JP5119662B2 - Negative electrode and battery using the same - Google Patents

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Description

本発明は、メソフェーズ黒鉛小球体を含む負極およびそれを用いる電池に関する。   The present invention relates to a negative electrode including mesophase graphite spherules and a battery using the same.

近年、カメラ一体型VTR(videotape recorder)、携帯電話あるいはラップトップコンピュータなどのポータブル電子機器が多く登場し、その小型化および軽量化が図られている。それに伴い、これら電子機器のポータブル電源として、電池、特に二次電池について、エネルギー密度を向上させるための研究開発が活発に進められている。   In recent years, many portable electronic devices such as a camera-integrated VTR (videotape recorder), a mobile phone, or a laptop computer have appeared, and their size and weight have been reduced. Accordingly, as a portable power source for these electronic devices, research and development for improving the energy density of batteries, particularly secondary batteries, are being actively promoted.

中でも、負極に炭素材料を用いたリチウムイオン二次電池が知られており(例えば、特許文献1〜6参照。)、これらの電池は、従来の水系電解液二次電池である鉛電池あるいはニッケルカドミウム電池と比較して大きなエネルギー密度が得られるため、非常に期待されている。   Among them, lithium ion secondary batteries using a carbon material for the negative electrode are known (see, for example, Patent Documents 1 to 6), and these batteries are lead batteries or nickel which are conventional aqueous electrolyte secondary batteries. Since a large energy density can be obtained as compared with a cadmium battery, it is highly expected.

一方、二次電池の大きさを変えずに電池容量を上げるためには、電極材料を高密度に充填するか、または電極に対して高負荷(加圧)プレスし、電極材料の体積密度を高くすればよいことが知られている。また、高負荷プレスによって電極材料の粒子が壊れないようにするために、負極の炭素材料として、圧縮破壊強度の高いメソフェーズ黒鉛小球体を用いればよいことが知られている(例えば、特許文献7参照。)。メソフェーズ黒鉛小球体は球晶であるため、比表面積が比較的小さく、用いる比率を高くしても、接着強度の低下、電解液分解による充放電効率の低下を招きにくい。
特開昭57−208079号公報 特開昭58−93176号公報 特開昭58−192266号公報 特開昭62−90863号公報 特開昭62−122066号公報 特開平2−66856号公報 特開平7−272725号公報
On the other hand, in order to increase the battery capacity without changing the size of the secondary battery, the electrode material is filled with high density, or the electrode material is subjected to high load (pressurization) pressing, and the volume density of the electrode material is reduced. It is known that it should be higher. In addition, it is known that mesophase graphite spherules having high compressive fracture strength may be used as the carbon material of the negative electrode in order to prevent the particles of the electrode material from being broken by the high load press (for example, Patent Document 7). reference.). Since mesophase graphite spherules are spherulites, the specific surface area is relatively small, and even if the ratio used is high, it is difficult to cause a decrease in adhesive strength and a decrease in charge / discharge efficiency due to electrolyte decomposition.
JP-A-57-208079 JP 58-93176 A JP 58-192266 A JP 62-90863 A JP-A-62-212666 JP-A-2-66856 JP-A-7-272725

しかしながら、電池の高容量化を図るために、メソフェーズ黒鉛小球体を高密度に充填しようとすると、メソフェーズ黒鉛小球体の圧縮破壊強度(粒子硬度)が高いため、隣り合う粒子間で隙間が生じてしまい高密度に充填することができないという問題があった。そこで、メソフェーズ黒鉛小球体に代えて、例えば、放電容量が大きい鱗片状黒鉛またはその粉砕増粒黒鉛を高密度に充填すると、放電容量の大きい黒鉛材料は一般に圧縮破壊強度が小さくなり、プレスした際に電極表面近傍の黒鉛材料が潰れて電解液が浸透する空隙を埋めてしまうため、電極の充放電容量が低くなり電池の高容量化ができないという問題が生じる。   However, in order to increase the capacity of the battery, when trying to fill mesophase graphite spherules with high density, the mesophase graphite spherules have high compressive fracture strength (particle hardness), so there is a gap between adjacent particles. Therefore, there is a problem that it cannot be filled with high density. Therefore, instead of mesophase graphite spherules, for example, when scaly graphite with a large discharge capacity or pulverized and expanded graphite is packed at a high density, graphite materials with a large discharge capacity generally have a low compressive fracture strength, and when pressed In addition, the graphite material near the electrode surface is crushed and fills the gaps through which the electrolyte permeates, so that the problem arises that the charge / discharge capacity of the electrode is lowered and the capacity of the battery cannot be increased.

一般的に、負極に用いられる黒鉛材料は、放電容量を大きくすると黒鉛面間隔が狭くなるとともに黒鉛化度が高くなるため、へき開しやすくなり粒子硬度が低くなる。例えば天然黒鉛のような、黒鉛化度が高く放電容量が大きい黒鉛材料では、粒子硬度が低いため、高密度に充填しようとすると電極表面近傍の黒鉛自体が潰れて充放電に寄与しづらくなることから、高容量電極が得られにくい。これとは逆に、粒子硬度の高いメソフェーズ黒鉛小球体では、比較的放電容量が低い上に、メソフェーズ黒鉛小球体が潰れにくく、粒子間の隙間を高密度に充填できないことから、高容量電極が得られにくい。   In general, when the discharge capacity is increased, the graphite material used for the negative electrode has a narrower graphite surface interval and a higher graphitization degree. For example, a graphite material with a high degree of graphitization and a large discharge capacity, such as natural graphite, has a low particle hardness, so when trying to fill it with high density, the graphite itself near the electrode surface is crushed, making it difficult to contribute to charge and discharge. Therefore, it is difficult to obtain a high capacity electrode. On the other hand, mesophase graphite spheres with high particle hardness have a relatively low discharge capacity, and the mesophase graphite spheres are not easily crushed and the gaps between particles cannot be filled with high density. It is difficult to obtain.

これらの電極高容量化の限界を解決する手段として、粒子硬度の高いメソフェーズ黒鉛小球体および粒子硬度の低い黒鉛材料を混合した電極が考えられる。粒子硬度の高いメソフェーズ黒鉛小球体に、放電容量が高くて粒子硬度の低い黒鉛を加えると、粒子硬度の高いメソフェーズ黒鉛小球体の隙間で粒子硬度の低い黒鉛が充填され、高密度に充填できる。さらに、電極表面近傍において、粒子硬度の高い黒鉛粒子が存在するため、電極表面が潰れることによる電池特性劣化も回避できることによって、高放電容量の黒鉛を高密度に充填した高容量負極が得られる。しかし、放電容量が高く粒子硬度の低い黒鉛材料は、メソフェーズ黒鉛小球体のような球晶とは違い、比表面積が大きいため、用いる比率を高くすると接着強度の低下、電解液分解による充放電効率の低下を招きやすい。   As a means for solving the limitation of increasing the capacity of these electrodes, an electrode in which mesophase graphite spheres having a high particle hardness and a graphite material having a low particle hardness are mixed can be considered. When graphite having high discharge capacity and low particle hardness is added to mesophase graphite spherules having high particle hardness, graphite having low particle hardness is filled in the gaps between the mesophase graphite spherules having high particle hardness and can be filled with high density. Furthermore, since graphite particles with high particle hardness exist in the vicinity of the electrode surface, it is possible to avoid deterioration of battery characteristics due to the crushing of the electrode surface, thereby obtaining a high capacity negative electrode filled with high discharge capacity graphite at high density. However, graphite materials with high discharge capacity and low particle hardness have a large specific surface area, unlike spherulites such as mesophase graphite spherules. It is easy to invite a decline.

一方、メソフェーズ黒鉛小球体の黒鉛化温度を高くする、または黒鉛化過程を調整することにより、高放電容量が得られる。しかし、黒鉛化温度を高くすることにより粒子硬度が低下し、高密度に充填しようとすると電極表面近傍の黒鉛自体が潰れるという問題が生じる。   On the other hand, a high discharge capacity can be obtained by increasing the graphitization temperature of the mesophase graphite microspheres or adjusting the graphitization process. However, by increasing the graphitization temperature, the particle hardness decreases, and there is a problem that the graphite itself in the vicinity of the electrode surface is crushed when trying to fill with high density.

本発明は、かかる問題点を考慮してなされたものであり、体積密度が高く、放電容量の大きい優れたサイクル特性を有する負極、およびそれを用いる電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a negative electrode having a high volume density, a large discharge capacity, and excellent cycle characteristics, and a battery using the negative electrode.

上記の課題を解決するために、本発明の負極は、粒子硬度の高いメソフェーズ黒鉛小球体と粒子硬度の低いメソフェーズ黒鉛小球体との混合黒鉛を負極活物質に用いる。すなわち、本発明の負極は、負極集電体と、該負極集電体に設けられた負極活物質層とを備えた負極であって、該負極活物質層は、粒子硬度の異なるメソフェーズ黒鉛小球体Aとメソフェーズ黒鉛小球体Bの混合黒鉛を含有する負極活物質と、フッ素系高分子バインダ樹脂を含有する結着剤とを含む。   In order to solve the above problems, the negative electrode of the present invention uses, as a negative electrode active material, mixed graphite of mesophase graphite spherules having high particle hardness and mesophase graphite spherules having low particle hardness. That is, the negative electrode of the present invention is a negative electrode including a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer provided on the negative electrode current collector, and the negative electrode active material layer is a small mesophase graphite small particle having different particle hardness. A negative electrode active material containing mixed graphite of sphere A and mesophase graphite small sphere B and a binder containing a fluorine-based polymer binder resin.

前記負極活物質層の体積密度が、1.80g/cm 3 以上である。また、前記メソフェーズ黒鉛小球体Aは、比表面積0.3〜0.7m2/g、破壊強度75MPa以上、黒鉛面間隔d002:0.3359nm以上、放電容量335〜352mAh/gである。また、前記メソフェーズ黒鉛小球体Bは、比表面積0.9〜2.0m2/g、破壊強度70MPa以下、黒鉛面間隔d002:0.3359nm未満、放電容量355〜365mAh/gである。さらに、メソフェーズ黒鉛小球体Aとメソフェーズ黒鉛小球体Bとの混合比は質量比で40:60〜60:40である。 The negative electrode active material layer has a volume density of 1.80 g / cm 3 or more. The mesophase graphite spherule A has a specific surface area of 0.3 to 0.7 m 2 / g, a fracture strength of 75 MPa or more, a graphite surface spacing d002 of 0.3359 nm or more, and a discharge capacity of 335 to 352 mAh / g. The mesophase graphite small sphere B has a specific surface area of 0.9 to 2.0 m 2 / g, a fracture strength of 70 MPa or less, a graphite surface interval d002 of less than 0.3359 nm, and a discharge capacity of 355 to 365 mAh / g. Furthermore, the mixing ratio of the mesophase graphite microspheres A and the mesophase graphite microspheres B is 40:60 to 60:40 in terms of mass ratio.

本発明の負極によれば、粒子硬度の高いメソフェーズ黒鉛小球体と粒子硬度の低いメソフェーズ黒鉛小球体との混合黒鉛を負極活物質に用いることにより、負極活物質の体積密度を高くし、放電容量を向上させるとともに優れたサイクル特性を得ることができる。よって、本発明の負極を用いることにより、充放電容量が高く、サイクル特性の優れた電池を作製することができる。   According to the negative electrode of the present invention, a mixed graphite of mesophase graphite spheres with high particle hardness and mesophase graphite spheres with low particle hardness is used as the negative electrode active material, so that the volume density of the negative electrode active material is increased and the discharge capacity is increased. As a result, excellent cycle characteristics can be obtained. Therefore, by using the negative electrode of the present invention, a battery having high charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics can be produced.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明するが、本発明は以下の形態に限定されるものではない。また、本発明による負極を用いた電池については、負極と併せて説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following mode. A battery using the negative electrode according to the present invention will be described together with the negative electrode.

図1は、本発明の一実施の形態に係る負極10の構成を模式的に表したものである。負極10は、例えば、一対の対向面を有する負極集電体11と、負極集電体11の片面に設けられた負極活物質層12とを有している。なお、図示しないが、負極集電体11の両面に負極活物質層12を設けるようにしてもよい。   FIG. 1 schematically shows a configuration of a negative electrode 10 according to an embodiment of the present invention. The negative electrode 10 includes, for example, a negative electrode current collector 11 having a pair of opposed surfaces, and a negative electrode active material layer 12 provided on one surface of the negative electrode current collector 11. Although not shown, the negative electrode active material layers 12 may be provided on both surfaces of the negative electrode current collector 11.

負極集電体11は、良好な電気化学的安定性、電気伝導性および機械的強度を有することが好ましく、銅、ニッケルおよびステンレスなどの金属材料により構成されている。   The negative electrode current collector 11 preferably has good electrochemical stability, electrical conductivity, and mechanical strength, and is made of a metal material such as copper, nickel, and stainless steel.

