JP3399015B2 - Negative electrode material and manufacturing method thereof - Google Patents

Negative electrode material and manufacturing method thereof

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JP3399015B2 JP08625593A JP8625593A JP3399015B2 JP 3399015 B2 JP3399015 B2 JP 3399015B2 JP 08625593 A JP08625593 A JP 08625593A JP 8625593 A JP8625593 A JP 8625593A JP 3399015 B2 JP3399015 B2 JP 3399015B2
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  • Secondary Cells (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、非水電解液二次電池に
用いられ、リチウムをドープ・脱ドープする負極材料及
びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a negative electrode material for use in a non-aqueous electrolyte secondary battery, in which lithium is doped and dedoped, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器の小型化に伴い、電池の高エネ
ルギー密度化が要求されており、かかる要求に応えるべ
く、いわゆるリチウム電池の如き種々の非水電解液電池
が提案されている。しかしながら、例えば負極にリチウ
ム金属を使用した電池では、特に二次電池とする場合に
次のような欠点を有している。すなわち、 (1)充電に通常5〜10時間を必要とし、急速充電性
に劣ること (2)サイクル寿命が短いこと 等である。
2. Description of the Related Art With the miniaturization of electronic devices, higher energy density of batteries is required, and various non-aqueous electrolyte batteries such as so-called lithium batteries have been proposed to meet such demand. However, for example, a battery using lithium metal for the negative electrode has the following drawbacks especially when it is used as a secondary battery. That is, (1) charging usually requires 5 to 10 hours, inferior quick charging property, and (2) short cycle life.

【0003】これらは、いずれもリチウム金属自身に起
因するもので、充放電の繰り返しに伴って起こるリチウ
ム形態の変化、デンドライト状リチウムの形成、リチウ
ムの非可逆的変化等がその原因とされている。
All of these are caused by the lithium metal itself, and are attributed to changes in the lithium form that occur with repeated charging and discharging, formation of dendrite-like lithium, and irreversible changes of lithium. .

【0004】そこで、これらの問題を解決する一手法と
して、負極に炭素質材料を用いることが提案されてい
る。これは、リチウム炭素層間化合物が電気化学的に容
易に形成できることを利用したものであり、例えば、炭
素を負極とし、リチウムを含む化合物を正極として非水
電解液中で充電を行うと、正極中のリチウムは電気化学
的に負極炭素の層間にドープされる。そして、このよう
にリチウムにドープされた炭素はリチウム電極として機
能し、負極中のリチウムは放電に伴って炭素層間から脱
ドープされ、正極中に戻る。
Therefore, as one method for solving these problems, it has been proposed to use a carbonaceous material for the negative electrode. This utilizes the fact that a lithium-carbon intercalation compound can be easily formed electrochemically. For example, when carbon is used as a negative electrode and a compound containing lithium as a positive electrode is charged in a non-aqueous electrolyte, The lithium is electrochemically doped between the layers of the negative carbon. The carbon thus doped with lithium functions as a lithium electrode, and the lithium in the negative electrode is dedoped from the carbon layers with discharge and returns to the positive electrode.

【0005】我々は、このような炭素質材料として、特
開平3−252053号公報において(002)面の面
間隔d002 が3.70Å以上、真密度1.70g/cm
3 未満、空気中での示差熱分析(DTA)において70
0℃以上に発熱ピークを持たない難黒鉛化炭素材料がリ
チウムのドープ/脱ドープ量に優れることを示した。
As such a carbonaceous material, we have disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-252053 that the (002) plane spacing d 002 is 3.70 Å or more and the true density is 1.70 g / cm 3.
Less than 3 , 70 in differential thermal analysis (DTA) in air
It was shown that the non-graphitizable carbon material having no exothermic peak above 0 ° C. is excellent in the amount of lithium doping / dedoping.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の炭素
質材料を使用する非水電解液二次電池において負極の単
位重量当たりの電流容量(mAh/g)は、炭素質材料
のリチウムドープ量によって決まる。したがって、炭素
質材料としてはリチウムのドープ量が出来る限り大きい
ものであることが望ましい(理論的には、炭素原子6個
に対してLi原子1個の割合が上限である。)。このよ
うな点から見たときに、上述の炭素質材料は、従来の炭
素質材料に比べれば大きなリチウムドープ量が得られる
ものの十分とは言えない。
In the non-aqueous electrolyte secondary battery using the above carbonaceous material, the current capacity (mAh / g) per unit weight of the negative electrode depends on the lithium doping amount of the carbonaceous material. Decided. Therefore, it is desirable that the carbonaceous material have as large a doping amount of lithium as possible (theoretically, the ratio of 1 Li atom to 6 carbon atoms is the upper limit). From this point of view, the above-mentioned carbonaceous material is not sufficient although a large lithium doping amount can be obtained as compared with the conventional carbonaceous material.

【0007】そこで、本発明はこのような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、リチウムドープ量が大き
く、十分な電流容量が得られる負極材料及びその製造方
法を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and an object thereof is to provide a negative electrode material having a large lithium doping amount and a sufficient current capacity and a method for producing the same. To do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明者らが長期にわたり研究を重ねた結果、難
黒鉛化炭素材料において、積層構造をとる炭素原子の重
量比Ps,スタッキングインデックスSI、積層構造部
分の平均積層数nave を、積層構造をなす部分の割合が
少なくなるように規制することにより、さらにはラマン
スペクトルの1340cm-1付近のピークの半価半幅H
Wを規制することにより容量の極めて大きな負極材料が
得られるとの知見を得るに至った。さらに、そのような
炭素質材料は、炭素前駆体を炭素化に際して発生する揮
発成分が反応系外へ取り除かれるような雰囲気下で焼成
することにより生成されることを見い出すに至った。
In order to achieve the above object, the inventors of the present invention have conducted a long-term study, and as a result, in the non-graphitizable carbon material, the weight ratio Ps of carbon atoms having a laminated structure and the stacking By controlling the index SI and the average number of laminated layers n ave of the laminated structure portion so that the proportion of the laminated structure portion becomes small, the half-value half width H of the peak near 1340 cm −1 in the Raman spectrum is further suppressed.
We have come to the knowledge that a negative electrode material having an extremely large capacity can be obtained by regulating W. Furthermore, it has been found that such a carbonaceous material is produced by firing a carbon precursor in an atmosphere in which volatile components generated during carbonization are removed to the outside of the reaction system.

【0009】本発明の負極材料は、このような知見に基
づいて完成されたものであり、炭素前駆体を焼成して得
られる難黒鉛化炭素材料であって、X線回折スペクトル
のうち(002)結晶格子面由来の回折ピーク及び(0
02)結晶格子面由来の回折ピークより低角度側のX線
回折スペクトルから求められる積層構造をとる炭素の重
量比Psが0.59より小さいかあるいはスタッキング
インデックスSIが0.76より小さいことを特徴とす
るものである。
The negative electrode material of the present invention was completed on the basis of such findings, is a non-graphitizable carbon material obtained by firing a carbon precursor, and has an X-ray diffraction spectrum of (002 ) Diffraction peaks derived from crystal lattice planes and (0
02) The weight ratio Ps of carbon having a laminated structure obtained from the X-ray diffraction spectrum on the lower angle side from the diffraction peak derived from the crystal lattice plane is smaller than 0.59 or the stacking index SI is smaller than 0.76. It is what

【0010】また、X線回折スペクトルのうち(00
2)結晶格子面由来の回折ピーク及び(002)結晶格
子面由来の回折ピークより低角度側のX線回折スペクト
ルから求められる積層構造部分の平均積層数nave
2.46より小さいことを特徴とするものである。さら
に、炭素前駆体を焼成して得られる難黒鉛化炭素材料で
あって、焼成温度をT℃、ラマンスペクトルにおいて1
340cm-1付近に現れるピークの半価半幅をHWとし
たときに、 HW>138−0.06・T なる条件を満たすことを特徴とするものである。
Of the X-ray diffraction spectrum, (00
2) The average number of laminated layers n ave of the laminated structure portion obtained from the X-ray diffraction spectrum on the lower angle side of the diffraction peaks derived from the crystal lattice planes and the diffraction peak derived from the (002) crystal lattice planes is smaller than 2.46 It is what Furthermore, it is a non-graphitizable carbon material obtained by firing a carbon precursor, the firing temperature being T ° C., and the Raman spectrum being 1
When the full width at half maximum of the peak appearing in the vicinity of 340 cm −1 is HW, the condition is HW> 138-0.06 · T.

【0011】また、本発明の負極材料の製造方法は、焼
成して難黒鉛化炭素となる炭素前駆体を、炭素前駆体1
g当たり0.1ml/分以上の流量の不活性気体雰囲気
下、温度600℃以上で熱処理することを特徴とするも
のである。また、焼成して難黒鉛化炭素となる炭素前駆
体を、圧力50kPa以下の雰囲気下、温度600℃以
上で熱処理することを特徴とするものである。
Further, in the method for producing a negative electrode material of the present invention, a carbon precursor which becomes non-graphitizable carbon when fired is carbon precursor 1
The heat treatment is performed at a temperature of 600 ° C. or higher in an inert gas atmosphere having a flow rate of 0.1 ml / min or more per gram. Further, the present invention is characterized in that a carbon precursor which becomes non-graphitizable carbon by firing is heat-treated at a temperature of 600 ° C. or higher in an atmosphere of a pressure of 50 kPa or lower.

【0012】さらに、炭素前駆体を熱処理するに際し、
該炭素前駆体を雰囲気との接触面積が1kg当たり10
cm以上となるように層状に載置することを特徴とす
るものである。一方、本発明の非水電解液二次電池は、
リチウムイオンをドープ・脱ドープし得る難黒鉛化炭素
を含む負極と、リチウム複合酸化物を正極活物質として
含む正極と、非水電解液とを備えてなり、上記難黒鉛化
炭素は炭素前駆体を焼成して得られる難黒鉛化炭素であ
り、X線回折スペクトルのうち(002)結晶格子面由
来の回折ピーク及び(002)結晶格子面由来の回折ピ
ークより低角度側のX線回折スペクトルから求められる
積層構造をとる炭素の重量比Psが0.59より小さい
かあるいはスタッキングインデックスSIが0.76よ
り小さいことを特徴とするものである。また、上記難黒
鉛化炭素は、X線回折スペクトルのうち(002)結晶
格子面由来の回折ピーク及び(002)結晶格子面由来
の回折ピークより低角度側のX線回折スペクトルから求
められる積層構造部分の平均積層数naveが2.46
より小さいことを特徴とするものである。さらに、負極
が炭素前駆体を焼成して得られる難黒鉛化炭素を含む非
水電解液二次電池であって、上記難黒鉛化炭素は、焼成
温度をT℃、ラマンスペクトルにおいて1340cm
−1付近に現れるピークの半価半幅をHWとしたとき
に、 HW>138−0.06・T なる条件を満たすことを特徴とするものである。
Further, when heat treating the carbon precursor,
The contact area of the carbon precursor with the atmosphere is 10 per kg.
It is characterized in that they are placed in layers so as to have a size of cm 2 or more. On the other hand, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention,
The non-graphitizable carbon comprises a negative electrode containing non-graphitizable carbon that can be doped or dedoped with lithium ions, a positive electrode containing a lithium composite oxide as a positive electrode active material, and a non-aqueous electrolyte. It is a non-graphitizable carbon obtained by calcination of, from the X-ray diffraction spectrum of the (002) crystal lattice plane-derived diffraction peak and the X-ray diffraction spectrum at a lower angle side than the (002) crystal lattice plane-derived diffraction peak. The weight ratio Ps of the carbon having the required laminated structure is smaller than 0.59 or the stacking index SI is smaller than 0.76. Further, the non-graphitizable carbon is a laminated structure obtained from the X-ray diffraction spectrum of the diffraction peak derived from the (002) crystal lattice plane and the X-ray diffraction spectrum at a lower angle side than the diffraction peak derived from the (002) crystal lattice plane. The average stacking number n ave of the part is 2.46.
It is characterized by being smaller. Furthermore, the negative electrode is a non-aqueous electrolyte secondary battery containing non-graphitizable carbon obtained by firing a carbon precursor, wherein the non-graphitizable carbon has a firing temperature of T ° C. and a Raman spectrum of 1340 cm.
It is characterized by satisfying the condition of HW> 138-0.06 · T, where HW is the full width at half maximum of the peak appearing near -1 .

【0013】本発明では、リチウムドープ量の大きな負
極材料を得るために、難黒鉛化炭素材料中で炭素原子が
積層構造をとっている部分の割合を反映するパラメータ
である,積層構造をとる炭素原子の重量割合Ps、スタ
ッキングインデックスSI、積層構造部分の平均積層枚
数nave が以下の条件を満たす難黒鉛化炭素材料を負極
材料として使用する。
In the present invention, in order to obtain a negative electrode material having a large lithium doping amount, a carbon having a laminated structure, which is a parameter reflecting the ratio of a portion where carbon atoms have a laminated structure in the non-graphitizable carbon material, is used. A non-graphitizable carbon material in which the atomic weight ratio Ps, the stacking index SI, and the average number of stacked layers n ave satisfy the following conditions is used as the negative electrode material.

