JP5759307B2 - Carbon particle for electrode, negative electrode material for lithium ion secondary battery, and method for producing carbon particle for electrode - Google Patents

Carbon particle for electrode, negative electrode material for lithium ion secondary battery, and method for producing carbon particle for electrode Download PDF

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Description

本発明は、高いリチウム吸蔵放出容量を有し、かつ、連続充放電を行ってもリチウム吸蔵放出容量の低下の少ない長寿命のリチウムイオン二次電池用負極材料を製造できる電極用炭素粒子、及び、該電極用炭素粒子を用いてなるリチウムイオン二次電池用負極材料に関する。また、該電極用炭素粒子の製造方法に関する。 The present invention provides a carbon particle for an electrode having a high lithium storage / release capacity and capable of producing a long-life negative electrode material for a lithium ion secondary battery with little decrease in lithium storage / release capacity even after continuous charge / discharge, and The present invention also relates to a negative electrode material for a lithium ion secondary battery using the carbon particles for an electrode. Moreover, it is related with the manufacturing method of this carbon particle for electrodes.

炭素質の焼成体からなる炭素材料は、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、コンデンサ等の電極材料に用いられている。
例えば、リチウムイオン二次電池においては、負極活物質として炭素材料を用い、電池の充電時にはリチウムをイオン状態で炭素材料中に吸蔵(インターカレーション)し、放電時にはイオンとして放出(デインターカレーション)させるという“ロッキングチェアー型”の電池構成を採用している。
Carbon materials made of carbonaceous fired bodies are used for electrode materials such as lithium ion secondary batteries, electric double layer capacitors, and capacitors.
For example, in a lithium ion secondary battery, a carbon material is used as a negative electrode active material, lithium is occluded (intercalated) into the carbon material in an ionic state when the battery is charged, and released as ions (deintercalation) during discharge. It uses a “rocking chair type” battery configuration.

電子機器の小型化あるいは高性能化が急速に進み、リチウムイオン二次電池の更なる高エネルギー密度化に対する要望が高まっている。しかしながら、炭素材料を構成する黒鉛は理論的なリチウムの吸蔵放出容量が372mAh/gに限られているため、リチウムの吸蔵放出容量のより大きい負極材料が求められている。 As electronic devices are rapidly becoming smaller or higher in performance, there is a growing demand for higher energy density in lithium ion secondary batteries. However, since graphite constituting the carbon material has a theoretical lithium storage / release capacity limited to 372 mAh / g, a negative electrode material having a larger lithium storage / release capacity is required.

これに対して、充放電容量の低い炭素材料に代えて、ケイ素材料を用いる方法が検討されている。しかし、ケイ素材料を用いたリチウムイオン二次電池は、連続充放電を繰り返すことにより充放電容量が極端に低下してしまい、寿命が短いという問題があった。そこで、炭素−ケイ素複合材料も検討されている(例えば、特許文献1〜4)。しかしながら、これらの炭素−ケイ素複合材料でも、依然として寿命の問題は、充分には解決できていないのが現状であった。 In contrast, a method using a silicon material instead of a carbon material having a low charge / discharge capacity has been studied. However, the lithium ion secondary battery using a silicon material has a problem that the charge / discharge capacity is extremely reduced by repeating continuous charge / discharge, and the life is short. Therefore, carbon-silicon composite materials have also been studied (for example, Patent Documents 1 to 4). However, even with these carbon-silicon composite materials, the problem of the lifespan is still not fully solved.

特開2004−259475号公報JP 2004-259475 A 特開2003−187798号公報JP 2003-187798 A 特開2001−160392号公報JP 2001-160392 A 特開2005−123175号公報JP-A-2005-123175

本発明は、高いリチウム吸蔵放出容量を有し、かつ、連続充放電を行ってもリチウム吸蔵放出容量の低下の少ない長寿命のリチウムイオン二次電池用負極材料を製造できる電極用炭素粒子、及び、該電極用炭素粒子を用いてなるリチウムイオン二次電池用負極材料を提供することを目的とする。 The present invention provides a carbon particle for an electrode having a high lithium storage / release capacity and capable of producing a long-life negative electrode material for a lithium ion secondary battery with little decrease in lithium storage / release capacity even after continuous charge / discharge, and An object of the present invention is to provide a negative electrode material for a lithium ion secondary battery using the carbon particles for an electrode.

本発明は、ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を焼成してなる複合金属酸化物粒子が、炭素からなるマトリックス中に内包されている電極用炭素粒子である。
以下に本発明を詳述する。
The present invention is a carbon particle for an electrode in which composite metal oxide particles formed by firing composite particles of silicon or silicon oxide and a lithium oxide precursor are encapsulated in a matrix made of carbon.
The present invention is described in detail below.

本発明者は、鋭意検討の結果、従来のケイ素材料や炭素−ケイ素複合材料に代えて、ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を焼成してなる複合金属酸化物粒子を含有する電極用炭素粒子を負極材料に用いたリチウムイオン二次電池は、リチウム吸蔵放出容量が高く、かつ、連続充放電を行ってもリチウム吸蔵放出容量の低下の少ない長寿命となることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies, the inventor contains composite metal oxide particles obtained by firing composite particles of silicon or silicon oxide and a lithium oxide precursor instead of the conventional silicon material or carbon-silicon composite material. A lithium ion secondary battery using carbon particles for electrodes as a negative electrode material has a high lithium storage / release capacity and a long life with little decrease in the lithium storage / release capacity even after continuous charge / discharge. Completed the invention.

本発明の電極用炭素粒子は、ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を焼成してなる複合金属酸化物粒子を含有する。
これにより、従来のケイ素材料や炭素−ケイ素複合材料を含有する電極用炭素粒子に比べて、高いリチウム吸蔵放出容量を有し、かつ、連続充放電を行ってもリチウム吸蔵放出容量の低下の少ない長寿命のリチウムイオン二次電池用負極材料を得ることができる。
この理由については明らかではないが、ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を焼成して酸化リチウム前駆体が分解して酸化リチウムが生成する際に、該酸化リチウムがケイ素又は酸化ケイ素と反応して一種の合金、例えばリチウムシリケート(LiSiO)等のケイ酸リチウムが形成され、このリチウムシリケート等のケイ酸リチウムが、充放電時のケイ素のリチウム吸蔵放出に伴う体積膨張収縮を緩和し、長寿命化に寄与しているものと考えられる。
The carbon particles for electrodes of the present invention contain composite metal oxide particles obtained by firing composite particles of silicon or silicon oxide and a lithium oxide precursor.
As a result, compared with conventional carbon particles for electrodes containing silicon material or carbon-silicon composite material, it has a high lithium occlusion / discharge capacity, and the decrease in lithium occlusion / discharge capacity is small even when continuous charge / discharge is performed. A long-life negative electrode material for a lithium ion secondary battery can be obtained.
Although the reason for this is not clear, when lithium or a composite particle of silicon oxide and a lithium oxide precursor is fired to decompose the lithium oxide precursor to produce lithium oxide, the lithium oxide is converted to silicon or silicon oxide. Reacts with silicon to form a kind of alloy, for example, lithium silicate such as lithium silicate (Li 4 SiO 4 ), and the lithium silicate such as lithium silicate undergoes volume expansion and contraction accompanying lithium occlusion and release of silicon during charge and discharge. It is thought that this contributes to a longer life.

本明細書において酸化リチウム前駆体とは、加熱により分解して酸化リチウムを生じる化合物を意味する。
上記酸化リチウム前駆体は、例えば、炭酸リチウム、酢酸リチウム、クエン酸リチウム、ポリアクリル酸リチウム、過酸化リチウム、水酸化リチウム、硝酸リチウム等が挙げられる。なかでも、加熱により分解して、酸化リチウムと無害な二酸化炭素とを生じることから、炭酸リチウムが好適である。
In this specification, the lithium oxide precursor means a compound that decomposes by heating to generate lithium oxide.
Examples of the lithium oxide precursor include lithium carbonate, lithium acetate, lithium citrate, lithium polyacrylate, lithium peroxide, lithium hydroxide, and lithium nitrate. Of these, lithium carbonate is preferred because it decomposes by heating to produce lithium oxide and harmless carbon dioxide.

上記酸化ケイ素は特に限定されず、例えば、一酸化ケイ素、二酸化ケイ素等が挙げられる。 The silicon oxide is not particularly limited, and examples thereof include silicon monoxide and silicon dioxide.

上記ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を製造する方法は特に限定されないが、例えば、以下のような方法が挙げられる。
即ち、まず、シリコン屑ウェハ等のケイ素原料を遊星型ボールミル等により粗粉砕する。次いで、該粗粉砕ケイ素と酸化リチウム前駆体とを、イソプロピルアルコール等の適当な分散媒中に入れ、遊星型ボールミル等により充分に撹拌して、ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子の分散液を調製する。そして、得られた分散液を遠心分離機で分離することにより、ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を得ることができる。
The method for producing the composite particles of silicon and lithium oxide precursor is not particularly limited, and examples thereof include the following methods.
That is, first, a silicon raw material such as a silicon scrap wafer is roughly pulverized by a planetary ball mill or the like. Next, the coarsely pulverized silicon and lithium oxide precursor are placed in a suitable dispersion medium such as isopropyl alcohol, and sufficiently stirred with a planetary ball mill or the like, to thereby disperse the composite particles of silicon and lithium oxide precursor. To prepare. And the composite particle of a silicon and a lithium oxide precursor can be obtained by isolate | separating the obtained dispersion liquid with a centrifuge.