負極活物質層12は、負極活物質として、リチウムなどを吸蔵および放出することが可能な炭素材料を含んでいる。本実施形態では、メソフェーズ黒鉛小球体12Aとメソフェーズ黒鉛小球体12Bとの混合黒鉛を炭素材料として使用する。   The negative electrode active material layer 12 includes a carbon material capable of inserting and extracting lithium or the like as the negative electrode active material. In the present embodiment, mixed graphite of mesophase graphite small spheres 12A and mesophase graphite small spheres 12B is used as the carbon material.

破壊強度とは、St(Sx)=2.8P/(π×d×d)(St(Sx):破壊強度[Pa]、P:試験力[N]、d:粒子直径[mm])と定義される値である。破壊強度は、例えば島津製小圧縮試験機MCT−W500を用いて測定することができる。メソフェーズ黒鉛小球体12Aの破壊強度は、75MPa以上の範囲内、好ましくは75MPa以上120MPa以下の範囲内とする。メソフェーズ黒鉛小球体12Aの破壊強度を75MPa未満とすると、黒鉛粒子が脆いためプレスにより電極の表面近傍が集中して潰れてしまい、電解液含浸性の低下、リチウムイオン移動の低下などを招き、高電極密度の際に電池特性が極端に低下するからである。また、メソフェーズ黒鉛小球体12Aの破壊強度を120MPaより大きくすると、黒鉛粒子が硬すぎるため、プレスしても電極密度が上昇せず、高電極密度の電池が得られないからである。この場合に無理にプレスで潰そうとすると、集電体へのダメージが大きくなり、サイクル時に電極が切れるなどの悪影響が現れることとなる。   The breaking strength is St (Sx) = 2.8P / (π × d × d) (St (Sx): breaking strength [Pa], P: test force [N], d: particle diameter [mm]) and It is a defined value. The breaking strength can be measured using, for example, Shimadzu small compression tester MCT-W500. The fracture strength of the mesophase graphite microspheres 12A is in the range of 75 MPa or more, preferably in the range of 75 MPa or more and 120 MPa or less. If the fracture strength of the mesophase graphite spherules 12A is less than 75 MPa, the graphite particles are brittle, and the vicinity of the surface of the electrode is concentrated and crushed by the press, leading to a decrease in electrolyte impregnation property, a decrease in lithium ion migration, and the like. This is because the battery characteristics are extremely lowered at the electrode density. In addition, if the fracture strength of the mesophase graphite spherules 12A is greater than 120 MPa, the graphite particles are too hard, so that the electrode density does not increase even when pressed, and a high electrode density battery cannot be obtained. In this case, if it is forced to crush with a press, damage to the current collector increases, and adverse effects such as electrode breakage during cycling appear.

また、メソフェーズ黒鉛小球体12Bの破壊強度は70MPa以下の範囲内、好ましくは1MPa以上70MPa以下の範囲内とする。メソフェーズ黒鉛小球体12Bの破壊強度を70MPaより大きくすると、黒鉛粒子が硬すぎるため、メソフェーズ黒鉛小球体12Aの粒子間に効率よくメソフェーズ黒鉛小球体12Bが充填されず、プレスしても電極密度が上昇しないため高電極密度の電池が得られない。さらに、無理にプレスで潰そうとすると、集電体へのダメージが大きくなり、サイクル時に電極が切れるなどの影響が現れるからである。また、メソフェーズ黒鉛小球体12Bの破壊強度を1MPa未満とすると、黒鉛粒子が脆すぎるため、局所的に高密度に潰されて黒鉛自体のエッジ部が埋没してしまい、容量の低下、リチウムイオン移動の低下などを招き、高電極密度の際に電池特性が極端に低下するからである。   Further, the fracture strength of the mesophase graphite spherules 12B is in the range of 70 MPa or less, preferably in the range of 1 MPa or more and 70 MPa or less. If the fracture strength of the mesophase graphite spherules 12B is greater than 70 MPa, the graphite particles are too hard, so the mesophase graphite spherules 12B are not efficiently filled between the particles of the mesophase graphite spherules 12A, and the electrode density increases even when pressed. Therefore, a battery having a high electrode density cannot be obtained. Furthermore, if it is forced to crush with a press, damage to the current collector will increase, resulting in effects such as electrode breakage during cycling. Further, if the fracture strength of the mesophase graphite microspheres 12B is less than 1 MPa, the graphite particles are too brittle, so that they are locally crushed to a high density and the edges of the graphite itself are buried, resulting in a decrease in capacity and lithium ion migration. This is because the battery characteristics are extremely lowered when the electrode density is high.

破壊強度の値により粒子硬度を比較することができ、破壊強度が高ければ粒子硬度が高いこととなる。したがって、メソフェーズ黒鉛小球体12Aおよびメソフェーズ黒鉛小球体12Bの粒子硬度は、メソフェーズ黒鉛小球体12A>メソフェーズ黒鉛小球体12Bとすることが好ましい。粒子硬度の高いメソフェーズ黒鉛小球体12Aと粒子硬度の低いメソフェーズ黒鉛小球体12Bとを混合することにより、粒子硬度の高いメソフェーズ黒鉛小球体12Aの隙間で粒子硬度の低いメソフェーズ黒鉛小球体12Bが充填され、高密度に充填できるからである。さらに、電極表面近傍において、粒子硬度の高いメソフェーズ黒鉛小球体Aが存在することにより、電極表面が潰れることによる電池特性劣化が回避でき、高密度に充填した高容量負極が得られるからである。   The particle hardness can be compared based on the value of the breaking strength. If the breaking strength is high, the particle hardness is high. Therefore, the particle hardness of the mesophase graphite spherules 12A and the mesophase graphite spherules 12B is preferably set so that the mesophase graphite spherules 12A> the mesophase graphite spherules 12B. By mixing the mesophase graphite spherules 12A having high particle hardness and the mesophase graphite spherules 12B having low particle hardness, the mesophase graphite spherules 12B having low particle hardness are filled in the gaps between the mesophase graphite spherules 12A having high particle hardness. This is because it can be filled with high density. Further, the presence of the mesophase graphite microspheres A having a high particle hardness in the vicinity of the electrode surface can prevent deterioration of battery characteristics due to the collapse of the electrode surface, and a high-capacity negative electrode filled with high density can be obtained.

比表面積とは、NガスBET(Brunauer,Emmett,Teller)法に基づく値であり、例えば比表面積測定装置(島津製作所製)を用いて測定することができる。メソフェーズ黒鉛小球体12Aの比表面積は0.3〜0.7m/gの範囲内とする。また、メソフェーズ黒鉛小球体12Bの比表面積は0.9〜2.0m/gの範囲内とする。メソフェーズ黒鉛小球体12Aおよびメソフェーズ黒鉛小球体12Bの比表面積をこの範囲内とすることで、これらのメソフェーズ黒鉛小球体の負極活物質における含有率を高くしても、接着強度の低下、電解液分解による充放電効率の低下を招かないからである。 The specific surface area is a value based on the N 2 gas BET (Brunauer, Emmett, Teller) method, and can be measured using, for example, a specific surface area measuring device (manufactured by Shimadzu Corporation). The specific surface area of the mesophase graphite spherules 12A is in the range of 0.3 to 0.7 m 2 / g. The specific surface area of the mesophase graphite spherules 12B is in the range of 0.9 to 2.0 m 2 / g. By setting the specific surface areas of the mesophase graphite spherules 12A and mesophase graphite spherules 12B within this range, even if the content of these mesophase graphite spherules in the negative electrode active material is increased, the adhesive strength is reduced, and the electrolytic solution is decomposed. This is because the charging / discharging efficiency is not reduced by the above.

黒鉛面間隔d002とは、X線広角回折法による(002)の面間隔である。黒鉛面間隔d002は炭素材料の黒鉛化度を表す。メソフェーズ黒鉛小球体12Aの黒鉛面間隔はd002:0.3359nm以上とする。また、メソフェーズ黒鉛小球体12Bの黒鉛面間隔はd002:0.3359nm未満とする。効率よく充填できるからである。黒鉛面間隔はメソフェーズ黒鉛小球体の製造過程における黒鉛化処理温度により調整することができ、黒鉛化処理温度はメソフェーズ黒鉛小球体12A<メソフェーズ黒鉛小球体12Bとすることが好ましい。 The graphite plane distance d 002 is the (002) plane distance measured by the X-ray wide angle diffraction method. Graphite surface spacing d 002 represents the degree of graphitization of the carbon material. The interval between the graphite surfaces of the mesophase graphite spherules 12A is d 002 : 0.3359 nm or more. Further, the graphite plane distance of mesophase graphite globules 12B is d 002: to less than 0.3359Nm. It is because it can be filled efficiently. The graphite surface spacing can be adjusted by the graphitization temperature in the process of producing mesophase graphite spherules, and the graphitization temperature is preferably set to mesophase graphite spherules 12A <mesophase graphite spherules 12B.

メソフェーズ黒鉛小球体12Aの放電容量は335〜352mAh/gの範囲内、好ましくは340〜350mAh/gの範囲内とする。また、メソフェーズ黒鉛小球体Bの放電容量は355〜365mAh/gの範囲内、好ましくは358〜363mAh/gの範囲内とする。放電容量の低いメソフェーズ黒鉛小球体12Aと高放電容量のメソフェーズ黒鉛小球体12Bとを特定の混合比で混合することで、高容量電極を得ることができるからである。   The discharge capacity of the mesophase graphite microspheres 12A is in the range of 335 to 352 mAh / g, preferably in the range of 340 to 350 mAh / g. The discharge capacity of the mesophase graphite small spheres B is in the range of 355 to 365 mAh / g, preferably in the range of 358 to 363 mAh / g. This is because a high capacity electrode can be obtained by mixing the mesophase graphite small spheres 12A having a low discharge capacity and the mesophase graphite small spheres 12B having a high discharge capacity at a specific mixing ratio.

中位径D50とは、累積粒度分布における累積値50質量%粒子径であり、例えばレーザ回折式粒度分布測定装置(島津製作所製)を用いて測定することができる。メソフェーズ黒鉛小球体Aおよびメソフェーズ黒鉛小球体Bの中位径はD50:17〜23μmの範囲内とすることが好ましい。接着強度が強く、電解液との分解も少なく、かつ良好な電池特性が得られるからである。 The median diameter D 50, a cumulative value of 50 wt% particle diameter in the cumulative particle size distribution can be measured by using, for example, a laser diffraction particle size distribution analyzer (manufactured by Shimadzu Corporation). The median diameter of the mesophase graphite spherule A and the mesophase graphite spherule B is preferably in the range of D 50 : 17 to 23 μm. This is because the adhesive strength is strong, the decomposition with the electrolytic solution is small, and good battery characteristics can be obtained.

真比重とは、試料に含まれている液体及び気体を除いた部分の比重をいう(JIS Z8807参照)。真比重は、粉末状に粉砕した固体試料を用いて、JIS Z8807に準拠した方法により測定可能であり、例えば粉体測定器MAT−7000(セイシン企業製)を用いて測定することができる。メソフェーズ黒鉛小球体Aとメソフェーズ黒鉛小球体Bの真比重は、メソフェーズ黒鉛小球体A<メソフェーズ黒鉛小球体Bとすることが好ましい。効率よく充填できるからである。   The true specific gravity refers to the specific gravity of the portion excluding the liquid and gas contained in the sample (see JIS Z8807). The true specific gravity can be measured by a method according to JIS Z8807 using a solid sample pulverized into a powder, and can be measured using, for example, a powder measuring instrument MAT-7000 (manufactured by Seishin Enterprise). The true specific gravity of the mesophase graphite spherule A and the mesophase graphite spherule B is preferably set to mesophase graphite spherule A <mesophase graphite spherule B. It is because it can be filled efficiently.

