JP3509050B2 - Lithium secondary battery and method of manufacturing the same - Google Patents

Lithium secondary battery and method of manufacturing the same

Info

Publication number
JP3509050B2
JP3509050B2 JP31192096A JP31192096A JP3509050B2 JP 3509050 B2 JP3509050 B2 JP 3509050B2 JP 31192096 A JP31192096 A JP 31192096A JP 31192096 A JP31192096 A JP 31192096A JP 3509050 B2 JP3509050 B2 JP 3509050B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbonaceous material
secondary battery
lithium secondary
negative electrode
structure region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP31192096A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09213335A (en
Inventor
則雄 高見
麻子 佐藤
隆久 大崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP31192096A priority Critical patent/JP3509050B2/en
Publication of JPH09213335A publication Critical patent/JPH09213335A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3509050B2 publication Critical patent/JP3509050B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • 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、特に炭素質物を含む負極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 containing a carbonaceous material.

【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】また、組成式がLiX A(AはAlなどの
金属からなる)で表されるリチウム合金を負極として用
いることが検討されている。この負極は単位体積当りの
リチウムイオンの吸蔵放出量が多く、高容量であるもの
の、リチウムイオンが吸蔵放出される際に膨脹収縮する
ためにリチウムイオンの吸蔵放出を繰り返し行うと合金
構造が破壊される。このため、前記負極を備えたリチウ
ム二次電池は、充放電サイクル寿命が短いという問題点
がある。
Further, it has been studied to use a lithium alloy whose composition formula is represented by Li X A (A is a metal such as Al) as a negative electrode. Although this negative electrode has a large amount of lithium ions stored and released per unit volume and has a high capacity, it expands and contracts when the lithium ions are stored and released, so the alloy structure is destroyed when the lithium ions are repeatedly stored and released. It Therefore, the lithium secondary battery including the negative electrode has a problem that the charge / discharge cycle life is short.

【0007】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 pyrolysis 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.

【0008】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、結果として電池の容量および
充放電効率が低くなる。また、充放電サイクルが進むに
従い容量低下が大きくなるため、サイクル寿命が低下す
るという問題点がある。
In the carbonaceous material-containing negative electrode, in the carbonaceous material having a structure (graphite structure) in which hexagonal mesh plane layers mainly composed of carbon atoms are stacked, 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, if a carbonaceous material obtained by powdering giant crystals that have advanced graphitization is used as a negative electrode in a non-aqueous electrolyte, the non-aqueous electrolyte decomposes, resulting in low battery capacity and charge / discharge efficiency. In addition, there is a problem in that the cycle life is shortened because the capacity decreases more as the charge / discharge cycle progresses.

【0009】また、前記炭素質物を含む負極の高容量化
が検討されている。このようなことから、J.Elec
trochem.Soc.,Vol.142,No.1
1,November 1995の3668頁〜367
7頁のTableIIには、小角X線散乱法による直径が
7.4〜8.8オングストロームの空隙を有するエポキ
シノボラック樹脂焼成体を含むカソードと、リチウム箔
からなるアノードを備えたコイン型電池が開示されてい
る。
[0009] Further, it is under study to increase the capacity of the negative electrode containing the carbonaceous material. From this, J. Elec
trochem. Soc. , Vol. 142, No. 1
1, Nomber 1995, pages 3668-367.
Table II on page 7 discloses a coin-type battery provided with a cathode containing a fired epoxy novolac resin having voids with a diameter of 7.4 to 8.8 angstrom by a small-angle X-ray scattering method, and an anode made of lithium foil. Has been done.

【0010】さらに、J.Electrochem.S
oc.,Vol.142,No.2,February
1995の326頁〜332頁には、X線回折による
002 が3.47オングストロームで、Si原子を1.
8%含有した熱分解気相炭素を含むカソードとリチウム
箔からなるアノードを備え、重量比容量が363mAh
/gのコイン型リチウム二次電池が開示されている。
Further, J. Electrochem. S
oc. , Vol. 142, No. 2, February
1995 pages 326 to 332 have an X-ray diffraction d 002 of 3.47 Å and a Si atom of 1.
Equipped with a cathode containing 8% of thermally decomposed vapor phase carbon and an anode made of lithium foil, the weight specific capacity is 363 mAh.
/ G of coin type lithium secondary battery is disclosed.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、炭素
質物を含む負極の改良により放電容量およびサイクル寿
命が向上さ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 improved discharge capacity and cycle life by improving a negative electrode containing a carbonaceous material.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、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、非水電解液を具備したリチウム二次電池であっ
て、前記負極の炭素質物は、無定形炭素構造領域および
黒鉛構造領域を有し、粉末X線回折に0.340nm以
下のd002 (但し、d002 は(002)面の面間隔を示
す)に相当するピークが存在し、かつ真密度が1.8g
/cm3 以上であることを特徴とするリチウム二次電池
が提供される。
According to the present invention, there is provided a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode containing a carbonaceous material which absorbs and releases lithium ions, and a non-aqueous electrolyte, wherein The carbonaceous material has an amorphous carbon structure region and a graphite structure region, and a powder X-ray diffraction spectrum shows a peak corresponding to d 002 of 0.340 nm or less (however, d 002 indicates a plane spacing of the (002) plane). Present and true density 1.8g
/ Cm 3 or more, there is provided a lithium secondary battery.

【0013】また、本発明によれば、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
解液を具備したリチウム二次電池であって、前記負極の
炭素質物は、無定形炭素構造領域および黒鉛構造領域を
有し、粉末X線回折に0.34nm以下のd002 (但
し、前記d002 は(002)面の面間隔を示す)に相当
するピークが存在し、かつ真密度が2〜2.2g/cm
3 以上であり、前記無定形炭素構造領域に小角X線散乱
法による直径が0.1〜20nmの空隙が存在すること
を特徴とするリチウム二次電池が提供される。さらに、
本発明によれば、前記リチウム二次電池の製造方法であ
って、前記炭素質物は、天然黒鉛、石油ピッチ、メソフ
ェーズピッチ及びコークスよりなる群から選択される材
料と、等方性ピッチ、ポリアクリルニトリル、フルフリ
ールアルコール、フラン樹脂、フェノール系樹脂、セル
ロース、砂糖及びポリ塩化ビニリデンよりなる群から選
択される難黒鉛化性の炭素前駆体とを含む混合物を80
0〜3000℃の範囲で熱処理する工程を具備する方法
により作製されることを特徴とするリチウム二次電池の
製造方法が提供される。
Further, according to the present invention, there is provided 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 of the negative electrode is: It has an amorphous carbon structure region and a graphite structure region, and has a peak corresponding to d 002 of 0.34 nm or less in the powder X-ray diffraction (provided that d 002 indicates the (002) plane spacing), And the true density is 2-2.2 g / cm
Provided is a lithium secondary battery having the number of 3 or more and having voids having a diameter of 0.1 to 20 nm by the small angle X-ray scattering method in the amorphous carbon structure region. further,
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing the lithium secondary battery.
Thus, the carbonaceous material is natural graphite, petroleum pitch,
Material selected from the group consisting of waze pitch and coke
Material, isotropic pitch, polyacrylonitrile, full free
Alcohol, furan resin, phenolic resin, cell
Selected from the group consisting of loin, sugar and polyvinylidene chloride
80 of a mixture containing a non-graphitizable carbon precursor.
Method comprising a step of heat treatment in the range of 0 to 3000 ° C
Of a lithium secondary battery characterized by being manufactured by
A manufacturing method is provided.

【0014】さらに、本発明によれば、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
電解液を具備したリチウム二次電池であって、前記負極
の炭素質物は、無定形炭素構造領域および黒鉛構造領域
を有し、粉末X線回折に0.340nm以下のd002
(但し、d002 は(002)面の面間隔を示す)に相当
するピークが存在し、かつ真密度が1.8g/cm3
上であり、前記無定形炭素構造領域は0.370nm以
上のd002 を有することを特徴とするリチウム二次電池
が提供される。
Further, according to the present invention, there is provided 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 of the negative electrode is: It has an amorphous carbon structure region and a graphite structure region and has a d 002 of 0.340 nm or less in powder X-ray diffraction.
(However, d 002 indicates the interplanar spacing of (002) planes), the true density is 1.8 g / cm 3 or more, and the amorphous carbon structure region has 0.370 nm or more. Provided is a lithium secondary battery having d 002 .

【0015】また、本発明によれば、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
解液を具備したリチウム二次電池であって、前記負極の
炭素質物は、Siを含有し、粉末X線回折に0.337
nm未満のd002 (但し、前記d002 は(002)面の
面間隔を示す)に相当するピークが存在し、かつ真密度
が2g/cm 3 以上であることを特徴とするリチウム二
次電池が提供される。さらに、本発明によれば、正極
と、リチウムイオンを吸蔵・放出する繊維状の炭素質物
及びリチウムイオンを吸蔵・放出すると共に長径に対す
る短径の比(短径/長径)が1/10以上である球状炭
素質物粒子よりなる群から選ばれる少なくとも1種類を
含有する炭素質物を含む負極と、非水電解液を具備し、
前記繊維状の炭素質物及び前記球状炭素質物粒子は、M
g、Al、Si、Ca、SnおよびPbよりなる群から
選ばれる少なくとも一種類の元素Mをそれぞれ含有し、
かつ粉末X線回折に0.337nm未満のd002 (但
し、前記d002 は(002)面の面間隔を示す)に相当
するピークがそれぞれ存在することを特徴とするリチウ
ム二次電池が提供される。さらに、本発明によれば、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、非水電解液を具備したリチウム二次電池であっ
て、前記負極の炭素質物は、SiとAlの双方の元素を
含有するか、CaとMgの双方の元素を含有するか、も
しくはSiとMgの双方の元素を含有し、かつ粉末X線
回折に0.344nm以下のd002 (但し、前記d002
は(002)面の面間隔を示す)に相当するピークが存
在することを特徴とするリチウム二次電池が提供され
る。
Further, according to the present invention, there is provided a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode containing a carbonaceous material which absorbs and releases lithium ions, and a non-aqueous electrolyte, wherein the carbonaceous material of the negative electrode is: It contains Si and has a powder X-ray diffraction of 0.337.
A peak corresponding to d 002 of less than nm (however, the d 002 indicates the interplanar spacing of the (002) plane) and the true density
Is 2 g / cm 3 or more, and a lithium secondary battery is provided. Further, according to the present invention, the positive electrode, the fibrous carbonaceous material that absorbs and releases lithium ions and the lithium ions that are absorbed and released, and the ratio of the minor axis to the major axis (minor axis / major axis) is 1/10 or more. A negative electrode containing a carbonaceous material containing at least one selected from the group consisting of certain spherical carbonaceous material particles; and a non-aqueous electrolyte solution,
The fibrous carbonaceous material and the spherical carbonaceous material particles are M
each containing at least one element M selected from the group consisting of g, Al, Si, Ca, Sn and Pb,
Further, there is provided a lithium secondary battery characterized in that there is a peak corresponding to d 002 of less than 0.337 nm (however, said d 002 indicates the plane spacing of (002) plane) in powder X-ray diffraction. It Further, according to the present invention, there is provided 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 of the negative electrode is Si and Al. Or both elements of Ca, Mg, or both elements of Si and Mg, and d 002 of 0.344 nm or less in powder X-ray diffraction (provided that d 002
Is a (002) plane spacing), and a lithium secondary battery is provided.

【0016】[0016]

【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。例えばステンレスからなる有底円
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セパレータ5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. For example, a bottomed cylindrical container 1 made of stainless steel has an insulator 2 arranged at the bottom. The electrode group 3 is housed in the container 1. The electrode group 3 has a structure in which a band-shaped material in which a positive electrode 4, a separator 5 and a negative electrode 6 are laminated in this order is spirally wound so that the separator 5 is located outside.

【0017】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).

【0018】次に、前記正極4、前記セパレータ5、前
記負極6および前記電解液について詳しく説明する。 1)正極4 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。
Next, the positive electrode 4, the separator 5, the negative electrode 6 and the electrolytic solution will be described in detail. 1) Positive Electrode 4 The positive electrode 4 is produced by suspending a conductive agent and a binder in an appropriate solvent in a positive electrode active material, applying the suspension to a current collector, and drying the suspension to form a thin plate.

【0019】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
含有鉄酸化物、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{Lix CoO2 (0.8≦x≦1)}、リチウ
ムニッケル酸化物(LiNiO2 )、リチウムマンガン
酸化物(LiMn24 または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 iron oxide, lithium-containing vanadium oxide, and chalcogen compounds such as titanium disulfide and molybdenum disulfide. Above all, when lithium cobalt oxide {Li x CoO 2 (0.8 ≦ x ≦ 1)}, lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 or LiMnO 2 ) is used, a high voltage is obtained. Is preferred, which is preferable.

【0020】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
F)、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).
F), ethylene-propylene-diene copolymer (EPD
M), styrene-butadiene rubber (SBR) and the like can be used.

【0021】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.

【0022】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。 2)セパレータ5 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. 2) Separator 5 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.

【0023】3)負極6 前記負極6は、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質物
を含む。前記炭素質物は、黒鉛構造領域および無定形炭
素構造領域を備え、多相構造である。また、前記炭素質
物は、粉末X線回折に0.340nm以下のd002 に相
当するピークが存在し、かつ真密度が1.8g/cm3
以上である。なお、d002 は、黒鉛結晶子の(002)
面の面間隔を示す。
3) Negative Electrode 6 The negative electrode 6 contains a carbonaceous material that absorbs and releases lithium ions. The carbonaceous material has a graphite structure region and an amorphous carbon structure region and has a multiphase structure. Further, the carbonaceous material has a peak corresponding to d 002 of 0.340 nm or less in powder X-ray diffraction, and has a true density of 1.8 g / cm 3.
That is all. Note that d 002 is (002) of graphite crystallite
The spacing between the surfaces is shown.

【0024】前記炭素質物の(002)面の面間隔d
002 は、粉末X線回折によって得られる回折図のピーク
の位置及び半値幅から求めることができる。算出方法と
しては、学振法に規定された半値幅中点法を用いる。ま
た、粉末X線回折測定においては、CuKαをX線源、
標準物質に高純度シリコンを使用する。なお、半値幅中
点法は、「Tanso(炭素)」、1963、p25の
文献に記載されている。
The interplanar spacing d of the (002) plane of the carbonaceous material
002 can be obtained from the peak position and the half width of the diffraction pattern obtained by powder X-ray diffraction. As the calculation method, the half-width half-point method specified in the Gakshin method is used. In the powder X-ray diffraction measurement, CuKα is used as an X-ray source,
High-purity silicon is used as a standard substance. The half-width half-point method is described in "Tanso (carbon)", 1963, p25.

【0025】前記炭素質物の微細組織の一例模式図を図
2に示す。図2に示すように、前記炭素質物は、多相構
造であり、黒鉛構造領域(黒鉛構造部分)を有する。こ
の黒鉛構造領域は、主に、複数の六角網面層20が一定
の規則性をもって配置された構造の黒鉛結晶子Cから形
成される。前記炭素質物は、粉末X線回折において0.
340nm以下のd002 に相当するピークを有する。こ
のようなピークは、前記黒鉛構造領域に起因すると考え
られる。一方、前記炭素質物は無定形炭素構造領域(無
定形炭素構造部分)も備えている。前記無定形炭素構造
領域では、黒鉛結晶子の六角網面層20の配置に規則性
がなく、例えば領域Dのような空隙(欠陥)が存在す
る。このような無定形炭素構造領域においては、前記空
隙の小角X線散乱法による直径が0.1〜20nmであ
る構造にするか、(002)面の面間隔d002 に0.3
70nm以上のものが存在する構造にするか、あるいは
前記空隙の小角X線散乱法による直径を0.1〜20n
mにし、かつ(002)面の面間隔d002 に0.370
nm以上のものが存在する構造にすると良い。この0.
370nm以上の面間隔の多くは、前記空隙に起因する
(ただし、前記炭素質物は、0.370nm以上のd
002 の存在比率が粉末X線回折の検出限界(約10重量
%)以下の場合、粉末X線回折によって0.370nm
以上のd002 に相当するピークを検出できない)。
FIG. 2 shows a schematic view of an example of the fine structure of the carbonaceous material. As shown in FIG. 2, the carbonaceous material has a multiphase structure and has a graphite structure region (graphite structure portion). This graphite structure region is mainly formed of a graphite crystallite C having a structure in which a plurality of hexagonal net surface layers 20 are arranged with a certain regularity. The carbonaceous material had a .0 in powder X-ray diffraction.
It has a peak corresponding to d 002 of 340 nm or less. It is considered that such a peak is due to the graphite structure region. On the other hand, the carbonaceous material also has an amorphous carbon structure region (amorphous carbon structure portion). In the amorphous carbon structure region, there is no regularity in the arrangement of the hexagonal network plane layer 20 of graphite crystallites, and there are voids (defects) such as region D, for example. In such an amorphous carbon structure region, the structure is such that the void has a diameter of 0.1 to 20 nm according to the small-angle X-ray scattering method, or the interplanar spacing d 002 of the (002) plane is 0.3.
70 nm or more is present, or the diameter of the voids is 0.1 to 20 n according to the small angle X-ray scattering method.
m and the surface spacing d 002 of the (002) plane is 0.370.
It is preferable to have a structure in which a layer having a thickness of nm or more exists. This 0.
Most of the interplanar spacings of 370 nm or more are caused by the voids (however, the carbonaceous material has a d of 0.370 nm or more).
When the abundance ratio of 002 is below the detection limit of powder X-ray diffraction (about 10% by weight), it is 0.370 nm by powder X-ray diffraction
The peak corresponding to d 002 cannot be detected).