上記酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を製造する方法は特に限定されないが、例えば、以下のような方法が挙げられる。
市販の一酸化ケイ素粒子や二酸化ケイ素粒子等の酸化ケイ素粒子と酸化リチウム前駆体とを、イソプロピルアルコール等の適当な分散媒中に入れ、遊星型ボールミル等により充分に撹拌して、酸化ケイ素粒子と酸化リチウム前駆体との複合粒子の分散液を調製する。そして、得られた分散液を遠心分離機で分離することにより、酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を得ることができる。
The method for producing the composite particles of the silicon oxide and the lithium oxide precursor is not particularly limited, and examples thereof include the following methods.
Silicon oxide particles such as commercially available silicon monoxide particles and silicon dioxide particles and a lithium oxide precursor are placed in a suitable dispersion medium such as isopropyl alcohol, and sufficiently stirred with a planetary ball mill or the like to obtain silicon oxide particles and A dispersion of composite particles with a lithium oxide precursor is prepared. And the composite particle of a silicon oxide and a lithium oxide precursor can be obtained by isolate | separating the obtained dispersion liquid with a centrifuge.

上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子において、上記ケイ素又は酸化ケイ素100重量部に対する上記酸化リチウム前駆体の配合量の好ましい下限は5重量部、好ましい上限は95重量部である。上記酸化リチウム前駆体の配合量が5重量部未満であると、寿命の延長効果が得られないことがあり、95重量部を超えると、高いリチウム吸蔵放出容量が得られないことがある。上記酸化リチウム前駆体の配合量のより好ましい下限は10重量部、より好ましい上限は90重量部である。 In the composite particles of silicon or silicon oxide and lithium oxide precursor, the preferable lower limit of the blending amount of the lithium oxide precursor with respect to 100 parts by weight of the silicon or silicon oxide is 5 parts by weight, and the preferable upper limit is 95 parts by weight. If the blending amount of the lithium oxide precursor is less than 5 parts by weight, the effect of extending the life may not be obtained, and if it exceeds 95 parts by weight, a high lithium storage / release capacity may not be obtained. The more preferable lower limit of the blending amount of the lithium oxide precursor is 10 parts by weight, and the more preferable upper limit is 90 parts by weight.

上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子は、表面が顔料分散剤で処理されていてもよい。表面が顔料分散剤で処理されていることにより後述するモノマー含有混合物中における分散性が向上する。
上記顔料分散剤としては、例えば、高分子量ポリエステル酸のアマイドアミン塩、アクリル系重合物、脂肪族系多価カルボン酸、ポリエステルのアミン塩、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、メチルセルロース等が挙げられる。
なお、上記顔料分散剤は、上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子とともにモノマー混合物中に添加されてもよい。
The surface of the composite particles of silicon or silicon oxide and lithium oxide precursor may be treated with a pigment dispersant. Dispersibility in the monomer-containing mixture described later is improved by treating the surface with the pigment dispersant.
Examples of the pigment dispersant include high molecular weight polyester acid amide amine salts, acrylic polymers, aliphatic polyvalent carboxylic acids, polyester amine salts, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, and methyl cellulose.
The pigment dispersant may be added to the monomer mixture together with the silicon or the composite particles of silicon oxide and lithium oxide precursor.

上記複合金属酸化物粒子は、上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を焼成することにより得られる。上記焼成は、上記複合金属酸化物粒子製造のためにのみ行ってもよいが、後述する電極用炭素粒子製造時の焼成工程により行われることが好ましい。電極用炭素粒子製造時の焼成工程において、同時に上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を焼成した電極用炭素粒子を用いることにより、特に高速充放電特性(ハイレート特性)に優れたリチウムイオン二次電池用負極材料を得ることができる。これは、上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を焼成する際に、上記酸化リチウム前駆体から放出された二酸化炭素等が気散することにより、得られる電極用炭素粒子が賦活化され、そのBET比表面積が著しく増大するためであると考えられる。 The composite metal oxide particles can be obtained by firing the composite particles of silicon or silicon oxide and a lithium oxide precursor. Although the said baking may be performed only for the said composite metal oxide particle manufacture, it is preferable to be performed by the baking process at the time of the carbon particle production for electrodes mentioned later. By using the carbon particles for electrodes obtained by firing the composite particles of silicon or silicon oxide and a lithium oxide precursor at the same time in the firing step when producing the carbon particles for electrodes, particularly excellent high-speed charge / discharge characteristics (high rate characteristics) A negative electrode material for a lithium ion secondary battery can be obtained. This is because when the composite particles of silicon or silicon oxide and a lithium oxide precursor are fired, carbon dioxide released from the lithium oxide precursor is diffused to activate the obtained carbon particles for an electrode. This is considered to be because the BET specific surface area is remarkably increased.

上記複合金属酸化物粒子の平均粒子径の好ましい上限は1μmである。上記複合金属酸化物粒子の平均粒子径が1μmを超えると、得られる電極用炭素粒子のリチウム吸蔵放出容量が低下することがある。 A preferable upper limit of the average particle diameter of the composite metal oxide particles is 1 μm. When the average particle diameter of the composite metal oxide particles exceeds 1 μm, the lithium storage / release capacity of the obtained carbon particles for electrodes may be lowered.

本発明の電極用炭素粒子は、上記複合金属酸化物粒子の含有量の好ましい下限が1重量%である。上記複合金属酸化物粒子の含有量が1重量%未満であると、高いリチウム吸蔵放出容量を発揮できないことがある。上記複合金属酸化物粒子の含有量のより好ましい下限は5重量%である。
上記複合金属酸化物粒子の含有量の上限は特に限定されない。上記複合金属酸化物粒子を大量に含有するほど、高いリチウム吸蔵放出容量を発揮できる。ただし、上記複合金属酸化物粒子の含有量が多くなりすぎると、連続充放電時の上記複合金属酸化物粒子の体積変化により、炭素材料が破損しやすくなることがある。上記複合金属酸化物粒子の含有量の好ましい上限は95重量%である。
The preferable lower limit of the content of the composite metal oxide particles in the electrode carbon particles of the present invention is 1% by weight. When the content of the composite metal oxide particles is less than 1% by weight, a high lithium storage / release capacity may not be exhibited. The minimum with more preferable content of the said composite metal oxide particle is 5 weight%.
The upper limit of the content of the composite metal oxide particles is not particularly limited. The higher the amount of the composite metal oxide particles, the higher the lithium storage / release capacity. However, if the content of the composite metal oxide particles is too large, the carbon material may be easily damaged due to a volume change of the composite metal oxide particles during continuous charge and discharge. The upper limit with preferable content of the said composite metal oxide particle is 95 weight%.

本発明の電極用炭素粒子は、上記複合金属酸化物粒子が炭素からなるマトリックス中に内包されている。
上記炭素からなるマトリックスは、内部に空隙のない中実構造であってもよく、内部に空隙がある中空構造であってもよい。なかでも、上記炭素からなるマトリックスが、炭素からなる微細粒子が多数寄り集まって構成されるとともに、該微細粒子同士の間隙に互いに繋がった複数の孔が形成されて連胞中空構造を呈する場合には、軽量の電極用炭素粒子を得ることができるとともに、連続充放電を行ったときに、破損しにくくなりより長寿命とすることができるという優れた効果を発揮することができる。これは、連続充放電を行なったときに上記複合金属酸化物粒子の体積変化が発生した場合でも、上記空隙が該体積変化による応力を分散し吸収することができるため、破損するまでには至らないためと考えられる。更に、このような連胞中空構造を有する電極用炭素粒子は、高いBET比表面積を有し、ハイレート特性に優れたリチウムイオン二次電池用負極材料に供することができる。
炭素からなる微細粒子が多数寄り集まって構成されるとともに、該微細粒子同士の間隙に互いに繋がった複数の孔が形成されて連胞中空構造を呈する炭素粒子に、ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を焼成してなる複合金属酸化物粒子が含有されている電極用炭素粒子(以下、「複合金属酸化物粒子含有連胞中空炭素粒子」ともいう。)もまた、本発明の1つである。
In the carbon particles for electrodes of the present invention, the composite metal oxide particles are encapsulated in a matrix made of carbon.
The matrix made of carbon may have a solid structure without voids inside or a hollow structure with voids inside. Especially, when the matrix made of carbon is composed of a large number of fine particles made of carbon gathered together, and a plurality of pores connected to each other are formed in the gaps between the fine particles to form an open cell hollow structure. In addition to being able to obtain lightweight carbon particles for an electrode, it is possible to exert an excellent effect that it is less likely to be broken and has a longer life when subjected to continuous charge and discharge. This is because even when a volume change of the composite metal oxide particles occurs during continuous charge / discharge, the voids can disperse and absorb the stress due to the volume change, and thus the damage is not reached. It is thought that there is not. Furthermore, the carbon particles for an electrode having such a continuous cell hollow structure have a high BET specific surface area and can be used as a negative electrode material for a lithium ion secondary battery excellent in high rate characteristics.
Silicon or silicon oxide and lithium oxide precursor are formed into carbon particles that are composed of a large number of fine particles made of carbon and have a plurality of pores connected to each other in the gaps between the fine particles to form a continuous cell hollow structure. Carbon particles for electrodes containing composite metal oxide particles obtained by firing composite particles with a body (hereinafter also referred to as “composite metal oxide particle-containing open cell hollow carbon particles”) are also used in the present invention. One.

