JP5821932B2 - Graphite negative electrode material, method for producing the same, and negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same - Google Patents

Graphite negative electrode material, method for producing the same, and negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same Download PDF

Info

Publication number
JP5821932B2
JP5821932B2 JP2013233919A JP2013233919A JP5821932B2 JP 5821932 B2 JP5821932 B2 JP 5821932B2 JP 2013233919 A JP2013233919 A JP 2013233919A JP 2013233919 A JP2013233919 A JP 2013233919A JP 5821932 B2 JP5821932 B2 JP 5821932B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
graphite
electrode material
lithium secondary
graphite negative
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013233919A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014060168A (en
Inventor
宇尾野 宏之
宏之 宇尾野
鎌田 富行
富行 鎌田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2013233919A priority Critical patent/JP5821932B2/en
Publication of JP2014060168A publication Critical patent/JP2014060168A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5821932B2 publication Critical patent/JP5821932B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

本発明は、黒鉛を含む負極材料及びその製造方法、並びにそれを用いたリチウム二次電池用負極及びリチウム二次電池に関する。具体的には、タップ密度が高く、かつ、微粉量の少ない黒鉛負極材料及びその製造方法、並びにそれを用いたリチウム二次電池用負極及びリチウム二次電池に関する。   The present invention relates to a negative electrode material containing graphite, a method for producing the same, and a negative electrode for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery using the same. Specifically, the present invention relates to a graphite negative electrode material having a high tap density and a small amount of fine powder, a production method thereof, a negative electrode for a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery using the graphite negative electrode material.

近年、電子機器の小型化に伴い、高容量の二次電池が必要になっている。特に、ニッケル・カドミウム、ニッケル・水素電池に比べ、よりエネルギー密度の高い非水溶媒系リチウム二次電池が注目されている。従来、電池の高容量化は広く検討されていたが、電池に要求される性能も高度化しており、さらなる高容量化が望まれている。   In recent years, with the miniaturization of electronic devices, high-capacity secondary batteries are required. In particular, non-aqueous solvent type lithium secondary batteries having higher energy density are attracting attention as compared with nickel / cadmium and nickel / hydrogen batteries. Conventionally, the increase in capacity of the battery has been widely studied, but the performance required for the battery has also been advanced, and further increase in capacity is desired.

リチウム二次電池の負極材料として、これまで金属や黒鉛などが検討されている。近年では、高容量化、高効率でサイクル特性に優れるという点で黒鉛が広く用いられている。高容量化が求められる中で、タップ密度の高い粒子状の黒鉛は、活物質の充填密度を向上することができるという点で優れている。そして、粒子状の黒鉛を含む負極材料を、簡便に、安定して製造する方法を確立することが求められている。   Metals, graphite, and the like have been studied as negative electrode materials for lithium secondary batteries. In recent years, graphite has been widely used in terms of high capacity, high efficiency, and excellent cycle characteristics. Among the demands for higher capacity, particulate graphite having a high tap density is excellent in that the packing density of the active material can be improved. And it is calculated | required to establish the method of manufacturing the negative electrode material containing particulate graphite simply and stably.

こうした中で、特許文献1には、フリーカーボン含有量0.3重量%以下のタールやピッチを400〜600℃で熱処理して得られたバルクメソフェーズカーボンを高速粉砕及び/又は剪断粉砕を行って粉砕し、その後、焼成、黒鉛化することにより、高度に異方性が発達し、放電容量が350mAh/g以上の、黒鉛負極材料が得られることが記載されている。   Under these circumstances, Patent Document 1 discloses that bulk mesophase carbon obtained by heat-treating tar or pitch having a free carbon content of 0.3% by weight or less at 400 to 600 ° C. is subjected to high-speed pulverization and / or shear pulverization. It is described that a graphite negative electrode material having a high anisotropy and a discharge capacity of 350 mAh / g or more can be obtained by pulverizing, followed by firing and graphitization.

また特許文献2には、フリーカーボン含有量が1重量%以下のタールやピッチを400〜900℃で熱処理して得たバルクメソフェーズを粉砕、焼成、黒鉛化することにより、層間距離d0020.3360nm以下、タップ密度1.2g/cm3以上、放電容量348〜360mAh/gの黒鉛負極材料が得られることが記載されている。 Further, Patent Document 2 discloses that a bulk mesophase obtained by heat-treating tar or pitch having a free carbon content of 1 wt% or less at 400 to 900 ° C. is pulverized, fired, and graphitized to obtain an interlayer distance d 002 . It is described that a graphite negative electrode material having 3360 nm or less, a tap density of 1.2 g / cm 3 or more, and a discharge capacity of 348 to 360 mAh / g can be obtained.

特開2001−316105号公報JP 2001-316105 A 特開2002−47006号公報JP 2002-47006 A

リチウム二次電池の高容量化においては、活物質の充填密度の向上だけでなく、電解液との過剰な反応を抑制し、不可逆容量を低減させるために微粉量を減らすことや、高密度にするための圧延による粒子破壊を抑制するために、黒鉛負極材料1g当たりに含まれる粒子の平均総個数を減らすことが重要となっている。   In increasing the capacity of lithium secondary batteries, not only the packing density of the active material is improved, but excessive reaction with the electrolyte is suppressed, and the amount of fine powder is reduced in order to reduce the irreversible capacity. In order to suppress particle breakage due to rolling, it is important to reduce the average total number of particles contained per gram of graphite negative electrode material.

しかしながら、特許文献1や2に記載されているように、従来の粒子状の黒鉛負極材料では、活物質の充填密度を向上させるためにタップ密度の高い粒子状の黒鉛を製造する際に、高速粉砕等によって黒鉛を粉砕し、その後分級して黒鉛負極材料を得ているので、粉砕及び分級により微粉が大量に発生してしまうという問題があった。更に、黒鉛負極材料1g当たりに含まれる粒子の平均総個数が多くなってしまい、この黒鉛負極材料は、高密度化のために電極を圧延する工程において、粒子状の黒鉛が壊れ易いという問題があった。更に、これらのタップ密度の高い黒鉛負極材料の製造は、多くの工程を必要とするため、コストが高いという問題もあった。   However, as described in Patent Documents 1 and 2, the conventional particulate graphite negative electrode material has a high speed when producing particulate graphite having a high tap density in order to improve the packing density of the active material. Since graphite was pulverized by pulverization or the like and then classified to obtain a graphite negative electrode material, there was a problem that a large amount of fine powder was generated by pulverization and classification. Further, the average total number of particles contained per 1 g of the graphite negative electrode material is increased, and this graphite negative electrode material has a problem that the particulate graphite is easily broken in the process of rolling the electrode to increase the density. there were. Furthermore, since the production of these graphite negative electrode materials having a high tap density requires many steps, there is a problem that the cost is high.

本発明は上記の課題に鑑みて創案されたものである。即ち、本発明は、タップ密度が高く、1g当たりに含まれる粒子の平均総個数が少なく、微粉量が少ないリチウム二次電池用黒鉛負極材料及びその製造方法、並びにそれを用いたリチウム二次電池用負極及びリチウム二次電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems. That is, the present invention relates to a graphite negative electrode material for a lithium secondary battery having a high tap density, a small average total number of particles contained per gram and a small amount of fine powder, a method for producing the same, and a lithium secondary battery using the same. An object of the present invention is to provide a negative electrode and a lithium secondary battery.

本発明の発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行なった。その結果、タップ密度が高く、1g当たりに含まれる粒子の平均総個数が少なく、微粉量の少ない黒鉛負極材料を安定して効率的に製造できる方法を見出し、本発明を完成させた。   The inventors of the present invention have intensively studied to solve the above problems. As a result, the inventors have found a method capable of stably and efficiently producing a graphite negative electrode material having a high tap density, a small average total number of particles contained per gram, and a small amount of fine powder, and completed the present invention.

即ち、本発明は、キノリン不溶分が20質量%以下のピッチ原料を出発材料として用い、出発材料を熱処理する工程と、熱処理後の材料を球形化処理する工程と、球形化処理後の材料を焼成する工程と、場合により焼成を終えた材料を黒鉛化する工程とを含む、リチウム二次電池用黒鉛負極材料の製造方法である。
また、本発明は、上記製造方法で製造されたリチウム二次電池用黒鉛負極材料である。
また、本発明は、上記リチウム二次電池用負極材料を含有するリチウム二次電池である。
That is, the present invention uses a pitch raw material having a quinoline insoluble content of 20% by mass or less as a starting material, heat-treating the starting material, spheroidizing the heat-treated material, and spheroidizing material. It is a manufacturing method of the graphite negative electrode material for lithium secondary batteries including the process of baking, and the process of graphitizing the material which finished baking depending on the case.
Moreover, this invention is the graphite negative electrode material for lithium secondary batteries manufactured with the said manufacturing method.
Moreover, this invention is a lithium secondary battery containing the said negative electrode material for lithium secondary batteries.