【0014】Ps<0.59 SI<0.76 nave <2.46Ps <0.59 SI <0.76 n ave <2.46

【0015】すなわち、難黒鉛化炭素材料とは、300
0℃のような高温の熱処理を経ても容易に黒鉛化が進行
しない炭素材料を意味するが、ここでは2600℃の熱
処理後のd002 値が3.40Å以上の炭素材料をさすこ
ととする。
That is, the non-graphitizable carbon material is 300
It means a carbon material which does not easily graphitize even after heat treatment at a high temperature such as 0 ° C. Here, the carbon material having a d 002 value of 3.40 Å or more after the heat treatment at 2600 ° C. is meant.

【0016】このような難黒鉛化炭素材料は、炭素原子
が積層構造をとっている積層構造部分と非積層構造部分
により構成される。ここで、難黒鉛化炭素材料を負極材
料として使用した場合、リチウムは上記積層構造部分の
炭素層の間にドープされる以外に非積層構造部分の乱れ
た炭素層の微小な空隙にもドープされるものと考えられ
る。微小な空隙のうち容積が大き過ぎるものではリチウ
ムがその中に留まることができずリチウムのドープに寄
与しないが、容積が適度に小さい微小空隙はリチウムが
その中に留まることができリチウムのドープに寄与す
る。そして、このような微小空隙が多く存在する場合に
は、炭素層の間にのみリチウムがドープされると仮定し
て求められた理論リチウムドープ量372mAh/gを
遥かに凌ぐリチウムドープ量を得ることができる。
Such a non-graphitizable carbon material is composed of a laminated structure portion in which carbon atoms have a laminated structure and a non-laminated structure portion. Here, when the non-graphitizable carbon material is used as the negative electrode material, lithium is doped not only between the carbon layers of the laminated structure portion but also in the minute voids of the disordered carbon layer of the non-laminated structure portion. It is considered to be one. If the volume is too large among the minute voids, lithium will not be able to stay in it and will not contribute to the doping of lithium. Contribute. Then, in the case where many such minute voids are present, a lithium doping amount far exceeding the theoretical lithium doping amount of 372 mAh / g obtained assuming that lithium is doped only between the carbon layers is obtained. You can

【0017】非積層構造部分のこのような微小空隙は、
難黒鉛化炭素材料の密度が略一定であると仮定すると、
非積層構造部分の割合が大きい程,言い換えれば積層構
造部分の割合が小さい程、多く存在するようになる。
Such micro voids in the non-laminated structure portion are
Assuming that the density of the non-graphitizable carbon material is substantially constant,
The larger the proportion of the non-laminated structure portion, in other words, the smaller the proportion of the laminated structure portion, the larger the number of them.

【0018】本発明において負極材料として提案する積
層構造部分の割合を反映するパラメータ,Ps、SI、
ave が上記条件を満たす難黒鉛化炭素材料は積層構造
部分の割合が小さい難黒鉛化炭素材料であり、非積層構
造部分に微小空隙を多く有している。したがって、この
多くの微小空隙がリチウムのドープに効果的に寄与し大
きなリチウムドープ量が得られることとなる。
Parameters, Ps, SI, which reflect the ratio of the laminated structure portion proposed as the negative electrode material in the present invention,
The non-graphitizable carbon material in which n ave satisfies the above conditions is a non-graphitizable carbon material having a small proportion of the laminated structure portion, and has many fine voids in the non-laminated structure portion. Therefore, the large number of minute voids effectively contributes to the doping of lithium, and a large lithium doping amount can be obtained.

【0019】ここで、積層構造部分の割合を反映するパ
ラメータ,Ps、SI、nave は、難黒鉛化炭素材料の
X線回折スペクトルのうち、(002)結晶格子面に由
来する回折ピーク及び(002)結晶格子面に由来する
回折ピークより低角度側のスペクトルより得られるデー
タを所定の手順でデータ処理することにより求められ
る。
Here, the parameters reflecting the proportion of the laminated structure portion, Ps, SI, and n ave are the diffraction peaks derived from the (002) crystal lattice plane and (of the X-ray diffraction spectrum of the non-graphitizable carbon material. 002) It is determined by processing the data obtained from the spectrum on the lower angle side of the diffraction peak derived from the crystal lattice plane by a predetermined procedure.

【0020】上記パラメータを求めるためのデータ処理
方法には、古くはR.E,Franklin〔Acta
Cryst.,3,107(1950)〕に、また
H.P.Klug and L.E.Alexande
r,X−ray diffraction Proce
dures,p.793(John Wiley an
d Sons,Inc)にも一部詳述されている方法が
ある。この方法は、白石、真田、日本化学会誌 197
6,No.1,p.153、小川、小林、炭素198
5,No.120,p.28、M.Shiraish
i,K.Kobayashi,Bulletin of
Chemical Society ofJapa
n,46,2575,(1973)等で応用され、広く
認知されている。
As a data processing method for obtaining the above parameters, the R. E, Franklin [Acta
Cryst. , 3, 107 (1950)], and H. P. Klug and L.K. E. Alexande
r, X-ray diffraction Proce
dures, p. 793 (John Wiley an
d Sons, Inc) has a method partially described in detail. This method is described in Shiraishi, Sanada, The Chemical Society of Japan 197
6, No. 1, p. 153, Ogawa, Kobayashi, Carbon 198
5, No. 120, p. 28, M.M. Shirash
i, K. Kobayashi, Bulletin of
Chemical Society of Japan
n, 46, 2575, (1973), etc., and is widely recognized.

【0021】本発明において、SI,Ps,nave は、
上記文献に示されている方法に準拠するが、より平易に
行えるよう一部簡便化した簡便法によって求められるも
のである。以下に上記簡便法のデータ処理手順を説明す
る。
In the present invention, SI, Ps and nave are
The method is based on the method described in the above-mentioned document, but is obtained by a simplified method which is partially simplified so that it can be performed more easily. The data processing procedure of the above simple method will be described below.

【0022】(1)まず、SI,Ps,nave を求める
べき難黒鉛化炭素材料試料のX線回折スペクトルを観測
する。このX線回折スペクトルについて、回折強度I
(θ)を数1,数2で求められる偏向因子、吸収因子及
び原子散乱因子の2乗で割ることにより補正する。な
お、原子散乱因子は、sinθ/λの関数であるが、I
nternational Tables for X
−ray Crystallography,vol.
IV,p71(The Kynoch Press,1
974)に記載されるバレンス状態ではない炭素原子に
ついての近似値を用いる。また、回折強度I(θ)は、
一秒あたりのX線カウント数、あるいはX線カウント数
のどちらでもよく任意強度である。
(1) First, the X-ray diffraction spectrum of the non-graphitizable carbon material sample for which SI, Ps, and nave are to be determined is observed. For this X-ray diffraction spectrum, the diffraction intensity I
The correction is performed by dividing (θ) by the square of the deflection factor, the absorption factor, and the atomic scattering factor obtained by the equations 1 and 2. The atomic scattering factor is a function of sin θ / λ,
international Tables for X
-Ray Crystallography, vol.
IV, p71 (The Kynoch Press, 1
The approximation for carbon atoms not in the valence state described in 974) is used. The diffraction intensity I (θ) is
Either the X-ray count number per second or the X-ray count number may be used, and the intensity is arbitrary.

【0023】[0023]

【数1】 [Equation 1]

【0024】[0024]

【数2】 [Equation 2]

【0025】(2)X線回折スペクトルを補正して得ら
れた曲線Icorr(θ)を図1に示す。図1を見てわ
かるように、この曲線Icorr(θ)には、2θ=約
36°付近に極小値が有る。この極小値をIa、(00
2)結晶格子面に由来するピークのピーク強度をImと
規定する。なお、Im,Iaを求める前に、信号中のノ
イズの影響を避けるため、2θ=15°〜38°の範囲
の15〜35点程度について予めスムージング処理を施
すことが好ましい。そして、このようにして求められた
Im,Iaを数3に示す式に代入することによりSI値
が求められる。
(2) The curve Icorr (θ) obtained by correcting the X-ray diffraction spectrum is shown in FIG. As can be seen from FIG. 1, the curve Icorr (θ) has a minimum value near 2θ = about 36 °. This minimum value is Ia, (00
2) The peak intensity of the peak derived from the crystal lattice plane is defined as Im. Before obtaining Im and Ia, in order to avoid the influence of noise in the signal, it is preferable to perform smoothing processing in advance for about 15 to 35 points in the range of 2θ = 15 ° to 38 °. Then, the SI value is obtained by substituting the thus obtained Im and Ia into the equation shown in Formula 3.

【0026】[0026]

【数3】 [Equation 3]

【0027】(3)一方、スムージング処理を施してい
ない曲線Icorr(θ)から極小値Iaを差引き、さ
らにsinθをかけて強度F(θ)を求める。これによ
り得られた曲線F(θ)を図2に示す。
(3) On the other hand, the minimum value Ia is subtracted from the curve Icorr (θ) which has not been subjected to smoothing processing, and sin θ is further multiplied to obtain the intensity F (θ). The curve F (θ) thus obtained is shown in FIG.

【0028】(4)得られた曲線F(θ)を数4に示す
式に代入してパターソン関数を求める。
(4) The Patterson function is obtained by substituting the obtained curve F (θ) into the equation shown in Formula 4.

【0029】[0029]

【数4】 [Equation 4]

【0030】この数4の式は、通常のフーリエ変換の式
∫Fcos(2・π・u・s)・ds(但し、S=2・
sinθ/λ)をθでの総和の式で置き換えたものであ
る。求められたパターソン関数曲線を図3に示す。この
ようにパターソン関数の実空間への変換範囲は基準が十
分に減衰するまで広くとる。そして、このパターソン関
数曲線の極小値を与える点uを小さい方からT,T
・・・・Tと規定し、T,Tn+1間の直線とパタ
ーソン関数が囲む面積P(n)をそれぞれ求める。
The equation (4) is an ordinary Fourier transform equation ∫Fcos (2 · π · u · s) · ds (where S = 2 ·
sin θ / λ) is replaced by the summation formula for θ. The obtained Patterson function curve is shown in FIG. In this way, the conversion range of the Patterson function to the real space is wide until the reference is sufficiently attenuated. Then, the point u giving the minimum value of this Patterson function curve is set to T 1 , T 2 from the smaller one.
.... defined as T n, obtains T n, T n + 1 between the straight line and the Patterson function surround area P a (n), respectively.

【0031】(5)難黒鉛化炭素材料中で積層構造をと
る炭素原子のうちn層の炭素層からなる積層構造を構成
する炭素原子の重量割合はこのP(n)を用いて数5に
示す式により求められる。
(5) The weight ratio of the carbon atoms constituting the laminated structure composed of n carbon layers among the carbon atoms having the laminated structure in the non-graphitizable carbon material is set to several by using this P (n). It is calculated by the formula shown below.

【0032】[0032]

【数5】 [Equation 5]

【0033】なお、この数5に示すf(n)の計算は、
f(n)値が始めて0または負になるときのnよりもひ
とつ小さいnまで行う。そして、求められたf(n)を
用いて数6に示す式によりnave が求められる。
The calculation of f (n) shown in Equation 5 is
The process is performed up to n, which is one smaller than n when the f (n) value first becomes 0 or becomes negative. Then, using the obtained f (n), n ave is obtained by the equation shown in Expression 6.

【0034】[0034]

【数6】 [Equation 6]

【0035】(6)次に、(002)結晶格子面の面間
隔d002 を次のようにして求める。すなわち、(1)に
おいて観測されたX線回折スペクトルの(002)結晶
格子面に由来する回折ピークについて15〜35点程度
スムージング処理を施す。X線回折スペクトルをスムー
ジング処理して得られた曲線I(θ)を図4に示す。そ
して、図4に示すようにこの曲線I(θ)の回折ピーク
にベースラインを引き、回折ピークとベースラインの両
接点の間のベースラインと回折ピークで囲まれる部分を
積分する。この積分強度をちょうど2分する2θをBr
aggの式に代入することによりd002 が求められる。
(6) Next, the interplanar spacing d 002 of the (002) crystal lattice planes is obtained as follows. That is, about 15 to 35 points of smoothing treatment are applied to the diffraction peaks derived from the (002) crystal lattice plane of the X-ray diffraction spectrum observed in (1). The curve I (θ) obtained by smoothing the X-ray diffraction spectrum is shown in FIG. Then, as shown in FIG. 4, a baseline is drawn to the diffraction peak of this curve I (θ), and the portion between the diffraction peak and the contact point between the baseline and the portion surrounded by the baseline and the diffraction peak is integrated. 2θ that divides this integrated intensity into two is Br
Substituting into the agg equation yields d 002 .