メソフェーズ黒鉛小球体12Aおよびメソフェーズ黒鉛小球体12Bは、メソフェーズ黒鉛小球体の球晶とその粉砕体の混合黒鉛となっていてもよい。メソフェーズ黒鉛小球体は、基本的には球晶であるが、プレスなどの製造工程で一部が破損することもあるからである。したがって、ここでいう球晶とは、球晶および球晶から一部分が欠けたもので、元の球晶の体積の50%以上を有するものとし、粉砕体とは、球晶から欠けた一部分や球晶が粉砕されたもので、元の球晶の体積の50%未満の体積を有するものとする。メソフェーズ黒鉛小球体12Aの球晶と粉砕体が混合している場合、その混合比は質量比で、30:70〜100:0とすることが好ましい。メソフェーズ黒鉛小球体12Aの球晶の割合を30質量%未満とすると、ベースとなる堅い球晶であるメソフェーズ黒鉛小球体Aの粒子間隙間が減り、効率良く脆いメソフェーズ黒鉛小球体Bを充填させることができないからである。   The mesophase graphite small spheres 12A and the mesophase graphite small spheres 12B may be mixed graphite of spherulites of the mesophase graphite small spheres and pulverized bodies thereof. This is because mesophase graphite spherules are basically spherulites, but may be partially damaged in the manufacturing process such as pressing. Therefore, the spherulites mentioned here are spherulites and parts lacking from the spherulites, and have a volume of 50% or more of the original spherulites. The spherulites are pulverized and have a volume of less than 50% of the original spherulite volume. When the spherulites and pulverized bodies of the mesophase graphite small spheres 12A are mixed, the mixing ratio is preferably 30:70 to 100: 0 in mass ratio. When the ratio of the spherulites of the mesophase graphite spherules 12A is less than 30% by mass, the interparticle gaps of the mesophase graphite spherules A, which are the hard spherulites as the base, are reduced, and the mesophase graphite spherules B that are brittle are efficiently filled. It is because it is not possible.

また、メソフェーズ黒鉛小球体12Bの球晶と粉砕体が混合している場合、その混合比は質量比で、0:100〜70:30とすることが好ましい。メソフェーズ黒鉛小球体12Bの球晶の割合を70質量%より多くすると、ベースとなる硬いメソフェーズ黒鉛小球体Aの球晶の粒子間隙間で脆いメソフェーズ黒鉛小球体Bの球晶が無理に潰されて粒子の割れなどの弊害が顕著に現れ、電解液含浸性などの低下を招くからである。   Moreover, when the spherulites of the mesophase graphite small spheres 12B and the pulverized bodies are mixed, the mixing ratio is preferably 0: 100 to 70:30. When the ratio of the spherulites of the mesophase graphite spherules 12B is more than 70% by mass, the spherulites of the mesophase graphite spherules B that are brittle are forcibly crushed in the interstitial space between the spherulites of the hard mesophase graphite spherules A that are the base. This is because adverse effects such as cracking of the particles remarkably appear, leading to a decrease in the electrolyte impregnation property.

負極活物質層12におけるメソフェーズ黒鉛小球体12Aとメソフェーズ黒鉛小球体12Bとの混合比は質量比で、40:60〜60:40の範囲内、好ましくは45:55〜55:45の範囲内とする。この範囲内に混合比を設定することにより、負極を製造する際に加圧プレスを用いた場合であっても、圧縮破壊強度の低いメソフェーズ黒鉛小球体Bが圧縮破壊強度の高いメソフェーズ黒鉛小球体12Aの隙間に入り込んで存在しているので、負極活物質層の体積密度を高くすることができるからである。また、メソフェーズ黒鉛小球体12Bの混合比を60質量%より高くすると、例えば負極活物質層の体積密度を1.80g/cm以上の範囲とするような場合に、高負荷プレス時に電極表面近傍のメソフェーズ黒鉛小球体Bが潰れて活物質層内の電解液が浸透する空隙を埋めてしまい、浸透性の低下、エッジ部の埋没、電極面内方向へのベーサル面配向などにより、電池特性を大きく低下させてしまうからである。 The mixing ratio of the mesophase graphite small spheres 12A and the mesophase graphite small spheres 12B in the negative electrode active material layer 12 is a mass ratio in the range of 40:60 to 60:40, preferably in the range of 45:55 to 55:45. To do. By setting the mixing ratio within this range, the mesophase graphite spherule B having a low compressive fracture strength is a mesophase graphite spherule having a high compressive fracture strength even when a pressure press is used when producing a negative electrode. This is because the volume density of the negative electrode active material layer can be increased because it exists in the gap of 12A. Further, when the mixing ratio of the mesophase graphite spherules 12B is higher than 60% by mass, for example, when the volume density of the negative electrode active material layer is set to a range of 1.80 g / cm 3 or more, the vicinity of the electrode surface during high load pressing. The mesophase graphite spherules B of the active material layer are crushed to fill the voids through which the electrolyte solution penetrates, and the battery characteristics are improved by decreasing the permeability, burying the edge portion, and aligning the basal plane in the in-plane direction of the electrode. This is because it is greatly reduced.

負極活物質層12は、結着剤として、フッ素系高分子バインダ樹脂を含んでいる。フッ素系高分子バインダ樹脂は、ゴム系のバインダ樹脂に比べて、いわゆるスプリングバックが小さく、高温での加温プレスが可能なため、負極活物質層12の体積密度を1.80g/cm以上の高密度にすることができるからである。また、電解液に対する膨潤性があるため、リチウムイオンの透過性に優れており、高い電池特性が得られるからである。フッ素系高分子バインダ樹脂として、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、またはPVdF共重合体(例えば、PVdF−HFP、PVdF−CTFE、PVdF−PTFE等)などが挙げられる。 The negative electrode active material layer 12 contains a fluorine-based polymer binder resin as a binder. Since the fluorine-based polymer binder resin has a small so-called spring back and can be heated and pressed at a high temperature as compared with the rubber-based binder resin, the volume density of the negative electrode active material layer 12 is 1.80 g / cm 3 or more. This is because the density can be increased. Moreover, since it has swelling property with respect to the electrolytic solution, it has excellent lithium ion permeability and high battery characteristics can be obtained. Examples of the fluorine-based polymer binder resin include polyvinylidene fluoride (PVdF), PVdF copolymer (for example, PVdF-HFP, PVdF-CTFE, PVdF-PTFE, and the like).

負極10は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、メソフェーズ黒鉛小球体12Aおよびメソフェーズ黒鉛小球体12Bと、フッ素系高分子バインダ樹脂からなる結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をN-メチル-2-ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーとする。続いて、この負極合剤スラリーを負極集電体11に塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極10を形成する。   The negative electrode 10 can be manufactured as follows, for example. First, a negative electrode mixture was prepared by mixing mesophase graphite small spheres 12A and mesophase graphite small spheres 12B and a binder composed of a fluorine-based polymer binder resin. It is made to disperse | distribute to solvents, such as, and it is set as a paste-form negative mix slurry. Subsequently, after applying this negative electrode mixture slurry to the negative electrode current collector 11 and drying the solvent, the negative electrode 10 is formed by compression molding using a roll press machine or the like.

負極10は、例えば、次のようにしてラミネートフィルムを外装とする二次電池に用いられる。図2は、このような二次電池の構成を分解して表すものである。この二次電池は、正極リード21および負極リード22が取り付けられた巻回電極体20をフィルム状の外装部材30の内部に封入したものである。   The negative electrode 10 is used, for example, in a secondary battery having a laminate film as an exterior as follows. FIG. 2 shows an exploded view of the structure of such a secondary battery. In the secondary battery, a wound electrode body 20 to which a positive electrode lead 21 and a negative electrode lead 22 are attached is enclosed in a film-shaped exterior member 30.

正極リード21および負極リード22は、外装部材30の内部から外部に向かい、例えば、同一方向にそれぞれ導出されている。正極リード21および負極リード22は、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、およびステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状または網目状とされている。   The positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22 are directed from the inside of the exterior member 30 to the outside, and are led out in the same direction, for example. The positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22 are made of a metal material such as aluminum, copper, nickel, and stainless steel, respectively, and each have a thin plate shape or a mesh shape.

外装部材30は、例えば、ナイロンフィルム、アルミニウム箔、およびポリエチレンフィルムをこの順に貼り合わせた矩形状のラミネートフィルムにより構成されている。外装部材30は、例えば、ポリエチレンフィルム側と巻回電極体20とが対向するように配設されており、各外縁部が融着または接着剤により互いに密着されている。   The exterior member 30 is made of, for example, a rectangular laminate film in which a nylon film, an aluminum foil, and a polyethylene film are bonded together in this order. The exterior member 30 is disposed, for example, so that the polyethylene film side and the wound electrode body 20 face each other, and the outer edge portions are in close contact with each other by fusion or an adhesive.

なお、外装部材30は、上述したラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム、ポリプロピレンなどの高分子フィルムまたは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。   The exterior member 30 may be made of a laminated film having another structure, a polymer film such as polypropylene, or a metal film instead of the above-described laminated film.

図3は、図2に示した巻回電極体20のI−I線に沿った断面構造を表すものである。巻回電極体20は、正極23と負極10とをセパレータ24を介して積層し、巻回したものであり、最外周部は保護テープ25により保護されている。   FIG. 3 shows a cross-sectional structure taken along line II of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. The wound electrode body 20 is formed by laminating a positive electrode 23 and a negative electrode 10 with a separator 24 interposed therebetween, and is wound. The outermost peripheral portion is protected by a protective tape 25.

負極10は、上述した構成を有しており、例えば、負極集電体11と、この負極集電体11の両面または片面に設けられた負極活物質層12を有している。これにより、高容量で、優れた大電流放電特性および低温放電特性などが得られるようになっている。負極集電体11には、長手方向における一方の端部に負極活物質層11が設けられず露出している部分があり、この露出部分に負極リード22が取り付けられている。なお、図3では、負極活物質層12は、負極集電体11の両面に形成されているように表されている。   The negative electrode 10 has the above-described configuration, and includes, for example, a negative electrode current collector 11 and a negative electrode active material layer 12 provided on both surfaces or one surface of the negative electrode current collector 11. As a result, high capacity, excellent large current discharge characteristics, low temperature discharge characteristics, and the like can be obtained. The negative electrode current collector 11 has an exposed portion where the negative electrode active material layer 11 is not provided at one end in the longitudinal direction, and a negative electrode lead 22 is attached to the exposed portion. In FIG. 3, the negative electrode active material layer 12 is represented as being formed on both surfaces of the negative electrode current collector 11.

正極23は、例えば、正極集電体23Aと、この正極集電体23Aの両面または片面に設けられた正極活物質層23Bを有している。正極集電体23Aには、長手方向における一方の端部に正極活物質層23Bが設けられず露出している部分があり、この露出部分に正極リード21が取り付けられている。正極集電体23Aは、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔、およびステンレス箔などの金属材料により構成されている。   The positive electrode 23 includes, for example, a positive electrode current collector 23A and a positive electrode active material layer 23B provided on both surfaces or one surface of the positive electrode current collector 23A. The positive electrode current collector 23A has an exposed portion where the positive electrode active material layer 23B is not provided at one end in the longitudinal direction, and the positive electrode lead 21 is attached to the exposed portion. The positive electrode current collector 23A is made of, for example, a metal material such as an aluminum foil, a nickel foil, and a stainless steel foil.

正極活物質層23Bは、正極活物質として、例えば電極反応物質であるリチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料のいずれか1種または複数種を含んでおり、必要に応じて黒鉛などの導電剤およびポリフッ化ビニリデン(PVdF)などの結着剤を含んでいても良い。正極材料としては、例えば、リチウム酸化物、リチウム硫化物、およびリチウムを含む層間化合物などのリチウム含有化合物が適当であり、これらの複数種を混合して用いてもよい。エネルギー密度を高くするには、特に、一般式LiMOで表されるリチウム複合酸化物またはリチウムを含んだ層間化合物が好ましい。ここで、Mは1種類または複数種の遷移金属が好ましく、具体的には、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄、アルミニウム、バナジウム、およびチタンのうちの少なくとも1種が好ましい。また、xは電池の充放電状態によって異なり、通常、0.05≦x≦1.10の範囲内の値である。さらに、スピネル型結晶構造を有するマンガン酸リチウム(LiMn)およびオリビン型結晶構造を有するリン酸鉄リチウム(LiFePO)なども高いエネルギー密度を得ることができるので好ましい。 The positive electrode active material layer 23B includes, as the positive electrode active material, for example, any one or more of positive electrode materials capable of inserting and extracting lithium, which is an electrode reactant, and, if necessary, such as graphite. A conductive agent and a binder such as polyvinylidene fluoride (PVdF) may be included. As the positive electrode material, for example, lithium-containing compounds such as lithium oxide, lithium sulfide, and an intercalation compound containing lithium are suitable, and a plurality of these may be mixed and used. In order to increase the energy density, a lithium composite oxide represented by the general formula Li X MO 2 or an intercalation compound containing lithium is particularly preferable. Here, M is preferably one or more transition metals, and specifically, at least one of cobalt, nickel, manganese, iron, aluminum, vanadium, and titanium is preferable. Further, x varies depending on the charge / discharge state of the battery, and is usually a value within a range of 0.05 ≦ x ≦ 1.10. Furthermore, lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) having a spinel type crystal structure and lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) having an olivine type crystal structure are preferable because a high energy density can be obtained.

