .

活物質層の密度を1.2g/cm以上とすることで、電極の厚みの増大に伴う電池の容量の低下を防ぐことができる。また、活物質層の密度を1.8g/cm以下とすることで、電極内の粒子間空隙が減少に伴い空隙に保持される電解液量が減り、リチウムイオン等のアルカリイオンの移動性が小さくなり急速充放電性が小さくなるのを防ぐことができる。 By setting the density of the active material layer to 1.2 g / cm 3 or more, it is possible to prevent a decrease in battery capacity due to an increase in the thickness of the electrodes. Further, by setting the density of the active material layer to 1.8 g / cm 3 or less, the amount of the electrolytic solution held in the voids decreases as the interparticle voids in the electrode decrease, and the mobility of alkaline ions such as lithium ions decreases. It is possible to prevent the rapid charge / discharge property from becoming small.

負極活物質層は、複合炭素粒子(A)によって形成された間隙に酸化珪素粒子(B)が存在して構成されていることが好ましい。複合炭素粒子(A)によって形成された間隙に酸化珪素粒子(B)が存在することで、高容量化し、レート特性を向上させることができる。 The negative electrode active material layer is preferably composed of silicon oxide particles (B) present in the gaps formed by the composite carbon particles (A). The presence of the silicon oxide particles (B) in the gaps formed by the composite carbon particles (A) can increase the capacity and improve the rate characteristics.

本発明の負極材を用いて形成した負極活物質層の水銀圧入法による10nm~100000nmの範囲の細孔容量は、0.05ml/gであることが好ましく、0.1ml/g以上であることがより好ましい。細孔容量を0.05ml/g以上とすることによりリチウムイオン等のアルカリイオンの出入りの面積が大きくなる。 The pore capacity in the range of 10 nm to 100,000 nm by the mercury intrusion method of the negative electrode active material layer formed by using the negative electrode material of the present invention is preferably 0.05 ml / g, preferably 0.1 ml / g or more. Is more preferable. By setting the pore capacity to 0.05 ml / g or more, the area of entry and exit of alkaline ions such as lithium ions becomes large.

〔非水系二次電池〕
本発明の非水系二次電池は、正極及び負極、並びに電解質を備える非水系二次電池であって、負極として、本発明の負極を用いたものである。
[Non-water-based secondary battery]
The non-aqueous secondary battery of the present invention is a non-aqueous secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, and uses the negative electrode of the present invention as the negative electrode.

本発明の非水系二次電池は、上記の本発明の負極を用いる以外は、常法に従って作成することができる。 The non-aqueous secondary battery of the present invention can be produced according to a conventional method except that the above-mentioned negative electrode of the present invention is used.

[正極]
本発明の非水系二次電池の正極の活物質となる正極材料としては、例えば、基本組成がLiCoOで表されるリチウムコバルト複合酸化物、LiNiOで表されるリチウムニッケル複合酸化物、LiMnO及びLiMnで表されるリチウムマンガン複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物、二酸化マンガン等の遷移金属酸化物、並びにこれらの複合酸化物混合物等を用いればよい。更にはTiS、FeS、Nb、Mo、CoS、V、CrO、V、FeO、GeO及びLiNi0.33Mn0.33Co0.33、LiFePO等を用いればよい。
[Positive electrode]
Examples of the positive electrode material used as the active material for the positive electrode of the non-aqueous secondary battery of the present invention include a lithium cobalt composite oxide having a basic composition represented by LiCoO 2 , a lithium nickel composite oxide represented by LiNiO 2 , and LiMnO. A lithium transition metal composite oxide such as the lithium manganese composite oxide represented by 2 and LiMn 2 O4 , a transition metal oxide such as manganese dioxide, and a mixture of these composite oxides may be used. Furthermore, TiS 2 , FeS 2 , Nb 3 S 4 , Mo 3 S 4 , CoS 2 , V 2 O 5 , CrO 3 , V 3 O 3 , FeO 2 , GeO 2 and LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0 . .33 O 2 , LiFePO 4 , etc. may be used.

前記正極材料に結着樹脂を配合したものを適当な溶媒でスラリー化して集電体に塗布・乾燥することにより正極を作製できる。なおスラリー中にはアセチレンブラック及びケッチェンブラック等の導電材を含有させるのが好ましい。また所望により増粘材を含有させてもよい。 A positive electrode can be produced by slurrying the positive electrode material with a binder resin with an appropriate solvent, applying it to a current collector, and drying it. It is preferable that the slurry contains a conductive material such as acetylene black and ketjen black. Further, a thickener may be contained if desired.

