JP3406843B2 - Lithium secondary battery - Google Patents

Lithium secondary battery

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JP3406843B2
JP3406843B2 JP22570798A JP22570798A JP3406843B2 JP 3406843 B2 JP3406843 B2 JP 3406843B2 JP 22570798 A JP22570798 A JP 22570798A JP 22570798 A JP22570798 A JP 22570798A JP 3406843 B2 JP3406843 B2 JP 3406843B2
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graphite
lithium
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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、リチウム二次電池
に関し、特に負極の構成を改良したリチウム二次電池に
係わる。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lithium secondary battery, and more particularly to a lithium secondary battery having an improved negative electrode structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、負極活物質としてリチウムを用い
た非水電解質電池は高エネルギー密度電池として注目さ
れており、正極活物質に二酸化マンガン(MnO2 )、
フッ化炭素[(CF2n ]、塩化チオニル(SOCl
2 )等を用いた一次電池は、既に電卓、時計の電源やメ
モリのバックアップ電池として多用されている。
2. Description of the Related Art In recent years, non-aqueous electrolyte batteries using lithium as a negative electrode active material have been attracting attention as high energy density batteries, and manganese dioxide (MnO 2 ) has been used as a positive electrode active material.
Fluorocarbon [(CF 2 ) n ], thionyl chloride (SOCl
2 ) The primary batteries using these are already widely used as calculators, clock power supplies, and memory backup batteries.

【0003】さらに、近年、VTR、通信機器などの各
種の電子機器の小型、軽量化に伴いそれらの電源として
高エネルギー密度の二次電池の要求が高まり、リチウム
を負極活物質とするリチウム二次電池の研究が活発に行
われている。
Further, in recent years, with the reduction in size and weight of various electronic devices such as VTRs and communication devices, the demand for high energy density secondary batteries as their power source has increased, and lithium secondary batteries using lithium as a negative electrode active material. Batteries are being actively researched.

【0004】リチウム二次電池は、負極にリチウムを用
い、電解液として炭酸プロピレン(PC)、1,2−ジ
メトキシエタン(DME)、γ−ブチロラクトン(γ−
BL)、テトラヒドロフラン(THF)等の非水溶媒中
にLiClO4 、LiBF4 、LiAsF6 等のリチウ
ム塩を溶解した非水電解液やリチウムイオン伝導性固体
電解質を用い、また正極活物質としては主にTiS2
MoS2 、V25、V613、MnO2 等のリチウム
との間でトポケミカル反応する化合物を用いることが研
究されている。
Lithium secondary batteries use lithium for the negative electrode and use propylene carbonate (PC), 1,2-dimethoxyethane (DME), γ-butyrolactone (γ-) as an electrolyte.
BL), tetrahydrofuran (THF) or the like, a non-aqueous electrolyte solution or a lithium ion conductive solid electrolyte in which a lithium salt such as LiClO 4 , LiBF 4 , or LiAsF 6 is dissolved in a non-aqueous solvent, and a positive electrode active material is mainly used. TiS 2 ,
The use of compounds such as MoS 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , and MnO 2 that undergo a topochemical reaction with lithium has been studied.

【0005】しかしながら、上述したリチウム二次電池
は現在まだ実用化されていない。この主な理由は、充放
電効率が低く、しかも充放電が可能な回数(サイクル寿
命)が短いためである。この原因は、負極のリチウムと
非水電解液との反応によるリチウムの劣化によるところ
が大きいと考えられている。すなわち、放電時にリチウ
ムイオンとして非水電解液中に溶解したリチウムは、充
電時に析出する際に溶媒と反応し、その表面が一部不活
性化される。このため、充放電を繰り返していくとデン
ドライド状(樹枝状)や小球状にリチウムが析出し、さ
らにはリチウムが集電体より脱離するなどの現象が生じ
る。
However, the lithium secondary battery described above has not yet been put into practical use. The main reason for this is that the charging / discharging efficiency is low and the number of times charging / discharging is possible (cycle life) is short. It is considered that this is largely due to the deterioration of lithium due to the reaction between the negative electrode lithium and the non-aqueous electrolyte. That is, lithium that has been dissolved in the non-aqueous electrolyte as lithium ions during discharge reacts with the solvent during precipitation during charging, and its surface is partially inactivated. Therefore, when charging and discharging are repeated, lithium deposits in a dendrite-like (dendritic) or small spherical shape, and further lithium is desorbed from the current collector.

【0006】このようなことから、リチウム二次電池に
組み込まれる負極としてリチウムを吸蔵・放出する炭素
質物、例えばコークス、樹脂焼成体、炭素繊維、熱分解
気相炭素などを用いることによって、リチウムと非水電
解液との反応、さらにはデンドライド析出による負極特
性の劣化を改善することが提案されている。
From the above, by using a carbonaceous material that absorbs and releases lithium, such as coke, a resin fired body, carbon fiber, and pyrolytic vapor phase carbon, as a negative electrode incorporated in a lithium secondary battery, It has been proposed to improve the reaction with the non-aqueous electrolyte and further the deterioration of the negative electrode characteristics due to the deposition of dendrites.

【0007】前記炭素質物を含む負極は、炭素質物の中
でも主に炭素原子からなる六角網面層が積み重なった構
造(黒鉛構造)の部分において、前記の層と層の間の部
分にリチウムイオンが出入りすることにより充放電を行
うと考えられている。このため、リチウム二次電池の負
極にはある程度黒鉛構造の発達した炭素質物を用いる必
要がある。しかしながら、黒鉛化の進んだ巨大結晶を粉
末化した炭素質物を非水電解液中で負極として用いる
と、非水電解液が分解し、結果して電池の容量および充
放電効率が低くなる。特に、高電流密度で電池を作動さ
せると、容量、充放電効率、放電時の電圧の低下が著し
くなる。また、充放電サイクルが進むに従い炭素質物の
結晶構造あるいは微細構造が崩れ、リチウムの吸蔵放出
能が劣化し、サイクル寿命が低下するという問題点があ
った。
The negative electrode containing the carbonaceous material has a structure (graphite structure) in which hexagonal mesh plane layers mainly composed of carbon atoms are stacked in the carbonaceous material, and lithium ions are present between the layers. It is considered to charge and discharge by going in and out. Therefore, it is necessary to use a carbonaceous material having a graphite structure developed to some extent for the negative electrode of the lithium secondary battery. However, when a carbonaceous material obtained by pulverizing giant crystals having advanced graphitization is used as a negative electrode in a non-aqueous electrolytic solution, the non-aqueous electrolytic solution is decomposed, resulting in low battery capacity and charge / discharge efficiency. In particular, when the battery is operated at a high current density, the capacity, charging / discharging efficiency, and the voltage during discharging remarkably decrease. Further, as the charging / discharging cycle progresses, the crystal structure or the fine structure of the carbonaceous material collapses, the lithium storage / release capacity deteriorates, and the cycle life decreases.

【0008】また、黒鉛化物においてその粉末は薄片状
であるため、リチウムイオンの挿入する黒鉛結晶子のc
軸方向の面が電解液に露出する面積がより小さくなるた
め、ハイレートの充放電サイクルにおいては急激に容量
が低下する問題がある。このため、カーボンブラック等
を添加して改善がなされているが、負極充填密度が低下
する問題が生じる。その結果、従来の黒鉛化物では高容
量のリチウム二次電池を実現できなかった。
Further, since the powder of the graphitized product is flaky, the c of the graphite crystallite in which lithium ions are inserted is used.
Since the area where the axial surface is exposed to the electrolytic solution becomes smaller, there is a problem that the capacity rapidly decreases in a high-rate charge / discharge cycle. Therefore, although improvement has been made by adding carbon black or the like, there is a problem that the negative electrode packing density is lowered. As a result, a high-capacity lithium secondary battery could not be realized with the conventional graphitized product.

【0009】さらに、黒鉛化の進んだ炭素繊維において
も、粉末にすると非水電解液が分解し、巨大結晶の粉末
を用いた場合と同様に、負極としての性能が大幅に低下
するなどの問題点を有していた。
Further, even in the case of carbon fiber having advanced graphitization, the non-aqueous electrolytic solution is decomposed when powdered, and the problem that the performance as the negative electrode is significantly lowered is the same as when the powder of giant crystals is used. Had a point.

【0010】一方、黒鉛化度の低いコークスや炭素繊維
等の炭素化物では、溶媒の分解はある程度抑えられるも
のの、容量および充放電効率が低く、しかも充放電の過
電圧が大きいこと、電池の放電電圧の平坦性が低いこ
と、さらにサイクル寿命が低いことなどの問題点を有し
ている。
On the other hand, in the case of carbonization products such as coke and carbon fiber having a low degree of graphitization, although the decomposition of the solvent can be suppressed to some extent, the capacity and charge / discharge efficiency are low, and the overvoltage of charge / discharge is large, and the discharge voltage of the battery is large. Has a low flatness and a low cycle life.

【0011】従来、特開昭62−268058号、特開
平2−82466号、特開平4−61747号、特開平
4−115458号、特開平4−184862号、特開
平4−190557号等に開示されているように種々の
炭素化物や黒鉛化物の黒鉛化度を制御し、最適な黒鉛構
造のパラメータについて提案されてきたが、十分な特性
を有する負極は得られていない。また、特開平4−79
170号、特開平4−82172号には負極として用い
る炭素繊維について開示されているが、それを粉末化し
た炭素質物を用いた負極の性能は問題を有している。
Previously disclosed in JP-A-62-168058, JP-A-2-824466, JP-A-4-61747, JP-A-4-115458, JP-A-4-184862, JP-A-4-190557 and the like. It has been proposed to control the graphitization degree of various carbonized materials and graphitized materials as described above and to optimize parameters of the graphite structure, but a negative electrode having sufficient characteristics has not been obtained. In addition, JP-A-4-79
No. 170 and JP-A-4-82172 disclose a carbon fiber used as a negative electrode, but the performance of a negative electrode using a carbonaceous material obtained by pulverizing the carbon fiber has a problem.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高容
量で充放電効率、サイクル寿命、放電電圧の平坦性、急
速充放電サイクルなど電池特性が優れたリチウム二次電
池を提供しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a lithium secondary battery having high capacity and excellent battery characteristics such as charge / discharge efficiency, cycle life, discharge voltage flatness, and rapid charge / discharge cycle. It is a thing.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明に係わるリチウム
二次電池は、正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出する
炭素質物を含む負極と、非水電解液とを具備したリチウ
ム二次電池において、前記炭素質物は、X線回折におい
て黒鉛構造の(002)面の面間隔d 002 が0.337
0nm以下に由来する回折ピークを示す薄片状黒鉛及び
X線回折において前記回折ピークを示す薄片状の黒鉛化
したコークスから選ばれる少なくとも1種類からなる黒
鉛化物粉末と、黒鉛構造の(002)面の面間隔d 002
が前記黒鉛化物粉末の前記面間隔d 002 に比べて大き
く、かつ0.340nm以下の範囲に由来する回折ピー
クをX線回折において示すメソフェーズピッチ系炭素繊
維とを含むことを特徴とするものである。
A lithium secondary battery according to the present invention is a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode containing a carbonaceous material that absorbs and releases lithium ions, and a non-aqueous electrolyte, The carbonaceous material has an X-ray diffraction odor
And the interplanar spacing d 002 of the (002) plane of the graphite structure is 0.337.
Flake graphite showing a diffraction peak derived from 0 nm or less, and
Black consisting of at least one kind selected from flaky graphitized coke showing the above-mentioned diffraction peak in X-ray diffraction
The spacing between the lead compound powder and the (002) plane of the graphite structure d 002
Is larger than the interplanar spacing d 002 of the graphitized powder.
And the diffraction peak derived from the range of 0.340 nm or less
And a mesophase pitch-based carbon fiber, which shows the blackness in X-ray diffraction .

【0014】前記メソフェーズピッチ系炭素繊維は、繊
維長さ方向に対して垂直な断面における結晶子の配向が
放射状、ラメラ状またはブルックステーラ型であること
が好ましい。
In the above mesophase pitch carbon fiber, it is preferable that the crystallite orientation in a cross section perpendicular to the fiber length direction is radial, lamellar or Brookstaylor type.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるリチウム二
次電池(例えば円筒形リチウム二次電池)を図1を参照
して詳細に説明する。有底円筒状の容器1は、底部に絶
縁体2が配置されている。電極群3は、前記容器 1内に
収納されている。前記電極群3は、正極4、セパレ―タ
5及び負極6をこの順序で積層した帯状物を前記負極6
が外側に位置するように渦巻き状に巻回した構造になっ
ている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a lithium secondary battery (for example, a cylindrical lithium secondary battery) according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. The bottomed cylindrical container 1 has an insulator 2 arranged at the bottom. The electrode group 3 is housed in the container 1. The electrode group 3 includes a strip-shaped product obtained by stacking a positive electrode 4, a separator 5 and a negative electrode 6 in this order.
Has a structure in which it is spirally wound so that it is located outside.

【0016】前記容器1内には、電解液が収容されてい
る。中央部が開口された絶縁紙7は、前記容器1内の前
記電極群3の上方に載置されている。絶縁封口板8は、
前記容器1の上部開口部に配置され、かつ前記上部開口
部付近を内側にかしめ加工することにより前記封口板8
は前記容器1に液密に固定されている。正極端子9は、
前記絶縁封口板8の中央には嵌合されている。正極リ―
ド10の一端は、前記正極4に、他端は前記正極端子9
にそれぞれ接続されている。前記負極6は、図示しない
負極リ―ドを介して負極端子である前記容器1に接続さ
れている。
An electrolytic solution is contained in the container 1. The insulating paper 7 having a central opening is placed above the electrode group 3 in the container 1. The insulating sealing plate 8 is
The sealing plate 8 is arranged in the upper opening of the container 1 and the vicinity of the upper opening is caulked inward.
Is liquid-tightly fixed to the container 1. The positive electrode terminal 9 is
It is fitted in the center of the insulating sealing plate 8. Positive electrode lead
One end of the battery 10 is connected to the positive electrode 4 and the other end is connected to the positive electrode terminal 9
Respectively connected to. The negative electrode 6 is connected to the container 1, which is a negative electrode terminal, via a negative electrode lead (not shown).

【0017】前記容器1は、例えばステンレスから作ら
れている。前記正極4は、正極活物質に導電剤および結
着剤を適当な溶媒に懸濁し、この懸濁物を集電体に塗
布、乾燥して薄板状にすることにより作製される。
The container 1 is made of, for example, stainless steel. The positive electrode 4 is prepared by suspending a conductive agent and a binder in a positive electrode active material in an appropriate solvent, applying the suspension to a current collector, and drying the suspension to form a thin plate.

【0018】前記正極活物質としては、種々の酸化物、
例えば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物、
リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト化
合物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウム
を含むバナジウム酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリ
ブデンなどのカルコゲン化合物などを挙げることができ
る。中でも、リチウムコバルト酸化物(LiCoO
2 )、リチウムニッケル酸化物(LiNiO2 )、リチ
ウムマンガン酸化物(LiMn24 、LiMnO2
を用いると、高電圧が得られるために好ましい。
As the positive electrode active material, various oxides,
For example, manganese dioxide, lithium manganese composite oxide,
Examples thereof include lithium-containing nickel oxide, lithium-containing cobalt compound, lithium-containing nickel-cobalt oxide, lithium-containing vanadium oxide, and chalcogen compounds such as titanium disulfide and molybdenum disulfide. Among them, lithium cobalt oxide (LiCoO
2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 , LiMnO 2 )
Is preferable because a high voltage can be obtained.

【0019】前記導電剤としては、例えばアセチレンブ
ラック、カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができ
る。前記結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエ
チレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVD
E)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPD
M)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)等を用いる
ことができる。
Examples of the conductive agent include acetylene black, carbon black, graphite and the like. Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVD).
E), ethylene-propylene-diene copolymer (EPD
M), styrene-butadiene rubber (SBR) and the like can be used.

【0020】前記正極活物質、導電剤および結着剤の配
合割合は、正極活物質80〜95重量%、導電剤3〜2
0重量%、結着剤2〜7重量%の範囲にすることが好ま
しい。
The mixing ratio of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder is 80 to 95% by weight of the positive electrode active material and the conductive agent 3 to 2.
It is preferable that the content is 0% by weight and the binder is 2 to 7% by weight.