【0026】前記炭素質物は、粉末X線回折に0.34
0nm以下のd002 に相当するピークを有する。このよ
うなピークが存在しない炭素質物は、リチウム二次電池
の放電容量を改善することが困難である。前記炭素質物
は、粉末X線回折において0.340nm以下のd002
に相当するピークのみを有していても良いが、0.34
0nmを越えるd002 に相当するピークが存在していて
も良い。しかしながら、粉末X線回折によって0.37
0nm以上のd002 に相当するピークが検出される炭素
質物は、真密度が1.8g/cm3 よりも小さくなる恐
れがあり、負極の体積比容量(mAh/cc)が低下す
る恐れがある。より好ましい炭素質物は、粉末X線回折
において0.338nm以下のd002 に相当するピーク
を有するものである。さらに好ましい炭素質物は、0.
3354〜0.340nm(さらに好ましくは0.33
54〜0.338nm)のd002 に相当するピークを有
するものである。
The carbonaceous material has a powder X-ray diffraction pattern of 0.34.
It has a peak corresponding to d 002 of 0 nm or less. It is difficult to improve the discharge capacity of a lithium secondary battery with a carbonaceous material that does not have such a peak. The carbonaceous material has d 002 of 0.340 nm or less in powder X-ray diffraction.
May have only a peak corresponding to
A peak corresponding to d 002 exceeding 0 nm may be present. However, 0.37 by powder X-ray diffraction
A carbonaceous material in which a peak corresponding to d 002 of 0 nm or more is detected may have a true density of less than 1.8 g / cm 3 , and the volume specific capacity (mAh / cc) of the negative electrode may decrease. . A more preferable carbonaceous material has a peak corresponding to d 002 of 0.338 nm or less in powder X-ray diffraction. A more preferable carbonaceous material is 0.
3354 to 0.340 nm (more preferably 0.33
It has a peak corresponding to d 002 of 54 to 0.338 nm).

【0027】前記炭素質物の真密度は、1.8g/cm
3 以上にする。前記炭素質物の真密度を1.8g/cm
3 未満にすると、前記炭素質物中の黒鉛構造領域の不足
や、黒鉛構造領域の黒鉛化度の低下が生じ、負極の体積
比容量が低下する。微細組織が黒鉛構造領域のみからな
る炭素質物の真密度は2.25g/cm3 であり、黒鉛
構造領域と無定形炭素構造領域とが適度な割合で共存し
た微細組織を有する炭素質物にする観点から、前記炭素
質物の真密度の上限値は2.2g/cm3 にすることが
好ましい。より好ましい真密度は、2.0〜2.2g/
cm3 の範囲である。
The true density of the carbonaceous material is 1.8 g / cm.
Set to 3 or more. The true density of the carbonaceous material is 1.8 g / cm
When it is less than 3 , the graphite structure region in the carbonaceous material is insufficient and the graphitization degree of the graphite structure region is reduced, so that the volume specific capacity of the negative electrode is reduced. A true density of a carbonaceous material having a fine structure consisting only of a graphite structure region is 2.25 g / cm 3 , and a carbonaceous material having a fine structure in which a graphite structure region and an amorphous carbon structure region coexist at an appropriate ratio. Therefore, the upper limit of the true density of the carbonaceous material is preferably 2.2 g / cm 3 . A more preferable true density is 2.0 to 2.2 g /
It is in the range of cm 3 .

【0028】小角X線散乱法による空隙の直径の測定
は、以下に説明する方法で行われる。すなわち、シーメ
ンス(Siemens)社製の商品名がD5000の粉
末XX線装置を用い、管球としてCu・Kαを使用し、
透過型の配置で測定を行った。また、測定条件は以下の
通りである。試料ホルダーとしては、縦と横のサイズが
それぞれ13mmで、高さが9mmで、厚さが1.5m
mのチャンバからなるものを使用した。前記試料ホルダ
ーは、前記装置内に一次光線と直交するように配置し
た。窓材料として厚さが25μmの高分子フィルム(K
apton箔)を使用した。前記試料ホルダーに収容す
る炭素質物の量は150mg〜200mgの範囲にし
た。入射角及び対散乱角はそれぞれ0.1°に設定し
た。受光スリットの幅は、0.1mmにした。
The measurement of the diameter of the void by the small angle X-ray scattering method is carried out by the method described below. That is, using a powder XX-ray apparatus having a trade name of D5000 manufactured by Siemens Co., and using Cu · Kα as a tube,
The measurement was performed in a transmission type arrangement. The measurement conditions are as follows. The sample holder is 13 mm in length and width, 9 mm in height and 1.5 m in thickness.
m chamber was used. The sample holder was arranged in the device so as to be orthogonal to the primary light beam. Polymer film with a thickness of 25 μm (K
(Apton foil) was used. The amount of carbonaceous material contained in the sample holder was set in the range of 150 mg to 200 mg. The incident angle and the anti-scattering angle were each set to 0.1 °. The width of the light-receiving slit was 0.1 mm.

【0029】散乱角を0.4°から0.05°刻みづつ
10°まで上昇させ、各散乱角における小角散乱強度を
測定した。得られた散乱強度の平均値をI(q)とし、
下記数1に示す(1)式から前記空隙の回転半径Rg
求めた。
The scattering angle was increased from 0.4 ° to 10 ° in steps of 0.05 °, and the small angle scattering intensity at each scattering angle was measured. Let I (q) be the average value of the obtained scattering intensities,
The radius of gyration R g of the void was obtained from the formula (1) shown in the following mathematical formula 1.

【0030】[0030]

【数1】 [Equation 1]

【0031】ここで、qは波動ベクトル、Nは炭素質物
中の空隙の数、Vは前記空隙の総体積を示す。得られた
回転半径Rg を下記(2)式に代入し、前記炭素質物の
空隙の小角X線散乱法による直径Rs を得る。
Here, q is a wave vector, N is the number of voids in the carbonaceous material, and V is the total volume of the voids. The obtained radius gyration R g is substituted into the following formula (2) to obtain the diameter R s of the voids of the carbonaceous material by the small angle X-ray scattering method.

【0032】Rg =(3/5)1/2 ×Rs (2) 前記炭素質物の無定形炭素構造領域の空隙(欠陥)の小
角X線散乱法による直径は、0.1〜20nmの範囲に
することが好ましい。前記空隙の直径がこの範囲を逸脱
すると、無定形炭素構造領域に吸蔵されるリチウムイオ
ンの量が減少し、リチウム二次電池の高容量化を達成で
きなくなる恐れがある。より好ましい直径は、0.5〜
5nmの範囲である。さらに好ましい直径は、0.5〜
2nmの範囲である。
R g = (3/5) 1/2 × R s (2) The diameter of the voids (defects) in the amorphous carbon structure region of the carbonaceous material measured by the small-angle X-ray scattering method is 0.1 to 20 nm. It is preferably within the range. If the diameter of the voids deviates from this range, the amount of lithium ions stored in the amorphous carbon structure region may decrease, and it may not be possible to increase the capacity of the lithium secondary battery. More preferable diameter is 0.5 to
It is in the range of 5 nm. More preferable diameter is 0.5 to
It is in the range of 2 nm.

【0033】前記炭素質物は、繊維状粒子か、球状粒子
か、もしくは繊維状粒子と球状粒子の混合物の形態で負
極中に存在することができる。なお、繊維状炭素質物粒
子には、炭素繊維の他に、炭素繊維を粉砕することによ
り得られるものも包含される。
The carbonaceous material can be present in the negative electrode in the form of fibrous particles, spherical particles, or a mixture of fibrous particles and spherical particles. The fibrous carbonaceous material particles include, in addition to carbon fibers, particles obtained by crushing carbon fibers.

【0034】(1)繊維状炭素質物粒子 前記繊維状炭素質物粒子の平均繊維長さは、10〜10
0μmの範囲にすることが好ましい。
(1) Fibrous carbonaceous material particles The average fiber length of the fibrous carbonaceous material particles is 10 to 10.
It is preferably in the range of 0 μm.

【0035】前記繊維状炭素質物粒子の平均繊維径は、
1〜20μmの範囲にすることが好ましい。また、前記
繊維状炭素質物粒子の比表面積は、0.1〜5m2 /g
であることが好ましい。
The average fiber diameter of the fibrous carbonaceous material particles is
It is preferably in the range of 1 to 20 μm. The specific surface area of the fibrous carbonaceous material particles is 0.1 to 5 m 2 / g.
Is preferred.

【0036】前記繊維状炭素質物粒子は、平均繊維長さ
が10〜100μmの範囲で、かつ平均繊維径が1〜2
0μmの範囲である場合、アスペクト比(繊維長さ/繊
維径)を2〜10の範囲にすることが好ましい。前記繊
維状の炭素質物粒子のアスペクト比を2未満にすると、
前記繊維状の炭素質物粒子の横断面が負極表面に露出す
る比率が増加する。その結果、Liイオンの吸蔵・放出
反応において、前記繊維状の炭素質物粒子の横断面から
の吸蔵・放出反応の比率が高くなるため、繊維状の炭素
質物粒子内部へのLiイオンの移動が遅くなって大電流
放電性能が低下する恐れがある。また、電解液の分解が
生じて充放電効率が低下する恐れがある。さらに、前記
繊維状の炭素質物粒子の負極中の充填密度を例えば1.
3g/cm3 以上に高めることが困難になる恐れがあ
る。一方、前記繊維状の炭素質物粒子のアスペクト比が
10を越えると前記繊維状の炭素質物粒子が前記セパレ
ータを貫通し易くなり、正極と負極の短絡を招く恐れが
ある。
The fibrous carbonaceous material particles have an average fiber length of 10 to 100 μm and an average fiber diameter of 1 to 2.
When it is in the range of 0 μm, the aspect ratio (fiber length / fiber diameter) is preferably in the range of 2 to 10. When the aspect ratio of the fibrous carbonaceous material particles is less than 2,
The ratio of the cross-section of the fibrous carbonaceous material particles exposed on the surface of the negative electrode increases. As a result, in the Li ion occlusion / desorption reaction, the ratio of the occlusion / desorption reaction from the cross section of the fibrous carbonaceous material particles becomes high, so that the movement of Li ions into the fibrous carbonaceous material particles is slow. Therefore, the large current discharge performance may be deteriorated. In addition, the electrolytic solution may be decomposed and the charge / discharge efficiency may be reduced. Furthermore, the packing density of the fibrous carbonaceous material particles in the negative electrode is, for example, 1.
It may be difficult to raise it to 3 g / cm 3 or more. On the other hand, when the aspect ratio of the fibrous carbonaceous material particles exceeds 10, the fibrous carbonaceous material particles easily penetrate the separator, which may cause a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.

【0037】前記繊維状炭素質物粒子の中でも、炭素繊
維を粉砕することにより得られる繊維状炭素質粒子につ
いては、平均粒径を1〜100μm、より好ましくは2
〜40μmの範囲にすることが望ましい。
Among the above fibrous carbonaceous material particles, the fibrous carbonaceous particles obtained by crushing carbon fibers have an average particle diameter of 1 to 100 μm, more preferably 2
It is desirable to be in the range of -40 μm.

【0038】繊維状炭素質物粒子の黒鉛構造領域の黒鉛
結晶子の配向は、放射型であることが好ましい。ここ
で、黒鉛結晶子の配向が放射型であるとは、繊維状炭素
質物粒子に存在する黒鉛結晶子の六角網面層間が繊維状
炭素質物粒子の外周面を向いていることを意味する。こ
の放射型配向には、ラメラ型、ブルックステーラ型に属
する配向も包含される。図3に、放射型配向を有する繊
維状炭素質物粒子21のうち、繊維状炭素質物粒子21
に含まれる全ての黒鉛結晶子22の六角網面層間が繊維
状炭素質物粒子21の外周面を向いている例を示す。な
お、この繊維状炭素質物粒子21は、無定形炭素構造領
域に空隙23を有する。黒鉛結晶子の配向が放射型に属
する繊維状炭素質物粒子の中でも、その配向に適度な乱
れを有しているものが好ましい。この配向に適度な乱れ
を有する繊維状の炭素質物粒子は強度が高く、Liイオ
ンの吸蔵・放出反応に伴う構造劣化が少ないため、寿命
特性が向上される。特に、繊維状炭素質物粒子の内部に
存在する黒鉛結晶子の配向が乱れていると良い。このよ
うな繊維状炭素質物粒子は、外周面からのLiイオンの
吸蔵・放出反応が容易であり、寿命特性が向上されるば
かりか急速充放電性能が向上される。ただし、繊維状炭
素質物粒子の黒鉛結晶の配向を同軸同管状(オニオン
型)にすると、リチウムイオンの内部拡散を妨げる恐れ
がある。
The orientation of the graphite crystallites in the graphite structure region of the fibrous carbonaceous material particles is preferably radial. Here, the orientation of the graphite crystallites being radial means that the hexagonal network plane layers of the graphite crystallites present in the fibrous carbonaceous material particles face the outer peripheral surface of the fibrous carbonaceous material particles. The radial orientation also includes orientations belonging to lamella type and Brooks stella type. Of the fibrous carbonaceous material particles 21 having a radial orientation, FIG. 3 shows the fibrous carbonaceous material particles 21.
An example in which the hexagonal mesh plane layers of all the graphite crystallites 22 included in 1) face the outer peripheral surface of the fibrous carbonaceous material particles 21 is shown. The fibrous carbonaceous material particles 21 have voids 23 in the amorphous carbon structure region. Among the fibrous carbonaceous material particles in which the orientation of the graphite crystallites belongs to the radial type, those having an appropriate disorder in the orientation are preferable. The fibrous carbonaceous material particles having an appropriate disorder in the orientation have high strength and little structural deterioration due to the absorption / desorption reaction of Li ions, so that the life characteristics are improved. Particularly, it is preferable that the orientation of the graphite crystallites existing inside the fibrous carbonaceous material particles is disturbed. Such fibrous carbonaceous material particles facilitate the absorption / desorption reaction of Li ions from the outer peripheral surface, and not only the life characteristics are improved but also the rapid charge / discharge performance is improved. However, if the graphite crystals of the fibrous carbonaceous material particles are coaxially tubular (onion type), the internal diffusion of lithium ions may be hindered.

【0039】また、黒鉛結晶子の配向が放射型に属する
繊維状炭素質物粒子は、メソフェーズピッチ系炭素繊維
を炭素化または黒鉛化したものから形成することが好ま
しい。
The fibrous carbonaceous material particles in which the orientation of the graphite crystallites is radial type are preferably formed from carbonized or graphitized mesophase pitch carbon fibers.

【0040】(2)球状炭素質物粒子 球状をなす炭素質物粒子の平均粒径は、1〜100μ
m、より好ましくは2〜40μmの範囲にすることが望
ましい。
(2) Spherical carbonaceous material particles The average diameter of spherical carbonaceous material particles is 1 to 100 μm.
m, more preferably 2 to 40 μm.

【0041】球状をなす炭素質物粒子の短径/長径は、
1/10以上にすることが望ましい。より好ましくは、
1/2以上として真球状に近い形状にすることが望まし
い。また、球状炭素質物粒子は、メソフェーズ小球体を
炭素化または黒鉛化したものから形成することが好まし
い。
The minor axis / major axis of spherical carbonaceous material particles is
It is desirable to make it 1/10 or more. More preferably,
It is desirable that the shape be close to a true sphere by setting the ratio to 1/2 or more. The spherical carbonaceous material particles are preferably formed from carbonized or graphitized mesophase microspheres.

【0042】前記球状炭素質物粒子の黒鉛構造の黒鉛結
晶子の配向は、放射型、ラメラ型又はラメラ(薄層)型
と放射型とが複合されたブルックス−テーラー型などに
することができる。なお、前記ブルックス−テーラ型の
定義については「Chemi−cal&Phisics
Carbon」Vol4、1968、p243の文
献、及び「Carbon」Vol3、1965、p18
5の文献にそれぞれ記載されている。また、配向性が同
心球状のもの知られている。
The orientation of the graphite crystallites of the graphite structure of the spherical carbonaceous material particles can be radial type, lamella type, Brooks-Taylor type in which lamella (thin layer) type and radial type are combined. For the definition of the Brooks-Taylor type, see “Chemi-cal & Physics”.
"Carbon" Vol 4, 1968, p243, and "Carbon" Vol 3, 1965, p18.
5, respectively. It is also known that the orientation is concentric spherical.

