JP3053370B2 - Method of evaluating carbon material for battery and method of manufacturing battery using the same - Google Patents

Method of evaluating carbon material for battery and method of manufacturing battery using the same

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JP3053370B2
JP3053370B2 JP8221378A JP22137896A JP3053370B2 JP 3053370 B2 JP3053370 B2 JP 3053370B2 JP 8221378 A JP8221378 A JP 8221378A JP 22137896 A JP22137896 A JP 22137896A JP 3053370 B2 JP3053370 B2 JP 3053370B2
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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電池用カーボン材
料に関し、より詳細には、主としてリチウムイオン型電
池の負極に用いるカーボン材料を各種有機溶媒と接触さ
せて得られる接触熱(浸漬熱)を基にカーボン材料の電
極容量特性を評価する方法、および該方法を用いた電池
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon material for a battery, and more particularly, to a contact heat (immersion heat) obtained by bringing a carbon material used mainly for a negative electrode of a lithium ion type battery into contact with various organic solvents. The present invention relates to a method for evaluating the electrode capacity characteristics of a carbon material based on the above, and a method for manufacturing a battery using the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、リチウムイオン型電池における負
極カーボン材料として種々のカーボン材料が使用されて
おり、材料として使用されるカーボンは、高熱処理(〜
約3000℃)により容易に黒鉛化しない難黒鉛化カー
ボン材料、容易に黒鉛化する易黒鉛化カーボン、および
処理前に既に黒鉛化している黒鉛系カーボンの3種類に
大別されている。これらのカーボン全てには、炭素原子
が形成する六角形網目構造を持つ層状構造、即ち黒鉛構
造が存在するが、六角形網目構造の積み重なり方はカー
ボンの種類により異なっており、さらに一般的には製造
ロット毎にも異なっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various carbon materials have been used as a negative electrode carbon material in a lithium ion type battery.
It is roughly classified into three types: non-graphitizable carbon materials that are not easily graphitized by about 3000 ° C.), graphitizable carbon that is easily graphitized, and graphite-based carbon that has already been graphitized before treatment. All of these carbons have a layered structure having a hexagonal network structure formed by carbon atoms, that is, a graphite structure, but the manner of stacking of the hexagonal network structure differs depending on the type of carbon, and more generally, It differs for each production lot.

【0003】リチウムイオン型電池においては、充放電
にともない、負極カーボンの結晶の層間、即ち六角形網
目構造の層間にリチウムイオンが出入りするので、六角
形網目構造およびそれが形成する層状構造の性質の違い
はカーボン材料の重要な評価ポイントである。実際、リ
チウムイオン型電池用負極カーボン材料の評価は、カー
ボン材料の幾何学的構造、即ち物理構造を基に行われて
きた。具体的には、X線回折法および/またはラマン分
光法によりカーボン材料の物理構造を調査し、得られた
データに基づきカーボン材料を評価していた。
In a lithium ion battery, lithium ions enter and exit between layers of the negative electrode carbon crystal, that is, between layers of a hexagonal network structure, during charging and discharging, so that the properties of the hexagonal network structure and the layered structure formed by the hexagonal network structure are increased. The difference is an important evaluation point of carbon materials. In fact, the evaluation of the negative electrode carbon material for a lithium ion battery has been performed based on the geometrical structure, that is, the physical structure of the carbon material. Specifically, the physical structure of the carbon material was investigated by X-ray diffraction and / or Raman spectroscopy, and the carbon material was evaluated based on the obtained data.

【0004】X線回折法を用いて得られる回折線のパタ
ーンおよび広がりのデータからは、回折対象カーボン材
料における黒鉛化の程度、結晶子の大きさ、六角形網目
構造の面間距離、および黒鉛構造等を評価することがで
きる。ここでいう黒鉛構造の評価とは、ABABタイプ
とABCタイプの区別、またはそれらのタイプの混合割
合等の決定を意味している。これらの物性のなかでも、
層間距離の指標である六角形網目構造(網面)の面間距
離が重要視されており、例えば、黒鉛構造のC軸方向の
面間隔d(002)を指標としてその値が0.337n
m以下のカーボン材料が推奨されている(特開平6−2
0721号公報参照)。
From the pattern and spread data of the diffraction line obtained by using the X-ray diffraction method, the degree of graphitization, the size of crystallites, the distance between planes of the hexagonal network structure, and the graphite Structure and the like can be evaluated. Here, the evaluation of the graphite structure means the distinction between the ABAB type and the ABC type, or the determination of the mixing ratio of those types. Among these physical properties,
The distance between the hexagonal mesh structures (mesh planes), which is an index of the interlayer distance, is regarded as important. For example, the value is 0.337 n using the surface distance d (002) in the C-axis direction of the graphite structure as an index.
m or less is recommended (Japanese Patent Laid-Open No. 6-2).
0721).

【0005】ラマン分光法を用いる場合には、特定のラ
マン散乱光のスペクトル線の強度比が重要視されてお
り、例えば、1360cm-1 と1580cm-1 との強
度比が0.4以上であるカーボン材料が好適であるとし
て推奨されている(特開平6−236754号公報参
照)。ここで、1580cm-1 における散乱線は黒鉛構
造の固有振動モードに対応するものであり、かつ136
0cm-1 における散乱線は黒鉛粒子の微少化に伴い出
現するものであることから、この2つのラマンスペクト
ルの強度比は黒鉛粒子の大きさに関する指標であると考
えられる。
[0005] In the case of using the Raman spectroscopy, the intensity ratio of the spectral lines of the specific Raman scattered light are important, for example, the intensity ratio of 1360 cm -1 and 1580 cm -1 is 0.4 or more It is recommended that carbon materials be suitable (see JP-A-6-236754). Here, the scattered radiation at 1580 cm -1 corresponds to the natural vibration mode of the graphite structure, and
Since the scattered radiation at 0 cm -1 appears with the miniaturization of the graphite particles, the intensity ratio of the two Raman spectra is considered to be an index relating to the size of the graphite particles.

【0006】しかしながら、上述の如き、主としてX線
回折法および/またはラマン分光法を用いたカーボン材
料の物理構造を基にした評価方法のみでは、リチウムイ
オン型電池用負極カーボン材料の選別および/または製
造ロット毎の品質管理、ならびにそれらのカーボン材料
を用いて作製されるリチウムイオン型電池の品質管理に
おいて、十分に信頼性のある評価をなし得るとは言い難
く、最終的には実際に電池を作製し、その性能を評価分
別しなければならない。
However, only the evaluation method based on the physical structure of the carbon material mainly using the X-ray diffraction method and / or Raman spectroscopy as described above selects and / or sorts the negative electrode carbon material for the lithium ion battery. In quality control for each production lot and in quality control of lithium-ion batteries manufactured using these carbon materials, it is difficult to say that a sufficiently reliable evaluation can be made. It must be made and its performance evaluated and sorted.

【0007】これは、次のような原因によるものである
と考えられる。リチウムイオンは、有機溶媒と無機塩か
らなる電解液中において、有機溶媒分子に取り囲まれた
状態、即ち溶媒和の状態で存在している。従って、リチ
ウムイオン型電池の負極において負極カーボン材料の六
角形網目構造の層間にリチウムイオンが入るに際して
は、カーボン表面において溶媒和した有機溶媒分子の全
部もしくは一部を取り除く化学反応を経る必要がある。
この化学反応の起こり易さにはカーボン表面と有機溶媒
との親和性等のカーボン表面構造の化学的性質が大きく
影響する。しかしながら、そのようなカーボン表面の化
学的性質は、従来の物理構造的評価方法では評価するこ
とができない。
This is considered to be due to the following reasons. Lithium ions exist in a state surrounded by organic solvent molecules, that is, in a solvated state, in an electrolytic solution composed of an organic solvent and an inorganic salt. Therefore, when lithium ions enter between layers of the hexagonal network structure of the negative electrode carbon material in the negative electrode of the lithium ion type battery, it is necessary to undergo a chemical reaction for removing all or a part of the solvated organic solvent molecules on the carbon surface. .
The chemical properties of the carbon surface structure, such as the affinity between the carbon surface and the organic solvent, greatly affect the ease of occurrence of this chemical reaction. However, such a chemical property of the carbon surface cannot be evaluated by a conventional physical structure evaluation method.

【0008】そこで、上記問題を解決すべく、本発明者
らは、カーボン材料と各種有機溶媒との接触熱を測定し
て得られる接触熱量ならびにそれから算出される値、例
えば熱量比および吸着表面積比等に基づき予め評価され
たカーボン材料の化学的特徴と、該材料を用いて作製し
た電池を用いて予め調査したカーボン材料の電極容量特
性との相関関係を指標として、カーボン材料と各種有機
溶媒との接触熱量を基に該カーボン材料の電極容量特性
の良否を判定する、電池用カーボン材料の評価方法およ
び装置を提案し(特願平7−231710号)、このカ
ーボン材料評価方法により、カーボン表面の化学的性質
に基づいて、電池を作製することなくカーボン材料を評
価することが可能となった。
In order to solve the above problems, the inventors of the present invention have determined the contact heat obtained by measuring the contact heat between the carbon material and various organic solvents and the values calculated therefrom, for example, the calorific value ratio and the adsorption surface area ratio. Based on the correlation between the chemical characteristics of the carbon material evaluated in advance based on, for example, and the electrode capacity characteristics of the carbon material previously investigated using a battery manufactured using the material, the carbon material and various organic solvents are used. (Japanese Patent Application No. Hei 7-231710) proposes a method and an apparatus for evaluating a carbon material for a battery, which judge the quality of electrode capacity characteristics of the carbon material based on the contact calorific value of the carbon material. It has become possible to evaluate a carbon material without manufacturing a battery based on the chemical properties of the above.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先に本
発明者らが提案した化学的評価法においては、評価対象
とするカーボン材料が難黒鉛化カーボンまたは黒鉛系カ
ーボンであれば同一の有機溶媒を用いて評価し得るもの
の、易黒鉛化カーボンであるときにはこれらとは別種の
有機溶媒を用いて評価する必要があった。従って、カー
ボン材料を別の観点から化学的に評価し得る評価方法、
特にカーボン材料の素性を問わない、一層簡便な評価方
法の開発が求められていた。また、さらに詳細にカーボ
ン材料の性状を評価し得る方法の開発も求められてい
た。
However, in the chemical evaluation method proposed by the present inventors, if the carbon material to be evaluated is hardly graphitized carbon or graphite-based carbon, the same organic solvent is used. Although it can be evaluated by using the same, when it is graphitizable carbon, it is necessary to evaluate using a different kind of organic solvent. Therefore, an evaluation method capable of chemically evaluating a carbon material from another viewpoint,
In particular, the development of a simpler evaluation method regardless of the characteristics of the carbon material has been required. Further, development of a method capable of evaluating properties of a carbon material in more detail has been required.

【0010】本発明は、上記課題を解決すべくなされた
ものであり、リチウムイオン型電池負極用カーボン材料
の化学的特徴を明らかにすると共に、特にカーボン材料
の品質管理において電池を作製することなく電池用材料
としての特性を評価し得る、従来とは別の観点から化学
的に評価する電池用カーボン材料の評価方法、特に材料
の素性を問わず普遍的な電池用カーボン材料の化学的評
価方法の提供を目的とする。また、本発明は、本発明の
化学的評価方法により選別した電池用カーボン材料を用
いて作製する、電池の製造方法の提供も目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and clarifies the chemical characteristics of a carbon material for a negative electrode of a lithium ion type battery. A method for evaluating battery carbon materials that can be chemically evaluated from a different point of view, which can evaluate characteristics as battery materials, especially a universal chemical evaluation method for battery carbon materials regardless of material characteristics The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a battery, which is manufactured using the carbon material for a battery selected by the chemical evaluation method of the present invention.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
に鑑み鋭意研究を行ったところ、カーボン材料と各種有
機溶媒との接触熱量(mJ/g)を測定すること、および得
られた接触熱量(mJ/g)を単位表面積当たりの接触熱量
(mJ/m2)および/または該接触熱量(mJ/m2)からさら
に得られる種々の値、例えば複数の接触熱量(mJ/m2
の積または比等の値に換算することにより、カーボン材
料の化学的特徴を評価し得ること、さらに該材料を用い
て作製した電池においてカーボン材料の電極容量特性を
測定し、カーボン材料の化学的特徴と電極容量との相関
関係を調べることにより、電池用カーボン材料の評価に
用い得る指標が得られること、ならびにカーボン材料と
各種有機溶媒との接触熱量(mJ/g)を測定すること、お
よび得られた接触熱量(mJ/g)を単位面積当たりの接触
熱量(mJ/m2)に変換して得られる種々の値、例えば複
数の接触熱量(mJ/m2)の積または比等の値を特定の人
造黒鉛を基準とした相対値に換算することにより、カー
ボン材料の化学的特徴を評価し得ること、さらに該材料
を用いて作製した電池においてカーボン材料の電極容量
特性を測定し、カーボン材料の化学的特徴と電極容量と
の相関関係を調べることにより、電池用カーボン材料の
評価に用い得る指標が得られることを見出し、本発明を
完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies in view of the above-mentioned problems, and as a result, have measured and obtained the contact heat quantity (mJ / g) between a carbon material and various organic solvents. The contact calorific value (mJ / m 2 ) is calculated from the contact calorific value per unit surface area (mJ / m 2 ) and / or various values further obtained from the contact caloric value (mJ / m 2 ), for example, a plurality of contact calorific values (mJ / m 2). )
By converting to a value such as the product or ratio of the carbon material, it is possible to evaluate the chemical characteristics of the carbon material, and further, by measuring the electrode capacitance characteristics of the carbon material in a battery manufactured using the material, By examining the correlation between the characteristics and the electrode capacity, it is possible to obtain an index that can be used for evaluating the carbon material for a battery, and to measure the contact heat (mJ / g) between the carbon material and various organic solvents, and Various values obtained by converting the obtained contact heat amount (mJ / g) into the contact heat amount per unit area (mJ / m 2 ), such as the product or ratio of a plurality of contact heat amounts (mJ / m 2 ) By converting the value into a relative value with reference to a specific artificial graphite, it is possible to evaluate the chemical characteristics of the carbon material, and further measure the electrode capacity characteristics of the carbon material in a battery manufactured using the material, carbon By examining the correlation between the chemical characteristics of the material and the electrode capacity, it was found that an index that can be used for evaluating the carbon material for a battery was obtained, and the present invention was completed.

【0012】斯くして、本発明によれば、カーボン材料
と各種有機溶媒との接触熱量(mJ/g)を測定して算出さ
れる単位面積当たりの接触熱量(mJ/m2)および/また
は該接触熱量(mJ/m2)から得られる計算値、例えば複
数の接触熱量(mJ/m2)の積または比等の計算値に基づ
き予め評価されたカーボン材料の化学的特徴と、該材料
を用いて予め調査したカーボン材料の電極容量との相関
関係を指標として、カーボン材料と各種有機溶媒との接
触熱を基に該カーボン材料の電極容量特性の良否を判定
する、電池用カーボン材料の評価方法が提供される。
Thus, according to the present invention, the contact heat per unit area (mJ / m 2 ) calculated by measuring the contact heat (mJ / g) between the carbon material and various organic solvents and / or A chemical characteristic of the carbon material evaluated in advance based on a calculated value obtained from the contact calorific value (mJ / m 2 ), for example, a product or ratio of a plurality of contact calorific values (mJ / m 2 ); Using the correlation between the electrode capacity of the carbon material and the electrode capacity of the carbon material previously investigated using as an index, determining whether the electrode capacity characteristic of the carbon material is good or bad based on the contact heat between the carbon material and various organic solvents, An evaluation method is provided.