【0021】前記集電体としては、例えばアルミニウム
箔、ステンレス箔、ニッケル箔等を用いることができ
る。前記セパレータ5としては、例えば合成樹脂製不織
布、ポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレン多孔
質フィルム等を用いることができる。
As the current collector, for example, aluminum foil, stainless foil, nickel foil or the like can be used. As the separator 5, for example, a synthetic resin non-woven fabric, a polyethylene porous film, a polypropylene porous film, or the like can be used.

【0022】前記負極6は、下記(1)〜(4)に説明
する炭素質物を含む。ただし、炭素質物を決定するため
のLa、d002 、Lcおよび強度比(P101 /P100
の測定、定義は、次の通りである。
The negative electrode 6 contains the carbonaceous material described in (1) to (4) below. However, La, d 002 , Lc and intensity ratio (P 101 / P 100 ) for determining carbonaceous matter
The measurement and definition of are as follows.

【0023】(a)X線回折法による測定のデータは全
てCuKαをX線源、標準物質に高純度シリコンを使用
した。La、d002 、Lcは各回折ピークの位置、及び
半値幅から求めた。算出方法としては、半値幅中点法を
用いた。
(A) For all data measured by the X-ray diffraction method, CuKα was used as the X-ray source, and high-purity silicon was used as the standard substance. La, d 002 , and Lc were obtained from the position of each diffraction peak and the full width at half maximum. The half-width half-point method was used as the calculation method.

【0024】(b)a軸方向の結晶子の長さLaおよび
c軸方向の結晶子の長さLcは、シェラーの式の形状因
子であるKが0.89とした時の値である。 (c)X線回折法による(101)回折ピークP101
(100)回折ピークP100 の強度比(P101 /P
100 )とは、それらピークの高さ比から求めたものであ
る。
(B) The crystallite length La in the a-axis direction and the crystallite length Lc in the c-axis direction are values when K, which is the form factor of Scherrer's equation, is 0.89. (C) Intensity ratio (P 101 / P of (101) diffraction peak P 101 and (100) diffraction peak P 100 by X-ray diffraction method
100 ) is obtained from the height ratio of those peaks.

【0025】(1)炭素質物 この炭素質物は、X線回折法による黒鉛構造の(00
2)面の面間隔d002 が0.335〜0.336nmの
範囲にあり、(101)回折ピークP101 と(100)
回折ピークP100 のピーク強度比(P101 /P100 )が
2.2を越え、a軸方向の結晶子の長さLaとc軸方向
の結晶子の長さLcの比(La/Lc)が1.5未満の
粉末である。
(1) Carbonaceous Material This carbonaceous material has a graphite structure of (00
2) The interplanar spacing d 002 is in the range of 0.335 to 0.336 nm, and the (101) diffraction peaks P 101 and (100)
The peak intensity ratio (P 101 / P 100 ) of the diffraction peak P 100 exceeds 2.2, and the ratio of the crystallite length La in the a-axis direction to the crystallite length Lc in the c-axis direction (La / Lc) Is less than 1.5.

【0026】前記炭素質物は、X線回折法により得られ
る(002)面の平均面間隔d002が0.335〜0.
336nmである。このような炭素質物は、リチウムイ
オンを挿入できるサイトが多くなり、容量は増大する。
ただし、前記範囲を逸脱する平均面間隔を有する炭素質
物では、容量が低下し、電池の放電時の電圧の平坦性が
低くなる。
The carbonaceous material has an average interplanar spacing d 002 of (002) planes obtained by X-ray diffractometry of 0.335 to 0.
336 nm. In such a carbonaceous material, the number of sites into which lithium ions can be inserted increases, and the capacity increases.
However, a carbonaceous material having an average interplanar spacing that deviates from the above range has a low capacity and a low flatness of voltage when the battery is discharged.

【0027】前記強度比(P101 /P100 )が2.2を
越える炭素質物は、黒鉛構造が非常に発達している。こ
のような黒鉛構造は、積み重なった六角網面層間のず
れ、ねじれ、角度が少ないものである。これは従来の天
然黒鉛の特徴を有しているため、ハイレートの充放電条
件では容量の低下を起す。このため、前記X線回折法に
よるa軸方向の結晶子の長さLaとC軸方向の結晶子の
長さLcの比(La/Lc)を1.5未満とすることに
より、前記ハイレートの充放電条件での容量の低下を回
避した黒鉛化物を得ることができた。すなわち、従来の
黒鉛より前記Laを短く、前記Lcを長くすることによ
り、リチウムイオンの挿入・脱離反応を円滑に行うこと
ができ、前記層構造の問題点を克服することが可能とな
り、ハイレートの充放電条件で高容量を得ることができ
る。
The carbonaceous material having a strength ratio (P 101 / P 100 ) of more than 2.2 has a very developed graphite structure. Such a graphite structure has few deviations, twists, and angles between the stacked hexagonal mesh plane layers. Since this has the characteristics of conventional natural graphite, the capacity decreases under high-rate charge / discharge conditions. Therefore, by setting the ratio (La / Lc) of the crystallite length La in the a-axis direction to the crystallite length Lc in the C-axis direction by the X-ray diffraction method to be less than 1.5, the high rate It was possible to obtain a graphitized product that avoids a decrease in capacity under charge and discharge conditions. That is, by making the La shorter and the Lc longer than in the conventional graphite, it is possible to smoothly carry out the insertion / desorption reaction of lithium ions, and it becomes possible to overcome the problems of the layer structure. A high capacity can be obtained under the charge and discharge conditions.

【0028】前記炭素質物は、X軸回折により得られる
(110)面の回折ピークによる黒鉛構造のa軸方向の
結晶子の長さLaが20〜100nm、より好ましくは
40〜80nmであることが望ましい。また、前記炭素
質物の黒鉛構造におけるa軸面の形状は長方形であるこ
とが好ましい。
In the carbonaceous material, the crystallite length La in the a-axis direction of the graphite structure according to the diffraction peak of the (110) plane obtained by X-axis diffraction is 20 to 100 nm, more preferably 40 to 80 nm. desirable. Further, the shape of the a-axis surface in the graphite structure of the carbonaceous material is preferably rectangular.

【0029】前記Laが前記範囲内にある炭素質物は、
黒鉛構造が適度に発達しており、かつ結晶子のa軸方向
の長さが適度であるため、リチウムイオンが六角網面層
の層間に拡散し易くなり、また、リチウムイオンの出入
りするサイトが多くなり、リチウムイオンがより多く吸
蔵・放出できる性質を示す。
The carbonaceous material having La in the above range is
Since the graphite structure is moderately developed and the length of the crystallite in the a-axis direction is moderate, lithium ions easily diffuse between the layers of the hexagonal network plane layer, and the site where lithium ions come in and out It has the property of increasing the number of lithium ions and storing and releasing more lithium ions.

【0030】前記Laが100nmを越えた炭素質物
は、巨大結晶となり、リチウムイオンが六角網面層の層
間へ拡散し難くなり、リチウムイオンの吸蔵・放出量が
確保し難くなる。また、その表面は、非水溶媒に対して
活性であり、該溶媒が還元分解しやすくなる。一方、前
記Laが20nm未満の炭素質物は黒鉛構造が未発達の
炭素質物が炭素質物中に多く混在するため、リチウムイ
オンの六角網面層の層間への可逆的な吸蔵・放出が少な
いものになる恐れがある。
The carbonaceous material in which La exceeds 100 nm becomes a huge crystal, and it becomes difficult for lithium ions to diffuse between the layers of the hexagonal mesh plane layer, and it becomes difficult to secure the amount of occlusion / release of lithium ions. Further, the surface thereof is active with respect to the non-aqueous solvent, and the solvent is easily reductively decomposed. On the other hand, since the carbonaceous matter having La of less than 20 nm is mixed with a large amount of carbonaceous matter having an undeveloped graphite structure, it is possible to reduce reversible occlusion / release of lithium ions between the hexagonal mesh plane layers. There is a risk of becoming.

【0031】前記炭素質物は、X線回折法により得られ
るc軸方向の結晶子の大きさLcが15nm以上、より
好ましくは20〜100nmであることが望ましい。こ
のような範囲のLcを有する炭素質物は、黒鉛構造が適
度に発達し、リチウムイオンが多く可逆的に吸蔵・放出
される性質を示す。
The carbonaceous material preferably has a crystallite size Lc in the c-axis direction obtained by X-ray diffractometry of 15 nm or more, more preferably 20 to 100 nm. The carbonaceous material having Lc in such a range has a property that the graphite structure is appropriately developed and a large amount of lithium ions are reversibly stored and released.

【0032】前記炭素質物を構成する黒鉛構造と乱層構
造の比率の尺度としては、アルゴンレーザ(波長51
4.5nm)を光源として測定された炭素質物のラマン
スペクトルがある。前記炭素質物について測定されるラ
マンスペクトルには、1360cm-1付近に現れる乱層
構造に由来するピークと、1580cm-1付近に現れる
黒鉛構造に由来するピークが存在する。そのピーク強度
比、すなわち前記アルゴンレーザラマンスペクトル(波
長514.5nm)における1580cm-1のピーク強
度(R2)に対する1360cm-1のピーク強度(R
1)の比(R1/R2)の値が、0.2以下の炭素質物
を用いることが好ましい。
As a measure of the ratio of the graphite structure and the turbostratic structure constituting the carbonaceous material, an argon laser (wavelength 51
There is a Raman spectrum of the carbonaceous material measured by using (4.5 nm) as a light source. In the Raman spectrum measured for the carbonaceous material, there are a peak derived from a turbostratic structure appearing in the vicinity of 1360 cm −1 and a peak originating in the graphite structure appearing in the vicinity of 1580 cm −1 . The peak intensity ratio, i.e. the argon laser Raman spectrum peak intensity 1360 cm -1 to the peak intensity of 1580 cm -1 in (wavelength 514.5 nm) (R2) (R
It is preferable to use a carbonaceous material having a ratio (R1 / R2) of 1) of 0.2 or less.

【0033】前記炭素質物は、黒鉛化度を示す尺度であ
る真密度が2.20g/cm3 以上であることが好まし
い。前記炭素質物は、粒度分布が1〜100μmの範囲
に90体積%以上が存在し、かつ平均粒径が1〜80μ
mであることが好ましい。また、N2 ガス吸着のBET
法による比表面積が0.1〜40m2 /gであることが
好ましい。このような粒度分布および比表面積を有する
炭素質物は、負極の充填密度を向上できると同時に、非
水溶媒に対し活性である黒鉛結晶構造の崩れた炭素質物
または無定型炭素の含有を減少させ、非水溶媒の還元分
解を抑えることができる。さらに、粒径が0.5μm以
下の微粒子を粒度分布において5体積%以下含む炭素質
物は黒鉛結晶構造の崩れた炭素質物あるいは無定型炭素
をさらに減少させ、非水溶媒の還元分解を効果的に抑制
することが可能になる。逆に、前記粒度分布およびN2
ガス吸着のBET法による比表面積が大きくなり過ぎる
と、無定型炭素質物の含有および黒鉛結晶構造の崩れた
炭素質物の含有が多くなって溶媒の還元分解が起こり易
くなり、その上負極の充填密度が低下する。
The carbonaceous material preferably has a true density of 2.20 g / cm 3 or more, which is a measure of the degree of graphitization. The carbonaceous material has a particle size distribution of 90% by volume or more in a range of 1 to 100 μm and an average particle size of 1 to 80 μm.
It is preferably m. Also, BET for N 2 gas adsorption
The specific surface area according to the method is preferably 0.1 to 40 m 2 / g. The carbonaceous material having such a particle size distribution and specific surface area can improve the packing density of the negative electrode, and at the same time reduce the content of the carbonaceous material or the amorphous carbon in which the graphite crystal structure which is active to the non-aqueous solvent is broken, The reductive decomposition of the non-aqueous solvent can be suppressed. Furthermore, a carbonaceous material containing fine particles having a particle diameter of 0.5 μm or less in an amount distribution of 5% by volume or less further reduces carbonaceous material in which the graphite crystal structure is broken or amorphous carbon, and effectively reduces reductive decomposition of a non-aqueous solvent. It becomes possible to suppress. Conversely, the particle size distribution and N 2
If the specific surface area of the gas adsorption by the BET method becomes too large, the content of amorphous carbonaceous material and the content of carbonaceous material in which the graphite crystal structure is collapsed increase, and the reductive decomposition of the solvent easily occurs. Moreover, the packing density of the negative electrode Is reduced.

【0034】炭素質物は、硫黄の含有量が1000pp
m以下(0ppmを含む)であることが好ましい。この
ような硫黄の含有量の少ない炭素質物は、リチウムイオ
ンの吸蔵・放出量を増加されると共に非水溶媒の還元分
解が低減される。
The carbonaceous material has a sulfur content of 1000 pp.
It is preferably m or less (including 0 ppm). Such a carbonaceous material having a low sulfur content increases the amount of occlusion / release of lithium ions and reduces the reductive decomposition of the non-aqueous solvent.

【0035】黒鉛構造がある程度発達した炭素質物にお
いては、硫黄の含有量を1000ppm以下(0ppm
を含む)の低い値にすると、黒鉛構造の欠陥が少なく、
結果として黒鉛構造の崩れが生じにくく、その上リチウ
ムイオンの吸蔵・放出量が増加するものと考えられる。
このため、リチウム二次電池の容量、充放電効率、及び
サイクル寿命を向上することができる。また、非水溶媒
及びリチウムイオンと硫黄または硫黄化合物との反応に
よる非水溶媒の分解および電極反応の阻害が低減される
と考えられ、充放電効率、及びサイクル寿命を向上する
ことができる。つまり、炭素質物中の硫黄とリチウムイ
オンが反応した場合、LiS−等の安定な基や、LiS
等の化合物を作る。そのリチウムは可逆的な吸蔵・放出
反応に寄与しなくなると考えられる。また、生じた化合
物が六角網面層間の障害物となり、リチウムイオンの、
スムーズな挿入を妨げると考えられる。これらの要因
は、充放電効率及びサイクル寿命を低下させる。
In a carbonaceous material in which the graphite structure is developed to some extent, the sulfur content is 1000 ppm or less (0 ppm
(Including), there are few defects in the graphite structure,
As a result, the collapse of the graphite structure is unlikely to occur, and moreover the amount of occlusion / release of lithium ions increases.
Therefore, the capacity, charge / discharge efficiency, and cycle life of the lithium secondary battery can be improved. Further, it is considered that the decomposition of the non-aqueous solvent and the inhibition of the electrode reaction due to the reaction between the non-aqueous solvent and the lithium ion and sulfur or the sulfur compound are reduced, and the charge / discharge efficiency and the cycle life can be improved. That is, when sulfur in the carbonaceous material reacts with lithium ions, stable groups such as LiS- and LiS-
And other compounds. It is considered that the lithium does not contribute to the reversible occlusion / release reaction. In addition, the resulting compound becomes an obstacle between hexagonal network plane layers,
It is believed to prevent smooth insertion. These factors reduce charge / discharge efficiency and cycle life.

【0036】前記炭素質物中のその他の不純物として酸
素、窒素、ケイ素、またはFe、Niなどの金属元素
は、可能な限り少ないことが好ましい。具体的には、酸
素の含有量は500ppm以下、窒素の含有量は、10
00ppm以下、Fe、Niなどの金属元素はそれぞれ
50ppm以下であることが好ましい。これらの不純物
元素が前記範囲を越えると、炭素層間にあるリチウムイ
オンが不純物元素と反応して消費される恐れがある。た
だし、アルミニウム、ホウ素、リン、カルシウム、スズ
などが含有されることを許容する。
It is preferable that oxygen, nitrogen, silicon, or metal elements such as Fe and Ni as other impurities in the carbonaceous material are as small as possible. Specifically, the oxygen content is 500 ppm or less, and the nitrogen content is 10 ppm.
It is preferable that the amount of each metal element such as Fe and Ni is 50 ppm or less and that of each metal element is 50 ppm or less. If the amount of these impurity elements exceeds the above range, lithium ions existing between carbon layers may react with the impurity elements and be consumed. However, the inclusion of aluminum, boron, phosphorus, calcium, tin, etc. is allowed.