増粘材及び結着樹脂としてはこの用途に周知のもの、例えば負極の作成に用いるものとして例示したものを用いればよい。正極材料100重量部に対する配合比率は、導電材は0.5~20重量部が好ましく、特に1~15重量部が好ましい。増粘材は0.2~10重量部が好ましく、特に0.5~7重量部が好ましい。 As the thickener and the binder resin, those known for this application, for example, those exemplified as those used for producing a negative electrode may be used. The blending ratio with respect to 100 parts by weight of the positive electrode material is preferably 0.5 to 20 parts by weight, and particularly preferably 1 to 15 parts by weight. The thickener is preferably 0.2 to 10 parts by weight, and particularly preferably 0.5 to 7 parts by weight.

正極材料100重量部に対する結着樹脂の配合比率は、結着樹脂を水でスラリー化するときは0.2~10重量部が好ましく、特に0.5~7重量部が好ましい。結着樹脂をN-メチルピロリドン等の結着樹脂を溶解する有機溶媒でスラリー化する場合は0.5~20重量部、特に1~15重量部が好ましい。 The blending ratio of the binder resin to 100 parts by weight of the positive electrode material is preferably 0.2 to 10 parts by weight, particularly preferably 0.5 to 7 parts by weight when the binder resin is slurryed with water. When the binder resin is slurryed with an organic solvent that dissolves the binder resin such as N-methylpyrrolidone, 0.5 to 20 parts by weight, particularly 1 to 15 parts by weight is preferable.

正極集電体としては、例えば、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ及びタンタル等並びにこれらの合金が挙げられる。なかでもアルミニウム、チタン及びタンタル並びにその合金が好ましく、アルミニウム及びその合金が最も好ましい。 Examples of the positive electrode current collector include aluminum, titanium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum and the like, and alloys thereof. Of these, aluminum, titanium and tantalum and their alloys are preferable, and aluminum and its alloys are most preferable.

[電解質]
本発明の非水系二次電池に用いる電解質は、全固体電解質であっても、電解質が非水溶媒中に含まれる電解液であってもよいが、好ましくは電解質が非水溶媒中に含まれる電解液である。
[Electrolytes]
The electrolyte used in the non-aqueous secondary battery of the present invention may be an all-solid electrolyte or an electrolytic solution in which the electrolyte is contained in a non-aqueous solvent, but the electrolyte is preferably contained in the non-aqueous solvent. It is an electrolyte.

電解液は、従来周知の非水溶媒に種々のリチウム塩を溶解させたものを用いることができる。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート及びビニレンカーボネート等の環状カーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート、γ-ブチロラクトン等の環状エステル、クラウンエーテル、2-メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン、1,2-ジメチルテトラヒドロフラン及び1,3-ジオキソラン等の環状エーテル、1,2-ジメトキシエタン等の鎖状エーテル等を用いればよい。通常はこれらの2種以上を混合して用いる。なかでも環状カーボネートと鎖状カーボネート、又はこれに更に他の溶媒を混合して用いるのが好ましい。 As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving various lithium salts in a conventionally known non-aqueous solvent can be used. Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and vinylene carbonate, chain carbonates such as dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate and diethyl carbonate, and cyclic esters such as γ-butyrolactone. , Crown ether, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, 1,2-dimethyltetrahydrofuran, cyclic ether such as 1,3-dioxolane, chain ether such as 1,2-dimethoxyethane and the like may be used. Usually, two or more of these are mixed and used. Of these, it is preferable to use cyclic carbonate and chain carbonate, or a mixture thereof with another solvent.

電解液には、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、無水コハク酸、無水マレイン酸、プロパンスルトン及びジエチルスルホン等の化合物やジフルオロリン酸リチウムのようなジフルオロリン酸塩等が添加されていてもよい。更に、ジフェニルエーテル及びシクロヘキシルベンゼン等の過充電防止剤が添加されていてもよい。 Compounds such as vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, succinic anhydride, maleic anhydride, propane sultone and diethyl sulfone, and difluorophosphate such as lithium difluorophosphate may be added to the electrolytic solution. Further, an overcharge inhibitor such as diphenyl ether and cyclohexylbenzene may be added.