【0043】黒鉛構造領域と無定形炭素構造領域を備
え、粉末X線回折に0.340nm以下のd002 に相当
するピークを有し、かつ真密度が1.8g/cm3 以上
である炭素質物は、例えば、以下の(1)〜(3)に示
す方法により作製できる。
A carbonaceous material having a graphite structure region and an amorphous carbon structure region, having a peak in powder X-ray diffraction corresponding to d 002 of 0.340 nm or less, and having a true density of 1.8 g / cm 3 or more. Can be produced, for example, by the methods shown in (1) to (3) below.

【0044】(1)易黒鉛化性の炭素前駆体(例えば石
油ピッチ、石炭ピッチを原料としたメソフェーズピッ
チ、コークスなど)と、難黒鉛化性の炭素前駆体(例え
ば等方性ピッチ、ポリアクリルニトリル、フルフリール
アルコール、フラン樹脂、フェノール系樹脂、セルロー
ス、砂糖、ポリ塩化ビニリデンなど)との混合物を80
0〜3000℃の範囲で熱処理することにより前記炭素
質物を作製する。
(1) Graphitizable carbon precursor (for example, petroleum pitch, mesophase pitch made from coal pitch, coke, etc.) and non-graphitizable carbon precursor (for example, isotropic pitch, polyacryl) Nitrile, furfuryl alcohol, furan resin, phenolic resin, cellulose, sugar, polyvinylidene chloride, etc.) 80
The carbonaceous material is produced by heat treatment in the range of 0 to 3000 ° C.

【0045】(2)前記易黒鉛化性の炭素前駆体か、あ
るいは前記難黒鉛化性の炭素前駆体にFe,Co,N
i,Ca,Cr,Mn,Al,Siのような触媒を添加
し、前記易黒鉛化性の炭素前駆体の場合には1000〜
2000℃の範囲で、前記難黒鉛化性の炭素前駆体の場
合には1500〜3000℃の範囲で熱処理することに
よって前記炭素質物を作製する。
(2) Fe, Co, N is added to the graphitizable carbon precursor or the non-graphitizable carbon precursor.
When a catalyst such as i, Ca, Cr, Mn, Al, or Si is added, and the graphitizable carbon precursor is 1000 to 1,000,
In the case of the non-graphitizable carbon precursor in the range of 2000 ° C., the carbonaceous material is produced by heat treatment in the range of 1500 to 3000 ° C.

【0046】(3)天然黒鉛、人造黒鉛、メソフェーズ
ピッチ系炭素繊維、メソフェーズ小球体の黒鉛化物の黒
鉛結晶に酸処理、イオン注入、気相酸化処理などによっ
て空隙(欠陥)を機械的に形成させることにより前記炭
素質物を作製する。
(3) Mechanically forming voids (defects) in graphite crystals of natural graphite, artificial graphite, mesophase pitch carbon fibers, graphitized mesophase spherules by acid treatment, ion implantation, vapor phase oxidation treatment, etc. Thus, the carbonaceous material is produced.

【0047】前記負極6は、例えば、適当な溶媒(例え
ば、有機溶媒)に分散された結着剤と前記炭素質物を混
合し、得られた懸濁物を集電体に塗布し、乾燥した後、
プレスすることにより作製することができる。なお、プ
レス工程において、2〜5回の多段階プレスを行っても
良い。
For the negative electrode 6, for example, a binder dispersed in a suitable solvent (eg, organic solvent) and the carbonaceous material are mixed, and the obtained suspension is applied to a current collector and dried. rear,
It can be manufactured by pressing. In addition, you may perform a multistage press 2 to 5 times in a press process.

【0048】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.

【0049】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、前記負極6は、炭素質物
の含有量を5〜20mg/cm2 の範囲することが好ま
しい。
The blending 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. In particular, the negative electrode 6 preferably has a carbonaceous material content of 5 to 20 mg / cm 2 .

【0050】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。 4)電解液 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. 4) Electrolyte solution The non-aqueous electrolyte solution is prepared by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent.

【0051】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 melting point lower than that of ethylene carbonate (EC) and the ethylene carbonate and is 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.

【0052】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に難
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 be reductively decomposed 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.

【0053】前記第2種の溶媒としては、例えば鎖状カ
ーボンが好ましく、中でもジメチルカーボネート(DM
C)、メチルエチルカーボネート(MEC)、ジエチル
カーボネート(DEC)、プロピオン酸エチル、プロピ
オン酸メチル、またはプロピレンカーボネート(P
C)、γ−ブチロラクトン(γ−BL)、アセトニトリ
ル(AN)、酢酸エチル(EA)、ギ酸プロピル(P
F)、ギ酸メチル(MF)、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。
As the second type solvent, for example, chain carbon is preferable, and among them, dimethyl carbonate (DM
C), methyl ethyl carbonate (MEC), diethyl carbonate (DEC), ethyl propionate, methyl propionate, or propylene carbonate (P
C), γ-butyrolactone (γ-BL), acetonitrile (AN), ethyl acetate (EA), propyl formate (P
F), methyl formate (MF), toluene, xylene or methyl acetate (MA). These second solvents 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.

【0054】前記第2溶媒の粘度は、25℃において2
8cp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 cp 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.

【0055】前記混合溶媒のより好ましい組成は、EC
とMEC、ECとPCとMEC、ECとMECとDE
C、ECとMECとDMC、ECとMECとPCとDE
Cの混合溶媒で、MECの体積比率は30〜80%とす
ることが好ましい。このようにMECの体積比率を30
〜80%、より好ましくは40〜70%にすることによ
り、導電率を向上できる。一方、溶媒の還元分解反応を
抑える観点から、炭酸ガス(CO2 )を溶解した電解液
を用いると、容量とサイクル寿命の向上に効果的であ
る。
A more preferable composition of the mixed solvent is EC
And MEC, EC and PC and MEC, EC and MEC and DE
C, EC and MEC and DMC, EC and MEC and PC and DE
The volume ratio of MEC in the mixed solvent of C is preferably 30 to 80%. Thus, the volume ratio of MEC is 30
The conductivity can be improved by adjusting the content to -80%, and more preferably to 40-70%. On the other hand, from the viewpoint of suppressing the reductive decomposition reaction of the solvent, the use of an electrolytic solution in which carbon dioxide gas (CO 2 ) is dissolved is effective in improving the capacity and the cycle life.

【0056】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.

【0057】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(LiAsF
6 )、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF
3 SO3 )、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド
リチウム[LiN(CF3 SO22 ]などのリチウム
塩(電解質)が挙げられる。中でもLiPF6 、LiB
4 、LiN(CF3 SO22 を用いるのが好まし
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 arsenide hexafluoride ( LiAsF
6 ), lithium trifluorometasulfonate (LiCF
3 SO 3 ), lithium salt (electrolyte) such as bistrifluoromethylsulfonylimide lithium [LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ] and the like. Above all, LiPF 6 , LiB
It is preferable to use F 4 and LiN (CF 3 SO 2 ) 2 .

【0058】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。な
お、前述した図1においては、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。
The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is preferably 0.5 to 2.0 mol / 1. In addition, although the example applied to the cylindrical lithium secondary battery has been described in FIG. 1 described above, 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 configuration in which a plurality of positive electrodes, separators and negative electrodes are laminated in this order.

【0059】本発明に係る別の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、非水電解液を具備したリチウム二次電池であっ
て、前記負極の炭素質物は、元素M(但し、前記元素M
はMg、Al、Si、Ca、SnおよびPbから選ばれ
る少なくとも一種の元素からなる)を含有し、かつ粉末
X線回折に0.344nm以下のd002 (但し、d002
は(002)面の面間隔を示す)に相当するピークが存
在することを特徴とするものである。
Another 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 electrolytic solution. The carbonaceous material is the element M (provided that the element M is
Contains at least one element selected from Mg, Al, Si, Ca, Sn and Pb) and has a powder X-ray diffraction pattern of d 002 of 0.344 nm or less (provided that d 002
Has a peak corresponding to the (002) plane spacing).

【0060】前記二次電池は前述した図1に示す構造を
有する円筒形リチウム二次電池に適用することができ
る。また、複数の負極および複数の正極の間にセパレー
タをそれぞれ介在して積層物とし、この積層物を有底矩
形筒状の容器内に収納した構造の角形リチウム二次電池
にも適用することができる。
The secondary battery can be applied to the cylindrical lithium secondary battery having the structure shown in FIG. Further, it can be applied to a prismatic lithium secondary battery having a structure in which separators are respectively interposed between a plurality of negative electrodes and a plurality of positive electrodes to form a laminated body, and the laminated body is housed in a rectangular cylindrical container with a bottom. it can.

【0061】前記正極、前記セパレータ及び前記電解液
としては、前述したものと同様なものを用いることがで
きる。 1)負極 前記負極は、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質物を
含む。前記炭素質物は、Mg、Al、Si、Ca、Sn
およびPbから選ばれる一種以上の元素M(異種元素
M)からなり、かつ粉末X線回折において0.344n
m以下のd002 に相当するピークを有する。なお、d
002 は、黒鉛結晶子の(002)面の面間隔を示す。
As the positive electrode, the separator and the electrolytic solution, the same ones as described above can be used. 1) Negative Electrode The negative electrode contains a carbonaceous material that absorbs and releases lithium ions. The carbonaceous material is Mg, Al, Si, Ca, Sn
And one or more elements M (heterogeneous element M) selected from Pb and 0.34n in powder X-ray diffraction
It has a peak corresponding to d 002 of m or less. Note that d
Reference numeral 002 indicates the plane spacing of the (002) plane of the graphite crystallite.

【0062】粉末X線回折による(002)面の面間隔
002 の測定、定義は、前述した通りである。前記炭素
質物は、粉末X線回折に0.344nm以下のd002
相当するピークを有する。このようなピークが存在しな
い炭素質物は、リチウム二次電池の放電容量を改善する
ことが困難である。前記炭素質物は、粉末X線回折にお
いて0.344nm以下のd002 に相当するピークのみ
を有していても良いが、0.344nmを越えるd002
に相当するピークが存在していても良い。しかしなが
ら、0.344nmを越えるd002 に相当するピークが
存在する炭素質物は、0.344nm以下のd002 の割
合が低下し、黒鉛化度が低くなり、真密度が低下する恐
れがある。真密度が低下すると、負極の体積比容量(m
Ah/cc)が低下する恐れがある。より好ましい炭素
質物は、粉末X線回折に0.340nm以下のd002
相当するピークが存在するものである。さらに好ましい
炭素質物は、粉末X線回折に0.3354〜0.344
nm(好ましくは0.3354〜0.340nm)d
002 に相当するピークを有するものである。
The measurement and definition of the interplanar spacing d 002 of the (002) plane by powder X-ray diffraction are as described above. The carbonaceous material has a peak corresponding to d 002 of 0.344 nm or less in powder X-ray diffraction. It is difficult to improve the discharge capacity of a lithium secondary battery with a carbonaceous material that does not have such a peak. The carbonaceous material may have only a peak corresponding to d 002 of 0.344 nm or less in powder X-ray diffraction, but d 002 exceeding 0.344 nm
There may be a peak corresponding to. However, in the carbonaceous material having a peak corresponding to d 002 exceeding 0.344 nm, the proportion of d 002 of 0.344 nm or less is lowered, the degree of graphitization is lowered, and the true density may be lowered. When the true density decreases, the volume specific capacity (m
Ah / cc) may decrease. A more preferable carbonaceous material has a peak in powder X-ray diffraction corresponding to d 002 of 0.340 nm or less. A more preferable carbonaceous material has a powder X-ray diffraction of 0.3354 to 0.344.
nm (preferably 0.3354 to 0.340 nm) d
It has a peak corresponding to 002 .

【0063】前記元素Mは、前記炭素質物の黒鉛結晶子
間や、黒鉛結晶子の六角網面層間に存在しているものと
推測される。この元素Mは、単位体積当りのリチウムイ
オン吸蔵放出量が炭素質物に比べて多い。このため、前
述した特定のピークを有する炭素質物に元素Mを含有さ
せると、負極の容量を向上させることができる。中で
も、Si、Pb、Al、Caを用いるのが好ましい。ま
た、前記炭素質物に2種類以上の元素Mを含有させる場
合には、SiとAlからなる元素Mか、もしくはCaと
Mgからなる元素Mを用いるのが良い。
It is presumed that the element M exists between the graphite crystallites of the carbonaceous material and between the hexagonal network plane layers of the graphite crystallites. This element M has a larger amount of lithium ion storage / release per unit volume than the carbonaceous material. Therefore, when the carbonaceous material having the specific peak described above contains the element M, the capacity of the negative electrode can be improved. Above all, it is preferable to use Si, Pb, Al, and Ca. When the carbonaceous material contains two or more kinds of elements M, it is preferable to use the element M composed of Si and Al or the element M composed of Ca and Mg.

【0064】前記炭素質物は、前記元素Mを原子比率
(前記炭素質物中の炭素原子数に対する前記元素Mの原
子数)で0.1〜10%含有することが好ましい。前記
炭素質物の元素Mの含有量を原子比率で0.1%未満に
すると、元素Mの含有量が少ないため、元素M導入によ
る負極の容量増大の効果が不十分になる恐れがある。一
方、前記元素Mの含有量が原子比率で10%を越える
と、前記炭素質物において多量の金属炭素化物が生成し
てサイクル寿命が低下する恐れがある。より好ましい含
有量は、原子比率で1〜8%の範囲である。
The carbonaceous material preferably contains the element M in an atomic ratio (the number of atoms of the element M with respect to the number of carbon atoms in the carbonaceous material) of 0.1 to 10%. When the content of the element M in the carbonaceous material is less than 0.1% in atomic ratio, the content of the element M is small, so that the effect of increasing the capacity of the negative electrode by introducing the element M may be insufficient. On the other hand, when the content of the element M exceeds 10% in atomic ratio, a large amount of metal carbonized product is generated in the carbonaceous material, and the cycle life may be shortened. A more preferable content is in the range of 1 to 8% in atomic ratio.

【0065】前記炭素質物の真密度は、1.7g/cm
3 以上にすることが好ましい。前記炭素質物の真密度を
1.7g/cm3 未満にすると、0.344nm以下の
002 の割合が減少して前記炭素質物を含む負極の体積
比容量が低下する恐れがある。前記炭素質物の真密度
は、2.0g/cm3 以上にすることがより好ましい。
なお、真密度の上限値は、炭素質物のd002 に0.34
4nm以下のものが高い比率で存在するように設定する
と良い。また、真密度の上限値は、炭素質物に含有され
る元素Mの種類及び含有量によって変動する。
The true density of the carbonaceous material is 1.7 g / cm.
It is preferably 3 or more. If the true density of the carbonaceous material is less than 1.7 g / cm 3 , the ratio of d 002 of 0.344 nm or less may be reduced, and the volume specific capacity of the negative electrode containing the carbonaceous material may be reduced. The true density of the carbonaceous material is more preferably 2.0 g / cm 3 or more.
The upper limit of the true density is 0.34 for d 002 of the carbonaceous material.
It is preferable to set such that those having a thickness of 4 nm or less are present at a high ratio. Further, the upper limit of the true density varies depending on the type and content of the element M contained in the carbonaceous material.

【0066】前記炭素質物は、繊維状粒子か、球状粒子
か、もしくは繊維状粒子と球状粒子の混合物の形態で負
極中に存在することができる。なお、繊維状炭素質物粒
子には、炭素繊維の他に、炭素繊維を粉砕することによ
り得られるものも包含される。
The carbonaceous material can be present in the negative electrode in the form of fibrous particles, spherical particles, or a mixture of fibrous particles and spherical particles. The fibrous carbonaceous material particles include, in addition to carbon fibers, particles obtained by crushing carbon fibers.

【0067】(1)繊維状炭素質物粒子 前記繊維状炭素質物粒子の平均繊維長さは、10〜10
0μmの範囲にすることが好ましい。
(1) Fibrous carbonaceous material particles The average fiber length of the fibrous carbonaceous material particles is 10 to 10.
It is preferably in the range of 0 μm.

【0068】前記繊維状炭素質物粒子の平均繊維径は、
1〜20μmの範囲にすることが好ましい。また、前記
繊維状炭素質物粒子の比表面積は、0.1〜5m2 /g
であることが好ましい。
The average fiber diameter of the fibrous carbonaceous material particles is
It is preferably in the range of 1 to 20 μm. The specific surface area of the fibrous carbonaceous material particles is 0.1 to 5 m 2 / g.
Is preferred.