また、正極材料として、他の金属化合物および高分子材料が挙げられる。他の金属化合物としては、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムおよび二酸化マンガンなどの酸化物、または硫化チタンおよび硫化モリブデンなどの二硫化物が挙げられ、高分子材料としては、例えば、ポリアニリンおよびポリチオフェンが挙げられる。   Examples of the positive electrode material include other metal compounds and polymer materials. Examples of other metal compounds include oxides such as titanium oxide, vanadium oxide, and manganese dioxide, or disulfides such as titanium sulfide and molybdenum sulfide, and examples of the polymer material include polyaniline and polythiophene. It is done.

正極合剤層は、例えば導電剤を含んでおり、必要に応じて更に結着剤を含んでいてもよい。導電剤としては、例えば、黒鉛、カーボンブラック、およびケッチェンブラックなどの炭素材料が挙げられる。また、炭素材料の他にも、導電性を有する材料であれば金属材料および導電性高分子材料などを用いるようにしてもよい。導電剤は、いずれか1種を用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。結着剤としては、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴムおよびエチレンプロピレンジエンゴムなどの合成ゴム、並びにポリフッ化ビニリデン(PVdF)およびPVdF共重合体などの高分子材料が挙げられる。結着剤はいずれか1種を用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。   The positive electrode mixture layer includes, for example, a conductive agent, and may further include a binder as necessary. Examples of the conductive agent include carbon materials such as graphite, carbon black, and ketjen black. In addition to the carbon material, a metal material, a conductive polymer material, or the like may be used as long as the material has conductivity. Any one kind of conductive agent may be used, or a plurality of kinds may be used in combination. Examples of the binder include synthetic rubbers such as styrene butadiene rubber, fluorine rubber and ethylene propylene diene rubber, and polymer materials such as polyvinylidene fluoride (PVdF) and PVdF copolymers. Any one kind of binder may be used, or a plurality of kinds may be mixed and used.

セパレータ24は、正極と負極とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。このセパレータは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、およびポリエチレンなどの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜により構成されており、これら複数種の多孔質膜を積層した構造としてもよい。中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜はショート防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。特に、ポリエチレンは、100℃以上160℃以下の範囲内においてシャットダウン効果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れているので、セパレータ24を構成する材料として好ましい。また、ポリプロピレンも好ましく、他にも化学的安定性を備えた樹脂であればポリエチレン若しくはポリプロピレンと共重合させたり、またはブレンド化させたりすることで用いることができる。   The separator 24 separates the positive electrode and the negative electrode and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. This separator is composed of, for example, a porous film made of synthetic resin such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, and polyethylene, or a porous film made of ceramic, and has a structure in which these plural kinds of porous films are laminated. Also good. Among these, a porous film made of polyolefin is preferable because it is excellent in short-circuit preventing effect and can improve the safety of the battery due to the shutdown effect. In particular, polyethylene is preferable as a material constituting the separator 24 because a shutdown effect can be obtained within a range of 100 ° C. or more and 160 ° C. or less and excellent in electrochemical stability. Polypropylene is also preferable, and any other resin having chemical stability can be used by being copolymerized or blended with polyethylene or polypropylene.

セパレータ24に含浸された電解液は、液状の溶媒、例えば有機溶剤などの非水溶媒と、この非水溶媒に溶解された電解質塩と、必要に応じて添加剤とを含んでいる。液状の非水溶媒というのは、例えば、非水化合物よりなり、25℃における固有粘度が10.0mPa・s以下のものを言う。なお、電解質塩を溶解した状態での固有粘度が10.0mPa・s以下のものでもよく、複数種の非水化合物を混合して溶媒を構成する場合には、混合した状態での固有粘度が10.0mPa・s以下であればよい。   The electrolytic solution impregnated in the separator 24 includes a liquid solvent, for example, a nonaqueous solvent such as an organic solvent, an electrolyte salt dissolved in the nonaqueous solvent, and an additive as necessary. The liquid non-aqueous solvent is made of, for example, a non-aqueous compound and has an intrinsic viscosity at 25 ° C. of 10.0 mPa · s or less. In addition, the intrinsic viscosity in a state where the electrolyte salt is dissolved may be 10.0 mPa · s or less. When a solvent is formed by mixing a plurality of types of nonaqueous compounds, the intrinsic viscosity in the mixed state is What is necessary is just 10.0 mPa * s or less.

非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピロニトリル、N,N−ジメチルフォルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシド、リン酸トリメチル、およびリン酸トリエチルなどが挙げられる。   Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4 -Methyl-1,3-dioxolane, methyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropyronitrile, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, dimethyl sulfoxide, phosphoric acid Examples include trimethyl and triethyl phosphate.

特に、優れた充放電容量特性および充放電サイクル特性を実現するためには、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネート、およびエチレンサルファイトのうちの少なくとも1種を含むことが好ましい。   In particular, in order to achieve excellent charge / discharge capacity characteristics and charge / discharge cycle characteristics, for example, at least one of ethylene carbonate, propylene carbonate, fluoroethylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, and ethylene sulfite. It is preferable that 1 type is included.

また、非水溶媒に常温溶融塩を含むこともできる。中でも、4級アンモニウムカチオンとフッ素原子含有アニオンとから成る4級アンモニウム塩構造をとるものが好ましい。例えば、下記のアンモニウムカチオン群から選ばれる少なくとも1つのアンモニウムカチオンと下記のアニオン群から選ばれる少なくとも1つのアニオンから成る塩構造を挙げることができる。   In addition, the non-aqueous solvent may contain a room temperature molten salt. Among them, those having a quaternary ammonium salt structure composed of a quaternary ammonium cation and a fluorine atom-containing anion are preferable. For example, a salt structure comprising at least one ammonium cation selected from the following ammonium cation group and at least one anion selected from the following anion group can be mentioned.

アンモニウムカチオン群としては、例えば、ピロリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ベンズイミダゾリウムカチオン、インドリウムカチオン、カルバゾリウムカチオン、キノリニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、ピペラジニウムカチオン、アルキルアンモニウムカチオン(但し、炭素数1〜30の炭化水素基、ヒドロキシアルキル、およびアルコキシアルキルで置換されているものを含む。)などが挙げられる。なお、いずれのものも、Nおよび/又は環に炭素数1〜10の炭化水素基、ヒドロキシアルキル基、およびアルコキシアルキル基が結合しているものを含む。   Examples of the ammonium cation group include pyrrolium cation, pyridinium cation, imidazolium cation, pyrazolium cation, benzimidazolium cation, indolium cation, carbazolium cation, quinolinium cation, pyrrolidinium cation, and piperidinium. Nium cation, piperazinium cation, alkylammonium cation (including those substituted with a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, hydroxyalkyl, and alkoxyalkyl). In addition, all include those in which a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxyalkyl group, and an alkoxyalkyl group are bonded to N and / or a ring.

アニオン群としては、例えば、BF、PF、C2n+1CO(但しnは1〜4の整数)、C2n+1SO(但しnは1〜4の整数)、(FSON、(CFSON、(CSON、(CFSOC、CFSO−N−COCF、R−SO−N−SOCF(Rは脂肪族基)、およびArSO−N−SOCF(Arは芳香族基)などが挙げられる。 Examples of the anion group include BF 4 , PF 6 , C n F 2n + 1 CO 2 (where n is an integer of 1 to 4), C n F 2n + 1 SO 3 (where n is an integer of 1 to 4), (FSO 2 ) 2 N, (CF 3 SO 2 ) 2 N, (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, (CF 3 SO 2 ) 3 C, CF 3 SO 2 —N—COCF 3 , R—SO 2 —N— SO 2 CF 3 (R is an aliphatic group), and ArSO 2 -N-SO 2 CF 3 (Ar is an aromatic group).

リチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド、過塩素酸リチウム(LiClO)、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiSOCF)、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(LiN[SO(CF)])、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチルリチウム(LiC[SO(CF)])、塩化リチウム(LiCl)、および臭化リチウム(LiBr)などのリチウム塩が挙げられる。電解質塩として目的に応じた特性を得るため、これらリチウム塩のいずれか1種または複数種を含んでいてもよい。 Examples of the lithium salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide, lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), and tetrafluoride. Lithium borate (LiBF 4 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiSO 3 CF 3 ), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiN [SO 2 (CF 3 )] 2 ), tris (trifluoromethanesulfonyl) methyllithium ( LiC [SO 2 (CF 3 )] 3 ), lithium chloride (LiCl), and lithium salts such as lithium bromide (LiBr). In order to obtain characteristics according to the purpose as the electrolyte salt, any one or more of these lithium salts may be contained.

なお、電解液に代えて、高分子化合物に電解液を保持させたゲル状の電解質を用いてもよい。高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデンとポリヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレン、およびポリカーボネートなどが挙げられる。特に、電気化学的安定性の点からは、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレン、およびポリエチレンオキサイドなどの構造を持つ高分子化合物を用いることが望ましい。なお、電解液に対する高分子化合物の添加量は両者の相溶性によっても異なるが、通常、電解液の5〜50質量%に相当する高分子化合物を添加することが好ましい。   Instead of the electrolytic solution, a gel electrolyte in which an electrolytic solution is held in a polymer compound may be used. Examples of the polymer compound include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, a copolymer of polyvinylidene fluoride and polyhexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, poly Examples include siloxane, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene, and polycarbonate. In particular, from the viewpoint of electrochemical stability, it is desirable to use a polymer compound having a structure such as polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, and polyethylene oxide. In addition, although the addition amount of the high molecular compound with respect to electrolyte solution changes also with both compatibility, it is preferable to add the high molecular compound equivalent to 5-50 mass% of electrolyte solution normally.

このようにして得られた電極材料は、各種の電池の電極として利用可能であり、電池の種類は特に限定されないが、好ましくは二次電池の電極に用いられる。特に好ましい二次電池としては、例えば、過塩素酸リチウム、硼フッ化リチウム、および6フッ化リン酸リチウムなどのアルカリ金属塩を含む非水電解液を用いた二次電池を挙げることができる。   The electrode material thus obtained can be used as an electrode for various batteries, and the type of the battery is not particularly limited, but is preferably used as an electrode for a secondary battery. As a particularly preferable secondary battery, for example, a secondary battery using a non-aqueous electrolyte containing an alkali metal salt such as lithium perchlorate, lithium borofluoride, and lithium hexafluorophosphate can be given.

また、本実施形態では、正極材料、負極材料を集電体に塗布して電極シートを作製する方法は特に限定されないが、本発明の性質上、結着剤および導電剤などとともに溶媒に分散させた溶液を塗布後、乾燥させたり、活物質を導電性結着剤や導電剤と結着剤の混合物を用いたりして集電体に張り付ける方法が一般的である。また、本実施形態における集電体は、例えば、金属を箔状、網状、およびラス状などの形態で用いることが可能であるが、これらの形態に限定されるものではない。   In the present embodiment, the method for producing an electrode sheet by applying a positive electrode material and a negative electrode material to a current collector is not particularly limited. However, due to the nature of the present invention, the electrode sheet is dispersed in a solvent together with a binder and a conductive agent. In general, a method in which a solution is applied and dried, or an active material is attached to a current collector by using a conductive binder or a mixture of a conductive agent and a binder is used. In addition, the current collector in the present embodiment can use, for example, metal in a foil shape, a net shape, a lath shape, or the like, but is not limited to these forms.

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、正極および負極を巻回する場合について説明したが、正極と負極とを複数積層するようにしてもよく、また、折り畳むようにしてもよい。更に、本発明の負極は、例えば、外装部材に缶を用いた円筒型、角型、コイン型、ボタン型などの電池にも適用することができる。さらに、本発明の負極は、二次電池に限らず、一次電池についても適用することもできる。   The present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the case where the positive electrode and the negative electrode are wound has been described. However, a plurality of positive electrodes and negative electrodes may be stacked or folded. Furthermore, the negative electrode of the present invention can be applied to, for example, a battery of a cylindrical type, a square type, a coin type, a button type or the like using a can as an exterior member. Furthermore, the negative electrode of the present invention can be applied not only to secondary batteries but also to primary batteries.

以下、本発明の具体的な実施例について、詳細に説明する。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described in detail.

(電極の作製)
負極は次のようにして作製した。黒鉛粉末92質量%と結着剤であるポリフッ化ビニリデン(PVdF)またはスチレンブタジエンゴム(SBR)8質量%とを混合して負極合剤を調製し、次いで、この負極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させてペースト状の負極合剤スラリーを調製した。次いで、この負極合剤スラリーを厚み10μmの帯状銅箔よりなる負極集電体に塗布して乾燥させることにより負極を作製した。負極活物質の片面塗布厚は65μmとした。
(Production of electrodes)
The negative electrode was produced as follows. A negative electrode mixture was prepared by mixing 92% by mass of graphite powder and 8% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) or styrene butadiene rubber (SBR) as a binder. Next, this negative electrode mixture was mixed with N as a solvent. -A paste-like negative electrode mixture slurry was prepared by dispersing in methyl-2-pyrrolidone. Next, the negative electrode mixture slurry was applied to a negative electrode current collector made of a strip-shaped copper foil having a thickness of 10 μm and dried to prepare a negative electrode. The coating thickness on one side of the negative electrode active material was 65 μm.