非水溶媒に溶解させる電解質としては、例えば、LiClO、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)及びLiC(CFSO等が挙げられる。電解液中の電解質の濃度は通常0.5~2mol/L、好ましくは0.6~1.5mol/Lである。 Examples of the electrolyte to be dissolved in a non-aqueous solvent include LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , and LiN (CF 3 ). Examples thereof include SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ) and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 . The concentration of the electrolyte in the electrolytic solution is usually 0.5 to 2 mol / L, preferably 0.6 to 1.5 mol / L.

[セパレータ]
正極と負極との間に介在させるセパレータとしては、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンの多孔性シートや不織布を用いるのが好ましい。
[Separator]
As the separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, it is preferable to use a porous sheet of polyolefin such as polyethylene or polypropylene or a non-woven fabric.

[負極/正極容量比]
本発明の非水系二次電池は、負極/正極の容量比を1.01~1.5に設計することが好ましく、1.2~1.4に設計することがより好ましい。
本発明の非水系二次電池は、Liイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備えるリチウムイオン二次電池であることが好ましい。
[Negative electrode / Positive electrode capacity ratio]
The non-aqueous secondary battery of the present invention is preferably designed with a negative electrode / positive electrode capacity ratio of 1.01 to 1.5, and more preferably 1.2 to 1.4.
The non-aqueous secondary battery of the present invention is preferably a lithium ion secondary battery including a positive electrode and a negative electrode capable of storing and releasing Li ions, and an electrolyte.

以下、実施例を用いて本発明の内容を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例によって限定されるものではない。以下の実施例における各種の製造条件や評価結果の値は、本発明の実施態様における上限又は下限の好ましい値としての意味を持つものであり、好ましい範囲は前記した上限又は下限の値と、下記実施例の値又は実施例同士の値との組み合わせで規定される範囲であってもよい。 Hereinafter, the content of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist of the present invention is not exceeded. The values of various production conditions and evaluation results in the following examples have meanings as preferable values of the upper limit or the lower limit in the embodiment of the present invention, and the preferable ranges are the above-mentioned upper limit or lower limit values and the following. It may be in the range specified by the value of Examples or the combination with the values of Examples.

〔物性ないし特性の測定・評価方法〕
[複合炭素粒子(A)、酸化珪素粒子(B)、負極材の物性の測定]
<粒度分布>
体積基準の粒度分布は、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2重量%水溶液(約10mL)に試料を分散させて、レーザー回折・散乱式粒度分布計LA-700(堀場製作所社製)を用いて測定した。
[Measurement / evaluation method of physical properties or characteristics]
[Measurement of physical properties of composite carbon particles (A), silicon oxide particles (B), and negative electrode material]
<Particle size distribution>
For the volume-based particle size distribution, the sample is dispersed in a 0.2 wt% aqueous solution (about 10 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and a laser diffraction / scattering particle size distribution meter LA- It was measured using 700 (manufactured by HORIBA, Ltd.).

<タップ密度>
粉体密度測定器タップデンサーKYT-3000((株)セイシン企業社製)を用いて測定した。20ccのタップセルに試料を落下させ、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行って、そのときの密度をタップ密度とした。
<Tap density>
The measurement was performed using a powder density measuring instrument Tap Denser KYT-3000 (manufactured by Seishin Corporation). After dropping the sample into a 20 cc tap cell and filling the cell fully, tapping with a stroke length of 10 mm was performed 1000 times, and the density at that time was taken as the tap density.

<比表面積(BET法)>
マイクロメリティックス社製 トライスターII3000を用いて測定した。150℃で1時間の減圧乾燥を実施した後、窒素ガス吸着によるBET多点法(相対圧0.05~0.30の範囲において5点)により測定した。
<Specific surface area (BET method)>
The measurement was performed using Tristar II 3000 manufactured by Micromeritics. After drying under reduced pressure at 150 ° C. for 1 hour, the measurement was carried out by the BET multipoint method (5 points in the range of relative pressure of 0.05 to 0.30) by adsorption of nitrogen gas.

