JP2023073103A - Method for manufacturing negative electrode material for lithium ion secondary battery, negative electrode material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery - Google Patents

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Yu Nakamura
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義徹 徳田
Yoshitetsu Tokuda
彰伸 應矢
Akinobu Oya
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Abstract

To provide a method for manufacturing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, and a negative electrode for a lithium ion secondary battery that can manufacture a lithium ion secondary battery having excellent input characteristics and life characteristics.SOLUTION: In a manufacturing method of a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, natural graphite particles having an average particle diameter (D50) of 5 μm to 12 μm and a specific surface area of 9.6 m2/g or more as determined by nitrogen adsorption measurement at 77 K is prepared, and at least some of the surface of the natural graphite particles is coated with a carbon material.SELECTED DRAWING: None

Description

本開示は、リチウムイオン二次電池用負極材の製造方法、リチウムイオン二次電池用負極材、リチウムイオン二次電池用負極及びリチウムイオン二次電池に関する。 The present disclosure relates to a method for producing a negative electrode material for lithium ion secondary batteries, a negative electrode material for lithium ion secondary batteries, a negative electrode for lithium ion secondary batteries, and a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は小型、軽量、かつ高エネルギー密度という特性を活かし、従来からノート型PC、携帯電話、スマートフォン、タブレット型PC等の電子機器に広く使用されている。近年、CO排出による地球温暖化等の環境問題を背景に、電池のみで走行を行うクリーンな電気自動車(EV)、ガソリンエンジンと電池を組み合わせたハイブリッド電気自動車(HEV)等が普及してきている。また最近では、電力貯蔵用にも用いられており、多岐の分野においてその用途は拡大している。 Lithium-ion secondary batteries have been widely used in electronic devices such as notebook PCs, mobile phones, smart phones, and tablet PCs, taking advantage of their characteristics of small size, light weight, and high energy density. In recent years, against the background of environmental problems such as global warming caused by CO2 emissions, clean electric vehicles (EV) that run solely on batteries and hybrid electric vehicles (HEV) that combine a gasoline engine and batteries are becoming popular. . Moreover, recently, it is also used for electric power storage, and its use is expanding in a wide variety of fields.

近年益々エネルギーの利用効率の向上のために、優れた入力特性を有するリチウムイオン二次電池が要求されている。また、リチウムイオン二次電池には、優れた寿命特性も要求されている。しかしながら一般に、入力特性と寿命特性はトレードオフの関係にあり、これらを両立的に向上することが求められている。特に、重要な用途の一つである自動車分野への適用では、入力特性及び寿命特性の向上の要求が高い。 In recent years, there has been a demand for lithium ion secondary batteries with excellent input characteristics in order to improve energy utilization efficiency. In addition, lithium-ion secondary batteries are required to have excellent life characteristics. However, input characteristics and life characteristics are generally in a trade-off relationship, and it is desired to improve both of them. In particular, in the application to the automobile field, which is one of the important applications, there is a high demand for improved input characteristics and life characteristics.

一般に、入力特性の改善には、負極材の比表面積を増大させることが有効である(例えば、特許文献1参照)。 In general, increasing the specific surface area of the negative electrode material is effective for improving input characteristics (see, for example, Patent Document 1).

特開2000-340232号公報JP-A-2000-340232

しかしながら、入力特性の改善のために負極材の比表面積を増大させると寿命特性が低下してしまい、上述したように入力特性と寿命特性のトレードオフの関係から逃れることができない。 However, if the specific surface area of the negative electrode material is increased in order to improve the input characteristics, the life characteristics will deteriorate, and as described above, the input characteristics and the life characteristics cannot be escaped from the trade-off relationship.

本開示の一態様では、入力特性及び寿命特性に優れるリチウムイオン二次電池を製造可能なリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法、リチウムイオン二次電池用負極材、及びリチウムイオン二次電池用負極を提供することを目的とする。 In one aspect of the present disclosure, a method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery capable of producing a lithium ion secondary battery having excellent input characteristics and life characteristics, a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery An object of the present invention is to provide a negative electrode for

上記課題を解決するための具体的手段は、以下の態様を含む。 Specific means for solving the above problems include the following aspects.

<1> 平均粒子径(D50)が5μm~12μmであり、且つ77Kでの窒素吸着測定より求める比表面積が9.6m/g以上の天然黒鉛粒子を準備し、
前記天然黒鉛粒子の表面の少なくとも一部を炭素材で被覆する、
リチウムイオン二次電池用負極材の製造方法。
<2> 前記天然黒鉛粒子は、R値が0.4以下である、<1>に記載のリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法。
<3> 77Kでの窒素吸着測定より求める比表面積SSAでR値を除した値(R値/SSA)が0.1以下である天然黒鉛粒子を含む、リチウムイオン二次電池用負極材。
<4> 前記天然黒鉛粒子は、CO吸着測定より求めるミクロ孔容積が0.10cm/g~0.20cm/gである、<3>に記載のリチウムイオン二次電池用負極材。
<5> 前記天然黒鉛粒子の平均粒子径(D50)が、5μm~12μmである、<3>又は<4>に記載のリチウムイオン二次電池用負極材。
<6> 前記天然黒鉛粒子は、球状天然黒鉛粒子を含む、<3>~<5>のいずれか1項にリチウムイオン二次電池用負極材。
<7> 前記天然黒鉛粒子の表面の少なくとも一部が炭素材で被覆されてなる、<3>~<6>のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極材。
<8> 前記天然黒鉛粒子は、タップ密度から算出される空隙率Aに対する、亜麻仁油吸油量から算出される空隙率Bの比B/Aが、0.99以上である、<3>~<7>のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極材。
<9> <3>~<8>のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極材を含む負極材層と、集電体と、を含む、リチウムイオン二次電池用負極。
<10> <9>に記載のリチウムイオン二次電池用負極と、正極と、電解液とを含むリチウムイオン二次電池。
<1> Prepare natural graphite particles having an average particle diameter (D50) of 5 μm to 12 μm and a specific surface area of 9.6 m 2 /g or more as determined by nitrogen adsorption measurement at 77 K,
At least part of the surface of the natural graphite particles is coated with a carbon material;
A method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery.
<2> The method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to <1>, wherein the natural graphite particles have an R value of 0.4 or less.
<3> A negative electrode material for a lithium ion secondary battery, comprising natural graphite particles having a value (R value/SSA) of 0.1 or less obtained by dividing the R value by the specific surface area SSA determined by nitrogen adsorption measurement at 77K.
<4> The negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to <3>, wherein the natural graphite particles have a micropore volume of 0.10 cm 3 /g to 0.20 cm 3 /g determined by CO 2 adsorption measurement.
<5> The negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to <3> or <4>, wherein the natural graphite particles have an average particle size (D50) of 5 μm to 12 μm.
<6> The negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to any one of <3> to <5>, wherein the natural graphite particles include spherical natural graphite particles.
<7> The negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to any one of <3> to <6>, wherein at least part of the surface of the natural graphite particles is coated with a carbon material.
<8> The natural graphite particles have a ratio B/A of the porosity B calculated from the linseed oil absorption to the porosity A calculated from the tap density of 0.99 or more <3> to <7>, the negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to any one of items 7>.
<9> A negative electrode for a lithium ion secondary battery, comprising a negative electrode material layer containing the negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to any one of <3> to <8>, and a current collector.
<10> A lithium ion secondary battery comprising the lithium ion secondary battery negative electrode according to <9>, a positive electrode, and an electrolytic solution.

本開示の一態様では、入力特性及び寿命特性に優れるリチウムイオン二次電池を製造可能なリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法、リチウムイオン二次電池用負極材、及びリチウムイオン二次電池用負極を提供することができる。 In one aspect of the present disclosure, a method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery capable of producing a lithium ion secondary battery having excellent input characteristics and life characteristics, a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery can provide a negative electrode for

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。
本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本開示において「~」を用いて示された数値範囲には、「~」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、各試験に示されている値に置き換えてもよい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments for carrying out the present invention will be described in detail below. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not essential unless otherwise specified. The same applies to numerical values and their ranges, which do not limit the present invention.
In the present disclosure, the term "process" includes a process that is independent of other processes, and even if the purpose of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from other processes. .
In the present disclosure, the numerical range indicated using "-" includes the numerical values before and after "-" as the minimum and maximum values, respectively.
In the numerical ranges described step by step in the present disclosure, the upper limit or lower limit of one numerical range may be replaced with the upper or lower limit of another numerical range described step by step. . In addition, in the numerical ranges described in this disclosure, the upper or lower limits of the numerical ranges may be replaced with the values shown in each test.

本開示において、負極材中及び組成物中における各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。負極材中及び組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、各成分の含有率及び含有量は、特に断らない限り、負極材中及び組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率及び含有量を意味する。
本開示において負極材中及び組成物中の各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。負極材中及び組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、負極材中及び組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本開示において「層」との語には、当該層が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
本開示において「積層」との語は、層を積み重ねることを示し、二以上の層が結合されていてもよく、二以上の層が着脱可能であってもよい。
In the present disclosure, each component in the negative electrode material and in the composition may contain multiple types of applicable substances. When there are multiple types of substances corresponding to each component in the negative electrode material and composition, the content rate and content of each component are the same as those of the multiple types present in the negative electrode material and composition, unless otherwise specified. It means the total content and content of substances.
In the present disclosure, a plurality of types of particles corresponding to each component in the negative electrode material and composition may be included. When a plurality of types of particles corresponding to each component are present in the negative electrode material and composition, the particle diameter of each component is the mixture of the plurality of types of particles present in the negative electrode material and composition, unless otherwise specified. means a value for
In the present disclosure, the term "layer" includes not only the case where the layer is formed in the entire region when observing the region where the layer exists, but also the case where it is formed only in part of the region. included.
In the present disclosure, the term "laminate" indicates stacking layers, and two or more layers may be bonded, or two or more layers may be detachable.