【0069】前記繊維状炭素質物粒子は、平均繊維長さ
が10〜100μmの範囲で、かつ平均繊維径が1〜2
0μmの範囲である場合、前述したのと同様な理由によ
りアスペクト比(繊維長さ/繊維径)を2〜10の範囲
にすることが好ましい。
The fibrous carbonaceous material particles have an average fiber length in the range of 10 to 100 μm and an average fiber diameter of 1 to 2.
When it is in the range of 0 μm, it is preferable to set the aspect ratio (fiber length / fiber diameter) in the range of 2 to 10 for the same reason as described above.

【0070】前記繊維状炭素質物粒子の中でも、炭素繊
維を粉砕することにより得られる繊維状炭素質粒子につ
いては、平均粒径を1〜100μm、より好ましくは2
〜40μmの範囲にすることが望ましい。
Among the above fibrous carbonaceous material particles, the fibrous carbonaceous particles obtained by crushing carbon fibers have an average particle diameter of 1 to 100 μm, more preferably 2
It is desirable to be in the range of -40 μm.

【0071】繊維状炭素質物粒子の黒鉛構造領域の黒鉛
結晶子の配向は、放射型であることが好ましい。この放
射型配向には、ラメラ型、ブルックステーラ型に属する
配向も包含される。黒鉛結晶子の配向が放射型に属する
繊維状炭素質物粒子の中でも、その配向に適度な乱れを
有しているものが好ましい。この配向に適度な乱れを有
する繊維状の炭素質物粒子は強度が高く、Liイオンの
吸蔵・放出反応に伴う構造劣化が少ないため、寿命特性
が向上される。特に、繊維状炭素質物粒子の内部に存在
する黒鉛結晶子の配向が乱れていると良い。このような
繊維状炭素質物粒子は、外周面からのLiイオンの吸蔵
・放出反応が容易であり、寿命特性が向上されるばかり
か急速充放電性能が向上される。ただし、繊維状炭素質
物粒子の黒鉛結晶の配向を同軸同管状(オニオン型)に
すると、リチウムイオンの内部拡散を妨げる恐れがあ
る。
The orientation of graphite crystallites in the graphite structure region of the fibrous carbonaceous material particles is preferably radial. The radial orientation also includes orientations belonging to lamella type and Brooks stella type. Among the fibrous carbonaceous material particles in which the orientation of the graphite crystallites belongs to the radial type, those having an appropriate disorder in the orientation are preferable. The fibrous carbonaceous material particles having an appropriate disorder in the orientation have high strength and little structural deterioration due to the absorption / desorption reaction of Li ions, so that the life characteristics are improved. Particularly, it is preferable that the orientation of the graphite crystallites existing inside the fibrous carbonaceous material particles is disturbed. Such fibrous carbonaceous material particles facilitate the absorption / desorption reaction of Li ions from the outer peripheral surface, and not only the life characteristics are improved but also the rapid charge / discharge performance is improved. However, if the graphite crystals of the fibrous carbonaceous material particles are coaxially tubular (onion type), the internal diffusion of lithium ions may be hindered.

【0072】また、黒鉛結晶子の配向が放射型に属する
繊維状炭素質物粒子は、メソフェーズピッチ系炭素繊維
を炭素化または黒鉛化したものから形成することが好ま
しい。
Further, the fibrous carbonaceous material particles in which the orientation of the graphite crystallites belongs to the radial type are preferably formed from carbonized or graphitized mesophase pitch carbon fibers.

【0073】(2)球状炭素質物粒子 球状をなす炭素質物粒子の平均粒径は、1〜100μ
m、より好ましくは2〜40μmの範囲にすることが望
ましい。
(2) Spherical carbonaceous material particles The average diameter of spherical carbonaceous material particles is 1 to 100 μm.
m, more preferably 2 to 40 μm.

【0074】球状をなす炭素質物粒子の短径/長径は、
1/10以上にすることが望ましい。より好ましくは、
1/2以上として真球状に近い形状にすることが望まし
い。また、球状炭素質物粒子は、メソフェーズ小球体を
炭素化または黒鉛化したものから形成することが好まし
い。
The minor axis / major axis of spherical carbonaceous material particles is
It is desirable to make it 1/10 or more. More preferably,
It is desirable that the shape be close to a true sphere by setting the ratio to 1/2 or more. The spherical carbonaceous material particles are preferably formed from carbonized or graphitized mesophase microspheres.

【0075】前記球状炭素質物粒子の黒鉛構造の黒鉛結
晶子の配向は、放射型、ラメラ型又はラメラ(薄層)型
と放射型とが複合されたブルックス−テーラー型などに
することができる。また、配向性が同心球状のもの知ら
れている。
The orientation of the graphite crystallites of the graphite structure of the spherical carbonaceous material particles can be radial type, lamella type, or Brooks-Taylor type in which lamella (thin layer) type and radial type are combined. It is also known that the orientation is concentric spherical.

【0076】前記炭素質物は、例えば、易黒鉛化性の炭
素前駆体(例えば石油ピッチ、石炭ピッチを原料とした
メソフェーズピッチ、コークスなど)か、あるいは難黒
鉛化性の炭素前駆体(例えば等方性ピッチ、ポリアクリ
ルニトリル、フルフリールアルコール、フラン樹脂、フ
ェノール系樹脂、セルロース、砂糖、ポリ塩化ビニリデ
ンなど)か、または両者の混合物に元素Mを含む化合物
を添加し、600〜3000℃の範囲で熱処理すること
により作製することができる。このような方法によれ
ば、600〜3000℃の熱処理温度で炭素前駆体に元
素Mを導入しつつ前記炭素前駆体を高い黒鉛化度まで黒
鉛化できるため、元素Mを含有し、かつ粉末X線回折に
0.344nm以下のd002 に相当するピークを有する
炭素質物を作製できる。
The carbonaceous material is, for example, a graphitizable carbon precursor (eg, petroleum pitch, mesophase pitch made from coal pitch, coke, etc.) or a non-graphitizable carbon precursor (eg, isotropic). Pitch, polyacrylonitrile, furfuryl alcohol, furan resin, phenolic resin, cellulose, sugar, polyvinylidene chloride, etc.) or a mixture of both, and a compound containing the element M is added, and the temperature is in the range of 600 to 3000 ° C. It can be manufactured by heat treatment in. According to such a method, since the carbon precursor can be graphitized to a high degree of graphitization while introducing the element M into the carbon precursor at the heat treatment temperature of 600 to 3000 ° C., the element M is contained and the powder X is contained. It is possible to prepare a carbonaceous material having a peak corresponding to d 002 of 0.344 nm or less in line diffraction.

【0077】前記元素Mを含む化合物には、Mg、A
l、Si、Ca、Sn、またはPbの単体も包含され
る。中でも、炭化硅素(SiC)、ケイ化マグネシウム
(Mg2Si)、炭化アルミニウム(Al43 )、シ
ュウ酸錫、炭化カルシウム(CaC3 )、炭酸鉛のよう
な炭素前駆体中に均一に溶解、あるいは炭素前駆体と均
一に混合するものが好ましい。
Compounds containing the element M include Mg, A
A single substance of 1, Si, Ca, Sn, or Pb is also included. Among them, it is uniformly dissolved in carbon precursors such as silicon carbide (SiC), magnesium silicide (Mg 2 Si), aluminum carbide (Al 4 C 3 ), tin oxalate, calcium carbide (CaC 3 ), and lead carbonate. Alternatively, a material that is uniformly mixed with the carbon precursor is preferable.

【0078】前記熱処理の温度を前記範囲に限定したの
は次のような理由によるものである。前記熱処理の温度
を600℃未満にすると、炭素前駆体の縮重合反応が不
十分となり、炭素前駆体の黒鉛化が進行しない恐れがあ
る。一方、前記熱処理の温度が3000℃を越えると、
前記元素Mが揮発し、前記元素Mを炭素前駆体に導入す
ることが困難になる恐れがある。前記炭素質物の黒鉛化
度を向上する観点から、前記熱処理の温度を1500〜
3000℃、更に好ましくは2000〜3000℃の範
囲にすると良い。
The reason why the temperature of the heat treatment is limited to the above range is as follows. If the temperature of the heat treatment is less than 600 ° C., the polycondensation reaction of the carbon precursor becomes insufficient, and the graphitization of the carbon precursor may not proceed. On the other hand, if the temperature of the heat treatment exceeds 3000 ° C,
The element M may volatilize, and it may be difficult to introduce the element M into the carbon precursor. From the viewpoint of improving the degree of graphitization of the carbonaceous material, the temperature of the heat treatment is 1500 to
The temperature is preferably 3000 ° C., more preferably 2000 to 3000 ° C.

【0079】かかる方法において、例えばB、Mn、C
rのような触媒を添加しても良い。前記触媒を添加する
と、より低い熱処理温度で前記炭素質物を作製できる。
この方法によって本発明に係る炭素質物を作製すると、
炭素質物中に前記触媒が残留することがある。残留した
触媒によって負極の特性が損なわれることはない。ま
た、前記触媒として硼素(B)を用いて炭素質物を作製
し、前記硼素が前記炭素質物中に残留すると、この硼素
は単位体積当りのリチウムイオン吸蔵放出量が多いた
め、前記炭素質物を含む負極の容量を向上させることが
可能である。従って、本発明に係る二次電池の負極に用
いられる炭素質物は、微量のB、Mn、Crを含むこと
を許容する。
In such a method, for example, B, Mn, C
A catalyst such as r may be added. When the catalyst is added, the carbonaceous material can be produced at a lower heat treatment temperature.
When the carbonaceous material according to the present invention is produced by this method,
The catalyst may remain in the carbonaceous material. The remaining catalyst does not impair the characteristics of the negative electrode. Further, when a carbonaceous material is produced by using boron (B) as the catalyst and the boron remains in the carbonaceous material, the boron contains a large amount of lithium ion storage / release per unit volume. It is possible to improve the capacity of the negative electrode. Therefore, the carbonaceous material used for the negative electrode of the secondary battery according to the present invention is allowed to contain a trace amount of B, Mn, and Cr.

【0080】前記負極は、例えば、適当な溶媒(例え
ば、有機溶媒)に分散された結着剤と前記炭素質物を混
合し、得られた懸濁物を集電体に塗布し、乾燥した後、
プレスすることにより作製することができる。なお、プ
レス工程において、2〜5回の多段階プレスを行っても
良い。
For the negative electrode, for example, a binder dispersed in a suitable solvent (for example, an organic solvent) and the carbonaceous material are mixed, and the obtained suspension is applied to a current collector and dried. ,
It can be manufactured by pressing. In addition, you may perform a multistage press 2 to 5 times in a press process.

【0081】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.

【0082】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、前記負極6は、炭素質物
の含有量を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. In particular, the negative electrode 6 preferably has a carbonaceous material content of 5 to 20 mg / cm 2 .

【0083】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。本発明に
係るリチウム二次電池に備えられた負極は、黒鉛構造領
域および無定形炭素構造領域を有し、粉末X線回折に
0.340nm以下のd002 に相当するピークを有し、
かつ真密度が1.8g/cm3 以上である炭素質物を含
む。このような負極は、単位体積当りの容量を飛躍的に
向上する(例えば900mAh/cc以上にする)こと
ができる。従って、前記負極を備えたリチウム二次電池
は、放電容量を大幅に向上することができ、放電サイク
ル寿命を改善することができる。これは次のようなメカ
ニズムによるものと推測される。
As the current collector, for example, copper foil, stainless steel foil, nickel foil or the like can be used. The negative electrode provided in the lithium secondary battery according to the present invention has a graphite structure region and an amorphous carbon structure region, and has a powder X-ray diffraction peak corresponding to d 002 of 0.340 nm or less,
In addition, it includes a carbonaceous material having a true density of 1.8 g / cm 3 or more. Such a negative electrode can dramatically improve the capacity per unit volume (for example, 900 mAh / cc or more). Therefore, the lithium secondary battery including the negative electrode can significantly improve the discharge capacity and the discharge cycle life. It is assumed that this is due to the following mechanism.

【0084】すなわち、粉末X線回折に0.340nm
以下のd002 に相当するピークが存在し、かつ真密度が
1.8g/cm3 以上である炭素質物は、適度な比率で
黒鉛構造領域と無定形炭素構造領域が共存しており、か
つ黒鉛構造領域のd002 に占める0.340nm以下の
002 の割合が高い。このような炭素質物は、黒鉛構造
領域におけるリチウムイオンの拡散速度を大幅に向上す
ることができるため、リチウムイオンの吸蔵・放出に無
定形炭素構造領域を寄与させることができる。無定形炭
素構造領域を有していても、このようなピークが存在し
ない炭素質物は、黒鉛構造領域の黒鉛化度が低く、黒鉛
構造領域におけるリチウムイオンの拡散速度が遅いた
め、リチウムイオンの吸蔵放出に無定形炭素構造領域を
関与させることがほとんどできない。このような炭素質
物を含む負極は、リチウムイオンの吸蔵放出量が少ない
ため、単位体積当りの容量が低下する。また、前記負極
を備えたリチウム二次電池は、充放電効率が劣る。無定
形炭素構造領域には多量のリチウムイオンを吸蔵させる
ことができるため、本願発明のように炭素質物の無定形
炭素構造領域をリチウムイオンサイトとして利用できる
と、負極の単位体積当りのリチウムイオン吸蔵放出量を
増大させることができる。また、リチウムイオンの吸蔵
放出に伴う炭素質物の膨脹収縮分を無定形炭素構造領域
で吸収することができるため、前記負極は、充放電サイ
クルの進行に伴って炭素質物の黒鉛構造が崩壊するのを
抑制することができ、充放電サイクルの進行に伴う放電
容量の低下を低く抑えることができる。その結果、前記
負極を備えたリチウム二次電池は、飛躍的に放電容量を
向上させることができ、充放電サイクル寿命を改善する
ことができる。また、前記リチウム二次電池は、負極の
リチウムイオン吸蔵放出速度が速いため、初充放電効率
を改善することができる。
That is, the powder X-ray diffraction was 0.340 nm.
A carbonaceous material having a peak corresponding to the following d 002 and having a true density of 1.8 g / cm 3 or more has a graphite structure region and an amorphous carbon structure region coexisting at an appropriate ratio, and the graphite proportion of 0.340nm following d 002 occupying the d 002 of the structural region is high. Since such a carbonaceous material can significantly improve the diffusion rate of lithium ions in the graphite structure region, the amorphous carbon structure region can contribute to the occlusion / release of lithium ions. A carbonaceous material that does not have such a peak even if it has an amorphous carbon structure region has a low graphitization degree in the graphite structure region and a slow diffusion rate of lithium ions in the graphite structure region. Almost no amorphous carbon structural regions can be involved in the release. Since the negative electrode containing such a carbonaceous material has a small amount of insertion and extraction of lithium ions, the capacity per unit volume decreases. In addition, the lithium secondary battery including the negative electrode has poor charge / discharge efficiency. Since a large amount of lithium ions can be stored in the amorphous carbon structure region, if the amorphous carbon structure region of the carbonaceous material can be used as a lithium ion site as in the present invention, lithium ion storage per unit volume of the negative electrode is possible. The amount of release can be increased. Further, since the expansion / contraction portion of the carbonaceous material accompanying the occlusion / release of lithium ions can be absorbed in the amorphous carbon structure region, the graphite structure of the carbonaceous material collapses in the negative electrode as the charge / discharge cycle progresses. Can be suppressed, and the decrease in discharge capacity due to the progress of charge / discharge cycles can be suppressed to a low level. As a result, the lithium secondary battery including the negative electrode can dramatically improve the discharge capacity and the charge / discharge cycle life. In addition, since the lithium secondary battery has a high speed of absorbing and releasing lithium ions in the negative electrode, it is possible to improve the initial charge and discharge efficiency.

【0085】前記炭素質物の無定形炭素構造領域に小角
X線散乱法による直径が0.1〜20nmの空隙を形成
することによって、無定形炭素構造領域におけるリチウ
ムイオン吸蔵放出量を増大させることができる。その結
果、このような炭素質物を含む負極を備えたリチウム二
次電池は、放電容量を飛躍的に向上することができるた
め、充放電サイクル寿命を更に改善することができる。
By forming a void having a diameter of 0.1 to 20 nm by the small-angle X-ray scattering method in the amorphous carbon structure region of the carbonaceous material, it is possible to increase the lithium ion storage / release amount in the amorphous carbon structure region. it can. As a result, the discharge capacity of the lithium secondary battery provided with the negative electrode containing such a carbonaceous material can be dramatically improved, and thus the charge / discharge cycle life can be further improved.