本発明によれば、タップ密度が高く、1g当たりに含まれる粒子の平均総個数が少なく、微粉量が少ない黒鉛負極材料を得ることができ、高充填密度化が可能であり、且つ、不可逆容量の少ない優れたリチウム二次電池を実現することができる。
また、本発明の製造方法によれば、黒鉛負極材料を効率よく安定して製造することができるため、工業上非常に有用である。
According to the present invention, a graphite negative electrode material having a high tap density, a small average total number of particles contained per gram, and a small amount of fine powder can be obtained, a high packing density can be achieved, and an irreversible capacity. Therefore, it is possible to realize an excellent lithium secondary battery with a small amount.
In addition, according to the production method of the present invention, the graphite negative electrode material can be produced efficiently and stably, which is very useful industrially.

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の説明に制限されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における本発明の変形態様も実施することができる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following description, and modifications of the present invention can be implemented without departing from the gist of the present invention.

[1.製造方法]
本発明の黒鉛負極材料の製造方法は、キノリン不溶分が20質量%以下のピッチ原料を出発材料として用い、出発材料を熱処理する工程と、熱処理した材料を球形化処理する工程と、球形化した材料を焼成する工程と、場合により焼成を終えた後の材料を黒鉛化する工程とを含む。
[1. Production method]
The method for producing a graphite negative electrode material of the present invention uses a pitch raw material having a quinoline insoluble content of 20% by mass or less as a starting material, heat-treats the starting material, spheroidizes the heat-treated material, and spheroidizes. A step of firing the material and optionally a step of graphitizing the material after the firing.

本発明の製造方法によれば、キノリン不溶分が20質量%以下に低減されたピッチ原料を出発材料として選択すると共に、これを焼成し、場合により焼成を終えた後の材料を黒鉛化する工程に先立って、球形化処理を行うことによって、タップ密度が高く、1g当たりに含まれる粒子の平均総個数が少なく、微粉量の少ない黒鉛負極材料を得ることができる。
以下、本発明の製造方法の各工程について、それぞれ詳細に説明する。
According to the production method of the present invention, the pitch raw material in which the quinoline insoluble content is reduced to 20% by mass or less is selected as a starting material, and this is calcined, and optionally the material after calcining is graphitized Prior to spheroidization, a graphite negative electrode material having a high tap density, a small average total number of particles contained per gram, and a small amount of fine powder can be obtained.
Hereafter, each process of the manufacturing method of this invention is each demonstrated in detail.

(出発材料の選択)
本明細書においてピッチ原料とは、ピッチ及びそれに順ずるものを含む意味であり、適当な処理を行なうことによって黒鉛化することができるものをいう。
ピッチ原料としては、例えばタールや重質油やピッチなどが挙げられる。
タールの具体例としては、コールタール、石油系タールなどが挙げられる。重質油の具体例としては、石油系重質油の接触分解油、熱分解油、常圧残油、減圧残油などが挙げられる。ピッチの具体例としては、コールタールピッチ、石油系ピッチ、合成ピッチなどが挙げられる。これらの中でも、芳香族炭化水素を多く含むコールタールピッチが好ましい。これらのピッチ原料は、何れか1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の比率で任意に組み合わせて用いても良い。
(Selection of starting material)
In the present specification, the pitch raw material means a pitch and its equivalent, and means a material that can be graphitized by performing an appropriate treatment.
Examples of the pitch raw material include tar, heavy oil, and pitch.
Specific examples of tar include coal tar and petroleum tar. Specific examples of the heavy oil include catalytic cracked oil, pyrolysis oil, atmospheric residual oil, and vacuum residual oil of petroleum heavy oil. Specific examples of the pitch include coal tar pitch, petroleum pitch, and synthetic pitch. Among these, coal tar pitch containing a large amount of aromatic hydrocarbon is preferable. Any one of these pitch raw materials may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination at an arbitrary ratio.

出発材料としては、上述のピッチ原料であって、ピッチ原料中に含まれるキノリン不溶分の含有量が0.000〜20.000質量%、好ましくは0.001〜10.000質量%、更に好ましくは0.002〜7.000質量%の範囲であるものを用いる。
キノリン不溶分とは、コールタールなどのピッチ原料中に微量に含まれるサブミクロン単位の炭素粒子や極微小なスラッジ等であり、これが多すぎると黒鉛化過程での結晶性向上を著しく阻害し、黒鉛化後の放電容量の著しい低下を招く。なお、キノリン不溶分の測定方法としては、例えばJIS K2425に規定された方法を用いることができる。
本発明の効果を妨げない限り、出発材料として上述のピッチ原料に加え、各種の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を併用しても良い。
The starting material is the pitch raw material described above, and the quinoline-insoluble content contained in the pitch raw material is 0.000 to 20.000% by mass, preferably 0.001 to 10.000% by mass, and more preferably Is in the range of 0.002 to 7.000% by mass.
The quinoline insoluble matter is submicron unit carbon particles or ultrafine sludge contained in a minute amount in pitch raw materials such as coal tar, and if this is too much, the crystallinity improvement in the graphitization process is significantly inhibited. The discharge capacity after graphitization is significantly reduced. In addition, as a measuring method of a quinoline insoluble matter, the method prescribed | regulated to JISK2425, for example can be used.
As long as the effects of the present invention are not hindered, various thermosetting resins, thermoplastic resins, and the like may be used in combination in addition to the pitch raw material described above as a starting material.

(熱処理)
まず、選択したピッチ原料を出発材料として用いて、熱処理を施し、黒鉛結晶の前駆体であるバルクメソフェーズ(熱処理した黒鉛結晶前駆体。以下、「熱処理黒鉛結晶前駆体」という)を得る。この熱処理黒鉛結晶前駆体を粉砕後、焼成等の再熱処理する際に、その一部又は全部が溶融するが、ここで熱処理によって揮発分の含量を調整しておくことにより、その溶融状態を適切に制御することができる。なお、熱処理黒鉛結晶前駆体に含まれる揮発分としては、通常、水素、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ピレン等が挙げられる。
(Heat treatment)
First, heat treatment is performed using the selected pitch raw material as a starting material, and a bulk mesophase (heat treated graphite crystal precursor, hereinafter referred to as “heat treated graphite crystal precursor”), which is a precursor of graphite crystal, is obtained. When this heat treated graphite crystal precursor is pulverized and then reheated such as by firing, a part or all of it is melted. Can be controlled. The volatile component contained in the heat-treated graphite crystal precursor usually includes hydrogen, benzene, naphthalene, anthracene, pyrene and the like.

熱処理の際の温度条件は、好ましくは400〜600℃、より好ましくは450〜510℃である。熱処理の温度が400℃未満であると揮発分が多くなるため、大気中で安全に熱処理黒鉛結晶前駆体の粉砕が行ない難くなる一方で、600℃を超えると黒鉛結晶が過度に発達してしまい、後に球形化処理を施した場合でも高タップ密度の黒鉛負極材料を得ることが困難となる。   The temperature condition during the heat treatment is preferably 400 to 600 ° C, more preferably 450 to 510 ° C. When the temperature of the heat treatment is less than 400 ° C., the amount of volatile components increases, so that it becomes difficult to pulverize the heat-treated graphite crystal precursor safely in the air. On the other hand, when the temperature exceeds 600 ° C., the graphite crystals are excessively developed. Even when the spheroidization treatment is performed later, it is difficult to obtain a graphite negative electrode material having a high tap density.

また、熱処理を行なう時間は、好ましくは1〜48時間、より好ましくは10〜24時間である。熱処理の時間が1時間未満であると不均一な熱処理黒鉛結晶前駆体となり不適切である一方で、48時間を超えると生産性が良好ではなくなり、処理費用が高くなり、製造上難しい。
なお、熱処理の温度及び累積時間が上記の範囲内であれば、複数回に分けて熱処理を行なっても良い。
Further, the heat treatment time is preferably 1 to 48 hours, more preferably 10 to 24 hours. If the heat treatment time is less than 1 hour, it is inappropriate because it is a non-uniform heat treated graphite crystal precursor, while if it exceeds 48 hours, the productivity is not good, the treatment cost is high, and the production is difficult.
Note that the heat treatment may be performed in multiple steps as long as the temperature and the accumulated time of the heat treatment are within the above ranges.

熱処理を行なう際には、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下、又は、ピッチ原料から発生する揮発分雰囲気下で行なうことが好ましい。
熱処理に用いる装置としては、特に制限はないが、例えば、シャトル炉、トンネル炉、電気炉、オートクレーブ等の反応槽、コーカー(コークス製造の熱処理槽)などを用いることができる。熱処理時には、必要に応じて炉内等で攪拌を行なっても良い。
The heat treatment is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or in a volatile atmosphere generated from pitch raw materials.
The apparatus used for the heat treatment is not particularly limited. For example, a shuttle furnace, a tunnel furnace, an electric furnace, an autoclave or other reaction tank, a coker (heat treatment tank for coke production), or the like can be used. During the heat treatment, stirring may be performed in a furnace or the like as necessary.