【0013】また、本発明によれば、カーボン材料と各
種有機溶媒との接触熱量(mJ/g)を測定して算出される
単位面積当たりの接触熱量(mJ/m2)から得られる計算
値、例えば複数の接触熱量(mJ/m2)の比等の値を特定
の人造黒鉛を基準として求められる相対値に基づき予め
評価されたカーボン材料の化学的特徴と、該材料を用い
て予め調査したカーボン材料の電極容量との相関関係を
指標として、カーボン材料と各種有機溶媒との接触熱を
基に該カーボン材料の電極容量特性の良否を判定する、
電池用カーボン材料の評価方法が提供される。
Further, according to the present invention, a calculated value obtained from a contact heat per unit area (mJ / m 2 ) calculated by measuring a contact heat (mJ / g) between a carbon material and various organic solvents. For example, a value of a ratio of a plurality of contact calories (mJ / m 2 ) and the like are evaluated in advance based on a relative value obtained with reference to a specific artificial graphite, and a chemical characteristic of a carbon material is evaluated in advance using the material. Using the correlation between the electrode capacity of the carbon material as an index, determine the quality of the electrode capacity characteristics of the carbon material based on the contact heat between the carbon material and various organic solvents,
A method for evaluating a carbon material for a battery is provided.

【0014】さらに、本発明によれば、本発明の評価方
法により評価選別したカーボン材料を用いて作製するこ
とを特徴とする、リチウムイオン型電池の製造方法が提
供される。尚、本明細書において、溶媒という術語は、
カーボンと接触して反応する気体、液体または固体の状
態の化合物または化合物の混合物を全て包含するものと
して使用される。また、本明細書および添付図面におい
て、カーボン材料と有機溶媒との接触熱量値(mJ/g)を
単位面積当たりに換算して得られる接触熱量値(mJ/
m2)を、例えば△H(ヘキサン)等のように△H(有機
溶媒名)により表すことがある。
Further, according to the present invention, there is provided a method for producing a lithium ion battery, characterized in that the method is produced using the carbon material evaluated and selected by the evaluation method of the present invention. In this specification, the term solvent is used.
It is used to include all compounds or mixtures of compounds in gaseous, liquid or solid state that react upon contact with carbon. In this specification and the accompanying drawings, the contact calorific value (mJ / g) obtained by converting the contact calorific value (mJ / g) between the carbon material and the organic solvent per unit area is shown.
m 2 ) may be represented by ΔH (organic solvent name) such as ΔH (hexane).

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の方法は、下記の知見に基
づいている。カーボン材料の表面は、その種類および製
造ロット毎に、各種残留官能基等に起因する種々の化学
的性質を有している。そのような化学的性質としては、
水素結合のドナー部分およびアクセプター部分の絶対量
およびその量比、ならびにπ電子が関与する弱い化学結
合が起こると見なされている六角形網目構造が現れる黒
鉛構造の底面の面積と、結合可能部分が多いため比較的
強い化学結合が起こると考えられているエッジ面の面積
との比率等が挙げられ、これらの性質がカーボン材料と
各種有機溶媒との反応性の良否を左右する。例えば、水
素結合のアクセプター部分を多数有するカーボン材料は
ある特定の種類の有機溶媒とは反応性が高く多量の接触
熱を生じるが別の有機溶媒とはそれほど反応性が高くな
く接触熱の発生もそれほど多量とはならない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The method of the present invention is based on the following findings. The surface of a carbon material has various chemical properties due to various residual functional groups and the like for each type and production lot. Such chemical properties include:
The absolute amounts of the donor and acceptor moieties in hydrogen bonds and their ratios, and the area of the bottom of the graphite structure where the hexagonal network structure, which is considered to cause weak chemical bonding involving π electrons, appears, For example, the ratio to the area of the edge surface, which is considered to cause a relatively strong chemical bond due to the large number, can be mentioned. These properties determine the reactivity of the carbon material with various organic solvents. For example, a carbon material having a large number of hydrogen bond acceptor moieties is highly reactive with a certain type of organic solvent and generates a large amount of contact heat, but not so reactive with another organic solvent and generates contact heat. Not so much.

【0016】従って、種々のカーボン材料を各種有機溶
媒と接触させたときに生じる接触熱の違いを測定するこ
とにより種々のカーボン材料の化学的性質の違いを明ら
かにすることができると考えられる。即ち、あるカーボ
ン材料が電池用負極材料として望ましい化学的性質を有
しているか否かは、そのカーボン材料を有機溶媒と接触
させて生じる接触熱量の多寡を測定して得られるデータ
に基づき評価することが可能である。
Therefore, it is considered that the difference in chemical properties of various carbon materials can be clarified by measuring the difference in contact heat generated when various carbon materials are brought into contact with various organic solvents. That is, whether or not a certain carbon material has desirable chemical properties as a battery negative electrode material is evaluated based on data obtained by measuring the amount of contact heat generated by bringing the carbon material into contact with an organic solvent. It is possible.

【0017】さらに、実際に前記カーボン材料を用いて
適当な電池を作製してその電池における負極カーボン材
料の電極容量特性を測定して得られる測定値と、該カー
ボン材料と各種有機溶媒との接触熱量(mJ/m2)および
/または該接触熱量(mJ/m2)から算出される値、例え
ば複数の接触熱量(mJ/m2)の積または比等との相関関
係を明らかにすることにより、カーボン材料を評価する
に好適な指標を得ることができる。また、得られた指標
値を複数組み合わせて、より精度の高い指標とすること
もできる。これらの指標は、個々のカーボン材料におい
て絶対値として表すこともできるが、理想黒鉛構造に最
も近い構造を有するカーボン材料である人造黒鉛材料に
ついて得られる値を用いて規格化し、その規格値との相
対比を求めることにより、相対値として表すこともでき
る。さらに、該相対値を複数組み合わせて供試カーボン
材料の特性を評価することもできる。その際、例えば四
極図等の図表を作成することにより、複数の供試材料の
特性を容易に比較評価することができる。
Further, a measured value obtained by actually fabricating an appropriate battery using the above-mentioned carbon material and measuring the electrode capacity characteristics of the negative electrode carbon material in the battery and the contact value between the carbon material and various organic solvents are described. To clarify the correlation between the calorific value (mJ / m 2 ) and / or a value calculated from the contact calorific value (mJ / m 2 ), for example, the product or ratio of a plurality of contact calorific values (mJ / m 2 ) Thereby, an index suitable for evaluating the carbon material can be obtained. Further, a plurality of obtained index values can be combined to obtain a more accurate index. These indices can be expressed as absolute values for individual carbon materials, but are normalized using the values obtained for artificial graphite materials, which are carbon materials having a structure closest to the ideal graphite structure, and By calculating the relative ratio, it can be expressed as a relative value. Further, the characteristics of the test carbon material can be evaluated by combining a plurality of the relative values. At this time, for example, by preparing a chart such as a quadrupole diagram, the characteristics of a plurality of test materials can be easily compared and evaluated.

【0018】個々のカーボン材料の特性を相対的に表す
基準として用いるカーボン材料としては、理想に近い黒
鉛構造を有する材料を用いることが好ましいが、天然黒
鉛を粉砕して微粒子とした材料は、その粉砕過程におい
て表面層がダメージを受けて黒鉛本来の結晶構造と異な
る構造となっていることが本発明者らの研究により明ら
かとなっており(熱測定討論会(熱測定学会)講演、1
995年10月)、そのような材料の特性は、黒鉛構造
から予測される特性とは異なる、難黒鉛化カーボン材料
に非常に類似した特性であるので、本発明の基準として
用いるカーボン材料としては人造黒鉛材料が望ましい。
そのような人造黒鉛としては、例えばロンザ社製の人造
黒鉛であるKS−6(平均粒子径6ミクロン)を挙げる
ことができる。また、必要に応じて、基準とする人造黒
鉛と化学的性状の類似した他の人造黒鉛、例えばKS−
6を基準とした場合には、比較的低い温度で気相成長さ
せた黒鉛微粒子(以後、低温成長黒鉛微粒子またはMS
Gと称することがある。)等の適当な人造黒鉛を用い
て、基準とする人造黒鉛の測定値を補完することもでき
る。
It is preferable to use a material having a graphite structure that is close to ideal, as a carbon material used as a standard for relatively expressing the characteristics of each carbon material. The present inventors' research has revealed that the surface layer is damaged during the pulverization process and has a structure different from the original crystal structure of graphite.
(October 995), since the properties of such a material are very similar to those of the non-graphitizable carbon material, which are different from the properties predicted from the graphite structure, Artificial graphite materials are preferred.
Examples of such artificial graphite include, for example, KS-6 (average particle diameter: 6 microns), which is an artificial graphite manufactured by Lonza. If necessary, other artificial graphites similar in chemical properties to the reference artificial graphite, for example, KS-
6, the graphite fine particles grown in a vapor phase at a relatively low temperature (hereinafter referred to as low-temperature-grown graphite fine particles or MS)
Sometimes referred to as G. ) Can be used to supplement the measured values of artificial graphite as a reference.

【0019】本発明で指標を得るために使用する有機溶
媒としては、融点が20℃以下であり、かつ沸点が50
℃以上である有機溶媒が、取り扱い易く好ましい。ま
た、本発明の評価方法に使用し得る有機溶媒の種類は、
カーボンと反応し得るものであれば特に限定されるもの
ではないが、通常は、電池の電解液溶媒として汎用され
ている溶媒、例えば直鎖炭化水素、環状炭化水素、芳香
族炭化水素、アルコール、ケトン、エーテル、カーボネ
ート、スルホキシド、シアン化アルキルおよびピリジン
等が好適に使用される。
The organic solvent used for obtaining the index in the present invention has a melting point of 20 ° C. or lower and a boiling point of 50 ° C.
An organic solvent having a temperature of not lower than ℃ is preferable because of easy handling. Further, the type of organic solvent that can be used in the evaluation method of the present invention,
Although it is not particularly limited as long as it can react with carbon, a solvent generally used as an electrolyte solvent for a battery, for example, a linear hydrocarbon, a cyclic hydrocarbon, an aromatic hydrocarbon, an alcohol, Ketones, ethers, carbonates, sulfoxides, alkyl cyanides, pyridines and the like are preferably used.

【0020】本発明の方法に使用する好ましい直鎖炭化
水素として、ヘキサン(C614:沸点68℃)を例示
することができる。直鎖炭化水素の沸点が室温よりも高
ければ室温下に液体として取り扱うことができるために
有利であるが、ペンタン(C512:沸点36℃)程度
の沸点では気化熱による測定誤差が生じ易く取り扱いに
注意を要するので、ヘキサン以上のカーボン数の直鎖炭
化水素が取り扱い上好都合である。
Hexane (C 6 H 14 : boiling point 68 ° C.) can be exemplified as a preferable linear hydrocarbon used in the method of the present invention. If the boiling point of the straight-chain hydrocarbon is higher than room temperature, it is advantageous because it can be handled as a liquid at room temperature, but at a boiling point of about pentane (C 5 H 12 : 36 ° C.), a measurement error due to heat of vaporization occurs. A straight-chain hydrocarbon having a carbon number equal to or more than hexane is convenient for handling because it is easy to handle.

【0021】また、直鎖炭化水素のカーボン数が増える
に従いカーボンとの接触熱が増大する(J.H.Clinte; J.
Chem. Soc. Faraday Tr.1, vol.69 (1973), p.1320
参照)が、ヘプタン(C716)以上の直鎖炭化水素は
室温下における液体の粘度が高く、取り扱い易さがやや
劣るため、ヘキサンが最も好ましい。
Further, as the number of carbon atoms in the linear hydrocarbon increases, the heat of contact with carbon increases (JHClinte;
Chem. Soc. Faraday Tr.1, vol.69 (1973), p.1320
Hexane (C 7 H 16 ) or higher is preferred, but hexane is most preferable because the liquid viscosity at room temperature is high and the ease of handling is somewhat inferior.

【0022】ただし、長鎖の直鎖炭化水素であり、単独
では室温下で固体である炭素数28〜36程度の直鎖炭
化水素は、ヘキサンに溶解させた溶液、例えばドトリア
コンタン(C3266)をヘキサンに2重量%溶解させた
溶液(以下、2%ドトリアコンタン/ヘキサン溶液と称
する)としてカーボン材料と接触させたときにドトリア
コンタン等の炭化水素の鎖の長い直鎖炭化水素の吸着が
ヘキサンの吸着に優先して生じ、ヘキサン単独溶媒とは
異なる挙動を示すため、そのような溶液も本発明の評価
方法に好適に用いることができる。
However, long-chain straight-chain hydrocarbons which are solid at room temperature by themselves and have a carbon number of about 28 to 36 can be dissolved in hexane, for example, dotriacontan (C 32 H 66 ) was dissolved in hexane at 2% by weight (hereinafter referred to as a 2% dotriacontane / hexane solution) and brought into contact with the carbon material to form a long linear carbonized hydrocarbon chain such as dotriacontane. Since the adsorption of hydrogen occurs prior to the adsorption of hexane and shows a behavior different from that of hexane alone, such a solution can also be suitably used in the evaluation method of the present invention.

【0023】本発明に使用する環状炭化水素としては、
炭素数6程度の環状炭化水素が挙げられ、それらの中で
も椅子型構造を有する環状炭化水素を用いることは荒い
表面構造の評価に好都合であり、そのような構造を有す
るもののなかでも、取り扱いの簡単なシクロヘキサン
(沸点:81℃)を好適に使用することができる。
The cyclic hydrocarbon used in the present invention includes:
Cyclic hydrocarbons having about 6 carbon atoms can be mentioned, and among them, the use of a cyclic hydrocarbon having a chair-shaped structure is convenient for evaluating a rough surface structure, and among those having such a structure, easy handling is possible. Cyclohexane (boiling point: 81 ° C.) can be suitably used.

【0024】本発明に使用する芳香族炭化水素として
は、炭素数6程度の芳香族炭化水素、なかでも、π電子
を有し、黒鉛構造の底面の六角網目構造の1つとほぼ同
一の分子構造であるために黒鉛構造の底面に優先的に吸
着を生じるベンゼン(沸点:80℃)が好適である。
The aromatic hydrocarbon used in the present invention is an aromatic hydrocarbon having about 6 carbon atoms, among which π-electrons and having substantially the same molecular structure as one of the hexagonal networks at the bottom of the graphite structure. Therefore, benzene (boiling point: 80 ° C.), which preferentially adsorbs on the bottom surface of the graphite structure, is preferable.

【0025】上記のシクロヘキサンおよびベンゼンは共
に、ヘキサンよりも高い沸点を有し、そして最も基本的
な化合物であって置換基を有しないのでその挙動の考察
が単純化できるという面からも、本発明の方法に好適に
使用し得る。
The above cyclohexane and benzene both have a higher boiling point than hexane, and they are the most basic compounds and have no substituents. It can be suitably used for the method of.