上記複合金属酸化物粒子含有連胞中空炭素粒子においては、上記複合金属酸化物粒子は、マトリックス部分に含有されていてもよく、空隙部分に含有されていてもよい。上記複合金属酸化物粒子を形成する金属が空隙部分に含有される場合には、マトリックス部分に接触するように配置されることが重要である。マトリックス部分に接触しないと、リチウムを吸蔵したり放出したりするのに寄与できない。 In the composite metal oxide particle-containing continuous hollow carbon particles, the composite metal oxide particles may be contained in the matrix portion or in the void portion. When the metal forming the composite metal oxide particles is contained in the void portion, it is important that the metal is disposed so as to contact the matrix portion. Without contact with the matrix portion, it cannot contribute to occlusion and release of lithium.

上記複合金属酸化物粒子含有連胞中空炭素粒子の構造を説明する模式図を図1に示した。
図1は、複合金属酸化物粒子含有連胞中空炭素粒子において、複合金属酸化物粒子が空隙部分に含有されている例である。複合金属酸化物粒子含有連胞中空炭素粒子1は、微細なグレイン(炭素からなるマトリックス)11が多数寄せ集まって形成されており、該グレイン11同士の間隙に互いに繋がった複数の孔12が形成されている。そして、互いに繋がった複数の孔12の内側に、微細なグレイン(炭素からなるマトリックス)11に接触するようにして複合金属酸化物粒子13が含有されている。
A schematic diagram for explaining the structure of the composite metal oxide particle-containing continuous cell hollow carbon particles is shown in FIG.
FIG. 1 is an example in which composite metal oxide particles are contained in void portions in composite metal oxide particle-containing continuous cell hollow carbon particles. The mixed metal oxide particle-containing continuous cell hollow carbon particle 1 is formed by gathering a large number of fine grains (matrix made of carbon) 11, and a plurality of holes 12 connected to each other are formed in the gaps between the grains 11. Has been. The composite metal oxide particles 13 are contained inside the plurality of holes 12 connected to each other so as to be in contact with fine grains (matrix made of carbon) 11.

上記複合金属酸化物粒子含有連胞中空炭素粒子の空隙率の好ましい下限は5%、好ましい上限は95%である。上記複合金属酸化物粒子含有連胞中空炭素粒子の空隙率が5%未満であると、連続充放電時の複合金属酸化物粒子の体積変化を充分に吸収できずに炭素粒子が破損しやすくなることがあり、95%を超えると、得られる炭素粒子の強度が低くなったり、炭素量が少なすぎて導電性が低下してしまったりすることがある。 The minimum with the preferable porosity of the said composite metal oxide particle containing continuous cell hollow carbon particle is 5%, and a preferable upper limit is 95%. When the porosity of the composite metal oxide particle-containing continuous cell hollow carbon particles is less than 5%, the volume change of the composite metal oxide particles during continuous charge / discharge cannot be sufficiently absorbed and the carbon particles are easily damaged. In some cases, if it exceeds 95%, the strength of the resulting carbon particles may be low, or the carbon content may be too low, resulting in a decrease in conductivity.

本発明の電極用炭素粒子は、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン及びフラーレンからなる群より選択される少なくとも1種の導電助剤を含有することが好ましい。上記導電助剤を含有することにより、本発明の電極用炭素粒子の導電性をより向上させることができる。 The carbon particles for an electrode of the present invention preferably contain at least one conductive aid selected from the group consisting of carbon black, carbon nanotubes, graphene, and fullerene. By containing the conductive aid, the conductivity of the carbon particles for an electrode of the present invention can be further improved.

本発明の電極用炭素粒子は、例えば、モノマーと、ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子とを混合してモノマー含有混合物を調製する工程と、前記モノマー含有混合物を水相に分散して、モノマー含有混合物の油滴が分散した懸濁液を調製する工程と、前記懸濁液中の油滴を重合させて樹脂粒子を調製する工程と、前記樹脂粒子を焼成する工程とを有する電極用炭素粒子の製造方法により製造することができる。このような電極用炭素粒子の製造方法もまた、本発明の1つである。
上記複合金属酸化物粒子含有連胞中空炭素粒子の製造方法を例にして、本発明の電極用炭素粒子の製造方法をより詳細に説明する。
The electrode carbon particles of the present invention are prepared, for example, by mixing a monomer and a composite particle of silicon or silicon oxide and a lithium oxide precursor to prepare a monomer-containing mixture, and dispersing the monomer-containing mixture in an aqueous phase. A step of preparing a suspension in which oil droplets of the monomer-containing mixture are dispersed, a step of polymerizing oil droplets in the suspension to prepare resin particles, and a step of firing the resin particles. It can manufacture with the manufacturing method of the carbon particle for electrodes which has. Such a method for producing carbon particles for an electrode is also one aspect of the present invention.
The method for producing carbon particles for an electrode according to the present invention will be described in more detail by taking as an example the method for producing the composite metal oxide particle-containing continuous cell hollow carbon particles.

上記複合金属酸化物粒子含有連胞中空炭素粒子は、得られるポリマーとの相溶性の低いモノマー、得られるポリマーとの相溶性の低い有機溶剤、及び、ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を混合してモノマー含有混合物を調製する工程と、前記モノマー含有混合物を水相に分散して、モノマー含有混合物の油滴が分散した懸濁液を調製する工程と、前記懸濁液中の油滴を重合させて樹脂粒子を調製する工程と、前記樹脂粒子を焼成する工程とを有する電極用炭素粒子の製造方法により製造することができる。このような電極用炭素粒子の製造方法もまた、本発明の1つである。 The above-mentioned mixed metal oxide particle-containing open-cell hollow carbon particles include a monomer having low compatibility with the obtained polymer, an organic solvent having low compatibility with the obtained polymer, and silicon or silicon oxide and a lithium oxide precursor. Mixing the composite particles to prepare a monomer-containing mixture; dispersing the monomer-containing mixture in an aqueous phase to prepare a suspension in which oil droplets of the monomer-containing mixture are dispersed; and in the suspension It can manufacture by the manufacturing method of the carbon particle for electrodes which has the process of polymerizing the oil droplet of this, and preparing the resin particle, and the process of baking the said resin particle. Such a method for producing carbon particles for an electrode is also one aspect of the present invention.

本発明の電極用炭素粒子の製造方法は、得られるポリマーとの相溶性の低いモノマー、得られるポリマーとの相溶性の低い有機溶剤、及び、ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を混合してモノマー含有混合物を調製する工程を有する(以下、「得られるポリマーとの相溶性の低い」を単に「相溶性の低い」ともいう。)。
本明細書において「得られるポリマーとの相溶性の低い」とは、モノマー又は有機溶剤の溶解性パラメータ(SP値)とポリマーの溶解性パラメータ(SP値)との差が1.5以上あることを意味する。
また、本明細書において溶解性パラメータ(SP値)とは、Fedorsの式により算出される値を意味する。
The method for producing carbon particles for an electrode according to the present invention includes a monomer having low compatibility with the obtained polymer, an organic solvent having low compatibility with the obtained polymer, and composite particles of silicon or silicon oxide and a lithium oxide precursor To prepare a monomer-containing mixture (hereinafter, “low compatibility with the resulting polymer” is also simply referred to as “low compatibility”).
In this specification, “low compatibility with the obtained polymer” means that the difference between the solubility parameter (SP value) of the monomer or organic solvent and the solubility parameter (SP value) of the polymer is 1.5 or more. Means.
In the present specification, the solubility parameter (SP value) means a value calculated by the Fedors equation.

上記相溶性の低いモノマーは、重合後に焼成することにより、得られる電極用炭素粒子の炭素成分を構成するものである。上記相溶性の低いモノマーを用いて、上記相溶性の低い有機溶剤と併用することにより、得られる電極用炭素粒子は、炭素からなる微細粒子が多数寄せ集まって形成されており、該微細粒子同士の間隙に互いに繋がった複数の孔が形成されている連胞中空構造を有するものとなる。 The monomer having low compatibility constitutes a carbon component of the obtained carbon particles for an electrode by firing after polymerization. By using the low compatibility monomer together with the low compatibility organic solvent, the resulting carbon particles for electrodes are formed by gathering a large number of fine particles made of carbon. It has an open cell hollow structure in which a plurality of holes connected to each other are formed in the gap.

上記相溶性の低いモノマーとしては、例えば、ジビニルベンゼン、塩化ビニル、アクリロニトリル等が挙げられる。 Examples of the low compatibility monomer include divinylbenzene, vinyl chloride, acrylonitrile and the like.

上記相溶性の低い有機溶剤は、本発明の電極用炭素粒子の製造方法において中空剤の役割を果たすものである。
上記相溶性の低い有機溶剤は、上記相溶性の低いモノマーにあわせて適当な有機溶剤を選択する。例えば、上記相溶性の低いモノマーとしてジビニルベンゼンを用いる場合には、n−ヘプタン等の直鎖状炭化水素や、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素等が挙げられる。
The said organic solvent with low compatibility plays a role of a hollow agent in the manufacturing method of the carbon particle for electrodes of this invention.
As the organic solvent having low compatibility, an appropriate organic solvent is selected in accordance with the monomer having low compatibility. For example, when divinylbenzene is used as the monomer having low compatibility, examples thereof include linear hydrocarbons such as n-heptane and alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane.