熱処理によって得られる熱処理黒鉛結晶前駆体の揮発分の含有量(VM:Volatile Matter)は、好ましくは4〜30質量%、より好ましくは5〜20質量%である。揮発分が4質量%未満であると、粉砕時に粒子が針状に割れ、タップ密度の低下を招き易く、揮発分が30質量%を超えると、揮発分が多いため大気中で安全に粉砕を行ない難い。   The volatile content (VM) of the heat treated graphite crystal precursor obtained by the heat treatment is preferably 4 to 30% by mass, more preferably 5 to 20% by mass. When the volatile content is less than 4% by mass, the particles are crushed into needles during pulverization and the tap density is likely to decrease. When the volatile content exceeds 30% by mass, the volatile content is high, so the pulverization can be safely performed in the atmosphere. It is difficult to do.

(粉砕)
次に、熱処理によって得られた熱処理黒鉛結晶前駆体を粉砕する。熱処理により大きな単位で同一方向に並びかけている熱処理黒鉛結晶前駆体の結晶を微細化するためである。
なお、通常の粉砕とは、物質に力を加えて、その大きさを減少させ、物質の粒径や粒度分布等を調節する操作をいう。
(Pulverization)
Next, the heat-treated graphite crystal precursor obtained by heat treatment is pulverized. This is because the heat treatment graphite crystal precursor crystals arranged in the same direction in large units by heat treatment are refined.
Note that normal pulverization refers to an operation of applying force to a substance to reduce its size and adjusting the particle size, particle size distribution, etc. of the substance.

粉砕は、粉砕後の熱処理黒鉛結晶前駆体の粒度が、好ましくは1〜2000μm、より好ましくは5〜1000μm中でも好ましくは5〜500μm、より好ましくは5〜200μm、特に好ましくは5〜50μmとなるように行なう。上記粒度が1μm未満では、粉砕中若しくは粉砕後に熱処理した黒鉛結晶前駆体の表面が空気と触れることで酸化し、黒鉛化過程での結晶性の向上が阻害され、黒鉛化後の放電容量の低下を招くことがある。一方、上記粒度が5000μmを超えると、粉砕による微細化効果が薄れ結晶が配向し易くなり、黒鉛材料を用いた電極の活物質配向比が低くなり、電池充電時の電極膨張を抑制し難くなる。
粒度とは、例えばレーザー回折/散乱法粒度分布測定による体積基準の粒度分布から得られる50%粒径(d50)をいう。
In the pulverization, the particle size of the heat treated graphite crystal precursor after pulverization is preferably 1 to 2000 μm, more preferably 5 to 1000 μm, preferably 5 to 500 μm, more preferably 5 to 200 μm, and particularly preferably 5 to 50 μm. To do. When the particle size is less than 1 μm, the surface of the graphite crystal precursor that has been heat-treated during or after pulverization is oxidized by contact with air, and the improvement in crystallinity during the graphitization process is hindered, resulting in a decrease in discharge capacity after graphitization. May be invited. On the other hand, when the particle size exceeds 5000 μm, the effect of refining by pulverization is reduced and the crystal is easily oriented, the active material orientation ratio of the electrode using the graphite material is lowered, and it is difficult to suppress the electrode expansion during battery charging. .
The particle size refers to, for example, a 50% particle size (d 50 ) obtained from a volume-based particle size distribution by laser diffraction / scattering particle size distribution measurement.

粉砕に用いる装置は、特に制限はないが、例えば、粗粉砕機としてはジョークラッシャー、衝撃式クラッシャー、コーンクラッシャー等が挙げられ、中間粉砕機としてはロールクラッシャー、ハンマーミル等が挙げられ、微粉砕機としてはターボミル、ボールミル、振動ミル、ピンミル、攪拌ミル、ジェットミル等が挙げられる。   The apparatus used for pulverization is not particularly limited. Examples of the coarse pulverizer include a jaw crusher, an impact crusher, and a cone crusher. Examples of the intermediate pulverizer include a roll crusher and a hammer mill. Examples of the machine include a turbo mill, a ball mill, a vibration mill, a pin mill, a stirring mill, and a jet mill.

(球形化処理)
粉砕後の熱処理黒鉛結晶前駆体を球形化処理する。これにより、焼成後の黒鉛粒子のタップ密度が向上する。
本明細書において球形化処理とは、通常の粒径制御のための粉砕処理とは異なり、意図的に粒子の球形化を目的として行う処理をいう。具体的には、球形化処理とは、衝撃力を主体に粒子の相互作用も含めた圧縮、摩擦、剪断力等の機械的作用を繰返し粒子に与える処理を行うことをいい、球形化処理を行うことにより、少なくとも平均円形度及び1g当たりの粒子の平均総個数が特定の値を有するように黒鉛負極材料を処理することをいう。
(Spheroidization processing)
The heat treated graphite crystal precursor after pulverization is spheroidized. Thereby, the tap density of the graphite particle after baking improves.
In the present specification, the spheroidizing process is a process intentionally performed for the purpose of spheroidizing particles, unlike the pulverizing process for controlling the particle size. Specifically, the spheronization treatment is a process in which mechanical action such as compression, friction, shearing force, etc. including impact of particles as the main component is repeatedly applied to the particles. By performing, it means that the graphite negative electrode material is treated so that at least the average circularity and the average total number of particles per gram have specific values.

球形化処理を行う装置としては、例えばケーシング内部に多数のブレードを設置した高速回転ローターを備えた装置を使用することができ、このような装置としては、例えばハイブリダイゼーション(奈良機械製作所製)等が挙げられる。この装置を使用して、粉砕後の黒鉛結晶前駆体に対して衝撃圧縮、摩擦、剪断等の機械的作用を与えて、粉砕しながら表面処理を行い、更に気流式分級機等を用いて分級する一連の操作を任意の回数繰り返すこの操作は、球形化処理の一例であり、装置及び操作は、これに限定されることなく、球形化処理することが可能である。   As an apparatus for performing the spheroidizing treatment, for example, an apparatus including a high-speed rotating rotor in which a large number of blades are installed inside a casing can be used. Examples of such an apparatus include hybridization (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.) and the like. Is mentioned. Using this equipment, mechanical treatments such as impact compression, friction, and shear are applied to the ground graphite crystal precursor after pulverization, surface treatment is performed while pulverizing, and classification is performed using an airflow classifier or the like. This operation of repeating a series of operations to be performed an arbitrary number of times is an example of a spheronization process, and the apparatus and operation are not limited to this, and the spheronization process can be performed.

(焼成)
次に、球形化処理された熱処理黒鉛結晶前駆体を焼成する。本発明においては、焼成された熱処理黒鉛結晶前駆体を黒鉛結晶前駆体という。
焼成は、熱処理黒鉛結晶前駆体の揮発分を完全に除去するために行う。
焼成を行なう際の温度は、好ましくは800〜2000℃、より好ましくは1000〜1500℃である。温度が800℃未満であると、揮発分が完全に除去され難くなる。一方、温度が2000℃を超えると、焼成設備に費用が掛かる場合がある。
焼成を行なう時に、温度を上記範囲に保持する保持時間は特に制限されないが、30分以上、72時間以下である。
(Baking)
Next, the spheroidized heat-treated graphite crystal precursor is fired. In the present invention, the calcined heat-treated graphite crystal precursor is referred to as a graphite crystal precursor.
Firing is performed in order to completely remove the volatile components of the heat-treated graphite crystal precursor.
The temperature at the time of baking is preferably 800 to 2000 ° C, more preferably 1000 to 1500 ° C. When the temperature is lower than 800 ° C., it is difficult to completely remove volatile components. On the other hand, if the temperature exceeds 2000 ° C., the firing equipment may be expensive.
The holding time for maintaining the temperature in the above range when firing is not particularly limited, but is 30 minutes or longer and 72 hours or shorter.

焼成は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下、又は、熱処理黒鉛結晶前駆体から発生するガスによる非酸化性雰囲気下で行なう。また、黒鉛化工程が必要な場合には、製造工程の簡略化のため、焼成工程を組み込まずに、直接黒鉛化を行なうことも可能である。
焼成に用いる装置としては特に制限はないが、例えば、シャトル炉、トンネル炉、電気炉、リードハンマー炉、ロータリーキルン等を用いることができる。
Firing is performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or in a non-oxidizing atmosphere with a gas generated from a heat-treated graphite crystal precursor. In addition, when a graphitization step is necessary, it is possible to directly graphitize without incorporating a firing step in order to simplify the manufacturing process.
Although there is no restriction | limiting in particular as an apparatus used for baking, For example, a shuttle furnace, a tunnel furnace, an electric furnace, a lead hammer furnace, a rotary kiln etc. can be used.