本開示において、平均粒子径(D50)は、レーザー回折式粒度分布測定装置によって測定した粒子径分布において、小径側から体積累積分布曲線を描いた場合に、累積50%となるときの粒子径である。レーザー回折式粒度分布測定装置としては、例えば、株式会社島津製作所製、SALD-3000Jが挙げられる。 In the present disclosure, the average particle diameter (D50) is the particle diameter when the cumulative volume distribution curve is drawn from the small diameter side to 50% in the particle diameter distribution measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer. be. Examples of the laser diffraction particle size distribution analyzer include SALD-3000J manufactured by Shimadzu Corporation.

77Kでの窒素吸着測定より求める比表面積は、JIS Z 8830:2013に準じて77Kでの窒素吸着測定より得た吸着等温線からBET法を用いて求める。高速比表面積/細孔分布測定装置(例えば、FlowSorbIII 株式会社島津製作所製)を用いて、液体窒素温度(77K)での窒素吸着を一点法で測定し、BET法を適用して比表面積を算出する。
BET比表面積の測定を行う際には、試料表面及び構造中に吸着している水分がガス吸着能に影響を及ぼすと考えられることから、まず、加熱による水分除去の前処理を行うことが好ましい。
前処理では、0.05gの測定試料を投入した測定用セルを、真空ポンプで10Pa以下に減圧した後、110℃で加熱し、3時間以上保持した後、減圧した状態を保ったまま常温(25℃)まで自然冷却する。この前処理を行った後、評価温度を77Kとし、評価圧力範囲を相対圧(飽和蒸気圧に対する平衡圧力)にて1未満として測定する。
The specific surface area obtained from the nitrogen adsorption measurement at 77K is obtained from the adsorption isotherm obtained from the nitrogen adsorption measurement at 77K according to JIS Z 8830:2013 using the BET method. Using a high-speed specific surface area / pore distribution measuring device (e.g., FlowSorb III manufactured by Shimadzu Corporation), nitrogen adsorption at liquid nitrogen temperature (77 K) is measured by the one-point method, and the specific surface area is calculated by applying the BET method. do.
When measuring the BET specific surface area, it is considered that the water adsorbed in the sample surface and structure affects the gas adsorption capacity, so it is preferable to first perform a pretreatment to remove water by heating. .
In the pretreatment, the measurement cell containing 0.05 g of the measurement sample was evacuated to 10 Pa or less with a vacuum pump, heated at 110° C., held for 3 hours or longer, and then kept at room temperature ( Cool naturally to 25°C). After this pretreatment, the evaluation temperature is set to 77 K, and the evaluation pressure range is set to less than 1 relative pressure (equilibrium pressure with respect to saturated vapor pressure).

本開示において、R値は、ラマン分光測定において得られたラマン分光スペクトルにおいて、1580cm-1付近の最大ピークの強度Igと、1360cm-1付近の最大ピークの強度Idの強度比(Id/Ig)である。
R値の測定にはレーザーラマン分光光度計を用い、測定試料を平らになるようにセットした試料板にアルゴンレーザー光を照射して測定を行う。レーザーラマン分光光度計としては、例えば、日本分光株式会社製のNRS-1000を用いることができる。測定条件は以下の通りである。
アルゴンレーザー光の波長:532nm
波数分解能:2.56cm-1
測定範囲:1180cm-1~1730cm-1
ピークリサーチ:バックグラウンド除去
In the present disclosure, the R value is the intensity ratio (Id/Ig) of the maximum peak intensity Ig near 1580 cm -1 and the maximum peak intensity Id near 1360 cm -1 in the Raman spectroscopic spectrum obtained in Raman spectroscopic measurement. is.
A laser Raman spectrophotometer is used to measure the R value by irradiating an argon laser beam onto a sample plate on which the sample to be measured is set flat. As the laser Raman spectrophotometer, for example, NRS-1000 manufactured by JASCO Corporation can be used. The measurement conditions are as follows.
Argon laser light wavelength: 532 nm
Wavenumber resolution: 2.56 cm -1
Measurement range: 1180 cm -1 to 1730 cm -1
Peak research: background subtraction

本開示において、CO吸着測定より求めるミクロ孔容積は、測定温度273K、相対圧P/P=0.98~0.99(P=平衡圧、P=飽和蒸気圧)において二酸化炭素吸着測定より得た吸着等温線からBET法を用いて算出される。測定装置としては、例えば、マイクロトラック・ベル株式会社のBelsorpIIを使用することができ、測定に先立つ前処理のための装置としても、マイクロトラック・ベル株式会社のBelprepIIを用いることができる。前処理は真空度1Pa以下で、250℃まで5℃/分で昇温し、10分間保持し、その後、350℃まで3℃/分で昇温し、210分間保持し、その後、加熱を中止し、室温(25℃)になるまで冷却する。 In the present disclosure, the micropore volume determined from the CO 2 adsorption measurement is the measurement temperature of 273 K, the relative pressure P/P 0 = 0.98 to 0.99 (P = equilibrium pressure, P 0 = saturated vapor pressure). It is calculated using the BET method from the adsorption isotherm obtained from the measurement. As a measuring device, for example, Belsorp II manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd. can be used, and as a pretreatment device prior to measurement, Belprep II manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd. can be used. Pretreatment is performed at a degree of vacuum of 1 Pa or less, raising the temperature to 250°C at a rate of 5°C/min, holding for 10 minutes, then raising the temperature to 350°C at a rate of 3°C/min, holding for 210 minutes, and then stopping heating. and cooled to room temperature (25°C).

本開示において、タップ密度は、JIS R 1628:1997に準じて測定される。タップ密度は充填密度測定装置(例えば、KRS-406、株式会社蔵持科学器械製作所製)を用いて測定することができる。メスシリンダーにリチウムイオン二次電池用負極材を100mL入れ、密度が飽和するまでタップ(所定の高さからメスシリンダーを落下させる)して算出する。 In the present disclosure, tap density is measured according to JIS R 1628:1997. The tap density can be measured using a packing density measuring device (eg, KRS-406, manufactured by Kuramochi Scientific Instruments Manufacturing Co., Ltd.). 100 mL of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries is placed in a graduated cylinder, and the density is calculated by tapping (dropping the graduated cylinder from a predetermined height) until the density is saturated.

本開示において、亜麻仁油吸油量は、JIS K6217-4:2008「ゴム用カーボンブラック‐基本特性‐第4部:オイル吸収量の求め方」に記載の方法に準じて測定され、但し、試薬液体としてフタル酸ジブチル(DBP)に替えて亜麻仁油(関東化学株式会社製)を使用することにより測定される。 In the present disclosure, the linseed oil absorption is measured according to the method described in JIS K6217-4:2008 "Carbon black for rubber - Basic properties - Part 4: Determination of oil absorption", provided that the reagent liquid is measured by using linseed oil (manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd.) instead of dibutyl phthalate (DBP).

亜麻仁油吸油量の具体的な測定方法は次のとおりである。測定試料に定速度ビュレットで亜麻仁油を滴定し、粘度特性変化をトルク検出器から測定する。発生した最大トルクの70%のトルクに対応する、測定試料の単位質量当りの試薬液体の添加量を亜麻仁油吸油量(mL/100g)とする。測定器としては、例えば、株式会社あさひ総研の吸収量測定装置が挙げられる。 A specific method for measuring the linseed oil absorption is as follows. Flaxseed oil is titrated to the measurement sample with a constant speed burette, and the change in viscosity characteristics is measured with a torque detector. The added amount of the reagent liquid per unit mass of the measurement sample corresponding to 70% of the generated maximum torque is defined as the linseed oil absorption (mL/100 g). As a measuring device, for example, an absorption measuring device manufactured by Asahi Research Institute Co., Ltd. can be used.

本開示において、真密度は、ブタノールを用いたピクノメーター法により求める。真密度は真密度計装置(例えば、マイクロメリティックスアキュピック 1330、株式会社島津製作所)を用いて測定することができる。 In the present disclosure, true density is determined by the pycnometer method using butanol. The true density can be measured using a true density meter (for example, Micromeritics Accupic 1330, Shimadzu Corporation).