【0036】(7)上述のようにして求められた
ave 、SI及びd002 の値を用いて数7に示す式より
炭素材料中で積層構造をとっている炭素原子の重量割合
Psが求められる。
(7) Using the values of n ave , SI and d 002 obtained as described above, the weight ratio Ps of the carbon atoms having the laminated structure in the carbon material is obtained from the equation shown in Formula 7. To be

【0037】[0037]

【数7】 [Equation 7]

【0038】以上、SI,nave ,Psを求めるための
データ処理手順について説明したが、このうちSIは、
上述のデータ処理手順では透過法と称される方法によっ
て求めているが、必ずしもこの方法によって求める必要
はなく、通常用いられる反射法を用いて適切な吸収因子
等で補正することによっても求めることができる。ま
た、補正前のI(θ)曲線のIm,Iaに相当する値か
らも誤差を多く含むもののSIに相関するパラメータを
導きだすことができる。
The data processing procedure for obtaining SI, n ave and Ps has been described above. Of these, SI is
In the above-mentioned data processing procedure, it is obtained by a method called transmission method, but it is not always necessary to obtain it by this method, and it is also possible to obtain it by correcting it with an appropriate absorption factor using a reflection method that is usually used. it can. Further, it is possible to derive a parameter that correlates with SI even though it includes many errors from the values corresponding to Im and Ia of the I (θ) curve before correction.

【0039】このようにして求められるSI,nave
Psが所定の条件を満たす難黒鉛化炭素材料は高リチウ
ムドープ量を発揮するが、さらに、本発明においては、
ラマンスペクトルにおいて1340cm-1付近に現れる
ピークの半価半幅HWが、 HW>138−0.06・T なる条件を満たす難黒鉛化炭素材料も負極材料として使
用する。
SI, n ave , obtained in this way,
The non-graphitizable carbon material in which Ps satisfies a predetermined condition exhibits a high lithium doping amount. Further, in the present invention,
A non-graphitizable carbon material satisfying the condition that the half-value full width HW of the peak appearing near 1340 cm −1 in Raman spectrum is HW> 138-0.06 · T is also used as the negative electrode material.

【0040】すなわち、難黒鉛化炭素材料についてラマ
ンスペクトルを観測すると、1340cm-1付近と15
80cm-1付近にピークが見られる。1580cm-1
近のピークは、炭素原子同士が強く結合してなる黒鉛構
造,すなわち上述の積層構造部分に由来する。一方、1
340cm-1付近のピークは、炭素原子同士が弱く結合
してなる黒鉛構造に比べて対称性に劣った相,すなわち
上述の非積層構造部分に由来する。この1340cm-1
付近のピークの半価半幅HWは、上記非積層構造部分に
おける炭素原子同士の結合状態のばらつきの大きさを反
映している。
That is, when the Raman spectrum of the non-graphitizable carbon material was observed, it was around 1340 cm −1 and 15
A peak is seen near 80 cm -1 . The peak near 1580 cm -1 is derived from the graphite structure in which carbon atoms are strongly bonded to each other, that is, the above-mentioned laminated structure portion. On the other hand, 1
The peak near 340 cm −1 is derived from the above-mentioned non-laminated structure portion, which is a phase having less symmetry than the graphite structure in which carbon atoms are weakly bonded to each other. This 1340 cm -1
The half-value half-width HW of the nearby peak reflects the variation in the bonding state between carbon atoms in the non-stacked structure portion.

【0041】そして、この半価半幅HWが138−0.
06・Tより大なる場合には、非積層構造部分における
炭素原子同士のばらつきが適度に大きく、リチウムドー
プに寄与する微細孔を多く有しているものと推測され、
大きなリチウムドープ量が獲得できる。
Then, this half-value half-width HW is 138-0.
When it is larger than 06 · T, it is presumed that the carbon atoms in the non-laminated structure part have a reasonably large variation, and have many fine pores that contribute to lithium doping.
A large lithium doping amount can be obtained.

【0042】なお、ここでいう1340cm-1付近のピ
ークの半価半幅とは、通常半価幅と称される値の半分の
値である。つまり、フィッティングされたラマンスペク
トルのピーク波形にベースラインを引き、ピークトップ
からこのベースラインまでの強度の1/2の点でベース
ラインに対して平行に直線を引く。このピーク波形と直
線との交点を点A,点Bとし、この点A,点Bに対応す
る横軸を読む。点A,点Bに対応する横軸の読みの差が
半価幅であり、この半価幅の1/2の値が半価半幅であ
る。
The full width at half maximum of the peak near 1340 cm -1 is half the value usually called the full width at half maximum. That is, a baseline is drawn on the peak waveform of the fitted Raman spectrum, and a straight line is drawn parallel to the baseline at a point of 1/2 of the intensity from the peak top to this baseline. The intersections of this peak waveform and the straight line are defined as points A and B, and the horizontal axis corresponding to these points A and B is read. The difference between the readings on the horizontal axis corresponding to the points A and B is the half-value width, and a half value of this half-value width is the half-value half-width.

【0043】このような難黒鉛化炭素材料は、以下に例
示する炭素前駆体を焼成することによって得られる。
Such a non-graphitizable carbon material can be obtained by firing the carbon precursors exemplified below.

【0044】すなわち、上記難黒鉛化炭素の前駆体とし
ては、石油ピッチに酸素を含む官能基を導入したもの、
あるいは熱硬化性の樹脂を経由して固相炭素化が進行す
る炭素材料等が挙げられる。
That is, as the precursor of the above-mentioned non-graphitizable carbon, one in which a functional group containing oxygen is introduced into petroleum pitch,
Alternatively, a carbon material or the like in which solid-phase carbonization progresses via a thermosetting resin may be used.

【0045】たとえば、前記石油ピッチは、コールター
ル、エチレンボトム油、原油等の高温熱分解で得られる
タール類、アスファルト等より蒸留(真空蒸留、常圧蒸
留、スチーム蒸留)、熱重縮合、抽出、化学重縮合等の
操作によって得られる。このとき石油ピッチのH/C原
子比は、難黒鉛化炭素とするために0.6〜0.8とす
る必要がある。
For example, the petroleum pitch is distilled (vacuum distillation, atmospheric distillation, steam distillation), thermal polycondensation, extraction from tars, asphalt and the like obtained by high temperature pyrolysis of coal tar, ethylene bottom oil, crude oil and the like. , Chemical polycondensation and the like. At this time, the H / C atomic ratio of the petroleum pitch needs to be 0.6 to 0.8 in order to make the non-graphitizable carbon.

【0046】これらの石油ピッチに酸素を含む官能基を
導入する具体的な手段は限定されないが、たとえば硝
酸、混酸、硫酸、次亞塩素酸の水溶液による湿式法、或
いは酸化性ガス(空気、酸素)による乾式法、さらに硫
黄、硝酸アンモニア、過硫酸アンモニア、塩化第二鉄等
の固体試薬による反応等が用いられる。
The specific means for introducing a functional group containing oxygen into these petroleum pitches is not limited, but for example, a wet method using an aqueous solution of nitric acid, mixed acid, sulfuric acid or hypochlorous acid, or an oxidizing gas (air, oxygen). ), A reaction with a solid reagent such as sulfur, ammonium nitrate, ammonium persulfate, ferric chloride and the like.

【0047】酸素含有率は、特に規定されないが、特開
平3−252053号公報に示すように、好ましくは3
%以上、さらに好ましくは5%以上である。この酸素含
有率は、最終的に製造される炭素質材料の結晶構造に影
響を与え、酸素含有率をこの範囲とした時に(002)
面の面間隔d002 を3.70Å以上、空気気流中での示
差熱分析(DTA)において700℃以上に発熱ピーク
を持たず、負極容量の大なるものとなる。
The oxygen content is not particularly limited, but is preferably 3 as shown in JP-A-3-252053.
% Or more, more preferably 5% or more. This oxygen content affects the crystal structure of the finally produced carbonaceous material, and when the oxygen content is in this range (002)
The interplanar spacing d 002 is 3.70 Å or more, the exothermic peak does not occur at 700 ° C. or more in the differential thermal analysis (DTA) in the air flow, and the negative electrode capacity becomes large.

【0048】一方、前駆体となる有機材料としては、フ
ェノール樹脂、アクリル樹脂、ハロゲン化ビニル樹脂、
ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリアセチレン、ポリ(p−フェニレン)等の共役
系樹脂、セルロースおよびその誘導体、任意の有機高分
子系化合物を使用することが出来る。その他、ナフタレ
ン、フェナントレン、アントラセン、トリフェニレン、
ピレン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセンなどの縮
合多環炭化水素化合物、その他誘導体(例えばこれらの
カルボン酸、カルボン酸無水物、カルボン酸イミド
等)、前記各化合物の混合物を主成分とする各種ピッ
チ、アセナフタレン、インドール、イソインドール、キ
ノリン、イソキノリン、キノキサリン、フタラジン、カ
ルバゾール、アクリジン、フェナジン、フェナントリジ
ン等の縮合複素環化合物、その誘導体も使用可能であ
る。また、特にフルフリルアルコールあるいはフルフラ
ールのホモポリマー、コポリマーよりなるフラン樹脂も
好適である。
On the other hand, as the organic material serving as the precursor, phenol resin, acrylic resin, vinyl halide resin,
A conjugated resin such as a polyimide resin, a polyamide-imide resin, a polyamide resin, polyacetylene, or poly (p-phenylene), cellulose, a derivative thereof, or any organic polymer compound can be used. In addition, naphthalene, phenanthrene, anthracene, triphenylene,
Fused polycyclic hydrocarbon compounds such as pyrene, perylene, pentaphene, and pentacene, other derivatives (for example, carboxylic acids, carboxylic acid anhydrides, carboxylic acid imides, etc.), various pitches and acenes containing a mixture of each compound as a main component. Fused heterocyclic compounds such as naphthalene, indole, isoindole, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, phthalazine, carbazole, acridine, phenazine and phenanthridine, and their derivatives can also be used. Furan resins composed of furfuryl alcohol or furfural homopolymers and copolymers are also particularly preferable.

【0049】上記有機材料のうち、熱処理と共に液相炭
素化を経るものは易黒鉛化炭素を与える。そのような有
機材料は固相炭素化を経るように不融化処理を施せばよ
い。つまり、溶融が始まるより低い温度で分子間の架橋
反応が始まるような工夫をすればよく、例えば、上記石
油ピッチに施すのと同様の方法で酸素含有基を導入す
る、塩素ガスまたは硫黄を添加する、あるいは架橋反応
を促進する触媒を存在させる等の方法がとられる。
Among the above organic materials, those which undergo liquid phase carbonization with heat treatment give easily graphitized carbon. Such an organic material may be infusibilized so as to undergo solid-phase carbonization. In other words, it is sufficient to devise such that intermolecular crosslinking reaction starts at a temperature lower than the start of melting, and for example, introducing an oxygen-containing group in the same manner as in the above petroleum pitch, adding chlorine gas or sulfur. Or a catalyst that accelerates the crosslinking reaction is present.

【0050】以上に例示した炭素前駆体を焼成すること
によって炭素質材料は得られるが、リチウムドープ量の
大きい炭素質材料を得るには、炭素前駆体を焼成する際
の焼成雰囲気が重要である。
Although the carbonaceous material can be obtained by firing the carbon precursors exemplified above, the firing atmosphere for firing the carbon precursor is important for obtaining the carbonaceous material having a large lithium doping amount. .

【0051】すなわち、本発明では、炭素前駆体の焼成
を、炭素前駆体1g当たり0.1ml/分以上の流量の
不活性気体雰囲気下、あるいは圧力50kPa以下の雰
囲気下で行う。炭素前駆体の焼成を、炭素前駆体1g当
たり0.1ml/分以上の流量の不活性気体雰囲気下で
行うと、不活性気体のフローによって揮発成分が除去さ
れる。一方、炭素前駆体の焼成を、圧力50kPa以下
の低圧雰囲気下で行うと、炭素前駆体からの揮発分の拡
散、脱離が促進され、揮発分が効率良く取り除かれる。
このように、炭素前駆体の焼成を炭素化によって発生す
る揮発成分が反応系外から除去されるような雰囲気で行
うと、炭素化が円滑に進行し、リチウムドープ量の大き
な炭素質材料が得られることとなる。
That is, in the present invention, the firing of the carbon precursor is performed in an inert gas atmosphere having a flow rate of 0.1 ml / min or more per 1 g of the carbon precursor, or in an atmosphere having a pressure of 50 kPa or less. When the firing of the carbon precursor is performed in an inert gas atmosphere with a flow rate of 0.1 ml / min or more per 1 g of the carbon precursor, the volatile components are removed by the flow of the inert gas. On the other hand, if the firing of the carbon precursor is performed in a low pressure atmosphere having a pressure of 50 kPa or less, diffusion and desorption of volatile components from the carbon precursor are promoted, and the volatile components are efficiently removed.
Thus, when the carbon precursor is fired in an atmosphere in which volatile components generated by carbonization are removed from the outside of the reaction system, carbonization proceeds smoothly and a carbonaceous material having a large lithium doping amount is obtained. Will be done.