(黒鉛化)
焼成を行なった黒鉛結晶前駆体は、場合により次に黒鉛化を行っても良い。
黒鉛化は、電池評価における放電容量を大きくするために、黒鉛負極材料の結晶性を向上させるために行う。
したがって、材料を使用する目的に併せて、黒鉛化を実施すれば良く、焼成のみだけでも本発明の黒鉛負極材料を得ることができる。
黒鉛化を行なう際の温度は、好ましく2000〜3200℃、より好ましくは3000〜3100℃である。黒鉛化の温度が3200℃を超えると、電池の可逆容量が小さくなる虞があり、高容量な電池を作り難い。また、黒鉛化の温度が2000℃未満であると、黒鉛の昇華量が多くなり易い。
黒鉛化を行なう時に保持時間は特に制限されないが、通常1分よりも長い時間であり、72時間以下である。
(Graphitization)
If necessary, the calcined graphite crystal precursor may be graphitized next.
Graphitization is performed to improve the crystallinity of the graphite negative electrode material in order to increase the discharge capacity in battery evaluation.
Therefore, graphitization may be performed in accordance with the purpose of using the material, and the graphite negative electrode material of the present invention can be obtained only by firing.
The temperature during graphitization is preferably 2000 to 3200 ° C, more preferably 3000 to 3100 ° C. When the graphitization temperature exceeds 3200 ° C., the reversible capacity of the battery may be reduced, and it is difficult to make a high capacity battery. If the graphitization temperature is less than 2000 ° C., the amount of graphite sublimation tends to increase.
The holding time is not particularly limited when graphitization is performed, but it is usually longer than 1 minute and not longer than 72 hours.

黒鉛化は、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下、又は、焼成した黒鉛結晶前駆体から発生するガスによる非酸化性雰囲気下で行なう。
黒鉛化に使用する装置としては特に制限はないが、例えば、直接通電炉、アチソン炉、間接通電式として抵抗加熱炉、誘導加熱炉等が挙げられる。
Graphitization is performed in an inert gas atmosphere such as argon gas, or in a non-oxidizing atmosphere by a gas generated from a calcined graphite crystal precursor.
Although there is no restriction | limiting in particular as an apparatus used for graphitization, For example, a resistance heating furnace, an induction heating furnace etc. are mentioned as a direct current furnace, an Atchison furnace, and an indirect electricity supply type.

なお、黒鉛化を行う時、若しくはそれ以前の工程、即ち、熱処理から焼成までの工程において、Si、B等の黒鉛化触媒を材料(ピッチ原料又は熱処理黒鉛結晶前駆体)の中に組み込むか、材料の表面に上記黒鉛化触媒を接触させても良い。   In addition, when graphitization is performed or in the previous process, that is, the process from heat treatment to firing, a graphitization catalyst such as Si or B is incorporated into the material (pitch raw material or heat treated graphite crystal precursor), The graphitization catalyst may be brought into contact with the surface of the material.

(その他の処理)
その他、発明の効果が妨げられない限りにおいて、上記の各処理に加え、再分級処理等の各種の処理を行なうことができる。再分級処理は、焼成後、黒鉛化処理後の粒度を目的の粒径にするべく、粗粉や微粉を除去するためのものである。
分級処理に用いる装置としては特に制限はないが、例えば、乾式篩い分けの場合:回転式篩い、動揺式篩い、旋動式篩い、振動式篩い、乾式気流式分級の場合:重力式分級機、慣性力式分級機、遠心力式分級機(クラシファイア、サイクロン等)、湿式篩い分け、機械的湿式分級機、水力分級機、沈降分級機、遠心式湿式分級機等を用いることができる。
(Other processing)
In addition, as long as the effects of the invention are not hindered, various processes such as a reclassification process can be performed in addition to the above processes. The reclassification treatment is for removing coarse powder and fine powder so that the particle size after the graphitization treatment after firing is the target particle size.
There are no particular restrictions on the equipment used for the classification process. For example, in the case of dry sieving: rotary sieving, oscillating sieving, rotating sieving, vibrating sieving, dry airflow classifying: gravity classifier, Inertial force classifiers, centrifugal classifiers (classifiers, cyclones, etc.), wet sieving, mechanical wet classifiers, hydraulic classifiers, sedimentation classifiers, centrifugal wet classifiers and the like can be used.

再分級処理は、焼成の後、黒鉛化を行う場合は、焼成の後に再分級処理を行ってから黒鉛化しても良く、焼成後黒鉛化した後、再分級処理を行っても良い。再分級処理を省略することも可能である。   In the reclassification treatment, when graphitization is performed after firing, the reclassification treatment may be performed after firing, followed by graphitization, or the reclassification treatment may be performed after graphitization after firing. It is possible to omit the reclassification process.

以上説明した本発明の黒鉛負極材料の製造方法によれば、タップ密度が高く、1g当たりの平均総個数が少なく、微粉量が少ない黒鉛負極材料を製造することができる。
本発明の方法により製造された黒鉛負極材料は、リチウム二次電池の負極材料として用いた場合に、高充填密度化が可能であり、且つ、不可逆容量の少ない優れたリチウム二次電池を実現することができる。
また、本発明の製造方法によれば、特定の物性を有する黒鉛負極材料を、効率よく安定して製造することができる。
According to the method for producing a graphite negative electrode material of the present invention described above, a graphite negative electrode material having a high tap density, a small average total number per 1 g, and a small amount of fine powder can be produced.
When used as a negative electrode material for a lithium secondary battery, the graphite negative electrode material produced by the method of the present invention realizes an excellent lithium secondary battery with a high packing density and a low irreversible capacity. be able to.
Further, according to the production method of the present invention, a graphite negative electrode material having specific physical properties can be produced efficiently and stably.

[2.リチウム二次電池用黒鉛負極材料]
上記の製造方法によって得られる黒鉛負極材料は、球形化処理を行うことによって、以下の物性を満たすものとなる。
<平均円形度>
本発明の黒鉛負極材料は、平均円形度が、好ましくは0.90〜0.98、より好ましくは0.91〜0.97である。
平均円形度が0.90未満であると、粒子間の空隙が小さくなり、負荷特性が低下する場合がある。一方、平均円形度が0.98を超えると、衝撃力を主体に粒子の相互作用も含めた圧縮、摩擦、剪断力等の機械的作用を繰返し粒子に与える球形化処理を強く又は長時間行う必要があり、微粉量が増大する場合がある。
[2. Graphite negative electrode material for lithium secondary battery]
The graphite negative electrode material obtained by the above production method satisfies the following physical properties by performing a spheronization treatment.
<Average circularity>
The graphite negative electrode material of the present invention has an average circularity of preferably 0.90 to 0.98, more preferably 0.91 to 0.97.
If the average circularity is less than 0.90, the gap between the particles becomes small, and the load characteristics may be deteriorated. On the other hand, when the average circularity exceeds 0.98, the spheroidizing treatment for repeatedly applying mechanical action such as compression, friction, shearing force and the like including the interaction of particles mainly on the impact force to the particles is performed strongly or for a long time. There is a need to increase the amount of fine powder.

平均円形度は、フロー式粒子像分析装置(例えば、シメックスインダストリアル社製FPIA)を用いて、測定対象(ここでは黒鉛負極材料)0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2体積%水溶液50mLに混合し、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定し、粒径3〜40μmの範囲の粒子について測定した下記式(1)で与えられる円形度の平均値をいう。
円形度=粒子投影面積と同じ面積の円の周長/粒子投影像の周長・・・(1)
For the average circularity, 0.2 g of a measurement target (here, a graphite negative electrode material) was measured using a flow type particle image analyzer (for example, FPIA manufactured by Simex Industrial Co., Ltd.), polyoxyethylene (20) as a surfactant. After mixing with 50 mL of 0.2% by volume aqueous solution of sorbitan monolaurate and irradiating 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute, the detection range is specified as 0.6 to 400 μm, and the particle size ranges from 3 to 40 μm. The average value of the circularity given by the following formula (1) measured for the particles.
Circularity = circumference of a circle having the same area as the particle projection area / perimeter of the particle projection image (1)

<粒子の平均総個数>
本発明の黒鉛負極材料は、粒子の平均総個数が、好ましくは3×10個/g以下、より好ましくは2×10個/g以下、更に好ましくは1×10個/g以下である。
粒子の平均総個数とは、前述のフロー式粒子像分析による個数基準円相当径分布に測定した際に求められる、測定対象1g中に存在する粒子の総個数をいう。
この粒子の平均総個数が多い場合は、高密度化のために電極を圧延する工程において、粒子状の黒鉛負極材料が壊れやすく、黒鉛の形状が壊れると微粉を生じ易くなり、この微粉が電解液と過剰に反応して、不可逆容量が低下しやすくなる。
<Average total number of particles>
In the graphite negative electrode material of the present invention, the average total number of particles is preferably 3 × 10 6 particles / g or less, more preferably 2 × 10 6 particles / g or less, and further preferably 1 × 10 6 particles / g or less. is there.
The average total number of particles refers to the total number of particles present in 1 g of the measurement target, which is obtained when measurement is performed on the number-based circle-equivalent diameter distribution by the flow particle image analysis described above.
When the average total number of these particles is large, in the process of rolling the electrode to increase the density, the particulate graphite negative electrode material is fragile, and when the graphite shape is broken, it tends to generate fine powder. It reacts excessively with the liquid, and the irreversible capacity tends to decrease.