【0086】また、前記炭素質物の無定形炭素構造領域
が0.370nm以上のd002 を有することによって、
無定形炭素構造領域におけるリチウムイオン吸蔵放出量
を増大させることができる。その結果、このような炭素
質物を含む負極を備えたリチウム二次電池は、放電容量
を飛躍的に向上することができるため、充放電サイクル
寿命を更に改善することができる。
Further, the amorphous carbon structure region of the carbonaceous material has d 002 of 0.370 nm or more,
It is possible to increase the lithium ion storage / release amount in the amorphous carbon structure region. As a result, the discharge capacity of the lithium secondary battery provided with the negative electrode containing such a carbonaceous material can be dramatically improved, and thus the charge / discharge cycle life can be further improved.

【0087】更に、前記炭素質物の無定形炭素構造領域
に小角X線散乱法による直径が0.1〜20nmの空隙
を形成すると共に、この領域が0.370nm以上の面
間隔d002 を有することによって、無定形炭素構造領域
におけるリチウムイオン吸蔵放出量を増大させることが
できる。その結果、このような炭素質物を含む負極を備
えたリチウム二次電池は、放電容量を飛躍的に向上する
ことができるため、充放電サイクル寿命を更に改善する
ことができる。
Further, a void having a diameter of 0.1 to 20 nm is formed by a small angle X-ray scattering method in the amorphous carbon structure region of the carbonaceous material, and this region has a surface spacing d 002 of 0.370 nm or more. This can increase the lithium ion storage / release amount in the amorphous carbon structure region. As a result, the discharge capacity of the lithium secondary battery provided with the negative electrode containing such a carbonaceous material can be dramatically improved, and thus the charge / discharge cycle life can be further improved.

【0088】ところで、黒鉛結晶子の配向が放射型であ
る繊維状炭素質物粒子は、横断面のみならず外周面にお
いてもリチウムイオンを吸蔵放出することができるた
め、負極のリチウムイオン吸蔵放出速度及び吸蔵放出量
を向上することができる。この放射状型配向の繊維状炭
素質物粒子を、前述した黒鉛構造領域と無定形炭素構造
領域を有し、粉末X線回折に0.340nm以下のd
002 に相当するピークが存在し、真密度が1.8g/c
3 以上である炭素質物から形成することによって、放
射状型配向の繊維状炭素質物粒子のリチウムイオンの吸
蔵放出速度及び吸蔵放出量を効果的に改善することがで
きる。このため、このような炭素質物粒子を含む負極を
備えたリチウム二次電池は、急速充放電の際の放電容量
を飛躍的に向上することができる。
By the way, the fibrous carbonaceous material particles in which the graphite crystallites have a radial orientation can store and release lithium ions not only in the cross section but also in the outer peripheral surface. The amount of occlusion and release can be improved. The radial type fibrous carbonaceous material particles have the above-described graphite structure region and amorphous carbon structure region, and have a d of 0.340 nm or less in powder X-ray diffraction.
There is a peak corresponding to 002 and the true density is 1.8g / c
By forming the carbonaceous material of m 3 or more, the lithium ion occlusion / release rate and the occlusion / release amount of the radially oriented fibrous carbonaceous material particles can be effectively improved. Therefore, the lithium secondary battery provided with the negative electrode containing such carbonaceous material particles can dramatically improve the discharge capacity during rapid charge / discharge.

【0089】本発明に係る別のリチウム二次電池は、元
素M(但し、前記MはMg、Al、Si、Ca、Snお
よびPbから選ばれる少なくとも一種の元素からなる)
を含有し、かつ粉末X線回折において(002)面の面
間隔d002 に0.344nm以下のものが存在すること
を示すピークが存在する炭素質物を含む負極を備える。
このような負極を備えたリチウム二次電池は、放電容量
を飛躍的に向上することができ、急速充放電の際にも高
容量を確保することができ、かつ充放電サイクル寿命を
向上することができる。これは次のようなメカニズムに
よるものと推測される。
Another lithium secondary battery according to the present invention is an element M (provided that M is at least one element selected from Mg, Al, Si, Ca, Sn and Pb).
And a negative electrode containing a carbonaceous material containing a peak indicating that in the powder X-ray diffraction, the interplanar spacing d 002 of the (002) plane is 0.344 nm or less.
A lithium secondary battery equipped with such a negative electrode can dramatically improve the discharge capacity, ensure a high capacity even during rapid charge / discharge, and improve the charge / discharge cycle life. You can It is assumed that this is due to the following mechanism.

【0090】すなわち、粉末X線回折において0.34
4nm以下のd002 に相当するピークが存在する炭素質
物は、面間隔d002 中に0.344nm以下のものが多
く存在するため、リチウムイオンの拡散速度を向上する
ことができる。このため、前記炭素質物は、リチウムイ
オンの吸蔵放出反応に寄与できる元素Mの割合を高める
ことができる。また、前記炭素質物は、黒鉛構造が発達
した結晶子が骨格になっているため、真密度が高い。従
って、このような負極は、黒鉛結晶構造領域内にLiC
6 を形成するまでリチウムイオンを速やかに吸蔵するこ
とができ、かつ元素Mが多量のリチウムイオンを迅速に
吸蔵できるため、重量比容量(mAh/g)及び体積比
容量(mAh/cc)を前記ピークが検出されない炭素
材料に元素Mを導入した負極と比較して大幅に向上でき
る。その結果、前記負極を備えたリチウム二次電池は、
飛躍的に放電容量を向上させることができ、充放電サイ
クル寿命を改善することができる。また、前記リチウム
二次電池は、負極のリチウムイオン吸蔵放出速度が速い
ため、急速充放電効率を改善することができる。
That is, in powder X-ray diffraction, 0.34
Since many carbonaceous materials having a peak corresponding to d 002 of 4 nm or less are 0.344 nm or less in the interplanar spacing d 002 , the diffusion rate of lithium ions can be improved. Therefore, the carbonaceous material can increase the proportion of the element M that can contribute to the lithium ion storage / release reaction. Further, the carbonaceous material has a high true density because the crystallite having a developed graphite structure serves as a skeleton. Therefore, such a negative electrode has a LiC in the graphite crystal structure region.
Since lithium ions can be occluded rapidly until 6 is formed, and a large amount of lithium ions can be occluded by the element M, the weight specific capacity (mAh / g) and volume specific capacity (mAh / cc) are It can be greatly improved as compared with the negative electrode in which the element M is introduced into the carbon material in which no peak is detected. As a result, the lithium secondary battery including the negative electrode is
The discharge capacity can be dramatically improved, and the charge / discharge cycle life can be improved. Further, in the lithium secondary battery, since the lithium ion storage / release speed of the negative electrode is high, the rapid charge / discharge efficiency can be improved.

【0091】また、前記炭素質物の前記元素Mの含有量
を原子比率で0.1〜10%の範囲にすることによっ
て、炭素質物に元素Mを添加することによる放電容量増
大の効果を効果的に発現することができるため、リチウ
ム二次電池の放電容量をより一層向上することができ
る。
Further, by setting the content of the element M in the carbonaceous material in the range of 0.1 to 10% in atomic ratio, the effect of increasing the discharge capacity by adding the element M to the carbonaceous material is effective. Therefore, the discharge capacity of the lithium secondary battery can be further improved.

【0092】さらに、黒鉛結晶子の配向が放射型である
繊維状炭素質物粒子を、前述した炭素質物、つまり、粉
末X線回折に0.344nm以下のd002 に相当するピ
ークが存在し、前記元素Mを含有する炭素質物から形成
することによって、放射状型配向の繊維状炭素質物粒子
のリチウムイオンの吸蔵放出速度及び吸蔵放出量を効果
的に改善することができる。このため、このような炭素
質物粒子を含む負極を備えたリチウム二次電池は、急速
充放電の際の放電容量を飛躍的に向上することができ
る。
Further, the fibrous carbonaceous material particles in which the orientation of the graphite crystallite is radial type are obtained by the above-mentioned carbonaceous material, that is, the powder X-ray diffraction has a peak corresponding to d 002 of 0.344 nm or less. By forming the carbonaceous material containing the element M, it is possible to effectively improve the lithium ion storage / release rate and storage / release amount of the fibrous carbonaceous material particles in the radial orientation. Therefore, the lithium secondary battery provided with the negative electrode containing such carbonaceous material particles can dramatically improve the discharge capacity during rapid charge / discharge.

【0093】[0093]

【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。 実施例1 まず、リチウムコバルト酸化物(LiCoO2 )粉末9
1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. Example 1 First, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) powder 9
1% by weight of acetylene black 3.5% by weight, graphite 3.5% by weight and ethylene propylene diene monomer powder 2% by weight and toluene were added and mixed together, and applied on an aluminum foil (30 μm) current collector, followed by pressing. By doing so, a positive electrode was produced.

【0094】また、石油ピッチから得られたメソフェー
ズピッチにフェノール樹脂を20%添加し、これを紡
糸、不融化し、アルゴンガス雰囲気下、600℃で炭素
化し、平均粒径が11μmで、粒度1〜80μmの範囲
に90体積%以上が存在するように、かつ粒径0.5μ
m以下の粒子を少なく(5%以下)になるように適度に
粉砕する。その後、不活性ガス雰囲気下で2700℃に
て黒鉛化することにより繊維状の炭素質物粒子を製造し
た。
Further, 20% of a phenol resin was added to mesophase pitch obtained from petroleum pitch, which was spun, infusibilized, carbonized at 600 ° C. in an argon gas atmosphere, the average particle size was 11 μm, and the particle size was 1 μm. 90 μ% or more in the range of ˜80 μm and a particle size of 0.5 μ
The particles of m or less are appropriately pulverized so as to be small (5% or less). Then, fibrous carbonaceous material particles were produced by graphitizing at 2700 ° C. in an inert gas atmosphere.

【0095】得られた繊維状炭素質物粒子は、平均繊維
径が7μm、平均繊維長が40μmであり、平均粒径が
20μmであった。粒度分布で1〜80μmの範囲に9
0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、1.2m2 /gであった。真密度は、
2.0g/cm3 であった。X線回折による(002)
格子像から、前記繊維状炭素質物粒子の微細組織が黒鉛
構造領域および無定形炭素構造領域が共存したものであ
ることを確認した。前記無定形炭素構造領域に多数存在
する微細空隙の直径を小角X線散乱法によって測定した
ところ、直径は0.5〜20nmであった。また、前記
炭素質物粒子は、粉末X線回折において0.336nm
のd002に相当するピークと、0.370nmのd002
に相当するピークが得られた。この0.336nmのd
002 に相当するピークは炭素質物粒子の黒鉛構造領域に
起因するものと考えられる。一方、0.370nmのd
002 に相当するピークは炭素質物の無定形炭素構造領域
に起因するものと考えられる。さらに、前記繊維状炭素
質物粒子の横断面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察
したところ、この粒子の黒鉛結晶子の配向は放射型に属
するものであった。ただし、配向性に若干の乱れを有し
ていた。
The obtained fibrous carbonaceous material particles had an average fiber diameter of 7 μm, an average fiber length of 40 μm, and an average particle diameter of 20 μm. 9 in the range of 1-80 μm in particle size distribution
0% by volume or more was present, 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 1.2 m 2 / g. The true density is
It was 2.0 g / cm 3 . By X-ray diffraction (002)
From the lattice image, it was confirmed that the fine structure of the fibrous carbonaceous material particles coexisted with the graphite structure region and the amorphous carbon structure region. When the diameter of a large number of fine voids existing in the amorphous carbon structure region was measured by the small angle X-ray scattering method, the diameter was 0.5 to 20 nm. The carbonaceous material particles have a powder X-ray diffraction pattern of 0.336 nm.
A peak corresponding to d 002 of, 0.370Nm of d 002
A peak corresponding to was obtained. This 0.336 nm d
The peak corresponding to 002 is considered to be due to the graphite structure region of the carbonaceous material particles. On the other hand, d of 0.370 nm
The peak corresponding to 002 is considered to be due to the amorphous carbon structure region of the carbonaceous material. Furthermore, when the cross section of the fibrous carbonaceous material particles was observed by SEM (scanning electron microscope), the orientation of the graphite crystallites of the particles belonged to the radial type. However, there was some disorder in the orientation.

【0096】次いで、前記メソフェーズピッチ系繊維状
炭素質物粒子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、
乾燥し、プレスすることにより負極を作製した。
Next, 96.7% by weight of the mesophase pitch fibrous carbonaceous material particles were mixed with 2.2% by weight of styrene-butadiene rubber and 1.1% by weight of carboxymethylcellulose, and this was used as a copper foil as a current collector. Apply
A negative electrode was produced by drying and pressing.

【0097】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.

【0098】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)とメチルエチル
カーボネート(MEC)の混合溶媒(混合体積比率5
0:50)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 ) is a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) (mixing volume ratio 5
A non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving 1.0 mol / 1 in 0:50).

【0099】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。実施例2以
下に説明する炭素質物を用いたこと以外は、実施例1と
同様な構成で前述した図1に示す円筒形リチウム二次電
池を組み立てた。
The 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. Example 2 The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same configuration as in Example 1 except that the carbonaceous material described below was used.

【0100】天然黒鉛を平均粒径が1μm以下になるよ
うに微粉砕した後、これに等方性ピッチを20%添加し
た混合物を1100℃で炭素化処理及び粉砕処理を施す
ことによって平均粒径が15μmの球状をなす炭素質物
粒子を作製した。
Natural graphite was finely pulverized to an average particle size of 1 μm or less, and then a mixture prepared by adding 20% of isotropic pitch was subjected to carbonization treatment and pulverization treatment at 1100 ° C. to obtain an average particle size. To form spherical carbonaceous material particles having a diameter of 15 μm.

【0101】前記炭素質物粒子の真密度は2.2g/c
3 であった。X線回折による(002)格子像から、
前記炭素質物粒子の微細組織が黒鉛構造領域及び無定形
炭素構造領域からなることを確認した。前記無定形炭素
構造領域に多数存在する微細空隙の直径を小角X線散乱
法によって測定したところ、直径は0.5〜20nmで
あった。また、前記炭素質物粒子は、粉末X線回折にお
いて0.3358nmのd002 に相当するピークと、
0.380nmのd002 に相当するピークが得られた。
この0.3358nmのd002 に相当するピークは炭素
質物粒子の黒鉛構造領域に起因するものと考えられる。
一方、0.380nmのd002 に相当するピークは炭素
質物粒子の無定形炭素構造領域に起因するものと考えら
れる。さらに、前記球状炭素質物粒子をSEMで観察し
たところ、この粒子は黒鉛結晶子が配向しておらず、配
向性がランダム型であった。
The true density of the carbonaceous material particles is 2.2 g / c.
It was m 3 . From the (002) lattice image by X-ray diffraction,
It was confirmed that the fine structure of the carbonaceous material particles was composed of a graphite structure region and an amorphous carbon structure region. When the diameter of a large number of fine voids existing in the amorphous carbon structure region was measured by the small angle X-ray scattering method, the diameter was 0.5 to 20 nm. The carbonaceous material particles have a peak in powder X-ray diffraction corresponding to d 002 of 0.3358 nm,
A peak corresponding to d 002 of 0.380 nm was obtained.
The peak corresponding to d 002 at 0.3358 nm is considered to be due to the graphite structure region of the carbonaceous material particles.
On the other hand, the peak corresponding to d 002 at 0.380 nm is considered to be due to the amorphous carbon structure region of the carbonaceous material particles. Furthermore, when the spherical carbonaceous material particles were observed by SEM, the graphite crystallites of the particles were not oriented, and the orientation was random type.

【0102】実施例3 以下に説明する炭素質物を用いたこと以外は、実施例1
と同様な構成で前述した図1に示す円筒形リチウム二次
電池を組み立てた。
Example 3 Example 1 except that the carbonaceous material described below was used.
The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 and having the same structure as described above was assembled.

【0103】石油ピッチから得られたメソフェーズピッ
チにフェノール樹脂を20%添加し、これを紡糸、不融
化し、アルゴンガス雰囲気下、600℃で炭素化し、平
均粒径が11μmで、粒度1〜80μmの範囲に90体
積%以上が存在するように、かつ粒径0.5μm以下の
粒子を少なく(5%以下)になるように適度に粉砕す
る。その後、不活性ガス雰囲気下で2700℃にて黒鉛
化することにより繊維状の炭素質物粒子を製造した。
20% of a phenol resin was added to mesophase pitch obtained from petroleum pitch, which was spun, infusibilized, carbonized at 600 ° C. under an argon gas atmosphere, the average particle size was 11 μm, and the particle size was 1 to 80 μm. In this range, 90% by volume or more is present, and particles having a particle size of 0.5 μm or less are appropriately pulverized so as to be small (5% or less). Then, fibrous carbonaceous material particles were produced by graphitizing at 2700 ° C. in an inert gas atmosphere.