本開示において、タップ密度から算出される空隙率A[%]は、下記式Aにより求められる値である。
(式A) 空隙率A[%]=100-タップ密度[g/cm]/真密度[g/cm]×100
In the present disclosure, the porosity A [%] calculated from the tap density is a value obtained by Formula A below.
(Formula A) Porosity A [%] = 100 - tap density [g/cm 3 ]/true density [g/cm 3 ] x 100

本開示において、亜麻仁油吸油量から算出される空隙率B[%]は、下記式Bにより求められる値である。
(式B) 空隙率B[%]=亜麻仁油吸油量[mL/100g]/(亜麻仁油吸油量[mL/100g]+(100/真密度[g/cm]))×100
In the present disclosure, the porosity B [%] calculated from the linseed oil absorption is a value obtained by the following formula B.
(Formula B) Porosity B [%] = linseed oil absorption [mL/100g]/(linseed oil absorption [mL/100g] + (100/true density [g/ cm3 ])) x 100

<リチウムイオン二次電池用負極材の製造方法>
リチウムイオン二次電池用負極材(以下、「負極材」と略称する場合がある)の製造方法は、平均粒子径(D50)が5μm~12μm、且つ77Kでの窒素吸着測定より求める比表面積が9.6m/g以上の天然黒鉛粒子を準備し(以下、「準備工程」ともいう)、前記天然黒鉛粒子の表面の少なくとも一部を炭素材で被覆する(以下、「被覆工程」ともいう)。ここで、準備工程における天然黒鉛粒子を「天然黒鉛粒子A」と称する。
<Method for producing negative electrode material for lithium ion secondary battery>
The manufacturing method of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries (hereinafter sometimes abbreviated as “negative electrode material”) has an average particle diameter (D50) of 5 μm to 12 μm and a specific surface area determined by nitrogen adsorption measurement at 77 K. Prepare natural graphite particles of 9.6 m 2 /g or more (hereinafter also referred to as “preparing step”), and coat at least part of the surface of the natural graphite particles with a carbon material (hereinafter also referred to as “coating step” ). Here, the natural graphite particles in the preparation step are referred to as "natural graphite particles A".

上述のとおり、入力特性の改善には負極材の比表面積を増大させることが有効であるが、比表面積の増大は寿命特性の低下につながり、入力特性と寿命特性とはトレードオフの関係にある。
しかしながら、平均粒子径(D50)が5μm~12μmであり比表面積が9.6m/g以上の天然黒鉛粒子Aを準備し、このような比表面積の大きい天然黒鉛粒子の表面の少なくとも一部を炭素材で被覆することで、上記トレードオフの関係を打破できることが見出された。つまり、本開示の負極材の製造方法は、被覆前の天然黒鉛粒子A(負極材の核粒子に該当する部分)と被覆後における天然黒鉛粒子(負極材の表面部分)の物性のバランスを図ることで、入力特性と寿命特性とのトレードオフの関係を打破する方法である。
As mentioned above, it is effective to increase the specific surface area of the negative electrode material to improve the input characteristics. .
However, natural graphite particles A having an average particle diameter (D50) of 5 μm to 12 μm and a specific surface area of 9.6 m 2 /g or more are prepared, and at least part of the surface of such natural graphite particles having a large specific surface area is It was found that the above trade-off relationship can be overcome by coating with a carbon material. That is, the method for producing a negative electrode material of the present disclosure balances the physical properties of the natural graphite particles A before coating (the portion corresponding to the core particles of the negative electrode material) and the natural graphite particles after coating (the surface portion of the negative electrode material). This is a method of overcoming the trade-off relationship between input characteristics and life characteristics.

さらに、天然黒鉛粒子Aは、ラマン分光測定により求めるR値が0.4以下であると、寿命特性の低下を抑えつつ、入力特性がより向上する傾向にある。 Furthermore, when the natural graphite particles A have an R value determined by Raman spectrometry of 0.4 or less, the input characteristics tend to be further improved while suppressing deterioration in life characteristics.

天然黒鉛粒子Aは、力学的エネルギー処理により鱗片状、鱗状又は板状である天然黒鉛粒子を球形化した球状天然黒鉛粒子であることが好ましい。球状天然黒鉛粒子は真球状でなくてもよい。 The natural graphite particles A are preferably spherical natural graphite particles obtained by spheroidizing scale-like, scale-like or plate-like natural graphite particles by mechanical energy treatment. The spherical natural graphite particles may not be perfectly spherical.

天然黒鉛粒子Aの平均粒子径(D50)は、12μm以下である。負極材の表面から内部へのリチウムの拡散距離が長くなることが抑制され、リチウムイオン二次電池における入力特性をより向上させる点から、被覆前の天然黒鉛粒子の平均粒子径(D50)は、11.5μm以下であることが好ましく、11μm以下であることがより好ましく、10.5μm以下であることがさらに好ましい。
また、天然黒鉛粒子Aの平均粒子径(D50)は、5μm以上であり、7μm以上であってもよい。天然黒鉛粒子Aの平均粒子径(D50)が5μm以上であると、負極材層を形成する際に必要なプレス圧を低くすることができ、結果、入力特性により優れる。
The average particle size (D50) of the natural graphite particles A is 12 µm or less. The average particle size (D50) of the natural graphite particles before coating is suppressed from increasing the diffusion distance of lithium from the surface of the negative electrode material to the inside, and the input characteristics of the lithium ion secondary battery are further improved. It is preferably 11.5 μm or less, more preferably 11 μm or less, even more preferably 10.5 μm or less.
Moreover, the average particle size (D50) of the natural graphite particles A is 5 μm or more, and may be 7 μm or more. When the average particle size (D50) of the natural graphite particles A is 5 μm or more, the pressing pressure required for forming the negative electrode layer can be reduced, resulting in better input characteristics.

天然黒鉛粒子Aの比表面積は、9.6m/g以上であり、9.7m/g以上であることがより好ましく、9.8m/g以上であることがさらに好ましい。また、天然黒鉛粒子Aの比表面積は、12m/g以下であることが好ましく、11.6m/g以下であることがより好ましく、11.2m/g以下であることがさらに好ましい。天然黒鉛粒子Aの比表面積が上記範囲内であれば、表面の一部を炭素材で被覆しても入力特性の低下が抑えられ、入力特性と寿命特性の良好なバランスが得られる。 The specific surface area of the natural graphite particles A is 9.6 m 2 /g or more, more preferably 9.7 m 2 /g or more, and even more preferably 9.8 m 2 /g or more. The specific surface area of the natural graphite particles A is preferably 12 m 2 /g or less, more preferably 11.6 m 2 /g or less, and even more preferably 11.2 m 2 /g or less. If the specific surface area of the natural graphite particles A is within the above range, even if a part of the surface is covered with the carbon material, the deterioration of the input characteristics can be suppressed, and a good balance between the input characteristics and the life characteristics can be obtained.

天然黒鉛粒子Aは、ラマン分光測定により求めるR値が0.4以下であることが好ましく、0.35以下であることがより好ましく、0.3以下であることがさらに好ましい。また、天然黒鉛粒子AのR値は、0.1以上であることが好ましく、0.15以上であることがより好ましく、0.2以上であることがさらに好ましい。天然黒鉛粒子AのR値が0.1以上であると、リチウムイオンの吸蔵及び放出に用いられる黒鉛格子欠陥が充分存在し、入力特性の低下が抑制される傾向にある。 The natural graphite particles A preferably have an R value determined by Raman spectrometry of 0.4 or less, more preferably 0.35 or less, and even more preferably 0.3 or less. The R value of the natural graphite particles A is preferably 0.1 or more, more preferably 0.15 or more, and even more preferably 0.2 or more. When the R value of the natural graphite particles A is 0.1 or more, there are sufficient graphite lattice defects used for lithium ion absorption and release, and the deterioration of input characteristics tends to be suppressed.

天然黒鉛粒子AのR値を下げる方法としては、例えば、天然黒鉛粒子Aが球状天然黒鉛粒子の場合には、天然黒鉛粒子を球形化する際に付与する力学的エネルギーを高めて天然黒鉛粒子Aの表面の損傷を多くする方法が挙げられる。 As a method for lowering the R value of the natural graphite particles A, for example, when the natural graphite particles A are spherical natural graphite particles, the mechanical energy applied when the natural graphite particles are spheroidized is increased to reduce the natural graphite particles A. There is a method of increasing the damage on the surface of the.

被覆工程では、天然黒鉛粒子Aの表面の少なくとも一部を炭素材で被覆する。リチウムイオン二次電池における入力特性を向上させる点から、被覆材である炭素材は天然黒鉛粒子より結晶性が低いものであることが好ましく、例えば非晶質炭素が挙げられる。具体的には、炭素材は熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物(以下、炭素材の前駆体とも称する)から得られる炭素質の物質及び炭素質粒子からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。炭素材は、1種単独であっても2種以上であってもよい。 In the coating step, at least part of the surface of the natural graphite particles A is coated with a carbon material. From the viewpoint of improving the input characteristics of the lithium ion secondary battery, the carbon material used as the coating material preferably has a lower crystallinity than natural graphite particles, such as amorphous carbon. Specifically, the carbon material is at least one selected from the group consisting of carbonaceous substances and carbonaceous particles obtained from organic compounds that can be converted to carbonaceous matter by heat treatment (hereinafter also referred to as precursors of carbonaceous materials). is preferred. The carbon material may be used singly or in combination of two or more.

炭素材の前駆体は特に制限されず、ピッチ、有機高分子化合物等が挙げられる。ピッチとしては、例えば、エチレンヘビーエンドピッチ、原油ピッチ、コールタールピッチ、アスファルト分解ピッチ、ポリ塩化ビニル等を熱分解して作製されるピッチ、及びナフタレン等を超強酸存在下で重合させて作製されるピッチが挙げられる。有機高分子化合物としては、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール等の熱可塑性樹脂、デンプン、セルロース等の天然物質などが挙げられる。 Precursors of the carbon material are not particularly limited, and include pitch, organic polymer compounds, and the like. As the pitch, for example, ethylene heavy end pitch, crude oil pitch, coal tar pitch, asphalt cracked pitch, pitch produced by pyrolyzing polyvinyl chloride, etc., and naphthalene produced by polymerizing in the presence of a super strong acid. There is a pitch that Examples of organic polymer compounds include thermoplastic resins such as polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate and polyvinyl butyral, and natural substances such as starch and cellulose.