<体積基準の90%粒径と10%の粒径の比(d90/d10)>
本発明の黒鉛負極材料は、レーザー回折/散乱法粒度分布測定による体積基準の粒度分布における90%粒径(d90)と10%粒径(d10)の比(d90/d10)が、好ましくは1.5〜2.8、より好ましくは1.7〜2.5である。
このd90/d10の比が大きくなると、黒鉛負極材料の粒度分布が広がっていることを示し、微粉及び粗粉が多いこと、特に微粉量が多いことを示す。したがって、d90/d10が、2.8を超えると、微粉量が多くなり、充填密度、不可逆容量が低下しやすい。一方、d90/d10が、1.5未満であると、粒度分布が狭過ぎるため、粒子状の黒鉛同士の電気的な接触が取り難くなり、サイクル特性等の電池特性が低下しやすい。
黒鉛負極材料のd90/d10が上記の範囲内であると、高密度充填化が可能であり、不可逆容量の少ないリチウム二次電池用の負極を形成することができる。
<Ratio of volume-based 90% particle size and 10% particle size (d 90 / d 10 )>
The graphite negative electrode material of the present invention has a ratio (d 90 / d 10 ) of 90% particle size (d 90 ) to 10% particle size (d 10 ) in the volume-based particle size distribution measured by laser diffraction / scattering particle size distribution measurement. , Preferably 1.5 to 2.8, more preferably 1.7 to 2.5.
When the ratio of d 90 / d 10 is increased, it indicates that the particle size distribution of the graphite negative electrode material is widened, indicating that there are a large amount of fine powder and coarse powder, especially a large amount of fine powder. Thus, d 90 / d 10 is greater than 2.8, the number of fine amount, packing density, irreversible capacity tends to decrease. On the other hand, if d 90 / d 10 is less than 1.5, the particle size distribution is too narrow, so that it is difficult to make electrical contact between the particulate graphite, and battery characteristics such as cycle characteristics are likely to deteriorate.
When d 90 / d 10 of the graphite negative electrode material is within the above range, high density packing is possible, and a negative electrode for a lithium secondary battery with a small irreversible capacity can be formed.

<体積基準の平均粒径(d50)>
本発明の黒鉛負極材料は、その体積基準の平均粒径が、好ましくは5〜60μm、より好ましくは10〜30μmである。
本明細書において、平均粒径とは、レーザー回折/散乱法粒度分布測定による体積基準の粒度分布におけるメジアン径(d50)をいう。
体積基準の平均粒径が、5μm未満であると、タップ密度が小さくなり、電極を製造したときに活物質の充填密度が上がり難く、高容量の電池を得難い。一方、60μmを越えると、塗布により電極を製造する時に塗工むらが生じ易い。
<Average particle size based on volume (d 50 )>
The graphite negative electrode material of the present invention has a volume-based average particle diameter of preferably 5 to 60 μm, more preferably 10 to 30 μm.
In this specification, the average particle diameter means a median diameter (d 50 ) in a volume-based particle size distribution measured by laser diffraction / scattering particle size distribution measurement.
When the volume-based average particle diameter is less than 5 μm, the tap density is small, and when the electrode is manufactured, the packing density of the active material is difficult to increase, and it is difficult to obtain a high-capacity battery. On the other hand, if it exceeds 60 μm, uneven coating tends to occur when an electrode is produced by coating.

体積基準の粒度分布は、レーザー回折式粒度分布計(例えば、LA−700、堀場製作所社製)を用いて、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの2体積%水溶液(約1ml)を黒鉛負極材料に混合し、イオン交換水を分散媒として測定した値を用いることができる。体積基準の粒度分布50%粒径(d50)から平均粒径(メジアン径)を測定し、90%粒径(d90)と10%粒径(d10)からこれらの比(d90/d10)を測定する。 The volume-based particle size distribution is determined by using a laser diffraction particle size distribution analyzer (for example, LA-700, manufactured by HORIBA, Ltd.), a 2% by volume aqueous solution of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate as a surfactant ( About 1 ml) is mixed with the graphite negative electrode material, and a value measured using ion-exchanged water as a dispersion medium can be used. The average particle diameter (median diameter) is measured from the volume-based particle size distribution 50% particle diameter (d 50 ), and the ratio (d 90 /) is determined from the 90% particle diameter (d 90 ) and the 10% particle diameter (d 10 ). d 10 ) is measured.

<最小粒径(dmin)、最大粒径(dmax)>
本発明の黒鉛負極材料は、その最小粒径(dmin)が、好ましくは3.5μm以上、より好ましくは4.0μm以上、また、その最大粒径(dmax)が、好ましくは150.0μm以下、より好ましくは140.0μm以下である。最小粒径(dmin)がこれ以下だと、微粉量が多いことを意味し、比表面積の増加の一因となり不可逆容量が増加する傾向にある。また、最大粒径がこれよりも大きい場合、電極を作製する際に平滑な面を得ることが困難であり、優れた電池特性を得難い。
最小粒径(dmin)及び最大粒径(dmax)は、体積基準の平均粒径と同様に、レーザー回折式粒度分布計を用いたレーザー回折/散乱法粒度分布測定による体積基準の粒度分布から測定できる。
<Minimum particle size (d min ), maximum particle size (d max )>
The graphite negative electrode material of the present invention has a minimum particle size (d min ) of preferably 3.5 μm or more, more preferably 4.0 μm or more, and a maximum particle size (d max ) of preferably 150.0 μm. Hereinafter, it is more preferably 140.0 μm or less. If the minimum particle size (d min ) is less than this, it means that the amount of fine powder is large, and this tends to increase the specific surface area and tends to increase the irreversible capacity. Moreover, when the maximum particle size is larger than this, it is difficult to obtain a smooth surface when producing an electrode, and it is difficult to obtain excellent battery characteristics.
The minimum particle size (d min ) and the maximum particle size (d max ) are, as with the volume-based average particle size, the volume-based particle size distribution by laser diffraction / scattering particle size distribution measurement using a laser diffraction particle size distribution meter. Can be measured from

<タップ密度>
本発明の黒鉛負極材料は、タップ密度が、好ましくは0.90〜1.60g/cm3、より好ましくは1.00〜1.50g/cm3である。タップ密度が0.90g/cm未満であると、活物質の充填密度が向上し難く、高容量の電池が得難い。一方、1.60g/cmを超えると、電極中の気孔量が少なくなり、好ましい電池特性が得難い。
<Tap density>
The graphite negative electrode material of the present invention has a tap density of preferably 0.90 to 1.60 g / cm 3 , more preferably 1.00 to 1.50 g / cm 3 . When the tap density is less than 0.90 g / cm 3, it is difficult to improve the packing density of the active material and it is difficult to obtain a high-capacity battery. On the other hand, when it exceeds 1.60 g / cm 3 , the amount of pores in the electrode decreases, and it is difficult to obtain preferable battery characteristics.

タップ密度としては、目開き300μmの篩を使用し、20cm3のタッピングセルに黒鉛材料を落下させてセルを満杯に充填した後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いてストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時のタッピング密度を測定した値を用いることができる。 As the tap density, a sieve having an opening of 300 μm is used, and after dropping the graphite material into a 20 cm 3 tapping cell to fill the cell, a powder density measuring instrument (for example, a tap denser manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.) is used. The value obtained by performing tapping with a stroke length of 10 mm 1000 times and measuring the tapping density at that time can be used.

<面間隔>
本発明の黒鉛負極材料は、X線回折により測定した(002)面の面間隔d002が、好ましくは0.3450nm以下、より好ましくは0.3410nm以下である。
この範囲を上回る場合、即ち、結晶性が劣る場合には、電極を製造したときに活物質の単位重量当たりの放電容量が小さくなる場合がある。一方、面間隔d002の下限は、理論的限界として通常0.3354nm以上である。
<Surface spacing>
The graphite negative electrode material of the present invention has a (002) plane spacing d 002 measured by X-ray diffraction of preferably 0.3450 nm or less, more preferably 0.3410 nm or less.
When exceeding this range, that is, when the crystallinity is inferior, the discharge capacity per unit weight of the active material may be reduced when the electrode is manufactured. On the other hand, the lower limit of the surface spacing d 002 as theoretical limit is usually 0.3354nm or more.

また、本発明の黒鉛負極材料は、X線回折により測定したc軸方向の結晶子の大きさLc002が、好ましくは10nm以上、より好ましくは20nm以上である。この範囲を下回ると、本発明の黒鉛材料を用いて電極を製造したときの活物質重量当たりの放電容量が小さくなる虞がある。
上記のX線回折により測定した面間隔d002及び結晶子の大きさLc002としては、炭素材料学会の学振法に従って測定される値を用いることができる。なお、学振法においては、100nm(1000Å)以上の値は区別されず、すべて「>1000(Å)」と記述される。
Further, the graphite negative electrode material of the present invention, the size Lc 002 of the c-axis direction of crystallites measured by X-ray diffraction is preferably 10nm or more, and more preferably 20nm or more. Below this range, the discharge capacity per weight of the active material when an electrode is produced using the graphite material of the present invention may be reduced.
As the interplanar spacing d 002 and the crystallite size Lc 002 measured by the X-ray diffraction, values measured in accordance with the Gakushin method of the Carbon Materials Society of Japan can be used. In the Gakushin method, values of 100 nm (1000 Å) or more are not distinguished and are all described as “> 1000 (Å)”.