【0052】まず、炭素前駆体を炭素前駆体1g当たり
0.1ml/分以上の流量の不活性気体雰囲気下で焼成
する場合において、不活性気体とは、900℃〜150
0℃の炭素化温度で炭素質材料と反応しない気体であ
る。例示するならば、窒素、アルゴン、またはそれらの
混合気体を主成分とする気体である。
First, when the carbon precursor is fired in an inert gas atmosphere at a flow rate of 0.1 ml / min or more per 1 g of the carbon precursor, the inert gas means 900 ° C. to 150 ° C.
It is a gas that does not react with carbonaceous materials at a carbonization temperature of 0 ° C. For example, a gas containing nitrogen, argon, or a mixed gas thereof as a main component is used.

【0053】また、このとき揮発成分の抜け易さは、雰
囲気の流量とともに炭素化に供される炭素前駆体の量に
も依存する。したがって、ここでは、雰囲気の流量は、
炭素前駆体単位重量当たりの流量で規定する。炭素前駆
体1gあたりの流量が0.1ml/分以上の時に負極容
量の向上がみられる。
At this time, the ease with which the volatile components escape is dependent not only on the flow rate of the atmosphere but also on the amount of carbon precursor used for carbonization. Therefore, here, the flow rate of the atmosphere is
It is defined as the flow rate per unit weight of carbon precursor. The capacity of the negative electrode is improved when the flow rate per 1 g of the carbon precursor is 0.1 ml / min or more.

【0054】なお、炭素前駆体の量は、バッチ型炭素化
炉の場合は炉内の全量、経時的に投入し炭素質材料を取
り出す連続型炭素化炉の場合には、好ましくは800℃
以上さらに好ましくは700℃以上の温度に加熱されて
いる炭素前駆体の量を指す。
The amount of the carbon precursor is the total amount in the furnace in the case of a batch type carbonization furnace, and preferably 800 ° C. in the case of a continuous type carbonization furnace in which the carbonaceous material is taken out over time.
The above more preferably refers to the amount of the carbon precursor heated to a temperature of 700 ° C. or more.

【0055】また、不活性雰囲気流量は、好ましくは8
00℃以上さらに好ましくは700℃以上に加熱された
炭素前駆体に触れ、炭素化炉外に排出される量とする。
したがって炭素化炉あるいは炭素前駆体が、好ましくは
800℃以上さらに好ましくは700℃以上に昇温され
る前の、系内の雰囲気の置換を目的とする不活性雰囲気
のフローは本発明に含まない。
The flow rate of the inert atmosphere is preferably 8
The amount is set so that the carbon precursor heated to 00 ° C. or higher, more preferably 700 ° C. or higher is touched and discharged to the outside of the carbonization furnace.
Therefore, the flow of an inert atmosphere for the purpose of replacing the atmosphere in the system before the temperature of the carbonization furnace or the carbon precursor is raised to preferably 800 ° C. or higher, more preferably 700 ° C. or higher is not included in the present invention. .

【0056】なお、この場合、炭素前駆体1kg当たり
の雰囲気との接触面積が粗面形状で10cm2 以上とな
るようにすると、不活性気体に炭素前駆体が触れやすく
なって揮発成分がより効率良く取り除かれ、炭素化の進
行がさらに円滑なものとなる。ただし、ここでいう粗面
形状での接触面積とは、材料表面の乱雑で微少な凹凸や
粒子中の微細な比表面積は含まないものである。
In this case, if the contact area with the atmosphere per 1 kg of the carbon precursor is 10 cm 2 or more in the rough surface shape, the carbon precursor is likely to come into contact with the inert gas and the volatile component is more efficient. It is removed well, and the progress of carbonization becomes smoother. However, the contact area in the rough surface shape here does not include minute irregularities due to disorder of the material surface or minute specific surface area in the particles.

【0057】炭素前駆体の接触面積は、たとえば炭素前
駆体を分割して多段上に載せたり、あるいは攪拌する
(この場合、炭素前駆体の比表面積が雰囲気に触れる面
積となる)ことによって広くすることができる。
The contact area of the carbon precursor is widened, for example, by dividing the carbon precursor and placing it on multiple stages, or by stirring (in this case, the specific surface area of the carbon precursor becomes the area in contact with the atmosphere). be able to.

【0058】一方、炭素前駆体を、圧力50kPa以下
の低圧雰囲気下で焼成する場合において、雰囲気下の圧
力は、炭素化の到達温度時あるいは昇温過程の間の一時
期において50kPa以下に保たれていれば良い。炭素
化炉内の排気は、炭素化炉あるいは炭素前駆体が加熱さ
れる前、またはそれらの昇温過程、到達温度保持時間の
いずれで行っても差し支えない。
On the other hand, when the carbon precursor is fired in a low pressure atmosphere having a pressure of 50 kPa or less, the pressure in the atmosphere is maintained at 50 kPa or less at the ultimate temperature of carbonization or at one point during the temperature raising process. Just go. The exhaust in the carbonization furnace may be performed before the carbonization furnace or the carbon precursor is heated, during the temperature rising process thereof, or the reached temperature holding time.

【0059】なお、上記いずれの雰囲気で行う場合に
も、炭素化炉の加熱方式は、特に制限されず、誘導加
熱、抵抗加熱等いずれでも良い。
In any of the above atmospheres, the heating method of the carbonization furnace is not particularly limited, and induction heating, resistance heating or the like may be used.

【0060】また、炭素化の際の到達温度、昇温速度も
特に問わない。例えば、不活性雰囲気中、300〜70
0℃で仮焼成した後、不活性雰囲気中、昇温速度1℃/
分以上、到達温度900〜1500℃、到達温度での保
持時間0〜5時間程度の条件で本焼成すれば良い。もち
ろん場合によっては仮焼成操作は省略しても良い。
The ultimate temperature and the rate of temperature rise during carbonization are not particularly limited. For example, in an inert atmosphere, 300-70
After calcination at 0 ° C, the temperature rising rate is 1 ° C / in an inert atmosphere.
The main calcination may be performed under conditions such that the ultimate temperature is 900 to 1500 ° C. and the holding temperature is 0 to 5 hours. Of course, the calcination operation may be omitted in some cases.

【0061】さらに、このようにして得られる炭素質材
料は、粉砕、分級して負極材料として供されるが、この
粉砕は炭化前、炭化後、焼成後のいずれで行っても差し
支えない。
Further, the carbonaceous material thus obtained is crushed and classified to be used as a negative electrode material, but this crushing may be performed before carbonization, after carbonization, or after firing.

【0062】上述のようにして作製される負極材料より
なる負極は、正極,電解液とともに電池缶内に収容され
て電池の負極として機能する。
The negative electrode made of the negative electrode material prepared as described above is housed in the battery can together with the positive electrode and the electrolytic solution and functions as the negative electrode of the battery.

【0063】ここで、本発明の非水電解液二次電池は、
高容量を達成することを狙ったものであるので、正極と
しては、定常状態(例えば5回程度充放電を繰り返した
後)で負極炭素質材料1gあたり250mAh以上の充
放電容量相当分のLiを含むことが必要で、300mA
h以上の充放電容量相当分のLiを含むことが好まし
く、350mAh以上の充放電容量相当分のLiを含む
ことがより好ましい。
Here, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is
Since the aim is to achieve a high capacity, as the positive electrode, Li in a steady state (for example, after repeating charging / discharging about 5 times) is equivalent to 250 mAh or more of Li corresponding to the charging / discharging capacity per 1 g of the negative electrode carbonaceous material. Required to include, 300mA
It is preferable to include Li in a charge / discharge capacity equivalent to h or more, and more preferably to include a charge / discharge capacity equivalent to 350 mAh or more.

【0064】なお、Liは必ずしも正極材から全てが供
給される必要はなく、要は電池系内に負極炭素質材料1
g当たり250mAh以上の充放電容量相当分のLiが
存在すれば良い。また、このLiの量は、電池の放電容
量を測定することによって判断することとする。
It is not always necessary that Li is entirely supplied from the positive electrode material, and the point is that the Li carbon material 1 is contained in the battery system.
It suffices that Li corresponding to a charge / discharge capacity of 250 mAh or more exists per g. Further, the amount of Li will be determined by measuring the discharge capacity of the battery.

【0065】上記正極を構成する正極材料としては、例
えば一般式LiMO2 (ただし、MはCo、Niの少な
くとも1種を表す。)で表される複合金属酸化物やLi
を含んだ層間化合物が好適で、特にLiCoO2 を使用
すると良好な特性が得られる。
As the positive electrode material constituting the above positive electrode, for example, a composite metal oxide represented by the general formula LiMO 2 (where M represents at least one of Co and Ni) and Li
An intercalation compound containing is preferable, and particularly when LiCoO 2 is used, good characteristics can be obtained.

【0066】また、非水電解液は、有機溶媒と電解質と
を適宜組み合わせて調製されるが、これら有機溶媒や電
解質としてはこの種の電池に用いられるものであればい
ずれも使用可能である。例示するならば、有機溶媒とし
てプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジ
エチルカーボネート、ジメチルカーボネート、1,2−
ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブ
チロラクトン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラ
ヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−
1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラ
ン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニト
リル、アニソール、酢酸エステル、酪酸エステル、プロ
ピオン酸エステル等である。
The non-aqueous electrolytic solution is prepared by appropriately combining an organic solvent and an electrolyte, and any of these organic solvents and electrolytes can be used as long as they are used in this type of battery. For example, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, 1,2-
Dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-
1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, propionitrile, anisole, acetic acid ester, butyric acid ester, propionic acid ester and the like.

【0067】電解質としては、LiClO4 、LiAs
6 、LiPF6 、LiBF4 、LiB(C
6 5 4 、CH3 SO3 Li、CF3 SO3 Li、L
iCl、LiBr等である。
As the electrolyte, LiClO 4 , LiAs
F 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (C
6 H 5 ) 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, L
iCl, LiBr, etc.

【0068】[0068]

【作用】難黒鉛化炭素材料中で炭素原子が積層構造をと
っている部分の割合を反映するパラメータである,積層
構造をとる炭素原子の重量割合Ps、スタッキングイン
デックスSI、積層構造部分の平均積層枚数nave が所
定の条件を満たす難黒鉛化炭素材料は、リチウム非水電
解液電池の負極材料として使用したときに、積層構造部
分の炭素層の間にのみリチウムがドープされると仮定し
て求められる理論リチウムドープ量372mAh/gを
遙に凌ぐリチウムドープ量を有する。これは、上記パラ
メータが所定の条件を満たす難黒鉛化炭素材料は、積層
構造部分の炭素層以外にリチウムがドープされるサイト
として微小な空隙を多数有しているからと考えられる。
[Function] The weight ratio Ps of the carbon atoms having the laminated structure, the stacking index SI, and the average lamination of the laminated structures, which are parameters reflecting the ratio of the portion where the carbon atoms have the laminated structure in the non-graphitizable carbon material. The non-graphitizable carbon material whose number n ave satisfies a predetermined condition is assumed to be doped with lithium only between the carbon layers of the laminated structure portion when used as a negative electrode material of a lithium non-aqueous electrolyte battery. It has a lithium doping amount far exceeding the required theoretical lithium doping amount of 372 mAh / g. It is considered that this is because the non-graphitizable carbon material having the above-mentioned parameters satisfying a predetermined condition has a large number of minute voids as sites to be doped with lithium in addition to the carbon layer of the laminated structure portion.

【0069】このような難黒鉛化炭素材料は、焼成して
難黒鉛化炭素となる炭素前駆体を、炭素前駆体1g当た
り0.1ml/min以上の流量の不活性気体雰囲気
下,あるいは圧力50kPa以下の雰囲気下、温度60
0℃以上で熱処理するといった炭素化に際して発生する
揮発成分が反応の系外に取り除かれる雰囲気で炭素化す
ることによって得られる。これは以下の理由による。
Such a non-graphitizable carbon material is prepared by firing a carbon precursor which becomes non-graphitizable carbon in an inert gas atmosphere at a flow rate of 0.1 ml / min or more per 1 g of carbon precursor, or at a pressure of 50 kPa. Temperature 60 in the following atmosphere
It is obtained by carbonization in an atmosphere in which volatile components generated during carbonization such as heat treatment at 0 ° C. or higher are removed outside the reaction system. This is for the following reason.