炭素材として用いられる炭素質粒子は特に制限されず、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、土壌黒鉛等の粒子が挙げられる。 The carbonaceous particles used as the carbon material are not particularly limited, and examples thereof include particles of acetylene black, oil furnace black, ketjen black, channel black, thermal black, soil graphite, and the like.

炭素材で被覆する方法は、例えば、天然黒鉛粒子Aと、炭素材の前駆体と、を含む混合物を熱処理する方法が挙げられる。混合物を熱処理する際の温度は、リチウムイオン二次電池における入力特性を向上させる点から、800℃~1500℃であることが好ましく、900℃~1300℃であることがより好ましく、1050℃~1250℃であることがさらに好ましい。混合物を熱処理する際の温度は、熱処理の開始から終了まで一定であっても、変化してもよい。 A method of coating with a carbon material includes, for example, a method of heat-treating a mixture containing natural graphite particles A and a precursor of the carbon material. The temperature at which the mixture is heat-treated is preferably 800° C. to 1500° C., more preferably 900° C. to 1300° C., more preferably 1050° C. to 1250° C., from the viewpoint of improving the input characteristics of the lithium ion secondary battery. °C is more preferred. The temperature at which the mixture is heat treated may be constant or may vary from the beginning to the end of the heat treatment.

リチウムイオン二次電池用負極材の製造方法では、準備工程及び被覆工程以外の他の工程を有してもよい。他の工程としては、準備工程前、準備工程後~被覆工程前、及び被覆工程後の少なくとも一つにおいて、分粒する工程等が挙げられる。 The method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery may have steps other than the preparation step and the coating step. Other steps include a step of sizing before the preparation step, after the preparation step to before the coating step, and at least one after the coating step.

<リチウムイオン二次電池用負極材>
リチウムイオン二次電池用負極材は、77Kでの窒素吸着測定より求める比表面積SSAでR値を除した値(R値/SSA)が0.1以下である天然黒鉛粒子を含む。ここで、負極材における天然黒鉛粒子を「天然黒鉛粒子B」と称する。
<Negative electrode material for lithium ion secondary battery>
A negative electrode material for a lithium ion secondary battery contains natural graphite particles having a value obtained by dividing the R value by the specific surface area SSA determined by nitrogen adsorption measurement at 77K (R value/SSA) of 0.1 or less. Here, the natural graphite particles in the negative electrode material are referred to as "natural graphite particles B".

上述のとおり、本開示の負極材は、被覆前の天然黒鉛粒子A(負極材の核粒子に該当する部分)と被覆後における天然黒鉛粒子(負極材の表面部分)の物性のバランスを図ることで、入力特性と寿命特性とのトレードオフの関係を打破するものである。入力特性を向上させる観点から、核となる天然黒鉛粒子Aの表面の損傷を多くしてR値を低くする。一方で、天然黒鉛粒子Aの表面の少なくとも一部を炭素材で被覆することで、電解液等との過剰な反応を抑え、寿命特性を向上させる。炭素材で被覆すると、被覆後の天然黒鉛粒子の比表面積SSAは低くなり、R値は高くなる。そこで、天然黒鉛粒子Bにおける比表面積SSAとR値とのバランスを図り、天然黒鉛粒子BのR値/SSAを0.1以下とすることで、入力特性及び寿命特性に優れる負極材が得られる。 As described above, the negative electrode material of the present disclosure balances the physical properties of the natural graphite particles A before coating (the portion corresponding to the core particles of the negative electrode material) and the natural graphite particles after coating (the surface portion of the negative electrode material). This overcomes the trade-off relationship between input characteristics and life characteristics. From the viewpoint of improving the input characteristics, damage to the surface of the natural graphite particles A serving as cores is increased to lower the R value. On the other hand, by coating at least part of the surface of the natural graphite particles A with a carbon material, excessive reaction with the electrolyte or the like is suppressed, and life characteristics are improved. When coated with a carbon material, the natural graphite particles after coating have a lower specific surface area SSA and a higher R value. Therefore, by balancing the specific surface area SSA and the R value in the natural graphite particles B and setting the R value/SSA of the natural graphite particles B to 0.1 or less, a negative electrode material excellent in input characteristics and life characteristics can be obtained. .

天然黒鉛粒子BのR値/SSAは、0.1以下であり、0.09以下であることが好ましく、0.08以下であることがより好ましい。また、天然黒鉛粒子BのR値/SSAは、0.03以上であることが好ましく、0.04以上であることがより好ましく、0.05以上であることがさらに好ましい。 The R value/SSA of the natural graphite particles B is 0.1 or less, preferably 0.09 or less, and more preferably 0.08 or less. The R value/SSA of the natural graphite particles B is preferably 0.03 or more, more preferably 0.04 or more, and even more preferably 0.05 or more.

天然黒鉛粒子Bの比表面積SSAは、入力特性を高める観点から、3m/g以上であることが好ましく、3.5m/g以上であることがより好ましく、4m/g以上であることがさらに好ましい。また、天然黒鉛粒子Bの比表面積SSAは、6m/g以下であることが好ましく、5.5m/g以下であることがより好ましく、5m/g以下であることがさらに好ましい。 The specific surface area SSA of the natural graphite particles B is preferably 3 m 2 /g or more, more preferably 3.5 m 2 /g or more, and 4 m 2 /g or more from the viewpoint of improving input characteristics. is more preferred. Further, the specific surface area SSA of the natural graphite particles B is preferably 6 m 2 /g or less, more preferably 5.5 m 2 /g or less, and even more preferably 5 m 2 /g or less.

天然黒鉛粒子BのR値は、0.1~1.0であることが好ましく、0.2~0.7であることがより好ましく、0.2~0.5であることがさらに好ましく、0.2~0.4であることがさらに好ましい。天然黒鉛粒子BのR値が0.1以上であると、リチウムイオンの吸蔵及び放出に用いられる黒鉛格子欠陥が充分存在し、入力特性の低下が抑制される傾向にある。天然黒鉛粒子BのR値が1.0以下であると、電解液の分解反応が充分に抑制され、初回効率の低下が抑制される傾向にある。 The R value of the natural graphite particles B is preferably 0.1 to 1.0, more preferably 0.2 to 0.7, even more preferably 0.2 to 0.5, More preferably 0.2 to 0.4. When the R value of the natural graphite particles B is 0.1 or more, there are sufficient graphite lattice defects used for lithium ion absorption and release, and the deterioration of the input characteristics tends to be suppressed. When the R value of the natural graphite particles B is 1.0 or less, the decomposition reaction of the electrolytic solution is sufficiently suppressed, and the decrease in the initial efficiency tends to be suppressed.

天然黒鉛粒子Bは、入力特性の向上の観点から、CO吸着測定より求めるミクロ孔容積(以下、「ミクロ孔容積」と略称する場合がある)が、0.10cm/g以上であることが好ましく、0.11cm/g以上であることがより好ましく、0.12cm/g以上であることがさらに好ましい。また、天然黒鉛粒子Bのミクロ孔容積は、寿命特性の向上の観点から、0.20cm/g以下であることが好ましく、0.19cm/g以下であることがより好ましく、0.18cm/g以下であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of improving the input characteristics, the natural graphite particles B have a micropore volume (hereinafter sometimes abbreviated as “micropore volume”) determined by CO 2 adsorption measurement of 0.10 cm 3 /g or more. is preferred, 0.11 cm 3 /g or more is more preferred, and 0.12 cm 3 /g or more is even more preferred. In addition, the micropore volume of the natural graphite particles B is preferably 0.20 cm 3 /g or less, more preferably 0.19 cm 3 /g or less, more preferably 0.18 cm 3 /g or less, from the viewpoint of improving life characteristics. 3 /g or less is more preferable.

天然黒鉛粒子Bの平均粒子径(D50)は、12μm以下であることが好ましく、11.5μm以下であることがより好ましく、11μm以下であることがさらに好ましい。また、天然黒鉛粒子Bの平均粒子径(D50)は、5μm以上であってもよく、7μm以上であってもよい。 The average particle size (D50) of the natural graphite particles B is preferably 12 μm or less, more preferably 11.5 μm or less, and even more preferably 11 μm or less. Moreover, the average particle size (D50) of the natural graphite particles B may be 5 μm or more, or may be 7 μm or more.

天然黒鉛粒子Bは球状天然黒鉛粒子であることが好ましい。また、天然黒鉛粒子Bは、表面の少なくとも一部が炭素材で被覆されていてもよい。天然黒鉛粒子Bの表面に炭素材が存在することは、透過型電子顕微鏡観察で確認することができる。 The natural graphite particles B are preferably spherical natural graphite particles. At least part of the surface of the natural graphite particles B may be coated with a carbon material. The presence of the carbon material on the surfaces of the natural graphite particles B can be confirmed by observation with a transmission electron microscope.

負極材に含まれる天然黒鉛粒子Bのうちの半数以上の粒子が炭素材で被覆されている部分を有していることが好ましく、90個%以上の粒子が炭素材で被覆されている部分を有していることがより好ましく、95個%以上の粒子が炭素材で被覆されている部分を有していることがさらに好ましい。 It is preferable that half or more of the natural graphite particles B contained in the negative electrode material have a portion coated with the carbon material, and 90% or more of the particles have a portion coated with the carbon material. More preferably, it has a portion in which 95% or more of the particles are coated with the carbon material.