【0026】また、芳香族に類似した挙動を示す複素六
員環化合物であるピリジンも、高いドナー数を有してい
る(W.Gutman; Electrochim., vol.21 (1976), p.661)
ので電子移動反応性を評価するに適した有機溶媒であ
る。
Pyridine, which is a six-membered heterocyclic compound exhibiting behavior similar to aromatics, also has a high donor number (W. Gutman; Electrochim., Vol . 21 (1976), p. 661).
Therefore, it is an organic solvent suitable for evaluating electron transfer reactivity.

【0027】本発明に使用するアルコールとしてノルマ
ルブタノールと3級ブタノールを用いることにより、立
体配座の効果を評価することが可能であり、これらを好
適に使用することができる。また、トリフルオロエタノ
ールも本発明に好適に使用することができるが、この化
合物は完全な水素結合ドナーである(R.W.Taft et al.,
J. Solution Chem., vol.14 (1985), p.153)ので、こ
れを用いることによりカーボンの水素結合アクセプター
部を評価することができる。
By using normal butanol and tertiary butanol as alcohols used in the present invention, it is possible to evaluate the effect of the conformation, and these can be suitably used. Trifluoroethanol can also be suitably used in the present invention, but this compound is a perfect hydrogen bond donor (RWTaft et al.,
J. Solution Chem., Vol . 14 (1985), p. 153), which can be used to evaluate the hydrogen bond acceptor portion of carbon.

【0028】本発明において、ケトン、エーテルまたは
カーボネートを用いることにより、その分子内に含む酸
素とカーボンとの相互作用を利用してカーボン表面に存
在する酸化され易い部分の評価をすることができる。本
発明に使用し得るケトン、エーテルまたはカーボネート
としては、それぞれ、アセトン(沸点56℃);テトラ
ヒドロフラン(沸点66℃)、ジプロピルエーテル(沸
点90℃)、ジブチルエーテル(沸点142℃);ならび
にプロピレンカーボネート(沸点242℃)、ジメチル
カーボネート(沸点:90℃)、メチルエチルカーボネ
ート(沸点107℃)およびジエチルカーボネート(沸
点126℃)等を例示することができる。これらの中で
も、主要な電池用溶媒の一つであり、沸点も高く取り扱
いの容易なプロピレンカーボネートを好適に使用するこ
とができる。
In the present invention, by using a ketone, ether or carbonate, an easily oxidizable portion existing on the carbon surface can be evaluated by utilizing an interaction between carbon contained in the molecule and carbon. Ketones, ethers or carbonates that can be used in the present invention include acetone (boiling point 56 ° C.); tetrahydrofuran (boiling point 66 ° C.), dipropyl ether (boiling point 90 ° C.), dibutyl ether (boiling point 142 ° C.); and propylene carbonate, respectively. (Boiling point: 242 ° C.), dimethyl carbonate (boiling point: 90 ° C.), methyl ethyl carbonate (boiling point: 107 ° C.), diethyl carbonate (boiling point: 126 ° C.), and the like. Among these, propylene carbonate, which is one of the main battery solvents and has a high boiling point and is easy to handle, can be suitably used.

【0029】同様にして、本発明において、スルホキシ
ドおよびシアン化アルキルを用いることにより、それら
が有するスルホン酸基およびシアノ基の求核性を利用し
てカーボン表面のカチオンとして振る舞う部分の評価を
することができる。本発明に使用し得るスルホキシドと
しては、ジメチルスルホキシド(沸点189℃)および
ジエチルスルホキシド(沸点90℃)、ならびにシアン
化アルキルとしては、アセトニトリル(沸点82℃)お
よびプロピオノニトリル(沸点97℃)を例示すること
ができる。
Similarly, in the present invention, by using a sulfoxide and an alkyl cyanide, a portion acting as a cation on a carbon surface is evaluated by utilizing the nucleophilicity of a sulfonic acid group and a cyano group of the sulfoxide and the alkyl cyanide. Can be. Examples of the sulfoxide that can be used in the present invention include dimethyl sulfoxide (boiling point: 189 ° C.) and diethyl sulfoxide (boiling point: 90 ° C.), and alkyl cyanide includes acetonitrile (boiling point: 82 ° C.) and propiononitrile (boiling point: 97 ° C.) can do.

【0030】以上に述べた各種の有機溶媒と評価対象で
あるカーボンとの接触熱の測定は、次のようにして行う
ことができる。まず、外部から操作可能な刃物を装着し
た双子型カロリーメータの測定容器内に有機溶媒を満た
し、これにポリエチレン袋内に密封したカーボンを浸し
て封入する。そして、測定容器と参照側容器が等温状態
に達するまでそのまま室温に放置する。両者が等温状態
に達した後、外部から前記刃物を操作してカーボンの入
ったポリエチレン袋を破ることにより、カーボンと有機
溶媒とを混合させ、発生する接触熱を測定する。
The measurement of the contact heat between the various organic solvents described above and the carbon to be evaluated can be performed as follows. First, a measuring container of a twin calorimeter equipped with a blade which can be operated from the outside is filled with an organic solvent, and the sealed carbon is immersed in a polyethylene bag and sealed therein. Then, the measurement container and the reference container are left at room temperature until they reach an isothermal state. After the two have reached the isothermal state, the cutting tool is operated from the outside to break the polyethylene bag containing carbon, thereby mixing the carbon with the organic solvent and measuring the generated contact heat.

【0031】このとき、有機溶媒の気化熱と比較して接
触熱が小さい場合には、測定容器の気密性が接触熱測定
の精度に大きく影響するので、測定容器の気密性の保持
には注意を要する。充分な気密性を得るために、測定容
器の蓋は O リングシールを有するネジ式シールである
ことが望ましい。さらに、使用する有機溶媒の種類に応
じて、O リングシールのシール材の種類を選択して常
に充分な気密性が保たれるようにすることが望ましい。
下記実施例の範囲内では、ブチルゴム製の O リングシ
ールを使用することにより良好な気密性が得られる。
At this time, if the contact heat is smaller than the heat of vaporization of the organic solvent, the airtightness of the measuring vessel greatly affects the accuracy of the contact heat measurement. Cost. In order to obtain sufficient airtightness, the lid of the measuring container is desirably a threaded seal having an O-ring seal. Further, it is desirable to select the type of the sealing material of the O-ring seal according to the type of the organic solvent to be used so that sufficient airtightness is always maintained.
Within the range of the following examples, good airtightness can be obtained by using an O-ring seal made of butyl rubber.

【0032】以上の如くして測定されるカーボン材料と
各種有機溶媒との接触熱量(mJ/g)と、常法に従い求め
られるBET表面積(m2/g)から単位面積当たりの接触
熱量(mJ/m2)を求めることができ、得られた接触熱量
(mJ/m2)から、種々の計算値、例えば複数の接触熱量
(mJ/m2)の和、積または比等を求めることができる。
これらの計算値は、単独または複数組み合わせて、絶対
値のまま、あるいは適切なカーボン材料を基準とした相
対値に変換して本発明の評価に用いることができる。評
価に用いる計算値の種類を多くすることによりある程度
特性を推定する精度を挙げることができるが、作業効率
等の観点から、通常は1〜5種類程度の値を用いて評価
を行う。
From the contact calorie (mJ / g) between the carbon material and various organic solvents measured as described above and the BET surface area (m 2 / g) determined according to a conventional method, the contact calorie per unit area (mJ / g) / m 2 ), and from the obtained contact heat (mJ / m 2 ), it is possible to obtain various calculated values, for example, the sum, product or ratio of a plurality of contact heats (mJ / m 2 ). it can.
These calculated values may be used alone or in combination of two or more as absolute values or converted into relative values based on an appropriate carbon material for evaluation of the present invention. Although the accuracy of estimating the characteristics can be increased to some extent by increasing the types of calculation values used for evaluation, evaluation is usually performed using about 1 to 5 types of values from the viewpoint of work efficiency and the like.

【0033】また、常法に従い、供試カーボン材料を用
いて適当な電池を作製することによりその電極性能を調
査することができる。こうして得られる種々の測定値お
よび計算値の相関関係を検討することにより、カーボン
材料の化学的特徴を明らかにすると共に、カーボン材料
の評価の指標を決定することができる。そして、その指
標に基づき、所望の電池性能を有する電池の作製に適し
たカーボン材料を選別し、該材料を用いて電池を作製す
ることができる。
Further, by preparing an appropriate battery using the test carbon material according to a conventional method, the electrode performance can be investigated. By examining the correlation between various measured values and calculated values obtained in this way, it is possible to clarify the chemical characteristics of the carbon material and determine an index for evaluating the carbon material. Then, a carbon material suitable for manufacturing a battery having desired battery performance is selected based on the index, and a battery can be manufactured using the material.

【0034】ただし、既述の如くカーボン材料は結晶構
造に基づいて3種類に大別されるので、カーボン材料と
各種有機溶媒との接触熱を測定して得られる評価の指標
を検討するに際しては、カーボン材料の種類に留意する
ことが望ましい。下記実施例により本発明を更に詳細に
説明する。
However, as described above, carbon materials are roughly classified into three types based on the crystal structure. Therefore, when examining the evaluation index obtained by measuring the contact heat between the carbon material and various organic solvents, It is desirable to pay attention to the type of carbon material. The following examples illustrate the invention in more detail.

【0035】[0035]

【実施例】【Example】

実施例1.カーボン材料として、出発原料(主剤/架橋
剤)比およびカーボン材料作製時の処理温度が異なる6
種類の難黒鉛化カーボン、カーボン材料作製時の熱処理
条件(酸素濃度および処理時間)が異なる6種類の易黒
鉛化カーボン(メソフェーズカーボンマイクロビー
ズ)、天然黒鉛を粉砕して粒度別に分級して得られた2
種類の黒鉛系カーボンを用いた。これらは全て、本発明
者らが先に提案したカーボン材料の評価方法の開発に用
いたカーボン材料と同一のものである(特願平7−23
1710号参照)。黒鉛系カーボン材料として、さらに
製造条件の異なる4種類の人造黒鉛も供試し、計6種類
の黒鉛系カーボン材料を用いた。
Embodiment 1 FIG. As the carbon material, the starting material (base agent / crosslinking agent) ratio and the processing temperature at the time of producing the carbon material are different.
6 types of non-graphitizable carbon, 6 types of easily graphitizable carbon (mesophase carbon microbeads) with different heat treatment conditions (oxygen concentration and processing time) during carbon material production, and natural graphite are crushed and classified according to particle size. 2
Different types of graphite-based carbon were used. These are all the same as the carbon materials used in the development of the carbon material evaluation method previously proposed by the present inventors (Japanese Patent Application No. 7-23).
No. 1710). As graphite-based carbon materials, four types of artificial graphites having different production conditions were also tested, and a total of six types of graphite-based carbon materials were used.

【0036】まず、供試カーボン材料と、ヘキサン、ベ
ンゼン、ピリジン、ノルマルブタノール、三級ブタノー
ル、ジメチルスルフォキシドおよび2%ドトリアコンタ
ン/ヘキサン溶液(以下、ドトリアコンタンと略称す
る。)の7種の有機溶媒との接触熱を、双子型カロリー
メーターを用いた上述の方法により測定した。測定した
接触熱量(mJ/g)を、常法に従い単位面積当たりの接触
熱量(mJ/m2)に換算した後、カーボン材料評価方法に
用いる指標の検討に供した。
First, a test carbon material and hexane, benzene, pyridine, normal butanol, tertiary butanol, dimethyl sulfoxide, and a 2% dotriacontane / hexane solution (hereinafter abbreviated as dotriacontane) are used. The heat of contact with the various organic solvents was measured by the method described above using a twin calorimeter. After converting the measured contact calorie (mJ / g) into a contact calorie per unit area (mJ / m 2 ) according to a conventional method, the index was used for examination of an index used for a carbon material evaluation method.

【0037】次に、供試カーボン材料を用いて試験用電
池を作製した。塗工溶剤としてNMP液45重量部を用
い、これにバインダーであるPVDF5重量部を溶解さ
せてバインダー溶液とし、さらに供試カーボン材料50
重量部を加えて負極用塗工液を得た。得られた負極用塗
工液を厚さ20ミクロンの銅箔集電体上に塗布して乾燥
させ、厚さ約100ミクロンの負極電極シートを作製し
た。同様にして、前記バインダー溶液50重量部に、コ
バルト酸リチウム45重量部および黒鉛5重量部を加え
て正極用塗工液とし、得られた正極用塗工液を厚さ20
ミクロンのアルミ箔集電体上に塗布して乾燥させ、厚さ
約100ミクロンの正極電極シートを作製した。
Next, a test battery was prepared using the test carbon material. Using 45 parts by weight of an NMP solution as a coating solvent, 5 parts by weight of PVDF as a binder was dissolved in the solution to form a binder solution.
The weight part was added to obtain a coating liquid for a negative electrode. The obtained negative electrode coating liquid was applied on a copper foil current collector having a thickness of 20 μm and dried to prepare a negative electrode sheet having a thickness of about 100 μm. Similarly, to 50 parts by weight of the binder solution, 45 parts by weight of lithium cobaltate and 5 parts by weight of graphite were added to prepare a coating solution for a positive electrode.
A positive electrode sheet having a thickness of about 100 μm was prepared by coating and drying on a micron aluminum foil current collector.

【0038】そして、エチレンカーボネートとジメトキ
シエタンの1:1混合溶媒に1モル/リットルの割合で
過塩素酸リチウムを溶解させて電解液とした。これらの
材料および2025型セル(直径2cm、厚さ2.5m
m)を用いて、コイン型電池を作製した。次いで、作製
した電池の放電容量を測定した。その際、電池を10回
程度の充放電サイクルに供した後に安定して得られた放
電容量を、供試カーボン材料の特性値とした。
Then, lithium perchlorate was dissolved in a 1: 1 mixed solvent of ethylene carbonate and dimethoxyethane at a ratio of 1 mol / l to prepare an electrolyte. These materials and a 2025 cell (diameter 2 cm, thickness 2.5 m)
m) was used to produce a coin-type battery. Next, the discharge capacity of the manufactured battery was measured. At this time, the discharge capacity stably obtained after subjecting the battery to about 10 charge / discharge cycles was taken as the characteristic value of the test carbon material.