正極は次のようにして作製した。正極には、50%粒径が15μmのリチウム・コバルト複合酸化物を正極活物質として用いた。このリチウム・コバルト複合酸化物粉末95質量%と炭酸リチウム粉末5質量%とを混合し、この混合物94質量%と、導電剤であるケッチェンブラック3質量%と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン3質量%とを混合して正極合剤を調製した。次いで、この正極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させてペースト状の正極合剤スラリーとし、厚み20μmの帯状アルミニウム箔よりなる正極集電体の両面に均一に塗布して乾燥させ、圧縮成型して正極合剤層を形成し、正極を作製した。正極活物質の片面塗布厚は70μmとした。   The positive electrode was produced as follows. As the positive electrode, a lithium-cobalt composite oxide having a 50% particle size of 15 μm was used as the positive electrode active material. 95% by mass of this lithium-cobalt composite oxide powder and 5% by mass of lithium carbonate powder are mixed, 94% by mass of this mixture, 3% by mass of ketjen black as a conductive agent, and polyvinylidene fluoride as a binder. A positive electrode mixture was prepared by mixing 3% by mass. Next, this positive electrode mixture is dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to form a paste-like positive electrode mixture slurry, which is uniformly applied to both surfaces of a positive electrode current collector made of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 20 μm. It dried and compression-molded, the positive mix layer was formed, and the positive electrode was produced. The coating thickness on one side of the positive electrode active material was 70 μm.

(コインセルの作製)
上記負極に対極としてリチウム金属を組合わせ、直径20mmで厚さ3.2mmのコインセル(セル構成:対極/Li金属;セパレータ/ポリエチレン製多孔質膜;電解液/炭酸エチレンと炭酸ジエチルとの混合溶媒[1:1(体積比)]にLiPFを1mol/dmの割合で溶解させた溶液;集電体/銅箔)を作製した。
(Production of coin cell)
A coin cell having a diameter of 20 mm and a thickness of 3.2 mm (cell structure: counter electrode / Li metal; separator / polyethylene porous membrane; electrolyte / mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate) A solution prepared by dissolving LiPF 6 at a ratio of 1 mol / dm 3 in [1: 1 (volume ratio)] (current collector / copper foil) was produced.

(円筒缶電池の作製)
図4に、本実施例に係る円筒缶電池の断面構造を表す。図4に示すように、円筒缶電池は、ほぼ中空円柱状の電池缶31(缶内径17.3mm、缶内長55.5mm)の内部に、前記組成の帯状の正極41と負極42とが、厚み25μmの微多孔性ポリエチレン延伸フィルムよりなるセパレータ43を介して巻回された巻回電極体40を有している。巻回電極体40は、セパレータ、負極、セパレータ、正極の順に積層してから多数回巻回することにより形成される外径17mmのジェリーロール型の巻回電極体とした。電池缶31は、ニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、巻回電極体40を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板32、33がそれぞれ配置されている。
(Production of cylindrical can battery)
FIG. 4 shows a cross-sectional structure of the cylindrical can battery according to this example. As shown in FIG. 4, the cylindrical can battery has a substantially hollow cylindrical battery can 31 (can inner diameter 17.3 mm, inner length 55.5 mm), and a strip-like positive electrode 41 and a negative electrode 42 having the above composition. The wound electrode body 40 is wound around a separator 43 made of a stretched microporous polyethylene film having a thickness of 25 μm. The wound electrode body 40 was a jelly roll-type wound electrode body having an outer diameter of 17 mm formed by laminating a separator, a negative electrode, a separator, and a positive electrode in this order and then winding them many times. The battery can 31 is made of iron (Fe) plated with nickel (Ni), and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 11, a pair of insulating plates 32 and 33 are arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 40.

電池缶31の開放端部には、電池蓋34が、ガスケット37を介してかしめられること
により取り付けられており、電池缶31の内部は密閉されている。電池蓋34は、電池缶
31と同様の材料により構成されている。ガスケット37は、絶縁材料により構成されて
おり、表面にはアスファルトが塗布されている。巻回電極体40の中心には例えばセンターピン44が挿入されている。巻回電極体40の正極41には、アルミニウムよりなる正極リード45が、安全機構35に溶接されることで電池蓋34と電気的に接続されており、負極42には、ニッケルよりなる負極リード46が接続されており、この負極リード46は溶接により電池缶31へ電気的に接続されている。続いて、電池缶の内部に電解液を注入した。電解液には、炭酸エチレンと炭酸ジエチルとの混合溶媒[1:1(体積比)]にLiPFを1mol/dmの割合で溶解させた溶液を用いた。
A battery lid 34 is attached to the open end of the battery can 31 by caulking through a gasket 37, and the inside of the battery can 31 is sealed. The battery lid 34 is made of the same material as the battery can 31. The gasket 37 is made of an insulating material, and the surface is coated with asphalt. For example, a center pin 44 is inserted in the center of the wound electrode body 40. A positive electrode lead 45 made of aluminum is electrically connected to the battery lid 34 by welding to the safety mechanism 35 to the positive electrode 41 of the wound electrode body 40, and a negative electrode lead made of nickel to the negative electrode 42. 46 is connected, and the negative electrode lead 46 is electrically connected to the battery can 31 by welding. Subsequently, an electrolytic solution was injected into the battery can. As the electrolytic solution, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a ratio of 1 mol / dm 3 in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate [1: 1 (volume ratio)] was used.

(評価方法)
実施例の負極活物質に用いた黒鉛材料および電池の評価方法について説明する。
(1)比表面積の測定
比表面積は、比表面積測定装置(島津製作所製)を用いて測定した。予備乾燥として350℃に負極活物質を加熱し、30分間窒素ガス流に晒した。その後、窒素ガス吸着による相対圧P/P=0.3におけるBET1点法によって比表面積を測定した。
(Evaluation method)
The graphite material used for the negative electrode active material of an Example and the evaluation method of a battery are demonstrated.
(1) Measurement of specific surface area The specific surface area was measured using a specific surface area measuring device (manufactured by Shimadzu Corporation). As the preliminary drying, the negative electrode active material was heated to 350 ° C. and exposed to a nitrogen gas flow for 30 minutes. Thereafter, the specific surface area was measured by BET1 point method at a relative pressure of P / P 0 = 0.3 by nitrogen gas adsorption.

(2)破壊強度の測定
破壊強度は、St(Sx)(St(Sx)=2.8P/(π×d×d)St(Sx):破壊強度[Pa]、P:試験力[N]、d:粒子直径[mm])で定義される。破壊強度は、微小圧縮試験機MCT−W500(島津製作所製)を用いて測定した。
(2) Measurement of breaking strength The breaking strength is St (Sx) (St (Sx) = 2.8P / (π × d × d) St (Sx): breaking strength [Pa], P: testing force [N] , D: particle diameter [mm]). The breaking strength was measured using a micro compression tester MCT-W500 (manufactured by Shimadzu Corporation).

(3)黒鉛面間隔d002の測定
黒鉛面間隔d002は、粉末X線回折装置(リガク製)を用いて測定した。まず、黒鉛粉末をホルダーに充填し、グラファイトモノクロメーターにより単色化したCuKα線を線源としてX線回折図形を得た。次いで、得られた炭素の(002)面回折図形に対してローレンツ・偏光因子、吸収因子および原子散乱因子の補正をそれぞれ行った。続いて、回折図形のピーク位置をバックグラウンドからのピーク高さ2/3の位置でバックグラウンドと平行に引いた平行線がその回折ピークにより区切られる部分の中点により決定し、回折角θとした。そののち、この回折角θを標準物質用高純度シリコン粉末の(111)面の回折ピークを用いて求めた回折角で補正し、式1に示したBraggの公式により002面の黒鉛面間隔d002を求めた。ここで、CuKα線の波長λは0.15418nmとした。
[式1]d002=λ/2sinθ
(3) Measurement graphite spacing d 002 of the graphite spacing d 002 is measured using a powder X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku). First, graphite powder was filled in a holder, and an X-ray diffraction pattern was obtained using CuKα rays monochromatized by a graphite monochromator as a radiation source. Next, the Lorentz / polarization factor, the absorption factor, and the atomic scattering factor were corrected for the obtained (002) plane diffraction pattern of carbon. Subsequently, the peak position of the diffraction pattern is determined by the midpoint of the part where the parallel line drawn parallel to the background at the position of the peak height 2/3 from the background is delimited by the diffraction peak, and the diffraction angle θ and did. After that, this diffraction angle θ is corrected with the diffraction angle obtained by using the diffraction peak of the (111) plane of the high-purity silicon powder for standard material, and the 002 plane graphite plane spacing d is determined by the Bragg formula shown in Equation 1. 002 was determined. Here, the wavelength λ of the CuKα ray was 0.15418 nm.
[Formula 1] d 002 = λ / 2 sin θ

(4)中位径D50の測定
中位径D50は、粉体測定器MAT−7000(セイシン企業製)を用いて測定した。
(4) Measurement median diameter D 50 of the median diameter D 50 was measured using a powder measuring device MAT-7000 a (manufactured by Seishin Enterprises).

(5)コインセル電池を用いた放電容量の測定
前記負極と、対極としてリチウム金属を使用し、0.1Cの定電流で平衡電位がリチウムに対し5mVになるまで充電後、さらに充電開始からの総時間が20時間となるまで同電位で定電圧充電したコインセル電池を用意した。この電池を0.1Cの定電流で平衡電位がリチウムに対し1.5Vになるまで放電した時の放電容量を測定し、コインセルの放電容量(mAh)とした。ここで、0.1Cとは、理論容量を10時間で放出しきる電流値である。
(5) Measurement of discharge capacity using a coin cell battery Using the negative electrode and lithium metal as a counter electrode, charging was performed until the equilibrium potential became 5 mV with respect to lithium at a constant current of 0.1 C, and further from the start of charging. A coin cell battery charged at a constant voltage at the same potential until the time reached 20 hours was prepared. The discharge capacity when this battery was discharged at a constant current of 0.1 C until the equilibrium potential was 1.5 V with respect to lithium was measured and used as the discharge capacity (mAh) of the coin cell. Here, 0.1 C is a current value at which the theoretical capacity can be discharged in 10 hours.

(6)円筒缶電池を用いた放電容量の測定
まず、前記円筒缶電池を、0.2Cの定電流で電池電圧が4.2Vになるまで充電し、さらに、充電開始からの総充電時間が10時間になるまで4.2Vで定電圧充電した。次に、この円筒型電池を0.2Cの定電流で電池電圧が3.0Vになるまで放電した時の放電容量を測定し、これを円筒缶電池の放電容量(mAh)とした。ここで、0.2Cとは、理論容量を5時間で放出しきる電流値である。
(6) Measurement of discharge capacity using cylindrical can battery First, the cylindrical can battery is charged at a constant current of 0.2 C until the battery voltage reaches 4.2 V, and further, the total charging time from the start of charging. The battery was charged at a constant voltage of 4.2 V until 10 hours. Next, the discharge capacity when this cylindrical battery was discharged at a constant current of 0.2 C until the battery voltage reached 3.0 V was measured, and this was used as the discharge capacity (mAh) of the cylindrical can battery. Here, 0.2 C is a current value at which the theoretical capacity can be discharged in 5 hours.

(7)100サイクル後の放電容量維持率(%)の測定
サイクル特性(%)は円筒缶電池を用いて測定した。100サイクル後の放電容量維持率(%)は、1サイクル時の放電容量に対する100サイクル時の放電容量の容量維持率として求めた。この際、1サイクルの充電は、1.0Cの定電流で電池電圧が4.2Vになるまで充電し、さらに、充電開始からの総充電時間が3時間になるまで4.2Vで定電圧充電した。また、放電は、1.0Cの定電流で、電池電圧が3.0Vになるまで行った。ここで、1.0Cとは、理論容量を1時間で放出しきる電流値である。
(7) Measurement of discharge capacity retention rate (%) after 100 cycles Cycle characteristics (%) were measured using a cylindrical can battery. The discharge capacity maintenance rate (%) after 100 cycles was determined as the capacity maintenance rate of the discharge capacity at 100 cycles with respect to the discharge capacity at 1 cycle. In this case, charging for one cycle is performed at a constant current of 1.0 C until the battery voltage reaches 4.2 V, and further, constant voltage charging at 4.2 V until the total charging time from the start of charging reaches 3 hours. did. Discharge was performed at a constant current of 1.0 C until the battery voltage reached 3.0V. Here, 1.0 C is a current value at which the theoretical capacity can be discharged in one hour.