天然黒鉛粒子Bは、タップ密度から算出される空隙率Aに対する、亜麻仁油吸油量から算出される空隙率Bの比B/Aが、0.99以上であることが好ましく、1.00以上であることがより好ましい。比B/Aは、天然黒鉛の球形化度合を代替し、比B/Aが低いと球形化度の低い天然黒鉛粒子を多く含むことを意味する。球形化度を高くすると電極密度を高めることができるため、電極作製時のプレス圧力負荷が低減する傾向にある。プレス圧力負荷低減は、電極作製時の炭素材被覆部分割れや剥がれを抑制し、寿命特性向上に寄与する。よって、比B/Aが0.99以上であると、寿命特性が向上する傾向にある。 In the natural graphite particles B, the ratio B/A of the porosity B calculated from the linseed oil absorption to the porosity A calculated from the tap density is preferably 0.99 or more, and is preferably 1.00 or more. It is more preferable to have The ratio B/A replaces the degree of spheroidization of natural graphite, and a low B/A ratio means that a large amount of natural graphite particles with a low degree of spheroidization are included. Since the electrode density can be increased by increasing the degree of sphericity, there is a tendency for the press pressure load during electrode production to decrease. Reduction of the press pressure load suppresses partial cracking and peeling of the carbon material coating during electrode fabrication, contributing to improved life characteristics. Therefore, when the ratio B/A is 0.99 or more, the life characteristics tend to be improved.

天然黒鉛粒子Bのタップ密度は、1.20g/cm以下であることが好ましく、1.18g/cm以下であることがより好ましく、1.15g/cm以下であることがさらに好ましい。また、天然黒鉛粒子Bのタップ密度は、0.60g/cm以上であってもよく、1.00g/cm以上であってもよい。 The tap density of the natural graphite particles B is preferably 1.20 g/cm 3 or less, more preferably 1.18 g/cm 3 or less, even more preferably 1.15 g/cm 3 or less. Moreover, the tap density of the natural graphite particles B may be 0.60 g/cm 3 or more, or may be 1.00 g/cm 3 or more.

天然黒鉛粒子Bの亜麻仁油吸油量は、50mL/100g以下であってもよく、49mL/100g以下であってもよく、48mL/100g以下であってもよい。また、天然黒鉛粒子Bの亜麻仁油吸油量は、40mL/100g以上であってもよく、41mL/100g以上であってもよい。 The linseed oil absorption of the natural graphite particles B may be 50 mL/100 g or less, 49 mL/100 g or less, or 48 mL/100 g or less. In addition, the linseed oil absorption of the natural graphite particles B may be 40 mL/100 g or more, or 41 mL/100 g or more.

天然黒鉛粒子Bは、X線回折法により求めた平均面間隔d002が0.334nm~0.338nmであることが好ましい。平均面間隔d002が0.338nm以下であると、リチウムイオン二次電池における初回充放電効率及びエネルギー密度に優れる傾向にある。 Natural graphite particles B preferably have an average interplanar spacing d 002 of 0.334 nm to 0.338 nm as determined by an X-ray diffraction method. When the average interplanar spacing d 002 is 0.338 nm or less, the lithium ion secondary battery tends to have excellent initial charge/discharge efficiency and energy density.

天然黒鉛粒子Bの平均面間隔d002の値は、例えば、負極材を作製する際の熱処理の温度を高くすることで小さくなる傾向がある。従って、負極材を作製する際の熱処理の温度を調節することで、炭素材料の平均面間隔d002を制御することができる。 The value of the average interplanar spacing d 002 of the natural graphite particles B tends to decrease, for example, by increasing the heat treatment temperature when producing the negative electrode material. Therefore, the average interplanar spacing d002 of the carbon material can be controlled by adjusting the temperature of the heat treatment when producing the negative electrode material.

本開示において、平均面間隔d002は、X線(CuKα線)を試料に照射し、回折線をゴニオメーターにより測定し得た回折プロファイルより、回折角2θ=24°~27°付近に現れる炭素002面に対応した回折ピークより、ブラッグの式を用いて算出する。
具体的には、測定試料を石英製の試料ホルダーの凹部分に充填して測定ステージにセットし、広角X線回折装置(株式会社リガク製)を用いて以下の測定条件で行う。
線源:CuKα線平均面間隔(波長=0.15418nm)
出力:40kV、20mA
サンプリング幅:0.010°
走査範囲:10°~35°
スキャンスピード:0.5°/分
In the present disclosure, the average interplanar spacing d 002 is obtained by irradiating the sample with X-rays (CuKα rays) and measuring the diffraction lines with a goniometer. It is calculated using Bragg's formula from the diffraction peak corresponding to the 002 plane.
Specifically, the measurement sample is filled in the recessed portion of a sample holder made of quartz, set on the measurement stage, and measured using a wide-angle X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Corporation) under the following measurement conditions.
Radiation source: CuKα ray average interplanar spacing (wavelength = 0.15418 nm)
Output: 40kV, 20mA
Sampling width: 0.010°
Scanning range: 10° to 35°
Scan speed: 0.5°/min

負極材中における天然黒鉛粒子Bの含有率は特に限定されず、例えば、50質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましく、100質量%であることが特に好ましい。
負極材は、天然黒鉛粒子B以外のその他の炭素材料を含んでもよい。その他の炭素材料としては、特に制限されず、例えば、人造黒鉛、非晶質炭素、カーボンブラック、繊維状炭素、及びナノカーボンが挙げられる。その他の炭素材料は、1種単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
負極材は炭素材料以外のリチウムイオンを吸蔵及び放出可能な元素を含む粒子を含んでいてもよい。リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な元素としては、特に限定されず、Si、Sn、Ge、In等が挙げられる。
The content of the natural graphite particles B in the negative electrode material is not particularly limited. , 100% by weight.
The negative electrode material may contain carbon materials other than the natural graphite particles B. Other carbon materials are not particularly limited, and examples thereof include artificial graphite, amorphous carbon, carbon black, fibrous carbon, and nanocarbon. Other carbon materials may be used singly or in combination of two or more.
The negative electrode material may contain particles containing an element capable of intercalating and deintercalating lithium ions other than the carbon material. Elements capable of intercalating and deintercalating lithium ions are not particularly limited, and examples thereof include Si, Sn, Ge, and In.

<リチウムイオン二次電池用負極>
本開示のリチウムイオン二次電池用負極は、上述の本開示のリチウムイオン二次電池用負極材を含む負極材層と、集電体と、を含む。リチウムイオン二次電池用負極は、本開示の負極材を含む負極材層及び集電体の他、必要に応じて他の構成要素を含んでもよい。
<Negative electrode for lithium ion secondary battery>
A negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present disclosure includes a negative electrode material layer containing the above negative electrode material for a lithium ion secondary battery of the present disclosure, and a current collector. The negative electrode for a lithium ion secondary battery may contain other components as necessary, in addition to the negative electrode material layer and current collector containing the negative electrode material of the present disclosure.

リチウムイオン二次電池用負極は、例えば、負極材と結着剤を溶剤とともに混練してスラリー状の負極材組成物を調製し、これを集電体上に塗布して負極材層を形成することで作製したり、負極材組成物をシート状、ペレット状等の形状に成形し、これを集電体と一体化することで作製したりすることができる。混練は、撹拌機、ボールミル、スーパーサンドミル、加圧ニーダー等の分散装置を用いて行うことができる。 For the negative electrode for lithium ion secondary batteries, for example, a negative electrode material and a binder are kneaded together with a solvent to prepare a slurry negative electrode material composition, which is applied onto a current collector to form a negative electrode material layer. Alternatively, the negative electrode material composition can be formed into a sheet-like or pellet-like shape and integrated with a current collector. Kneading can be performed using a dispersing device such as a stirrer, ball mill, super sand mill, pressure kneader, or the like.

負極材組成物の調製に用いる結着剤は、特に限定されない。結着剤としては、スチレン-ブタジエン共重合体、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート等のエチレン性不飽和カルボン酸エステルの重合体、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸等のエチレン性不飽和カルボン酸の重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド、ポリエピクロロヒドリン、ポリフォスファゼン、ポリアクリロニトリル等のイオン導電性の大きな高分子化合物などが挙げられる。負極材組成物が結着剤を含む場合、その量は特に制限されない。結着剤の含有量は、例えば、負極材と結着剤の合計100質量部に対して0.5質量部~20質量部であってもよい。 The binder used for preparing the negative electrode material composition is not particularly limited. Binders include ethylenically unsaturated compounds such as styrene-butadiene copolymers, methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, acrylonitrile, methacrylonitrile, hydroxyethyl acrylate and hydroxyethyl methacrylate. Polymers of carboxylic acid esters, polymers of ethylenically unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid and maleic acid, polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polyepichlorohydrin, polyphosphazene, Polymer compounds with high ion conductivity such as polyacrylonitrile can be used. When the negative electrode material composition contains a binder, the amount is not particularly limited. The content of the binder may be, for example, 0.5 parts by mass to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the negative electrode material and the binder.