<円形度>
フロー式粒子像分析装置(東亜医療電子社製FPIA-2000)を使用し、円相当径による粒径分布の測定および平均円形度の算出を行った。分散媒としてイオン交換水を使用し、界面活性剤としてポリオキシエチレン(20)モノラウレートを使用した。円相当径とは、撮影した粒子像と同じ投影面積を持つ円(相当円)の直径であり、円形度とは、相当円の周囲長を分子とし、撮影された粒子投影像の周囲長を分母とした比率である。測定した相当径が10~40μmの範囲の粒子の円形度を平均し、円形度とした。
<Circularity>
Using a flow-type particle image analyzer (FPIA-2000 manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.), the particle size distribution based on the equivalent circle diameter was measured and the average circularity was calculated. Ion-exchanged water was used as the dispersion medium, and polyoxyethylene (20) monolaurate was used as the surfactant. The equivalent circle diameter is the diameter of a circle (equivalent circle) having the same projected area as the captured particle image, and the circularity is the peripheral length of the captured particle projected image with the peripheral length of the equivalent circle as the molecule. This is the ratio used as the denominator. The circularity of the measured particles having an equivalent diameter in the range of 10 to 40 μm was averaged and used as the circularity.

<ラマンR値>
ラマンスペクトルはラマン分光器で測定した。具体的には、測定対象粒子を測定セル内へ自然落下させることで試料充填し、測定セル内にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、測定セルをこのレーザー光と垂直な面内で回転させながら測定を行った。
アルゴンイオンレーザー光の波長 :514.5nm
試料上のレーザーパワー :25mW
分解能 :4cm-1
測定範囲 :1100cm-1~1730cm-1
ピーク強度測定、ピーク半値幅測定:バックグラウンド処理、スムージング処理(単純平均によるコンボリューション5ポイント)
<Raman R value>
The Raman spectrum was measured with a Raman spectroscope. Specifically, the particles to be measured are naturally dropped into the measurement cell to fill the sample, and while irradiating the measurement cell with argon ion laser light, the measurement cell is rotated in a plane perpendicular to the laser light. Measurements were made.
Wavelength of argon ion laser light: 514.5 nm
Laser power on sample: 25 mW
Resolution: 4 cm -1
Measurement range: 1100 cm -1 to 1730 cm -1
Peak intensity measurement, peak half width measurement: background processing, smoothing processing (convolution 5 points by simple average)

本測定にて得られたラマンスペクトルにおいて、1580cm-1付近のピークPAの強度Iと、1360cm-1付近のピークPの強度Iとを測定したときの、その強度比R(R=I/I)として定義した。なお、「1580cm-1付近」とは1580~1620cm-1の範囲を、「1360cm-1付近」とは1350~1370cm-1の範囲を指す。 In the Raman spectrum obtained by this measurement, the intensity ratio R (R =) when the intensity IA of the peak PA near 1580 cm -1 and the intensity IB of the peak P B near 1360 cm -1 were measured. It was defined as IB / I A ) . The term "near 1580 cm -1 " refers to the range of 1580 to 1620 cm -1 , and the term "near 1360 cm -1 " refers to the range of 1350 to 1370 cm -1 .

[電池の評価]
<性能評価用負極の作製>
後述する複合炭素粒子(A)と酸化珪素粒子(B)との混合物97.5重量%と、バインダーとしてカルボキシメチルセルロース(CMC)1重量%及びスチレン・ブタジエンゴム(SBR)48重量%水性ディスパージョン3.1重量%(SBR:1.5重量%)とを、ハイブリダイズミキサーにて混練し、スラリーとした。このスラリーを厚さ20μmの銅箔上にブレード法で、目付け4~5mg/cmとなるように塗布し、乾燥させた。
[Battery evaluation]
<Manufacturing of negative electrode for performance evaluation>
97.5% by weight of a mixture of composite carbon particles (A) and silicon oxide particles (B) described later, 1% by weight of carboxymethyl cellulose (CMC) as a binder, and 48% by weight of styrene-butadiene rubber (SBR) aqueous dispersion 3 .1% by weight (SBR: 1.5% by weight) was kneaded with a hybridizing mixer to obtain a slurry. This slurry was applied onto a copper foil having a thickness of 20 μm by a blade method so as to have a basis weight of 4 to 5 mg / cm 2 , and dried.

その後、負極活物質層の密度1.2~1.4g/cmとなるようにロールプレスして負極シートとし、この負極シートを直径12.5mmの円形状に打ち抜き、90℃で8時間、真空乾燥し、評価用の負極とした。 Then, the negative electrode active material layer is roll-pressed to a density of 1.2 to 1.4 g / cm 3 to obtain a negative electrode sheet, and the negative electrode sheet is punched into a circular shape having a diameter of 12.5 mm, and the temperature is 90 ° C. for 8 hours. It was vacuum dried and used as a negative electrode for evaluation.