【0104】得られた繊維状炭素質物粒子は、平均繊維
径が7μm、平均繊維長が40μmであり、平均粒径が
20μmであった。粒度分布で1〜80μmの範囲に9
0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、1.2m2 /gであった。真密度は、
2.0g/cm3 であった。X線回折による(002)
格子像から、前記繊維状炭素質物粒子の微細組織が黒鉛
構造領域および無定形炭素構造領域が共存したものであ
ることを確認した。前記無定形炭素構造領域に多数存在
する微細空隙の直径を小角X線散乱法によって測定した
ところ、直径は0.5〜20nmであった。また、前記
炭素質物粒子は、粉末X線回折において0.3357n
mのd002 に相当するピークが得られた。この0.33
57nmのd002 に相当するピークは炭素質物粒子の黒
鉛構造領域に起因するものと考えられる。さらに、前記
繊維状炭素質物粒子の横断面をSEMで観察したとこ
ろ、この粒子の黒鉛結晶子の配向は放射型に属するもの
であった。ただし、配向性に若干の乱れを有していた。
The obtained fibrous carbonaceous material particles had an average fiber diameter of 7 μm, an average fiber length of 40 μm, and an average particle diameter of 20 μm. 9 in the range of 1-80 μm in particle size distribution
0% by volume or more was present, 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 1.2 m 2 / g. The true density is
It was 2.0 g / cm 3 . By X-ray diffraction (002)
From the lattice image, it was confirmed that the fine structure of the fibrous carbonaceous material particles coexisted with the graphite structure region and the amorphous carbon structure region. When the diameter of a large number of fine voids existing in the amorphous carbon structure region was measured by the small angle X-ray scattering method, the diameter was 0.5 to 20 nm. The carbonaceous material particles have a particle size of 0.3357 n in powder X-ray diffraction.
A peak corresponding to d 002 of m was obtained. This 0.33
The peak corresponding to d 002 at 57 nm is considered to be due to the graphite structure region of the carbonaceous material particles. Furthermore, when the cross section of the fibrous carbonaceous material particles was observed by SEM, the orientation of the graphite crystallites of the particles belonged to the radial type. However, there was some disorder in the orientation.

【0105】実施例4 以下に説明する炭素質物を用いたこと以外は、実施例1
と同様な構成で前述した図1に示す円筒形リチウム二次
電池を組み立てた。
Example 4 Example 1 was repeated except that the carbonaceous material described below was used.
The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 and having the same structure as described above was assembled.

【0106】天然黒鉛を平均粒径が1μm以下になるよ
うに微粉砕した後、これに等方性ピッチを20%添加し
た混合物を1100℃で炭素化処理及び粉砕処理を施す
ことによって平均粒径が15μmの球状をなす炭素質物
粒子を作製した。
Natural graphite was finely pulverized to an average particle size of 1 μm or less, and then a mixture prepared by adding 20% of isotropic pitch was subjected to carbonization treatment and pulverization treatment at 1100 ° C. to obtain an average particle size. To form spherical carbonaceous material particles having a diameter of 15 μm.

【0107】前記炭素質物粒子の真密度は2.2g/c
3 であった。X線回折による(002)格子像から、
前記炭素質物粒子の微細組織が黒鉛構造領域及び無定形
炭素構造領域からなることを確認した。前記無定形炭素
構造領域に多数存在する微細空隙の直径を小角X線散乱
法によって測定したところ、直径は0.5〜20nmで
あった。また、前記炭素質物粒子は、粉末X線回折にお
いて0.3356nmのd002 に相当するピークが得ら
れた。この0.3356nmのd002 に相当するピーク
は炭素質物粒子の黒鉛構造領域に起因するものと考えら
れる。さらに、前記球状炭素質物粒子をSEMで観察し
たところ、この粒子は黒鉛結晶子が配向しておらず、配
向性がランダム型であった。
The true density of the carbonaceous material particles is 2.2 g / c.
It was m 3 . From the (002) lattice image by X-ray diffraction,
It was confirmed that the fine structure of the carbonaceous material particles was composed of a graphite structure region and an amorphous carbon structure region. When the diameter of a large number of fine voids existing in the amorphous carbon structure region was measured by the small angle X-ray scattering method, the diameter was 0.5 to 20 nm. Further, the carbonaceous material particles had a peak corresponding to d 002 of 0.3356 nm in powder X-ray diffraction. The peak corresponding to d 002 at 0.3356 nm is considered to be due to the graphite structure region of the carbonaceous material particles. Furthermore, when the spherical carbonaceous material particles were observed by SEM, the graphite crystallites of the particles were not oriented, and the orientation was random type.

【0108】比較例1 微細組織が黒鉛構造領域のみから構成され、粉末X線回
折において0.3354nmのd002 に相当するピーク
を有し、粉末X線回折により求められるc軸結晶子の長
さLcが100nm以上で、真密度が2.25g/cm
3 である人造黒鉛粉末を負極の炭素質物として用いるこ
と以外は、実施例1と同様な構成で前述した図1に示す
円筒形リチウム二次電池を組み立てた。
Comparative Example 1 The fine structure was composed only of the graphite structure region, had a peak in powder X-ray diffraction corresponding to d 002 of 0.3354 nm, and the length of the c-axis crystallite determined by powder X-ray diffraction. Lc of 100 nm or more, true density of 2.25 g / cm
The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same configuration as in Example 1 except that the artificial graphite powder of 3 was used as the carbonaceous material of the negative electrode.

【0109】比較例2 以下に説明する炭素質物を用いること以外は、実施例1
と同様な構成で前述した図1に示す円筒形リチウム二次
電池を組み立てた。
Comparative Example 2 Example 1 was repeated except that the carbonaceous material described below was used.
The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 and having the same structure as described above was assembled.

【0110】前記炭素質物としてエポキシノボラック樹
脂を1100℃で炭素化処理することにより作製され
た。前記炭素質物の真密度は1.55g/cm3 であっ
た。X線回折による(002)格子像から、前記炭素質
物の微細組織が黒鉛構造領域と無定形炭素構造領域とか
らなることを確認した。前記無定形炭素構造領域に多数
存在する空隙の直径を小角X線散乱法によって測定した
ところ、直径は1nmであった。また、前記炭素質物
は、粉末X線回折において0.380nmのd002に相
当するピークが得られた。粉末X線回折によるC軸方向
の結晶子の長さLcは1nmであった。
The carbonaceous material was prepared by carbonizing an epoxy novolac resin at 1100 ° C. The true density of the carbonaceous material was 1.55 g / cm 3 . From the (002) lattice image by X-ray diffraction, it was confirmed that the fine structure of the carbonaceous material was composed of a graphite structure region and an amorphous carbon structure region. The diameter of many voids existing in the amorphous carbon structure region was measured by the small angle X-ray scattering method, and the diameter was 1 nm. Further, in the carbonaceous material, a peak corresponding to d 002 of 0.380 nm was obtained in powder X-ray diffraction. The crystallite length Lc in the C-axis direction by powder X-ray diffraction was 1 nm.

【0111】得られた実施例1〜5及び比較例1〜2の
二次電池について、充電電流1Aで4.2Vまで2.5
時間充電した後、2.7Vまで1Aで放電する充放電サ
イクル試験を行った。その結果から、各二次電池につい
て、初充放電効率、1サイクル目の放電容量および30
0サイクル時における容量維持率(1サイクル目の放電
容量に対する)を測定し、その結果を下記表1に示す。
With respect to the obtained secondary batteries of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, 2.5 A up to 4.2 V at a charging current of 1 A.
After charging for an hour, a charge / discharge cycle test of discharging at 1 A to 2.7 V was performed. From the results, for each secondary battery, the initial charge / discharge efficiency, the discharge capacity at the first cycle and the 30
The capacity retention rate (relative to the discharge capacity at the first cycle) at 0 cycle was measured, and the results are shown in Table 1 below.

【0112】[0112]

【表1】 [Table 1]

【0113】表1から明らかなように、黒鉛構造領域及
び無定形炭素構造領域を有し、粉末X線回折に0.34
0nm以下のd002 に相当するピークを有し、真密度が
1.8g/cm3 以上である炭素質物を含む負極を備え
た実施例1〜4の二次電池は、初充放電効率、放電容量
および300サイクル時の容量維持率が高いことがわか
る。
As is clear from Table 1, it has a graphite structure region and an amorphous carbon structure region, and has a powder X-ray diffraction pattern of 0.34.
The secondary batteries of Examples 1 to 4 each having a negative electrode containing a carbonaceous material having a peak corresponding to d 002 of 0 nm or less and having a true density of 1.8 g / cm 3 or more had initial charge / discharge efficiency and discharge. It can be seen that the capacity and the capacity retention rate after 300 cycles are high.

【0114】これに対し、微細組織が黒鉛構造領域のみ
からなり、粉末X線回折に0.3354nmのd002
相当するピークを有する炭素質物を含む負極を備えた比
較例1の二次電池は、初充放電効率に優れるものの、放
電容量及び容量維持率が実施例1〜4に比べて低いこと
がわかる。一方、微細組織が黒鉛構造領域と無定形炭素
構造領域とからなり、粉末X線回折に0.380nmの
002 に相当するピークを有し、真密度が1.55g/
cm3 である炭素質物を含む負極を備えた比較例2の二
次電池は、初充放電効率、放電容量および容量維持率が
実施例1〜4よりも低いことがわかる。
On the other hand, the secondary battery of Comparative Example 1 provided with the negative electrode including the carbonaceous material having the fine structure only of the graphite structure region and having the peak corresponding to d 002 of 0.3354 nm in the powder X-ray diffraction was Although the initial charge / discharge efficiency is excellent, it can be seen that the discharge capacity and the capacity retention rate are lower than those in Examples 1 to 4. On the other hand, the fine structure is composed of a graphite structure region and an amorphous carbon structure region, has a peak in powder X-ray diffraction corresponding to d 002 of 0.380 nm, and has a true density of 1.55 g /
It can be seen that the secondary battery of Comparative Example 2 including the negative electrode containing the carbonaceous material of cm 3 has lower initial charge / discharge efficiency, discharge capacity, and capacity retention rate than Examples 1 to 4.

【0115】実施例5 まず、リチウムコバルト酸化物(LiCoO2 )粉末9
1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。
Example 5 First, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) powder 9 was used.
1% by weight of acetylene black 3.5% by weight, graphite 3.5% by weight and ethylene propylene diene monomer powder 2% by weight and toluene were added and mixed together, and applied on an aluminum foil (30 μm) current collector, followed by pressing. By doing so, a positive electrode was produced.

【0116】また、石油ピッチから得られたメソフェー
ズピッチに炭化硅素(SiC)の微粉末を添加し、均一
に分散させた後、紡糸し、不融化し、不活性ガス雰囲気
下、600℃で炭素化し、平均粒径が15μmで、粒度
1〜80μmの範囲に90体積%以上が存在するように
粉砕する。その後、不活性ガス雰囲気下で、かつ加圧下
で2600℃にて黒鉛化することにより繊維状の炭素質
物粒子を製造した。
Further, fine powder of silicon carbide (SiC) was added to mesophase pitch obtained from petroleum pitch, and after uniformly dispersing, spinning, infusibilization, and carbonization at 600 ° C. in an inert gas atmosphere. And pulverized so that the average particle size is 15 μm and 90 vol% or more is present in the range of particle size 1 to 80 μm. Then, fibrous carbonaceous material particles were produced by graphitizing at 2600 ° C. under an inert gas atmosphere and under pressure.

【0117】得られたメソフェーズピッチ系繊維状炭素
質物粒子は、硅素(Si)を原子比率で8%含有してい
た。また、前記繊維状炭素質物粒子の真密度は、2.1
0g/cm3 であった。前記繊維状炭素質物粒子は、粉
末X線回折に0.3367nmのd002 に相当するピー
クを有していた。また、CuKαをX線源、標準物質に
高純度シリコンを使用した粉末X線回折を行い、得られ
た回折図の回折ピークの位置及び半値幅から学振法に規
定された半値幅中点法によって黒鉛構造領域のC軸方向
の結晶子の長さLcを算出したところ、35nmであっ
た。また、横断面のSEM観察によって黒鉛結晶子の配
向が放射型に属することを確認した。ただし、配向性に
若干の乱れを有していた。さらに、平均繊維径は7μ
m、平均繊維長が40μmであり、平均粒径が20μm
であった。粒度分布で1〜80μmの範囲に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、1.2m2 /gであった。なお、前記半値幅中
点法は、「Tanso(炭素)」、1963、p25の
文献に記載されている。
The obtained mesophase pitch fibrous carbonaceous material particles contained silicon (Si) in an atomic ratio of 8%. The true density of the fibrous carbonaceous material particles is 2.1.
It was 0 g / cm 3 . The fibrous carbonaceous material particles had a peak in powder X-ray diffraction corresponding to d 002 of 0.3367 nm. In addition, powder X-ray diffraction was performed using CuKα as an X-ray source and high-purity silicon as a standard substance, and the half-width half-point method specified in the Gakshin method was determined from the diffraction peak position and half-width of the obtained diffraction pattern. The crystallite length Lc in the C-axis direction of the graphite structure region was calculated by, and it was 35 nm. In addition, it was confirmed by SEM observation of the cross section that the orientation of the graphite crystallites belonged to the radial type. However, there was some disorder in the orientation. Furthermore, the average fiber diameter is 7μ
m, average fiber length is 40 μm, average particle size is 20 μm
Met. 90% by volume in the range of 1-80 μm in particle size distribution
The above was present, 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 1.2 m 2 / g. The half-width half-point method is described in the document "Tanso (carbon)", 1963, p25.

【0118】次いで、前記メソフェーズピッチ系繊維状
炭素質物粒子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、
乾燥し、プレスすることにより負極を作製した。得られ
た負極の充填密度は、1.4g/cm3 であった。
Next, 96.7% by weight of the mesophase pitch type fibrous carbonaceous material particles were mixed with 2.2% by weight of styrene-butadiene rubber and 1.1% by weight of carboxymethyl cellulose, and this was used as a copper foil as a current collector. Apply
A negative electrode was produced by drying and pressing. The packing density of the obtained negative electrode was 1.4 g / cm 3 .

【0119】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 form an electrode group.

【0120】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)とメチルエチル
カーボネート(MEC)の混合溶媒(混合体積比率1:
1)に1モル/1溶解して非水電解液を調製した。
Furthermore, lithium hexafluorophosphate (LiP
F 6 ) is a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) (mixing volume ratio 1:
1 mol / 1 was dissolved in 1) to prepare a non-aqueous electrolytic solution.

【0121】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。 実施例6 以下に説明する炭素質物を用いたこと以外は、実施例5
と同様な構成で前述した図1に示す円筒形リチウム二次
電池を組み立てた。
The 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. Example 6 Example 5 except that the carbonaceous material described below was used.
The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 and having the same structure as described above was assembled.

【0122】前記炭素質物には、石油ピッチから得られ
たメソフェーズピッチにケイ化マグネシウム(Mg2
i)の微粉末を添加し、均一に分散させた後、紡糸し、
不融化し、不活性ガス雰囲気下、600℃で炭素化し、
平均粒径が15μmで、粒度1〜80μmの範囲に90
体積%以上が存在するように粉砕する。その後、不活性
ガス雰囲気下で、かつ加圧下で2000℃にて黒鉛化す
ることにより作製された繊維状の炭素質物粒子を用い
た。
The carbonaceous material includes mesophase pitch obtained from petroleum pitch and magnesium silicide (Mg 2 S).
After adding the fine powder of i) and uniformly dispersing it, spinning
Infusibilize, carbonize at 600 ° C in an inert gas atmosphere,
Average particle size is 15 μm, 90 in the range of particle size 1-80 μm
Grind so that more than volume% is present. Then, fibrous carbonaceous material particles produced by graphitizing at 2000 ° C. under an inert gas atmosphere and under pressure were used.

【0123】前記繊維状の炭素質物粒子は、マグネシウ
ム(Mg)の含有量が原子比率で4%、硅素(Si)の
含有量が原子比率で2%、真密度が2.2g/cm3
粉末X線回折によるLcが25nmであった。前記繊維
状炭素質物粒子は、粉末X線回折に0.3380nmの
002 に相当するピークを有するものであった。また、
横断面のSEM観察によって黒鉛結晶子の配向が放射型
に属することを確認した。ただし、配向性に若干の乱れ
を有していた。さらに、平均繊維径は7μm、平均繊維
長が40μmであり、平均粒径が20μmであった。粒
度分布で1〜80μmの範囲に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、
1.2m2 /gであった。
In the fibrous carbonaceous material particles, the content of magnesium (Mg) is 4% in atomic ratio, the content of silicon (Si) is 2% in atomic ratio, and the true density is 2.2 g / cm 3 .
Lc by powder X-ray diffraction was 25 nm. The fibrous carbonaceous material particles had a peak in powder X-ray diffraction corresponding to d 002 of 0.3380 nm. Also,
It was confirmed by SEM observation of the cross section that the orientation of the graphite crystallite belonged to the radial type. However, there was some disorder in the orientation. Furthermore, the average fiber diameter was 7 μm, the average fiber length was 40 μm, and the average particle size was 20 μm. In the particle size distribution, 90% by volume or more exists in the range of 1 to 80 μm, and the particle size distribution of particles having a particle size of 0.5 μm or less is 0% by volume.
Met. The specific surface area by the N 2 gas adsorption BET method is
It was 1.2 m 2 / g.