上記モノマー含有混合物中において、上記相溶性の低いモノマー100重量部に対する上記相溶性の低い有機溶剤の配合量の好ましい下限は5重量部、好ましい上限は75重量部である。上記有機溶剤の配合量が5重量部未満であると、得られる電極用炭素粒子の内部に充分な空隙が形成されず、連続充放電時の複合金属酸化物粒子の体積変化を吸収できずに電極用炭素粒子が破損しやすくなることがある。上記有機溶剤の配合量が75重量部を超えると、得られる電極用炭素粒子の強度が低くなったり、粒子形状を維持することが難しくなったりすることがある。上記有機溶剤の配合量のより好ましい下限は10重量部、より好ましい上限は70重量部である。 In the monomer-containing mixture, the preferable lower limit of the blending amount of the low compatibility organic solvent with respect to 100 parts by weight of the low compatibility monomer is 5 parts by weight, and the preferable upper limit is 75 parts by weight. When the blending amount of the organic solvent is less than 5 parts by weight, sufficient voids are not formed inside the obtained carbon particles for electrodes, and the volume change of the composite metal oxide particles during continuous charge / discharge cannot be absorbed. The electrode carbon particles may be easily damaged. When the blending amount of the organic solvent exceeds 75 parts by weight, the strength of the obtained carbon particles for electrodes may be lowered, or it may be difficult to maintain the particle shape. The more preferable lower limit of the amount of the organic solvent is 10 parts by weight, and the more preferable upper limit is 70 parts by weight.

上記モノマー含有混合物中において、上記相溶性の低いモノマー100重量部に対する上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子の配合量の好ましい下限は1重量部である。上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子の配合量が1重量部未満であると、得られる電極用炭素粒子は高いリチウム吸蔵放出容量を発揮できないことがある。上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子の配合量のより好ましい下限は5重量部である。上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子の配合量の上限は特に限定されない。上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を大量に含有するほど、高いリチウム吸蔵放出容量を発揮できる電極用炭素粒子が得られる。ただし、上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子の配合量が多くなりすぎると、得られる電極用炭素粒子の導電性が不充分となることがある。上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子の配合量の好ましい上限は95重量部である。 In the monomer-containing mixture, the preferred lower limit of the compounding amount of the composite particles of silicon or silicon oxide and lithium oxide precursor with respect to 100 parts by weight of the monomer having low compatibility is 1 part by weight. When the compounding amount of the composite particles of silicon or silicon oxide and a lithium oxide precursor is less than 1 part by weight, the obtained carbon particles for an electrode may not exhibit a high lithium storage / release capacity. A more preferable lower limit of the compounding amount of the composite particles of silicon or silicon oxide and a lithium oxide precursor is 5 parts by weight. The upper limit of the compounding amount of the composite particles of silicon or silicon oxide and lithium oxide precursor is not particularly limited. The larger the amount of the composite particles of silicon or silicon oxide and lithium oxide precursor, the higher the carbon particles for electrodes that can exhibit a high lithium storage / release capacity. However, if the amount of the composite particles of silicon or silicon oxide and a lithium oxide precursor is too large, the conductivity of the resulting carbon particles for electrodes may be insufficient. The upper limit with preferable compounding quantity of the composite particle of the said silicon or silicon oxide, and a lithium oxide precursor is 95 weight part.

上記モノマー含有混合物は、重合開始剤を含有する。
上記重合開始剤としては、例えば、有機過酸化物、アゾ系化合物、金属イオンレドックス開始剤、光重合開始剤、過硫酸塩等の従来公知の重合開始剤を用いることができる。
上記モノマー含有混合物中の上記重合開始剤は必要量が配合されればよい。ただし、重合開始剤が少なすぎると上記モノマーが充分に重合せずに粒子が形成されないことがあり、過剰に配合されると分子量が上がらず、得られる電極用炭素粒子の後処理に支障が出ることがある。
The monomer-containing mixture contains a polymerization initiator.
As said polymerization initiator, conventionally well-known polymerization initiators, such as an organic peroxide, an azo compound, a metal ion redox initiator, a photoinitiator, a persulfate, can be used, for example.
A necessary amount of the polymerization initiator in the monomer-containing mixture may be blended. However, if the polymerization initiator is too small, the monomer may not be sufficiently polymerized and particles may not be formed. If it is added excessively, the molecular weight will not increase, and the post-treatment of the resulting carbon particles for electrodes will be hindered. Sometimes.

上記モノマー含有混合物は、必要に応じて他の添加剤を含有してもよい。例えば、黒鉛、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン及びフラーレンからなる群より選択される少なくとも1種の導電助剤を更に含有してもよい。上記導電助剤を含有することにより、得られる電極用炭素粒子の導電性をより向上させることができる。なかでも、上記モノマー含有混合物が黒鉛を含有する場合には、導電助剤としての役割に加えて、放電容量の増大効果も期待できる。 The monomer-containing mixture may contain other additives as necessary. For example, you may further contain the at least 1 sort (s) of conductive support agent selected from the group which consists of graphite, carbon black, a carbon nanotube, graphene, and fullerene. By containing the conductive aid, the conductivity of the obtained electrode carbon particles can be further improved. Especially, when the said monomer containing mixture contains graphite, in addition to the role as a conductive support agent, the increase effect of discharge capacity can also be anticipated.

上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子は、上述の方法により、別に予め調製しておく。 The composite particles of silicon or silicon oxide and lithium oxide precursor are separately prepared in advance by the above-described method.

上記モノマー含有混合物を調製する方法としては、例えば、上記相溶性の低いモノマー、上記相溶性の低い有機溶剤、上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子、及び、必要に応じて添加する添加剤を混合し、超音波分散させる等の方法が挙げられる。 As a method for preparing the monomer-containing mixture, for example, a monomer having low compatibility, an organic solvent having low compatibility, composite particles of silicon or a silicon oxide and a lithium oxide precursor, and addition as necessary For example, the additive may be mixed and ultrasonically dispersed.

本発明の電極用炭素粒子の製造方法は、上記モノマー含有混合物を水相に分散して、モノマー含有混合物の油滴が分散した懸濁液を調製する工程を有する。
上記水相を構成する水系媒体としては、例えば、水、アルコール、ケトン類等が挙げられる。
上記水系媒体は、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ポリビニルピロリドン、不溶性無機微粒子、高分子界面活性剤等の分散剤を含有することが好ましい。
The method for producing electrode carbon particles of the present invention includes a step of dispersing the monomer-containing mixture in an aqueous phase to prepare a suspension in which oil droplets of the monomer-containing mixture are dispersed.
Examples of the aqueous medium constituting the aqueous phase include water, alcohol, and ketones.
The aqueous medium preferably contains a dispersant such as polyvinyl alcohol, methyl cellulose, polyvinyl pyrrolidone, insoluble inorganic fine particles, and a polymer surfactant.

上記水相には、若干量の酸化リチウム前駆体と、pHを調整する目的でクエン酸等のバッファー成分を配合することが好ましい。
上記油相には、上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子が含有されている。このうち酸化リチウム前駆体は、僅かながら水相に溶出するおそれがあり、水相がアルカリ性である場合には、上記ケイ素粒子又は酸化ケイ素粒子と反応し、表面がアルカリエッチングされ、水素ガスが発生する。そこで水相にも予め酸化リチウム前駆体を加えることにより上記油相からの酸化リチウム前駆体の溶出を防止するとともに、クエン酸等のバッファーでpHを調整することにより、上記ケイ素粒子又は酸化ケイ素粒子がアルカリで劣化することが防止できる。
The aqueous phase is preferably blended with a slight amount of a lithium oxide precursor and a buffer component such as citric acid for the purpose of adjusting pH.
The oil phase contains composite particles of the silicon or silicon oxide and a lithium oxide precursor. Of these, the lithium oxide precursor may slightly elute into the aqueous phase. When the aqueous phase is alkaline, it reacts with the silicon particles or silicon oxide particles, the surface is alkali-etched, and hydrogen gas is generated. To do. Thus, by adding a lithium oxide precursor to the aqueous phase in advance, the elution of the lithium oxide precursor from the oil phase is prevented, and the pH is adjusted with a buffer such as citric acid, so that the silicon particles or silicon oxide particles are Can be prevented from being deteriorated by alkali.

上記懸濁液を調製する方法としては、例えば、上記モノマー含有混合物を水系媒体に添加して、ホモジナイザー、静置型スタティックミキサー、超音波ミキサー、超音波ホモジナイザー、シラスポーラスフィルター、撹拌羽根等の撹拌装置で撹拌する方法が挙げられる。
上記撹拌の条件により懸濁液中のモノマー含有混合物の油滴の大きさを制御することにより、得られる電極用炭素粒子の粒子径を調整することができる。
As a method for preparing the suspension, for example, the monomer-containing mixture is added to an aqueous medium, and a stirring device such as a homogenizer, a static static mixer, an ultrasonic mixer, an ultrasonic homogenizer, a shirasu porous filter, a stirring blade, or the like. The method of stirring with is mentioned.
By controlling the size of the oil droplets of the monomer-containing mixture in the suspension under the above stirring conditions, the particle diameter of the obtained carbon particles for electrodes can be adjusted.