<非水系二次電池(コイン型電池)の作製>
上記方法で作製した評価用負極と、対極としてリチウム金属箔を直径15mmの円板状に打ち抜いたものを用いた。両極の間には、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合溶媒(容積比=3:7)に、LiPFを1mol/Lになるように溶解させた電解液を含浸させたセパレータ(多孔性ポリエチレンフィルム製)を置き、コイン型の性能評価用電池を作製した。
<Manufacturing of non-water-based secondary batteries (coin-type batteries)>
An evaluation negative electrode produced by the above method and a lithium metal foil punched into a disk shape having a diameter of 15 mm were used as counter electrodes. A separator (porous polyethylene film) impregnated between the two electrodes with an electrolytic solution in which LiPF 6 is dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate and ethylmethyl carbonate (volume ratio = 3: 7) so as to be 1 mol / L. A coin-shaped battery for performance evaluation was manufactured.

<充電容量、放電容量、効率、コインサイクル維持率>
前述の方法で作製した非水系二次電池(コイン型電池)を用いて、下記の測定方法で電池充放電時の充電容量(mAh/g)と放電容量(mAh/g)を測定した。
0.05Cの電流密度でリチウム対極に対して5mVまで充電し、さらに5mVの一定電圧で電流密度が0.005Cになるまで充電し、負極中にリチウムをドープした後、0.1Cの電流密度でリチウム対極に対して1.5Vまで放電を行った。
充電容量、放電容量は以下のように求めた。負極重量から負極と同面積に打ち抜いた銅箔の重量を差し引き、負極活物質とバインダーの組成比から求められる係数を乗ずることで負極活物質の重量を求め、この負極活物質の重量で1サイクル目の充電容量、放電容量を除して、重量当りの充電容量、放電容量を求めた。
このときの充電容量(mAh/g)を本負極材の1st充電容量(mAh/g)とし、放電容量(mAh/g)を1st放電容量(mAh/g)とした。
また、ここで得られた1サイクル目の放電容量(mAh/g)を充電容量(mAh/g)で除し、100倍した値を1st効率(%)とした。
上記操作を10サイクル実施し、10サイクル目の放電容量を1サイクル目の放電容量で除し、100倍した値をコインサイクル維持率とした。
<Charge capacity, discharge capacity, efficiency, coin cycle maintenance rate>
Using the non-aqueous secondary battery (coin-type battery) produced by the above method, the charge capacity (mAh / g) and the discharge capacity (mAh / g) at the time of charging and discharging the battery were measured by the following measurement methods.
Charge to 5 mV with respect to the lithium counter electrode at a current density of 0.05 C, further charge until the current density reaches 0.005 C at a constant voltage of 5 mV, dope lithium into the negative electrode, and then a current density of 0.1 C. The current was discharged to 1.5 V with respect to the lithium counter electrode.
The charge capacity and discharge capacity were calculated as follows. The weight of the negative electrode active material is obtained by subtracting the weight of the copper foil punched to the same area as the negative electrode from the weight of the negative electrode and multiplying by the coefficient obtained from the composition ratio of the negative electrode active material and the binder. The charge capacity and the discharge capacity per weight were obtained by dividing the charge capacity and the discharge capacity of the eyes.
The charge capacity (mAh / g) at this time was defined as the 1st charge capacity (mAh / g) of the negative electrode material, and the discharge capacity (mAh / g) was defined as the 1st discharge capacity (mAh / g).
Further, the discharge capacity (mAh / g) of the first cycle obtained here was divided by the charge capacity (mAh / g), and the value multiplied by 100 was taken as the 1st efficiency (%).
The above operation was carried out for 10 cycles, the discharge capacity of the 10th cycle was divided by the discharge capacity of the 1st cycle, and the value multiplied by 100 was taken as the coin cycle maintenance rate.