【0037】前記炭素質物の製造方法の一例を次に説明
する。まず、メソフェーズピッチを原料として溶融ブロ
ー法により繊維長が200〜300μmの短繊維を紡糸
した後、不融化して粉砕化できる程度に炭素化する。こ
の炭素化の熱処理は、600〜2000℃、好ましくは
800〜1500℃で行うことが望ましい。前記炭素化
したメソフェーズピッチ系炭素繊維のX線回折法による
(002)面の面間隔d002 は、0.344nm以上、
より好ましくは0.357nm以上であることが望まし
い。このような炭素繊維は、繊維長を短くするのに適し
た微細構造を有するため、粉砕に適している。これに対
し、前記面間隔d002 が0.344nm未満の炭素繊維
は粉砕されると、縦割れが生じて繊維長を短くすること
が困難になる。つづいて、前記炭素化、粉砕処理を施し
た炭素繊維を2000℃以上、より好ましくは2500
〜3200℃で黒鉛化することにより前述した炭素質物
を製造する。この際、前記粉砕、焼成工程が極めて重要
であり、粉砕時にボールミルやジェトミルなどを用いて
適度な時間(20時間以内)粉砕することにより球状、
粒状、ブロック状、円柱状としたものを黒鉛化すること
が好ましい。また、黒鉛化物の結晶構造に菱面体晶系を
有する結晶が30%以上にならないようにする必要があ
る。これは、粉砕により六方晶系の黒鉛構造がくずれ、
菱面体構造が形成されるためであるが、適度に粉砕する
ことにより、0〜30体積%にすることが好ましい。こ
の範囲を越えると電解液の分解が起るため負極性能が低
下する。
An example of the method for producing the carbonaceous material will be described below. First, a short fiber having a fiber length of 200 to 300 μm is spun by a melt blowing method using mesophase pitch as a raw material, and then carbonized to an extent that it can be infusibilized and pulverized. The heat treatment for carbonization is desirably performed at 600 to 2000 ° C, preferably 800 to 1500 ° C. The carbonized mesophase pitch carbon fiber has a (002) plane spacing d 002 of 0.344 nm or more according to an X-ray diffraction method,
More preferably, it is 0.357 nm or more. Such a carbon fiber has a fine structure suitable for shortening the fiber length, and thus is suitable for pulverization. On the other hand, when the carbon fibers having the interplanar spacing d 002 of less than 0.344 nm are crushed, vertical cracks occur and it becomes difficult to shorten the fiber length. Subsequently, the carbonized and crushed carbon fiber is 2000 ° C. or higher, more preferably 2500.
The above-mentioned carbonaceous material is manufactured by graphitizing at ~ 3200 ° C. At this time, the crushing and firing steps are extremely important, and at the time of crushing, a ball mill, a jet mill or the like is used for crushing for an appropriate time (within 20 hours) to obtain spherical particles,
It is preferable to graphitize a granular, block-shaped, or columnar material. In addition, it is necessary to prevent the crystal structure of the graphitized product from having a rhombohedral crystal system of 30% or more. This is because the hexagonal graphite structure is destroyed by crushing,
This is because a rhombohedral structure is formed, but it is preferably adjusted to 0 to 30% by volume by appropriately pulverizing. If it exceeds this range, the electrolytic solution is decomposed and the negative electrode performance is deteriorated.

【0038】前記方法で製造される炭素質物の前記La
とLcの比および結晶構造は、粉砕条件(粉砕時間、雰
囲気、粉砕力)を規定することによりコントロールする
ことができる。
The La of the carbonaceous material produced by the above method
The ratio of Lc to Lc and the crystal structure can be controlled by defining the crushing conditions (crushing time, atmosphere, crushing force).

【0039】前記方法で炭素質物を製造する際には、得
られる炭素質物の粒度分布、比表面積が前述した値にな
るようにすることが望ましい。前記炭素質物は、前述し
た方法により得られるものの他、例えば低硫黄の石油ピ
ッチ、コールタールなどを原料として得られたコークス
またはバルクメソフェーズを2500〜3200℃で黒
鉛化することにより得ることができる。
When the carbonaceous material is produced by the above method, it is desirable that the particle size distribution and the specific surface area of the obtained carbonaceous material have the above-mentioned values. In addition to the carbonaceous material obtained by the above-mentioned method, the carbonaceous material can be obtained, for example, by graphitizing coke or bulk mesophase obtained from low-sulfur petroleum pitch, coal tar, etc. at 2500 to 3200 ° C.

【0040】なお、前記炭素質物は前記菱面体晶系と六
方晶系の比率をX線回折法による(101)回折ピーク
の比が0.6以下で規定できる。このような比率の菱面
体構造が存在する炭素質物は、負極充放電効率を高くす
ることが可能である。
In the carbonaceous material, the ratio of the rhombohedral system to the hexagonal system can be defined such that the ratio of (101) diffraction peaks by X-ray diffraction method is 0.6 or less. A carbonaceous material having a rhombohedral structure with such a ratio can increase the negative electrode charge / discharge efficiency.

【0041】(2)炭素質物 この炭素質物は、X線回折において、黒鉛構造の(00
2)面の面間隔d 002 0.340nm以下に由来する
回折ピーク前記面間隔d 002 0.344〜0.37
0nmの範囲に由来する回折ピークとが現れる粉末であ
る。
(2) Carbonaceous Material This carbonaceous material has a graphite structure of (00
Plane spacing d 002 of 2) plane is from below 0.340nm
The diffraction peak and the interplanar spacing d 002 are 0.344 to 0.37.
It is a powder in which a diffraction peak derived from the range of 0 nm appears.

【0042】前記炭素質物は、(002)面の面間隔d
002 が0.340nm以下の範囲に由来する回折ピーク
を示す巨大な黒鉛結晶(a軸方向の厚さLaが20nm
以上)有する黒鉛化物と(002)面の面間隔d 002
0.344〜0.370nmの範囲に由来する回折ピー
クを示す黒鉛結晶の小さい(Lcが6nm以下)炭素化
物からなっているため、急速充電においてもサイクル劣
化が少なく高容量を維持することが可能となる。後者の
(002)回折ピークが0.356〜0.370nm
範囲に由来する炭素化物がより好ましい。
The carbonaceous material has a surface spacing d of the (002) plane.
002 is a diffraction peak derived from the range of 0.340 nm or less
A huge graphite crystal (thickness La in the a-axis direction is 20 nm)
Diffraction peak derived from the graphitized product and the (002) plane spacing d 002 of 0.344 to 0.370 nm.
Since it is made of a carbonized product having a small graphite crystal (Lc of 6 nm or less) exhibiting a crack, it is possible to maintain a high capacity with little cycle deterioration even during rapid charging. Carbonized product the latter (002) diffraction peak derived from a range of from 0.356 to 0.370 nm is more preferable.

【0043】従来では、(002)面の面間隔d 002
0.340nm以下の範囲に由来する回折ピークを示す
前記黒鉛化物からなる負極では急速充電においてサイク
ル劣化が大きく容量も小さくなる。また(002)面の
面間隔d 002 が0.344〜0.370nmの範囲に
来する回折ピークを示す前記炭素質物は、真密度が1.
70〜2.15/cm3 であるため前記黒鉛化物に比べ
小さく、負極の単位体積当たりの容量(mAh/c
3 )は小さくなる問題点を有している。
Conventionally, the negative electrode made of the above graphitized product exhibits a large cycle deterioration and a small capacity in the rapid charge, which shows a diffraction peak derived from the range of the (002) plane spacing d 002 of 0.340 nm or less. Become. Also on the (002) plane
Why the plane spacing d 002 is in the range of 0.344~0.370nm
The carbonaceous material showing an upcoming diffraction peak has a true density of 1.
Since it is 70 to 2.15 / cm 3, it is smaller than the above graphitized product, and the capacity per unit volume of the negative electrode (mAh / c
m 3 ) has a problem that it becomes small.

【0044】このような問題点を改善するため、本発明
の負極を構成する炭素質物は、前記特徴を有する黒鉛化
物と炭素化物の両方を兼ね備えることにより、急速充電
特性と容量が大幅に向上することが可能となった。これ
は、定電流での急速充電(2mA/cm2 以上)時には
主に(002)面の面間隔d 002 が0.344〜0.
370nmの範囲に由来する回折ピークを示す黒鉛結晶
にリチウムイオンが選択的に挿入される。この時のリチ
ウムイオンの拡散速度は(002)面の面間隔d 002
0.340nm以下に由来する回折ピークを示す黒鉛化
物に比べ非常に速いため急速充電が可能である。さらに
急速充電が進行すると充電終了電圧に達し、その電圧で
定電圧充電に切り替わる時は、主に(002)面の面
間隔d 002 が0.340nm以下に由来する回折ピーク
を示す黒鉛結晶にリチウムイオンが選択的に緩やかな速
度で挿入するようになる。このようなリチウムイオンの
選択的な挿入反応により、急速充電が可能となり、かつ
高容量を維持することができる。
In order to solve such a problem, the carbonaceous material constituting the negative electrode of the present invention has both the graphitized material and the carbonized material having the above-mentioned characteristics, whereby the rapid charging characteristics and the capacity are significantly improved. It has become possible. This is because when the rapid charge at a constant current ( 2 mA / cm 2 or more) , the surface spacing d 002 of the (002) plane is 0.344 to 0.
Lithium ions are selectively inserted into a graphite crystal showing a diffraction peak derived from a range of 370 nm. At this time, the diffusion rate of lithium ions is much faster than that of the graphitized product showing a diffraction peak derived from the (002) plane spacing d 002 of 0.340 nm or less , so that rapid charging is possible. When the rapid charging progresses further, the charging end voltage is reached, and when switching to constant voltage charging at that voltage , the (002) plane is mainly used.
Diffraction peak derived from an interval d 002 of 0.340 nm or less
Lithium ions are selectively inserted into the graphite crystal showing the above at a slow rate. By such a selective insertion reaction of lithium ions, rapid charging is possible and high capacity can be maintained.

【0045】前記炭素質物としては、例えばX線回折に
おいて黒鉛構造の(002)面の面間隔d 002 が0.3
40nm以下に由来する回折ピークと0.344〜0.
370nmの範囲に由来する回折ピーク現れる多相
黒鉛化物、または(002)面の面間隔d 002 が0.3
40nm以下に由来する回折ピークを示す黒鉛化物と
(002)面の面間隔d 002 が0.344nm〜0.3
70nmの範囲に由来する回折ピークを示す炭素化物の
混合体を挙げることができる。
Examples of the carbonaceous material include X-ray diffraction
Plane spacing d 002 of (002) plane of Oite graphite structure is 0.3
Diffraction peaks derived from 40 nm or less and 0.344 to 0.
Multiphase graphite product and diffraction peak appears to be derived from a range of 370nm or (002) plane face spacing d 002 of 0.3
Graphite showing a diffraction peak derived from 40 nm or less and the interplanar spacing d 002 between the (002) plane are 0.344 nm to 0.3
An example is a mixture of carbonized products showing a diffraction peak originating in the range of 70 nm.

【0046】前記多相黒鉛化物としては、例えばポリ塩
化ビニリデン、フェノール樹脂、フルフラール樹脂、木
炭、無煙炭、砂糖、ピッチなどを常圧または高圧下、1
500〜3000℃の温度で不均一な黒鉛化を行って多
相黒鉛化することにより得られる。このように黒鉛化を
不均一に行うことにより、(002)面の面間隔d 002
が0.340nm以下に由来する回折ピークを示す黒鉛
化の進んだ相と(002)面の面間隔d 002 が0.34
4nm〜0.370nmに由来する回折ピークを示す
鉛化の低い相を共存したものを得ることができる。
Examples of the multi-phase graphitized product include polyvinylidene chloride, phenol resin, furfural resin, charcoal, anthracite, sugar and pitch under normal pressure or high pressure.
It is obtained by carrying out non-uniform graphitization at a temperature of 500 to 3000 ° C. to carry out multiphase graphitization. By non-uniformly graphitizing in this way, the surface spacing d 002 of the (002) plane is
Shows a diffraction peak derived from 0.340 nm or less and the interplanar spacing d 002 between the (002) plane and the graphitized phase is 0.34.
It is possible to obtain a coexisting phase with a low blackening phase which exhibits a diffraction peak derived from 4 nm to 0.370 nm.

【0047】前記混合体の一方の成分である黒鉛化物と
しては、例えば黒鉛、異方性ピッチ系炭素繊維、球状カ
ーボン、熱分解気相成長炭素体、コークスなどの粉末が
挙げられる。前記黒鉛化物は、比表面積が0.5〜10
2 /gの範囲にある黒鉛、メソフェーズピッチ系炭素
繊維の粉末、メソフェーズ小球体がより好ましい。
Examples of the graphitized product which is one of the components of the mixture include powders of graphite, anisotropic pitch carbon fiber, spherical carbon, pyrolytic vapor grown carbon body, coke and the like. The graphitized product has a specific surface area of 0.5 to 10
Graphite in the range of m 2 / g, powder of mesophase pitch carbon fiber, and mesophase spherules are more preferable.

【0048】前記混合体の他方の成分である炭素化物と
しては、例えば低硫黄含有(2000ppm以下)、低
窒素含有(1000pmm以下)のコークス、高純度異
方性ピッチ系炭素繊維、球状カーボン、熱分解気相成長
炭素体、樹脂焼成体などの粉末が挙げられる。前記炭素
化物は、比表面積が2〜30m2 /gの範囲にある合成
ピッチ(ナフタレンなど)を原料とする炭素繊維の粉
末、高純度メソフェーズピッチ系炭素繊維の粉末、メソ
フェーズ小球体、低硫黄含有のコークスがより好まし
い。いずれの前記炭素化物も、600〜1200℃の範
囲の焼成温度であるため、炭素化物中の硫黄や遷金属
(鉄、ニッケル)などの不純物を低くすることが重要で
ある。このため原料である石油ピッチ、メソフェーズピ
ッチ、コールタール中の前記不純物の少ないものを選択
する必要がある。
Examples of the carbonized material which is the other component of the mixture include coke having a low sulfur content (2000 ppm or less) and low nitrogen content (1000 pmm or less), high purity anisotropic pitch carbon fiber, spherical carbon, heat Powders such as decomposed vapor grown carbon bodies and resin fired bodies are mentioned. The carbonized product is a powder of carbon fiber made of synthetic pitch (such as naphthalene) having a specific surface area of 2 to 30 m 2 / g, a powder of high-purity mesophase pitch-based carbon fiber, mesophase microspheres, and a low sulfur content. Is more preferred. Since any of the carbonized products has a firing temperature in the range of 600 to 1200 ° C., it is important to reduce impurities such as sulfur and transition metals (iron, nickel) in the carbonized products. Therefore, it is necessary to select petroleum pitch, mesophase pitch, or coal tar that has a small amount of impurities as the raw material.

【0049】(3)炭素質物 この炭素質物は、ブロック状、繊維状または球状の形状
を主体とする黒鉛化物で、X線回折法による黒鉛構造の
(002)面の面間隔d002 が0.335〜0.337
nmの範囲にあり、(101)回折ピークP101 と(1
00)回折ピークP100 のピーク強度比(P101 /P
100 )が2.2を越える性状を有する。
(3) Carbonaceous Material This carbonaceous material is a graphitized product mainly having a block shape, a fibrous shape or a spherical shape, and the interplanar spacing d 002 of the (002) plane of the graphite structure by the X-ray diffraction method is 0. 335 to 0.337
the (101) diffraction peak P 101 and (1
00) Peak intensity ratio of diffraction peak P 100 (P 101 / P
100 ) has a property exceeding 2.2.

【0050】前記炭素質物は、X線回折法により得られ
る(002)面の平均面間隔d002が0.335〜0.
337nmである。このような炭素質物は、リチウムイ
オンを挿入できるサイトが多くなり、容量は増大する。
ただし、前記範囲を逸脱する平均面間隔を有する炭素質
物では、容量が低下し、電池の放電時の電圧の平坦性が
低くなる。
The carbonaceous material has an average interplanar spacing d 002 of (002) planes of 0.335 to 0.
337 nm. In such a carbonaceous material, the number of sites into which lithium ions can be inserted increases, and the capacity increases.
However, a carbonaceous material having an average interplanar spacing that deviates from the above range has a low capacity and a low flatness of voltage when the battery is discharged.