【0070】すなわち、該炭素前駆体を焼成すると、4
00℃付近から低分子パラフィン、オレフィン、低分子
芳香族が揮発し、600℃前後で二酸化炭素、メタン、
一酸化炭素、さらに高温では水素が揮発する。低温での
低分子化合物の揮発は炭素質材料中の炭素炭素単結合、
あるいは炭素酸素結合の開裂によるもので、炭素質材料
はより安定な二重結合を持ったオレフィン、芳香環を形
成する。より高温では炭素水素結合の開裂とともに水素
が脱離し、重合が進行して芳香環が成長する。
That is, when the carbon precursor is fired,
Low-molecular paraffin, olefins, and low-molecular aromatics volatilize from around 00 ° C, and carbon dioxide, methane, and
Carbon monoxide and hydrogen at higher temperatures volatilize. Volatilization of low molecular weight compounds at low temperatures is due to carbon-carbon single bond in carbonaceous materials,
Alternatively, due to the cleavage of carbon-oxygen bond, the carbonaceous material forms an olefin or aromatic ring having a more stable double bond. At higher temperatures, hydrogen is desorbed along with the cleavage of carbon-hydrogen bonds, the polymerization proceeds, and the aromatic ring grows.

【0071】このような炭素化の過程で揮発成分を反応
系外へ取り除くことは、炭素材粒子中で、揮発成分の拡
散経路に沿って空隙の形成を促進する。そのような空隙
が開いた細孔を形成するのか、閉じた細孔を形成するの
かは不明であるが、分子の拡散に起因する空隙は微小な
容積を有すると推測され、容量に適正に寄与する構造を
とっていると考えられる。
Removal of the volatile components from the reaction system during the carbonization process promotes the formation of voids along the diffusion path of the volatile components in the carbon material particles. It is unclear whether such voids form open pores or closed pores, but it is assumed that the voids due to the diffusion of molecules have a minute volume, and contribute to the capacity appropriately. It is thought to have a structure that

【0072】[0072]

【実施例】以下、本発明を具体的な実験結果に基づいて
説明する。
EXAMPLES The present invention will be described below based on specific experimental results.

【0073】実施例1 まず、以下のようにして炭素質材料を製造する。 Example 1 First, a carbonaceous material is manufactured as follows.

【0074】石油ピッチ(H/C原子比0.6〜0.
8)を酸化して酸素含有率15.4%の炭素前駆体を用
意した。次いで、この炭素前駆体を、窒素気流中で50
0℃、5時間炭化した。そして、炭化によって得られた
ビーズをミルにて粉砕して炭素化原料とし、このうち約
10gをるつぼに仕込んだ。このるつぼに仕込んだ10
gの炭素化原料を電気炉中で10l/分の窒素気流下、
昇温速度5℃/min、到達温度1100℃、保持時間
1時間なる条件で焼成し、炭素質材料を得た。なお、こ
の時るつぼ中の炭素化原料の層厚みは約30mmであ
り、窒素気流との接触面積は〜7cm2 であった。
Petroleum pitch (H / C atomic ratio 0.6-0.
8) was oxidized to prepare a carbon precursor having an oxygen content of 15.4%. Then, the carbon precursor was added to
Carbonized at 0 ° C for 5 hours. Then, the beads obtained by carbonization were crushed by a mill to obtain a carbonization raw material, and about 10 g of this was charged into a crucible. 10 prepared in this crucible
g of carbonized raw material in an electric furnace under a nitrogen stream of 10 l / min,
Firing was performed under the conditions that the temperature rising rate was 5 ° C./min, the ultimate temperature was 1100 ° C., and the holding time was 1 hour to obtain a carbonaceous material. At this time, the layer thickness of the carbonization raw material in the crucible was about 30 mm, and the contact area with the nitrogen stream was -7 cm 2 .

【0075】得られた炭素質材料を冷却後、乳鉢で粉砕
し、メッシュにて38μm以下に分級した。
After cooling the obtained carbonaceous material, it was ground in a mortar and classified to 38 μm or less with a mesh.

【0076】この炭素質材料について、ラマン散乱スペ
クトル,X線回折スペクトルを測定した。そして、ラマ
ン散乱スペクトルにおいて1340cm-1付近に現れる
ピークの半価半幅を求め、さらにX線回折スペクトルか
ら得られるデータを所定の手順でデータ処理することに
より積層構造をとる炭素原子の重量比Ps,スタッキン
グインデックスSI,積層構造部分の平均積層枚数n
ave を求めた。
Raman scattering spectrum and X-ray diffraction spectrum of this carbonaceous material were measured. Then, the half-value half-width of the peak appearing near 1340 cm −1 in the Raman scattering spectrum is obtained, and the data obtained from the X-ray diffraction spectrum is subjected to data processing by a predetermined procedure to obtain a weight ratio Ps of carbon atoms having a laminated structure, Stacking index SI, average number of stacked layers n
I asked for ave .

【0077】なお、ラマン散乱スペクトルにおいて13
40cm-1付近に現れるピークの半価半幅は以下のよう
にして求めた。
In the Raman scattering spectrum, 13
The full width at half maximum of the peak appearing in the vicinity of 40 cm -1 was determined as follows.

【0078】まず、炭素質材料粉末試料に対して、波長
514.5nm,照射パワー200mWのAr+ レーザ
を入射ビーム径1mmφで照射して疑似後方散乱の散乱
光を集光し、この集光した光を分光器を用いて分光する
ことによってラマンスペクトルを測定する。この方法で
は、散乱光を得るためのAr+ レーザのビーム径が1m
mφと大きいので、測定されるラマン散乱スペクトルは
ビーム径内に存在する数多くの炭素材粒子の散乱平均と
なる。したがって、高い再現性、精度をもってラマンス
ペクトルが測定される。
First, a carbonaceous material powder sample was irradiated with an Ar + laser having a wavelength of 514.5 nm and an irradiation power of 200 mW with an incident beam diameter of 1 mmφ to collect pseudo backscattered scattered light and collect this. Raman spectra are measured by splitting the light with a spectrometer. In this method, the beam diameter of the Ar + laser for obtaining scattered light is 1 m.
Since it is as large as mφ, the measured Raman scattering spectrum is a scattering average of many carbon material particles existing within the beam diameter. Therefore, the Raman spectrum can be measured with high reproducibility and accuracy.

【0079】なお、分光器には、JOBIN−YVON
社製,商品名U−1000ダブルモノクロメータを用い
た。スリット幅は、400−800−800−400μ
mである。
The spectroscope is equipped with JOBIN-YVON.
A U-1000 double monochromator manufactured by the company was used. Slit width is 400-800-800-400μ
m.

【0080】そして、照射位置をずらすこと以外は同様
にして合計4回ラマン散乱スペクトル測定し、各ラマン
散乱スペクトルについてフィッチング処理を行う。そし
て、それぞれのスペクトルについて1340cm-1付近
のピークの半価半幅を求め、4つの半価半幅データの平
均値を算出し、この値をもって半価半幅とした。
Then, the Raman scattering spectrum is measured a total of four times in the same manner except that the irradiation position is shifted, and the fitting processing is performed for each Raman scattering spectrum. Then, the half-value half-width of the peak near 1340 cm −1 was obtained for each spectrum, and the average value of the four half-value half-width data was calculated.

【0081】また、X線回折スペクトルは以下の条件で
測定した。 X線回折測定条件 X線: CuKα線(波長λ=1.54
18Å) 測定装置: 理学社製,商品名RAD−II
IB 印加電流及び印加電圧:40kV,30mA ソーラースリット幅: 0.5° 発散スリット幅: 0.5° 参照スリット幅: 0.15° サンプリング間隔: 0.05° 走査速度: 1°/分 走査幅: 2θにて1°〜38° グラファイトモノクロメータ使用 (モノクロメータの回折角2α:約26.6°) 試料充填方式:厚さ0.5mmのSUS製の板に穿設さ
れた5mm×18mmの開口部に試料を厚み0.5mm
で充填
The X-ray diffraction spectrum was measured under the following conditions. X-ray diffraction measurement condition X-ray: CuKα ray (wavelength λ = 1.54
18Å) Measuring device: manufactured by Rigaku Co., Ltd., trade name RAD-II
IB Applied current and applied voltage: 40kV, 30mA Solar slit width: 0.5 ° Divergence slit width: 0.5 ° Reference slit width: 0.15 ° Sampling interval: 0.05 ° Scanning speed: 1 ° / min Scanning width : 1 ° to 38 ° at 2θ Using a graphite monochromator (diffraction angle 2α of monochromator: about 26.6 °) Sample filling method: 5 mm × 18 mm punched on a SUS plate having a thickness of 0.5 mm Sample thickness 0.5 mm in the opening
Filled with

【0082】以上の方法,条件で求められたHW,P
s,SI,nave を表1に示す。
HW, P obtained by the above method and conditions
Table 1 shows s, SI and n ave .

【0083】また、上記炭素質材料を負極材料としてコ
イン型電池の負極を作製し、該炭素質材料の負極容量を
測定した。
A negative electrode of a coin-type battery was prepared using the above carbonaceous material as a negative electrode material, and the negative electrode capacity of the carbonaceous material was measured.

【0084】まず、負極を作製するには前記炭素質材料
に、アルゴン雰囲気中で昇温速度約30℃/分、到達温
度600℃、到達温度保持時間1時間なる条件で前熱処
理を施した。(なお、この熱処理は、以下に示す負極ミ
ックスの調整の直前に行った。)次いで、この炭素質材
料に10重量%相当量のポリフッ化ビニリデンを加え、
ジメチルホルムアミドを溶媒として混合、乾燥して負極
ミックスを調製した。
First, in order to form a negative electrode, the carbonaceous material was preheated in an argon atmosphere under the conditions of a temperature rising rate of about 30 ° C./minute, an ultimate temperature of 600 ° C., and an ultimate temperature holding time of 1 hour. (Note that this heat treatment was performed immediately before the adjustment of the negative electrode mix shown below.) Next, polyvinylidene fluoride in an amount equivalent to 10% by weight was added to this carbonaceous material,
A negative electrode mix was prepared by mixing and drying dimethylformamide as a solvent.

【0085】このようにして調製した負極ミックス37
mgを集電体であるニッケルメッシュと混練して直径1
5.5mmのペレットに成形し、負極を作成した。そし
て、作製した負極を以下に示す構成のコイン型電池に組
み込み、1mA(電流密度0.53mA/cm2 )で充
放電を行い、負極炭素質材料1gあたりの放電容量を測
定した。上記コイン型電池の構成および充放電条件を以
下に示す。
Negative electrode mix 37 thus prepared
1 mg diameter by kneading mg with nickel mesh which is a current collector
A negative electrode was formed by molding into a pellet of 5.5 mm. Then, the produced negative electrode was incorporated into a coin-type battery having the following structure, and charged and discharged at 1 mA (current density 0.53 mA / cm 2 ) to measure the discharge capacity per 1 g of the negative electrode carbonaceous material. The structure and charge / discharge conditions of the coin-type battery are shown below.

【0086】コイン型電池の構成 コイン型電池寸法:直径20mm、厚さ2.5mm 正極 : Li金属 セパレータ : 多孔質膜(ポリプロピレン) 電解液 : プロピレンカーボネートとジメトキシ
エタンとの混合溶媒(容量比で1:1)にLiClO4
を1mol/1の割合で溶解したもの。 集電体 : 銅箔
Structure of coin-type battery Coin-type battery Dimensions: diameter 20 mm, thickness 2.5 mm Positive electrode: Li metal separator: Porous membrane (polypropylene) Electrolyte: Mixed solvent of propylene carbonate and dimethoxyethane (volume ratio: 1 1) to LiClO 4
Dissolved at a ratio of 1 mol / 1. Current collector: Copper foil

【0087】充放電条件 充電:1時間通電、2時間休止を繰り返し、各休止時の
休止時間のマイナス1/2乗対休止電圧のプロットを無
限時間に外掃して、充電容量による平衡電位を見積もっ
た(断続充放電法)。充電終了はこの平衡電位が対リチ
ウム2mVに達した時とした。
Charging / Discharging Conditions Charging: 1 hour of energization and 2 hours of rest are repeated, and the plot of the minus half power of the rest time at each rest versus rest voltage is swept to infinity to find the equilibrium potential by the charging capacity. Estimated (intermittent charge / discharge method). Charging was completed when this equilibrium potential reached 2 mV against lithium.

【0088】放電:充電同様、1時間通電、2時間休止
を繰り返し、通電状態で電池電圧が1.5Vを下回った
時点で放電を終了した。 この方法で見積もられた充放電容量は平衡電位を基準と
しているため、材料固有の特性を反映する。
Discharge: Similar to charging, 1 hour of energization and 2 hours of rest were repeated, and discharging was terminated when the battery voltage fell below 1.5 V in the energized state. Since the charge / discharge capacity estimated by this method is based on the equilibrium potential, it reflects the characteristics peculiar to the material.