(8)体積密度の測定
体積密度は、負極の黒鉛系活物質、結着剤、炭素系導電剤量から計算される負極塗膜の体積密度を、円筒缶電池を用いて測定した。
(8) Measurement of volume density The volume density was measured using a cylindrical can battery for the volume density of the negative electrode coating film calculated from the amounts of the graphite-based active material, the binder, and the carbon-based conductive agent of the negative electrode.

[実施例1−1〜1−3]
実施例1−1〜1−3では、粒子硬度の高いメソフェーズ黒鉛小球体Aとしてメソフェーズ系A1を用い、粒子硬度の低いメソフェーズ黒鉛小球体Bとしてメソフェーズ系B1を用いた。表1にメソフェーズ系A1およびメソフェーズ系B1の物性を評価した結果を示す。表1の放電容量(mAh/g)は上記方法により作製したコインセルを用いて測定したものである。
[Examples 1-1 to 1-3]
In Examples 1-1 to 1-3, the mesophase system A1 was used as the mesophase graphite spherule A having a high particle hardness, and the mesophase system B1 was used as the mesophase graphite spherule B having a low particle hardness. Table 1 shows the results of evaluating the physical properties of mesophase system A1 and mesophase system B1. The discharge capacity (mAh / g) in Table 1 is measured using a coin cell produced by the above method.

Figure 0005119662
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実施例1−1〜1−3では、メソフェーズ系A1とメソフェーズ系B1との混合比(質量比)を、表2に示すように40:60〜60:40の範囲内とした混合黒鉛を負極活物質に用いて円筒缶電池を作製した。また、比較例1−1〜1−4では、メソフェーズ系A1とメソフェーズ系B1との合計に対するメソフェーズ系A1の質量比率を、100質量%、70質量%、30質量%、0質量%となるように変化させて、円筒缶電池を作製した。   In Examples 1-1 to 1-3, the mixed graphite in which the mixing ratio (mass ratio) of the mesophase system A1 and the mesophase system B1 is within the range of 40:60 to 60:40 as shown in Table 2 is the negative electrode. A cylindrical can battery was produced using the active material. Moreover, in Comparative Examples 1-1 to 1-4, the mass ratio of the mesophase system A1 to the total of the mesophase system A1 and the mesophase system B1 is 100% by mass, 70% by mass, 30% by mass, and 0% by mass. A cylindrical can battery was produced by changing the process to.

実施例1−1〜1−3、比較例1−1〜1−4では、フッ素系高分子バインダ樹脂であるポリフッ化ビニリデン(PVdF)を負極の結着剤として用いた。また、比較例1−5では、ゴム系のスチレンブタジエンゴム(SBR)を負極の結着剤として用いた。なお、実施例1−1〜1−3、比較例1−1〜1−5では、結着剤量を全固形分の5質量%とした。ここで、全固形分とは、負極において集電体を除いた部分を指す。   In Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-4, polyvinylidene fluoride (PVdF), which is a fluorine-based polymer binder resin, was used as a negative electrode binder. In Comparative Example 1-5, rubber-based styrene butadiene rubber (SBR) was used as a binder for the negative electrode. In Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-5, the amount of the binder was set to 5% by mass of the total solid content. Here, the total solid content refers to a portion of the negative electrode excluding the current collector.

実施例1−1〜1−3および比較例1−1〜1−5の円筒缶電池の物性を評価した結果を表2に示す。   Table 2 shows the results of evaluating the physical properties of the cylindrical can batteries of Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-5.

Figure 0005119662
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(実施例1−1)
実施例1−1では、メソフェーズ系A1とメソフェーズ系B1とを質量比60:40で混合した混合黒鉛を負極活物質に用いた。負極の結着剤には、PVdFを用い、全固形分の5質量%とした。電極のプレスは、ゲージ圧220kgf/cm(1kgf=9.80665N)で、プレス温度130℃にてプレスした。円筒缶電池の物性を評価した結果、表2に示すように、体積密度は1.83g/cmとなった。また、放電容量は2212mAhとなり、100サイクル後の放電容量維持率は92.6%と高いサイクル特性を示した。
(Example 1-1)
In Example 1-1, mixed graphite obtained by mixing mesophase system A1 and mesophase system B1 at a mass ratio of 60:40 was used as the negative electrode active material. PVdF was used as the binder for the negative electrode, and the total solid content was 5% by mass. The electrode was pressed with a gauge pressure of 220 kgf / cm 2 (1 kgf = 9.80665 N) and a press temperature of 130 ° C. As a result of evaluating the physical properties of the cylindrical can battery, as shown in Table 2, the volume density was 1.83 g / cm 3 . The discharge capacity was 2212 mAh, and the discharge capacity retention rate after 100 cycles was as high as 92.6%.

(実施例1−2)
実施例1−2では、メソフェーズ系A1とメソフェーズ系B1とを質量比50:50で混合した混合黒鉛を負極活物質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして円筒缶電池の物性を評価した。その結果、表2に示すように、プレス後の体積密度は1.83g/cmとなった。放電容量は2220mAhとなり、100サイクル後の放電容量維持率は91.1%と高いサイクル特性を示した。
(Example 1-2)
In Example 1-2, the physical properties of the cylindrical can battery were the same as Example 1-1 except that mixed graphite obtained by mixing mesophase system A1 and mesophase system B1 at a mass ratio of 50:50 was used as the negative electrode active material. Evaluated. As a result, as shown in Table 2, the volume density after pressing was 1.83 g / cm 3 . The discharge capacity was 2220 mAh, and the discharge capacity retention rate after 100 cycles was 91.1%, indicating a high cycle characteristic.

(実施例1−3)
実施例1−3では、メソフェーズ系A1とメソフェーズ系B1とを質量比40:60で混合した混合黒鉛を負極活物質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして円筒缶電池の物性を評価した。その結果、表2に示すように、プレス後の体積密度は1.83g/cmとなった。放電容量は2231mAhとなり、100サイクル後の放電容量維持率は89.8%と高いサイクル特性を示した。
(Example 1-3)
In Example 1-3, the physical properties of the cylindrical can battery were the same as Example 1-1 except that mixed graphite obtained by mixing mesophase system A1 and mesophase system B1 at a mass ratio of 40:60 was used as the negative electrode active material. Evaluated. As a result, as shown in Table 2, the volume density after pressing was 1.83 g / cm 3 . The discharge capacity was 2231 mAh, and the discharge capacity retention rate after 100 cycles was as high as 89.8%.

(比較例1−1)
比較例1−1では、メソフェーズ系A1とメソフェーズ系B1とを質量比100:0で混合した混合黒鉛を負極活物質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして円筒缶電池の物性を評価した。その結果、表2に示すように、プレス後の体積密度は1.70g/cmと低い値を示した。また、放電容量も2103mAh程度と低く、従来の電池容量レベルであり、特に新規的な高容量の電池は実現できないことが分かった。さらに、メソフェーズ系A1とメソフェーズ系B1とを質量比100:0で混合した混合黒鉛を負極活物質に用い、プレス後の体積密度を1.83g/cmとした場合は、接着強度が低下して電池として用いることができなかった。
(Comparative Example 1-1)
In Comparative Example 1-1, the physical properties of a cylindrical can battery were the same as in Example 1-1 except that mixed graphite obtained by mixing mesophase system A1 and mesophase system B1 at a mass ratio of 100: 0 was used as the negative electrode active material. Evaluated. As a result, as shown in Table 2, the volume density after pressing showed a low value of 1.70 g / cm 3 . Further, the discharge capacity is as low as about 2103 mAh, which is the conventional battery capacity level, and it has been found that a particularly high capacity battery cannot be realized. Further, when mixed graphite obtained by mixing mesophase system A1 and mesophase system B1 at a mass ratio of 100: 0 is used as the negative electrode active material and the volume density after pressing is 1.83 g / cm 3 , the adhesive strength is reduced. And could not be used as a battery.

(比較例1−2)
比較例1−2では、メソフェーズ系A1とメソフェーズ系B1とを質量比70:30で混合した混合黒鉛を負極活物質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして円筒缶電池の物性を評価した。その結果、プレス後の体積密度は1.79g/cmと低い値を示した。また、放電容量も2142mAh程度と実施例1−4に比べて低く、従来の電池容量レベルであり、特に新規的な高容量電池は実現できないことが分かった。
(Comparative Example 1-2)
In Comparative Example 1-2, the physical properties of the cylindrical can battery were the same as Example 1-1, except that mixed graphite obtained by mixing mesophase system A1 and mesophase system B1 at a mass ratio of 70:30 was used as the negative electrode active material. Evaluated. As a result, the volume density after pressing showed a low value of 1.79 g / cm 3 . Further, the discharge capacity was about 2142 mAh, which is lower than that of Example 1-4, which was a conventional battery capacity level, and it was found that a particularly high capacity battery could not be realized.

(比較例1−3)
比較例1−3では、メソフェーズ系A1とメソフェーズ系B1とを質量比30:70で混合した混合黒鉛を負極活物質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして円筒缶電池の物性を評価した。その結果、表2に示すように、プレス後の体積密度は1.83g/cmとなった。放電容量は2239mAhとなり、100サイクル後の容量維持率は73.5%と低いサイクル特性を示した。
(Comparative Example 1-3)
In Comparative Example 1-3, the physical properties of the cylindrical can battery were the same as Example 1-1, except that mixed graphite obtained by mixing mesophase system A1 and mesophase system B1 at a mass ratio of 30:70 was used as the negative electrode active material. Evaluated. As a result, as shown in Table 2, the volume density after pressing was 1.83 g / cm 3 . The discharge capacity was 2239 mAh, and the capacity retention after 100 cycles showed a low cycle characteristic of 73.5%.

(比較例1−4)
比較例1−4では、メソフェーズ系A1とメソフェーズ系B1とを質量比0:100で混合した混合黒鉛を負極活物質に用いた以外は、実施例1−1と同様にして円筒缶電池の物性を評価した。その結果、表2に示すように、プレス後の体積密度は1.83g/cmとなった。放電容量は2254mAhとなり、100サイクル後の容量維持率は25.3%と低いサイクル特性を示した。
(Comparative Example 1-4)
In Comparative Example 1-4, the physical properties of the cylindrical can battery were the same as in Example 1-1 except that mixed graphite obtained by mixing mesophase system A1 and mesophase system B1 at a mass ratio of 0: 100 was used as the negative electrode active material. Evaluated. As a result, as shown in Table 2, the volume density after pressing was 1.83 g / cm 3 . The discharge capacity was 2254 mAh, and the capacity retention after 100 cycles showed a low cycle characteristic of 25.3%.

(比較例1−5)
比較例1−5では、メソフェーズ系A1とメソフェーズ系B1とを質量比50:50で混合した混合黒鉛を負極活物質に用い結着剤としてゴム系のSBRを用い、プレス温度を変化させたこと以外は実施例1−1と同様にして円筒缶電池の物性を評価した。その結果、表2に示すように、プレス後の体積密度は1.60g/cmと低い値を示した。また、放電容量も1972mAh程度となり、実施例1−4に比べて低く、従来の電池容量レベルであり、特に新規的な高容量電池は実現できないことが分かった。
(Comparative Example 1-5)
In Comparative Example 1-5, mixed graphite obtained by mixing mesophase system A1 and mesophase system B1 at a mass ratio of 50:50 was used as a negative electrode active material, rubber-based SBR was used as a binder, and the press temperature was changed. Except for the above, the physical properties of the cylindrical can battery were evaluated in the same manner as in Example 1-1. As a result, as shown in Table 2, the volume density after pressing showed a low value of 1.60 g / cm 3 . Further, the discharge capacity was about 1972 mAh, which was lower than that of Example 1-4, which was a conventional battery capacity level, and it was found that a particularly high capacity battery could not be realized.

これらの結果から、メソフェーズ黒鉛小球体Aとメソフェーズ黒鉛小球体Bの合計に対するメソフェーズ黒鉛小球体Bの質量比率を実施例1−1〜1−3よりも低くした比較例1−1および1−2では、実施例1−1〜1−3に対して負極活物質層の体積密度が低く、円筒缶電池の放電容量も低いことが分かった。これは、比較例1−1および1−2では、放電容量の大きいメソフェーズ黒鉛小球体Bの質量比率を低くしたことにより、粒子硬度の高いメソフェーズ黒鉛小球体Aの粒子間の隙間に粒子硬度の低いメソフェーズ黒鉛小球体Bが効率よく充填されないためである。   From these results, Comparative Examples 1-1 and 1-2 in which the mass ratio of the mesophase graphite spherule B to the total of the mesophase graphite spherule A and the mesophase graphite spherule B was lower than those of Examples 1-1 to 1-3. Then, it turned out that the volume density of a negative electrode active material layer is low with respect to Examples 1-1 to 1-3, and the discharge capacity of a cylindrical can battery is also low. This is because in Comparative Examples 1-1 and 1-2, the mass ratio of the mesophase graphite spherules B having a large discharge capacity was lowered, so that the particle hardness of the mesophase graphite spherules A having a high particle hardness was reduced between the particles. This is because the low mesophase graphite microspheres B are not efficiently filled.