本発明の電極用炭素粒子の製造方法は、上記懸濁液中の油滴を重合させて樹脂粒子を調製する工程を有する。
上記油滴を重合させて樹脂粒子を調製する際の重合条件は、例えば、上記懸濁液を窒素気流下、30〜95℃、1〜50時間程度撹拌する方法等が挙げられる。
得られた樹脂粒子は、懸濁液から分離され、水洗、乾燥、分級等の操作を経てその後の工程に供される。
The method for producing carbon particles for an electrode according to the present invention includes a step of preparing resin particles by polymerizing oil droplets in the suspension.
Examples of polymerization conditions for preparing resin particles by polymerizing the oil droplets include a method of stirring the suspension in a nitrogen stream at 30 to 95 ° C. for about 1 to 50 hours.
The obtained resin particles are separated from the suspension, and subjected to subsequent steps through operations such as washing with water, drying, and classification.

本発明の電極用炭素粒子の製造方法は、上記樹脂粒子を焼成する工程を有する。なお、この焼成工程により、上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子は、複合金属酸化物粒子となる。この際、酸化リチウム前駆体から放出された二酸化炭素等が気散することにより、得られる電極用炭素粒子が賦活化され、そのBET比表面積が著しく増大する。
上記焼成の条件は、樹脂粒子により適宜選択すればよい。
焼成温度は、1000℃以下、1000〜2500℃、2500℃以上の場合が考えられる。
焼成温度を1000℃以下とすると、得られる電極用炭素粒子をリチウムイオン二次電池用負極材料に用いた場合に、極めて高いリチウム吸蔵放出容量を発揮することができ、高い出力を得ることができる。ただし、リチウムイオン二次電池の出力が不安定となることがある。
焼成温度を1000〜2500℃とすると、得られる電極用炭素粒子をリチウムイオン二次電池用負極材料に用いた場合に、安定した出力特性とサイクル寿命とを発揮することができる。ただし、リチウム吸蔵放出容量は低くなり、高い出力のリチウムイオン二次電池は得られないことがある。
焼成温度を2500℃以上とすると、得られる電極用炭素粒子をリチウムイオン二次電池用負極材料に用いた場合に、極めて高いリチウム吸蔵放出容量を発揮することができ、高い出力を得ることができる。
The manufacturing method of the carbon particle for electrodes of this invention has the process of baking the said resin particle. In addition, the composite particle of the said silicon or a silicon oxide, and a lithium oxide precursor turns into a composite metal oxide particle by this baking process. At this time, carbon dioxide and the like released from the lithium oxide precursor are diffused, whereby the obtained carbon particles for electrodes are activated, and the BET specific surface area is remarkably increased.
The firing conditions may be appropriately selected depending on the resin particles.
The firing temperature may be 1000 ° C. or lower, 1000 to 2500 ° C., or 2500 ° C. or higher.
When the firing temperature is 1000 ° C. or lower, when the obtained carbon particles for an electrode are used as a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, an extremely high lithium storage / release capacity can be exhibited and a high output can be obtained. . However, the output of the lithium ion secondary battery may become unstable.
When the firing temperature is 1000 to 2500 ° C., stable output characteristics and cycle life can be exhibited when the obtained carbon particles for an electrode are used as a negative electrode material for a lithium ion secondary battery. However, the lithium storage / release capacity becomes low, and a high-power lithium ion secondary battery may not be obtained.
When the firing temperature is 2500 ° C. or higher, when the obtained electrode carbon particles are used as a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, a very high lithium storage / release capacity can be exhibited and a high output can be obtained. .

本発明の電極用炭素粒子は、従来のケイ素材料や炭素−ケイ素複合材料に代えて、ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を焼成してなる複合金属酸化物粒子を用いることにより、リチウム吸蔵放出容量が高く、かつ、連続充放電を行ってもリチウム吸蔵放出容量の低下の少ない長寿命のリチウムイオン二次電池用負極材料を得ることができる。更に、上記ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子の焼成を、電極用炭素粒子製造時の焼成工程に行って得た電極用炭素粒子を用いれば、特にハイレート特性に優れたリチウムイオン二次電池用負極材料を得ることができる。
本発明の電極用炭素粒子とバインダー樹脂とを含有するリチウムイオン二次電池用負極材料もまた、本発明の1つである。
The carbon particles for electrodes of the present invention are obtained by using composite metal oxide particles obtained by firing composite particles of silicon or silicon oxide and a lithium oxide precursor, instead of conventional silicon materials or carbon-silicon composite materials. In addition, a long-life negative electrode material for a lithium ion secondary battery having a high lithium storage / release capacity and a small decrease in the lithium storage / release capacity even when continuous charge / discharge is performed can be obtained. Furthermore, if the carbon particles for electrodes obtained by firing the composite particles of silicon or silicon oxide and a lithium oxide precursor in the firing step when producing the carbon particles for electrodes are used, lithium ions particularly excellent in high-rate characteristics A negative electrode material for a secondary battery can be obtained.
The negative electrode material for a lithium ion secondary battery containing the carbon particles for an electrode of the present invention and a binder resin is also one aspect of the present invention.

上記バインダー樹脂は、本発明の電極用粒子同士を結合させる結着剤の役割を果たし、任意の形状に成形する役割を果たす。ただし、大量にバインダー樹脂を添加すると、得られるリチウムイオン二次電池用負極材料の導電性が低下する恐れがある。
上記バインダー樹脂は、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素含有樹脂や、スチレンブタジエンゴム等が挙げられる。
The binder resin serves as a binder for bonding the electrode particles of the present invention, and plays a role of forming into an arbitrary shape. However, if a binder resin is added in a large amount, the conductivity of the obtained negative electrode material for a lithium ion secondary battery may be lowered.
Examples of the binder resin include fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, and styrene butadiene rubber.

本発明のリチウムイオン二次電池用負極材料は、黒鉛、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン及びフラーレンからなる群より選択される少なくとも1種の導電助剤を更に配合することが好ましい。上記導電助剤を配合することにより、本発明のリチウムイオン二次電池用負極材料の導電性をより向上させることができる。 The negative electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention preferably further contains at least one conductive aid selected from the group consisting of graphite, carbon black, carbon nanotubes, graphene, and fullerene. By mix | blending the said conductive support agent, the electroconductivity of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries of this invention can be improved more.

上記導電助剤の配合量の好ましい下限は1重量%、好ましい上限は90重量%である。上記導電助剤の配合量が1重量%未満であると、充分な導電性向上効果が得られないことがあり、90重量%を超えると、リチウム吸蔵容量が低下してしまうことがある。
なお、上記導電助剤をある程度以上配合すると、電極用粒子同士を結合させる結着剤の役割を発揮することもできる。上記導電助剤が結着剤の役割を発揮する場合には、結合樹脂の配合量を低減させることができ、より高い導電性を発揮することができる。
A preferable lower limit of the blending amount of the conductive assistant is 1% by weight, and a preferable upper limit is 90% by weight. If the blending amount of the conductive aid is less than 1% by weight, a sufficient conductivity improving effect may not be obtained, and if it exceeds 90% by weight, the lithium storage capacity may be lowered.
In addition, when the said conductive support agent is mix | blended to some extent, the role of the binder which couple | bonds the particle | grains for electrodes can also be exhibited. When the said conductive support agent exhibits the role of a binder, the compounding quantity of binder resin can be reduced and higher electroconductivity can be exhibited.

本発明のリチウムイオン二次電池用負極材料を製造する方法は、例えば、本発明の電極用粒子、導電助剤、バインダー樹脂を混合して混合物を得た後、成型する方法等が挙げられる。
上記混合物は、容易に成型できるように、有機溶剤を含有してもよい。
上記有機溶剤は、電極用粒子中に含有される上記結合樹脂に対する貧溶媒であって、上記バインダー樹脂を溶解可能な溶媒であれば特に限定されず、例えば、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド等が挙げられる。
The method for producing the negative electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention includes, for example, a method of molding after mixing the electrode particles of the present invention, a conductive additive and a binder resin to obtain a mixture.
The mixture may contain an organic solvent so that it can be easily molded.
The organic solvent is not particularly limited as long as it is a poor solvent for the binding resin contained in the electrode particles and can dissolve the binder resin. For example, N-methylpyrrolidone, N, N- Examples include dimethylformamide.

本発明によれば、高いリチウム吸蔵放出容量を有し、かつ、連続充放電を行ってもリチウム吸蔵放出容量の低下の少ない長寿命のリチウムイオン二次電池用負極材料を製造できる電極用炭素粒子、及び、該電極用炭素粒子を用いてなるリチウムイオン二次電池用負極材料を提供することができる。 According to the present invention, a carbon particle for an electrode having a high lithium storage / release capacity and capable of producing a long-life anode material for a lithium ion secondary battery with little decrease in lithium storage / release capacity even after continuous charge / discharge. And the negative electrode material for lithium ion secondary batteries which uses this carbon particle for electrodes can be provided.