【0089】このようにして測定した炭素質材料の負極
容量を上述のHW,SI,Ps,n ave と併せて表1に
示す。
Negative electrode of carbonaceous material measured in this way
The capacity is the above HW, SI, Ps, n aveTable 1 together with
Show.

【0090】[0090]

【表1】 [Table 1]

【0091】比較例1 炭素化原料の焼成を窒素気流下で行わないこと以外は実
施例1と同様にして炭素質材料を製造した。なお、焼成
の際の到達温度は1100℃、1200℃、1300℃
と変化させた。
Comparative Example 1 A carbonaceous material was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbonization raw material was not fired in a nitrogen stream. The temperatures reached during firing are 1100 ° C, 1200 ° C, 1300 ° C.
I changed it.

【0092】そして、得られた炭素質材料について、ラ
マンスペクトル,X線回折スペクトルを測定し、ラマン
散乱スペクトルにおいて1340cm-1付近に現れるピ
ークの半価半幅を求め、さらにX線回折スペクトルから
得られるデータに所定のデータ処理を施すことにより積
層構造をとる炭素原子の重量比Ps,スタッキングイン
デックスSI,積層構造部分の平均積層枚数nave を求
めた。また、得られた炭素質材料を負極材料としてコイ
ン型電池を作製し、作製したコイン型電池について、通
電条件1mAで充放電を行い、負極炭素質材料1gあた
りの放電容量を測定した。HW,Ps,SI,nave
び負極容量の測定結果を表2に示す。
Then, the Raman spectrum and the X-ray diffraction spectrum of the obtained carbonaceous material are measured, the half width at half maximum of the peak appearing near 1340 cm −1 in the Raman scattering spectrum is obtained, and further obtained from the X-ray diffraction spectrum. By subjecting the data to predetermined data processing, the weight ratio Ps of carbon atoms having a laminated structure, the stacking index SI, and the average number of laminated layers n ave in the laminated structure portion were obtained. Further, a coin-type battery was produced using the obtained carbonaceous material as a negative electrode material, and the produced coin-type battery was charged and discharged under an energization condition of 1 mA, and the discharge capacity per 1 g of the negative electrode carbonaceous material was measured. Table 2 shows the measurement results of HW, Ps, SI, nave and the negative electrode capacity.

【0093】[0093]

【表2】 [Table 2]

【0094】表1,表2を比較してわかるように、実施
例1で作製された炭素質材料は、HW,Ps,SI,n
ave が所定の条件(HW>138−0.06・T,Ps
<0.59,SI<0.76,nave <2.46)を満
たしており、378mAhと大きな負極容量を有してい
る。これに対して、比較例1で作製された炭素質材料は
いずれもHW,Ps,SI,nave が所定の条件を満た
しておらず、実施例1の炭素質材料に比べて負極容量が
小さいものとなっている。
As can be seen by comparing Table 1 and Table 2, the carbonaceous material produced in Example 1 was HW, Ps, SI, n.
ave is a predetermined condition (HW> 138-0.06 · T, Ps
<0.59, SI <0.76, n ave <2.46) are satisfied, and a large negative electrode capacity of 378 mAh is obtained. In contrast, the carbonaceous material produced in Comparative Example 1 Both HW, Ps, SI, n ave does not satisfy the predetermined condition, the negative electrode capacity is smaller than that of the carbonaceous material of Example 1 It has become a thing.

【0095】したがって、このことから、炭素前駆体の
焼成を不活性気流雰囲気下で行うことはHW,Ps,S
I,nave が所定の条件を満たし負極容量の大きな炭素
質材料を得る上で有効であることがわかった。
Therefore, from this fact, it is recommended to perform the firing of the carbon precursor in the atmosphere of inert gas such as HW, Ps and S.
It was found that I and n ave are effective in obtaining a carbonaceous material satisfying predetermined conditions and having a large negative electrode capacity.

【0096】実施例2 炭素化原料を焼成するに際し、るつぼに仕込む炭素化原
料の量を1gとしたこと以外は実施例1と同様にして炭
素質材料を製造した。
Example 2 A carbonaceous material was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the carbonization raw material charged into the crucible was 1 g when the carbonization raw material was fired.

【0097】そして、得られた炭素質材料について、ラ
マンスペクトル,X線回折スペクトルを測定し、ラマン
散乱スペクトルにおいて1340cm-1付近に現れるピ
ークの半価半幅を求め、さらにX線回折スペクトルから
得られるデータに所定のデータ処理を施すことにより積
層構造をとる炭素原子の重量比Ps,スタッキングイン
デックスSI,積層構造部分の平均積層枚数nave を求
めた。また、得られた炭素質材料を負極材料としてコイ
ン型電池を作製し、作製したコイン型電池について、通
電条件1mAで充放電を行い、負極炭素質材料1gあた
りの放電容量を測定した。HW,Ps,SI,nave
び負極容量の測定結果を表3に示す。
Then, Raman spectrum and X-ray diffraction spectrum of the obtained carbonaceous material are measured, a half-value half width of a peak appearing in the vicinity of 1340 cm -1 in Raman scattering spectrum is obtained, and further obtained from the X-ray diffraction spectrum. By subjecting the data to predetermined data processing, the weight ratio Ps of carbon atoms having a laminated structure, the stacking index SI, and the average number of laminated layers n ave in the laminated structure portion were obtained. Further, a coin-type battery was produced using the obtained carbonaceous material as a negative electrode material, and the produced coin-type battery was charged and discharged under an energization condition of 1 mA, and the discharge capacity per 1 g of the negative electrode carbonaceous material was measured. Table 3 shows the measurement results of HW, Ps, SI, nave and the negative electrode capacity.

【0098】[0098]

【表3】 [Table 3]

【0099】表3からわかるように、上記方法で製造さ
れた炭素質材料は、HW,Ps,SI,nave がいずれ
も所定の条件を満たしており、負極容量が442mAh
/gと実施例1の炭素質材料の場合よりも大きな値とな
る。
As can be seen from Table 3, in the carbonaceous material produced by the above method, HW, Ps, SI and n ave all satisfy the predetermined conditions, and the negative electrode capacity is 442 mAh.
/ G, which is a larger value than in the case of the carbonaceous material of Example 1.

【0100】このことから、炭素前駆体を不活性気流雰
囲気下で焼成して得られる炭素質材料において、負極容
量は、炭素前駆体を焼成する際の不活性気流の流量とと
もに焼成する炭素前駆体の量にも依存し、炭素前駆体1
g当たりの不活性気流量が大きい程、負極容量が大きな
値となることがわかった。
From the above, in the carbonaceous material obtained by firing the carbon precursor in the atmosphere of the inert gas, the negative electrode capacity is the carbon precursor which is fired together with the flow rate of the inert gas when firing the carbon precursor. Carbon precursor 1 depending on the amount of
It was found that the larger the flow rate of inert gas per g, the larger the negative electrode capacity.

【0101】実施例3 炭素化原料を焼成するに際し、るつぼの代わりにアルミ
ナボートを用い、アルミナボ−ト上に炭素化原料を載置
したこと以外は実施例1と同様にして炭素質材料を製造
した。なお、アルミナボート上の炭素化原料の層厚みは
約10mmであり、窒素気流中との接触面積は〜300
cm2 であった。
Example 3 A carbonaceous material was produced in the same manner as in Example 1 except that an alumina boat was used instead of the crucible and the carbonization raw material was placed on the alumina boat when the carbonization raw material was fired. did. The layer thickness of the carbonization raw material on the alumina boat was about 10 mm, and the contact area with the nitrogen stream was about 300.
It was cm 2 .

【0102】そして、得られた炭素質材料について、ラ
マンスペクトル,X線回折スペクトルを測定し、ラマン
散乱スペクトルにおいて1340cm-1付近に現れるピ
ークの半価半幅を求め、さらにX線回折スペクトルから
得られるデータに所定のデータ処理を施すことにより積
層構造をとる炭素原子の重量比Ps,スタッキングイン
デックスSI,積層構造部分の平均積層枚数nave を求
めた。また、得られた炭素質材料を負極材料としてコイ
ン型電池を作製し、作製したコイン型電池について、通
電条件1mAで充放電を行い、負極炭素質材料1gあた
りの放電容量を測定した。HW,Ps,SI,nave
び負極容量の測定結果を表4に示す。
Then, Raman spectrum and X-ray diffraction spectrum of the obtained carbonaceous material are measured, the half-width at half maximum of the peak appearing near 1340 cm -1 in the Raman scattering spectrum is obtained, and further obtained from the X-ray diffraction spectrum. By subjecting the data to predetermined data processing, the weight ratio Ps of carbon atoms having a laminated structure, the stacking index SI, and the average number of laminated layers n ave in the laminated structure portion were obtained. Further, a coin-type battery was produced using the obtained carbonaceous material as a negative electrode material, and the produced coin-type battery was charged and discharged under an energization condition of 1 mA, and the discharge capacity per 1 g of the negative electrode carbonaceous material was measured. Table 4 shows the measurement results of HW, Ps, SI, nave and the negative electrode capacity.

【0103】[0103]

【表4】 [Table 4]

【0104】表4からわかるように、上記方法で作製さ
れた炭素質材料は、HW,Ps,SI,nave がいずれ
も所定の条件を満たしており、負極容量が432mAh
/gと実施例1の炭素質材料の場合よりも大きな値とな
っている。
As can be seen from Table 4, the carbonaceous material produced by the above method has HW, Ps, SI and n ave all satisfying predetermined conditions, and has a negative electrode capacity of 432 mAh.
/ G, which is a larger value than the case of the carbonaceous material of Example 1.

【0105】このことから、炭素前駆体を不活性気流雰
囲気下で焼成して得られる炭素質材料において、負極容
量は、炭素前駆体を焼成する際の炭素前駆体の層厚み,
すなわち接触面積に依存し、炭素前駆体の層厚みが薄
く、接触面積が大きい程、負極容量が大きな値となるこ
とがわかった。これは、炭素前駆体の層厚みが薄い方が
揮発分の抜けが良いからである。
From the above, in the carbonaceous material obtained by firing the carbon precursor in an inert gas atmosphere, the negative electrode capacity is the layer thickness of the carbon precursor when firing the carbon precursor,
That is, depending on the contact area, it was found that the smaller the layer thickness of the carbon precursor and the larger the contact area, the larger the negative electrode capacity. This is because the thinner the carbon precursor layer is, the better the volatile component escapes.

【0106】実施例4 炭素化原料を焼成するに際し、炭素化原料の約10gを
るつぼに仕込み、電気炉内の圧力を20kPa程度に保
ちながら、昇温速度5℃/分、到達温度1100℃,1
200℃,1300℃,到達温度での保持時間1時間な
る条件で焼成したこと以外は実施例1と同様にして炭素
質材料を製造した。
Example 4 When firing a carbonized raw material, about 10 g of the carbonized raw material was charged into a crucible, and while maintaining the pressure in the electric furnace at about 20 kPa, the temperature rising rate was 5 ° C./min, the reached temperature was 1100 ° C. 1
A carbonaceous material was produced in the same manner as in Example 1 except that firing was carried out under the conditions of 200 ° C., 1300 ° C., and a holding time of 1 hour.

【0107】そして、得られた炭素質材料について、ラ
マンスペクトル,X線回折スペクトルを測定し、ラマン
散乱スペクトルにおいて1340cm-1付近に現れるピ
ークの半価半幅を求め、さらにX線回折スペクトルから
得られるデータに所定のデータ処理を施すことにより積
層構造をとる炭素原子の重量比Ps,スタッキングイン
デックスSI,積層構造部分の平均積層枚数nave を求
めた。また、得られた炭素質材料を負極材料としてコイ
ン型電池を作製し、作製したコイン型電池について、通
電条件1mAで充放電を行い、負極炭素質材料1gあた
りの放電容量を測定した。HW,Ps,SI,nave
び負極容量の測定結果を表5に示す。
Then, Raman spectrum and X-ray diffraction spectrum of the obtained carbonaceous material are measured, the half width at half maximum of the peak appearing at around 1340 cm -1 in Raman scattering spectrum is obtained, and further obtained from the X-ray diffraction spectrum. By subjecting the data to predetermined data processing, the weight ratio Ps of carbon atoms having a laminated structure, the stacking index SI, and the average number of laminated layers n ave in the laminated structure portion were obtained. Further, a coin-type battery was produced using the obtained carbonaceous material as a negative electrode material, and the produced coin-type battery was charged and discharged under an energization condition of 1 mA, and the discharge capacity per 1 g of the negative electrode carbonaceous material was measured. Table 5 shows the measurement results of HW, Ps, SI, nave and the negative electrode capacity.