また、メソフェーズ黒鉛小球体Aとメソフェーズ黒鉛小球体Bの合計に対するメソフェーズ黒鉛小球体Bの質量比率を実施例1−1〜1−3よりも高くした比較例1−3および1−4では、実施例1−1〜1−3に対して円筒缶電池の放電容量が高くなったが、100サイクル後の放電容量維持率が低下した。これは、比較例1−3および1−4では圧縮破壊強度の小さいメソフェーズ黒鉛小球体Bの質量比率が高いため、高負荷のプレス圧によって、電極表面近傍のメソフェーズ黒鉛小球体Bが潰されて、電極表面の空隙が埋まることにより、電解液の浸透性低下、黒鉛の有効エッジ部の埋没、電極面内方向へのベーサル面の配向が発生するためである。   In Comparative Examples 1-3 and 1-4 in which the mass ratio of the mesophase graphite small spheres B to the total of the mesophase graphite small spheres A and the mesophase graphite small spheres B was higher than those in Examples 1-1 to 1-3, The discharge capacity of the cylindrical can battery was higher than in Examples 1-1 to 1-3, but the discharge capacity retention rate after 100 cycles was lowered. This is because in Comparative Examples 1-3 and 1-4, the mass ratio of the mesophase graphite small spheres B having a low compressive fracture strength is high, so that the mesophase graphite small spheres B near the electrode surface are crushed by the high-load press pressure. This is because, when the gaps on the electrode surface are filled, the permeability of the electrolytic solution is lowered, the effective edge portion of the graphite is buried, and the orientation of the basal plane in the in-plane direction of the electrode occurs.

さらに、結着剤としてゴム系のSBRを用いた比較例1−5では、フッ素系高分子バインダ樹脂を用いた実施例1−1に対して、負極活物質の体積密度が低く、円筒缶電池の充電容量も低くなった。これは、比較例1−5では結着剤としてSBRを用いたことにより、プレス温度を上げることができないとともに、プレス後直後にゴム系の高い弾性率によるスプリングバッグ現象が起きているためである。   Furthermore, in Comparative Example 1-5 using a rubber-based SBR as a binder, the volume density of the negative electrode active material is lower than in Example 1-1 using a fluorine-based polymer binder resin, and the cylindrical can battery The charging capacity of became low. This is because in Comparative Example 1-5, since SBR was used as the binder, the press temperature could not be raised, and a spring bag phenomenon due to the high elastic modulus of the rubber system occurred immediately after pressing. .

これらの結果から、粒子硬度が高いメソフェーズ黒鉛小球体Aと、粒子硬度が低く放電容量の高いメソフェーズ黒鉛小球体Bとの混合比を質量比で40:60〜60:40の範囲内に設定することにより、負極を製造する際に加圧プレスを用いた場合であっても、負極活物質層の体積密度を高くすることができることが分かった。これは、圧縮破壊強度の低い黒鉛材料Bが圧縮破壊強度の高いメソフェーズ黒鉛小球体Aの隙間に入り込んで存在するためである。また、メソフェーズ黒鉛小球体Aとメソフェーズ黒鉛小球体Bの混合比(質量比)を40:60〜60:40の範囲内に設定することにより、上記の加圧プレスする際の電解液の浸透圧低下等の問題が改善された。これは、メソフェーズ黒鉛小球体Bの多くはメソフェーズ黒鉛小球体Aの隙間に存在しているので、プレスにより電極表面近傍で潰されるメソフェーズ黒鉛小球体Bの割合が小さくなるためである。   From these results, the mixing ratio of the mesophase graphite spherule A having a high particle hardness and the mesophase graphite spherule B having a low particle hardness and a high discharge capacity is set within a range of 40:60 to 60:40 by mass ratio. Thus, it was found that the volume density of the negative electrode active material layer can be increased even when a pressure press is used when manufacturing the negative electrode. This is because the graphite material B having a low compressive fracture strength enters the gaps between the mesophase graphite microspheres A having a high compressive fracture strength. In addition, by setting the mixing ratio (mass ratio) of the mesophase graphite spherule A and the mesophase graphite spherule B within the range of 40:60 to 60:40, the osmotic pressure of the electrolyte during the above press pressing Problems such as decline were improved. This is because most of the mesophase graphite spherules B are present in the gaps of the mesophase graphite spherules A, so that the ratio of the mesophase graphite spherules B crushed near the electrode surface by the press is reduced.

すなわち、メソフェーズ黒鉛小球体Aとメソフェーズ黒鉛小球体Bとの混合比(質量比)を40:60〜60:40の範囲内とすることにより、負極活物質の体積密度を高くしつつ、充電容量を向上することができ、優れたサイクル特性を有する電池を得ることができることが分かった。さらに、負極の結着剤としてフッ素系高分子バインダ樹脂を用いることで、プレス温度を高くした場合のスプリングバック現象の発生を抑え、体積密度の高い負極を得ることができることが分かった。   That is, by setting the mixing ratio (mass ratio) of mesophase graphite spherule A and mesophase graphite spherule B within the range of 40:60 to 60:40, the charge capacity is increased while increasing the volume density of the negative electrode active material. It was found that a battery having excellent cycle characteristics can be obtained. Furthermore, it has been found that by using a fluorine-based polymer binder resin as a binder for the negative electrode, it is possible to obtain a negative electrode having a high volume density by suppressing the occurrence of a springback phenomenon when the press temperature is increased.

[実施例2−1〜2−4]
実施例2−1〜2−4では、メソフェーズ黒鉛小球体Aとして、メソフェーズ系A1〜A3のいずれかを用い、メソフェーズ系黒鉛小球体Bとして、メソフェーズ系B1〜B3のいずれかを用いた。また、比較例2−1〜2−3では、粒子硬度の低い黒鉛材料として、メソフェーズ系黒鉛小球体Bの代わりに鱗片状増粒黒鉛1若しくは2、または球状天然黒鉛を用いた。
[Examples 2-1 to 2-4]
In Examples 2-1 to 2-4, any of mesophase systems A1 to A3 was used as mesophase graphite spherule A, and any of mesophase systems B1 to B3 was used as mesophase system graphite spherule B. In Comparative Examples 2-1 to 2-3, as the graphite material having a low particle hardness, scale-like expanded graphite 1 or 2 or spherical natural graphite was used instead of the mesophase-based graphite small spheres B.

表3に、メソフェーズ系A2およびA3、メソフェーズ系B2およびB3、鱗片状増粒1および2、および球状天然黒鉛の物性を評価した結果を示す。表3の放電容量(mAh/g)は上記方法により作製したコインセルを用いて測定したものである。   Table 3 shows the evaluation results of the physical properties of mesophase systems A2 and A3, mesophase systems B2 and B3, scaly increased grains 1 and 2, and spherical natural graphite. The discharge capacity (mAh / g) in Table 3 was measured using a coin cell produced by the above method.

Figure 0005119662
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実施例2−1〜2−4では、メソフェーズ黒鉛小球体A(メソフェーズ系A1〜A3)とメソフェーズ黒鉛小球体B(メソフェーズ系B1〜B3)を質量比50:50となるように表4に示す組成で混合し、円筒缶電池を作製した。比較例2−1〜2−3では、メソフェーズ黒鉛小球体A(メソフェーズ系A1)と粒子硬度の低い黒鉛材料(鱗片状増粒黒鉛1〜2、球状天然黒鉛)を質量比50:50となるように表4に示す組成で混合し、円筒缶電池を作製した。   In Examples 2-1 to 2-4, mesophase graphite microspheres A (mesophase systems A1 to A3) and mesophase graphite microspheres B (mesophase systems B1 to B3) are shown in Table 4 so as to have a mass ratio of 50:50. A cylindrical can battery was prepared by mixing with the composition. In Comparative Examples 2-1 to 2-3, the mass ratio of mesophase graphite spherules A (mesophase system A1) and graphite material having low particle hardness (flaky expanded graphite 1-2, spherical natural graphite) is 50:50. Thus, it mixed by the composition shown in Table 4 and produced the cylindrical can battery.

実施例2−1〜2−4、比較例2−1〜2−3では、PVdFを負極の結着剤として用い、全固形分の5質量%とした。実施例2−1〜2−4および比較例2−1〜2−3の円筒缶電池の物性を評価した結果を表4に示す。   In Examples 2-1 to 2-4 and Comparative Examples 2-1 to 2-3, PVdF was used as a binder for the negative electrode, and the total solid content was 5% by mass. Table 4 shows the results of evaluating the physical properties of the cylindrical can batteries of Examples 2-1 to 2-4 and Comparative Examples 2-1 to 2-3.

Figure 0005119662
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(実施例2−1)
実施例2−1では、メソフェーズ系A1とメソフェーズ系B2とを質量比50:50で混合した混合黒鉛を負極活物質に用いた。電極のプレスは、ゲージ圧215kgf/cmでプレス温度130℃にてプレスした。円筒缶電池の物性を評価した結果、表4に示すように、体積密度は1.83g/cmとなった。また、放電容量は2210mAhとなり、100サイクル後の放電容量維持率は92.0%と高いサイクル特性を示した。
(Example 2-1)
In Example 2-1, mixed graphite obtained by mixing mesophase system A1 and mesophase system B2 at a mass ratio of 50:50 was used as the negative electrode active material. The electrode was pressed at a press temperature of 130 ° C. with a gauge pressure of 215 kgf / cm 2 . As a result of evaluating the physical properties of the cylindrical can battery, as shown in Table 4, the volume density was 1.83 g / cm 3 . The discharge capacity was 2210 mAh, and the discharge capacity retention rate after 100 cycles was as high as 92.0%.

(実施例2−2)
メソフェーズ系A1とメソフェーズ系B3とを質量比50:50で混合した混合黒鉛を負極活物質に用いた以外は、実施例2−1と同様にして円筒缶電池の物性を評価した。その結果、表4に示すように、プレス後の体積密度は1.83g/cmとなった。また、放電容量は2232mAhとなり、100サイクル後の放電容量維持率は90.8%と高いサイクル特性を示した。
(Example 2-2)
The physical properties of the cylindrical can battery were evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that mixed graphite obtained by mixing mesophase system A1 and mesophase system B3 at a mass ratio of 50:50 was used as the negative electrode active material. As a result, as shown in Table 4, the volume density after pressing was 1.83 g / cm 3 . The discharge capacity was 2232 mAh, and the discharge capacity retention rate after 100 cycles was as high as 90.8%.

(実施例2−3)
メソフェーズ系A2とメソフェーズ系B1とを質量比50:50で混合した混合黒鉛を負極活物質に用いた以外は、実施例2−1と同様にして円筒缶電池の物性を評価した。その結果、表4に示すように、プレス後の体積密度は1.83g/cmとなった。また、放電容量は2216mAhとなり、100サイクル後の放電容量維持率は91.8%と高いサイクル特性を示した。
(Example 2-3)
The physical properties of the cylindrical can battery were evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that mixed graphite obtained by mixing mesophase system A2 and mesophase system B1 at a mass ratio of 50:50 was used as the negative electrode active material. As a result, as shown in Table 4, the volume density after pressing was 1.83 g / cm 3 . Further, the discharge capacity was 2216 mAh, and the discharge capacity retention rate after 100 cycles showed a high cycle characteristic of 91.8%.

(実施例2−4)
メソフェーズ系A3とメソフェーズ系B1とを質量比50:50で混合した混合黒鉛を負極活物質に用いた以外は、実施例2−1と同様にして円筒缶電池の物性を評価した。その結果、表4に示すように、プレス後の体積密度は1.83g/cmとなった。また、放電容量は2222mAhとなり、100サイクル後の放電容量維持率は91.0%と高いサイクル特性を示した。
(Example 2-4)
The physical properties of the cylindrical can battery were evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that mixed graphite obtained by mixing mesophase system A3 and mesophase system B1 at a mass ratio of 50:50 was used as the negative electrode active material. As a result, as shown in Table 4, the volume density after pressing was 1.83 g / cm 3 . The discharge capacity was 2222 mAh, and the discharge capacity retention rate after 100 cycles was 91.0%, indicating a high cycle characteristic.