【0039】以上のようにして得られた、単位面積当た
りの接触熱量(mJ/m2)と電池の放電容量との関係を種
々検討したところ、単位面積当たりの接触熱量(mJ/
m2)から得られた下記1)〜10)の値が、電池の放電
容量の指標として使用し得ることが判明した。 1)△H(ヘキサン)×△H(三級ブタノール) 2)△H(ヘキサン)×△H(ドトリアコンタン) 3){△H(ヘキサン)×△H(ドトリアコンタン)}/{△
H(ベンゼン)×△H(ジメチルスルホキシド)} 4)△H(ヘキサン)×{△H(三級ブタノール)+△H(ド
トリアコンタン)}+△H(ベンゼン)×{△H(ノルマルブ
タノール)+△H(ジメチルスルホキシド)} 5)△H(ノルマルブタノール)×△H(ドトリアコンタ
ン) 6)△H(三級ブタノール)×△H(ドトリアコンタン) 7){△H(ジメチルスルホキシド)+△H(ノルマルブタ
ノール)}×{△H(三級ブタノール)+△H(ドトリアコン
タン)} 8){△H(三級ブタノール)×△H(ドトリアコンタン)}
/{△H(ノルマルブタノール)×△H(ジメチルスルホキ
シド)} 9)△H(ドトリアコンタン) 10){△H(ドトリアコンタン)+△H(三級ブタノー
ル)}/{△H(ジメチルスルホキシド)+△H(ノルマルブ
タノール)}
The relationship between the contact heat per unit area (mJ / m 2 ) and the discharge capacity of the battery obtained as described above was examined in various ways. As a result, the contact heat per unit area (mJ / m
It was found that the following values 1) to 10) obtained from m 2 ) can be used as indicators of the discharge capacity of the battery. 1) △ H (hexane) x △ H (tertiary butanol) 2) △ H (hexane) x △ H (dotriacontan) 3) {△ H (hexane) x △ H (dotriacontan) タ ン /}
H (benzene) × △ H (dimethylsulfoxide)} 4) △ H (hexane) × {△ H (tertiary butanol) + △ H (dotriacontan)} + △ H (benzene) × {△ H (normal butanol) ) + △ H (dimethylsulfoxide) 5) △ H (normal butanol) × △ H (dotriacontane) 6) △ H (tertiary butanol) × △ H (dotriacontane) 7) {△ H (dimethylsulfoxide) ) + △ H (normal butanol)} × {△ H (tertiary butanol) + △ H (dotriacontane)} 8) {△ H (tertiary butanol) × △ H (dotriacontane)}
/ {△ H (normal butanol) × △ H (dimethylsulfoxide)} 9) △ H (dotriacontane) 10) {△ H (dotriacontane) + △ H (tertiary butanol)} / {△ H (dimethyl) Sulfoxide) + {H (normal butanol)}

【0040】これら1)〜10)の値と電池の放電容量
の関係は全て類似した傾向を示しており、1)〜10)
の値のいずれもが供試カーボン材料の素性を問わずに、
難黒鉛化カーボン材料、易黒鉛化カーボン材料および黒
鉛系カーボン材料全てを区別して取り扱うことなく、電
池用カーボン材料を評価する指標として使用し得る。そ
して、これらの指標の中でも、データのバラツキが比較
的少ない2)、6)および10)の値が、好ましい指標
であると思われる。
The relationship between these values 1) to 10) and the discharge capacity of the battery all show a similar tendency, and 1) to 10).
Any of the values of irrespective of the identity of the test carbon material,
The non-graphitizable carbon material, the easily graphitizable carbon material, and the graphite-based carbon material can be used as an index for evaluating the carbon material for a battery without being treated separately. Among these indices, the values of 2), 6) and 10), which have relatively small data variations, are considered to be preferable indices.

【0041】上記2)、6)および10)の指標と放電
容量の関係を、図1〜3に示す。図1から、放電容量2
00mAh/g以上の電池の製造には、上記2)の値が60m
J2/m4以上のカーボン材料を用いる必要があることがわ
かる。図2からは、放電容量200mAh/g以上の電池の
製造には、上記6)の値が500mJ2/m4以上のカーボン
材料を用いる必要があることがわかる。図3からは、放
電容量200mAh/g以上の電池の製造には、上記10)
の値が0.22以上のカーボン材料を用いる必要がある
ことがわかる。
The relationship between the indices 2), 6) and 10) and the discharge capacity is shown in FIGS. From FIG. 1, the discharge capacity 2
For the production of a battery of 00 mAh / g or more, the value of 2) above is 60 m
It is understood that it is necessary to use a carbon material of J 2 / m 4 or more. From FIG. 2, it can be seen that in order to manufacture a battery having a discharge capacity of 200 mAh / g or more, it is necessary to use a carbon material having the value of 6) of 500 mJ 2 / m 4 or more. From FIG. 3, the above-mentioned 10) is necessary for the production of a battery having a discharge capacity of 200 mAh / g or more.
It is understood that it is necessary to use a carbon material having a value of 0.22 or more.

【0042】同様にして、その他の値と放電容量との関
係を示せば、放電容量200mAh/g以上の電池の製造の
ためには、カーボン材料は、上記1)の値が30mJ2/m4
以上であるか;上記3)の値が0.1以上であるか;上
記4)の値が200mJ2/m4以上であるか;上記5)の値
が1300mJ2/m4以上であるか;上記7)の値が700
0mJ2/m4以上であるか;上記8)の値が0.05以上で
あるか;または、上記9)の値が30mJ/m2以上である
ことが必要である。
Similarly, if the relationship between the other values and the discharge capacity is shown, in order to manufacture a battery having a discharge capacity of 200 mAh / g or more, the carbon material must have the value of 1) of 30 mJ 2 / m 4.
The value of the above 3) is 0.1 or more; the value of the above 4) is 200 mJ 2 / m 4 or more; and the value of 5) is 1300 mJ 2 / m 4 or more The value of 7) is 700
0 mJ 2 / m 4 or more; 8) above is 0.05 or more; or 9) above 30 mJ / m 2 or more.

【0043】ただし、難黒鉛化カーボン材料の中には上
記指標値が充分大きいにも関わらず小さい放電容量の電
池を与える材料が存在するので注意を要する。従って、
これら1)〜10)の指標は、3種類のカーボン材料全
てを取り扱い得るものの、易黒鉛化カーボン材料および
黒鉛系カーボン材料の評価により適しているものと思わ
れる。
However, it should be noted that among the non-graphitizable carbon materials, there is a material which gives a battery having a small discharge capacity despite the above index value being sufficiently large. Therefore,
Although these indices 1) to 10) can handle all three types of carbon materials, they seem to be more suitable for evaluating graphitizable carbon materials and graphite-based carbon materials.

【0044】実施例2.実施例1と同様にして、単位面
積当たりの接触熱量(mJ/m2)と電池の放電容量との関
係を種々検討したところ、単位面積当たりの接触熱量
(mJ/m2)から得られた下記11)〜13)の値が、電
池の放電容量の指標として使用し得ることが判明した。 11)△H(ジメチルスルホキシド)×△H(三級ブタノ
ール) 12)△H(ノルマルブタノール)×△H(三級ブタノー
ル) 13)△H(ジメチルスルホキシド)×△H(ノルマルブ
タノール)
Embodiment 2 FIG. When the relationship between the contact heat per unit area (mJ / m 2 ) and the discharge capacity of the battery was examined in the same manner as in Example 1, the relationship was obtained from the contact heat per unit area (mJ / m 2 ). It has been found that the following values 11) to 13) can be used as indicators of the discharge capacity of the battery. 11) ΔH (dimethyl sulfoxide) × ΔH (tertiary butanol) 12) ΔH (normal butanol) × ΔH (tertiary butanol) 13) ΔH (dimethyl sulfoxide) × ΔH (normal butanol)

【0045】これら11)〜13)の値と電池の放電容
量の関係は全て類似した傾向を示しており、11)〜1
3)の値のいずれもが供試カーボン材料の素性を問わず
に、難黒鉛化カーボン材料、易黒鉛化カーボン材料およ
び黒鉛系カーボン材料全てを区別して取り扱うことな
く、電池用カーボン材料を評価する指標として使用し得
る。そしてこれらの指標の中でも、データのバラツキが
比較的少ない13)の値が、好ましい指標であると思わ
れる。
The relations between the values of 11) to 13) and the discharge capacity of the battery all show a similar tendency, and
Regardless of the value of 3), regardless of the characteristics of the test carbon material, the carbon material for batteries is evaluated without treating all of the non-graphitizable carbon material, easily graphitizable carbon material, and graphite-based carbon material. Can be used as an indicator. Among these indices, the value of 13) in which the variation in data is relatively small seems to be a preferable index.

【0046】上記13)の値と電池の放電容量との関係
を、図4に示す。図4から、放電容量200mAh/g以上
の電池の製造には、上記13)の値が1.3×104mJ2/
m4以下のカーボン材料を選択すべきであることがわか
る。
FIG. 4 shows the relationship between the value of the above 13) and the discharge capacity of the battery. FIG. 4 indicates that the value of 13) is 1.3 × 10 4 mJ 2 / for the production of a battery having a discharge capacity of 200 mAh / g or more.
It can be seen that a carbon material of m 4 or less should be selected.

【0047】同様にして、11)および12)の値と放
電容量との関係を示せば、放電容量200mAh/g以上の
電池の製造のためには、カーボン材料は、上記11)の
値が1×104mJ2/m4以下であるか、または、上記1
2)の値が5×103mJ2/m4以下であることが必要であ
る。
Similarly, if the relationship between the values of 11) and 12) and the discharge capacity is shown, in order to manufacture a battery having a discharge capacity of 200 mAh / g or more, the carbon material must have the value of 1) of 1). × 10 4 mJ 2 / m 4 or less, or 1
The value of 2) needs to be 5 × 10 3 mJ 2 / m 4 or less.

【0048】実施例1にて得られた指標値1)〜10)
と本実施例で得られた指標値11)〜13)とを比較す
ると、図1〜3と図4とを比較して見られるとおり、そ
のデータ分布パターンが異なっており、指標値1)〜1
0)と指標値11)〜13)とは異なる観点から供試カ
ーボン材料を評価していることが読みとれる。指標1)
〜10)においては、幾つかの難黒鉛化カーボン材料を
除き、供試カーボン材料の指標値の値が大きい程、作製
した電池の放電容量が大きい傾向を示すが、指標11)
〜13)においては、供試カーボン材料は電池の放電容
量が大きく指標値が小さい群と電池の放電容量が小さく
指標値が大きい群とに2分割し得るものの、それぞれの
群の中で指標値と放電容量の大きさとの間に一定の関係
は見いだせない。
Index values 1) to 10) obtained in Example 1
When the index values 11) to 13) obtained in this example are compared with each other, as can be seen by comparing FIGS. 1 to 3 with each other, their data distribution patterns are different, and the index values 1) to 13) are different. 1
It can be seen that the test carbon material was evaluated from a viewpoint different from 0) and the index values 11) to 13). Indicator 1)
In 10) to 10), except for some non-graphitizable carbon materials, the larger the index value of the test carbon material, the larger the discharge capacity of the produced battery tends to be.
In 13) to 13), the test carbon material can be divided into two groups: a group having a large battery discharge capacity and a small index value; and a group having a small battery discharge capacity and a large index value. There is no fixed relationship between the discharge capacity and the magnitude of the discharge capacity.

【0049】しかしながら、指標11)〜13)は、指
標1)〜10)において認められた指標値が高いにも関
わらず電池の放電容量の低い難黒鉛化カーボン材料を、
その他の電池の放電容量の大きな供試カーボン材料と明
確に区別し得る。以上のことから、カーボン材料の素性
を問わずに電池用カーボン材料の評価を行うために用い
る指標としては、本発明による指標1)〜13)全てが
単独で使用可能ではあるが、さらに高い精度で評価する
ために、指標1)〜10)から選ばれる少なくとも1つ
の指標と、指標11)〜13)から選ばれる少なくとも
1つの指標とを組み合わせて用いることが好ましい。
However, the indices 11) to 13) correspond to the non-graphitizable carbon material having a low discharge capacity of the battery despite the high index values observed in the indices 1) to 10).
It can be clearly distinguished from other test carbon materials having a large discharge capacity of batteries. From the above, as an index used for evaluating a carbon material for a battery irrespective of the identity of the carbon material, all of the indexes 1) to 13) according to the present invention can be used alone, but with higher accuracy. It is preferable to use a combination of at least one index selected from indices 1) to 10) and at least one index selected from indices 11) to 13).

【0050】実施例3.供試カーボン材料としてさらに
5種類の人造黒鉛を用いた以外は実施例1と同様にし
て、単位面積当たりの接触熱量(mJ/m2)と電池の放電
容量との関係を種々検討したところ、単位面積当たりの
接触熱量(mJ/m2)から得られた下記14)の値が、電
池の放電容量の指標として使用し得ることが判明した。 14)△H(ドトリアコンタン)/△H(ジメチルスルホ
キシド)
Embodiment 3 FIG. The relationship between the contact heat per unit area (mJ / m 2 ) and the discharge capacity of the battery was examined in the same manner as in Example 1 except that five types of artificial graphite were further used as the test carbon material. It was found that the value of the following 14) obtained from the contact calorific value per unit area (mJ / m 2 ) can be used as an index of the discharge capacity of the battery. 14) ΔH (dotriacontan) / ΔH (dimethyl sulfoxide)

【0051】上記14)の値と電池の放電容量との関係
を、図5に示す。図5から、放電容量200mAh/g以上
の電池の製造には、上記14)の値が0.4以上のカー
ボン材料を選択すべきであることがわかる。
FIG. 5 shows the relationship between the value of the above 14) and the discharge capacity of the battery. From FIG. 5, it can be seen that, for the production of a battery having a discharge capacity of 200 mAh / g or more, a carbon material having the value of 14) of 0.4 or more should be selected.

【0052】この指標14)と電池の放電容量の関係
は、実施例1にて得られた指標1)〜10)と類似した
傾向を示しているが、指標14)においては、指標1)
〜10)において認められた、指標値が高いにも関わら
ず電池の放電容量の低い難黒鉛化カーボン材料は存在せ
ず、カーボン材料の黒鉛化度の高さに応じて電池の放電
容量が決まる傾向が明確に示されている。また、実施例
2にて得られた指標11)〜13)と異なり、指標値が
高いほど作製した電池の放電容量が大きくなる傾向を示
している。
The relationship between the index 14) and the discharge capacity of the battery shows a tendency similar to the indexes 1) to 10) obtained in the first embodiment.
10), there is no non-graphitizable carbon material having a low discharge capacity of the battery despite the high index value, and the discharge capacity of the battery is determined according to the degree of graphitization of the carbon material. The trend is clearly shown. Also, unlike the indices 11) to 13) obtained in Example 2, the higher the index value, the greater the discharge capacity of the manufactured battery.

【0053】以上のことから、指標14)は、供試カー
ボン材料の素性を問わずに、難黒鉛化カーボン材料、易
黒鉛化カーボン材料および黒鉛系カーボン材料全てを区
別して取り扱うことなく、電池用カーボン材料を評価す
る指標として好適に使用し得る。
From the above, the index 14) is used for the battery without distinguishing all of the non-graphitizable carbon material, the easily graphitizable carbon material and the graphite-based carbon material regardless of the identity of the test carbon material. It can be suitably used as an index for evaluating a carbon material.

【0054】実施例4.基準としてロンザ社製人造黒鉛
KS−6を用い、KS−6のデータを補完する人造黒鉛
として、比較的低い温度で気相成長させた黒鉛微粒子
(MSG)を用いて、種々のカーボン材料の化学的特性
を相対的に評価した。供試カーボン材料としては、難黒
鉛化カーボン材料、易黒鉛化カーボン材料および黒鉛系
カーボン材料を用いた。
Embodiment 4 FIG. Using Lonza artificial graphite KS-6 as a reference, and using graphite fine particles (MSG) vapor-phase grown at a relatively low temperature as artificial graphite to supplement the data of KS-6, various chemicals of carbon materials were used. Properties were evaluated relatively. As the test carbon material, a non-graphitizable carbon material, a graphitizable carbon material, and a graphite-based carbon material were used.