【0108】[0108]

【表5】 [Table 5]

【0109】比較例2 炭素化原料を焼成するに際し、電気炉内の圧力を60k
Paとしたこと以外は実施例4と同様にして炭素質材料
を製造した。
Comparative Example 2 When firing the carbonized raw material, the pressure in the electric furnace was set to 60 k.
A carbonaceous material was produced in the same manner as in Example 4 except that Pa was used.

【0110】そして、得られた炭素質材料について、ラ
マンスペクトル,X線回折スペクトルを測定し、ラマン
散乱スペクトルにおいて1340cm-1付近に現れるピ
ークの半価半幅を求め、さらにX線回折スペクトルから
得られるデータに所定のデータ処理を施すことにより積
層構造をとる炭素原子の重量比Ps,スタッキングイン
デックスSI,積層構造部分の平均積層枚数nave を求
めた。また、得られた炭素質材料を負極材料としてコイ
ン型電池を作製し、作製したコイン型電池について、通
電条件1mAで充放電を行い、負極炭素質材料1gあた
りの放電容量を測定した。
Then, the Raman spectrum and the X-ray diffraction spectrum of the obtained carbonaceous material are measured, the half-width at half maximum of the peak appearing near 1340 cm -1 in the Raman scattering spectrum is obtained, and further obtained from the X-ray diffraction spectrum. By subjecting the data to predetermined data processing, the weight ratio Ps of carbon atoms having a laminated structure, the stacking index SI, and the average number of laminated layers n ave in the laminated structure portion were obtained. Further, a coin-type battery was produced using the obtained carbonaceous material as a negative electrode material, and the produced coin-type battery was charged and discharged under an energization condition of 1 mA, and the discharge capacity per 1 g of the negative electrode carbonaceous material was measured.

【0111】その結果、比較例2の炭素質材料のHW,
Ps,SI,nave 及び負極容量は、比較例1の場合と
同程度であり、上記パラメータが所定の条件を満たして
おらず、負極容量も小さいものとなっている。これに対
して、実施例4の炭素質材料は、表4を見てわかるよう
に、HW,Ps,SI,nave が所定の条件を満たして
おり、比較例2の炭素質材料に比べて遙に大きい負極容
量を有する。
As a result, HW of the carbonaceous material of Comparative Example 2,
The Ps, SI, nave and the negative electrode capacity are about the same as those in Comparative Example 1, the above parameters do not satisfy the predetermined condition, and the negative electrode capacity is also small. On the other hand, in the carbonaceous material of Example 4, as can be seen from Table 4, HW, Ps, SI, and nave satisfy the predetermined conditions, and compared with the carbonaceous material of Comparative Example 2. It has a much larger negative electrode capacity.

【0112】したがって、このことから、炭素前駆体の
焼成を低圧雰囲気下で行うことはHW,Ps,SI,n
ave が所定の条件を満たし負極容量の大きな炭素質材料
を得る上で有効であることがわかった。
Therefore, from this fact, it is recommended to perform the firing of the carbon precursor under a low pressure atmosphere in HW, Ps, SI, n.
It was found that ave is effective in obtaining a carbonaceous material satisfying predetermined conditions and having a large negative electrode capacity.

【0113】実施例5 炭素化原料の焼成を以下のようにして行うこと以外は実
施例1と同様にして炭素質材料を製造した。
Example 5 A carbonaceous material was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbonization raw material was fired as follows.

【0114】すなわち、炭素化原料の約10gをるつぼ
に仕込み、密閉電気炉内で900℃で焼成した。降温
後、再び約10gをるつぼに仕込み、電気炉内の圧力を
20kPa程度に保ちながら、昇温速度5℃/分、到達
温度1100℃、到達温度での保持時間1時間なる条件
で焼成し、炭素質材料を得た。
That is, about 10 g of the carbonized raw material was charged into a crucible and fired at 900 ° C. in a closed electric furnace. After cooling, about 10 g was charged again into the crucible, and the temperature in the electric furnace was maintained at about 20 kPa, and the temperature was raised at 5 ° C./min, the reached temperature was 1100 ° C., and the firing time was 1 hour. A carbonaceous material was obtained.

【0115】そして、得られた炭素質材料について、ラ
マンスペクトル,X線回折スペクトルを測定し、ラマン
散乱スペクトルにおいて1340cm-1付近に現れるピ
ークの半価半幅を求め、さらにX線回折スペクトルから
得られるデータに所定のデータ処理を施すことにより積
層構造をとる炭素原子の重量比Ps,スタッキングイン
デックスSI,積層構造部分の平均積層枚数nave を求
めた。また、得られた炭素質材料を負極材料としてコイ
ン型電池を作製し、作製したコイン型電池について、通
電条件1mAで充放電を行い、負極炭素質材料1gあた
りの放電容量を測定した。
Then, the Raman spectrum and the X-ray diffraction spectrum of the obtained carbonaceous material are measured, the half-width at half maximum of the peak appearing near 1340 cm -1 in the Raman scattering spectrum is obtained, and further obtained from the X-ray diffraction spectrum. By subjecting the data to predetermined data processing, the weight ratio Ps of carbon atoms having a laminated structure, the stacking index SI, and the average number of laminated layers n ave in the laminated structure portion were obtained. Further, a coin-type battery was produced using the obtained carbonaceous material as a negative electrode material, and the produced coin-type battery was charged and discharged under an energization condition of 1 mA, and the discharge capacity per 1 g of the negative electrode carbonaceous material was measured.

【0116】その結果、炭素質材料のHW,Ps,S
I,nave 及び負極容量は、実施例4の炭素質材料と同
程度であった。このことから、炭素前駆体を低圧雰囲気
下で焼成して炭素質材料を得るに際しては、排気操作を
炭素化炉あるいは炭素前駆体が加熱される前、またはそ
れらの昇温過程、到達温度保持時間のいずれで行っても
同様にHW,Ps,SI,nave が所定の条件を満たし
高負極容量を有する炭素質材料が得られることがわかっ
た。
As a result, HW, Ps, S of carbonaceous material
The I, n ave and negative electrode capacities were similar to those of the carbonaceous material of Example 4. From this, when obtaining a carbonaceous material by firing the carbon precursor in a low-pressure atmosphere, the exhaust operation should be carried out before the carbonization furnace or the carbon precursor is heated, or their temperature raising process and the reached temperature holding time. Similarly HW, Ps, SI, n ave be carried out either is found to carbonaceous materials with Komakekyoku capacity satisfies a predetermined condition is obtained.

【0117】比較例3 まず、実施例1と同様にして炭素化原料を製造した。得
られた炭素化原料の約10gをるつぼに仕込み、密閉電
気炉内で900℃で焼成した。降温後、再び約10gを
るつぼに仕込み、密閉電気炉内で、昇温速度5℃/分、
到達温度1100℃、到達温度での保持時間1時間なる
条件で焼成し、炭素質材料を得た。
Comparative Example 3 First, a carbonized raw material was produced in the same manner as in Example 1. About 10 g of the obtained carbonized raw material was charged into a crucible and fired at 900 ° C. in a closed electric furnace. After cooling, about 10 g was charged again into the crucible, and the temperature rising rate was 5 ° C./min in the closed electric furnace.
The carbonaceous material was obtained by firing at the ultimate temperature of 1100 ° C. and the holding time at the ultimate temperature of 1 hour.

【0118】この炭素質材料について、ラマンスペクト
ル,X線回折スペクトルを測定し、ラマン散乱スペクト
ルにおいて1340cm-1付近に現れるピークの半価半
幅を求め、さらにX線回折スペクトルから得られるデー
タに所定のデータ処理を施すことにより積層構造をとる
炭素原子の重量比Ps,スタッキングインデックスS
I,積層構造部分の平均積層枚数nave を求めた。ま
た、得られた炭素質材料を負極材料としてコイン型電池
を作製し、作製したコイン型電池について、通電条件1
mAで充放電を行い、負極炭素質材料1gあたりの放電
容量を測定した。
For this carbonaceous material, the Raman spectrum and the X-ray diffraction spectrum were measured, the half-width at half maximum of the peak appearing near 1340 cm −1 in the Raman scattering spectrum was determined, and the data obtained from the X-ray diffraction spectrum was given a predetermined value. Weight ratio Ps of stacking carbon atoms and stacking index S
I, the average number of stacked layers n ave of the stacked structure portion was determined. In addition, a coin-type battery was produced using the obtained carbonaceous material as a negative electrode material, and the produced coin-type battery was subjected to an energization condition 1
Charge / discharge was performed at mA, and the discharge capacity per 1 g of the negative electrode carbonaceous material was measured.

【0119】その結果、炭素質材料のHW,Ps,S
I,nave 及び負極容量は、比較例1の炭素質材料と同
程度であった。このことからも、炭素前駆体を低圧雰囲
気下で焼成して炭素質材料を得るに際しては、雰囲気の
圧力は到達温度時において低圧とされていることが重要
であることがわかった。
As a result, the carbonaceous materials HW, Ps, S
The I, nave and the negative electrode capacity were similar to those of the carbonaceous material of Comparative Example 1. From this, it was found that when the carbon precursor is fired in a low pressure atmosphere to obtain a carbonaceous material, it is important that the pressure of the atmosphere is low at the ultimate temperature.

【0120】実施例6 フルフリルアルコール樹脂を電気炉内で圧力を20kP
a程度に保ちながら、昇温速度5℃/分、到達温度12
00℃、保持時間1時間なる条件で焼成し、炭素質材料
を得た。得られた炭素質材料を冷却後、ミルにて粉砕
し、メッシュにて38μm以下に分級した。
Example 6 Furfuryl alcohol resin was applied in an electric furnace at a pressure of 20 kP.
Temperature rising rate of 5 ° C / min and ultimate temperature of 12
The carbonaceous material was obtained by firing at a temperature of 00 ° C. and a holding time of 1 hour. After cooling the obtained carbonaceous material, it was pulverized with a mill and classified to 38 μm or less with a mesh.

【0121】そして、この炭素質材料について、ラマン
スペクトル,X線回折スペクトルを測定し、ラマン散乱
スペクトルにおいて1340cm-1付近に現れるピーク
の半価半幅を求め、さらにX線回折スペクトルから得ら
れるデータに所定のデータ処理を施すことにより積層構
造をとる炭素原子の重量比Ps,スタッキングインデッ
クスSI,積層構造部分の平均積層枚数nave を求め
た。また、得られた炭素質材料を負極材料としてコイン
型電池を作製し、作製したコイン型電池について、通電
条件1mAで充放電を行い、負極炭素質材料1gあたり
の放電容量を測定した。HW,Ps,SI,nave 及び
負極容量の測定結果を表6に示す。
The Raman spectrum and X-ray diffraction spectrum of this carbonaceous material were measured, and the half-width at half maximum of the peak appearing at around 1340 cm -1 in the Raman scattering spectrum was obtained, and the data obtained from the X-ray diffraction spectrum was used. By performing predetermined data processing, the weight ratio Ps of carbon atoms having a laminated structure, the stacking index SI, and the average number of laminated layers n ave of the laminated structure portion were obtained. Further, a coin-type battery was produced using the obtained carbonaceous material as a negative electrode material, and the produced coin-type battery was charged and discharged under an energization condition of 1 mA, and the discharge capacity per 1 g of the negative electrode carbonaceous material was measured. Table 6 shows the measurement results of HW, Ps, SI, nave and the negative electrode capacity.

【0122】[0122]

【表6】 [Table 6]

【0123】比較例4 フルフリルアルコール樹脂の焼成を、密閉電気炉内で行
ったこと以外は実施例6と同様にして炭素質材料を製造
した。
Comparative Example 4 A carbonaceous material was produced in the same manner as in Example 6 except that the furfuryl alcohol resin was fired in a closed electric furnace.

【0124】そして、得られた炭素質材料について、ラ
マンスペクトル,X線回折スペクトルを測定し、ラマン
散乱スペクトルにおいて1340cm-1付近に現れるピ
ークの半価半幅を求め、さらにX線回折スペクトルから
得られるデータに所定のデータ処理を施すことにより積
層構造をとる炭素原子の重量比Ps,スタッキングイン
デックスSI,積層構造部分の平均積層枚数nave を求
めた。また、得られた炭素質材料を負極材料としてコイ
ン型電池を作製し、作製したコイン型電池について、通
電条件1mAで充放電を行い、負極炭素質材料1gあた
りの放電容量を測定した。HW,Ps,SI,nave
び負極容量の測定結果を表7に示す。
Then, Raman spectrum and X-ray diffraction spectrum of the obtained carbonaceous material are measured, the half-width at half maximum of the peak appearing near 1340 cm -1 in Raman scattering spectrum is obtained, and further obtained from the X-ray diffraction spectrum. By subjecting the data to predetermined data processing, the weight ratio Ps of carbon atoms having a laminated structure, the stacking index SI, and the average number of laminated layers n ave in the laminated structure portion were obtained. Further, a coin-type battery was produced using the obtained carbonaceous material as a negative electrode material, and the produced coin-type battery was charged and discharged under an energization condition of 1 mA, and the discharge capacity per 1 g of the negative electrode carbonaceous material was measured. Table 7 shows the measurement results of HW, Ps, SI, nave and the negative electrode capacity.