(比較例2−1)
メソフェーズ系A1と鱗片状増粒黒鉛1とを質量比50:50で混合した混合黒鉛を負極活物質に用いた以外は、実施例2−1と同様にして円筒缶電池を評価した。その結果、表4に示すように、プレス後の体積密度は1.83g/cmとなった。また、鱗片状増粒黒鉛1の比表面積が大きいことにより、接着強度が低下するため、結着剤量を全固形分の5質量%から13質量%へ増量しなければならなかった。これにより、放電容量は2129mAhと低くなり、リチウムイオン移動を阻害する結着剤の増量によって、100サイクル後の放電容量維持率は75.6%と低いサイクル特性を示した。
(Comparative Example 2-1)
A cylindrical can battery was evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that mixed graphite obtained by mixing mesophase system A1 and scale-like expanded graphite 1 at a mass ratio of 50:50 was used as the negative electrode active material. As a result, as shown in Table 4, the volume density after pressing was 1.83 g / cm 3 . Moreover, since the adhesive strength is lowered due to the large specific surface area of the scale-like expanded graphite 1, the amount of the binder had to be increased from 5% by mass to 13% by mass of the total solid content. As a result, the discharge capacity was as low as 2129 mAh, and the discharge capacity retention rate after 100 cycles showed a low cycle characteristic of 75.6% due to the increase in the binder that inhibits lithium ion migration.

(比較例2−2)
メソフェーズ系A1と鱗片状増粒黒鉛2とを質量比50:50で混合した混合黒鉛を負極活物質に用いた以外は、実施例2−1と同様にして円筒缶電池を評価した。その結果、表4に示すように、プレス後の体積密度は1.83g/cmとなった。また、鱗片状増粒黒鉛2の比表面積が大きいため、接着強度が低下し、結着剤量を全固形分の5質量%から15質量%へ増量しなければならなかった。これにより、放電容量は2122mAhと低くなり、リチウムイオン移動を阻害する結着剤の増量によって、100サイクル後の放電容量維持率は80.2%と低いサイクル特性を示した。
(Comparative Example 2-2)
A cylindrical can battery was evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that mixed graphite obtained by mixing mesophase system A1 and scale-like expanded graphite 2 at a mass ratio of 50:50 was used as the negative electrode active material. As a result, as shown in Table 4, the volume density after pressing was 1.83 g / cm 3 . Moreover, since the specific surface area of the scale-like granulated graphite 2 was large, the adhesive strength was lowered, and the amount of the binder had to be increased from 5% by mass to 15% by mass of the total solid content. As a result, the discharge capacity was as low as 2122 mAh, and the discharge capacity retention rate after 100 cycles showed a low cycle characteristic of 80.2% due to the increase in the binder that inhibits lithium ion migration.

(比較例2−3)
メソフェーズ系A1と球状天然黒鉛とを質量比50:50で混合した混合黒鉛を負極活物質に用いた以外は、実施例2−1と同様にして円筒缶電池を評価した。その結果、表4に示すように、プレス後の体積密度は1.83g/cmとなった。また、球状天然黒鉛の比表面積が大きいため接着強度が低下し、結着剤量を全固形分の5質量%から17質量%へ増量しなければならなかった。これにより、放電容量は2110mAhと低くなり、リチウムイオン移動を阻害する結着剤の増量によって、100サイクル後の放電容量維持率は69.3%と低いサイクル特性を示した。
(Comparative Example 2-3)
A cylindrical can battery was evaluated in the same manner as in Example 2-1, except that mixed graphite obtained by mixing mesophase system A1 and spherical natural graphite at a mass ratio of 50:50 was used as the negative electrode active material. As a result, as shown in Table 4, the volume density after pressing was 1.83 g / cm 3 . Further, since the specific surface area of spherical natural graphite is large, the adhesive strength is lowered, and the amount of the binder must be increased from 5% by mass to 17% by mass of the total solid content. As a result, the discharge capacity was as low as 2110 mAh, and the discharge capacity retention rate after 100 cycles showed a low cycle characteristic of 69.3% due to an increase in the amount of the binder that inhibits lithium ion migration.

これらの結果から、メソフェーズ黒鉛小球体Aと、メソフェーズ黒鉛小球体Bに比べて比表面積の大きい黒鉛材料(鱗片状増粒黒鉛、球状天然黒鉛)とを質量比50:50で混合した比較例2−1〜2−3では、メソフェーズ黒鉛小球体Aとメソフェーズ黒鉛小球体Bとを質量比50:50で混合した実施例2−1〜2−4に対して、必然的に結着剤量が多くなり、電池容量および放電容量維持率が低下することが分かった。すなわち、粒子硬度の高いメソフェーズ黒鉛小球体Aと、放電容量が高くて粒子硬度が低い黒鉛材料とを混合しても、黒鉛材料の比表面積が大きすぎると電池容量が低下することが分かった。   From these results, Comparative Example 2 in which mesophase graphite spherule A and graphite material having a larger specific surface area than that of mesophase graphite spherule B (scale-like expanded graphite, spherical natural graphite) were mixed at a mass ratio of 50:50. In -1 to 2-3, the amount of the binder is inevitably larger than that of Examples 2-1 to 2-4 in which the mesophase graphite spheres A and the mesophase graphite spheres B are mixed at a mass ratio of 50:50. It was found that the battery capacity and the discharge capacity maintenance rate were reduced. That is, it was found that even when the mesophase graphite microsphere A having a high particle hardness and a graphite material having a high discharge capacity and a low particle hardness were mixed, the battery capacity was lowered if the specific surface area of the graphite material was too large.

以上、実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々変形が可能であることはいうまでもない。   Although the present invention has been described with reference to the examples, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described examples, and various modifications are possible.

本発明の一実施形態に係る負極の構成を模式的に表す断面図である。It is sectional drawing which represents typically the structure of the negative electrode which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示した負極を用いた二次電池の構成を表す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the structure of the secondary battery using the negative electrode shown in FIG. 図2に示した巻回電極体のI―I線に沿った構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure along the II line | wire of the winding electrode body shown in FIG. 本発明の実施例に係る円筒缶電池の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the cylindrical can battery which concerns on the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10・・負極、11・・負極集電体、12・・負極活物質層、12A・・メソフェーズ黒鉛小球体、12B・・メソフェーズ黒鉛小球体、20・・巻回電極体、21・・正極リード、22・・負極リード、23・・正極、23A・・正極集電体、23B・・正極活物質層、24・・セパレータ、25・・保護テープ、30・・外装部材、31・・電池缶、32・・絶縁板、33・・絶縁板、34・・電池蓋、35・・安全機構、37・・ガスケット、40・・巻回電極体、41・・正極、42・・負極、43・・セパレータ、44・・センターピン、45・・正極リード、46・・負極リード 10 ·· Negative electrode, 11 ·· Negative electrode current collector, 12 ·· Negative electrode active material layer, 12A ·· Mesophase graphite spherules, 12B ·· Mesophase graphite spherules, 20 ·· Winded electrode bodies, 21 ·· Positive lead , 22 .. Negative electrode lead, 23... Positive electrode, 23 A... Positive electrode current collector, 23 B .. Positive electrode active material layer, 24 .. Separator, 25 .. Protective tape, 30. , 32 .. Insulating plate, 33 .. Insulating plate, 34 .. Battery cover, 35 .. Safety mechanism, 37 .. Gasket, 40 .. Winding electrode body, 41 .. Positive electrode, 42 .. Negative electrode, 43.・ Separator, 44 ・ ・ Center pin, 45 ・ ・ Positive lead, 46 ・ ・ Negative lead

Claims (6)

負極集電体と、前記負極集電体に設けられた負極活物質層とを備えた負極であって、
前記負極活物質層は、メソフェーズ黒鉛小球体Aおよびメソフェーズ黒鉛小球体Bの混合黒鉛を含有する負極活物質と、フッ素系高分子バインダ樹脂を含有する結着剤とを含み、
前記負極活物質層の体積密度が、1.80g/cm 3 以上であり、
前記メソフェーズ黒鉛小球体Aは、比表面積0.3〜0.7m2/g、破壊強度75MPa以上、黒鉛面間隔d002:0.3359nm以上、放電容量335〜352mAh/gであり、
前記メソフェーズ黒鉛小球体Bは、比表面積0.9〜2.0m2/g、破壊強度70MPa以下、黒鉛面間隔d002:0.3359nm未満、放電容量355〜365mAh/gであって、
前記メソフェーズ黒鉛小球体Aと前記メソフェーズ黒鉛小球体Bの混合比が質量比で40:60〜60:40であることを特徴とする負極。
A negative electrode comprising a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer provided on the negative electrode current collector,
The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material containing mixed graphite of mesophase graphite small spheres A and mesophase graphite small spheres B, and a binder containing a fluorine-based polymer binder resin.
The negative electrode active material layer has a volume density of 1.80 g / cm 3 or more,
The mesophase graphite microsphere A has a specific surface area of 0.3 to 0.7 m 2 / g, a fracture strength of 75 MPa or more, a graphite surface interval d 002 : 0.3359 nm or more, and a discharge capacity of 335 to 352 mAh / g.
The mesophase graphite microspheres B have a specific surface area of 0.9 to 2.0 m 2 / g, a fracture strength of 70 MPa or less, a graphite surface spacing d 002 : less than 0.3359 nm, a discharge capacity of 355 to 365 mAh / g,
A negative electrode, wherein a mixing ratio of the mesophase graphite spherules A and the mesophase graphite spherules B is 40:60 to 60:40 by mass ratio.
前記メソフェーズ黒鉛小球体Aおよび前記メソフェーズ黒鉛小球体Bの中位径が、D50:17〜23μmであることを特徴とする請求項1記載の負極。 2. The negative electrode according to claim 1, wherein a median diameter of the mesophase graphite spherule A and the mesophase graphite spherule B is D 50 : 17 to 23 μm. 前記メソフェーズ黒鉛小球体Aおよび前記メソフェーズ黒鉛小球体Bの真比重が、メソフェーズ黒鉛小球体A<メソフェーズ黒鉛小球体Bであることを特徴とする請求項1記載の負極。   2. The negative electrode according to claim 1, wherein a true specific gravity of the mesophase graphite spherule A and the mesophase graphite spherule B is mesophase graphite spherule A <mesophase graphite spherule B. 3. 正極および負極と共に電解質を備えた電池であって、
前記負極は、負極集電体と、前記負極集電体に設けられた負極活物質層とを備え、
前記負極活物質層は、メソフェーズ黒鉛小球体Aおよびメソフェーズ黒鉛小球体Bの混合黒鉛を含有する負極活物質と、フッ素系高分子バインダ樹脂を含有する結着剤とを含み、
前記負極活物質層の体積密度が、1.80g/cm 3 以上であり、
前記メソフェーズ黒鉛小球体Aは、比表面積0.3〜0.7m2/g、破壊強度75MPa以上、黒鉛面間隔d002:0.3359nm以上、放電容量335〜352mAh/gであり、
前記メソフェーズ黒鉛小球体Bは、比表面積0.9〜2.0m2/g、破壊強度70MPa以下、黒鉛面間隔d002:0.3359nm未満、放電容量355〜365mAh/gであって、
前記メソフェーズ黒鉛小球体Aと前記メソフェーズ黒鉛小球体Bの混合比が質量比で40:60〜60:40であることを特徴とする電池。
A battery comprising an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer provided on the negative electrode current collector,
The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material containing mixed graphite of mesophase graphite small spheres A and mesophase graphite small spheres B, and a binder containing a fluorine-based polymer binder resin.
The negative electrode active material layer has a volume density of 1.80 g / cm 3 or more,
The mesophase graphite microsphere A has a specific surface area of 0.3 to 0.7 m 2 / g, a fracture strength of 75 MPa or more, a graphite surface interval d 002 : 0.3359 nm or more, and a discharge capacity of 335 to 352 mAh / g.
The mesophase graphite microspheres B have a specific surface area of 0.9 to 2.0 m 2 / g, a fracture strength of 70 MPa or less, a graphite surface spacing d 002 : less than 0.3359 nm, a discharge capacity of 355 to 365 mAh / g,
A battery, wherein a mixing ratio of the mesophase graphite spherule A and the mesophase graphite spherule B is 40:60 to 60:40 by mass ratio.
前記メソフェーズ黒鉛小球体Aおよび前記メソフェーズ黒鉛小球体Bの中位径が、D50:17〜23μmであることを特徴とする請求項記載の電池。 5. The battery according to claim 4, wherein a median diameter of the mesophase graphite microspheres A and the mesophase graphite microspheres B is D 50 : 17 to 23 μm. 前記メソフェーズ黒鉛小球体Aおよび前記メソフェーズ黒鉛小球体Bの真比重が、メソフェーズ黒鉛小球体A<メソフェーズ黒鉛小球体Bであることを特徴とする請求項記載の電池。 The battery according to claim 4, wherein the true specific gravity of the mesophase graphite spherule A and the mesophase graphite spherule B is mesophase graphite spherule A <mesophase graphite spherule B.
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