〔複合炭素粒子(A)〕
<複合炭素粒子(A1)>
d50が100μmの鱗片状天然黒鉛を、奈良機械製作所製ハイブリダイゼーションシステムNHS-1型にて、ローター周速度85m/秒で5分間の機械的作用による球形化処理を行った。このサンプルを分級により処理し、d50が7.5μmの球形化黒鉛粒子を得た。得られた球形化黒鉛粒子に、一次粒子径が24nm、BET比表面積(SA)が115m/g、DBP吸油量が110mL/100gのカーボンブラックを、黒鉛質粒子に対して2.0重量%添加し、混合・攪拌した。その混合粉体と炭素質物前駆体としてナフサ熱分解時に得られる石油系重質油を混合し、不活性ガス中で1300℃熱処理を施した後、焼成物を粉砕・分級処理することにより、黒鉛質粒子の表面にカーボンブラック微粒子と非晶質炭素とが添着された複合炭素粒子(A1)を得た。
[Composite carbon particles (A)]
<Composite carbon particles (A1)>
Fragment-like natural graphite having a d50 of 100 μm was spheroidized by mechanical action for 5 minutes at a rotor peripheral speed of 85 m / sec using a hybridization system NHS-1 manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. This sample was treated by classification to obtain spherical graphite particles with a d50 of 7.5 μm. Carbon black having a primary particle diameter of 24 nm, a BET specific surface area (SA) of 115 m 2 / g, and a DBP oil absorption of 110 mL / 100 g was added to the obtained spherical graphite particles in an amount of 2.0% by weight based on the graphite particles. It was added, mixed and stirred. The mixed powder is mixed with petroleum-based heavy oil obtained during thermal decomposition of naphtha as a carbonaceous precursor, heat-treated at 1300 ° C in an inert gas, and then the calcined product is crushed and classified to make graphite. Composite carbon particles (A1) in which carbon black fine particles and amorphous carbon were impregnated on the surface of the quality particles were obtained.

焼成収率から、得られた複合炭素粒子(A1)において、球形化黒鉛粒子と非晶質炭素との重量比率(球形化黒鉛粒子:非晶質炭素)は1:0.015であることが確認された。前記測定法で複合炭素粒子(A1)の物性を測定した。結果を表-1に示す。 From the firing yield, in the obtained composite carbon particles (A1), the weight ratio of the spherical graphite particles to the amorphous carbon (sphericized graphite particles: amorphous carbon) is 1: 0.015. confirmed. The physical properties of the composite carbon particles (A1) were measured by the above-mentioned measuring method. The results are shown in Table 1.

<複合炭素粒子(a1)>
カーボンブラックを添加しなかった点以外は複合炭素粒子(A1)と同様の方法で複合炭素粒子(a1)を作製した。焼成収率から、得られた複合炭素粒子(a1)において、球形化黒鉛質粒子と非晶質炭素との質量比率(球形化黒鉛質粒子:非晶質炭素)は1:0.015であることが確認された。前記複合炭素粒子(a1)の物性を測定した。結果を表-1に示す。
<Composite carbon particles (a1)>
Composite carbon particles (a1) were produced in the same manner as the composite carbon particles (A1) except that carbon black was not added. From the calcined yield, in the obtained composite carbon particles (a1), the mass ratio of the spherical graphitic particles to the amorphous carbon (spherical graphitic particles: amorphous carbon) is 1: 0.015. It was confirmed that. The physical characteristics of the composite carbon particles (a1) were measured. The results are shown in Table 1.

〔酸化珪素粒子(B)〕
<酸化珪素粒子(B1)>
市販の酸化珪素粒子(SiOx、x=1)(大阪チタニウムテクノロジーズ社製)を酸化珪素粒子(B1)として用いた。酸化珪素粒子(B1)は、d50が5.6μm、BET法比表面積が3.5m/gであった。酸化珪素粒子(B1)のX線回折パターンからは、2θ=28.4°付近のSi(111)に帰属される回折線を確認することができず、酸化珪素粒子(B1)はゼロ価の珪素原子を微結晶として含まないことを確認された。
[Silicon oxide particles (B)]
<Silicon oxide particles (B1)>
Commercially available silicon oxide particles (SiOx, x = 1) (manufactured by Osaka Titanium Technologies Co., Ltd.) were used as silicon oxide particles (B1). The silicon oxide particles (B1) had a d50 of 5.6 μm and a BET method specific surface area of 3.5 m 2 / g. From the X-ray diffraction pattern of the silicon oxide particles (B1), the diffraction line attributed to Si (111) near 2θ = 28.4 ° could not be confirmed, and the silicon oxide particles (B1) had a zero valence. It was confirmed that it did not contain silicon atoms as microcrystals.