【0051】前記強度比(P101 /P100 )が2.2を
越える炭素質物は、黒鉛構造が非常に発達している。こ
のような黒鉛構造は、積み重なった六角網面層間のず
れ、ねじれ、角度が少ないものである。これは従来の天
然黒鉛の特徴を有しているため、ハイレートの充放電条
件では容量の低下を起す恐れがある。このため、前記X
線回折法によるa軸方向の結晶子の長さLaとC軸方向
の結晶子の長さLcの比(La/Lc)を1.5未満と
することが好ましい。このようにLa/Lcを規定する
ことにより、前記ハイレートの充放電条件での容量の低
下を回避した黒鉛化物を得ることができる。すなわち、
従来の黒鉛より前記Laを短く、前記Lcを長くするこ
とにより、リチウムイオンの挿入・脱離反応を円滑に行
うことができ、前記層構造の問題点を克服することが可
能となり、ハイレートの充放電条件で高容量を得ること
ができる。
The carbonaceous material having a strength ratio (P 101 / P 100 ) of more than 2.2 has a very developed graphite structure. Such a graphite structure has few deviations, twists, and angles between the stacked hexagonal mesh plane layers. Since this has the characteristics of conventional natural graphite, there is a possibility that the capacity may decrease under high-rate charge / discharge conditions. Therefore, the X
The ratio (La / Lc) of the crystallite length La in the a-axis direction to the crystallite length Lc in the C-axis direction by the line diffraction method is preferably less than 1.5. By defining La / Lc in this way, it is possible to obtain a graphitized product that avoids a decrease in capacity under the high-rate charge / discharge conditions. That is,
By making the La shorter and the Lc longer than in conventional graphite, it is possible to smoothly carry out the insertion / desorption reaction of lithium ions, and it becomes possible to overcome the problems of the layered structure and to satisfy the high rate. High capacity can be obtained under discharge conditions.

【0052】前記炭素質物は、その形状がブロック状、
繊維状または球状を有する。ここで、ブロック状とは薄
片状以外の粒状で、長径と短径の比(長径/短径)が5
以下、より好ましくは2以下であることを意味する。前
記繊維状とは、繊維長と繊維径の比(繊維長/繊維径)
が0.5〜10の範囲で、繊維長さ方向に対して垂直な
断面において結晶子の配向性が放射状、ラメラ状または
ブルックステーラ型であることが好ましい。前記球状と
は、長径と短径の比(長径/短径)が1〜2の範囲の球
体で、結晶子の配向性がその断面において放射状、ラメ
ラ状またはブルックステーラ型であることが好ましい。
このようなブロック状、繊維状または球状を有する炭素
質物は、前記c軸方向の露出面積を大きくすることがで
きるため、ハイレートの充放電条件で高容量の二次電池
を得ることが可能になる。特に、結晶子の配向が放射
状、ラメラ状またはブルックステーラ型である繊維状ま
たは球状を有する炭素質物は、前記c軸方向の露出面積
を一層大きくすることができ、リチウムイオンの挿入脱
離反応を円滑に行うことが可能になる。
The carbonaceous material has a block shape,
It has a fibrous or spherical shape. Here, the block shape is a grain shape other than a flaky shape and has a ratio of major axis to minor axis (major axis / minor axis) of 5
The following means that it is more preferably 2 or less. The term “fibrous” means the ratio of fiber length to fiber diameter (fiber length / fiber diameter)
Is in the range of 0.5 to 10, and the crystallite orientation is preferably radial, lamellar or Brookstellar in a cross section perpendicular to the fiber length direction. The spherical shape is a sphere having a ratio of major axis to minor axis (major axis / minor axis) in the range of 1 to 2, and crystallite orientation is preferably radial, lamellar or brook stella type in its cross section.
Such a carbonaceous material having a block shape, a fibrous shape, or a spherical shape can increase the exposed area in the c-axis direction, so that a high-capacity secondary battery can be obtained under high-rate charge / discharge conditions. . In particular, a carbonaceous material having a fibrous or spherical shape in which the crystallite orientation is radial, lamellar, or Brooks-Stella type can further increase the exposed area in the c-axis direction, and the insertion / desorption reaction of lithium ions can be performed. It becomes possible to carry out smoothly.

【0053】前記炭素質物は、X線回折法により得られ
る(110)面の回折ピークによる黒鉛構造のa軸方向
の結晶子の長さLaが20〜100nm、より好ましく
は40〜80nmであることが望ましい。また、前記炭
素質物の黒鉛構造におけるa軸面の形状は長方形である
ことが好ましい。
In the carbonaceous material, the crystallite length La in the a-axis direction of the graphite structure according to the diffraction peak of the (110) plane obtained by the X-ray diffraction method is 20 to 100 nm, more preferably 40 to 80 nm. Is desirable. Further, the shape of the a-axis surface in the graphite structure of the carbonaceous material is preferably rectangular.

【0054】前記Laが前記範囲内にある炭素質物は、
黒鉛構造が適度に発達しており、かつ結晶子のa軸方向
の長さが適度であるため、リチウムイオンが六角網面層
の層間に拡散し易くなり、また、リチウムイオンの出入
りするサイトが多くなり、リチウムイオンがより多く吸
蔵・放出できる性質を示す。
The carbonaceous material in which La is within the above range is
Since the graphite structure is moderately developed and the length of the crystallite in the a-axis direction is moderate, lithium ions easily diffuse between the layers of the hexagonal network plane layer, and the site where lithium ions come in and out It has the property of increasing the number of lithium ions and storing and releasing more lithium ions.

【0055】前記Laが100nmを越えた炭素質物
は、巨大結晶となり、リチウムイオンが六角網面層の層
間へ拡散し難くなり、リチウムイオンの吸蔵・放出量が
確保し難くなる。また、その表面は、非水溶媒に対して
活性であり、該溶媒が還元分解しやすくなる。一方、前
記Laが20nm未満の炭素質物は黒鉛構造が未発達の
炭素質物が炭素質物中に多く混在するため、リチウムイ
オンの六角網面層の層間への可逆的な吸蔵・放出が少な
いものになる恐れがある。
The carbonaceous material in which La exceeds 100 nm becomes a huge crystal, and it becomes difficult for lithium ions to diffuse into the layers of the hexagonal net surface layer, and it becomes difficult to secure the amount of occlusion / release of lithium ions. Further, the surface thereof is active with respect to the non-aqueous solvent, and the solvent is easily reductively decomposed. On the other hand, since the carbonaceous matter having La of less than 20 nm is mixed with a large amount of carbonaceous matter having an undeveloped graphite structure, it is possible to reduce reversible occlusion / release of lithium ions between the hexagonal mesh plane layers. There is a risk of becoming.

【0056】前記炭素質物は、X線回折法により得られ
るc軸方向の結晶子の大きさLcが15nm以上、より
好ましくは25〜200nmであることが望ましい。こ
のような範囲のLcを有する炭素質物は、黒鉛構造が適
度に発達し、リチウムイオンが多く可逆的に吸蔵・放出
される性質を示す。
In the carbonaceous material, the crystallite size Lc in the c-axis direction obtained by X-ray diffractometry is preferably 15 nm or more, and more preferably 25 to 200 nm. The carbonaceous material having Lc in such a range has a property that the graphite structure is appropriately developed and a large amount of lithium ions are reversibly stored and released.

【0057】前記炭素質物を構成する黒鉛構造と乱層構
造の比率の尺度としては、アルゴンレーザ(波長51
4.5nm)を光源として測定された炭素質物のラマン
スペクトルがある。前記炭素質物について測定されるラ
マンスペクトルには、1360cm-1付近に現れる乱層
構造に由来するピークと、1580cm-1付近に現れる
黒鉛構造に由来するピークが存在する。そのピーク強度
比、すなわち前記アルゴンレーザラマンスペクトル(波
長514.5nm)における1580cm-1のピーク強
度(R2)に対する1360cm-1のピーク強度(R
1)の比(R1/R2)の値が、0.2以下の炭素質物
を用いることが好ましい。
As a measure of the ratio of the graphite structure and the turbostratic structure constituting the carbonaceous material, an argon laser (wavelength 51
There is a Raman spectrum of the carbonaceous material measured by using (4.5 nm) as a light source. In the Raman spectrum measured for the carbonaceous material, there are a peak derived from a turbostratic structure appearing in the vicinity of 1360 cm −1 and a peak originating in the graphite structure appearing in the vicinity of 1580 cm −1 . The peak intensity ratio, i.e. the argon laser Raman spectrum peak intensity 1360 cm -1 to the peak intensity of 1580 cm -1 in (wavelength 514.5 nm) (R2) (R
It is preferable to use a carbonaceous material having a ratio (R1 / R2) of 1) of 0.2 or less.

【0058】前記炭素質物は、黒鉛化度を示す尺度であ
る真密度が2.20g/cm3 以上であることが好まし
い。前記炭素質物は、粒度分布が1〜100μmの範囲
に90体積%以上が存在し、かつ平均粒径が1〜80μ
mであることが好ましい。また、N2 ガス吸着のBET
法による比表面積が0.1〜10m2 /gであることが
好ましい。このような粒度分布および比表面積を有する
炭素質物は、負極の充填密度を向上できると同時に、非
水溶媒に対し活性である黒鉛結晶構造の崩れた炭素質物
または無定型炭素の含有を減少させ、非水溶媒の還元分
解を抑えることができる。さらに、粒径が0.5μm以
下の微粒子を粒度分布において5体積%以下含む炭素質
物は黒鉛結晶構造の崩れた炭素質物あるいは無定型炭素
をさらに減少させ、非水溶媒の還元分解を効果的に抑制
することが可能になる。逆に、前記粒度分布およびN2
ガス吸着のBET法による比表面積が大きくなり過ぎる
と、無定型炭素質物の含有および黒鉛結晶構造の崩れた
炭素質物の含有が多くなって溶媒の還元分解が起こり易
くなり、その上負極の充填密度が低下する。
The carbonaceous material preferably has a true density of 2.20 g / cm 3 or more, which is a measure of the degree of graphitization. The carbonaceous material has a particle size distribution of 90% by volume or more in a range of 1 to 100 μm and an average particle size of 1 to 80 μm.
It is preferably m. Also, BET for N 2 gas adsorption
The specific surface area according to the method is preferably 0.1 to 10 m 2 / g. The carbonaceous material having such a particle size distribution and specific surface area can improve the packing density of the negative electrode, and at the same time reduce the content of the carbonaceous material or the amorphous carbon in which the graphite crystal structure which is active to the non-aqueous solvent is broken, The reductive decomposition of the non-aqueous solvent can be suppressed. Furthermore, a carbonaceous material containing fine particles having a particle diameter of 0.5 μm or less in an amount distribution of 5% by volume or less further reduces carbonaceous material in which the graphite crystal structure is broken or amorphous carbon, and effectively reduces reductive decomposition of a non-aqueous solvent. It becomes possible to suppress. Conversely, the particle size distribution and N 2
If the specific surface area of the gas adsorption by the BET method becomes too large, the content of amorphous carbonaceous material and the content of carbonaceous material in which the graphite crystal structure is collapsed increase, and the reductive decomposition of the solvent easily occurs. Moreover, the packing density of the negative electrode Is reduced.

【0059】炭素質物は、硫黄の含有量が1000pp
m以下(0ppmを含む)であることが好ましい。この
ような硫黄の含有量の少ない炭素質物は、リチウムイオ
ンの吸蔵・放出量を増加されると共に非水溶媒の還元分
解が低減される。
The carbonaceous material has a sulfur content of 1000 pp.
It is preferably m or less (including 0 ppm). Such a carbonaceous material having a low sulfur content increases the amount of occlusion / release of lithium ions and reduces the reductive decomposition of the non-aqueous solvent.

【0060】黒鉛構造がある程度発達した炭素質物にお
いては、硫黄の含有量を1000ppm以下(0ppm
を含む)の低い値にすると、黒鉛構造の欠陥が少なく、
結果として黒鉛構造の崩れが生じにくく、その上リチウ
ムイオンの吸蔵・放出量が増加するものと考えられる。
このため、リチウム二次電池の容量、充放電効率、及び
サイクル寿命を向上することができる。また、非水溶媒
及びリチウムイオンと硫黄または硫黄化合物との反応に
よる非水溶媒の分解および電極反応の阻害が低減される
と考えられ、充放電効率、及びサイクル寿命を向上する
ことができる。つまり、炭素質物中の硫黄とリチウムイ
オンが反応した場合、LiS−等の安定な基や、LiS
等の化合物を作る。そのリチウムは可逆的な吸蔵・放出
反応に寄与しなくなると考えられる。また、生じた化合
物が六角網面層間の障害物となり、リチウムイオンの、
スムーズな挿入を妨げると考えられる。これらの要因
は、充放電効率及びサイクル寿命を低下させる。
In a carbonaceous material in which the graphite structure is developed to some extent, the sulfur content is 1000 ppm or less (0 ppm
(Including), there are few defects in the graphite structure,
As a result, the collapse of the graphite structure is unlikely to occur, and moreover the amount of occlusion / release of lithium ions increases.
Therefore, the capacity, charge / discharge efficiency, and cycle life of the lithium secondary battery can be improved. Further, it is considered that the decomposition of the non-aqueous solvent and the inhibition of the electrode reaction due to the reaction between the non-aqueous solvent and the lithium ion and sulfur or the sulfur compound are reduced, and the charge / discharge efficiency and the cycle life can be improved. That is, when sulfur in the carbonaceous material reacts with lithium ions, stable groups such as LiS- and LiS-
And other compounds. It is considered that the lithium does not contribute to the reversible occlusion / release reaction. In addition, the resulting compound becomes an obstacle between hexagonal network plane layers,
It is believed to prevent smooth insertion. These factors reduce charge / discharge efficiency and cycle life.

【0061】前記炭素質物中のその他の不純物として酸
素、窒素、ケイ素、またはFe、Niなどの金属元素
は、可能な限り少ないことが好ましい。具体的には、酸
素の含有量は500ppm以下、窒素の含有量は、10
00ppm以下、Fe、Niなどの金属元素はそれぞれ
50ppm以下であることが好ましい。これらの不純物
元素が前記範囲を越えると、炭素層間にあるリチウムイ
オンが不純物元素と反応して消費される恐れがある。た
だし、アルミニウム、ホウ素、リン、カルシウム、スズ
などが含有されることを許容する。
As the other impurities in the carbonaceous material, oxygen, nitrogen, silicon, or metal elements such as Fe and Ni are preferably contained as little as possible. Specifically, the oxygen content is 500 ppm or less, and the nitrogen content is 10 ppm.
It is preferable that the amount of each metal element such as Fe and Ni is 50 ppm or less and that of each metal element is 50 ppm or less. If the amount of these impurity elements exceeds the above range, lithium ions existing between carbon layers may react with the impurity elements and be consumed. However, the inclusion of aluminum, boron, phosphorus, calcium, tin, etc. is allowed.