<その他の特徴>
本発明の黒鉛材料のBET比表面積は、特に制限されないが、好ましくは0.2〜10.0m2/g、より好ましくは0.3〜6.0m2/g更に好ましくは0.6〜5.0m2/gである。BET比表面積の値が0.2m/g未満であると、充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなり易く、リチウムが電極表面で析出し易くなるため、安全上問題となる場合がある。一方、10.0m/gを超えると、電解液との反応性が増加し、ガス発生が多くなり易く、好ましい電池が得られにくい。
<Other features>
The BET specific surface area of the graphite material of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 10.0 m 2 / g, more preferably 0.3 to 6.0 m 2 / g, still more preferably 0.6 to 5 0.0 m 2 / g. When the value of the BET specific surface area is less than 0.2 m 2 / g, the acceptability of lithium is likely to deteriorate during charging, and lithium is likely to precipitate on the electrode surface, which may cause a safety problem. On the other hand, if it exceeds 10.0 m 2 / g, the reactivity with the electrolytic solution increases, gas generation tends to increase, and a preferable battery is difficult to obtain.

BET比法で測定した比表面積としては、比表面積計(例えば、大倉理研製全自動表面積測定装置)を用い、測定対象(ここでは黒鉛負極材料)に対して、窒素流通下350℃で15分間、予備乾燥を行った後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3になるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用い、ガス流動法による窒素吸着BET6点法によって測定した値を用いることができる。   As the specific surface area measured by the BET ratio method, a specific surface area meter (for example, a fully automatic surface area measuring device manufactured by Ritsu Okura) is used, and the measurement object (here, graphite negative electrode material) is 15 minutes at 350 ° C. under nitrogen flow. After the preliminary drying, using a nitrogen helium mixed gas accurately adjusted so that the relative pressure of nitrogen to atmospheric pressure is 0.3, the value measured by the nitrogen adsorption BET 6 point method by the gas flow method is Can be used.

[3.負極]
本発明の黒鉛負極材料を活物質として含有する活物質層を集電体上に形成することにより、リチウム二次電池用負極を作製することができる。
負極の製造は、常法にしたがって製造すれば良い。例えば、負極活物質に、結着剤、増粘剤、導電材、溶媒等を加えてスラリー状とし、集電体に塗布し、乾燥した後にプレスして高密度化する方法が挙げられる。
負極活物質としては、本発明の黒鉛負極材料を単独で用いても良いが、これに加えて本発明の黒鉛負極材料とは形状又は物性の異なる炭素材料を活物質として併用することもできる。
[3. Negative electrode]
By forming an active material layer containing the graphite negative electrode material of the present invention as an active material on a current collector, a negative electrode for a lithium secondary battery can be produced.
What is necessary is just to manufacture a negative electrode in accordance with a conventional method. For example, a method in which a binder, a thickener, a conductive material, a solvent, and the like are added to a negative electrode active material to form a slurry, which is applied to a current collector, dried, pressed and densified.
As the negative electrode active material, the graphite negative electrode material of the present invention may be used alone. In addition, a carbon material having a shape or physical property different from that of the graphite negative electrode material of the present invention may be used in combination.

〔本発明の黒鉛負極材料と他の炭素材料との混合〕
本発明の黒鉛負極材料。(これを黒鉛粉末(A)とする。)は、このまま単独で負極材料として用いることができる。また、物性の数値が異なる、二種以上の黒鉛負極材料粉末(A)を任意の比率で任意に組み合わせ用いても良い。更には、この負極材料、即ち黒鉛粉末(A)一種又は二種以上を、他の一種又は二種以上の炭素材料(B)と混合し、これを負極材料として用いても良い。
[Mixture of graphite negative electrode material of the present invention and other carbon material]
The graphite negative electrode material of the present invention. (This is referred to as graphite powder (A)) can be used alone as a negative electrode material as it is. Further, two or more types of graphite negative electrode material powders (A) having different physical property values may be used in any combination at any ratio. Furthermore, this negative electrode material, that is, one or more graphite powders (A) may be mixed with another one or two or more carbon materials (B) and used as the negative electrode material.

上述の黒鉛粉末(A)に炭素材料(B)を混合する場合、(A)及び(B)の総量に対する(B)の混合割合は、好ましくは0.1〜50.0質量%、より好ましくは1.0〜40.0質量%の範囲である。炭素材料(B)の混合割合が0.1質量%未満であると、(B)を添加した効果が現れ難くなる。一方、50.0質量%を超えると、黒鉛負極材料粉末(A)の特性が損なわれ、本発明の効果が現われ難くなる。   When the carbon material (B) is mixed with the graphite powder (A) described above, the mixing ratio of (B) with respect to the total amount of (A) and (B) is preferably 0.1 to 50.0% by mass, more preferably. Is in the range of 1.0 to 40.0 mass%. When the mixing ratio of the carbon material (B) is less than 0.1% by mass, the effect of adding (B) becomes difficult to appear. On the other hand, when it exceeds 50.0 mass%, the characteristic of graphite negative electrode material powder (A) will be impaired and the effect of this invention will become difficult to appear.

炭素材料(B)としては、天然黒鉛、人造黒鉛、非晶質被覆黒鉛、樹脂被覆黒鉛、非晶質炭素の中から選ばれる材料を用いる。これらの材料は、何れか一種を単独で用いても良く、二種以上を任意の比率で任意に組み合わせて用いても良い。   As the carbon material (B), a material selected from natural graphite, artificial graphite, amorphous-coated graphite, resin-coated graphite, and amorphous carbon is used. Any of these materials may be used alone, or two or more of these materials may be used in any combination in any ratio.

天然黒鉛としては、例えば、高純度化した鱗片状黒鉛や球形化した黒鉛を用いることができる。天然黒鉛の体積基準平均粒径は、好ましくは8〜60μm、より好ましくは12〜40μmの範囲である。天然黒鉛のBET比表面積は、好ましくは4.0〜7.0m/g、より好ましくは4.5〜5.5m/gである。 As natural graphite, for example, highly purified flaky graphite or spheroidized graphite can be used. The volume-based average particle diameter of natural graphite is preferably in the range of 8 to 60 μm, more preferably 12 to 40 μm. The BET specific surface area of natural graphite is preferably 4.0 to 7.0 m 2 / g, more preferably 4.5 to 5.5 m 2 / g.

人造黒鉛としては、例えば、コークス粉や天然黒鉛をバインダで複合化した粒子、単一の黒鉛前駆体粒子を粉状のまま焼成、黒鉛化した粒子等を用いることができる。   As the artificial graphite, for example, particles obtained by combining coke powder or natural graphite with a binder, particles obtained by firing and graphitizing single graphite precursor particles in a powder state, and the like can be used.

非晶質被覆黒鉛としては、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛に非晶質前駆体を被覆、焼成した粒子や、天然黒鉛や人造黒鉛に非晶質をCVDにより被覆した粒子を用いることができる。   As amorphous-coated graphite, for example, natural graphite or artificial graphite coated with an amorphous precursor and fired, or natural graphite or artificial graphite coated with amorphous by CVD can be used.

樹脂被覆黒鉛としては、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛に高分子材料を被覆、乾燥して得た粒子等を用いることができる。   As the resin-coated graphite, for example, particles obtained by coating and drying a polymer material on natural graphite or artificial graphite can be used.

非晶質炭素としては、例えば、バルクメソフェーズを焼成した粒子や、炭素前駆体を不融化処理し焼成した粒子を用いることができる。   As the amorphous carbon, for example, particles obtained by firing a bulk mesophase, or particles obtained by infusibilizing and firing a carbon precursor can be used.

黒鉛粉末(A)に炭素材料(B)を混合するに際して、炭素材料(B)の選択に特に制限は無いが、例えば、混合することによって、導電性の向上によるサイクル特性の向上や充電受入性の向上、不可逆容量の低減、また、プレス性の向上ができるような炭素材料(B)を場合に応じて選択することが可能である。   When the carbon material (B) is mixed with the graphite powder (A), there is no particular limitation on the selection of the carbon material (B). For example, mixing improves the cycle characteristics and improves the charge acceptance by improving the conductivity. It is possible to select a carbon material (B) that can improve the resistance, reduce the irreversible capacity, and improve the pressability according to the case.

黒鉛粉末(A)と炭素材料(B)との混合に用いる装置としては特に制限はないが、例えば、回転型混合機の場合:円筒型混合機、双子円筒型混合機、二重円錐型混合機、正立方型混合機、鍬型混合機、固定型混合機の場合:らせん型混合機、リボン型混合機、Muller型混合機、Helical Flight型混合機、Pugmill型混合機、流動化型混合機等を用いることができる。   The apparatus used for mixing the graphite powder (A) and the carbon material (B) is not particularly limited. For example, in the case of a rotary mixer: a cylindrical mixer, a twin cylinder mixer, a double cone mixer Machine, regular cubic mixer, vertical mixer, stationary mixer: spiral mixer, ribbon mixer, Muller mixer, Helical Flight mixer, Pugmill mixer, fluidized mixer A machine or the like can be used.