【0055】難黒鉛化カーボンは、出発原料(主剤/架
橋剤)により3分類し、さらにカーボン材料を作製する
際の処理温度により2分類した、A1、A2、B1、B
2、C1およびC2の6種類を供試した。易黒鉛化カー
ボンは、カーボン材料を作製する際の熱処理条件(酸素
濃度および処理時間)により分類したメソフェーズカー
ボンマイクロビーズであるM1〜M6の6種類を供試し
た。黒鉛系カーボン材料は、天然黒鉛を粉砕して粒度別
に分級したN1〜N4(平均粒径:N1<N2<N3<
N4)の4種類を供試した。これらの供試カーボン材料
は全て、本発明者らが先に提案したカーボン材料の評価
方法の開発に用いたカーボン材料と同一のものである
(特願平7−231710号参照)。
The non-graphitizable carbon is classified into three groups according to the starting material (base agent / crosslinking agent), and further classified into two groups according to the processing temperature in producing the carbon material. A1, A2, B1, B
2, 6 kinds of C1 and C2 were tested. As the graphitizable carbon, six types of M1 to M6, which are mesophase carbon microbeads classified according to heat treatment conditions (oxygen concentration and treatment time) when producing a carbon material, were used. Graphite-based carbon materials are N1 to N4 (average particle size: N1 <N2 <N3 <
N4) were tested. All of these test carbon materials are the same as the carbon materials used in the development of the carbon material evaluation method previously proposed by the present inventors (see Japanese Patent Application No. 7-231710).

【0056】実施例1と同様にして、全ての人造黒鉛お
よび供試カーボン材料と上記7種の有機溶媒との接触熱
を測定し、電池の放電容量を測定した。その際、常法に
従い単位面積当たりの値に換算した接触熱量(mJ/m2
について検討したところ、KS−6とMSGに関し、使
用した7種類の有機溶媒は下記のヘキサン系列およびベ
ンゼン系列の2系列に分類可能であり、各系列内には下
記に示す等式が成立することが判明した。
In the same manner as in Example 1, the contact heat of all the artificial graphite and the test carbon material with the above seven organic solvents was measured, and the discharge capacity of the battery was measured. At that time, the contact calorific value (mJ / m 2 ) converted to the value per unit area according to the usual method
As for KS-6 and MSG, the seven kinds of organic solvents used can be classified into the following two series of hexane series and benzene series, and the following equations are established in each series. There was found.

【0057】[0057]

【表1】 1.ヘキサン系列(接触熱量比:KS−6/MSG=
3.25) ヘキサンの接触熱量×2.3=三級ブタノールの接触熱
量 ヘキサンの接触熱量×3.1=ドトリアコンタンの接触
熱量 2.ベンゼン系列(接触熱量比:KS−6/MSG=
2.30) ベンゼンの接触熱量×2.0=ノルマルブタノールの接
触熱量 ベンゼンの接触熱量×5.4=ジメチルスルホキシドの
接触熱量 ベンゼンの接触熱量×1.0≒ピリジンの接触熱量
[Table 1] Hexane series (contact calorie ratio: KS-6 / MSG =
3.25) Contact heat of hexane x 2.3 = Contact heat of tertiary butanol Contact heat of hexane x 3.1 = Contact heat of dotriacontane Benzene series (contact calorific ratio: KS-6 / MSG =
2.30) Contact heat of benzene x 2.0 = contact heat of normal butanol Contact heat of benzene x 5.4 = contact heat of dimethyl sulfoxide Contact heat of benzene x 1.0 ≒ contact heat of pyridine

【0058】上記において、接触熱量の単位は全て mJ/
m2 であり、KS−6とMSGの接触熱量比は各系列内
の溶媒全てにおいて得られた比の平均値であり、そして
各等式中の係数は、KS−6およびMSGに関して得ら
れた値の平均値である。また、ベンゼンの接触熱量とピ
リジンの接触熱量とはほぼ等しい(係数がほぼ1であ
る)ので、ベンゼン系列をピリジン系列として取り扱う
ことも可能である。
In the above, all units of the contact calorific value are mJ /
m 2, and the contact heat ratio of KS-6 and MSG is the mean value of ratios obtained in all solvents in each series, and coefficients in each equation, obtained for KS-6 and MSG This is the average of the values. Further, since the contact heat of benzene and the contact heat of pyridine are almost equal (the coefficient is almost 1), the benzene series can be treated as a pyridine series.

【0059】これら2つの系列を利用して、KS−6を
基準とした指標を得た。即ち、KS−6について、各有
機溶媒との接触熱量(mJ/m2)である△(有機溶媒)と
該有機溶媒の属する系列の基準溶媒であるヘキサンまた
はベンゼンとの接触熱量である△H(ヘキサン)または
△H(ベンゼン)から、△H(有機溶媒)/△H(ヘキサ
ン)比または△H(有機溶媒)/△H(ベンゼン)比を求め
ると、この値は上記等式の係数に等しいから、これをさ
らに該当する等式の係数で割る(除する)ことにより、
KS−6に関して得られる値は全ての有機溶媒において
1となる。同様の計算を各試料について行えば、それぞ
れの系列において各試料の振る舞いがKS−6に類似し
ているほど得られる値は1に近く、KS−6と異なるほ
ど1から遠い値が得られる。従って、これらの計算値
は、KS−6を基準として各試料の特性を評価する指標
として用いることができる。当然ながら、上記等式の係
数による除算を行わずに、各試料から得られた計算値の
絶対値を比較して評価することもできるが、基準を定め
て相対評価する方が個別試料の特徴を容易に把握しやす
いことが多い。
Using these two series, an index based on KS-6 was obtained. That is, for KS-6, it is the contact calorie (mJ / m 2 ) with each organic solvent △ (organic solvent) and the contact calorie with hexane or benzene, which is the reference solvent of the series to which the organic solvent belongs, △ H When the ratio of △ H (organic solvent) / △ H (hexane) or the ratio of △ H (organic solvent) / △ H (benzene) is calculated from (hexane) or △ H (benzene), this value is calculated by the coefficient of the above equation. Is divided by the coefficient of the corresponding equation,
The value obtained for KS-6 is 1 for all organic solvents. By performing the same calculation for each sample, the value obtained when the behavior of each sample is more similar to KS-6 in each series is closer to 1, and the value farther from 1 is obtained when the behavior is different from KS-6. Therefore, these calculated values can be used as indices for evaluating the characteristics of each sample on the basis of KS-6. Naturally, it is possible to compare and evaluate the absolute value of the calculated value obtained from each sample without dividing by the coefficient of the above equation. Is often easy to grasp.

【0060】これらの指標は、単独で用いても各試料の
特性を相対的に評価し得るが、複数の指標を組み合わせ
れば、より多面的に評価することができる(今後、これ
らの指標を、使用した有機溶媒の相対比と称する。例え
ば、三級ブタノールに関する値は三級ブタノールの相対
比と称する)。ただし、系列内の関係を表す等式の係数
が1となる溶媒に関する値は常に1となるために指標と
して用いることができないので、本実施例において得ら
れた指標は、ヘキサン系列の三級ブタノールとドトリア
コンタン、ならびにベンゼン系列のノルマルブタノール
とジメチルスルホキシドそれぞれの相対比の計4種類で
ある。
Although these indices can be used to evaluate the properties of each sample relatively even when used alone, a combination of a plurality of indices can be used for more diversified evaluations. For example, the value for tertiary butanol is referred to as the relative ratio of tertiary butanol). However, since the value relating to the solvent in which the coefficient of the equation representing the relationship within the series is 1 cannot be used as an index because it is always 1, the index obtained in this example is tertiary butanol of the hexane series. And dotriacontane, and benzene series normal butanol and dimethyl sulfoxide, respectively.

【0061】そこで、得られた4種類の指標を組合わせ
て供試カーボン材料を評価した。具体的には、得られた
指標値から四極図を描いて評価したが、このとき、横軸
の右(+)方向に三級ブタノールの相対比を、横軸の左
(−)方向にドトリアコンタンの相対比を、縦軸の上
(+)方向にジメチルスルホキシドの相対比を、そして
縦軸の下(−)方向にノルマルブタノールの相対比をそ
れぞれとった四極図を作製した。この四極図では、KS
−6は各軸の1の点を結んで描かれる図形として表さ
れ、各試料の相対的な化学的特性は、この図形との形
(各相対比のバランス)および大きさ(各相対比の大き
さ)の違いとなって現れる。
Therefore, the test carbon material was evaluated by combining the obtained four types of indices. Specifically, evaluation was performed by drawing a quadrupole diagram from the obtained index values. At this time, the relative ratio of tertiary butanol was plotted in the right (+) direction on the horizontal axis, and the relative ratio in the left (-) direction on the horizontal axis. Quadrupole diagrams were prepared in which the relative ratio of triacontane, the relative ratio of dimethyl sulfoxide in the (+) direction above the vertical axis, and the normal ratio of normal butanol in the (-) direction below the vertical axis were respectively taken. In this quadrupole diagram, KS
-6 is represented as a figure drawn by connecting one point on each axis, and the relative chemical properties of each sample are represented by the shape (balance of each relative ratio) and the size (balance of each relative ratio) with this figure. Size).

【0062】下記表1に難黒鉛化カーボン材料ついて得
られた各有機溶媒の相対比(基準:mJ/m2)と放電容量
を、そして図6に四極図を示す。図6において、KS−
6は各軸の1の点を通る正円として描かれている。尚、
本明細書の表中に使用する略号の意味は次の通りであ
る。 H:ヘキサン B:ベンゼン tBt:三級ブタノール nBt:ノルマルブタノール Py:ピリジン DMSO:ジメチルスルホキシド Dc:2%ドトリアコンタン/ヘキサン溶液
Table 1 below shows the relative ratio (reference: mJ / m 2 ) and discharge capacity of each organic solvent obtained for the non-graphitizable carbon material, and FIG. 6 shows a quadrupole diagram. In FIG. 6, KS-
6 is drawn as a perfect circle passing through one point on each axis. still,
The meanings of the abbreviations used in the tables in this specification are as follows. H: Hexane B: Benzene tBt: Tertiary butanol nBt: Normal butanol Py: Pyridine DMSO: Dimethyl sulfoxide Dc: 2% dotriacontane / hexane solution

【0063】[0063]

【表2】 [Table 2]

【0064】上記表1に見られるとおり、試料A1、A
2およびC1は、実用レベルの放電容量(200mAh/
g)に近い放電容量を示したが、試料B1、B2および
C2は、実用レベルよりかなり小さい放電容量を示し
た。このことから、試料B1およびB2は主剤/架橋剤
の配合が適切ではなく、試料C1およびC2は主剤/架
橋剤の配合割合は適切とは言い難いもののカーボン材料
作製時の処理温度によってはかなり配合の欠点を補うこ
とができることがわかる。
As can be seen from Table 1 above, samples A1, A
2 and C1 have a practical level discharge capacity (200 mAh /
Samples B1, B2 and C2 showed discharge capacities substantially lower than practical levels, although they showed a discharge capacity close to g). For this reason, in Samples B1 and B2, the mixing ratio of the main agent / crosslinking agent is not appropriate, and in Samples C1 and C2, the mixing ratio of the main agent / crosslinking agent is hardly appropriate, but depending on the processing temperature during the production of the carbon material, the mixing ratio is considerable. It can be seen that the disadvantage of the above can be compensated.

【0065】図6より、試料によるこの放電容量の違い
が四極図から読みとれることがわかる。供試難黒鉛化カ
ーボン材料は全体的に縦軸方向に引き伸ばされた横幅の
狭い菱形として表されたが、中でも、放電容量の最も小
さいC2の横幅が最も狭い。やはり放電容量の小さいB
1およびB2は、横幅は広いものの、横軸左(−)方向
への広がりは小さく、横軸右(+)方向への広がりが大
きくなっている。この傾向は横幅が狭いながらC2にも
認められることから、本実施例の四極図においては、横
軸右(+)方向に偏った図形を描くカーボン材料、即ち
三級ブタノールの相対比がドトリアコンタンの相対比よ
りも大きなカーボン材料は、小さな放電容量を示す傾向
があるものと思われた。
FIG. 6 shows that this difference in discharge capacity depending on the sample can be read from the quadrupole diagram. The non-graphitizable carbon material to be tested was generally expressed as a narrow rhombus elongated in the vertical axis direction. Among them, C2 having the smallest discharge capacity has the smallest width. B with small discharge capacity
Although 1 and B2 have a large horizontal width, they have a small spread in the left (-) direction on the horizontal axis and a large spread in the right (+) direction on the horizontal axis. Since this tendency is also observed in C2 while the width is narrow, in the quadrupole diagram of this embodiment, the relative ratio of the carbon material which draws a figure deviated rightward (+) on the horizontal axis, that is, the tertiary butanol is relative to the dotria. Carbon materials larger than the relative ratio of Kontan appeared to tend to show smaller discharge capacities.

【0066】次に、下記表2に、従来の物理的評価法に
より得られた供試難黒鉛化カーボン材料の面間隔および
半値幅を、本発明の評価方法により得られた該材料の評
価結果および該材料の放電容量と共に示す。
Next, Table 2 below shows the plane spacing and half width of the test non-graphitizable carbon material obtained by the conventional physical evaluation method, and the evaluation results of the material obtained by the evaluation method of the present invention. And the discharge capacity of the material.

【0067】[0067]

【表3】 [Table 3]

【0068】上記表2から明らかな通り、従来カーボン
材料の指標とされてきた面間隔では、A1とA2、およ
びC1とC2の各試料を区別することができず、さらに
面間隔および半値幅は共に、本発明による評価結果およ
び各試料の放電容量の違いを説明することができない。
As is evident from Table 2 above, A1 and A2 and C1 and C2 cannot be distinguished from each other by the plane spacing conventionally used as an index of the carbon material. In both cases, the difference between the evaluation results according to the present invention and the discharge capacity of each sample cannot be explained.

【0069】下記表3に供試易黒鉛化カーボン材料つい
て得られた各有機溶媒の相対比(基準:mJ/m2)および
電池の放電容量を、そして図7に四極図を示す。図7に
おいて、KS−6は各軸の1の点を通る正円として描か
れている。
Table 3 below shows the relative ratio (standard: mJ / m 2 ) of each organic solvent obtained for the test graphitizable carbon material and the discharge capacity of the battery, and FIG. 7 shows a quadrupole diagram. In FIG. 7, KS-6 is drawn as a perfect circle passing through one point on each axis.

【0070】[0070]

【表4】 [Table 4]

【0071】上記表3に見られる通り、供試易黒鉛化カ
ーボン材料は、M3を除き、実用レベル以上の放電容量
を示した。M3も実用レベルに近い値ではあるが、他の
易黒鉛化カーボン材料との差が約40mAh/g ある。ま
た、M1〜3は、M4〜6に比べて放電容量が低いが、
このことから、M4〜6におけるカーボン材料作製時の
熱処理条件(酸素濃度および処理時間)がM1〜3のそ
れよりも好ましいことがわかる。
As can be seen from Table 3, the test graphitizable carbon materials except for M3 exhibited discharge capacities higher than the practical level. M3 is also close to the practical level, but the difference from other graphitizable carbon materials is about 40 mAh / g. M1 to M3 have a lower discharge capacity than M4 to M6,
This indicates that the heat treatment conditions (oxygen concentration and treatment time) for producing the carbon material in M4 to M6 are more preferable than those in M1 to M3.