【0124】実施例7 以下に説明する炭素質物を用いたこと以外は、実施例5
と同様な構成で前述した図1に示す円筒形リチウム二次
電池を組み立てた。
Example 7 Example 5 was repeated except that the carbonaceous material described below was used.
The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 and having the same structure as described above was assembled.

【0125】前記炭素質物には、石油ピッチから得られ
たメソフェーズピッチに炭化アルミニウム(Al4
3 )を添加した後、紡糸し、不融化し、不活性ガス雰囲
気下、600℃で炭素化し、平均粒径が15μmで、粒
度1〜80μmの範囲に90体積%以上が存在するよう
に粉砕する。その後、不活性ガス雰囲気下で、かつ加圧
下で2800℃にて黒鉛化することにより作製された繊
維状の炭素質物粒子を用いた。
The carbonaceous material includes mesophase pitch obtained from petroleum pitch and aluminum carbide (Al 4 C
3 ) was added, spun, infusibilized, carbonized at 600 ° C. in an inert gas atmosphere, and pulverized to have an average particle size of 15 μm and 90% by volume or more in the particle size range of 1 to 80 μm. To do. Then, fibrous carbonaceous material particles produced by graphitizing at 2800 ° C. under an inert gas atmosphere and under pressure were used.

【0126】前記繊維状の炭素質物粒子は、アルミニウ
ム(Al)の含有量が原子比率で8%、真密度が2.3
g/cm3 、粉末X線回折によるLcが30nmであっ
た。前記繊維状炭素質物粒子は、粉末X線回折に0.3
375nmのd002 に相当するピークを有するものであ
った。また、横断面のSEM観察によって黒鉛結晶子の
配向が放射型に属することを確認した。ただし、配向性
に若干の乱れを有していた。さらに、平均繊維径は7μ
m、平均繊維長が40μmであり、平均粒径が20μm
であった。粒度分布で1〜80μmの範囲に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、1.2m2 /gであった。
The fibrous carbonaceous material particles have an aluminum (Al) content of 8% in atomic ratio and a true density of 2.3.
g / cm 3 , Lc by powder X-ray diffraction was 30 nm. The fibrous carbonaceous material particles have a powder X-ray diffraction of 0.3.
It had a peak corresponding to d 002 at 375 nm. In addition, it was confirmed by SEM observation of the cross section that the orientation of the graphite crystallites belonged to the radial type. However, there was some disorder in the orientation. Furthermore, the average fiber diameter is 7μ
m, average fiber length is 40 μm, average particle size is 20 μm
Met. 90% by volume in the range of 1-80 μm in particle size distribution
The above was present, 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 1.2 m 2 / g.

【0127】実施例8 以下に説明する炭素質物を用いたこと以外は、実施例5
と同様な構成で前述した図1に示す円筒形リチウム二次
電池を組み立てた。
Example 8 Example 5 was repeated except that the carbonaceous material described below was used.
The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 and having the same structure as described above was assembled.

【0128】前記炭素質物には、石油ピッチから得られ
たメソフェーズピッチにシュウ酸スズの微粉末を添加
し、均一に分散させた後、紡糸し、不融化し、不活性ガ
ス雰囲気下、600℃で炭素化し、平均粒径が15μm
で、粒度1〜80μmの範囲に90体積%以上が存在す
るように粉砕する。その後、不活性ガス雰囲気下で、か
つ加圧下で2000℃にて黒鉛化することにより作製さ
れた繊維状の炭素質物粒子を用いた。
For the carbonaceous material, fine powder of tin oxalate was added to mesophase pitch obtained from petroleum pitch, and after uniformly dispersing, spinning, infusible, and 600 ° C. in an inert gas atmosphere. Is carbonized with an average particle size of 15 μm
Then, it is pulverized so that 90% by volume or more exists in the range of particle size 1 to 80 μm. Then, fibrous carbonaceous material particles produced by graphitizing at 2000 ° C. under an inert gas atmosphere and under pressure were used.

【0129】前記繊維状の炭素質物粒子は、スズ(S
n)の含有量が原子比率で5%、真密度が2.3g/c
3 、粉末X線回折によるLcが25nmであった。前
記繊維状炭素質物粒子は、粉末X線回折に0.3390
nmのd002 に相当するピークを有するものであった。
また、横断面のSEM観察によって黒鉛結晶子の配向が
放射型に属することを確認した。ただし、配向性に若干
の乱れを有していた。さらに、平均繊維径は7μm、平
均繊維長が40μmであり、平均粒径が20μmであっ
た。粒度分布で1〜80μmの範囲に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、1.2m2 /gであった。
The fibrous carbonaceous material particles are tin (S
The content of n) is 5% in atomic ratio, and the true density is 2.3 g / c.
m 3 , Lc by powder X-ray diffraction was 25 nm. The fibrous carbonaceous material particles have a powder X-ray diffraction pattern of 0.3390.
It had a peak corresponding to d 002 of nm.
In addition, it was confirmed by SEM observation of the cross section that the orientation of the graphite crystallites belonged to the radial type. However, there was some disorder in the orientation. Furthermore, the average fiber diameter was 7 μm, the average fiber length was 40 μm, and the average particle size was 20 μm. In the particle size distribution, 90% by volume or more was present in the range of 1 to 80 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 1.2 m 2 / g.

【0130】実施例9 以下に説明する炭素質物を用いたこと以外は、実施例5
と同様な構成で前述した図1に示す円筒形リチウム二次
電池を組み立てた。
Example 9 Example 5 was repeated except that the carbonaceous material described below was used.
The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 and having the same structure as described above was assembled.

【0131】前記炭素質物には、石油ピッチから得られ
たメソフェーズピッチに炭化カルシウム(CaC3 )を
添加した後、紡糸し、不融化し、不活性ガス雰囲気下、
600℃で炭素化し、平均粒径が15μmで、粒度1〜
80μmの範囲に90体積%以上が存在するように粉砕
する。その後、不活性ガス雰囲気下で、かつ加圧下で2
000℃にて黒鉛化することにより作製された繊維状の
炭素質物粒子を用いた。
To the above-mentioned carbonaceous material, after adding calcium carbide (CaC 3 ) to mesophase pitch obtained from petroleum pitch, spinning and infusibilization were conducted under an inert gas atmosphere.
Carbonized at 600 ℃, average particle size 15μm, particle size 1 ~
Grind so that 90% by volume or more exists in the range of 80 μm. After that, under an inert gas atmosphere and under pressure, 2
Fibrous carbonaceous material particles produced by graphitizing at 000 ° C. were used.

【0132】前記繊維状の炭素質物粒子は、カルシウム
(Ca)の含有量が原子比率で9%、真密度が2.25
g/cm3 、粉末X線回折によるLcが35nmであっ
た。前記繊維状炭素質物粒子は、粉末X線回折に0.3
370nmのd002 に相当するピークを有するものであ
った。また、横断面のSEM観察によって黒鉛結晶子の
配向が放射型に属することを確認した。ただし、配向性
に若干の乱れを有していた。さらに、平均繊維径は7μ
m、平均繊維長が40μmであり、平均粒径が20μm
であった。粒度分布で1〜80μmの範囲に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、1.2m2 /gであった。
In the fibrous carbonaceous material particles, the content of calcium (Ca) is 9% in atomic ratio, and the true density is 2.25.
g / cm 3 , Lc by powder X-ray diffraction was 35 nm. The fibrous carbonaceous material particles have a powder X-ray diffraction of 0.3.
It had a peak corresponding to d 002 at 370 nm. In addition, it was confirmed by SEM observation of the cross section that the orientation of the graphite crystallites belonged to the radial type. However, there was some disorder in the orientation. Furthermore, the average fiber diameter is 7μ
m, average fiber length is 40 μm, average particle size is 20 μm
Met. 90% by volume in the range of 1-80 μm in particle size distribution
The above was present, 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 1.2 m 2 / g.

【0133】実施例10 以下に説明する炭素質物を用いたこと以外は、実施例5
と同様な構成で前述した図1に示す円筒形リチウム二次
電池を組み立てた。
Example 10 Example 5 was repeated except that the carbonaceous material described below was used.
The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 and having the same structure as described above was assembled.

【0134】前記炭素質物には、石油ピッチから得られ
たメソフェーズピッチに炭酸鉛の微粉末を添加し、均一
に分散させた後、紡糸し、不融化し、不活性ガス雰囲気
下、600℃で炭素化し、平均粒径が15μmで、粒度
1〜80μmの範囲に90体積%以上が存在するように
粉砕する。その後、不活性ガス雰囲気下で、かつ加圧下
で2000℃にて黒鉛化することにより作製された繊維
状の炭素質物粒子を用いた。
To the carbonaceous material, fine powder of lead carbonate was added to mesophase pitch obtained from petroleum pitch and dispersed uniformly, and then spun and infusible at 600 ° C. under an inert gas atmosphere. It is carbonized and pulverized so that the average particle size is 15 μm and 90 vol% or more is present in the range of particle size 1 to 80 μm. Then, fibrous carbonaceous material particles produced by graphitizing at 2000 ° C. under an inert gas atmosphere and under pressure were used.

【0135】前記繊維状の炭素質物粒子は、鉛(Pb)
の含有量が原子比率で8%、真密度が2.5g/cm
3 、粉末X線回折によるLcが35nmであった。前記
繊維状炭素質物粒子は、粉末X線回折に0.3370n
mのd002 に相当するピークを有するものであった。ま
た、横断面のSEM観察によって黒鉛結晶子の配向が放
射型に属することを確認した。ただし、配向性に若干の
乱れを有していた。さらに、平均繊維径は7μm、平均
繊維長が40μmであり、平均粒径が20μmであっ
た。粒度分布で1〜80μmの範囲に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、1.2m2 /gであった。
The fibrous carbonaceous material particles are lead (Pb)
Content of 8% in atomic ratio, true density 2.5g / cm
3 , Lc by powder X-ray diffraction was 35 nm. The fibrous carbonaceous material particles have a powder X-ray diffraction of 0.3370 n.
It had a peak corresponding to d 002 of m. In addition, it was confirmed by SEM observation of the cross section that the orientation of the graphite crystallites belonged to the radial type. However, there was some disorder in the orientation. Furthermore, the average fiber diameter was 7 μm, the average fiber length was 40 μm, and the average particle size was 20 μm. In the particle size distribution, 90% by volume or more was present in the range of 1 to 80 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 1.2 m 2 / g.

【0136】実施例11 以下に説明する炭素質物を用いたこと以外は、実施例5
と同様な構成で前述した図1に示す円筒形リチウム二次
電池を組み立てた。
Example 11 Example 5 was repeated except that the carbonaceous material described below was used.
The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 and having the same structure as described above was assembled.

【0137】前記炭素質物には、石油ピッチから得られ
たメソフェーズピッチに炭化硅素微粉末及び炭化アルミ
ニウムを添加し、均一に分散させた後、紡糸し、不融化
し、不活性ガス雰囲気下、600℃で炭素化し、平均粒
径が15μmで、粒度1〜80μmの範囲に90体積%
以上が存在するように粉砕する。その後、不活性ガス雰
囲気下で、かつ加圧下で2000℃にて黒鉛化すること
により作製された繊維状の炭素質物粒子を用いた。
To the carbonaceous material, fine powder of silicon carbide and aluminum carbide were added to mesophase pitch obtained from petroleum pitch, and after uniformly dispersing, spinning, infusible, and 600 Carbonized at ℃, average particle size 15μm, 90% by volume in the range of particle size 1-80μm
Grind so that the above exists. Then, fibrous carbonaceous material particles produced by graphitizing at 2000 ° C. under an inert gas atmosphere and under pressure were used.

【0138】前記繊維状の炭素質物粒子は、硅素(S
i)の含有量が原子比率で10%で、アルミニウム(A
l)の含有量が原子比率で10%で、真密度が2.2g
/cm3 であった。また、前記炭素質物粒子は、粉末X
線回折に0.3370nmのd002 に相当するピークを
有するものであった。更に、粉末X線回折によるLcが
35nmであった。また、前記繊維状の炭素質物粒子の
横断面をSEMで観察したところ、前記繊維状炭素質物
粒子の黒鉛結晶子の配向は放射型に属するものであっ
た。ただし、配向性に若干の乱れを有していた。さら
に、平均繊維径は7μm、平均繊維長が40μmであ
り、平均粒径が20μmであった。粒度分布で1〜80
μmの範囲に90体積%以上が存在し、粒径が0.5μ
m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、1.2m2 /gであっ
た。
The fibrous carbonaceous material particles are made of silicon (S
The content of i) is 10% in atomic ratio, and aluminum (A
The content of 1) is 10% in atomic ratio and the true density is 2.2 g.
/ Cm 3 . The carbonaceous material particles are powder X
It had a peak in line diffraction corresponding to d 002 of 0.3370 nm. Furthermore, Lc by powder X-ray diffraction was 35 nm. When the cross section of the fibrous carbonaceous material particles was observed by SEM, the orientation of the graphite crystallites of the fibrous carbonaceous material particles belonged to the radial type. However, there was some disorder in the orientation. Furthermore, the average fiber diameter was 7 μm, the average fiber length was 40 μm, and the average particle size was 20 μm. 1-80 in particle size distribution
90 volume% or more exists in the range of μm, and the particle size is 0.5μ.
The particle size distribution of particles of m or less was 0% by volume. The specific surface area according to the N 2 gas adsorption BET method was 1.2 m 2 / g.

【0139】比較例3 以下に説明する炭素質物を用いたこと以外は、実施例5
と同様な構成で前述した図1に示す円筒形リチウム二次
電池を組み立てた。
Comparative Example 3 Example 5 was repeated except that the carbonaceous material described below was used.
The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 and having the same structure as described above was assembled.

【0140】前記炭素質物には、石油ピッチから得られ
たメソフェーズピッチを不融化し、不活性ガス雰囲気
下、600℃で炭素化し、平均粒径が15μmで、粒度
1〜80μmの範囲に90体積%以上が存在するように
粉砕する。その後、不活性ガス雰囲気下で、かつ加圧下
で2600℃にて黒鉛化することにより作製された繊維
状の炭素質物粒子を用いた。
As the carbonaceous material, mesophase pitch obtained from petroleum pitch was infusibilized, carbonized at 600 ° C. in an inert gas atmosphere, the average particle size was 15 μm, and the volume was 90 volume in the range of 1 to 80 μm. Grind so that more than 100% is present. Then, fibrous carbonaceous material particles produced by graphitizing at 2600 ° C. under an inert gas atmosphere and under pressure were used.

【0141】前記繊維状の炭素質物粒子は、元素Mを含
有せず、真密度が2.2g/cm3、粉末X線回折によ
るLcが35nmであった。前記繊維状炭素質物粒子
は、粉末X線回折に0.3375nmのd002 に相当す
るピークを有するものであった。また、横断面のSEM
観察によって黒鉛結晶子の配向が放射型に属することを
確認した。ただし、配向性に若干の乱れを有しているた
め、繊維に欠落部はなかった。さらに、平均繊維径は7
μm、平均繊維長が40μmであり、平均粒径が20μ
mであった。粒度分布で1〜80μmの範囲に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、1.2m2 /gであった。
The fibrous carbonaceous material particles did not contain the element M, had a true density of 2.2 g / cm 3 and an Lc by powder X-ray diffraction of 35 nm. The fibrous carbonaceous material particles had a peak in powder X-ray diffraction corresponding to d 002 of 0.3375 nm. Also, the SEM of the cross section
It was confirmed by observation that the orientation of the graphite crystallite belongs to the radial type. However, since there was some disorder in the orientation, there were no missing parts in the fiber. Furthermore, the average fiber diameter is 7
μm, average fiber length is 40 μm, average particle size is 20 μm
It was m. In the particle size distribution, 90% by volume or more was present in the range of 1 to 80 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 1.2 m 2 / g.

【0142】比較例4 ノボラック樹脂を1100℃で炭素化処理することによ
り作製され、真密度が1.6g/cm3 で、粉末X線回
折に0.380nmd002 に相当するピークが存在し、
粉末X線回折によるLcが1nmである炭素質物を用い
たこと以外は、実施例5と同様な構成で前述した図1に
示す円筒形リチウム二次電池を組み立てた。
Comparative Example 4 A novolac resin was produced by carbonizing at 1100 ° C., the true density was 1.6 g / cm 3 , and the powder X-ray diffraction had a peak corresponding to 0.380 nmd 002 .
The above-described cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled with the same configuration as in Example 5 except that a carbonaceous material having an Lc of 1 nm by powder X-ray diffraction was used.