【0125】[0125]

【表7】 [Table 7]

【0126】表6,表7を比較してわかるように、実施
例6の炭素質材料は、HW,Ps,SI,nave が所定
の条件を満たしており、比較例4の炭素質材料よりも大
きい負極容量を有している。これに対して、比較例4の
炭素質材料は、HW,Ps,SI,nave が所定の条件
を満たしておらず、負極容量が小さいものとなってい
る。
As can be seen by comparing Tables 6 and 7, the carbonaceous material of Example 6 satisfies the predetermined conditions of HW, Ps, SI and n ave, and is higher than that of the carbonaceous material of Comparative Example 4. Also has a large negative electrode capacity. On the other hand, in the carbonaceous material of Comparative Example 4, HW, Ps, SI, and nave do not satisfy the predetermined conditions, and the negative electrode capacity is small.

【0127】このことから炭素前駆体として、酸素を含
む官能基を導入した石油ピッチと同様、焼成して難黒鉛
化炭素となる有機材料を用いるときにも本製造方法は有
効であることがわかった。
From this, it is found that the present production method is effective also when an organic material which becomes non-graphitizable carbon by firing is used as the carbon precursor, as in the case of petroleum pitch into which a functional group containing oxygen is introduced. It was

【0128】[0128]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の負極材料は、炭素前駆体を焼成して得られる難黒鉛
化炭素材料であって、X線回折スペクトルのうち(00
2)結晶格子面由来の回折ピーク及び(002)結晶格
子面由来の回折ピークより低角度側のX線回折スペクト
ルから求められる積層構造をとる炭素の重量比Ps、ス
タッキングインデックスSI、積層構造部分の平均積層
数nave さらにはラマンスペクトルにおいて1340c
-1付近に現れるピークの半価半幅HWが規制されてい
るので、リチウム非水電解液電池の負極材料として用い
た場合に理論値を遙に上回る高リチウムドープ量が得ら
れる。
As is apparent from the above description, the negative electrode material of the present invention is a non-graphitizable carbon material obtained by firing a carbon precursor, and has an X-ray diffraction spectrum of (00
2) Weight ratio Ps of carbon having a laminated structure determined from the X-ray diffraction spectrum on the lower angle side of the diffraction peaks derived from the crystal lattice plane and the diffraction peak derived from the (002) crystal lattice plane, the stacking index SI, and the laminated structure portion Average stacking number n ave and 1340c in Raman spectrum
Since the half-value half-width HW of the peak appearing in the vicinity of m −1 is regulated, when used as a negative electrode material of a lithium non-aqueous electrolyte battery, a high lithium doping amount far exceeding the theoretical value can be obtained.

【0129】また、このような負極材料は、焼成して難
黒鉛化炭素となる炭素前駆体を、炭素前駆体1g当たり
0.1ml/分以上の流量の不活性気体雰囲気下、ある
いは圧力50kPa以下の雰囲気下、温度600℃以上
で熱処理することにより得られ、原料への添加物の添加
等これまでの製造操作以外の付加的操作が不要である。
したがって、製造操作の簡易化,コストの低減化に有利
であり、工業的価値は極めて大きい。
Such a negative electrode material is prepared by firing a carbon precursor which becomes non-graphitizable carbon in an inert gas atmosphere at a flow rate of 0.1 ml / min or more per 1 g of the carbon precursor or at a pressure of 50 kPa or less. It is obtained by heat-treating at a temperature of 600 ° C. or higher in the above atmosphere, and does not require additional operations other than the conventional manufacturing operations such as addition of additives to the raw materials.
Therefore, it is advantageous in simplifying the manufacturing operation and reducing the cost, and its industrial value is extremely large.

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

【図1】難黒鉛化炭素材料のX線回折スペクトルを補正
して得られた曲線Icorr(θ)を示す特性図であ
る。
FIG. 1 is a characteristic diagram showing a curve Icorr (θ) obtained by correcting an X-ray diffraction spectrum of a non-graphitizable carbon material.

【図2】曲線Icorr(θ)から極小値Iaを差し引
き、さらにsin(θ)を乗することによって求められ
る曲線F(θ)を示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a curve F (θ) obtained by subtracting the minimum value Ia from the curve Icorr (θ) and then multiplying it by sin (θ).

【図3】曲線F(θ)をフーリエ変換することによって
求められるパターソン関数曲線を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a Patterson function curve obtained by Fourier transforming a curve F (θ).

【図4】X線回折スペクトルをスムージング処理して得
られた曲線I(θ)を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a curve I (θ) obtained by smoothing an X-ray diffraction spectrum.

フロントページの続き (72)発明者 西 美緒 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 権野 善久 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 永峰 政幸 東京都渋谷区渋谷2丁目22番3号 株式 会社ソニー・エナジー・テック内 (56)参考文献 特開 平3−137010(JP,A) 特開 平2−66856(JP,A) 特開 昭58−93176(JP,A) 特開 昭62−76155(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/58 H01M 4/02 - 4/04 H01M 10/40 Front page continuation (72) Inventor Mio Nishi 6-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Yoshihisa Gonno 6-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Incorporated (72) Inventor Masayuki Nagamine 2-22-3 Shibuya, Shibuya-ku, Tokyo Inside Sony Energy Tech Co., Ltd. (56) Reference JP-A-3-137010 (JP, A) JP-A-2- 66856 (JP, A) JP-A-58-93176 (JP, A) JP-A-62-76155 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 4/58 H01M 4 / 02-4/04 H01M 10/40

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 炭素前駆体を1g当たり0.1ml/分
以上の流量の不活性気体雰囲気下、温度600℃以上で
熱処理して得られる難黒鉛化炭素材料であって、X線回
折スペクトルのうち(002)結晶格子面由来の回折ピ
ーク及び(002)結晶格子面由来の回折ピークより低
角度側のX線回折スペクトルから求められる積層構造を
とる炭素の重量比Psが0.59より小さいかあるいは
スタッキングインデックスSIが0.76より小さいこ
とを特徴とする負極材料。
1. A non-graphitizable carbon material obtained by heat-treating a carbon precursor at a temperature of 600 ° C. or higher in an inert gas atmosphere at a flow rate of 0.1 ml / min or more per 1 g, which has an X-ray diffraction spectrum Among them, the weight ratio Ps of carbon having a laminated structure obtained from the X-ray diffraction spectrum on the lower side of the diffraction peak derived from the (002) crystal lattice plane and the diffraction peak derived from the (002) crystal lattice plane is smaller than 0.59. Alternatively, a negative electrode material having a stacking index SI smaller than 0.76.
【請求項2】 X線回折スペクトルのうち(002)結
晶格子面由来の回折ピーク及び(002)結晶格子面由
来の回折ピークより低角度側のX線回折スペクトルから
求められる積層構造部分の平均積層数n ave が2.4
6より小さいことを特徴とする請求項1記載の負極材
料。
2. The average lamination of the laminated structure part obtained from the diffraction peak derived from the (002) crystal lattice plane and the X-ray diffraction spectrum lower than the diffraction peak derived from the (002) crystal lattice plane in the X-ray diffraction spectrum. The number n ave is 2.4
The negative electrode material according to claim 1, which is smaller than 6.
【請求項3】 炭素前駆体を1g当たり0.1ml/分
以上の流量の不活性気体雰囲気下、温度600℃以上で
熱処理して得られる難黒鉛化炭素材料であって、焼成温
度をT℃、ラマンスペクトルにおいて1340cm −1
付近に現れるピークの半価半幅をHWとしたときに、 HW>138−0.06・T なる条件を満たすことを特徴とする負極材料。
3. A non-graphitizable carbon material obtained by heat-treating a carbon precursor at a temperature of 600 ° C. or higher in an inert gas atmosphere with a flow rate of 0.1 ml / min or higher per 1 g, and a firing temperature of T ° C. , In Raman spectrum 1340 cm −1
A negative electrode material, which satisfies a condition of HW> 138-0.06 · T, where HW is a half width at half maximum of a peak appearing in the vicinity.
【請求項4】 焼成して難黒鉛化炭素となる炭素前駆体
を、炭素前駆体1g当たり0.1ml/分以上の流量の
不活性気体雰囲気下、温度600℃以上で熱処理するこ
とを特徴とする負極材料の製造方法。
4. A carbon precursor, which becomes non-graphitizable carbon by firing, is heat-treated at a temperature of 600 ° C. or higher in an inert gas atmosphere at a flow rate of 0.1 ml / min or more per 1 g of the carbon precursor. Method for producing negative electrode material.
【請求項5】 焼成して難黒鉛化炭素となる炭素前駆体
を、圧力50kPa以下の雰囲気下、熱処理することを
特徴とする請求項4記載の負極材料の製造方法。
5. The method for producing a negative electrode material according to claim 4 , wherein the carbon precursor that becomes non-graphitizable carbon by firing is heat-treated in an atmosphere at a pressure of 50 kPa or less.
【請求項6】 炭素前駆体を熱処理するに際し、該炭素
前駆体を雰囲気との接触面積が1kg当たり10cm
以上となるように層状に載置することを特徴とする請求
項4記載の負極材料の製造方法。
6. When the carbon precursor is heat-treated, the contact area of the carbon precursor with the atmosphere is 10 cm 2 per 1 kg.
The method for producing a negative electrode material according to claim 4, wherein the layers are placed in a layered manner as described above.
【請求項7】 リチウムイオンをドープ・脱ドープし得
る難黒鉛化炭素を含む負極と、 リチウム複合酸化物を正極活物質として含む正極と、 非水電解液とを備えてなり、 上記難黒鉛化炭素は炭素前駆体を1g当たり0.1ml
/分以上の流量の不活性気体雰囲気下、温度600℃以
上で熱処理して得られる難黒鉛化炭素であり、X線回折
スペクトルのうち(002)結晶格子面由来の回折ピー
ク及び(002)結晶格子面由来の回折ピークより低角
度側のX線回折スペクトルから求められる積層構造をと
る炭素の重量比Psが0.59より小さいかあるいはス
タッキングインデックスSIが0.76より小さいこと
を特徴とする非水電解液二次電池。
7. A non-graphitizable carbon material comprising a negative electrode containing non-graphitizable carbon capable of being doped / dedoped with lithium ions, a positive electrode containing a lithium composite oxide as a positive electrode active material, and a non-aqueous electrolyte solution. Carbon is 0.1 ml per gram of carbon precursor
A non-graphitizable carbon obtained by heat treatment at a temperature of 600 ° C. or higher in an inert gas atmosphere with a flow rate of not less than 1 minute / minute, and a diffraction peak derived from a (002) crystal lattice plane and a (002) crystal in an X-ray diffraction spectrum. Non-characterized in that the weight ratio Ps of carbon having a laminated structure obtained from the X-ray diffraction spectrum on the lower angle side from the diffraction peak derived from the lattice plane is smaller than 0.59 or the stacking index SI is smaller than 0.76. Water electrolyte secondary battery.
【請求項8】 上記難黒鉛化炭素は、X線回折スペクト
ルのうち(002)結晶格子面由来の回折ピーク及び
(002)結晶格子面由来の回折ピークより低角度側の
X線回折スペクトルから求められる積層構造部分の平均
積層数n ave が2.46より小さいことを特徴とする
請求項7記載の非水電解液二次電池。
8. The non-graphitizable carbon is obtained from an X-ray diffraction spectrum, which is derived from a diffraction peak derived from a (002) crystal lattice plane and an X-ray diffraction spectrum lower than a diffraction peak derived from a (002) crystal lattice plane. Average of laminated structure parts
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 7, wherein the number of stacked layers n ave is smaller than 2.46.
【請求項9】 負極が炭素前駆体を1g当たり0.1m
l/分以上の流量の不活性気体雰囲気下、温度600℃
以上で熱処理して得られる難黒鉛化炭素を含む非水電解
液二次電池であって、 上記難黒鉛化炭素は、焼成温度をT℃、ラマンスペクト
ルにおいて1340cm −1 付近に現れるピークの半価
半幅をHWとしたときに、 HW>138−0.06・T なる条件を満たすことを特徴とする非水電解液二次電
池。
9. The negative electrode contains 0.1 m of carbon precursor per 1 g of carbon precursor.
Temperature 600 ° C in an inert gas atmosphere with a flow rate of 1 / min or more
A non-aqueous electrolyte secondary battery containing non-graphitizable carbon obtained by the above heat treatment, wherein the non-graphitizable carbon has a half-value of a peak appearing in the vicinity of 1340 cm −1 in a Raman spectrum at a firing temperature of T ° C. A non-aqueous electrolyte secondary battery which satisfies the condition of HW> 138-0.06 · T when the half width is HW.
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