【0072】図7より、この放電容量の違いを読み取る
ことができる。即ち、易黒鉛化カーボン材料は全体的に
は横軸(−)方向に引き伸ばされた菱形として描かれて
いるが、M2およびM3は縦長の菱形として表され、そ
してM3のみが横軸(+)方向に偏った図形を描いてい
る。この横軸(+)方向に偏った図形は、難黒鉛化カー
ボン材料について得られた放電容量の小さい図形パター
ンであり、従って、本発明の評価方法によればM3の放
電容量のみが他の試料の放電容量よりも小さいと評価さ
れるが、これは実際に得られた値と一致した。M2およ
びM3について得られた縦長菱形の図形は、大きさはか
なり小さいものの、難黒鉛化カーボン材料の全体的なパ
ターンに似ており、各有機溶媒の相対比のバランスが難
黒鉛化カーボン材料に類似していることがわかる。図形
パターンだけが放電容量に影響するとすれば、M2およ
びM3は難黒鉛化カーボン材料と同程度の放電容量を示
すはずであるが、実際にはそれよりも大きな放電容量を
示している。このことから、少なくとも縦長菱形の図形
パターンにおいては、各相対比の値が大きすぎても放電
容量が小さくなる傾向があるものと思われた。
FIG. 7 shows the difference between the discharge capacities. That is, the graphitizable carbon material is generally depicted as a rhombus elongated in the horizontal axis (-) direction, but M2 and M3 are represented as vertically elongated diamonds, and only M3 is the horizontal axis (+). I draw figures that are biased in the direction. The figure deviated in the horizontal axis (+) direction is a figure pattern having a small discharge capacity obtained for the non-graphitizable carbon material. Therefore, according to the evaluation method of the present invention, only the discharge capacity of M3 is different from that of the other samples. , Which was in agreement with the value actually obtained. The elongated rhombic figures obtained for M2 and M3, although fairly small in size, resemble the overall pattern of the non-graphitizable carbon material and the balance of the relative ratio of each organic solvent is similar to that of the non-graphitizable carbon material. It turns out that they are similar. If only the graphic pattern affects the discharge capacity, M2 and M3 should show the same discharge capacity as the non-graphitizable carbon material, but actually show a larger discharge capacity. From this, it was considered that at least in the vertically long rhombic figure pattern, the discharge capacity tends to be small even if the value of each relative ratio is too large.

【0073】次に、下記表4に、従来の物理的評価法に
より得られた供試易黒鉛化カーボン材料の面間隔および
半値幅を、本発明の評価方法により得られた該材料の評
価結果および該材料の放電容量と共に示す。
Next, Table 4 below shows the plane spacing and half width of the test graphitizable carbon material obtained by the conventional physical evaluation method, and the evaluation results of the material obtained by the evaluation method of the present invention. And the discharge capacity of the material.

【0074】[0074]

【表5】 [Table 5]

【0075】上記表4から明らかな通り、従来カーボン
材料の指標とされてきた面間隔では、M1〜M6は全く
区別することができず、さらに面間隔および半値幅は共
に、本発明による評価結果および各試料の放電容量の違
いを説明することができない。
As is clear from Table 4 above, M1 to M6 cannot be distinguished at all from the plane spacing conventionally used as an index of the carbon material, and both the plane spacing and the half width are evaluation results according to the present invention. Also, the difference in the discharge capacity of each sample cannot be explained.

【0076】下記表5に2種類の黒鉛系カーボン材料に
ついて得られた各有機溶媒の相対比(基準:mJ/m2)お
よび電池の放電容量を、そして図8に四極図を示す。図
8において、KS−6は各軸の1の点を通る正円として
描かれている。
Table 5 below shows the relative ratio (reference: mJ / m 2 ) of each organic solvent obtained for the two types of graphite-based carbon materials and the discharge capacity of the battery, and FIG. 8 shows a quadrupole diagram. In FIG. 8, KS-6 is drawn as a perfect circle passing through one point on each axis.

【0077】[0077]

【表6】 [Table 6]

【0078】上記表5に見られる通り、2種類の黒鉛系
カーボン材料は共に実用レベルを充分に越える放電容量
を示したが、N2はN3よりもさらに大きな放電容量を
示した。図8を見てみると、黒鉛系カーボン材料は全体
として、横軸左(−)方向に強く引き伸ばされた菱形と
して描かれることがわかる。この横長菱形の図形は、易
黒鉛化カーボン材料の全体的な図形パターンに似ている
が、それよりも横軸左(−)方向に強く引き伸ばされ、
かつ縦軸下(−)方向に偏った図形となっている。そし
て、放電容量の大きなN2の方がN3よりもさらに横軸
左(−)方向に偏った図形を描いており、易黒鉛化カー
ボン材料で得られた結果と合わせて考えると、本実施例
の四極図においては、ドトリアコンタンの相対比が三級
ブタノールの相対比よりも大きいほど放電容量が大きく
なる傾向があるものと思われる。
As can be seen from Table 5, the two types of graphite-based carbon materials both exhibited discharge capacities sufficiently exceeding the practical level, but N2 exhibited a larger discharge capacity than N3. It can be seen from FIG. 8 that the graphite-based carbon material is drawn as a diamond that is strongly stretched in the left (-) direction on the horizontal axis as a whole. This oblong diamond-shaped figure resembles the overall figure pattern of the graphitizable carbon material, but is more strongly stretched to the left (-) on the horizontal axis,
In addition, the figure is deviated in the (-) direction below the vertical axis. And, N2 having a larger discharge capacity draws a figure which is further deviated to the left (-) direction of the horizontal axis than N3, and in consideration of the result obtained with the graphitizable carbon material, in this embodiment, In the quadrupole diagram, it seems that the discharge capacity tends to increase as the relative ratio of dotriacontane is larger than the relative ratio of tertiary butanol.

【0079】以上の3種類のカーボン材料について得ら
れた知見をまとめると、本発明による四極図において、 1)3種類のカーボン材料はそれぞれ特有の図形パター
ンを描くので区別することができる、即ち、難黒鉛化カ
ーボン材料は縦長の大きな菱形を描き、易黒鉛化カーボ
ン材料は縦長またはドトリアコンタンの相対比が三級ブ
タノールの相対比よりも大きな横長の比較的小さな菱形
を描き、黒鉛系カーボン材料はドトリアコンタンの相対
比が三級ブタノールの相対比よりも大きく、かつノルマ
ルブタノールの相対比がジメチルスルホキシドの相対比
よりも大きい、横長のやや大きな菱形を描き、 2)ドトリアコンタンの相対比が三級ブタノールの相対
比よりも小さいと電池の放電容量が小さくなる傾向があ
り、 3)少なくとも縦長菱形の図形パターンにおいては、各
相対比の値が大きすぎると電池の放電容量が小さくなる
傾向があり、 4)ドトリアコンタンの相対比が三級ブタノールの相対
比よりも大きいほど電池の放電容量が大きくなる傾向が
ある。
To summarize the findings obtained for the above three types of carbon materials, in the quadrupole diagram according to the present invention, 1) the three types of carbon materials can be distinguished because they each draw a unique graphic pattern, that is, The non-graphitizable carbon material draws a large vertical diamond, and the graphitizable carbon material draws a relatively small rhombus whose vertical ratio or dotriacontane's relative ratio is larger than that of tertiary butanol. Draws a rather long rhombus with a relative ratio of dotriacontan greater than the relative ratio of tertiary butanol and a relative ratio of normal butanol greater than the relative ratio of dimethyl sulfoxide; 2) relative ratio of dotriacontan Is smaller than the relative ratio of tertiary butanol, the discharge capacity of the battery tends to be small. In the figure pattern of the shape, when the value of each relative ratio is too large, the discharge capacity of the battery tends to decrease. 4) The discharge capacity of the battery increases as the relative ratio of dotriacontan is larger than that of tertiary butanol. Tends to be large.

【0080】このようなカーボン材料の特性は、複数の
指標を組み合わせ、それを基準値に対する相対値とし、
さらに図表化することによって、非常に明確な形で表さ
れ、容易に把握可能となったものである。
The characteristics of such a carbon material are obtained by combining a plurality of indices and setting them as relative values to a reference value.
By further charting, it is represented in a very clear form and can be easily grasped.

【0081】実施例5.本発明の評価方法により選別し
たカーボン材料を負極に使用して電池を作製した。ま
ず、カーボン材料と、ヘキサン、ドトリアコンタン、ジ
メチルスルホキシドおよびノルマルブタノールの4種類
の有機溶媒との接触熱を測定し、得られた接触熱量(mJ
/g)を常法に従い単位面積当たりの接触熱量(mJ/m2
に換算した後、△H(ヘキサン)×△H(ドトリアコンタ
ン)および△H(ジメチルスルホキシド)×△H(ノルマ
ルブタノール)の値を求めた。
Embodiment 5 FIG. A battery was manufactured using the carbon material selected by the evaluation method of the present invention for the negative electrode. First, the contact heat between the carbon material and four kinds of organic solvents, hexane, dotriacontane, dimethyl sulfoxide, and normal butanol, was measured, and the obtained contact heat (mJ) was measured.
/ g) in accordance with the usual method, contact heat per unit area (mJ / m 2 )
After that, the values of ΔH (hexane) × ΔH (dotriacontane) and ΔH (dimethylsulfoxide) × ΔH (normal butanol) were determined.

【0082】最初に、図1に示した電池の放電容量と△
H(ヘキサン)×△H(ドトリアコンタン)の値の関係に
基づき、放電容量200mAh/g以上を得ることを目的と
して、上記の値が60mJ2/m4以上のカーボン材料を選抜
した。次いで、選抜したカーボン材料の中から、図4に
示した電池の放電容量と△H(ジメチルスルホキシド)×
△H(ノルマルブタノール)の関係に基づき、放電容量
200mAh/g以上を得ることを目的として、上記値が6
0mJ2/m4以上であるカーボン材料をさらに選抜した。
First, the discharge capacity of the battery shown in FIG.
For the purpose of obtaining a discharge capacity of 200 mAh / g or more, a carbon material having the above value of 60 mJ 2 / m 4 or more was selected based on the relationship of the value of H (hexane) × ΔH (dotriacontane). Next, from the selected carbon materials, the discharge capacity of the battery shown in FIG. 4 and ΔH (dimethyl sulfoxide) ×
Based on the relationship of ΔH (normal butanol), the above-mentioned value was set to 6 for the purpose of obtaining a discharge capacity of 200 mAh / g or more.
Carbon materials with 0 mJ 2 / m 4 or more were further selected.

【0083】次に、2段階選抜したカーボン材料を用い
て電池を作製した。塗工溶剤としてNMP液45重量部
を用い、これにバインダーであるPVDF5重量部を溶
解させてバインダー溶液とし、さらにカーボン材料50
重量部を加えて負極用塗工液を得た。得られた負極用塗
工液を、厚さ20ミクロンの銅箔集電体上に塗布して乾
燥させ、厚さ約100ミクロンの負極電極シートを作製
した。同様にして、前記バインダー溶液50重量部に、
コバルト酸リチウム45重量部および黒鉛5重量部を加
えて正極用塗工液とし、得られた正極用塗工液を厚さ2
0ミクロンのアルミ箔集電体上に塗布して乾燥させ、厚
さ約100ミクロンの正極電極シートを作製した。
Next, a battery was manufactured using the carbon material selected in two stages. Using 45 parts by weight of an NMP solution as a coating solvent, 5 parts by weight of PVDF as a binder was dissolved in the solution to form a binder solution, and a carbon material 50
The weight part was added to obtain a coating liquid for a negative electrode. The obtained negative electrode coating liquid was applied on a copper foil current collector having a thickness of 20 μm and dried to prepare a negative electrode sheet having a thickness of about 100 μm. Similarly, to 50 parts by weight of the binder solution,
45 parts by weight of lithium cobaltate and 5 parts by weight of graphite were added to obtain a coating solution for a positive electrode.
It was coated on a 0-micron aluminum foil current collector and dried to produce a positive electrode sheet having a thickness of about 100 microns.

【0084】そして、エチレンカーボネートとジメトキ
シエタンの1:1混合溶媒に1モル/リットルの過塩素
酸リチウムを溶解させて電解液とした。これらの材料お
よび2025型セル(直径2cm、厚さ2.5mm)を
用いて、コイン型電池を作製した。
Then, 1 mol / l of lithium perchlorate was dissolved in a 1: 1 mixed solvent of ethylene carbonate and dimethoxyethane to prepare an electrolytic solution. Using these materials and a 2025 type cell (diameter 2 cm, thickness 2.5 mm), a coin-type battery was produced.

【0085】実施例6.本発明の評価方法により選別し
たカーボン材料を負極に使用して電池を作製した。ま
ず、カーボン材料と、ドトリアコンタンおよびジメチル
スルフォキシドの2種の有機溶媒との接触熱を測定し、
得られた接触熱量(mJ/g)を常法に従い単位面積当たり
の接触熱量(mJ/m2)に換算した後、△H(ドトリアコン
タン)/△H(ジメチルスルホキシド)比を求めた。図6
に示した電池の放電容量と△H(ドトリアコンタン)/△
H(ジメチルスルホキシド)比との関係に基づき、放電
容量200mAh/g以上を得ることを目的として、上記比
が0.4以上であるカーボン材料を選抜した。
Embodiment 6 FIG. A battery was manufactured using the carbon material selected by the evaluation method of the present invention for the negative electrode. First, the contact heat between the carbon material and the two organic solvents, dotriacontan and dimethylsulfoxide, was measured.
After the obtained contact heat (mJ / g) was converted into a contact heat per unit area (mJ / m 2 ) according to a conventional method, the ratio ΔH (dotriacontane) / ΔH (dimethylsulfoxide) was determined. FIG.
And the discharge capacity of the battery shown in Fig.
Based on the relationship with the H (dimethylsulfoxide) ratio, a carbon material having the above ratio of 0.4 or more was selected for the purpose of obtaining a discharge capacity of 200 mAh / g or more.

【0086】次に、選抜したカーボン材料を用いて電池
を作製した。塗工溶剤としてNMP液45重量部を用
い、これにバインダーであるPVDF5重量部を溶解さ
せてバインダー溶液とし、さらにカーボン材料50重量
部を加えて負極用塗工液を得た。得られた負極用塗工液
を、厚さ20ミクロンの銅箔集電体上に塗布して乾燥さ
せ、厚さ約100ミクロンの負極電極シートを作製し
た。同様にして、前記バインダー溶液50重量部に、コ
バルト酸リチウム45重量部および黒鉛5重量部を加え
て正極用塗工液とし、得られた正極用塗工液を厚さ20
ミクロンのアルミ箔集電体上に塗布して乾燥させ、厚さ
約100ミクロンの正極電極シートを作製した。
Next, a battery was manufactured using the selected carbon materials. Using 45 parts by weight of an NMP solution as a coating solvent, 5 parts by weight of PVDF as a binder were dissolved to prepare a binder solution, and 50 parts by weight of a carbon material was further added to obtain a coating solution for a negative electrode. The obtained negative electrode coating liquid was applied on a copper foil current collector having a thickness of 20 μm and dried to prepare a negative electrode sheet having a thickness of about 100 μm. Similarly, to 50 parts by weight of the binder solution, 45 parts by weight of lithium cobaltate and 5 parts by weight of graphite were added to prepare a coating solution for a positive electrode.
A positive electrode sheet having a thickness of about 100 μm was prepared by coating and drying on a micron aluminum foil current collector.