溶剤は、結着剤を溶解又は分散可能な溶剤であれば特に制限されない。具体的には、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、γ-ブチロラクトン等の有機溶剤が挙げられる。溶剤の使用量は、負極材組成物をペースト等の所望の状態にできれば特に制限されない。溶剤の使用量は、例えば、負極材100質量部に対して60質量部以上150質量部未満であることが好ましい。 The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the binder. Specific examples include organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide and γ-butyrolactone. The amount of the solvent used is not particularly limited as long as the negative electrode material composition can be made into a desired state such as a paste. The amount of the solvent used is preferably 60 parts by mass or more and less than 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode material, for example.

負極材組成物は、増粘剤を含んでもよい。増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース又はその塩、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸又はその塩、アルギン酸又はその塩、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン等が挙げられる。負極材組成物が増粘剤を含む場合、その量は特に制限されない。増粘剤の含有量は、例えば、負極材100質量部に対して0.1質量部~5質量部であってもよい。 The negative electrode material composition may contain a thickener. Examples of thickening agents include carboxymethylcellulose or its salts, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid or its salts, alginic acid or its salts, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and the like. When the negative electrode material composition contains a thickener, the amount is not particularly limited. The content of the thickening agent may be, for example, 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode material.

負極材組成物は、導電補助材を含んでもよい。導電補助材としては、人造黒鉛、カーボンブラック(アセチレンブラック、サーマルブラック、ファーネスブラック等)等の炭素材料、導電性を示す酸化物、導電性を示す窒化物などが挙げられる。負極材組成物が導電補助材を含む場合、その量は特に制限されない。導電補助材の含有量は、例えば、負極材100質量部に対して0.5質量部~15質量部であってもよい。 The negative electrode material composition may also contain a conductive auxiliary material. Examples of conductive auxiliary materials include artificial graphite, carbon materials such as carbon black (acetylene black, thermal black, furnace black, etc.), conductive oxides, and conductive nitrides. When the negative electrode material composition contains a conductive auxiliary material, the amount is not particularly limited. The content of the conductive auxiliary material may be, for example, 0.5 parts by mass to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode material.

集電体の材質は特に制限されず、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等から選択できる。集電体の状態は特に制限されず、箔、穴開け箔、メッシュ等から選択できる。また、ポーラスメタル(発泡メタル)、カーボンペーパー等の多孔性材料なども集電体として使用可能である。 The material of the current collector is not particularly limited, and can be selected from aluminum, copper, nickel, titanium, stainless steel, and the like. The state of the current collector is not particularly limited, and can be selected from foil, perforated foil, mesh, and the like. In addition, porous materials such as porous metal (foamed metal) and carbon paper can also be used as current collectors.

負極材組成物を集電体に塗布して負極材層を形成する場合、その方法は特に制限されず、メタルマスク印刷法、静電塗装法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、コンマコート法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等の公知の方法を採用できる。負極材組成物を集電体に塗布した後は、負極材組成物に含まれる溶剤を乾燥により除去する。乾燥は、例えば、熱風乾燥機、赤外線乾燥機又はこれらの装置の組み合わせを用いて行うことができる。必要に応じて圧延処理を行ってもよい。圧延処理は、平板プレス、カレンダーロール等の方法で行うことができる。 When the negative electrode material composition is applied to the current collector to form the negative electrode material layer, the method is not particularly limited, and metal mask printing method, electrostatic coating method, dip coating method, spray coating method, roll coating method, Known methods such as a doctor blade method, a comma coating method, a gravure coating method, and a screen printing method can be employed. After applying the negative electrode material composition to the current collector, the solvent contained in the negative electrode material composition is removed by drying. Drying can be performed using, for example, a hot air dryer, an infrared dryer, or a combination of these devices. Rolling treatment may be performed as necessary. The rolling treatment can be performed by a method such as a flat plate press or a calendar roll.

シート、ペレット等の形状に成形された負極材組成物を集電体と一体化して負極材層を形成する場合、一体化の方法は特に制限されない。例えば、ロール、平板プレス又はこれらの手段の組み合わせにより行うことができる。一体化する際の圧力は、例えば、1MPa~200MPaであることが好ましい。 When a negative electrode material layer is formed by integrating a negative electrode material composition formed into a sheet, pellet, or the like with a current collector, the integration method is not particularly limited. For example, it can be carried out by a roll, flat plate press, or a combination of these means. The pressure during integration is preferably, for example, 1 MPa to 200 MPa.

<リチウムイオン二次電池>
本開示のリチウムイオン二次電池は、上述の本開示のリチウムイオン二次電池用負極(以下、単に「負極」とも称する。)と、正極と、電解液とを含む。
<Lithium ion secondary battery>
The lithium ion secondary battery of the present disclosure includes the aforementioned negative electrode for lithium ion secondary battery of the present disclosure (hereinafter also simply referred to as “negative electrode”), a positive electrode, and an electrolytic solution.

正極は、上述した負極の作製方法と同様にして、集電体上に正極材層を形成することで得ることができる。集電体としては、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼等の金属又は合金を、箔状、穴開け箔状、メッシュ状等にしたものが使用可能である。 A positive electrode can be obtained by forming a positive electrode material layer on a current collector in the same manner as in the method for producing the negative electrode described above. As the current collector, it is possible to use a metal or alloy such as aluminum, titanium, or stainless steel in the form of a foil, a perforated foil, or a mesh.

正極材層の形成に用いる正極材は、特に制限されない。例えば、リチウムイオンをドーピング又はインターカレーション可能な金属化合物(金属酸化物、金属硫化物等)及び導電性高分子材料が挙げられる。より具体的には、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、マンガン酸リチウム(LiMnO)、これらの複酸化物(LiCoNiMn、x+y+z=1)、添加元素M’を含む複酸化物(LiCoNiMnM’、a+b+c+d=1、M’:Al、Mg、Ti、Zr又はGe)、スピネル型リチウムマンガン酸化物(LiMn)、リチウムバナジウム化合物、V、V13、VO、MnO、TiO、MoV、TiS、V、VS、MoS、MoS、Cr、Cr、オリビン型LiMPO(M:Co、Ni、Mn、Fe)等のリチウム含有化合物、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセン等の導電性ポリマー、多孔質炭素などが挙げられる。正極材は、1種単独であっても2種以上であってもよい。 The positive electrode material used for forming the positive electrode layer is not particularly limited. Examples include metal compounds (metal oxides, metal sulfides, etc.) capable of doping or intercalating lithium ions, and conductive polymer materials. More specifically, lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ), their composite oxides (LiCo x Ni y Mnz O 2 , x + y + z = 1), Multiple oxide containing additive element M' (LiCo a Ni b Mn c M' d O 2 , a + b + c + d = 1, M': Al, Mg, Ti, Zr or Ge), spinel type lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium vanadium compounds , V2O5 , V6O13 , VO2 , MnO2 , TiO2 , MoV2O8 , TiS2 , V2S5 , VS2 , MoS2 , MoS3 , Cr3 Lithium-containing compounds such as O 8 , Cr 2 O 5 and olivine-type LiMPO 4 (M: Co, Ni, Mn, Fe), conductive polymers such as polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene and polyacene, and porous carbon. be done. The positive electrode material may be used singly or in combination of two or more.

電解液は特に制限されず、例えば、電解質としてのリチウム塩を非水系溶媒に溶解したもの(いわゆる有機電解液)が使用可能である。
リチウム塩としては、LiClO、LiPF、LiAsF、LiBF、LiSOCF等が挙げられる。リチウム塩は、1種単独であっても2種以上であってもよい。
非水系溶媒としては、エチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、クロ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、ビニレンカーボネート、シクロペンタノン、シクロヘキシルベンゼン、スルホラン、プロパンスルトン、3-メチルスルホラン、2,4-ジメチルスルホラン、3-メチル-1,3-オキサゾリジン-2-オン、γ-ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、ブチルメチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ブチルエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、酢酸メチル、酢酸エチル、トリメチルリン酸エステル、トリエチルリン酸エステル等が挙げられる。非水系溶媒は、1種単独であっても2種以上であってもよい。
The electrolytic solution is not particularly limited, and for example, a solution obtained by dissolving a lithium salt as an electrolyte in a non-aqueous solvent (so-called organic electrolytic solution) can be used.
Lithium salts include LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSO 3 CF 3 and the like. Lithium salts may be used singly or in combination of two or more.
Non-aqueous solvents include ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, chloroethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, cyclopentanone, cyclohexylbenzene, sulfolane, propanesultone, 3-methylsulfolane, 2,4-dimethylsulfolane, 3-methyl-1,3-oxazolidin-2-one, γ-butyrolactone, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, butyl methyl carbonate, ethyl propyl carbonate, butyl ethyl carbonate, dipropyl carbonate, 1, 2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, methyl acetate, ethyl acetate, trimethyl phosphate, triethyl phosphate and the like. The non-aqueous solvent may be used alone or in combination of two or more.

リチウムイオン二次電池における正極及び負極の状態は、特に限定されない。例えば、正極及び負極と、必要に応じて正極及び負極の間に配置されるセパレータとを、渦巻状に巻回した状態であっても、これらを平板状として積層した状態であってもよい。 The states of the positive electrode and the negative electrode in the lithium ion secondary battery are not particularly limited. For example, the positive electrode, the negative electrode, and, if necessary, the separator disposed between the positive electrode and the negative electrode may be spirally wound, or may be stacked in a plate shape.