【0062】前記炭素質物の製造方法の一例を次に説明
する。まず、メソフェーズピッチを原料として溶融ブロ
ー法により繊維長が200〜300μmの短繊維を紡糸
した後、不融化して粉砕化できる程度に炭素化する。こ
の時の不融化の条件は、後述する黒鉛化に大きく影響
し、緩慢に不融化することが望ましい。前記炭素化の熱
処理は、600〜2000℃、好ましくは800〜15
00℃で行うことが望ましい。前記炭素化したメソフェ
ーズピッチ系炭素繊維のX線回折法による(002)面
の面間隔d002 は、0.344nm以上、より好ましく
は0.357nm以上であることが望ましい。このよう
な炭素繊維は、繊維長を短くするのに適した微細構造を
有するため、粉砕に適している。これに対し、前記面間
隔d002 が0.344nm未満の炭素繊維は粉砕される
と、縦割れが生じて繊維長を短くすることが困難にな
る。つづいて、前記炭素化、粉砕処理を施した炭素繊維
を2000℃以上、より好ましくは2500〜3200
℃で黒鉛化することにより前述した炭素質物を製造す
る。この際、前記粉砕、焼成工程が極めて重要であり、
粉砕時にボールミルやジェトミルなどを用いて適度な時
間(20時間以内)粉砕することにより球状、ブロック
状、繊維状としたものを黒鉛化することが必要である。
さらに球状、ブロック状および繊維状の少なくとも2種
の黒鉛化物を含む混合物でもよい。また、黒鉛化物の結
晶構造に菱面体晶系を有する結晶が30%以上にならな
いようにする必要がある。これは、粉砕により六方晶系
の黒鉛構造がくずれ、菱面体構造が形成されるためであ
るが、適度に粉砕することにより、0〜30体積%にす
ることが好ましい。この範囲を越えると電解液の分解が
起るため負極性能が低下する。
An example of the method for producing the carbonaceous material will be described below. First, a short fiber having a fiber length of 200 to 300 μm is spun by a melt blowing method using mesophase pitch as a raw material, and then carbonized to an extent that it can be infusibilized and pulverized. The infusibilization condition at this time has a great influence on the graphitization described later, and it is desirable that the infusibilization is slow. The heat treatment for carbonization is 600 to 2000 ° C., preferably 800 to 15 ° C.
It is desirable to carry out at 00 ° C. Plane spacing d 002 of (002) plane measured by X-ray diffraction of the mesophase pitch carbon fibers the carbonization, or 0.344 nm, it is preferable and more preferably not less than 0.357Nm. Such a carbon fiber has a fine structure suitable for shortening the fiber length, and thus is suitable for pulverization. On the other hand, when the carbon fibers having the interplanar spacing d 002 of less than 0.344 nm are crushed, vertical cracks occur and it becomes difficult to shorten the fiber length. Subsequently, the carbon fiber subjected to the carbonization and pulverization treatment is 2000 ° C. or higher, more preferably 2500 to 3200.
The above-mentioned carbonaceous material is manufactured by graphitizing at ℃. At this time, the crushing and firing steps are extremely important,
At the time of pulverization, it is necessary to pulverize a spherical, block-shaped or fibrous substance by pulverizing for a suitable time (within 20 hours) using a ball mill, jet mill or the like.
Further, it may be a mixture containing at least two kinds of graphitized products of spherical, block-like and fibrous. In addition, it is necessary to prevent the crystal structure of the graphitized product from having a rhombohedral crystal system of 30% or more. This is because the hexagonal graphite structure is broken by pulverization and a rhombohedral structure is formed, but it is preferably adjusted to 0 to 30% by volume by appropriate pulverization. If it exceeds this range, the electrolytic solution is decomposed and the negative electrode performance is deteriorated.

【0063】前記方法で製造される炭素質物の前記La
とLcの比および結晶構造は、粉砕条件(粉砕時間、雰
囲気、粉砕力)を規定することによりコントロールする
ことができる。
The La of the carbonaceous material produced by the above method
The ratio of Lc to Lc and the crystal structure can be controlled by defining the crushing conditions (crushing time, atmosphere, crushing force).

【0064】前記方法で炭素質物を製造する際には、得
られる炭素質物の粒度分布、比表面積が前述した値にな
るようにすることが望ましい。前記炭素質物は、前述し
た方法により得られるものの他、例えば低硫黄の石油ピ
ッチ、コールタールなどを原料として得られたコーク
ス、メソフェーズ小球体またはバルクメソフェーズを2
500〜3200℃で黒鉛化することにより得ることが
できる。
When the carbonaceous material is produced by the above method, it is desirable that the particle size distribution and the specific surface area of the obtained carbonaceous material have the above-mentioned values. In addition to the carbonaceous material obtained by the above-described method, for example, coke, mesophase spherules, or bulk mesophase obtained from low-sulfur petroleum pitch, coal tar, etc.
It can be obtained by graphitizing at 500 to 3200 ° C.

【0065】なお、前記炭素質物は前記菱面体晶系と六
方晶系の比率をX線回折法による(101)回折ピーク
の比が0.6以下で規定できる。このような比率の菱面
体構造が存在する炭素質物は、負極充放電効率を高くす
ることが可能である。
The ratio of the rhombohedral crystal system to the hexagonal system of the carbonaceous material can be specified such that the ratio of (101) diffraction peaks by X-ray diffraction method is 0.6 or less. A carbonaceous material having a rhombohedral structure with such a ratio can increase the negative electrode charge / discharge efficiency.

【0066】(4)炭素質物 この炭素質物は、X線回折において黒鉛構造の(00
2)面の面間隔d 002 0.3370nm以下に由来す
る回折ピークを示す黒鉛化物と、X線回折において黒鉛
構造の(002)面の面間隔d 002 0.3370nm
を越え、0.340nm以下の範囲に由来する回折ピー
クを示す黒鉛化物とからなる。
[0066] (4) carbonaceous material this carbonaceous material, the graphite structure in X-ray diffraction (00
2) The surface spacing d 002 is 0.3370 nm or less .
Graphite showing a diffraction peak and graphite in X-ray diffraction
The interplanar spacing d 002 of the (002) plane of the structure is 0.3370 nm
Diffraction peaks originating in the range of 0.340 nm or less
It is composed of a graphitized material showing a black mark .

【0067】前記炭素質物は、(002)面の面間隔d
002 が0.3370nm以下の範囲に由来する回折ピー
クを示す巨大な黒鉛結晶(a軸方向の厚さLaが40n
m以上)有する黒鉛化物と(002)面の面間隔d 002
が0.3370nmを越え、0.340nm以下の範囲
に由来する回折ピークを示す黒鉛結晶の比較的小さい
(Laが40nm以下)の黒鉛化物とからなっているた
め、急速充電においてもサイクル劣化が少なく高容量を
維持することが可能となる。後者の黒鉛化物は、(00
2)回折ピークが0.3370〜0.3380nmの範
に由来することが好ましい。
The carbonaceous material has a surface spacing d of the (002) plane.
Diffraction peak derived from 002 in the range of 0.3370 nm or less
A huge graphite crystal with a thickness of 40 n in the a-axis direction.
m or more) and the interplanar spacing d 002 between the (002) plane
Is over 0.3370 nm and below 0.340 nm
Since it is composed of a graphitized product having a relatively small size (La is 40 nm or less) of a graphite crystal exhibiting a diffraction peak derived from, it is possible to maintain a high capacity with little cycle deterioration even in rapid charging. The latter graphitized product is (00
2) The diffraction peak is preferably derived from the range of 0.3370 to 0.3380 nm.

【0068】(002)面の面間隔d 002 が0.337
0nm以下の範囲に由来する回折ピークを示す前記黒鉛
化物からなる負極では、急速充電においてサイクル劣化
が大きく容量も小さくなる。また(002)面の面間隔
002 が0.3370nmを越え、0.340nmの範
囲に由来する回折ピークを示す黒鉛化物からなる負極は
容量が200〜280mAh/cm3 と前記黒鉛化物に
比べて容量が小さい問題点を有している。
The surface spacing d 002 of the (002) plane is 0.337.
The negative electrode made of the above-mentioned graphitized product showing a diffraction peak derived from a range of 0 nm or less has large cycle deterioration and a small capacity in rapid charging. Also, the surface spacing of the (002) plane
The negative electrode made of a graphitized product having a d 002 of more than 0.3370 nm and a diffraction peak derived from the range of 0.340 nm has a problem that the capacity is 200 to 280 mAh / cm 3 and the capacity is smaller than that of the graphitized product. ing.

【0069】このような問題点を改善するため、本発明
の負極を構成する炭素質物は、前記特徴を有する2種の
黒鉛化物を兼ね備えることにより、急速充電特性と容量
が大幅に向上することが可能となった。これは、定電流
での急速充電(2mA/cm2 以上)時には主に(0
02)面の面間隔d 002 が0.3370nmを越え、
0.340nm以下の範囲に由来する回折ピークを示す
黒鉛結晶にリチウムイオンが選択的に挿入される。この
時のリチウムイオンの拡散速度は(002)面の面間隔
002 が0.3370nm以下に由来する回折ピークを
示す黒鉛化物に比べ非常に速いため急速充電が可能であ
る。さらに急速充電が進行すると充電終了電圧に達し、
その電圧で定電圧充電に切り替わる時は、主に(00
2)面の面間隔d 002 が0.3370nm以下に由来す
る回折ピークを示す黒鉛結晶にリチウムイオンが選択的
に緩やかな速度で挿入するようになる。このようなリチ
ウムイオンの選択的な挿入反応により、急速充電が可能
となり、かつ高容量を維持することができる。
In order to solve such a problem, the carbonaceous material constituting the negative electrode of the present invention has two types of graphitized products having the above characteristics, whereby the rapid charging characteristics and the capacity can be significantly improved. It has become possible. This rapid charging (2 mA / cm 2 or higher) of the constant current sometimes mainly, (0
02) surface spacing d 002 exceeds 0.3370 nm,
Lithium ions are selectively inserted into a graphite crystal that exhibits a diffraction peak derived from a range of 0.340 nm or less. At this time, the diffusion rate of lithium ions is the interplanar spacing of the (002) plane
d 002 has a diffraction peak derived from 0.3370 nm or less
Since it is much faster than the graphitized product shown, rapid charging is possible. When the rapid charging progresses further, the charging end voltage is reached,
When switching to constant voltage charging at that voltage , (00
2) The surface spacing d 002 is 0.3370 nm or less .
Lithium ions are selectively inserted into the graphite crystal exhibiting a diffraction peak at a slow rate. By such a selective insertion reaction of lithium ions, rapid charging is possible and high capacity can be maintained.

【0070】前記炭素質物としては、例えばX線回折に
おいて黒鉛構造の(002)面の面間隔d 002 が0.3
370nm以下に由来する回折ピークを示す黒鉛化物と
0.3370nmを越え、0.340nm以下の範囲
由来する回折ピークを示す黒鉛化物とからる多相黒鉛
化物、または(002)面の面間隔d 002 が0.337
0nm以下に由来する回折ピークを示す黒鉛化物と(0
02)面の面間隔d 002 が0.3370nmを越え、
0.340nm以下の範囲に由来する回折ピークを示す
黒鉛化物の混合体を挙げることができる。
Examples of the carbonaceous material include X-ray diffraction
Plane spacing d 002 of (002) plane of Oite graphite structure is 0.3
Graphite showing a diffraction peak derived from 370 nm or less and a range of more than 0.3370 nm and 0.340 nm or less
Ru multiphase graphite product name and a graphite product having a diffraction peak derived from or (002) plane face spacing d 002 of, 0.337
Graphitized products showing a diffraction peak derived from 0 nm or less and (0
02) surface spacing d 002 exceeds 0.3370 nm,
An example is a mixture of graphitized products showing a diffraction peak derived from a range of 0.340 nm or less.

【0071】前記多相黒鉛化物としては、例えばポリ塩
化ビニリデン、フェノール樹脂、フルフラール樹脂、木
炭、無煙炭、砂糖、ピッチなどを常圧または高圧下、1
500〜3000℃の温度で不均一な黒鉛化を行って多
相黒鉛化することにより得られる。このように黒鉛化を
不均一に行うことにより、(002)面の面間隔d 002
が0.3370nm以下に由来する回折ピークを示す
鉛化の進んだ相と(002)面の面間隔d 002 が0.3
370nmを越え、0.340nm以下の範囲に由来す
る回折ピークを示す黒鉛化の低い相を共存したものを得
ることができる。
Examples of the multi-phase graphitized product include polyvinylidene chloride, phenol resin, furfural resin, charcoal, anthracite, sugar, pitch, etc. under normal pressure or high pressure.
It is obtained by carrying out non-uniform graphitization at a temperature of 500 to 3000 ° C. to carry out multiphase graphitization. By non-uniformly graphitizing in this manner, the interplanar spacing d 002 of the (002) plane is d 002.
Shows a diffraction peak derived from 0.3370 nm or less and the interplanar spacing d 002 between the phase with advanced blackening and the (002) plane is 0.3.
Derived from the range of more than 370 nm and less than 0.340 nm
It is possible to obtain a coexistence of a low graphitization phase showing a diffraction peak .

【0072】前記混合体の一方の成分である(002)
面の面間隔d 002 が0.3370nm以下に由来する回
折ピークを示す黒鉛化物としては、例えば黒鉛、230
0〜3200℃で黒鉛化した異方性ピッチ系炭素繊維、
球状カーボン、熱分解気相成長炭素体、コークスなどの
粉末が挙げられる。前記黒鉛化物は、比表面積が2〜1
0m2 /gで、平均粒径が1〜30μmの範囲にある黒
鉛、メソフェーズピッチ系炭素繊維の粉末、メソフェー
ズ小球体がより好ましい。
One component of the mixture (002)
Number of times when the surface spacing d 002 is 0.3370 nm or less
Examples of the graphitized product exhibiting a folding peak include graphite and 230
Anisotropic pitch-based carbon fiber graphitized at 0 to 3200 ° C,
Examples of the powder include spherical carbon, pyrolytic vapor grown carbon body, and coke powder. The graphitized product has a specific surface area of 2-1.
Graphite, mesophase pitch carbon fiber powder, and mesophase spherules having an average particle diameter of 0 m 2 / g and in the range of 1 to 30 μm are more preferable.

【0073】前記混合体の他方の成分である(002)
面の面間隔d 002 が0.3370nmを越え、0.34
0nm以下の範囲に由来する回折ピークを示す黒鉛化物
としては、例えば低硫黄含有(2000ppm以下)、
低窒素含有(1000pmm以下)のコークス、高純度
異方性ピッチ系炭素繊維、球状カーボン、熱分解気相成
長炭素体、樹脂焼成体などの粉末が挙げられる。前記黒
鉛化物は、比表面積が1〜10m2 /gの範囲にある合
成ピッチ(ナフタレンなど)を原料とする炭素繊維の粉
末、高純度メソフェーズピッチ系炭素繊維の粉末、メソ
フェーズ小球体、低硫黄含有のコークスがより好まし
い。前記黒鉛化物は、いずれも前記原料を2300〜3
000℃の範囲の温度で焼成することにより得られる。
The other component of the mixture (002)
The surface spacing d 002 exceeds 0.3370 nm and is 0.34
As the graphitized product showing a diffraction peak derived from a range of 0 nm or less, for example, a low sulfur content (2000 ppm or less),
Examples thereof include coke having a low nitrogen content (1000 pmm or less), high-purity anisotropic pitch-based carbon fiber, spherical carbon, pyrolytic vapor-deposited carbon body, and powdered resin. The graphitized product contains carbon fiber powder made of synthetic pitch (such as naphthalene) having a specific surface area in the range of 1 to 10 m 2 / g, high-purity mesophase pitch carbon fiber powder, mesophase microspheres, and low sulfur content. Is more preferred. The above graphitized materials are obtained by using 2300 to 3 of the above raw materials.
It is obtained by firing at a temperature in the range of 000 ° C.

【0074】前記(002)面の面間隔d 002 が0.3
370nm以下に由来する回折ピークを示す黒鉛化物の
混合重量比率は、5〜30重量%にすることが好まし
い。前記混合重量比率が30重量%を越えるとレート特
性が低下する恐れがある。一方、前記混合重量比率を5
重量%未満にすると電池容量が低下する恐れがある。
The surface spacing d 002 of the (002) plane is 0.3.
The mixing weight ratio of the graphitized product showing a diffraction peak derived from 370 nm or less is preferably 5 to 30% by weight. If the mixing weight ratio exceeds 30% by weight, the rate characteristics may deteriorate. On the other hand, if the mixing weight ratio is 5
If it is less than wt%, the battery capacity may decrease.

【0075】前記(1)〜(4)で説明した炭素質物を
含む負極6は、具体的には次のような方法により作製さ
れる。前記炭素質物に結着剤を適当な溶媒に懸濁し、こ
の懸濁物を集電体に塗布、乾燥して薄板状にすることに
より前記正極を作製する。
The negative electrode 6 containing the carbonaceous material described in (1) to (4) above is specifically manufactured by the following method. The binder is suspended in a suitable solvent in the carbonaceous material, and the suspension is applied to a current collector and dried to form a thin plate, thereby producing the positive electrode.