【0087】そして、エチレンカーボネートとジメトキ
シエタンの1:1混合溶媒に1モル/リットルの過塩素
酸リチウムを溶解させて電解液とした。これらの材料お
よび2025型セル(直径2cm、厚さ2.5mm)を
用いて、コイン型電池を作製した。
Then, 1 mol / l of lithium perchlorate was dissolved in a 1: 1 mixed solvent of ethylene carbonate and dimethoxyethane to prepare an electrolytic solution. Using these materials and a 2025 type cell (diameter 2 cm, thickness 2.5 mm), a coin-type battery was produced.

【0088】実施例7.本発明の評価方法により選別し
たカーボン材料を負極に使用して電池を作製した。ま
ず、カーボン材料と、ヘキサン、ベンゼン、ピリジン、
ノルマルブタノール、三級ブタノール、ジメチルスルフ
ォキシドおよびドトリアコンタンの7種の有機溶媒との
接触熱を測定し、得られた接触熱量(mJ/g)を常法に従
い単位面積当たりの熱量値(mJ/m2)に換算した後、実
施例4に記載の方法に従い、KS−6を基準として、ノ
ルマルブタノール、三級ブタノール、ジメチルスルフォ
キシドおよびドトリアコンタンの4種の有機溶媒の相対
比を求め、四極図を作製した。そして、得られた四極図
を基に、 1)横長の菱形で描かれ、かつ、 2)ドトリアコンタンの相対比が三級ブタノールの相対
比よりも充分に大きい、カーボン試料を選抜した。
Embodiment 7 FIG. A battery was manufactured using the carbon material selected by the evaluation method of the present invention for the negative electrode. First, carbon material, hexane, benzene, pyridine,
The heat of contact with seven kinds of organic solvents of normal butanol, tertiary butanol, dimethyl sulfoxide and dotriacontane was measured, and the obtained heat of contact (mJ / g) was calculated according to a conventional method. After conversion to mJ / m 2 ), according to the method described in Example 4, relative ratios of four organic solvents of normal butanol, tertiary butanol, dimethyl sulfoxide and dotriacontane based on KS-6 And a quadrupole diagram was prepared. Then, based on the obtained quadrupole diagram, a carbon sample was selected which was 1) drawn in a horizontally long diamond shape and 2) the relative ratio of dotriacontane was sufficiently larger than the relative ratio of tertiary butanol.

【0089】次に、選抜したカーボン材料を用いて電池
を作製した。塗工溶剤としてNMP液45重量部を用
い、これにバインダーであるPVDF5重量部を溶解さ
せてバインダー溶液とし、さらにカーボン材料50重量
部を加えて負極用塗工液を得た。得られた負極用塗工液
を、厚さ20ミクロンの銅箔集電体上に塗布して乾燥さ
せ、厚さ約100ミクロンの負極電極シートを作製し
た。同様にして、前記バインダー溶液50重量部に、コ
バルト酸リチウム45重量部および黒鉛5重量部を加え
て正極用塗工液とし、得られた正極用塗工液を厚さ20
ミクロンのアルミ箔集電体上に塗布して乾燥させ、厚さ
約100ミクロンの正極電極シートを作製した。
Next, a battery was manufactured using the selected carbon material. Using 45 parts by weight of an NMP solution as a coating solvent, 5 parts by weight of PVDF as a binder were dissolved to prepare a binder solution, and 50 parts by weight of a carbon material was further added to obtain a coating solution for a negative electrode. The obtained negative electrode coating liquid was applied on a copper foil current collector having a thickness of 20 μm and dried to prepare a negative electrode sheet having a thickness of about 100 μm. Similarly, to 50 parts by weight of the binder solution, 45 parts by weight of lithium cobaltate and 5 parts by weight of graphite were added to prepare a coating solution for a positive electrode.
A positive electrode sheet having a thickness of about 100 μm was prepared by coating and drying on a micron aluminum foil current collector.

【0090】そして、エチレンカーボネートとジメトキ
シエタンの1:1混合溶媒に1モル/リットルの過塩素
酸リチウムを溶解させて電解液とした。これらの材料お
よび2025型セル(直径2cm、厚さ2.5mm)を
用いて、コイン型電池を作製した。
Then, 1 mol / l of lithium perchlorate was dissolved in a 1: 1 mixed solvent of ethylene carbonate and dimethoxyethane to prepare an electrolytic solution. Using these materials and a 2025 type cell (diameter 2 cm, thickness 2.5 mm), a coin-type battery was produced.

【0091】[0091]

【発明の効果】本発明によるカーボン材料の評価方法に
よれば、リチウムイオン型電池の負極様カーボン材料の
化学的特徴を明らかにできると共に、実際に電池を作製
することなく電池特性を評価することができる。さら
に、本発明の方法は短時間に低費用で実施し得るので、
電池生産のコストを低減する。また、本発明によれば、
化学的評価法に基づいて、高性能なリチウムイオン型電
池用カーボン材料とこれを用いた高性能リチウムイオン
型電池を安価に信頼性高く提供することができる。
According to the method for evaluating a carbon material according to the present invention, it is possible to clarify the chemical characteristics of the negative electrode-like carbon material of a lithium ion battery and to evaluate the battery characteristics without actually manufacturing a battery. Can be. Moreover, the method of the present invention can be performed in a short time and at low cost,
Reduce the cost of battery production. According to the present invention,
Based on a chemical evaluation method, a high-performance carbon material for a lithium-ion battery and a high-performance lithium-ion battery using the same can be provided at low cost and with high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 カーボン材料と有機溶媒との接触熱量(mJ/m
2)の積、△H(ヘキサン)×△H(ドトリアコンタン)
と、該材料を用いて作製した電池の放電容量(mAh/g)
との関係を示す図である。
[Fig. 1] Contact heat between carbon material and organic solvent (mJ / m
2 ) product, ΔH (hexane) × ΔH (dotriacontan)
And the discharge capacity (mAh / g) of the battery manufactured using the material
FIG.

【図2】 カーボン材料と有機溶媒との接触熱量(mJ/m
2)の積、△H(三級ブタノール)×△H(ドトリアコンタ
ン)と、該材料を用いて作製した電池の放電容量(mAh/
g)との関係を示す図である。
Fig. 2 Contact heat between carbon material and organic solvent (mJ / m
2 ), ΔH (tertiary butanol) × ΔH (dotriacontane), and the discharge capacity (mAh /
It is a figure which shows the relationship with g).

【図3】 カーボン材料と有機溶媒との接触熱量(mJ/m
2)合計値の比、{△H(ドトリアコンタン)+△H(三級
ブタノール)}/{△H(ジメチルスルホキシド)+△H(ノ
ルマルブタノール)}と、該材料を用いて作製した電池
の放電容量(mAh/g)との関係を示す図である。
Fig. 3 Contact heat between carbon material and organic solvent (mJ / m
2 ) The ratio of the total value, {H (dotriacontane) + {H (tertiary butanol)} / {{H (dimethylsulfoxide) + {H (normal butanol)}}, and a battery manufactured using the material FIG. 5 is a diagram showing a relationship between the discharge capacity (mAh / g) and the discharge capacity.

【図4】 カーボン材料と有機溶媒との接触熱量(mJ/m
2)の積、△H(ジメチルスルホキシド)×△H(ノルマル
ブタノール)と、該材料を用いて作製した電池の放電容
量(mAh/g)との関係を示す図である。
Fig. 4 Contact heat between carbon material and organic solvent (mJ / m
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the product of 2 ), ΔH (dimethyl sulfoxide) × ΔH (normal butanol), and the discharge capacity (mAh / g) of a battery manufactured using the material.

【図5】 カーボン材料と有機溶媒との接触熱量(mJ/m
2)の比、△H(ドトリアコンタン)/△H(ジメチルスル
ホキシド)と、該材料を用いて作製した電池の放電容量
(mAh/g;mAh/m2)との関係を示す図である。
Fig. 5 Contact heat between carbon material and organic solvent (mJ / m
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the ratio of 2 ), ΔH (dotriacontane) / ΔH (dimethylsulfoxide), and the discharge capacity (mAh / g; mAh / m 2 ) of a battery manufactured using the material. .

【図6】 6種類の難黒鉛化カーボン材料から得られた
接触熱量(mJ/m2)を人造黒鉛KS−6を基準とした相
対値に変換して得られた、難黒鉛化カーボン材料の化学
的特徴を表す四極図である。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the contact calorific value (mJ / m 2 ) obtained from six types of non-graphitizable carbon materials and the relative value based on artificial graphite KS-6. FIG. 4 is a quadrupole diagram showing chemical characteristics.

【図7】 6種類の易黒鉛化カーボン材料から得られた
接触熱量(mJ/m2)を人造黒鉛KS−6を基準とした相
対値に変換して得られた、易黒鉛化カーボン材料の化学
的特徴を表す四極図である。
FIG. 7 is a graph of graphitizable carbon material obtained by converting contact heat (mJ / m 2 ) obtained from six types of graphitizable carbon material into relative values based on artificial graphite KS-6. FIG. 4 is a quadrupole diagram showing chemical characteristics.

【図8】 4種類の黒鉛系カーボン材料から得られた接
触熱量(mJ/m2)を人造黒鉛KS−6を基準とした相対
値に変換して得られた、黒鉛系カーボン材料の化学的特
徴を表す四極図である。
FIG. 8 is a graph showing the chemical properties of a graphite-based carbon material obtained by converting contact heat (mJ / m 2 ) obtained from four types of graphite-based carbon materials into relative values based on artificial graphite KS-6. FIG. 4 is a quadrupole diagram showing features.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/02 - 4/04 H01M 4/58 H01M 4/96 H01M 10/40 G01N 25/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 4/02-4/04 H01M 4/58 H01M 4/96 H01M 10/40 G01N 25/20