<酸化珪素粒子(B2)>
酸化珪素粒子(B1)を不活性雰囲気下において、1000℃で6時間加熱処理して酸化珪素粒子(B2)を得た。酸化珪素粒子(B2)は、d50が5.4μm、BET法比表面積が2.1m/gであった。酸化珪素粒子(B2)のX線回折パターンからは、2θ=28.4°付近のSi(111)に帰属される回折線を確認することが可能であり、酸化珪素粒子(B2)はゼロ価の珪素原子を微結晶として含むことを確認された。なお、上記の回折線の広がりをもとに、シェーラーの式によって求めた珪素の結晶の粒子径は3.2nmであった。
<Silicon oxide particles (B2)>
The silicon oxide particles (B1) were heat-treated at 1000 ° C. for 6 hours in an inert atmosphere to obtain silicon oxide particles (B2). The silicon oxide particles (B2) had a d50 of 5.4 μm and a BET method specific surface area of 2.1 m 2 / g. From the X-ray diffraction pattern of the silicon oxide particles (B2), it is possible to confirm the diffraction line attributed to Si (111) near 2θ = 28.4 °, and the silicon oxide particles (B2) have a zero value. It was confirmed that the silicon atom of was contained as a microcrystal. The particle size of the silicon crystal determined by the Scheller's formula based on the spread of the diffraction lines was 3.2 nm.

酸化珪素粒子(B1)、(B2)の物性を表-2にまとめて示す。 Table 2 summarizes the physical characteristics of the silicon oxide particles (B1) and (B2).

[実施例1]
複合炭素粒子(A1)90重量部に対して、酸化珪素粒子(B1)10重量部を乾式混合し、混合物とした。前記測定法で各評価を行った。
[Example 1]
10 parts by weight of silicon oxide particles (B1) was dry-mixed with 90 parts by weight of the composite carbon particles (A1) to prepare a mixture. Each evaluation was performed by the above-mentioned measurement method.

[実施例2]
複合炭素粒子(A1)90重量部に対して、酸化珪素粒子(B2)10重量部を乾式混合し、混合物とした。実施例1と同様に評価を行った。
[Example 2]
10 parts by weight of silicon oxide particles (B2) was dry-mixed with 90 parts by weight of the composite carbon particles (A1) to prepare a mixture. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

[比較例1]
複合炭素粒子(a1)90重量部に対して、酸化珪素粒子(B1)10重量部を乾式混合し、混合物とした。実施例1と同様に評価を行った。
[Comparative Example 1]
10 parts by weight of silicon oxide particles (B1) was dry-mixed with 90 parts by weight of the composite carbon particles (a1) to prepare a mixture. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

実施例1~2、比較例1で得られた混合物の物性を表-4にまとめて示す。
また、実施例1~2、比較例1で得られた混合物よりなる負極材を用いて作製した電池の評価結果を表-4にまとめて示す。
表-4より、本発明の負極材を用いた非水系二次電池は、高容量で初期効率及びサイクル特性に優れることが分かる。
Table 4 summarizes the physical characteristics of the mixtures obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.
In addition, Table 4 summarizes the evaluation results of the batteries produced by using the negative electrode material composed of the mixtures obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.
From Table 4, it can be seen that the non-aqueous secondary battery using the negative electrode material of the present invention has a high capacity and is excellent in initial efficiency and cycle characteristics.

Figure 2022095866000001
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Figure 2022095866000002
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Figure 2022095866000003
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Figure 2022095866000004
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Claims (14)