【0076】前記結着剤としては、例えばポリテトラフ
ルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン
(PVDF)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体
(EPDM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、
カルボキシメチルセルロース(CMC)等を用いること
ができる。
Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM), styrene-butadiene rubber (SBR),
Carboxymethyl cellulose (CMC) or the like can be used.

【0077】前記炭素質物および結着剤の配合割合は、
炭素材90〜98重量%、結着剤2〜10重量%の範囲
にすることが好ましい。特に、前記炭素質物は負極6を
作製した状態で5〜20mg/cm2 の範囲することが
好ましい。
The mixing ratio of the carbonaceous material and the binder is
The carbon material is preferably in the range of 90 to 98% by weight and the binder in the range of 2 to 10% by weight. Particularly, the carbonaceous material is preferably in the range of 5 to 20 mg / cm 2 in the state where the negative electrode 6 is manufactured.

【0078】前記集電体としては、例えば銅箔、ステン
レス箔、ニッケル箔等を用いることができる。前記容器
1内に収容される前記非水電解液は、非水溶媒に電解質
を溶解することにより調製される。
As the current collector, for example, copper foil, stainless foil, nickel foil or the like can be used. The non-aqueous electrolytic solution contained in the container 1 is prepared by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent.

【0079】前記非水溶媒としては、リチウム二次電池
の溶媒として公知の非水溶媒を用いることができ、特に
限定はされないが、エチレンカーボネート(EC)と前
記エチレンカーボネートより低融点であり且つドナー数
が18以下である1種以上の非水溶媒(以下第2溶媒と
称す)との混合溶媒を主体とする非水溶媒を用いること
が好ましい。このような非水溶媒は、前記負極を構成す
る黒鉛構造の発達した炭素質物に対して安定で、電解液
の還元分解または酸化分解が起き難く、さらに導電性が
高いという利点がある。
The non-aqueous solvent may be a non-aqueous solvent known as a solvent for lithium secondary batteries, and is not particularly limited, but it has a lower melting point than ethylene carbonate (EC) and the above-mentioned ethylene carbonate, and a donor. It is preferable to use a non-aqueous solvent mainly composed of a mixed solvent with one or more non-aqueous solvents having a number of 18 or less (hereinafter referred to as a second solvent). Such a non-aqueous solvent has the advantages that it is stable with respect to the carbonaceous material with a developed graphite structure that constitutes the negative electrode, that reductive decomposition or oxidative decomposition of the electrolytic solution does not easily occur, and that it has high conductivity.

【0080】エチレンカーボネートを単独含む非水電解
液では、黒鉛化した炭素質物に対して還元分解され難い
性質を持つ利点があるが、融点が高く(39℃〜40
℃)粘度が高いため、導電率が小さく常温作動の二次電
池では不向きである。エチレンカーボネートに混合する
第2の溶媒は混合溶媒を前記エチレンカーボネートより
も粘度を小さくして導電性を向上させる。また、ドナー
数が18以下の第2の溶媒(ただし、エチレンカーボネ
ートのドナー数は16.4)を用いることにより前記エ
チレンカーボネートがリチウムイオンに選択的に溶媒和
し易くなくなり、黒鉛構造の発達した炭素質物に対して
前記第2の溶媒の還元反応が抑制されることが考えられ
る。また、前記第2の溶媒のドナー数を18以下にする
ことによって、酸化分解電位がリチウム電極に対して4
V以上となり易く、高電圧なリチウム二次電池を実現で
きる利点も有している。
The non-aqueous electrolytic solution containing only ethylene carbonate has an advantage that it is difficult to undergo reductive decomposition with respect to the graphitized carbonaceous material, but has a high melting point (39 ° C. to 40 ° C.).
(° C) High viscosity makes it unsuitable for secondary batteries operating at room temperature because of its low electrical conductivity. The second solvent mixed with ethylene carbonate makes the mixed solvent have a lower viscosity than the ethylene carbonate and improves the conductivity. Further, by using a second solvent having a donor number of 18 or less (however, the donor number of ethylene carbonate is 16.4), it becomes difficult for the ethylene carbonate to be selectively solvated with lithium ions, and a graphite structure is developed. It is considered that the reduction reaction of the second solvent with respect to the carbonaceous material is suppressed. Further, by setting the number of donors of the second solvent to 18 or less, the oxidative decomposition potential becomes 4 relative to the lithium electrode.
It also has an advantage that a lithium secondary battery having a high voltage is easily realized and a high voltage can be realized.

【0081】前記第2種の溶媒としては、例えばジメチ
ルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(D
EC)、プロピレンカーボネート(PC)、γ−ブチロ
ラクトン(γ−BL)、アセトニトリル(AN)、酢酸
エチル(EA)、トルエン、キシレンまたは、酢酸メチ
ル(MA)などが挙げられる。これらの第2の溶媒は、
単独または2種以上の混合物の形態で用いることができ
る。特に、前記第2種の溶媒はドナー数が16.5以下
であることがより好ましい。
Examples of the second type solvent include dimethyl carbonate (DMC) and diethyl carbonate (D
EC), propylene carbonate (PC), γ-butyrolactone (γ-BL), acetonitrile (AN), ethyl acetate (EA), toluene, xylene or methyl acetate (MA). These second solvents are
They can be used alone or in the form of a mixture of two or more kinds. In particular, it is more preferable that the second type solvent has a donor number of 16.5 or less.

【0082】前記第2溶媒の粘度は、25℃において2
8mp以下であることが好ましい。前記混合溶媒中の前
記エチレンカーボネートの配合量は、体積比率で10〜
80%であることが好ましい。この範囲を逸脱すると、
導電性の低下あるいは溶媒の分解がおき、充放電効率が
低下する恐れがある。より好ましい前記エチレンカーボ
ネートの配合量は体積比率で20〜75%である。非水
溶媒中のエチレンカーボネートの配合量を20体積%以
上に高めることによりエチレンカーボネートのリチウム
イオンへの溶媒和が容易になるため、溶媒の分解抑制効
果を向上することが可能になる。
The viscosity of the second solvent is 2 at 25 ° C.
It is preferably 8 mp or less. The blending amount of the ethylene carbonate in the mixed solvent is 10 to 10 by volume.
It is preferably 80%. If you deviate from this range,
There is a possibility that charge and discharge efficiency may decrease due to decrease in conductivity or decomposition of solvent. A more preferable blending amount of ethylene carbonate is 20 to 75% by volume. By increasing the blending amount of ethylene carbonate in the non-aqueous solvent to 20% by volume or more, solvation of ethylene carbonate to lithium ions is facilitated, so that the effect of suppressing decomposition of the solvent can be improved.

【0083】前記混合溶媒のより好ましい組成は、EC
とDMC、ECとPCとDMC、ECとDEC、ECと
PCとDEC、ECとγ−BLとDECの混合溶媒で、
DMCまたはDECの体積比率は60%以下とすること
が好ましい。このようにDECの比率を60%以下、よ
り好ましくは35%以下にすることにより、混合溶媒の
引火点を高くでき、安全性を向上することができる。た
だし、粘度をさらに低下させる観点から、ジエトキシエ
タンなどのエーテル類を30体積%以下添加してもよ
い。
A more preferable composition of the mixed solvent is EC
And DMC, EC and PC and DMC, EC and DEC, EC and PC and DEC, EC and γ-BL and DEC mixed solvent,
The volume ratio of DMC or DEC is preferably 60% or less. By thus setting the DEC ratio to 60% or less, more preferably 35% or less, the flash point of the mixed solvent can be increased and safety can be improved. However, from the viewpoint of further reducing the viscosity, ethers such as diethoxyethane may be added in an amount of 30% by volume or less.

【0084】前記混合溶媒(非水溶媒)中に存在する主
な不純物としては、水分と、有機過酸化物(例えばグリ
コール類、アルコール類、カルボン酸類)などが挙げら
れる。前記各不純物は、黒鉛化物の表面に絶縁性の被膜
を形成し、電極の界面抵抗を増大させるものと考えられ
る。したがって、サイクル寿命や容量の低下に影響を与
える恐れがある。また高温(60℃以上)貯蔵時の自己
放電も増大する恐れがある。このようなことから、非水
溶媒を含む電解液においては前記不純物はできるだけ低
減されることが好ましい。具体的には、水分は50pp
m以下、有機過酸化物は1000ppm以下であること
が好ましい。
Main impurities present in the mixed solvent (non-aqueous solvent) include water and organic peroxides (eg glycols, alcohols, carboxylic acids). It is considered that each of the impurities forms an insulating film on the surface of the graphitized product and increases the interfacial resistance of the electrode. Therefore, the cycle life and the capacity may be reduced. In addition, self-discharge during storage at high temperature (60 ° C or higher) may increase. Therefore, it is preferable that the impurities are reduced as much as possible in the electrolytic solution containing the non-aqueous solvent. Specifically, the water content is 50 pp
m or less, and the organic peroxide content is preferably 1000 ppm or less.

【0085】前記非水電解液に含まれる電解質として
は、例えば過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ
化リン酸リチウム(LiPF6)、ホウフッ化リチウム
(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAs
6)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiC
3SO3)、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド
リチウム[LiN(CF3SO22]などのリチウム塩
(電解質)が挙げられる。中でもLiP 6、LiB
4、LiN(CF3SO22を用いるのが好ましい。特
に、LiN(CF3SO22を用いると高温時(例えば
60℃)での正極活物質との反応が少なく、高温時にお
いて優れた充放電サイクル特性を得ることができる。ま
た、前記炭素質物に対して安定であり、サイクル寿命を
向上できる利点を有する。前記電解質の前記非水溶媒に
対する溶解量は、0.5〜2.0モル/1とすることが
望ましい。
As the electrolyte contained in the non-aqueous electrolyte, for example, lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium borofluoride (LiBF 4 ), lithium arsenic hexafluoride ( LiAs
F 6 ), lithium trifluorometasulfonate (LiC
F 3 SO 3), bis (trifluoromethylsulfonyl) imide lithium [LiN (CF 3 SO 2) 2] Lithium salt such as (electrolyte) can be mentioned. Among them, LiP F 6, LiB
It is preferable to use F 4 and LiN (CF 3 SO 2 ) 2 . In particular, when LiN (CF 3 SO 2 ) 2 is used, there is little reaction with the positive electrode active material at high temperature (for example, 60 ° C.), and excellent charge / discharge cycle characteristics can be obtained at high temperature. Further, it has the advantage that it is stable with respect to the carbonaceous material and the cycle life can be improved. The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is preferably 0.5 to 2.0 mol / 1.

【0086】[0086]

【実施例】以下、本発明の実施例を前述した図1を参照
して詳細に説明する。参考 例1 まず、リチウムコバルト酸化物(Lix CoO2 (0.
8≦x≦1))粉末91重量%をアセチレンブラック
3.5重量%、グラファイト3.5重量%及びエチレン
プロピレンジエンモノマ粉末2重量%とトルエンを加え
て共に混合し、アルミニウム箔(30μm)集電体に塗
布した後、プレスすることにより正極を作製した。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to FIG. Reference Example 1 First, lithium cobalt oxide (Li x CoO 2 (0.
8 ≦ x ≦ 1)) 91% by weight of powder is mixed with 3.5% by weight of acetylene black, 3.5% by weight of graphite and 2% by weight of ethylene propylene diene monomer powder and toluene, and mixed together to collect an aluminum foil (30 μm). A positive electrode was produced by pressing after applying on an electric body.

【0087】また、低硫黄(含有量8000ppm以
下)石油ピッチを原料としたコークスをアルゴン雰囲気
下、1000℃で炭素化した後、平均粒径40μm、粒
度1〜80μmで90体積%が存在するように、かつ粒
径0.5μm以下の粒子を少なく(5%以下)なるよう
に適度に粉砕した後、真空下で3000℃にて黒鉛化す
ることにより炭素質物を製造した。
Coke made from low-sulfur (content 8000 ppm or less) petroleum pitch as a raw material was carbonized at 1000 ° C. in an argon atmosphere, and then 90% by volume was found to have an average particle size of 40 μm and a particle size of 1 to 80 μm. In addition, a carbonaceous material was produced by appropriately pulverizing particles having a particle diameter of 0.5 μm or less so as to be small (5% or less) and then graphitizing at 3000 ° C. under vacuum.

【0088】得られた炭素質物は、平均粒径40μmの
黒鉛化炭素粉末であり、粒度分布で1〜80μmに90
体積%以上が存在し、粒径が0.5μm以下の粒子の粒
度分布は0体積%であった。N2 ガス吸着BET法によ
る比表面積は、3m2 /gであった。粉末の形状は、ブ
ロック状であった。X線回折による強度比(P101 /P
100 )の値は3.6であった。d002 は、0.3354
nm、Lcは43nm、Laは43nmで、La/Lc
は1であった。なお、X線回折による菱面体晶系と六方
晶系の(101)回折ピーク強度の比は0.4であっ
た。また炭素質物中の硫黄の含有量は、100ppm以
下であった。その他、酸素の含有量は100ppm以
下、窒素の含有は100ppm以下、Fe、Niは各々
1ppmであった。
The carbonaceous material obtained was a graphitized carbon powder having an average particle size of 40 μm, and a particle size distribution of 90 to 90 μm.
The volume distribution of particles having a volume percentage of 0.5% or less was 0 volume%. The specific surface area according to the N 2 gas adsorption BET method was 3 m 2 / g. The powder had a block shape. Intensity ratio by X-ray diffraction (P 101 / P
The value of 100 ) was 3.6. d 002 is 0.3354
nm, Lc is 43 nm, La is 43 nm, and La / Lc
Was 1. The ratio of the (101) diffraction peak intensities of the rhombohedral system and the hexagonal system by X-ray diffraction was 0.4. The content of sulfur in the carbonaceous material was 100 ppm or less. In addition, the oxygen content was 100 ppm or less, the nitrogen content was 100 ppm or less, and each of Fe and Ni was 1 ppm.

【0089】次いで、前記炭素質物96.7重量%をス
チレンブタジエンゴム2.2重量%とカルボキシメチル
セルロース1.1重量%と共に混合し、これを集電体と
しての銅箔に塗布し、乾燥することにより負極を作製し
た。
Next, 96.7% by weight of the carbonaceous material was mixed with 2.2% by weight of styrene-butadiene rubber and 1.1% by weight of carboxymethyl cellulose, and this was applied to a copper foil as a current collector and dried. The negative electrode was produced by.

【0090】前記正極、ポリエチレン製多孔質フィルム
からなるセパレ―タおよび前記負極をそれぞれこの順序
で積層した後、前記負極が外側に位置するように渦巻き
状に巻回して電極群を作製した。
The positive electrode, the separator made of a polyethylene porous film, and the negative electrode were laminated in this order, and then spirally wound so that the negative electrode was located outside, to prepare an electrode group.

【0091】さらに、六フッ化リン酸リチウム(LiP
6 )をエチレンカーボネート(EC)とプロピレンカ
ーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)
の混合溶媒(混合体積比率40:30:30)に1.0
モル/1溶解して非水電解液を調製した。
Furthermore, lithium hexafluorophosphate (LiP
F 6 ) as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC)
1.0 to the mixed solvent (mixed volume ratio 40:30:30)
Mol / 1 was dissolved to prepare a non-aqueous electrolytic solution.

【0092】前記電極群及び前記電解液をステンレス製
の有底円筒状容器内にそれぞれ収納して前述した図1に
示す円筒形リチウム二次電池を組み立てた。参考 例2 まず、石油ピッチから得られた異方性を有するバルクメ
ソフェーズピッチをアルゴン雰囲気下、1000℃で炭
素化した後、平均粒径15μm、粒度1〜80μmで9
0体積%が存在するように、かつ粒径0.5μm以下の
粒子を少なく(5%以下)なるように適度に粉砕した。
その後、真空下、3000℃の温度で熱処理して黒鉛化
することにより炭素質物を製造した。
The electrode group and the electrolytic solution were respectively housed in a stainless steel bottomed cylindrical container to assemble the cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. Reference Example 2 First, an anisotropic bulk mesophase pitch obtained from petroleum pitch was carbonized at 1000 ° C. in an argon atmosphere, and then the average particle size was 15 μm and the particle size was 1 to 80 μm.
The particles were appropriately pulverized so that 0% by volume was present and the number of particles having a particle size of 0.5 μm or less was reduced (5% or less).
Then, a carbonaceous material was produced by heat treatment under vacuum at a temperature of 3000 ° C. to graphitize.