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 難黒鉛化カーボン材料、易黒鉛化カーボ
ン材料および黒鉛系カーボン材料から選ばれる1種類以
上のカーボン材料と、ヘキサン、2%ドトリアコンタン
/ヘキサン溶液、ベンゼンまたはピリジン、ノルマルブ
タノール、三級ブタノールおよびジメチルスルホキシド
との接触熱量(mJ/g)を測定して算出される単位面積当
たりの接触熱量(mJ/m 2 )および/または複数の該接触
熱量(mJ/m 2 )から得られる計算値と、該カーボン材料
を用いて作製した電池を評価して得られる該カーボン材
料の放電容量との相関関係を予め調査しておき、 そして前記カーボン材料と同種または異種の被検体カー
ボン材料と前記2種類以上の有機溶媒との接触熱量(mJ
/g)を測定し、予め調査した相関関係に基づいて被検体
カーボン材料の放電容量を評価することを特徴とする、
電池用カーボン材料の評価方法であって、 前記計算値を4種類選択して直交座標の座標軸4方向そ
れぞれに対してプロットした四極図を作製し、該四極図
を前記被検体カーボン材料の評価に用いることを特徴と
する、前記評価方法。
1. A non- graphitizable carbon material and a graphitizable carbon.
At least one selected from carbon materials and graphite-based carbon materials
The above carbon material, hexane, 2% dotriacontan
/ Hexane solution, benzene or pyridine, normalbu
Tanol, tertiary butanol and dimethyl sulfoxide
Per unit area calculated by measuring the heat of contact (mJ / g)
Heat of contact (mJ / m 2 ) and / or multiple contacts
The calculated value obtained from the calorific value (mJ / m 2 ) and the carbon material
The carbon material obtained by evaluating a battery produced using
The correlation between the discharge capacity of the sample and the carbon material is the same as or different from that of the carbon material.
/ g), and evaluating the discharge capacity of the subject carbon material based on the correlation investigated in advance.
A method for evaluating cell carbon material, coordinate four directions its orthogonal coordinates the calculated value four selected and
Create quadrupole plots for each, and
Is used for the evaluation of the subject carbon material.
Said evaluation method.
【請求項2】 理想的な黒鉛構造を有する人造黒鉛から
得られ、かつ前記計算値に相当する値を基準値として、
前記計算値を該基準値に対する相対値とすることを特徴
とする、請求項に記載の評価方法。
2. A value obtained from artificial graphite having an ideal graphite structure and corresponding to the calculated value as a reference value,
The evaluation method according to claim 1 , wherein the calculated value is a relative value with respect to the reference value.
【請求項3】 易黒鉛化カーボン材料および/または黒
鉛系カーボン材料であるカーボン材料と、ヘキサン
(H)、2%ドトリアコンタン/ヘキサン溶液(Dc/
H)、ベンゼン(B)、ノルマルブタノール(nBt)、
三級ブタノール(tBt)およびジメチルスルホキシド
(DMSO)からなる群から選ばれる1種類以上の有機
溶媒との接触熱量(mJ/g)を測定して算出される単位面
積当たりの接触熱量(mJ/m2:以下△H(有機溶媒名)で
表す。)から得られる下記計算値: 1)△H(H)×△H(tBt)、 2)△H(H)×△H(Dc/H)、 3){△H(H)×△H(Dc/H)}/{△H(B)×△H(D
MSO)}、 4)△H(H)×{△H(tBt)+△H(Dc/H)}+△H
(B)×{△H(nBt)+△H(DMSO)}、 5)△H(nBt)×△H(Dc/H)、 6)△H(tBt)×△H(Dc/H)、 7){△H(DMSO)+△H(nBt)}×{△H(tBt)
+△H(Dc/H)}、 8){△H(tBt)×△H(Dc/H)}/{△H(nBt)×
△H(DMSO)}、 9)△H(Dc/H)、または 10){△H(Dc/H)+△H(tBt)}/{△H(DMS
O)+△H(nBt)} から選ばれる少なくとも一つの値と、該カーボン材料を
用いて作製した電池の放電容量との相関関係を予め調査
しておき、 そして前記カーボン材料と同種または異種の被検体カー
ボン材料と前記有機溶媒との接触熱を測定して、前記計
算値を得、予め調査した相関関係に基づいて、該被検体
カーボン材料を用いて作製される電池の放電容量を評価
することを特徴とする、電池用カーボン材料の評価方
法。
3. A carbon material which is a graphitizable carbon material and / or a graphite-based carbon material, and hexane (H), a 2% dotriacontan / hexane solution (Dc /
H), benzene (B), normal butanol (nBt),
Contact heat per unit area (mJ / m) calculated by measuring the contact heat (mJ / g) with one or more kinds of organic solvents selected from the group consisting of tertiary butanol (tBt) and dimethyl sulfoxide (DMSO) 2 : The following calculated value obtained from △ H (organic solvent name)): 1) △ H (H) × △ H (tBt), 2) △ H (H) × △ H (Dc / H) , 3) {△ H (H) × △ H (Dc / H)} / {△ H (B) × △ H (D
MSO)}, 4) × H (H) × {tH (tBt) + △ H (Dc / H)} + △ H
(B) × {△ H (nBt) + △ H (DMSO)}, 5) △ H (nBt) × △ H (Dc / H), 6) △ H (tBt) × △ H (Dc / H), 7) {△ H (DMSO) + △ H (nBt)} × {△ H (tBt)
+ △ H (Dc / H)}, 8) {△ H (tBt) × △ H (Dc / H)} / {△ H (nBt) ×
ΔH (DMSO)}, 9) ΔH (Dc / H), or 10) {ΔH (Dc / H) + ΔH (tBt)} / {ΔH (DMS
O) + {H (nBt)}, and the correlation between the discharge capacity of a battery manufactured using the carbon material and the same or different type of the carbon material. The contact heat between the test carbon material and the organic solvent is measured, the calculated value is obtained, and the discharge capacity of the battery manufactured using the test carbon material is evaluated based on the correlation investigated in advance. A method for evaluating a carbon material for a battery, comprising:
【請求項4】 難黒鉛化カーボン材料と、易黒鉛化カー
ボン材料および黒鉛系カーボン材料から選ばれる1種類
以上とからなるカーボン材料と、ヘキサン(H)、2%
ドトリアコンタン/ヘキサン溶液(Dc/H)、ベンゼン
(B)、ノルマルブタノール(nBt)、三級ブタノール
(tBt)およびジメチルスルホキシド(DMSO)か
らなる群から選ばれる1種類以上の有機溶媒との接触熱
量(mJ/g)を測定して算出される単位面積当たりの接触
熱量(mJ/m2:以下△H(有機溶媒名)で表す。)から得
られる下記計算値: 1)△H(H)×△H(tBt)、 2)△H(H)×△H(Dc/H)、 3){△H(H)×△H(Dc/H)}/{△H(B)×△H(D
MSO)}、 4)△H(H)×{△H(tBt)+△H(Dc/H)}+△H
(B)×{△H(nBt)+△H(DMSO)}、 5)△H(nBt)×△H(Dc/H)、 6)△H(tBt)×△H(Dc/H)、 7){△H(DMSO)+△H(nBt)}×{△H(tBt)
+△H(Dc/H)}、 8){△H(tBt)×△H(Dc/H)}/{△H(nBt)×
△H(DMSO)}、 9)△H(Dc/H)、または 10){△H(Dc/H)+△H(tBt)}/{△H(DMS
O)+△H(nBt)} から選ばれる少なくとも一つの値と、該カーボン材料を
用いて作製した電池の放電容量との相関関係、および、 前記2種類以上のカーボン材料と、ノルマルブタノー
ル、三級ブタノールおよびジメチルスルホキシドからな
る群から選ばれる2種類の有機溶媒との接触熱を測定し
て算出される単位面積当たりの接触熱量(mJ/m2)から
得られる下記計算値: 11)△H(DMSO)×△H(tBt)、 12)△H(nBt)×△H(tBt)、または 13)△H(DMSO)×△H(nBt) から選ばれる少なくとも一つの値と、該カーボン材料を
用いて作製した電池の放電容量との相関関係を予め調査
しておき、 そして前記カーボン材料と同種または異種の被検体カー
ボン材料と前記有機溶媒との接触熱を測定して前記計算
値を得、予め調査した相関関係に基づいて、該被検体カ
ーボン材料を用いて作製される電池の放電容量を評価す
ることを特徴とする、電池用カーボン材料の評価方法。
4. A carbon material comprising a non-graphitizable carbon material, at least one selected from a graphitizable carbon material and a graphite-based carbon material, hexane (H), 2%
Contact with one or more organic solvents selected from the group consisting of dotriacontan / hexane solution (Dc / H), benzene (B), normal butanol (nBt), tertiary butanol (tBt), and dimethyl sulfoxide (DMSO) The following calculated value obtained from the contact calorie per unit area (mJ / m 2 : hereinafter represented by ΔH (organic solvent name)) calculated by measuring the calorific value (mJ / g): 1) ΔH (H ) × △ H (tBt), 2) △ H (H) × △ H (Dc / H), 3) {△ H (H) × △ H (Dc / H)} / {△ H (B) × △ H (D
MSO)}, 4) △ H (H) × {) H (tBt) + △ H (Dc / H)} + △ H
(B) × {△ H (nBt) + △ H (DMSO)}, 5) △ H (nBt) × △ H (Dc / H), 6) △ H (tBt) × △ H (Dc / H), 7) {△ H (DMSO) + △ H (nBt)} × {△ H (tBt)
+ △ H (Dc / H)}, 8) {△ H (tBt) × △ H (Dc / H)} / {△ H (nBt) ×
ΔH (DMSO)}, 9) ΔH (Dc / H), or 10) {ΔH (Dc / H) + ΔH (tBt)} / {ΔH (DMS
O) + {H (nBt)} and a discharge capacity of a battery manufactured using the carbon material; and a correlation between the two or more carbon materials, normal butanol, The following calculated value obtained from the contact heat per unit area (mJ / m 2 ) calculated by measuring the contact heat with two kinds of organic solvents selected from the group consisting of tert-butanol and dimethylsulfoxide: 11) ΔH (DMSO) × △ H (tBt), 12) △ H (nBt) × △ H (tBt), or 13) △ H (DMSO) × △ H (nBt), and the carbon material The correlation between the discharge capacity of the battery prepared using the method is investigated in advance, and the calculated value is obtained by measuring the contact heat between the carbon material to be tested or the same or different carbon material to be tested and the organic solvent. , Preset Based on the correlation, and evaluating the discharge capacity of the battery manufactured using the analyte-carbon material, method for evaluating cell carbon material.
【請求項5】 カーボン材料と、2%ドトリアコンタン
/ヘキサン溶液(Dc/H)およびジメチルスルホキシド
(DMSO)との接触熱量(mJ/g)を測定して算出され
る単位面積当たりの接触熱量(mJ/m2:以下△H(有機溶
媒名)で表す。)から得られる計算値14)△H(Dc)/
△H(DMSO)と、該カーボン材料を用いて作製した
電池の放電容量との相関関係を予め調査しておき、 そして前記カーボン材料と同種または異種の被検体カー
ボン材料と前記有機溶媒との接触熱を測定して、前記計
算値を得、予め調査した相関関係に基づいて、該被検体
カーボン材料を用いて作製される電池の放電容量を評価
することを特徴とする、電池用カーボン材料の評価方
法。
5. A contact heat per unit area calculated by measuring a contact heat (mJ / g) between a carbon material and a 2% dotriacontane / hexane solution (Dc / H) and dimethyl sulfoxide (DMSO). (MJ / m 2 : hereinafter represented by ΔH (organic solvent name).) 14) ΔH (Dc) /
The correlation between ΔH (DMSO) and the discharge capacity of a battery manufactured using the carbon material is investigated in advance, and the contact between the organic solvent and the carbon material to be inspected, which is the same or different from the carbon material, is performed. Measuring the heat, obtaining the calculated value, and evaluating the discharge capacity of the battery produced using the subject carbon material based on the correlation previously investigated; Evaluation methods.
【請求項6】 カーボン材料と、ヘキサン(H)、2%
ドトリアコンタン/ヘキサン溶液(Dc/H)、ベンゼン
(B)またはピリジン(Py)、ノルマルブタノール(n
Bt)、三級ブタノール(tBt)およびジメチルスル
ホキシド(DMSO)との接触熱量(mJ/g)を測定して
算出される単位面積当たりの接触熱量(mJ/m2:以下△
H(有機溶媒名)で表す。)から得られる下記4種類の計
算値: a)△H(tBt)/△H(H)、 b)△H(Dc/H)/△H(H)、 c)△H(DMSO)/△(B)または△H(DMSO)/△
(Py)、および d)△H(nBt)/△(B)または△H(nBt)/△(P
y) を算出し、そして、 横軸の右(+)方向にa)、 横軸の左(−)方向にb)、 縦軸の上(+)方向にc)、および 縦軸の下(−)方向にd) の値をそれぞれプロットして得られる四極図と、該カー
ボン材料を用いて作製した電池の放電容量との相関関係
を予め調査しておき、 そして前記カーボン材料と同種または異種の被検体カー
ボン材料と前記有機溶媒との接触熱を測定して、前記計
算値および前記四極図を得、予め調査した相関関係に基
づいて、該被検体カーボン材料を用いて作製される電池
の放電容量を評価することを特徴とする、電池用カーボ
ン材料の評価方法。
6. A carbon material, hexane (H), 2%
Dotriacontan / hexane solution (Dc / H), benzene (B) or pyridine (Py), normal butanol (n
Bt), tertiary butanol (tBt) and dimethylsulfoxide (DMSO). The contact calorie per unit area (mJ / m 2 : below) calculated by measuring the contact calorie (mJ / g)
H (organic solvent name). )), The following four calculated values: a) △ H (tBt) / △ H (H), b) △ H (Dc / H) / △ H (H), c) △ H (DMSO) / △ (B) or {H (DMSO) /}
(Py), and d) △ H (nBt) / △ (B) or △ H (nBt) / △ (P
y), and a) in the right (+) direction of the horizontal axis, b) in the left (-) direction of the horizontal axis, c) in the (+) direction above the vertical axis, and The correlation between the quadrupole diagram obtained by plotting the value of d) in the −) direction and the discharge capacity of a battery manufactured using the carbon material is investigated in advance, and the same or different type of the carbon material is used. The contact heat between the test carbon material and the organic solvent is measured to obtain the calculated value and the quadrupole diagram, and based on the correlation investigated in advance, a battery manufactured using the test carbon material is used. A method for evaluating a carbon material for a battery, comprising evaluating a discharge capacity.
【請求項7】 理想に近い黒鉛構造を有する人造黒鉛
と、ヘキサン、2%ドトリアコンタン/ヘキサン溶液、
ベンゼン、ノルマルブタノール、三級ブタノールおよび
ジメチルスルホキシドとの接触熱量(mJ/g)を測定して
算出される単位面積当たりの接触熱量(mJ/m2)から得
られ、かつ前記計算値a)、b)、c)およびd)に相当
する計算値a’)、b’)、c’)およびd’)をそれぞ
れ基準値として、前記カーボン材料から得られる前記計
算値a)、b)、c)およびd)を該基準値に対する相対
値に換算することを特徴とする、請求項に記載の評価
方法。
7. An artificial graphite having a graphite structure close to ideal, hexane, 2% dotriacontane / hexane solution,
Benzene, normal butanol, tertiary butanol and dimethyl sulfoxide are obtained from the contact heat per unit area (mJ / m 2 ) calculated by measuring the contact heat (mJ / g), and the calculated value a), Using the calculated values a ′), b ′), c ′) and d ′) corresponding to b), c) and d) as reference values, the calculated values a), b) and c obtained from the carbon material, respectively. 7. The evaluation method according to claim 6 , wherein d) and d) are converted into a relative value with respect to the reference value.
【請求項8】 前記人造黒鉛が、KS−6型人造黒鉛で
あることを特徴とする、請求項またはに記載の評価
方法。
Wherein said artificial graphite, characterized in that it is a KS-6 type artificial graphite, evaluation method according to claim 2 or 7.
【請求項9】 請求項3〜5のいずれか一つに記載の評
価方法によりカーボン材料を評価して所望の放電容量を
示すカーボン材料を選別し、選別したカーボン材料を負
極に使用することを特徴とする、リチウムイオン型電池
の製造方法。
9. A method of evaluating a carbon material by the evaluation method according to claim 3 to select a carbon material exhibiting a desired discharge capacity, and using the selected carbon material for a negative electrode. A method for producing a lithium ion battery, which is characterized in that:
【請求項10】 請求項1〜2および6〜8のいずれか
一つに記載の評価方法によりカーボン材料を評価して所
望の放電容量を示すカーボン材料を選別し、選別したカ
ーボン材料を負極に使用することを特徴とする、リチウ
ムイオン型電池の製造方法。
10. A carbon material showing a desired discharge capacity by evaluating a carbon material by the evaluation method according to any one of claims 1 to 2 and 6 to 8 , and using the selected carbon material as a negative electrode. A method for producing a lithium ion battery, which is used.
【請求項11】 請求項に記載の評価方法により、前
記計算値1)〜10)の少なくとも一つを算出して、得
られた計算値が下記条件: 1)の値が30mJ2/m4以上、 2)の値が60mJ2/m4以上、 3)の値が0.1以上、 4)の値が200mJ2/m4以上、 5)の値が1300mJ2/m4以上、 6)の値が50mJ2/m4以上、 7)の値が7000mJ2/m4以上、 8)の値が0.05以上、 9)の値が30mJ/m2以上、または 10)の値が0.22以上、 を満足する被検体カーボン材料を選別し、選別したカー
ボン材料を負極に使用することを特徴とする、リチウム
イオン型電池の製造方法。
11. The evaluation method according to claim 3 , wherein at least one of the calculated values 1) to 10) is calculated, and the calculated value is 30 mJ 2 / m 4 or more, 2) the value is 60 mJ 2 / m 4 or more, 3) the value is 0.1 or more, 4) the value is 200 mJ 2 / m 4 or more, 5) the value is 1300 mJ 2 / m 4 or more, 6 value of) the 50 mJ 2 / m 4 or more, the value of 7) 7000mJ 2 / m 4 or more, the value of 8) is 0.05 or more, the value of 9) is the value of 30 mJ / m 2 or more, or 10) A method for producing a lithium ion battery, comprising: selecting a test carbon material satisfying 0.22 or more; and using the selected carbon material for a negative electrode.
【請求項12】 請求項に記載の評価方法により、前
記計算値1)〜10)の少なくとも一つを算出して、得
られた計算値が下記条件: 1)の値が30mJ2/m4以上、 2)の値が60mJ2/m4以上、 3)の値が0.1以上、 4)の値が200mJ2/m4以上、 5)の値が1300mJ2/m4以上、 6)の値が50mJ2/m4以上、 7)の値が7000mJ2/m4以上、 8)の値が0.05以上、 9)の値が30mJ/m2以上、または 10)の値が0.22以上、 を満足し、かつ、 前記計算値11)〜13)の少なくとも一つを算出し
て、得られた計算値が下記条件: 11)の値が1×104mJ2/m4以下、 12)の値が5×103mJ2/m4以下、または 13)の値が1.3×104mJ2/m4以下、 を満足する被検体カーボン材料を選別し、選別したカー
ボン材料を負極に使用することを特徴とする、リチウム
イオン型電池の製造方法。
12. The evaluation method according to claim 4 , wherein at least one of the calculated values 1) to 10) is calculated, and the obtained calculated value is 30 mJ 2 / m 4 or more, 2) the value is 60 mJ 2 / m 4 or more, 3) the value is 0.1 or more, 4) the value is 200 mJ 2 / m 4 or more, 5) the value is 1300 mJ 2 / m 4 or more, 6 value of) the 50 mJ 2 / m 4 or more, the value of 7) 7000mJ 2 / m 4 or more, the value of 8) is 0.05 or more, the value of 9) is the value of 30 mJ / m 2 or more, or 10) 0.22 or more is satisfied, and at least one of the calculated values 11) to 13) is calculated, and the obtained calculated value is 1 × 10 4 mJ 2 / m under the following condition: 11). 4 or less, the value of 12) is 5 × 10 3 mJ 2 / m 4 or less, or the value of 13) is 1.3 × 10 4 mJ 2 / m 4 or less. Carbon material for negative electrode Characterized by use, method for producing a lithium-ion type battery.
【請求項13】 請求項に記載の評価方法により前記
計算値14)を算出して、該計算値が0.4以上である
被検体カーボン材料を選別し、選別したカーボン材料を
負極に使用することを特徴とする、リチウムイオン型電
池の製造方法。
13. The calculated value 14) is calculated by the evaluation method according to claim 5 , a carbon material to be inspected having a calculated value of 0.4 or more is selected, and the selected carbon material is used for a negative electrode. A method for producing a lithium ion battery.
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