複合炭素粒子(A)と酸化珪素粒子(B)(但し、少なくとも酸化珪素粒子と黒鉛質粒子とを含む複合粒子を除く。)を含み、該複合炭素粒子(A)が少なくとも黒鉛質粒子、炭素質物、及び炭素質粒子を含む非水系二次電池負極用炭素材であって、
該複合炭素粒子(A)の表面に均一かつ連続的な微細流路が形成されており、
該複合炭素粒子(A)と該酸化珪素粒子(B)との含有割合[複合炭素粒子(A)の重量]:[酸化珪素粒子(B)の重量]が30:70~99:1である非水系二次電池用負極材。
It contains composite carbon particles (A) and silicon oxide particles (B) (excluding composite particles containing at least silicon oxide particles and graphite particles), and the composite carbon particles (A) are at least graphite particles and carbon. A carbon material for the negative electrode of a non-aqueous secondary battery containing pledges and carbonaceous particles.
Uniform and continuous fine flow paths are formed on the surface of the composite carbon particles (A).
The content ratio of the composite carbon particles (A) and the silicon oxide particles (B) [weight of the composite carbon particles (A)]: [weight of the silicon oxide particles (B)] is 30:70 to 99: 1. Negative electrode material for non-aqueous secondary batteries.
複合炭素粒子(A)が球形化黒鉛を含む、請求項1に記載の非水系二次電池用負極材。 The negative electrode material for a non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the composite carbon particles (A) contain spherical graphite. 複合炭素粒子(A)が鱗片状天然黒鉛の球形化黒鉛を含む、請求項1又は2に記載の非水系二次電池用負極材。 The negative electrode material for a non-aqueous secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the composite carbon particles (A) contain spherical graphite of scaly natural graphite. 複合炭素粒子(A)の円形度が0.88以上である、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の非水系二次電池用負極材。 The negative electrode material for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the composite carbon particles (A) have a circularity of 0.88 or more. 酸化珪素粒子(B)の平均粒子径(d50)が0.3μm以上15μm以下である、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の非水系二次電池用負極材。 The negative electrode material for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the average particle diameter (d50) of the silicon oxide particles (B) is 0.3 μm or more and 15 μm or less. 酸化珪素粒子(B)の小粒子側から10%積算部の粒子径(d10)が0.001μm以上6μm以下である、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の非水系二次電池用負極材。 The non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the particle diameter (d10) of the 10% integrating portion from the small particle side of the silicon oxide particles (B) is 0.001 μm or more and 6 μm or less. Negative electrode material. 酸化珪素粒子(B)における珪素原子数(MSi)に対する酸素原子数(M)の比(M/MSi)が0.5~1.6である、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の非水系二次電池用負極材。 Any of claims 1 to 6, wherein the ratio ( MO / M Si ) of the number of oxygen atoms (MO) to the number of silicon atoms (M Si ) in the silicon oxide particles (B) is 0.5 to 1.6. The negative electrode material for a non-aqueous secondary battery according to item 1. 酸化珪素粒子(B)がゼロ価の珪素原子を含むものである、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の非水系二次電池負極用炭素材。 The carbon material for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the silicon oxide particles (B) contain zero-valent silicon atoms. 酸化珪素粒子(B)中に珪素の微結晶を含む、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の非水系二次電池用負極材。 The negative electrode material for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 8, which contains microcrystals of silicon in the silicon oxide particles (B). 酸化珪素粒子(B)が、酸化珪素粒子を核として、この表面の少なくとも一部に非晶質炭素からなる炭素層を備えた複合型の酸化珪素粒子である、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の非水系二次電池負極用炭素材。 Any of claims 1 to 9, wherein the silicon oxide particles (B) are composite silicon oxide particles having silicon oxide particles as nuclei and a carbon layer made of amorphous carbon on at least a part of the surface thereof. The carbon material for the negative electrode of the non-aqueous secondary battery according to Item 1. 酸化珪素粒子(B)が、珪素、酸素以外の元素がドープされた酸化珪素粒子である、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の非水系二次電池負極用炭素材。 The carbon material for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 9, wherein the silicon oxide particles (B) are silicon oxide particles doped with elements other than silicon and oxygen. 集電体と、該集電体上に形成された活物質層とを備える非水系二次電池用負極であって、該活物質層が請求項1乃至11のいずれか1項に記載の非水系二次電池用負極材を含有する、非水系二次電池用負極。 The negative electrode for a non-aqueous secondary battery including a current collector and an active material layer formed on the current collector, wherein the active material layer is the non-one according to any one of claims 1 to 11. A negative electrode for a non-aqueous secondary battery, which contains a negative electrode material for an aqueous secondary battery. 正極及び負極、並びに電解質を備える非水系二次電池であって、該負極が請求項12に記載の非水系二次電池用負極である、非水系二次電池。 A non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, wherein the negative electrode is the negative electrode for the non-aqueous secondary battery according to claim 12. 少なくとも黒鉛質粒子、炭素質物及び炭素質粒子を複合化して、表面に均一かつ連続的な微細流路が形成され複合炭素粒子(A)を製造し、該複合炭素粒子(A)と酸化珪素粒子(B)との含有割合[複合炭素粒子(A)の重量]:[酸化珪素粒子(B)の重量]が30:70~99:1で混合する、非水系二次電池用負極材の製造方法。 At least graphite particles, carbonaceous substances, and carbonaceous particles are composited to form uniform and continuous fine flow paths on the surface to produce composite carbon particles (A), and the composite carbon particles (A) and silicon oxide particles are produced. Production of negative electrode material for non-aqueous secondary batteries in which the content ratio with (B) [weight of composite carbon particles (A)]: [weight of silicon oxide particles (B)] is mixed at 30:70 to 99: 1. Method.
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