セパレータは特に制限されず、例えば、樹脂製の不織布、クロス、微孔フィルム又はそれらを組み合わせたものが使用可能である。樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを主成分とするものが挙げられる。リチウムイオン二次電池の構造上、正極と負極が直接接触しない場合は、セパレータは使用しなくてもよい。 The separator is not particularly limited, and for example, resin nonwoven fabric, cloth, microporous film, or a combination thereof can be used. Examples of resins include resins containing polyolefins such as polyethylene and polypropylene as main components. If the positive electrode and the negative electrode do not come into direct contact due to the structure of the lithium ion secondary battery, the separator may not be used.

リチウムイオン二次電池の形状は、特に制限されない。例えば、ラミネート型電池、ペーパー型電池、ボタン型電池、コイン型電池、積層型電池、円筒型電池及び角型電池が挙げられる。 The shape of the lithium ion secondary battery is not particularly limited. For example, laminate-type batteries, paper-type batteries, button-type batteries, coin-type batteries, laminated-type batteries, cylindrical-type batteries, and square-type batteries can be used.

本開示のリチウムイオン二次電池は、出力特性に優れるため、電気自動車、パワーツール、電力貯蔵装置等に使用される大容量のリチウムイオン二次電池として好適である。特に、加速性能及びブレーキ回生性能の向上のために大電流での充放電が求められている電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)等に使用されるリチウムイオン二次電池として好適である。 Since the lithium ion secondary battery of the present disclosure has excellent output characteristics, it is suitable as a large-capacity lithium ion secondary battery used in electric vehicles, power tools, power storage devices, and the like. In particular, it is used in electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), plug-in hybrid electric vehicles (PHEV), etc., which require high-current charging and discharging in order to improve acceleration performance and brake regeneration performance. It is suitable as a lithium ion secondary battery.

以下、本発明を以下の実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

粒子径(D10、D50、D90、及びD99.9)は、下記の方法で測定した。比表面積SSA、R値、タップ密度、亜麻仁油吸油量、真密度、及びミクロ孔容積は、上述の方法で測定した。 Particle diameters (D10, D50, D90, and D99.9) were measured by the following method. Specific surface area SSA, R value, tap density, linseed oil absorption, true density, and micropore volume were measured by the methods described above.

[粒子径の測定]
負極材試料を0.2質量%の界面活性剤(商品名:リポノールT/15、ライオン株式会社製)とともに精製水中に分散させた溶液を、レーザー回折式粒度分布測定装置(SALD-3000J、株式会社島津製作所製)の試料水槽に入れた。次いで、溶液に超音波をかけながらポンプで循環させ(ポンプ流量は最大値から65%)、吸光度を0.10~0.15となるように水量を調整して体積基準の粒度分布を測定した。
体積累積分布(%)において、粒子径の小さい方から10%となるときの粒子径D10(μm)、粒子径の小さい方から50%となるときの粒子径D50(μm)(平均粒子径)、粒子径の小さい方から90%となるときの粒子径D90(μm)、及び粒子径の小さい方から99.9%となるときの粒子径D99.9(μm)を求めた。
[Measurement of particle size]
A solution obtained by dispersing a negative electrode material sample in purified water together with 0.2% by mass of a surfactant (trade name: Liponol T/15, manufactured by Lion Corporation) was measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer (SALD-3000J, stock It was placed in a sample tank of the company Shimadzu Corporation). Next, the solution was circulated with a pump while applying ultrasonic waves (the pump flow rate was 65% from the maximum value), and the volume-based particle size distribution was measured by adjusting the amount of water so that the absorbance was 0.10 to 0.15. .
In volume cumulative distribution (%), particle diameter D10 (μm) when 10% from the smallest particle diameter, particle diameter D50 (μm) when 50% from the smallest particle diameter (average particle diameter) , a particle diameter D90 (μm) when 90% from the smallest particle diameter, and a particle diameter D99.9 (μm) when 99.9% from the smallest particle diameter were determined.

〔実施例1〕
球形天然黒鉛粒子(平均粒子径(D50)10.2μm、比表面積10.1m/g、R値0.26)100質量部とコールタールピッチ(軟化点90℃、残炭率(炭化率)50質量%)3.6質量部を混合した。次いで窒素流通下、250℃/時間の昇温速度で1050℃まで昇温し、1050℃(焼成処理温度)にて1時間保持して炭素材を被覆し、炭素被覆炭素粒子を得た。得られた炭素被覆炭素粒子をカッターミルで解砕した後、350メッシュ篩で篩分けを行い、その篩下分を負極材とした。
作製した負極材について各物性値を測定した。各物性値を表1に示す。
[Example 1]
Spherical natural graphite particles (average particle diameter (D50) 10.2 μm, specific surface area 10.1 m 2 /g, R value 0.26) 100 parts by mass and coal tar pitch (softening point 90 ° C., carbonization rate (carbonization rate) 50% by mass) 3.6 parts by mass were mixed. Next, the temperature was raised to 1,050° C. at a rate of 250° C./hour under nitrogen flow, and the particles were coated with the carbon material by holding at 1,050° C. (firing treatment temperature) for 1 hour to obtain carbon-coated carbon particles. After crushing the obtained carbon-coated carbon particles with a cutter mill, they were sieved with a 350-mesh sieve, and the under-sieved portion was used as a negative electrode material.
Each physical property value was measured about the produced negative electrode material. Table 1 shows each physical property value.

〔比較例1〕
実施例1において原料として用いた球状天然黒鉛粒子を、平均粒子径(D50)10.8μm、比表面積9.0m/g、R値0.29のものに変更した以外は実施例1と同様にして負極材を作製した。作製した負極材について各物性値を測定した。各物性値を表1に示す。
[Comparative Example 1]
The same as in Example 1 except that the spherical natural graphite particles used as raw materials in Example 1 were changed to those having an average particle diameter (D50) of 10.8 μm, a specific surface area of 9.0 m 2 /g, and an R value of 0.29. Then, a negative electrode material was produced. Each physical property value was measured about the produced negative electrode material. Table 1 shows each physical property value.

〔比較例2〕
比較例1におけるコールタールピッチの使用量を4.8質量部に変更した以外は実施例1と同様にして負極材を作製した。作製した負極材について各物性値を測定した。各物性値を表1に示す。
[Comparative Example 2]
A negative electrode material was produced in the same manner as in Example 1, except that the amount of coal tar pitch used in Comparative Example 1 was changed to 4.8 parts by mass. Each physical property value was measured about the produced negative electrode material. Table 1 shows each physical property value.

〔比較例3〕
原料として用いた球状天然黒鉛粒子を、平均粒子径(D50)10.9μm、比表面積9.5m/g、R値0.34のものに変えた以外は実施例1と同様にして負極材を作製した。作製した負極材について各物性値を測定した。各物性値を表1に示す。
[Comparative Example 3]
A negative electrode material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the spherical natural graphite particles used as the raw material had an average particle diameter (D50) of 10.9 μm, a specific surface area of 9.5 m 2 /g, and an R value of 0.34. was made. Each physical property value was measured about the produced negative electrode material. Table 1 shows each physical property value.

(リチウムイオン二次電池の作製)
各実施例にて作製した負極材を用いて以下の手順でリチウムイオン二次電池をそれぞれ作製した。
まず、負極材98質量部に対し、増粘剤としてCMC(カルボキシメチルセルロース、ダイセルファインケム株式会社製、品番2200)の水溶液(CMC濃度:2質量%)を、CMCの固形分量が1質量部となるように加え、10分間混練を行った。次いで、負極材とCMCの合計の固形分濃度が40質量%~50質量%となるように精製水を加え、10分間混練を行った。続いて、結着剤としてスチレンブタジエン共重合体ゴムであるSBR(BM400-B、日本ゼオン株式会社)の水分散液(SBR濃度:40質量%)を、SBRの固形分量が1質量部となるように加え、10分間混合してペースト状の負極材組成物を作製した。次いで、負極材組成物を、厚さ11μmの電解銅箔に単位面積当りの塗布量が5.9mg/cmとなるようにクリアランスを調整したコンマコーターで塗工して、負極材層を形成した。その後、ハンドプレスで1.2g/cmに電極密度を調整した。負極材層が形成された電解銅箔を直径16mmの円盤状に打ち抜き、試料電極(負極)を作製した。
(Production of lithium ion secondary battery)
Using the negative electrode material produced in each example, a lithium ion secondary battery was produced in the following procedure.
First, for 98 parts by mass of the negative electrode material, an aqueous solution (CMC concentration: 2% by mass) of CMC (carboxymethyl cellulose, manufactured by Daicel Finechem Co., Ltd., product number 2200) as a thickener is added so that the solid content of CMC becomes 1 part by mass. and kneaded for 10 minutes. Then, purified water was added so that the total solid content concentration of the negative electrode material and CMC was 40% by mass to 50% by mass, and the mixture was kneaded for 10 minutes. Subsequently, an aqueous dispersion (SBR concentration: 40% by mass) of SBR (BM400-B, Nippon Zeon Co., Ltd.), which is a styrene-butadiene copolymer rubber, is added as a binder so that the solid content of SBR becomes 1 part by mass. and mixed for 10 minutes to prepare a pasty negative electrode material composition. Next, the negative electrode material composition is applied to an electrolytic copper foil having a thickness of 11 μm with a comma coater whose clearance is adjusted so that the coating amount per unit area is 5.9 mg/cm 2 to form a negative electrode material layer. bottom. After that, the electrode density was adjusted to 1.2 g/cm 3 with a hand press. The electrolytic copper foil on which the negative electrode material layer was formed was punched into a disk shape with a diameter of 16 mm to prepare a sample electrode (negative electrode).