複合金属酸化物粒子含有連胞中空炭素粒子の構造を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the structure of a composite metal oxide particle containing continuous cell hollow carbon particle.

以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
(1)ケイ素と炭酸リチウムとの複合粒子の調製
シリコン屑ウェハ(信越半導体)150g、φ20mmジルコニアボールを専用ジルコニア容器に入れ、遊星型ボールミル(FRITSCH社製、P−6)で400rpm、30分の条件でシリコン屑ウェハを粗粉砕した。
得られた粗粉砕シリコン50g、炭酸リチウム(和光純薬工業社製)50g、イソプロピルアルコール120g、φ1mmジルコニアビーズを専用ジルコニア容器に入れ、遊星型ボールミル(FRITSCH社製、P−6)で400rpm、120分の条件で混合し、平均粒径約100nmのケイ素と炭酸リチウムとの複合粒子のイソプロピルアルコール分散液を得た。
得られたケイ素と炭酸リチウムとの複合粒子のイソプロピルアルコール分散液を遠心分離機で分離、回収し、ケイ素と炭酸リチウムとの複合粒子(イソプロパノールのウェットケーキ:固形分66%)を得た。
Example 1
(1) Preparation of composite particles of silicon and lithium carbonate 150 g of silicon scrap wafer (Shin-Etsu Semiconductor), φ20 mm zirconia balls are put in a special zirconia container, and planetary ball mill (FRISCH, P-6) is 400 rpm for 30 minutes. The silicon scrap wafer was coarsely pulverized under the conditions.
50 g of the coarsely pulverized silicon obtained, 50 g of lithium carbonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 120 g of isopropyl alcohol, and φ1 mm zirconia beads were put into a dedicated zirconia container, and 400 rpm, 120 using a planetary ball mill (manufactured by FRITSCH, P-6). To obtain an isopropyl alcohol dispersion of composite particles of silicon and lithium carbonate having an average particle diameter of about 100 nm.
The resulting isopropyl alcohol dispersion of composite particles of silicon and lithium carbonate was separated and collected by a centrifugal separator to obtain composite particles of silicon and lithium carbonate (isopropanol wet cake: solid content 66%).

(2)電極用炭素粒子(複合金属酸化物粒子含有連胞中空炭素粒子)の製造
油相成分として、モノマーであるジビニルベンゼン70重量部と、中空剤であるノルマルヘプタン30重量部、ケイ素と炭酸リチウムとの複合粒子21重量部、顔料分散剤(楠本化成社製、DA−7301)10.5重量部を混合し、超音波分散した後、更に重合開始剤として有機過酸化物0.7重量部を添加し、モノマー混合物を調製した。
一方、水相成分として、純水500重量部、分散剤としてポリビニルアルコール5重量部、炭酸リチウム6.4重量部、クエン酸5重量部を混合した。
(2) Manufacture of carbon particles for electrodes (complex metal oxide particle-containing continuous hollow carbon particles) As oil phase components, 70 parts by weight of divinylbenzene as a monomer, 30 parts by weight of normal heptane as a hollow agent, silicon and carbonic acid 21 parts by weight of composite particles with lithium and 10.5 parts by weight of a pigment dispersant (manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd., DA-7301) were mixed and ultrasonically dispersed, and then 0.7 weight of an organic peroxide as a polymerization initiator. Part was added to prepare a monomer mixture.
On the other hand, 500 parts by weight of pure water as a water phase component, 5 parts by weight of polyvinyl alcohol, 6.4 parts by weight of lithium carbonate, and 5 parts by weight of citric acid as a dispersant were mixed.

得られた油相成分と水相成分とを混合し、ホモジナイザーで撹拌分散して懸濁液を調製した。得られた懸濁液を窒素気流下、80℃で2時間、撹拌、保持し、重合した。重合により得られた粒子を、乾燥して、樹脂粒子を得た。
得られた樹脂粒子を、大気雰囲気下、300℃で3時間熱処理した後、アルゴン雰囲気下、1000℃で3時間焼成して電極用炭素粒子を得た。
得られた電極用炭素粒子は、平均粒子径が10μm、粒子径のCv値が40%であった。なお、平均粒子径及びCv値は、電子顕微鏡(日立ハイテクノロジー社製、S−4300SE/N)を用いて任意の粒子約100個について観測することにより求めた。
The obtained oil phase component and aqueous phase component were mixed and stirred and dispersed with a homogenizer to prepare a suspension. The obtained suspension was polymerized by stirring and holding at 80 ° C. for 2 hours under a nitrogen stream. The particles obtained by polymerization were dried to obtain resin particles.
The obtained resin particles were heat-treated at 300 ° C. for 3 hours in an air atmosphere, and then fired at 1000 ° C. for 3 hours in an argon atmosphere to obtain carbon particles for electrodes.
The obtained carbon particles for an electrode had an average particle size of 10 μm and a Cv value of the particle size of 40%. The average particle size and Cv value were determined by observing about 100 arbitrary particles using an electron microscope (S-4300SE / N, manufactured by Hitachi High-Technology Corporation).

(実施例2、3)
ケイ素と炭酸リチウムとの複合粒子における炭酸リチウムの配合量(仕込み量、重量%)、電極用炭素粒子中における複合金属酸化物粒子の含有量を表1のようにした以外は実施例1と同様にして電極用炭素粒子を得た。
(Examples 2 and 3)
Example 1 except that the compounding amount of lithium carbonate in the composite particles of silicon and lithium carbonate (preparation amount, weight%) and the content of the composite metal oxide particles in the carbon particles for electrodes are as shown in Table 1. Thus, carbon particles for electrodes were obtained.

(実施例4)
(1)一酸化ケイ素と炭酸リチウムとの複合粒子の調製
一酸化ケイ素(大阪チタニウムテクノロジーズ社製、平均粒子径45μm以下)70g、炭酸リチウム(和光純薬工業社製)30g、イソプロピルアルコール120g、φ1mmジルコニアビーズを専用ジルコニア容器に入れ、遊星型ボールミル(FRITSCH社製、P−6)で400rpm、120分の条件で粉砕し、平均粒径約100nmの一酸化ケイ素と炭酸リチウムとの複合粒子のイソプロピルアルコール分散液を得た。
得られた一酸化ケイ素と炭酸リチウムとの複合粒子のイソプロピルアルコール分散液を遠心分離機で分離、回収し、一酸化ケイ素と炭酸リチウムとの複合粒子(イソプロパノールのウェットケーキ、固形分66%)を得た。
Example 4
(1) Preparation of composite particles of silicon monoxide and lithium carbonate 70 g of silicon monoxide (Osaka Titanium Technologies, average particle size 45 μm or less), 30 g of lithium carbonate (Wako Pure Chemical Industries), 120 g of isopropyl alcohol, φ1 mm The zirconia beads are put into a special zirconia container and pulverized with a planetary ball mill (FRITSCH, P-6) at 400 rpm for 120 minutes, and isopropyl as a composite particle of silicon monoxide and lithium carbonate having an average particle diameter of about 100 nm. An alcohol dispersion was obtained.
Isopropyl alcohol dispersion of the obtained composite particles of silicon monoxide and lithium carbonate is separated and collected by a centrifugal separator, and composite particles of silicon monoxide and lithium carbonate (isopropanol wet cake, solid content 66%) are collected. Obtained.

(2)電極用炭素粒子(複合金属酸化物粒子含有連胞中空炭素粒子)の製造
油相成分として、モノマーであるジビニルベンゼン70重量部と、中空剤であるノルマルヘプタン30重量部、一酸化ケイ素粒子と炭酸リチウムとの複合粒子21重量部、顔料分散剤(楠本化成社製、DA−7301)10.5重量部を混合し、超音波分散した後、更に重合開始剤として有機過酸化物0.7重量部を添加し、モノマー混合物を調製した。
一方、水相成分として、純水500重量部、分散剤としてポリビニルアルコール5重量部、炭酸リチウム6.4重量部、クエン酸5重量部を混合した。
(2) Manufacture of carbon particles for electrodes (complex metal oxide particle-containing continuous hollow carbon particles) As oil phase components, 70 parts by weight of divinylbenzene as a monomer, 30 parts by weight of normal heptane as a hollow agent, silicon monoxide 21 parts by weight of composite particles of particles and lithium carbonate and 10.5 parts by weight of a pigment dispersant (manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd., DA-7301) are mixed and ultrasonically dispersed, and then an organic peroxide 0 is added as a polymerization initiator. .7 parts by weight were added to prepare a monomer mixture.
On the other hand, 500 parts by weight of pure water as a water phase component, 5 parts by weight of polyvinyl alcohol, 6.4 parts by weight of lithium carbonate, and 5 parts by weight of citric acid as a dispersant were mixed.