負極層の密度は、好ましくは1.30g/cm3以上、より好ましくは1.40g/cm3以上、更に好ましくは1.60g/cm3以上とすると、電池の容量が増加するので好ましい。なお、負極層とは集電体上の活物質、結着剤、導電剤などよりなる層をいい、その密度とは電池に組立てる時点での密度をいう。 The density of the negative electrode layer is preferably preferably 1.30 g / cm 3 or more, more preferably 1.40 g / cm 3 or more, more preferably when the 1.60 g / cm 3 or more, than the capacity of the battery increases. Note that the negative electrode layer refers to a layer made of an active material, a binder, a conductive agent, and the like on the current collector, and the density refers to the density at the time of assembling the battery.

結着剤としては、電極製造時に使用する溶媒や電解液に対して安定な材料であれば、任意のものを使用することができる。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、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−アクリル酸共重合体及びエチレン−メタクリル酸共重合体等が挙げられる。なお、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率で任意に組み合わせて用いても良い。   As the binder, any material can be used as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and the electrolyte used in manufacturing the electrode. Examples thereof include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, styrene / butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene-acrylic acid copolymer, and ethylene-methacrylic acid copolymer. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used combining 2 or more types arbitrarily by arbitrary ratios.

増粘剤としては公知のものを任意に選択して用いることができるが、例えば、カルボキシルメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコ−ル、酸化スターチ、リン酸化スターチ及びガゼイン等が挙げられる。なお、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率で任意に組み合わせて用いても良い。   As the thickener, known ones can be arbitrarily selected and used, and examples thereof include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, and casein. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used combining 2 or more types arbitrarily by arbitrary ratios.

導電材としては、銅又はニッケル等の金属材料;グラファイト又はカーボンブラック等の炭素材料などが挙げられる。なお、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率で任意に組み合わせて用いても良い。   Examples of the conductive material include a metal material such as copper or nickel; a carbon material such as graphite or carbon black. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used combining 2 or more types arbitrarily by arbitrary ratios.

負極用集電体の材質としては、銅、ニッケル又はステンレス等が挙げられる。これらのうち、薄膜に加工しやすいという点及びコストの点から銅箔が好ましい。なお、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率で任意に組み合わせて用いても良い。   Examples of the material of the negative electrode current collector include copper, nickel, and stainless steel. Among these, a copper foil is preferable from the viewpoint of easy processing into a thin film and cost. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used combining 2 or more types arbitrarily by arbitrary ratios.

[4.電池]
本発明の黒鉛負極材料は、電池の電極の材料として有用である。特に、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、ならびに電解液を備えたリチウム二次電池などの非水系二次電池において、上記負極として、上述した本発明の黒鉛材料を用いることは、極めて有用である。例えば、上記の方法にしたがって製造した黒鉛負極材料を負極として使用し、通常使用されるリチウム二次電池用の金属カルコゲナイド系正極及びカーボネート系溶媒を主体とする有機電解液を組み合わせて構成した非水系二次電池は、容量が大きく、初期サイクルに認められる不可逆容量が小さく、急速充放電容量が高く、またサイクル特性が優れ、高温下での放置における電池の保存性及び信頼性も高く、高効率放電特性及び低温における放電特性に極めて優れたものである。
[4. battery]
The graphite negative electrode material of the present invention is useful as a material for battery electrodes. In particular, in a non-aqueous secondary battery such as a positive and negative electrodes capable of occluding and releasing lithium ions, and a lithium secondary battery equipped with an electrolyte, the use of the graphite material of the present invention described above as the negative electrode is extremely Useful. For example, a non-aqueous system comprising a graphite negative electrode material manufactured according to the above method as a negative electrode, and a combination of a metal chalcogenide-based positive electrode for a lithium secondary battery that is normally used and an organic electrolyte mainly composed of a carbonate-based solvent. Secondary batteries have large capacity, small irreversible capacity observed in the initial cycle, high rapid charge / discharge capacity, excellent cycle characteristics, high battery storage and reliability when left at high temperatures, and high efficiency It has excellent discharge characteristics and discharge characteristics at low temperatures.

このようなリチウム二次電池を構成する正極、電解液等の電池構成上必要な部材の選択については特に制限されない。以下において、本発明の黒鉛材料を用いたリチウム二次電池を構成する部材の材料等を例示するが、使用し得る材料はこれらの具体例に限定されるものではない。   There is no particular limitation on the selection of members necessary for the battery configuration, such as the positive electrode and the electrolytic solution constituting such a lithium secondary battery. In the following, materials of members constituting a lithium secondary battery using the graphite material of the present invention are exemplified, but usable materials are not limited to these specific examples.

正極には、例えば、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物材料;二酸化マンガン等の遷移金属酸化物材料;フッ化黒鉛等の炭素質材料などのリチウムを吸蔵・放出可能な材料を使用することができる。具体的には、LiFeO2、LiCoO2、LiNiO2、LiMn24及びこれらの非定比化合物、MnO2、TiS2、FeS2、Nb34、Mo34、CoS2、V25、P25、CrO3、V33、TeO2、GeO2等を用いることができる。正極の製造方法は特に制限されず、上記の電極の製造方法と同様の方法により製造することができる。 Examples of the positive electrode include lithium transition metal composite oxide materials such as lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, and lithium manganese oxide; transition metal oxide materials such as manganese dioxide; and carbonaceous materials such as graphite fluoride. A material capable of inserting and extracting lithium can be used. Specifically, LiFeO 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 and their non-stoichiometric compounds, MnO 2 , TiS 2 , FeS 2 , Nb 3 S 4 , Mo 3 S 4 , CoS 2 , V 2 O 5 , P 2 O 5 , CrO 3 , V 3 O 3 , TeO 2 , GeO 2 and the like can be used. The manufacturing method in particular of a positive electrode is not restrict | limited, It can manufacture by the method similar to the manufacturing method of said electrode.

正極集電体には、例えば、電解液中での陽極酸化によって表面に不動態皮膜を形成する弁金属又はその合金を用いるのが好ましい。弁金属としては、IIIa、IVa、Va、IIIb族(3、4、5、13族)に属する金属及びこれらの合金を例示することができる。具体的には、Al、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta及びこれらの金属を含む合金などを例示することができ、Al、Ti、Ta及びこれらの金属を含む合金を好ましく使用することができる。特にAl及びその合金は軽量であるためエネルギー密度が高くて望ましい。   For the positive electrode current collector, for example, it is preferable to use a valve metal or an alloy thereof that forms a passive film on the surface by anodic oxidation in an electrolytic solution. Examples of the valve metal include metals belonging to Group IIIa, IVa, Va, IIIb (Groups 3, 4, 5, 13) and alloys thereof. Specifically, Al, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta and alloys containing these metals can be exemplified, and Al, Ti, Ta and alloys containing these metals can be preferably used. . In particular, Al and its alloys are desirable because of their light weight and high energy density.

電解質としては、電解液や固体電解質など、任意の電解質を用いることができる。なおここで電解質とはイオン導電体すべてのことをいい、電解液及び固体電解質は共に電解質に含まれるものとする。
電解液としては、例えば、非水系溶媒に溶質を溶解したものを用いることができる。溶質としては、アルカリ金属塩や4級アンモニウム塩などを用いることができる。具体的には、LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiN(CF3CF2SO22、LiN(CF3SO2)(C49SO2)、LiC(CF3SO23からなる群から選択される1以上の化合物を用いるのが好ましい。
Any electrolyte such as an electrolytic solution or a solid electrolyte can be used as the electrolyte. Here, the electrolyte refers to all ionic conductors, and both the electrolytic solution and the solid electrolyte are included in the electrolyte.
As the electrolytic solution, for example, a solution obtained by dissolving a solute in a non-aqueous solvent can be used. As the solute, an alkali metal salt, a quaternary ammonium salt, or the like can be used. Specifically, LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F It is preferable to use one or more compounds selected from the group consisting of 9 SO 2 ) and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 .

非水系溶媒としては、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等の環状カーボネート、γ−ブチロラクトンなどの環状エステル化合物;1,2−ジメトキシエタン等の鎖状エーテル;クラウンエーテル、2−メチルテトラヒドロフラン、1,2−ジメチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル;ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネートなどを用いることができる。溶質及び溶媒はそれぞれ1種類を選択して使用しても良いし、2種以上を混合して使用しても良い。これらの中でも非水系溶媒が、環状カーボネートと鎖状カーボネートを含有するものが好ましい。   Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate; cyclic ester compounds such as γ-butyrolactone; chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane; crown ethers, 2- Cyclic ethers such as methyltetrahydrofuran, 1,2-dimethyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, and tetrahydrofuran; chain carbonates such as diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate can be used. One type of solute and solvent may be selected and used, or two or more types may be mixed and used. Among these, the non-aqueous solvent preferably contains a cyclic carbonate and a chain carbonate.