【0143】比較例5 硅素(Si)を原子比率で6%含有し、真密度が1.7
g/cm3 で、粉末X線回折に0.349nmのd002
に相当するピークが存在し、粉末X線回折によるLcが
2.5nmである気相成長炭素体を炭素質物として用い
ること以外は、実施例5と同様な構成で前述した図1に
示す円筒形リチウム二次電池を組み立てた。
Comparative Example 5 Silicon (Si) was contained in an atomic ratio of 6%, and the true density was 1.7.
X-ray powder diffraction d 002 of 0.349 nm at g / cm 3.
1 has the same configuration as that of Example 5 except that a vapor-grown carbonaceous material having a peak corresponding to No. 1 and having an Lc by powder X-ray diffraction of 2.5 nm is used as the carbonaceous material. A lithium secondary battery was assembled.

【0144】比較例6 リチウムアルミニウム(LiAl)からなるリチウム合
金の負極を用いること以外は、実施例5と同様な構成で
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 The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same configuration as in Example 5 except that the lithium alloy negative electrode made of lithium aluminum (LiAl) was used.

【0145】得られた実施例5〜11及び比較例3〜6
の二次電池について、充電電流1.5Aで4.2Vまで
2時間充電した後、2.7Vまで1.5Aで放電する充
放電サイクル試験を施し、1サイクル目の放電容量と、
500サイクル目における容量維持率(1サイクル目の
放電容量に対する)を求め、その結果を下記表2に示
す。
Obtained Examples 5 to 11 and Comparative Examples 3 to 6
The secondary battery of No. 1 was charged with a charging current of 1.5 A to 4.2 V for 2 hours, and then subjected to a charge / discharge cycle test in which it was discharged to 2.7 V at 1.5 A.
The capacity retention rate at the 500th cycle (relative to the discharge capacity at the 1st cycle) was determined, and the results are shown in Table 2 below.

【0146】[0146]

【表2】 [Table 2]

【0147】表2から明らかなように、Mg、Al、S
i、Ca、SnおよびPbから選ばれる一種以上の元素
Mを含有し、かつ粉末X線回折に0.344nm以下の
002 に相当するピークを有する炭素質物を含む負極を
備えた実施例5〜11の二次電池は、放電容量が高く、
かつ500サイクル時の容量維持率が高いことがわか
る。
As is clear from Table 2, Mg, Al, S
Examples 5 to 5 provided with a negative electrode containing a carbonaceous material containing one or more elements M selected from i, Ca, Sn and Pb, and having a peak corresponding to d 002 of 0.344 nm or less in powder X-ray diffraction The secondary battery of 11 has a high discharge capacity,
Moreover, it can be seen that the capacity retention rate after 500 cycles is high.

【0148】これに対し、粉末X線回折に0.344n
m以下のd002 に相当するピークを有するものの、元素
Mを含有しない炭素質物を含む負極を備えた比較例3の
二次電池、粉末X線回折に0.380nmのd002 に相
当するピークを有する炭素質物を含む負極を備えた比較
例4の二次電池およびSiを含有し、粉末X線回折に
0.349nmのd002 に相当するピークを有する炭素
質物を含む負極を備えた比較例5の二次電池は、実施例
5〜11に比べて放電容量及び容量維持率が低いことが
わかる。一方、リチウム合金からなる負極を備えた比較
例6の二次電池は、放電容量は実施例5〜11より高い
ものの、500サイクル時の容量維持率が著しく低いこ
とがわかる。
On the other hand, the powder X-ray diffraction showed 0.344n.
A secondary battery of Comparative Example 3 having a negative electrode containing a carbonaceous material which does not contain the element M, though having a peak corresponding to d 002 of m or less, and a peak corresponding to d 002 of 0.380 nm in powder X-ray diffraction. Comparative Example 5 including the secondary battery of Comparative Example 4 including the negative electrode including the carbonaceous material and the negative electrode including the carbonaceous material including Si and having a peak corresponding to d 002 of 0.349 nm in powder X-ray diffraction. It can be seen that the secondary battery of No. 2 has lower discharge capacity and capacity retention rate than those of Examples 5 to 11. On the other hand, although the secondary battery of Comparative Example 6 including the negative electrode made of a lithium alloy has a higher discharge capacity than that of Examples 5 to 11, it has a remarkably low capacity retention ratio after 500 cycles.

【0149】[0149]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、初
充放電効率、放電容量及びサイクル寿命が改善されたリ
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 improved initial charge / discharge efficiency, discharge capacity and cycle life.

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

【図1】本発明に係る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 lithium secondary battery according to the present invention.

【図2】本発明に係るリチウム二次電池の負極に含まれ
る炭素質物の微細組織の一例を示す模式図。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a fine structure of a carbonaceous material contained in the negative electrode of the lithium secondary battery according to the present invention.

【図3】本発明に係るリチウム二次電池の負極に含まれ
る繊維状炭素質物粒子の一例を示す模式図。
FIG. 3 is a schematic view showing an example of fibrous carbonaceous material particles contained in the negative electrode of the lithium secondary battery according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…容器、3…電極群、4…正極、5…セパレータ、6
…負極、8…封口板。
1 ... Container, 3 ... Electrode group, 4 ... Positive electrode, 5 ... Separator, 6
… Negative electrode, 8… Sealing plate.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−119923(JP,A) 特開 平6−187972(JP,A) 特開 平3−263768(JP,A) 特開 平5−182668(JP,A) 特開 平4−126374(JP,A) 特開 平7−73898(JP,A) 特開 平5−217604(JP,A) 特開 平5−335016(JP,A) 特開 平5−89879(JP,A) 特開 平8−104510(JP,A) 特開 平6−168725(JP,A) 特開 平8−231273(JP,A) 特開 平9−204918(JP,A) 特開 平6−111818(JP,A) 特開 平7−192724(JP,A) 特開 平7−326343(JP,A) 特開 平7−201317(JP,A) 特開 平6−318459(JP,A) 国際公開97/018160(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/58 C01B 31/02 101 C01B 31/04 101 H01M 4/02 H01M 10/40 D01F 9/145 Continuation of front page (56) References Japanese Patent Laid-Open No. 6-119923 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 6-187972 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 3-263768 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 5-182668 (JP) , A) JP 4-126374 (JP, A) JP 7-73898 (JP, A) JP 5-217604 (JP, A) JP 5-335016 (JP, A) JP 5-89879 (JP, A) JP 8-104510 (JP, A) JP 6-168725 (JP, A) JP 8-231273 (JP, A) JP 9-204918 (JP, A) JP-A-6-111818 (JP, A) JP-A-7-192724 (JP, A) JP-A-7-326343 (JP, A) JP-A-7-201317 (JP, A) JP-A-6- -318459 (JP, A) International Publication 97/018160 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 4/58 C01B 31/02 101 C01B 31/04 101 H01M 4 / 02 H01M 10/40 D01F 9/145

Claims (7)

(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、非水電解液を具備したリチウ
ム二次電池であって、 前記負極の炭素質物は、無定形炭素構造領域および黒鉛
構造領域を有し、粉末X線回折に0.34nm以下のd
002 (但し、前記d002 は(002)面の面間隔を示
す)に相当するピークが存在し、かつ真密度が2〜2.
2g/cm3 であり、 前記無定形炭素構造領域に小角X線散乱法による直径が
0.1〜20nmの空隙が存在する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 of the negative electrode has an amorphous carbon structure region and It has a graphite structure region and d of 0.34 nm or less in powder X-ray diffraction.
002 (however, the above-mentioned d 002 indicates the spacing between (002) planes), and the true density is 2 to 2.
It is 2 g / cm 3 , and a lithium secondary battery is characterized in that voids having a diameter of 0.1 to 20 nm are present in the amorphous carbon structure region by a small angle X-ray scattering method.
【請求項2】 前記炭素質物は、前記無定形炭素構造領
域に0.37nm以上のd002 (但し、前記d002
(002)面の面間隔を示す)を有することを特徴とす
る請求項1記載のリチウム二次電池。
2. The carbonaceous material has d 002 of 0.37 nm or more in the amorphous carbon structure region (provided that the d 002 indicates a plane spacing of (002) planes). 1. The lithium secondary battery according to 1.
【請求項3】 前記空隙の前記小角X線散乱法による直
径は、0.5〜5nm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。
3. The diameter of the void according to the small angle X-ray scattering method is 0.5 to 5 nm.
The lithium secondary battery described.
【請求項4】 前記炭素質物は、Bをさらに含有するこ
とを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載のリチウ
ム二次電池。
4. The carbonaceous material further contains B.
4. Lithiu according to any one of claims 1 to 3, characterized in that
Rechargeable battery.
【請求項5】 前記非水電解液は、プロピレンカーボネ
ート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート及びγ−ブチロラクトンより
なる群から選ばれる少なくとも1種の非水溶媒と、エチ
レンカ―ボネ―トとを含むことを特徴とする請求項1〜
4いずれか1項記載のリチウム二次電池。
5. The non-aqueous electrolyte is propylene carbonate.
, Dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate
, Diethyl carbonate and γ-butyrolactone
At least one non-aqueous solvent selected from the group consisting of
A ranger and a bonnet are included.
4. The lithium secondary battery according to any one of 4 above.
【請求項6】 前記炭素質物は、天然黒鉛、石油ピッ
チ、メソフェーズピッチ及びコークスよりなる群から選
択される材料と、等方性ピッチ、ポリアクリルニトリ
ル、フルフリールアルコール、フラン樹脂、フェノール
系樹脂、セルロース、砂糖及びポリ塩化ビニリデンより
なる群から選択される難黒鉛化性の炭素前駆体とを含む
混合物を800〜3000℃の範囲で熱処理したもので
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。
6. The carbonaceous material is natural graphite or petroleum pit.
Selected from the group consisting of
Selected materials, isotropic pitch, polyacrylonitrile
Le, furfuryl alcohol, furan resin, phenol
From resin, cellulose, sugar and polyvinylidene chloride
A non-graphitizable carbon precursor selected from the group consisting of
The mixture was heat treated in the range of 800-3000 ° C.
The lithium secondary battery according to claim 1, wherein
pond.
【請求項7】 請求項1記載のリチウム二次電池の製造
方法であって、 前記炭素質物は、天然黒鉛、石油ピッチ、メソフェーズ
ピッチ及びコークスよりなる群から選択される材料と、
等方性ピッチ、ポリアクリルニトリル、フルフリールア
ルコール、フラン樹脂、フェノール系樹脂、セルロー
ス、砂糖及びポリ塩化ビニリデンよりなる群から選択さ
れる難黒鉛化性の炭素前駆体とを含む混合物を800〜
3000℃の範囲で熱処理する工程を具備する方法によ
り作製されることを特徴とするリチウム二次電池の製造
方法。
7. The manufacture of the lithium secondary battery according to claim 1.
The carbonaceous material is natural graphite, petroleum pitch, mesophase.
A material selected from the group consisting of pitch and coke,
Isotropic pitch, polyacrylonitrile, full free lure
Rucor, furan resin, phenolic resin, cellulose
Selected from the group consisting of sugar, sugar and polyvinylidene chloride.
The mixture containing a non-graphitizable carbon precursor of 800 to
According to the method including the step of heat treatment in the range of 3000 ° C.
Manufacture of lithium secondary battery characterized by being manufactured by
Method.
JP31192096A 1995-11-24 1996-11-22 Lithium secondary battery and method of manufacturing the same Expired - Lifetime JP3509050B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31192096A JP3509050B2 (en) 1995-11-24 1996-11-22 Lithium secondary battery and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7-305960 1995-11-24
JP30596095 1995-11-24
JP30910495 1995-11-28
JP7-309104 1995-11-28
JP31192096A JP3509050B2 (en) 1995-11-24 1996-11-22 Lithium secondary battery and method of manufacturing the same

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003300274A Division JP3863514B2 (en) 1995-11-24 2003-08-25 Lithium secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09213335A JPH09213335A (en) 1997-08-15
JP3509050B2 true JP3509050B2 (en) 2004-03-22

Family

ID=27338802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31192096A Expired - Lifetime JP3509050B2 (en) 1995-11-24 1996-11-22 Lithium secondary battery and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3509050B2 (en)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4187076B2 (en) 1997-07-04 2008-11-26 日立粉末冶金株式会社 Graphite powder for negative electrode of lithium ion secondary battery and method for producing the same
KR100496274B1 (en) * 1998-08-24 2005-09-09 삼성에스디아이 주식회사 Method of processing electrode used in secondary li-ion battery
JP2000299105A (en) * 1999-04-14 2000-10-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of electrode for lithium ion secondary battery
US6495291B1 (en) 1999-08-09 2002-12-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2002222649A (en) * 2001-01-25 2002-08-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Negative electrode material for non-aqueous electrolyte secondary battery and the manufacturing method therefor, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the method
JP4945862B2 (en) * 2001-08-02 2012-06-06 住友ベークライト株式会社 Carbon material and carbon material using the same
WO2003049912A1 (en) * 2001-12-12 2003-06-19 Arkray, Inc. Method and implement for opening hole in soft material
JP5066132B2 (en) * 2002-06-27 2012-11-07 Jfeケミカル株式会社 Polycrystalline mesocarbon microsphere graphitized product, negative electrode active material, and lithium ion secondary battery
JP2005032688A (en) * 2003-07-11 2005-02-03 Toshiba Corp Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2008016456A (en) * 2004-01-05 2008-01-24 Showa Denko Kk Negative electrode material for lithium battery and lithium battery
KR20080040049A (en) 2004-01-05 2008-05-07 쇼와 덴코 가부시키가이샤 Negative electrode material for lithium battery and lithium battery
JP4604599B2 (en) * 2004-08-02 2011-01-05 中央電気工業株式会社 Carbon powder and manufacturing method thereof
KR100764619B1 (en) * 2005-04-04 2007-10-08 주식회사 엘지화학 Lithium Secondary Battery Containing Silicon-based or Tin-based Anode Active Material
KR100742227B1 (en) * 2005-04-12 2007-07-24 주식회사 엘지화학 Lithium Secondary Battery Containing Silicon-based or Tin-based Anode Active Material
JP4731979B2 (en) * 2005-04-26 2011-07-27 富士重工業株式会社 Lithium ion capacitor
KR101026433B1 (en) * 2005-04-26 2011-04-07 후지 주코교 카부시키카이샤 Negative Electrode Active Material For Charging Device
JP5494917B2 (en) * 2009-04-28 2014-05-21 マツダ株式会社 Manufacturing method of carbonaceous material, carbonaceous material manufactured by this manufacturing method, and power storage device having this carbonaceous material
KR102069120B1 (en) 2012-05-21 2020-01-22 이머리스 그래파이트 앤드 카본 스위춰랜드 리미티드 Surface-modified carbon hybrid particles, methods of making, and applications of the same
JP6941782B2 (en) 2017-03-28 2021-09-29 パナソニックIpマネジメント株式会社 Negative electrode active material and battery
JP7140480B2 (en) * 2017-09-14 2022-09-21 トヨタ自動車株式会社 Lithium ion secondary battery, graphite material for negative electrode of the battery, and method for producing the same
JP7307888B2 (en) * 2019-01-15 2023-07-13 トヨタ自動車株式会社 negative electrode
WO2024004939A1 (en) * 2022-06-29 2024-01-04 Jfeケミカル株式会社 Hardly-graphitizable carbon, negative electrode for lithium-ion secondary battery, and lithium-ion secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09213335A (en) 1997-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5753387A (en) Lithium secondary battery
JP3509050B2 (en) Lithium secondary battery and method of manufacturing the same
JP3556270B2 (en) Lithium secondary battery
US5340670A (en) Lithium secondary battery and method of manufacturing carbonaceous material for negative electrode of the battery
US6156457A (en) Lithium secondary battery and method for manufacturing a negative electrode
JP4308446B2 (en) Carbonaceous material and lithium secondary battery
JP4104829B2 (en) Carbonaceous material and lithium secondary battery
JPH103920A (en) Lithium secondary battery, and manufacture of the same
KR20060051615A (en) Negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP3499584B2 (en) Lithium secondary battery
JP3311104B2 (en) Lithium secondary battery
JP4429411B2 (en) Method for producing carbon material for lithium ion secondary battery
JP4354723B2 (en) Method for producing graphite particles
JP3499739B2 (en) Lithium secondary battery and method of manufacturing lithium secondary battery
JP2002164051A (en) Lithium secondary battery and negative electrode material
JP4192574B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery electrode and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2002241117A (en) Graphite based carbon material, manufacturing method therefor, negative electrode material for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
JP3406843B2 (en) Lithium secondary battery
JP3863514B2 (en) Lithium secondary battery
JP2637305B2 (en) Lithium secondary battery
JPH0589879A (en) Lithium secondary battery
JP3064662B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP3052565B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP3720959B2 (en) Secondary battery electrode material
JPH11250910A (en) Lithium secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20031216

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20031219

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080109

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090109

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100109

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110109

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120109

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130109

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130109

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140109

Year of fee payment: 10

EXPY Cancellation because of completion of term