得られた油相成分と水相成分とを混合し、ホモジナイザーで撹拌分散して懸濁液を調製した。得られた懸濁液を窒素気流下、80℃で2時間、撹拌、保持し、重合した。重合により得られた粒子を、乾燥して、樹脂粒子を得た。
得られた樹脂粒子を、大気雰囲気下、300℃で3時間熱処理した後、アルゴン雰囲気下、1000℃で3時間焼成して電極用炭素粒子を得た。
得られた電極用炭素粒子は、平均粒子径が10μm、粒子径のCv値が40%であった。なお、平均粒子径及びCv値は、電子顕微鏡(日立ハイテクノロジー社製、S−4300SE/N)を用いて任意の粒子約100個について観測することにより求めた。
The obtained oil phase component and aqueous phase component were mixed and stirred and dispersed with a homogenizer to prepare a suspension. The obtained suspension was polymerized by stirring and holding at 80 ° C. for 2 hours under a nitrogen stream. The particles obtained by polymerization were dried to obtain resin particles.
The obtained resin particles were heat-treated at 300 ° C. for 3 hours in an air atmosphere, and then fired at 1000 ° C. for 3 hours in an argon atmosphere to obtain carbon particles for electrodes.
The obtained carbon particles for an electrode had an average particle size of 10 μm and a Cv value of the particle size of 40%. The average particle size and Cv value were determined by observing about 100 arbitrary particles using an electron microscope (S-4300SE / N, manufactured by Hitachi High-Technology Corporation).

(実施例5)
二酸化ケイ素(ナカライテスク社製)70g、炭酸リチウム(和光純薬工業社製)30g、イソプロピルアルコール120g、φ1mmジルコニアビーズを専用ジルコニア容器に入れ、遊星型ボールミル(FRITSCH社製、P−6)で400rpm、120分の条件で粉砕し、平均粒径約100nmの二酸化ケイ素と炭酸リチウムとの複合粒子のイソプロピルアルコール分散液を得た。
得られた二酸化ケイ素と炭酸リチウムとの複合粒子のイソプロピルアルコール分散液を遠心分離機で分離、回収し、二酸化ケイ素と炭酸リチウムとの複合粒子(イソプロパノールのウェットケーキ、固形分66%)を得た。
得られた二酸化ケイ素と炭酸リチウムとの複合粒子を用いた以外は、実施例4と同様にして電極用粒子を得た。
(Example 5)
70 g of silicon dioxide (manufactured by Nacalai Tesque), 30 g of lithium carbonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 120 g of isopropyl alcohol, and φ1 mm zirconia beads are put into a special zirconia container, and 400 rpm with a planetary ball mill (manufactured by FRITSCH, P-6). The mixture was pulverized for 120 minutes to obtain an isopropyl alcohol dispersion of composite particles of silicon dioxide and lithium carbonate having an average particle size of about 100 nm.
The resulting isopropyl alcohol dispersion of composite particles of silicon dioxide and lithium carbonate was separated and collected by a centrifugal separator to obtain composite particles of silicon dioxide and lithium carbonate (isopropanol wet cake, solid content 66%). .
Electrode particles were obtained in the same manner as in Example 4 except that the obtained composite particles of silicon dioxide and lithium carbonate were used.

(比較例1)
ケイ素と炭酸リチウムとの複合粒子を配合しなかった以外は実施例1と同様にして電極用粒子を得た。
(Comparative Example 1)
Electrode particles were obtained in the same manner as in Example 1 except that the composite particles of silicon and lithium carbonate were not blended.

(比較例2)
ケイ素と炭酸リチウムとの複合粒子に代えて、ケイ素(アルドリッチ社製、シリコンナノパウダー)を用いたこと以外は実施例1と同様にして電極用粒子を得た。
(Comparative Example 2)
Instead of the composite particles of silicon and lithium carbonate, electrode particles were obtained in the same manner as in Example 1 except that silicon (silicon nanopowder manufactured by Aldrich) was used.

(比較例3)
電極用粒子として黒鉛(和光純薬社製、平均粒子径20μm、粒子径のCv値50%)を用いた。
(Comparative Example 3)
Graphite (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, average particle size 20 μm, Cv value 50% of particle size) was used as electrode particles.

(比較例4)
電極用粒子として活性炭(日本ノリット社製、Norit SX Plus、平均粒子径160μm、粒子径のCv値120%)を用いた。
(Comparative Example 4)
Activated carbon (Norit SX Plus, Norit SX Plus, average particle size 160 μm, particle size Cv value 120%) was used as the electrode particles.

(比較例5)
電極用粒子としてケイ素(アルドリッチ社製、シリコンナノパウダー)を用いた。
(Comparative Example 5)
Silicon (Aldrich, silicon nanopowder) was used as the electrode particles.

(比較例6)
中空剤であるノルマルヘプタンを加えない以外は、比較例2と同様にして、電極用粒子を得た。
(Comparative Example 6)
Electrode particles were obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that normal heptane as a hollow agent was not added.

(比較例7)
電極用粒子としてメソカーボンマイクロビーズ(MCMB粒子、Ningbo Shanshan New Material Tech社製、G15)を用いた。
(Comparative Example 7)
Mesocarbon microbeads (MCMB particles, manufactured by Ningbo Shanshan New Material Tech, G15) were used as electrode particles.

(比較例8)
電極用粒子としてハードカーボン粒子(クレハ社製、カーボトロンP(J))を用いた。
(Comparative Example 8)
Hard carbon particles (manufactured by Kureha Corp., Carbotron P (J)) were used as the electrode particles.

(評価)
実施例及び比較例で得られた電極用粒子について、下記のように評価を行った。ただし、比較例5は、評価を行おうとしたが、測定不能であった。
結果を表1及び表2に示した。
(Evaluation)
The electrode particles obtained in Examples and Comparative Examples were evaluated as follows. However, Comparative Example 5 tried to be evaluated but could not be measured.
The results are shown in Tables 1 and 2.

(1)電極用粒子の活物質容量の測定
下述する(4)リチウムイオン二次電池のハーフセル評価の100サイクルのうちの最大放電容量を、電極用粒子の活物質容量とした。
(1) Measurement of active material capacity of electrode particles (4) The maximum discharge capacity in 100 cycles of half-cell evaluation of a lithium ion secondary battery is defined as the active material capacity of electrode particles.

(2)電極用粒子のBET比表面積の測定
測定装置として、自動比表面積測定装置(BET、島津製作所社製、Gemini2375)を用い、吸着ガスをN、測定平衡圧を1〜15kPa(相対圧を0.005〜0.5)の条件で測定を行った。
加熱真空乾燥した試料管を計量し、これに試料を適量投入して室温にて1時間真空乾燥した後、80℃にて1時間真空乾燥を行った。室温まで冷却してから計量し、試料管の重量を差し引いて試料重量とした。次いで、試料管内に窒素ガス送り込んで、BETプロットを得て比表面積に換算した。
(2) As an apparatus for measuring and measuring the BET specific surface area of the electrode particles, an automatic specific surface area measuring apparatus (BET, manufactured by Shimadzu Corporation, Gemini 2375) is used, the adsorption gas is N 2 , and the measurement equilibrium pressure is 1 to 15 kPa (relative pressure). Was measured under the condition of 0.005 to 0.5).
A sample tube that had been heated and dried under vacuum was weighed, and an appropriate amount of sample was added thereto, followed by vacuum drying at room temperature for 1 hour, followed by vacuum drying at 80 ° C. for 1 hour. The sample was cooled to room temperature and weighed, and the weight of the sample tube was subtracted to obtain the sample weight. Next, nitrogen gas was fed into the sample tube to obtain a BET plot and converted to a specific surface area.

(3)リチウムイオン二次電池のフルセル評価
(3−1)リチウムイオン二次電池の作製
電極用粒子100重量部に対して、導電助剤としてカーボンブラック(三菱化学社製、♯3230B)10重量部、バインダー樹脂としてポリフッ化ビニリデン10重量部、有機溶剤としてN−メチルピロリドンを混合して混合液を調製した。
得られた混合液を、1.5mAh/cm以上となるように厚さ18μmのCu箔の片面に塗布し、乾燥した後、プレスロールで加圧成形してリチウムイオン二次電池用負極材料を得て、これを直径16mmの円盤状に打抜き負極シートを作製した。
(3) Full Cell Evaluation of Lithium Ion Secondary Battery (3-1) Fabrication of Lithium Ion Secondary Battery Carbon Black (# 3230B, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) 10 wt. A mixture was prepared by mixing 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder resin and N-methylpyrrolidone as an organic solvent.
The obtained liquid mixture is applied to one side of a 18 μm thick Cu foil so as to be 1.5 mAh / cm 2 or more, dried, and then press-molded with a press roll to form a negative electrode material for a lithium ion secondary battery. This was punched out into a disk shape with a diameter of 16 mm to produce a negative electrode sheet.

得られた負極シートを用いてコイン型モデルセルを作製した。
即ち、得られた直径16mmの負極シートと直径16mmの対極リチウム金属とをセパレータを介して積層した。セパレータに電解液を含浸した後、これらを上部缶と下部缶によりガスケットを介してかしめ付けた。上部缶と下部缶には、負極電極及び正極電極がそれぞれ接触して導通がとられるようにした。
なお、セパレータとしては、厚さ25μm、直径24mmのポリエチレン製微孔膜を用い、電解液としては、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとの体積比1:2の混合溶媒に、電解質としてLiPFを濃度1mol/Lとなるように溶解した溶液を用いた。
得られた、コイン型モデルセルの理論容量は3.0mAhとなり、フルセル評価の電池(放電)容量はmAhで表す。
A coin-type model cell was produced using the obtained negative electrode sheet.
That is, the obtained negative electrode sheet having a diameter of 16 mm and a counter electrode lithium metal having a diameter of 16 mm were laminated via a separator. After impregnating the separator with the electrolytic solution, these were caulked with an upper can and a lower can through a gasket. The upper can and the lower can were contacted by the negative electrode and the positive electrode, respectively.
As the separator, a polyethylene microporous film having a thickness of 25 μm and a diameter of 24 mm was used. As the electrolyte, a mixed solvent of ethylene carbonate and dimethyl carbonate in a volume ratio of 1: 2 was used, and LiPF 6 was used as the electrolyte at a concentration of 1 mol. A solution dissolved so as to be / L was used.
The theoretical capacity of the obtained coin-type model cell is 3.0 mAh, and the battery (discharge) capacity for full cell evaluation is represented by mAh.