作製した試料電極(負極)、セパレータ、対極(正極)の順にコイン型電池容器に入れ、電解液を注入して、コイン型のリチウムイオン二次電池を作製した。電解液としては、エチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)(ECとEMCとの体積比は3:7)の混合溶媒に、混合溶液全量に対してビニレンカーボネート(VC)を0.5質量%添加し、LiPFを1mol/Lの濃度になるように溶解したものを使用した。対極(正極)としては、LiNi0.5Mn0.3Co0.2(NMC532)を使用した。セパレータとしては、厚み20μmのポリエチレン製微孔膜を使用した。 The prepared sample electrode (negative electrode), separator, and counter electrode (positive electrode) were placed in a coin-shaped battery container in this order, and an electrolytic solution was injected to produce a coin-shaped lithium ion secondary battery. As the electrolytic solution, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (the volume ratio of EC and EMC is 3:7) was mixed with 0.5 of vinylene carbonate (VC) with respect to the total amount of the mixed solution. % by mass and LiPF 6 dissolved to a concentration of 1 mol/L was used. LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 (NMC532) was used as the counter electrode (positive electrode). A polyethylene microporous membrane having a thickness of 20 μm was used as the separator.

(直流抵抗(DCR)の測定)
作製したリチウムイオン二次電池の直流抵抗(DCR)を測定して、この電池の入力特性を求めた。具体的には次の通りである。
上記リチウムイオン二次電池を25℃に設定した恒温槽内に入れ、0.33C、4.2V、終止電流0.05Cで定電流定電圧(CC/CV)充電を行った後、0.33Cで2.5Vまで定電流(CC)放電することを3サイクル行い、充放電を行った。次いで、電流値0.2CでSOC 60%まで定電流充電を行った。
また、上記リチウムイオン二次電池を-10℃に設定した恒温槽内に入れ、0.2C、0.5C、1Cの条件にて定電流充電を各10秒間ずつ行い、各定電流の電圧降下(△V)を測定し、下式を用いて、直流抵抗(DCR)を測定した。結果を表1に示す。直流抵抗(DCR)の値が低いほど、入力特性に優れることを示している。
DCR[Ω]={(0.5C電圧降下△V-0.2C電圧降下△V)+(1C電圧降下△V-0.5C電圧降下△V)}/0.8
(Measurement of DC resistance (DCR))
The direct current resistance (DCR) of the produced lithium ion secondary battery was measured to obtain the input characteristics of this battery. Specifically, it is as follows.
Put the lithium ion secondary battery in a constant temperature bath set at 25 ° C., perform constant current constant voltage (CC / CV) charging at 0.33 C, 4.2 V, final current 0.05 C, then 0.33 C 3 cycles of constant current (CC) discharge to 2.5 V were performed to charge and discharge. Then, constant current charging was performed at a current value of 0.2C to an SOC of 60%.
In addition, the lithium ion secondary battery is placed in a constant temperature bath set at -10 ° C., and constant current charging is performed for 10 seconds each under the conditions of 0.2 C, 0.5 C, and 1 C, and the voltage drop at each constant current. (ΔV) was measured and the direct current resistance (DCR) was measured using the following equation. Table 1 shows the results. A lower DC resistance (DCR) value indicates better input characteristics.
DCR [Ω] = {(0.5C voltage drop ΔV - 0.2C voltage drop ΔV) + (1C voltage drop ΔV - 0.5C voltage drop ΔV)}/0.8

(充電容量維持率の測定)
上記リチウムイオン二次電池を用いて、25℃に設定した恒温槽内に入れ、0.33C、4.2V、終止電流0.05Cで定電流定電圧(CC/CV)充電を行った後、0.33Cで2.5Vまで定電流(CC)放電することを3サイクル行い、充放電を行った。次いで、25℃に設定した恒温槽内に入れ、0.33C、4.2V、終止電流0.05Cで定電流定電圧(CC/CV)充電を行った後、60℃に設定した恒温槽内に10日間保管した後、25℃に設定した恒温槽内に入れ、0.33Cで2.5Vまで定電流(CC)放電を行った。結果を表1に示す。
(1~3サイクル目)
充電条件:定電流充電0.967mA、定電圧充電4.2V、カット電流0.145mA
放電条件:定電流放電0.967mA、カット電圧2.5V
(4サイクル目)
充電条件:定電流充電0.967mA、定電圧充電4.2V、カット電流0.145mA
(4サイクル目~5サイクル目を行うまで60℃に設定した恒温槽で10日間保管)
(5サイクル目)
放電条件:電流充電0.967mA、定電圧充電4.2V、カット電流0.145mA
(Measurement of charge capacity retention rate)
Using the above lithium ion secondary battery, put it in a constant temperature bath set at 25 ° C., and perform constant current constant voltage (CC / CV) charging at 0.33 C, 4.2 V, final current 0.05 C, Three cycles of constant current (CC) discharge to 2.5 V at 0.33 C were performed for charging and discharging. Next, put it in a constant temperature bath set at 25 ° C. After performing constant current constant voltage (CC / CV) charging at 0.33 C, 4.2 V, final current 0.05 C, in a constant temperature bath set at 60 ° C. After being stored at room temperature for 10 days, it was placed in a constant temperature bath set at 25° C., and constant current (CC) discharge was performed at 0.33 C to 2.5 V. Table 1 shows the results.
(1st to 3rd cycles)
Charging conditions: constant current charge 0.967mA, constant voltage charge 4.2V, cut current 0.145mA
Discharge conditions: constant current discharge 0.967mA, cut voltage 2.5V
(4th cycle)
Charging conditions: constant current charge 0.967mA, constant voltage charge 4.2V, cut current 0.145mA
(Store in a constant temperature bath set at 60°C for 10 days from the 4th cycle to the 5th cycle)
(5th cycle)
Discharge conditions: current charge 0.967mA, constant voltage charge 4.2V, cut current 0.145mA

充電容量維持率(%)=
[5サイクル目のCC放電容量/3サイクル目のCC放電容量]×100
Charge capacity retention rate (%) =
[5th cycle CC discharge capacity/3rd cycle CC discharge capacity] × 100

Figure 2023073103000001
Figure 2023073103000001


Claims (10)

平均粒子径(D50)が5μm~12μmであり、且つ77Kでの窒素吸着測定より求める比表面積が9.6m/g以上の天然黒鉛粒子を準備し、
前記天然黒鉛粒子の表面の少なくとも一部を炭素材で被覆する、
リチウムイオン二次電池用負極材の製造方法。
Prepare natural graphite particles having an average particle diameter (D50) of 5 μm to 12 μm and a specific surface area of 9.6 m 2 /g or more as determined by nitrogen adsorption measurement at 77 K,
At least part of the surface of the natural graphite particles is coated with a carbon material;
A method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery.
前記天然黒鉛粒子は、R値が0.4以下である、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法。 The method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the natural graphite particles have an R value of 0.4 or less. 77Kでの窒素吸着測定より求める比表面積SSAでR値を除した値(R値/SSA)が0.1以下である天然黒鉛粒子を含む、リチウムイオン二次電池用負極材。 A negative electrode material for a lithium ion secondary battery, comprising natural graphite particles having a value (R value/SSA) of 0.1 or less obtained by dividing the R value by the specific surface area SSA determined by nitrogen adsorption measurement at 77K. 前記天然黒鉛粒子は、CO吸着測定より求めるミクロ孔容積が0.10cm/g~0.20cm/gである、請求項3に記載のリチウムイオン二次電池用負極材。 4. The negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to claim 3, wherein said natural graphite particles have a micropore volume of 0.10 cm 3 /g to 0.20 cm 3 /g determined by CO 2 adsorption measurement. 前記天然黒鉛粒子の平均粒子径(D50)が、5μm~12μmである、請求項3又は請求項4に記載のリチウムイオン二次電池用負極材。 The negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to claim 3 or 4, wherein the average particle size (D50) of the natural graphite particles is 5 µm to 12 µm. 前記天然黒鉛粒子は、球状天然黒鉛粒子を含む、請求項3~請求項5のいずれか1項にリチウムイオン二次電池用負極材。 The negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 3 to 5, wherein the natural graphite particles include spherical natural graphite particles. 前記天然黒鉛粒子の表面の少なくとも一部が炭素材で被覆されてなる、請求項3~請求項6のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極材。 The negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 3 to 6, wherein at least part of the surface of said natural graphite particles is coated with a carbon material. 前記天然黒鉛粒子は、タップ密度から算出される空隙率Aに対する、亜麻仁油吸油量から算出される空隙率Bの比B/Aが、0.99以上である、請求項3~請求項7のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極材。 The ratio B/A of the porosity B calculated from the linseed oil absorption amount to the porosity A calculated from the tap density of the natural graphite particles is 0.99 or more, according to claims 3 to 7. The negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to any one of items 1 and 2. 請求項3~請求項8のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極材を含む負極材層と、集電体と、を含む、リチウムイオン二次電池用負極。 A negative electrode for a lithium ion secondary battery, comprising a negative electrode material layer containing the negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 3 to 8, and a current collector. 請求項9に記載のリチウムイオン二次電池用負極と、正極と、電解液とを含むリチウムイオン二次電池。
A lithium ion secondary battery comprising the negative electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 9, a positive electrode, and an electrolytic solution.
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