【0093】得られた炭素質物は、平均粒径15μmの
黒鉛化炭素粉末であり、粒度分布で1〜80μmに90
体積%以上が存在し、粒径が0.5μm以下の粒子の分
布は1体積%であった。またN2 ガス吸着BET法によ
る比表面積7m2 /gであった。粉末の形状は、球状で
あった。X線回折による強度比(P101 /P100 )の値
は2.6であった。d002 は0.3357nm、Lcは
45nm、Laは58nmで、La/Lcは1.29で
あった。なお、菱面体晶系と六方晶系の(101)回折
ピーク強度の比は0.5であった。また、炭素質物中の
硫黄の含有量は100ppm以下であった。その他、酸
素の含有量100ppm以下、窒素の含有量は100p
pm以下、Fe、Niは各々1ppmであった。
The obtained carbonaceous material was a graphitized carbon powder having an average particle size of 15 μm and had a particle size distribution of 90 to 90 μm.
The distribution of particles having a volume ratio of 0.5% or less was 1% by volume. The specific surface area measured by the N 2 gas adsorption BET method was 7 m 2 / g. The shape of the powder was spherical. The value of the intensity ratio (P 101 / P 100 ) by X-ray diffraction was 2.6. d 002 is 0.3357nm, Lc is 45nm, La in 58nm, La / Lc was 1.29. The ratio of the (101) diffraction peak intensities of the rhombohedral system and the hexagonal system was 0.5. Moreover, the content of sulfur in the carbonaceous material was 100 ppm or less. In addition, the oxygen content is 100ppm or less, and the nitrogen content is 100p.
pm or less, and Fe and Ni were each 1 ppm.

【0094】前記炭素質物を用いて参考例1と同様な方
法により負極を作製した。かかる負極を用いた以外、
例1と同様で前述した図1に示す円筒形リチウム二次
電池を組み立てた。
A negative electrode was produced in the same manner as in Reference Example 1 using the carbonaceous material. Except for using such a negative electrode, ginseng
Assembling a cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 described above the same as considered Example 1.

【0095】参考例3 900℃で炭素化したメソフェーズピッチ系炭素繊維の
粉末Aは、平均繊維長30μm、平均繊維径7μm、N
2 ガス吸着BET法による比表面積5m2 /g、硫黄含
有率1600ppm、窒素含有率200ppm、Feは
5ppm、Niは3ppmで、X線回折において黒鉛構
造の(002)面の面間隔d002が0.361nmに由
来する回折ピークを示し、Lcは1.4nm、Laは
3.9nmであった。
Reference Example 3 Mesophase pitch carbon fiber powder A carbonized at 900 ° C. has an average fiber length of 30 μm, an average fiber diameter of 7 μm, and N
Specific surface area by 2 gas adsorption BET method is 5 m 2 / g, sulfur content is 1600 ppm, nitrogen content is 200 ppm, Fe is 5 ppm, Ni is 3 ppm, and the interplanar spacing d 002 of the (002) plane of the graphite structure is 0 in X-ray diffraction. The diffraction peak derived from 0.361 nm was shown, Lc was 1.4 nm and La was 3.9 nm.

【0096】3100℃で黒鉛化したメソフェーズピッ
チ系炭素繊維の粉末Bは、平均繊維長40μm、平均繊
維径12μm、N2 ガス吸着BET法による比表面積
3.8m2 /g、硫黄含有率100ppm以下、窒素含
有率100ppm以下で、X線回折において黒鉛構造の
(002)面の面間隔d 002 0.3365nmに由来
する回折ピークを示し、Lcは37nm、Laは67n
m、P101 /P100 は2.3であった。
The powder B of mesophase pitch carbon fiber graphitized at 3100 ° C. has an average fiber length of 40 μm, an average fiber diameter of 12 μm, a specific surface area of 3.8 m 2 / g by N 2 gas adsorption BET method, and a sulfur content of 100 ppm or less. , the following nitrogen content 100 ppm, the surface spacing d 002 of (002) plane of Oite graphite structure in X-ray diffraction from 0.3365nm
Shows a diffraction peak of Lc of 37 nm and La of 67 n.
m, P 101 / P 100 was 2.3.

【0097】前記粉末Aと前記粉末Bを重量比で1:2
に混合して得た炭素質物を前記炭素質物を用いて参考
1と同様な方法により負極を作製した。かかる負極を用
いた以外、参考例1と同様で前述した図1に示す円筒形
リチウム二次電池を組み立てた。
The weight ratio of the powder A and the powder B is 1: 2.
The carbonaceous material obtained by mixing with the above was used to prepare a negative electrode by the same method as in Reference Example 1. A cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Reference Example 1 except that this negative electrode was used.

【0098】参考例4 1000℃で炭素化したメソフェーズピッチ系炭素繊維
の粉末Aは、平均繊維長30μm、平均繊維径7μm、
2 ガス吸着BET法による比表面積5m2 /g、硫黄
含有率1500ppm、窒素含有率100ppm、Fe
は5ppm、Niは3ppmで、X線回折において黒鉛
構造の(002)面の面間隔d002が0.360nmに
由来する回折ピークを示し、Lcは1.48nm、La
は3.4nmであった。
Reference Example 4 Mesophase pitch carbon fiber powder A carbonized at 1000 ° C. had an average fiber length of 30 μm, an average fiber diameter of 7 μm,
Specific surface area by N 2 gas adsorption BET method 5 m 2 / g, sulfur content rate 1500 ppm, nitrogen content rate 100 ppm, Fe
Is 5 ppm, Ni is 3 ppm, shows diffraction peaks plane spacing d 002 of (002) plane of the graphite structure in X-ray diffraction is from 0.360 nm, Lc is 1.48 nm, La
Was 3.4 nm.

【0099】コークスを3000℃黒鉛化した人造黒鉛
の粉末Bは、平均粒径40μm、N2 ガス吸着BET法
による比表面積3.3m2 /gで、硫黄含有率100p
pm以下、窒素含有率100ppm以下、Fe、Niは
各々1ppmで、X線回折において黒鉛構造の(00
2)面の面間隔d 002 0.3354nmに由来する回
折ピークを示し、Lcは45nm、Laは60nmであ
った。
The artificial graphite powder B obtained by graphitizing coke at 3000 ° C. has an average particle size of 40 μm, a specific surface area of 3.3 m 2 / g by the N 2 gas adsorption BET method, and a sulfur content of 100 p.
pm or less, the nitrogen content of 100ppm or less, Fe, Ni in each 1 ppm, of Oite graphite structure in X-ray diffraction (00
2) Number of times when the interplanar spacing d 002 is 0.3354 nm
Fold peaks were observed, Lc was 45 nm, and La was 60 nm.

【0100】前記粉末Aと前記粉末Bを重量比で1:1
に混合して得た炭素質物を用いて参考例1と同様な方法
により負極を作製した。かかる負極を用いた以外、参考
例1と同様で前述した図1に示す円筒形リチウム二次電
池を組み立てた。
The powder A and the powder B are in a weight ratio of 1: 1.
A negative electrode was produced by the same method as in Reference Example 1 using the carbonaceous material obtained by mixing with. The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Reference Example 1 except that this negative electrode was used.

【0101】比較例1 天然黒鉛を平均粒径6μmまで粉砕することにより黒鉛
粉末を得た。この黒鉛粉末は、粒度分布1〜80μmの
粒径のものが85体積%が存在し、粒径が0.5μm以
下の粒子の分布は10体積%であった。N2 ガス吸着B
ET法による比表面積は10m2 /gであった。X線回
折による強度比(P101 /P100 )の値は、2.1であ
った。d002 は0.3357nm、Lcは33nm、L
aは60nmであった。La/Lcは1.82である。
なお、菱面体晶系と六方晶系の(101)回折ピーク強
度の比は0.85であった。
Comparative Example 1 Graphite powder was obtained by crushing natural graphite to an average particle size of 6 μm. This graphite powder had 85% by volume of particles having a particle size distribution of 1 to 80 μm, and the distribution of particles having a particle size of 0.5 μm or less was 10% by volume. N 2 gas adsorption B
The specific surface area according to the ET method was 10 m 2 / g. The value of the intensity ratio (P 101 / P 100 ) by X-ray diffraction was 2.1. d 002 is 0.3357 nm, Lc is 33 nm, L
a was 60 nm. La / Lc is 1.82.
The ratio of the (101) diffraction peak intensities of the rhombohedral system and the hexagonal system was 0.85.

【0102】前記黒鉛粉末を用いて参考例1と同様な方
法により負極を作製した。かかる負極を用いた以外、
例1と同様で前述した図1に示す円筒形リチウム二次
電池を組み立てた。
A negative electrode was produced in the same manner as in Reference Example 1 using the above graphite powder. Except for using such a negative electrode, ginseng
Assembling a cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 described above the same as considered Example 1.

【0103】比較例2 前記参考例4の人造黒鉛の粉末Bのみを用いて参考例1
と同様な方法により負極を作製した。かかる負極を用い
た以外、参考例1と同様で前述した図1に示す円筒形リ
チウム二次電池を組み立てた。
Comparative Example 2 Reference Example 1 using only the artificial graphite powder B of Reference Example 4
A negative electrode was produced in the same manner as in. A cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Reference Example 1 except that this negative electrode was used.

【0104】比較例3 前記参考例3のメソフェーズピッチ系炭素繊維の粉末A
のみを用いて参考例1と同様な方法により負極を作製し
た。かかる負極を用いた以外、参考例1と同様で前述し
た図1に示す円筒形リチウム二次電池を組み立てた。
Comparative Example 3 Mesophase pitch carbon fiber powder A of Reference Example 3
A negative electrode was produced in the same manner as in Reference Example 1 using only the above. A cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Reference Example 1 except that this negative electrode was used.

【0105】得られた参考例1〜4および比較例1〜3
のリチウム二次電池について、充電電流400mAで
4.2Vまで3時間の充電をし、2.7Vまで1Aのハ
イレート電流で放電する充放電を繰り返し行い、各電池
の放電容量とサイクル寿命をそれぞれ測定した。その結
果を図2に示す。
Obtained Reference Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3
This lithium secondary battery is charged at a charging current of 400 mA to 4.2 V for 3 hours and then repeatedly charged and discharged at a high rate current of 1 A to 2.7 V, and the discharge capacity and cycle life of each battery are measured. did. The result is shown in FIG.

【0106】図2から明らかなように参考例1〜4のリ
チウム二次電池では、比較例1〜3の電池に比べて、ハ
イレートの放電においても容量が高く、かつサイクル寿
命が格段に向上されることがわかる。
As is clear from FIG. 2, the lithium secondary batteries of Reference Examples 1 to 4 have higher capacities even at high rate discharge and the cycle life is remarkably improved as compared with the batteries of Comparative Examples 1 to 3. I understand that

【0107】一方、電解液の電解質にLiN(CF3
2 2 を用いて同様な評価を行ったところ、サイクル
寿命が参考例1〜4よりも長いことが確認された。参考 例5 まず、リチウムコバルト酸化物(Lix CoO2 (0.
8≦x≦1))粉末91重量%をアセチレンブラック
3.5重量%、グラファイト3.5重量%及びエチレン
プロピレンジエンモノマ粉末2重量%とトルエンを加え
て共に混合し、アルミニウム箔(30μm)集電体に塗
布した後、プレスすることにより正極を作製した。
On the other hand, LiN (CF 3 S was added to the electrolyte of the electrolytic solution.
When the same evaluation was performed using O 2 ) 2 , it was confirmed that the cycle life was longer than in Reference Examples 1 to 4. Reference Example 5 First, lithium cobalt oxide (Li x CoO 2 (0.
8 ≦ x ≦ 1)) 91% by weight of powder is mixed with 3.5% by weight of acetylene black, 3.5% by weight of graphite and 2% by weight of ethylene propylene diene monomer powder and toluene, and mixed together to collect an aluminum foil (30 μm). A positive electrode was produced by pressing after applying on an electric body.

【0108】また、低硫黄(含有量8000ppm以
下)石油ピッチを原料としたコークスをアルゴン雰囲気
下、1000℃で炭素化した後、平均粒径20μm、粒
度1〜80μmで90体積%が存在するように、かつ粒
径0.5μm以下の粒子を少なく(5%以下)なるよう
にブロック状に粉砕した後、アルゴン雰囲気下で300
0℃にて黒鉛化することにより炭素質物を製造した。
Coke made from low-sulfur (content 8000 ppm or less) petroleum pitch as a raw material was carbonized at 1000 ° C. in an argon atmosphere, and then 90% by volume was found to have an average particle size of 20 μm and a particle size of 1 to 80 μm. And crushed into blocks so that particles having a particle diameter of 0.5 μm or less are reduced (5% or less), and then 300 in an argon atmosphere.
A carbonaceous material was produced by graphitizing at 0 ° C.

【0109】得られた炭素質物は、平均粒径20μmの
ブロック状の黒鉛化炭素粉末であり、粒度分布で1〜8
0μmに90体積%以上が存在し、粒径が0.5μm以
下の粒子の粒度分布は0体積%であった。N2 ガス吸着
BET法による比表面積は、3m2 /gであった。粉末
の形状は、粒状であった。X線回折による強度比(P
101 /P100 )の値は3.6であった。d002 は、0.
3354nm、Lcは43nm、Laは43nmで、L
a/Lcは1であった。なお、X線回折による菱面体晶
系と六方晶系の(101)回折ピーク強度の比は0.4
であった。また炭素質物中の硫黄の含有量は、100p
pm以下であった。その他、酸素の含有量は100pp
m以下、窒素の含有は100ppm以下、Fe、Niは
各々1ppmであった。
The carbonaceous material obtained was a block-like graphitized carbon powder having an average particle size of 20 μm and had a particle size distribution of 1-8.
90% by volume or more was present in 0 μm, and the particle size distribution of particles having a particle size of 0.5 μm or less was 0% by volume. The specific surface area according to the N 2 gas adsorption BET method was 3 m 2 / g. The shape of the powder was granular. Intensity ratio (P
101 / value of P 100) was 3.6. d 002 is 0.
3354nm, Lc 43nm, La 43nm, L
a / Lc was 1. The ratio of the (101) diffraction peak intensities of the rhombohedral system and the hexagonal system by X-ray diffraction is 0.4.
Met. The sulfur content in the carbonaceous material is 100 p
It was pm or less. In addition, the oxygen content is 100pp
m or less, the content of nitrogen was 100 ppm or less, and each of Fe and Ni was 1 ppm.

【0110】次いで、前記炭素質物96.7重量%をス
チレンブタジエンゴム2.2重量%とカルボキシメチル
セルロース1.1重量%と共に混合し、これを集電体と
しての銅箔に塗布し、乾燥することにより負極を作製し
た。
Then, 96.7% by weight of the carbonaceous material was mixed with 2.2% by weight of styrene-butadiene rubber and 1.1% by weight of carboxymethylcellulose, and this was applied to a copper foil as a current collector and dried. The negative electrode was produced by.

【0111】前記正極、ポリエチレン製多孔質フィルム
からなるセパレ―タおよび前記負極をそれぞれこの順序
で積層した後、前記負極が外側に位置するように渦巻き
状に巻回して電極群を作製した。
The positive electrode, the separator made of a polyethylene porous film, and the negative electrode were laminated in this order, and then spirally wound so that the negative electrode was located outside to prepare an electrode group.

【0112】さらに、六フッ化リン酸リチウム(LiP
6 )をエチレンカーボネート(EC)とプロピレンカ
ーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)
の混合溶媒(混合体積比率40:30:30)に1.0
モル/1溶解して非水電解液を調製した。
Furthermore, lithium hexafluorophosphate (LiP
F 6 ) as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC)
1.0 to the mixed solvent (mixed volume ratio 40:30:30)
Mol / 1 was dissolved to prepare a non-aqueous electrolytic solution.