(3−2)充放電条件は、電流0で1時間休止後、電流レート1C及び10Cに相当する電流で4.2Vまで電圧が上昇した後、0.5時間保持し、充電した。10分間休止した後、電流レート1C及び10Cで電圧が2.7Vになるまで放電した。10分間休止した後、この放充電を繰り返した。その間の通電量から充放電容量を求めた。 (3-2) The charge / discharge conditions were as follows: after 1 hour of rest at current 0, the voltage rose to 4.2 V at a current corresponding to current rates 1C and 10C, and then held for 0.5 hours and charged. After resting for 10 minutes, the battery was discharged at a current rate of 1C and 10C until the voltage reached 2.7V. After resting for 10 minutes, this discharging was repeated. The charge / discharge capacity was determined from the amount of electricity applied during that time.

(4)リチウムイオン二次電池のハーフセル評価
充放電条件は、電流0で4時間休止後、1Cに相当する電流で0.002Vまで電圧が降下した後、0.5時間保持し、充電した。10分間休止した後、電流1Cで電圧が3Vになるまで放電した。10分間休止した後、この放充電を繰り返した。その間の通電量から充放電容量を求めた。
また、下記式から初期充放電効率(%)及び2サイクル目の充放電効率(%)を計算した。なお、この試験では、リチウムを負極材料へ吸蔵する過程を充電、離脱する過程を放電とした。
初期充放電効率(%)
=(第1サイクルの放電容量/第1サイクルの充電容量)×100
2サイクル目の充放電効率(%)
=(第2サイクルの放電容量/第2サイクルの充電容量)×100
10サイクル目の充放電効率(%)
=(第10サイクルの放電容量/第10サイクルの充電容量)×100
20サイクル目の充放電効率(%)
=(第20サイクルの放電容量/第20サイクルの充電容量)×100
100サイクル目の充放電効率(%)
=(第100サイクルの放電容量/第100サイクルの充電容量)×100
(4) Half-cell evaluation charging / discharging conditions of the lithium ion secondary battery were rested for 4 hours at a current of 0, then dropped to 0.002 V at a current corresponding to 1 C, held for 0.5 hours and charged. After resting for 10 minutes, the battery was discharged at a current of 1 C until the voltage reached 3V. After resting for 10 minutes, this discharging was repeated. The charge / discharge capacity was determined from the amount of electricity applied during that time.
Further, the initial charge / discharge efficiency (%) and the second cycle charge / discharge efficiency (%) were calculated from the following formula. In this test, the process of occluding lithium into the negative electrode material was charged and the process of detaching was defined as discharge.
Initial charge / discharge efficiency (%)
= (Discharge capacity of the first cycle / Charge capacity of the first cycle) × 100
Second cycle charge / discharge efficiency (%)
= (Discharge capacity of the second cycle / Charge capacity of the second cycle) × 100
10th cycle charge / discharge efficiency (%)
= (Discharge capacity of 10th cycle / Charge capacity of 10th cycle) × 100
20th cycle charge / discharge efficiency (%)
= (20th cycle discharge capacity / 20th cycle charge capacity) x 100
100th cycle charge / discharge efficiency (%)
= (100th cycle discharge capacity / 100th cycle charge capacity) x 100

上記サイクルを10回、20回及び100回繰り返し、下記式を用いてサイクル特性を計算した。
2サイクル目から10サイクル目の容量維持率(%)
=(第10サイクルにおける放電容量/第2サイクルにおける放電容量)×100
2サイクル目から20サイクル目の容量維持率(%)
=(第20サイクルにおける放電容量/第2サイクルにおける放電容量)×100
2サイクル目から100サイクル目の容量維持率(%)
=(第100サイクルにおける放電容量/第2サイクルにおける放電容量)×100
The above cycle was repeated 10 times, 20 times and 100 times, and the cycle characteristics were calculated using the following formula.
Capacity maintenance rate (%) from 2nd cycle to 10th cycle
= (Discharge capacity in the 10th cycle / discharge capacity in the 2nd cycle) × 100
Capacity maintenance rate from the 2nd cycle to the 20th cycle (%)
= (Discharge capacity in 20th cycle / Discharge capacity in 2nd cycle) × 100
Capacity maintenance rate from the 2nd cycle to the 100th cycle (%)
= (Discharge capacity in the 100th cycle / discharge capacity in the second cycle) × 100

Figure 0005759307
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Figure 0005759307
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本発明によれば、高いリチウム吸蔵放出容量を有し、かつ、連続充放電を行ってもリチウム吸蔵放出容量の低下の少ない長寿命のリチウムイオン二次電池用負極材料を製造できる電極用炭素粒子、及び、該電極用炭素粒子を用いてなるリチウムイオン二次電池用負極材料を提供することができる。 According to the present invention, a carbon particle for an electrode having a high lithium storage / release capacity and capable of producing a long-life anode material for a lithium ion secondary battery with little decrease in lithium storage / release capacity even after continuous charge / discharge. And the negative electrode material for lithium ion secondary batteries which uses this carbon particle for electrodes can be provided.

1 複合金属酸化物粒子含有連胞中空炭素粒子
11 微細なグレイン(炭素からなるマトリックス)
12 互いに繋がった複数の孔
13 複合金属酸化物粒子
1 Composite Metal Oxide Particle Containing Cystic Hollow Carbon Particles 11 Fine Grain (Carbon Matrix)
12 A plurality of holes 13 connected to each other 13 Composite metal oxide particles

Claims (5)

炭素からなる微細粒子が多数寄り集まって構成されるとともに、該微細粒子同士の間隙に互いに繋がった複数の孔が形成されて連胞中空構造を呈する炭素粒子に、ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を焼成してなる複合金属酸化物粒子が含有されている電極用炭素粒子を製造する方法であって、
得られるポリマーとの相溶性の低いモノマー、得られるポリマーとの相溶性の低い有機溶剤、及び、ケイ素又は酸化ケイ素と酸化リチウム前駆体との複合粒子を混合してモノマー含有混合物を調製する工程と、前記モノマー含有混合物を水相に分散して、モノマー含有混合物の油滴が分散した懸濁液を調製する工程と、前記懸濁液中の油滴を重合させて樹脂粒子を調製する工程と、前記樹脂粒子を焼成する工程とを有し、
前記得られるポリマーとの相溶性の低いモノマー及び前記得られるポリマーとの相溶性の低い有機溶剤と、得られるポリマーとは、Fedorsの式により算出される溶解性パラメータ(SP値)の差が1.5以上ある
ことを特徴とする電極用炭素粒子の製造方法。
Silicon or silicon oxide and lithium oxide precursor are formed into carbon particles that are composed of a large number of fine particles made of carbon and have a plurality of pores connected to each other in the gaps between the fine particles to form a continuous cell hollow structure. A method for producing carbon particles for an electrode containing composite metal oxide particles obtained by firing composite particles with a body,
A step of preparing a monomer-containing mixture by mixing a monomer having low compatibility with the obtained polymer, an organic solvent having low compatibility with the obtained polymer, and composite particles of silicon or silicon oxide and a lithium oxide precursor; A step of dispersing the monomer-containing mixture in an aqueous phase to prepare a suspension in which oil droplets of the monomer-containing mixture are dispersed; and a step of polymerizing the oil droplets in the suspension to prepare resin particles; , possess a step of firing the resin particles,
The difference in solubility parameter (SP value) calculated by the Fedors equation is 1 between the monomer having low compatibility with the obtained polymer and the organic solvent having low compatibility with the obtained polymer, and the obtained polymer. A method for producing carbon particles for an electrode, characterized by having 5 or more .
酸化リチウム前駆体は、炭酸リチウムであることを特徴とする請求項1記載の電極用炭素粒子の製造方法。 The method for producing carbon particles for an electrode according to claim 1 , wherein the lithium oxide precursor is lithium carbonate. 請求項1又は2記載の電極用炭素粒子の製造方法により得られたものであることを特徴とする電極用炭素粒子。An electrode carbon particle obtained by the method for producing an electrode carbon particle according to claim 1 or 2. 請求項3記載の電極用炭素粒子とバインダー樹脂とを含有することを特徴とするリチウムイオン二次電池用負極材料。A negative electrode material for a lithium ion secondary battery, comprising the carbon particles for an electrode according to claim 3 and a binder resin. 黒鉛、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン及びフラーレンからなる群より選択される少なくとも1種の導電助剤が配合されていることを特徴とする請求項4記載のリチウムイオン二次電池用負極材料。5. The negative electrode material for a lithium ion secondary battery according to claim 4, wherein at least one conductive aid selected from the group consisting of graphite, carbon black, carbon nanotubes, graphene and fullerene is blended.
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