【0113】前記電極群及び前記電解液をステンレス製
の有底円筒状容器内にそれぞれ収納して前述した図1に
示す円筒形リチウム二次電池を組み立てた。参考 例6 まず、石油ピッチから得られた異方性を有するメソフェ
ーズピッチを紡糸し、不融化して得られた炭素繊維をア
ルゴン雰囲気下、1000℃で炭素化した後、平均繊維
径15μm、粒度1〜80μmで90体積%が存在する
ように、かつ粒径0.5μm以下の粒子を少なく(5%
以下)なるように適度に粉砕した。その後、アルゴン雰
囲気下、3100℃の温度で熱処理して黒鉛化すること
により繊維状の炭素質物を製造した。前記炭素質物は、
繊維の長さ方向に対して垂直な断面における配向性が放
射状であった。
The electrode group and the electrolytic solution were respectively housed in a bottomed cylindrical container made of stainless steel, and the cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled. Reference Example 6 First, anisotropy mesophase pitch obtained from petroleum pitch was spun and infusibilized, and the obtained carbon fiber was carbonized at 1000 ° C. under an argon atmosphere, and then the average fiber diameter was 15 μm and the particle size was 15 μm. 90% by volume exists at 1 to 80 μm, and the number of particles having a particle size of 0.5 μm or less is reduced (5%
The following) was appropriately pulverized. Then, a fibrous carbonaceous material was manufactured by heat-treating at a temperature of 3100 ° C. in an argon atmosphere and graphitizing. The carbonaceous material is
The orientation in the cross section perpendicular to the length direction of the fiber was radial.

【0114】得られた炭素質物は、平均繊維径15μm
の黒鉛化炭素粉末であり、粒度分布で1〜80μmに9
0体積%以上が存在し、粒径が0.5μm以下の粒子の
分布は1体積%であった。またN2 ガス吸着BET法に
よる比表面積4m2 /gであった。粉末の形状は、長さ
と径の比(長さ/径)が3である繊維であった。X線回
折による強度比(P101 /P100 )の値は2.6であっ
た。d002 は0.3357nm、Lcは45nm、La
は58nmで、La/Lcは1.29であった。なお、
菱面体晶系と六方晶系の(101)回折ピーク強度の比
は0.5であった。また、炭素質物中の硫黄の含有量は
100ppm以下であった。その他、酸素の含有量10
0ppm以下、窒素の含有量は100ppm以下、F
e、Niは各々1ppmであった。
The carbonaceous material obtained had an average fiber diameter of 15 μm.
Graphitized carbon powder of 9 to 1-80 μm in particle size distribution
0% by volume or more was present, and the distribution of particles having a particle size of 0.5 μm or less was 1% by volume. The specific surface area measured by the N 2 gas adsorption BET method was 4 m 2 / g. The shape of the powder was a fiber having a ratio of length to diameter (length / diameter) of 3. The value of the intensity ratio (P 101 / P 100 ) by X-ray diffraction was 2.6. d 002 is 0.3357 nm, Lc is 45 nm, La
Was 58 nm and La / Lc was 1.29. In addition,
The ratio of the (101) diffraction peak intensities of the rhombohedral system and the hexagonal system was 0.5. Moreover, the content of sulfur in the carbonaceous material was 100 ppm or less. Others, oxygen content 10
0ppm or less, nitrogen content 100ppm or less, F
e and Ni were 1 ppm each.

【0115】前記炭素質物を用いて参考例5と同様な方
法により負極を作製した。かかる負極を用いた以外、
例5と同様で前述した図1に示す円筒形リチウム二次
電池を組み立てた。
A negative electrode was produced in the same manner as in Reference Example 5 using the carbonaceous material. Except for using such a negative electrode, ginseng
Assembling a cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 described above the same as considered Example 5.

【0116】実施例7 3000℃で黒鉛化したメソフェーズピッチ系炭素繊維
の粉末Aは、平均繊維長40μm、平均繊維径7μm、
2 ガス吸着BET法による比表面積3m2 /g、硫黄
含有率1600ppm、窒素含有率200ppm、Fe
は5ppm、Niは3ppmで、X線回折において黒鉛
構造の(002)面の面間隔d 002 0.3375nm
に由来する回折ピークを示し、Lcは30nm、Laは
60nmであった。
Example 7 Mesophase pitch carbon fiber powder A graphitized at 3000 ° C. had an average fiber length of 40 μm and an average fiber diameter of 7 μm.
N 2 gas adsorption BET specific surface area 3 m 2 / g, sulfur content 1600 ppm, nitrogen content 200 ppm, Fe
0.3375nm is 5 ppm, Ni is 3 ppm, the surface spacing d 002 of (002) plane of Oite graphite structure in X-ray diffraction
The diffraction peak derived from was shown , Lc was 30 nm and La was 60 nm.

【0117】3100℃で黒鉛化し、粉砕することによ
り得られた石油コークスの粉末Bは、平均粒径6μm、
2 ガス吸着BET法による比表面積9m2 /gの薄片
状粉末であり、硫黄含有率100ppm以下、窒素含有
率100ppm以下で、X線回折において黒鉛構造の
(002)面の面間隔d 002 0.3358nmに由来
する回折ピークを示し、Lcは60nm、Laは120
nm、P101 /P100 は2.5であった。
The petroleum coke powder B obtained by graphitizing at 3100 ° C. and pulverizing had an average particle size of 6 μm.
A flaky powder having a specific surface area by N 2 gas adsorption BET method 9m 2 / g, sulfur content 100ppm or less, or less nitrogen content 100ppm, spacing of (002) plane of Oite graphite structure in X-ray diffraction d 002 is derived from 0.3358 nm
Showing a diffraction peak of Lc of 60 nm and La of 120
nm, P 101 / P 100 was 2.5.

【0118】前記粉末Aと前記粉末Bを重量比で4:1
に混合して得た炭素質物を用いて参考例5と同様な方法
により負極を作製した。かかる負極を用いた以外、参考
例5と同様で前述した図1に示す円筒形リチウム二次電
池を組み立てた。
The powder A and the powder B are mixed in a weight ratio of 4: 1.
A negative electrode was produced by the same method as in Reference Example 5 using the carbonaceous material obtained by mixing with. The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Reference Example 5 except that this negative electrode was used.

【0119】参考例8 3000℃で黒鉛したメソフェーズピッチ小球体は、平
均粒径20μmで表面から1〜5μmの厚さの表面層が
酸化除去されてラメラ層を露出したものである。また、
前記メソフェーズピッチ小球体はN2 ガス吸着BET法
による比表面積が5m2 /g、硫黄含有率が200pp
m、窒素含有率が100ppm、Feは5ppm、Ni
は3ppmで、X線回折において黒鉛構造の(002)
面の面間隔d002が0.3365nmに由来する回折ピ
ークを示し、Lcは60nm、Laは100nm、X線
回折による強度比(P101 /P100 )は2.3の球状の
黒鉛化物である。
Reference Example 8 The mesophase pitch microspheres graphitized at 3000 ° C. are those in which the surface layer having an average particle size of 20 μm and a thickness of 1 to 5 μm is oxidized and removed to expose the lamella layer. Also,
The mesophase pitch microspheres have a specific surface area of 5 m 2 / g and a sulfur content of 200 pp according to the N 2 gas adsorption BET method.
m, nitrogen content is 100 ppm, Fe is 5 ppm, Ni
Is 3 ppm, and (002) having a graphite structure in X-ray diffraction
A spherical graphitized product having a diffraction peak with a surface spacing d 002 of 0.3365 nm, Lc of 60 nm, La of 100 nm, and an intensity ratio (P 101 / P 100 ) of 2.3 by X-ray diffraction. .

【0120】前記黒鉛化物(炭素質物)を用いて参考
5と同様な方法により負極を作製した。かかる負極を用
いた以外、参考例5と同様で前述した図1に示す円筒形
リチウム二次電池を組み立てた。
A negative electrode was produced in the same manner as in Reference Example 5 using the above graphitized material (carbonaceous material). The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Reference Example 5 except that this negative electrode was used.

【0121】比較例4 天然黒鉛を平均粒径6μmまで粉砕することにより薄片
状の黒鉛粉末を得た。この黒鉛粉末は、粒度分布1〜8
0μmの粒径のものが85体積%が存在し、粒径が0.
5μm以下の粒子の分布は5体積%であった。N2 ガス
吸着BET法による比表面積は10m2 /gであった。
X線回折による強度比(P101 /P100)の値は、3.
6であった。d002 は0.3357nm、Lcは60n
m、Laは120nmであった。La/Lcは1.82
である。なお、菱面体晶系と六方晶系の(101)回折
ピーク強度の比は0.85であった。
Comparative Example 4 Flake graphite powder was obtained by crushing natural graphite to an average particle size of 6 μm. This graphite powder has a particle size distribution of 1 to 8
There are 85% by volume of particles having a particle size of 0 μm, and the particle size is 0.
The distribution of particles of 5 μm or less was 5% by volume. The specific surface area according to the N 2 gas adsorption BET method was 10 m 2 / g.
The value of the intensity ratio (P 101 / P 100 ) by X-ray diffraction is 3.
It was 6. d 002 is 0.3357 nm, Lc is 60 n
m and La were 120 nm. La / Lc is 1.82
Is. The ratio of the (101) diffraction peak intensities of the rhombohedral system and the hexagonal system was 0.85.

【0122】前記黒鉛粉末を用いて参考例5と同様な方
法により負極を作製した。かかる負極を用いた以外、
例5と同様で前述した図1に示す円筒形リチウム二次
電池を組み立てた。
A negative electrode was produced using the above graphite powder in the same manner as in Reference Example 5. Except for using such a negative electrode, ginseng
Assembling a cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 described above the same as considered Example 5.

【0123】比較例5 前記実施例7の黒鉛化した石油コークスの粉末Bのみを
用いて参考例5と同様な方法により負極を作製した。か
かる負極を用いた以外、参考例5と同様で前述した図1
に示す円筒形リチウム二次電池を組み立てた。
Comparative Example 5 A negative electrode was produced in the same manner as in Reference Example 5 using only the graphitized petroleum coke powder B of Example 7 above. The same as in Reference Example 5 except that this negative electrode was used.
The cylindrical lithium secondary battery shown in was assembled.

【0124】比較例6 前記実施例7のメソフェーズピッチ系炭素繊維の粉末A
のみを用いて参考例5と同様な方法により負極を作製し
た。かかる負極を用いた以外、参考例5と同様で前述し
た図1に示す円筒形リチウム二次電池を組み立てた。
Comparative Example 6 Mesophase pitch carbon fiber powder A of Example 7
A negative electrode was produced in the same manner as in Reference Example 5 using only the above. The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Reference Example 5 except that this negative electrode was used.

【0125】得られた実施例7、参考例5〜6、8およ
び比較例4〜6のリチウム二次電池について、充電電流
400mAで4.2Vまで3時間の充電をし、2.7V
まで1Aのハイレート電流で放電する充放電を繰り返し
行い、各電池の放電容量とサイクル寿命をそれぞれ測定
した。その結果を図3に示す。
The obtained lithium secondary batteries of Example 7, Reference Examples 5 to 6 and 8 and Comparative Examples 4 to 6 were charged at a charging current of 400 mA to 4.2 V for 3 hours and then 2.7 V.
Up to and including 1 A of high rate current, charging and discharging were repeated, and the discharge capacity and cycle life of each battery were measured. The result is shown in FIG.

【0126】図3から明らかなように実施例7のリチウ
ム二次電池では、比較例4〜6の電池に比べて、ハイレ
ートの放電においても容量が高く、かつサイクル寿命が
格段に向上されることがわかる。
As is clear from FIG. 3, the lithium secondary battery of Example 7 has a higher capacity even at high rate discharge and the cycle life is remarkably improved as compared with the batteries of Comparative Examples 4 to 6. I understand.

【0127】一方、電解液の電解質にLiN(CF3
2 2 を用いて同様な評価を行ったところ、サイクル
寿命が実施例7よりも長いことが確認された。なお、前
記実施例では円筒形リチウム二次電池に適用した例を説
明したが、角形リチウム二次電池にも同様に適用でき
る。また、前記電池の容器内に収納される電極群は渦巻
形に限らず、正極、セパレータおよび負極をこの順序で
複数積層した形態にしてもよい。
On the other hand, LiN (CF 3 S was added to the electrolyte of the electrolytic solution.
When the same evaluation was performed using O 2 ) 2 , it was confirmed that the cycle life was longer than that in Example 7 . In addition, although the example applied to the cylindrical lithium secondary battery has been described in the above embodiment, the present invention can be similarly applied to the prismatic lithium secondary battery. Further, the electrode group housed in the battery container is not limited to the spiral shape, and may have a form in which a plurality of positive electrodes, separators and negative electrodes are laminated in this order.

【0128】[0128]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば高
容量でサイクル寿命に優れ、さらに長期間の使用におい
て高電圧を維持することが可能なリチウム二次電池を提
供することができる。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a lithium secondary battery having a high capacity, an excellent cycle life, and a high voltage that can be maintained even during long-term use. .

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

【図1】本発明に係わる円筒形リチウム二次電池を示す
部分断面図。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a cylindrical lithium secondary battery according to the present invention.

【図2】参考例1〜4および比較例1〜3のリチウム二
次電池における充放電サイクルと放電容量との関係を示
す特性図。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between charge / discharge cycle and discharge capacity in the lithium secondary batteries of Reference Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3.

【図3】実施例7、参考例5〜6、8および比較例4〜
6のリチウム二次電池における充放電サイクルと放電容
量との関係を示す特性図。
FIG. 3 Example 7, Reference Examples 5 to 6 and 8 and Comparative Example 4 to
6 is a characteristic diagram showing the relationship between the charge / discharge cycle and the discharge capacity in the lithium secondary battery of No. 6.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…容器、 3…電極群、 4…正極、 6…負極、 8…封口板。 1 ... container, 3 ... electrode group, 4 ... Positive electrode, 6 ... Negative electrode, 8 ... Sealing plate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−237971(JP,A) 特開 平5−36440(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/58 H01M 4/02 H01M 10/40 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-237971 (JP, A) JP-A-5-36440 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 4/58 H01M 4/02 H01M 10/40

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出す
る炭素質物を含む負極と、非水電解液とを具備したリチ
ウム二次電池において、 前記炭素質物は、X線回折において黒鉛構造の(00
2)面の面間隔d 002 が0.3370nm以下に由来す
る回折ピークを示す薄片状黒鉛及びX線回折において前
記回折ピークを示す薄片状の黒鉛化したコークスから選
ばれる少なくとも1種類からなる黒鉛化物粉末と、黒鉛
構造の(002)面の面間隔d 002 が前記黒鉛化物粉末
の前記面間隔d 002 に比べて大きく、かつ0.340n
m以下の範囲に由来する回折ピークをX線回折において
示すメソフェーズピッチ系炭素繊維とを含むことを特徴
とするリチウム二次電池。
1. A lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode containing a carbonaceous material that absorbs and releases lithium ions, and a non-aqueous electrolyte, wherein the carbonaceous material has a graphite structure of (00
2) The surface spacing d 002 is 0.3370 nm or less.
Before the flake graphite and X-ray diffraction shows diffraction peaks that
Graphite powder consisting of at least one kind selected from flaky graphitized coke showing a diffraction peak, and graphite
The interplanar spacing d 002 of the (002) planes of the structure is the graphitized powder.
Is larger than the above-mentioned surface spacing d 002 of 0.340n
Diffraction peaks derived from the range of m or less in X-ray diffraction
A lithium secondary battery comprising: the mesophase pitch carbon fiber shown .
【請求項2】 前記メソフェーズピッチ系炭素繊維は、
繊維長さ方向に対して垂直な断面における結晶子の配向
が放射状、ラメラ状またはブルックステーラ型であるこ
とを特徴とする請求項1記載のリチウム二次電池。
2. The mesophase pitch-based carbon fiber,
The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the orientation of the crystallites in a cross section perpendicular to the fiber length direction is radial, lamella or Brooks Stella type.
【請求項3】 前記炭素質物中の前記黒鉛化物粉末の混
合重量比率は、5〜30重量%の範囲内であることを特
徴とする請求項1ないし2いずれか1項記載のリチウム
二次電池。
3. A mixture of the graphitized powder in the carbonaceous material.
The total weight ratio is in the range of 5 to 30% by weight.
Lithium according to any one of claims 1 to 2
Secondary battery.
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