また、非水系電解液は、電解液中に有機高分子化合物を含ませ、ゲル状または、ゴム状、或いは固体シート状の固体電解質としても良い。有機高分子化合物の具体例としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系高分子化合物;ポリエーテル系高分子化合物の架橋体高分子;ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニルアルコール系高分子化合物;ビニルアルコール系高分子化合物の不溶化物;ポリエピクロルヒドリン;ポリフォスファゼン;ポリシロキサン;ポリビニルピロリドン、ポリビニリデンカーボネート、ポリアクリロニトリルなどのビニル系高分子化合物;ポリ(ω−メトキシオリゴオキシエチレンメタクリレート)、ポリ(ω−メトキシオリゴオキシエチレンメタクリレート−co−メチルメタクリレート)等のポリマー共重合体などが挙げられる。   In addition, the non-aqueous electrolyte solution may include an organic polymer compound in the electrolyte solution, and may be a gel, rubber, or solid sheet solid electrolyte. Specific examples of organic polymer compounds include polyether polymer compounds such as polyethylene oxide and polypropylene oxide; crosslinked polymers of polyether polymer compounds; vinyl alcohol polymer compounds such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral; vinyl Insoluble matter of alcohol polymer compound; polyepichlorohydrin; polyphosphazene; polysiloxane; vinyl polymer compound such as polyvinylpyrrolidone, polyvinylidene carbonate, polyacrylonitrile; poly (ω-methoxyoligooxyethylene methacrylate), poly (ω -Methoxyoligooxyethylene methacrylate-co-methyl methacrylate) and the like.

セパレータの材質や形状は特に制限されない。セパレータは正極と負極が物理的に接触しないように分離するものであり、イオン透過性が高く、電気抵抗が低いものであるのが好ましい。セパレータは電解液に対して安定で保液性が優れた材料の中から選択するのが好ましい。具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを原料とする多孔性シート又は不織布を用いて、上記電解液を含浸させることができる。   The material and shape of the separator are not particularly limited. The separator is separated so that the positive electrode and the negative electrode do not come into physical contact with each other, and preferably has high ion permeability and low electrical resistance. The separator is preferably selected from materials that are stable with respect to the electrolyte and excellent in liquid retention. As a specific example, the said electrolyte solution can be impregnated using the porous sheet or nonwoven fabric which uses polyolefin, such as polyethylene and a polypropylene, as a raw material.

電解液、負極及び正極を少なくとも有するリチウム二次電池を製造する方法は、特に限定されず通常採用されている方法の中から適宜選択することができる。
リチウム二次電池には、電解液、負極、正極の他に、必要に応じて、外缶、セパレータ、ガスケット、封口板、セルケースなどを用いることもできる。
リチウム二次電池の製造方法の例を挙げると、外缶上に負極を乗せ、その上に電解液とセパレータを設け、更に負極と対向するように正極を乗せて、ガスケット、封口板と共にかしめて電池にすることができる。
電池の形状は特に制限されず、例えば、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプ等にすることができる。
The method for producing a lithium secondary battery having at least an electrolytic solution, a negative electrode, and a positive electrode is not particularly limited and can be appropriately selected from commonly employed methods.
In addition to the electrolyte solution, the negative electrode, and the positive electrode, an outer can, a separator, a gasket, a sealing plate, a cell case, and the like can also be used for the lithium secondary battery as necessary.
An example of a method for producing a lithium secondary battery is to place a negative electrode on an outer can, provide an electrolyte and a separator on the outer can, and further place the positive electrode so as to face the negative electrode, and caulk it together with a gasket and a sealing plate. Can be a battery.
The shape of the battery is not particularly limited. For example, a cylinder type in which a sheet electrode and a separator are spiral, a cylinder type having an inside-out structure in which a pellet electrode and a separator are combined, a coin type in which a pellet electrode and a separator are stacked, etc. Can do.

次に、本発明の黒鉛負極材料を活物質として用いて、リチウム二次電池用負極とした場合の特性について説明する。
<放電容量>
本発明の黒鉛負極材料は、これを活物質として集電体上に活物質層を形成し、リチウム二次電池用負極として使用した場合に、そのリチウム二次電池の放電容量が、200mAh/g以上、好ましくは230mAh/g以上となる。放電容量がこの範囲を下回ると、電池容量の低下が生じることがある。また、放電容量は高ければ高い方が好ましいが、その上限は通常365mAh/g程度である。
Next, characteristics when a negative electrode for a lithium secondary battery is formed using the graphite negative electrode material of the present invention as an active material will be described.
<Discharge capacity>
In the graphite negative electrode material of the present invention, when this is used as an active material, an active material layer is formed on a current collector, and when used as a negative electrode for a lithium secondary battery, the discharge capacity of the lithium secondary battery is 200 mAh / g. As mentioned above, Preferably it becomes 230 mAh / g or more. When the discharge capacity falls below this range, the battery capacity may be reduced. The higher the discharge capacity, the better. However, the upper limit is usually about 365 mAh / g.

具体的な放電容量の測定方法について特に制限はないが、標準的な測定方法を示すと、次の通りである。
まず黒鉛材料を用いた負極を作製する。負極は、集電体として銅箔を用い、この集電体に活物質層を形成することにより作製する。活物質層は、黒鉛材料と、バインダ樹脂としてスチレンブタジエンゴム(SBR)とを混合したものを用いる。バインダ樹脂の量は、負極の重量に対して1質量%であることが好ましい。また、電極密度は1.30g/cm3〜1.95g/cm3であることが好ましい。
Although there is no restriction | limiting in particular about the measuring method of a specific discharge capacity, It is as follows when a standard measuring method is shown.
First, a negative electrode using a graphite material is prepared. The negative electrode is produced by using a copper foil as a current collector and forming an active material layer on the current collector. The active material layer uses a mixture of graphite material and styrene butadiene rubber (SBR) as a binder resin. The amount of the binder resin is preferably 1% by mass with respect to the weight of the negative electrode. Further, it is preferable that the electrode density is 1.30g / cm 3 ~1.95g / cm 3 .

放電容量の評価は、作製した負極について、対極に金属リチウムを用いた2極式コインセルを作製し、その充放電試験をすることにより行なう。
2極式コインセルの電解液は任意であるが、例えば、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを、体積比でDEC/EC=1/1となるように混合した混合液、又は、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート(EMC)とを、体積比でEMC/EC=1/1となるように混合した混合液を用いることができる。
また、2極式コインセルに用いるセパレータも任意であるが、例えば、厚さ15μm〜35μmのポリエチレンシートを用いることができる。
Evaluation of the discharge capacity is performed by preparing a bipolar coin cell using metallic lithium as a counter electrode for the prepared negative electrode and conducting a charge / discharge test thereof.
Although the electrolyte solution of a bipolar coin cell is arbitrary, for example, a mixed solution in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) are mixed so that the volume ratio is DEC / EC = 1/1, or A mixed solution in which ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate (EMC) are mixed so that EMC / EC = 1/1 by volume ratio can be used.
Moreover, although the separator used for a bipolar coin cell is also arbitrary, for example, a polyethylene sheet having a thickness of 15 μm to 35 μm can be used.

こうして作製した2極式コインセルを用いて充放電試験を行ない、放電容量を求めた。具体的には、0.2mA/cm2の電流密度で、リチウム対極に対して5mVまで充電し、更に、5mVの一定電圧で電流値が0.02mAになるまで充電し、負極中にリチウムをドープした後、0.4mA/cm2の電流密度でリチウム対極に対して1.5Vまで放電を行なう、という充放電サイクルを3サイクル繰り返し、3サイクル目の放電値を放電容量とした。 A charge / discharge test was performed using the bipolar coin cell thus produced, and the discharge capacity was determined. Specifically, the battery is charged to 5 mV with respect to the lithium counter electrode at a current density of 0.2 mA / cm 2 , and further charged to a current value of 0.02 mA at a constant voltage of 5 mV. After the doping, a charge / discharge cycle of discharging to 1.5 V with respect to the lithium counter electrode at a current density of 0.4 mA / cm 2 was repeated three times, and the discharge value at the third cycle was defined as the discharge capacity.

放電容量の他に、本発明の黒鉛負極材の特性を調べる方法として、次の方法が挙げられる。
<不可逆容量>
不可逆容量は、電池充放電の1サイクル目の充電容量から放電容量を差し引いた値である。不可逆容量は、下記式(2)にしたがって算出される。
不可逆容量(mAh/g)=初回充電容量(mAh/g)−初回放電容量(mAh/g)・・・(2)
In addition to the discharge capacity, the following method may be used as a method for examining the characteristics of the graphite negative electrode material of the present invention.
<Irreversible capacity>
The irreversible capacity is a value obtained by subtracting the discharge capacity from the charge capacity in the first cycle of battery charge / discharge. The irreversible capacity is calculated according to the following formula (2).
Irreversible capacity (mAh / g) = initial charge capacity (mAh / g) −initial discharge capacity (mAh / g) (2)

<初回充放電効率>
初回充放電効率は、放電容量を充電容量で除した値である。初回充放電効率は、下記式(3)にしたがって算出する。
充放電効率(%)={(初回放電容量(mAh/g)/初回充電容量(mAh/g)}×100・・・(3)
<First charge / discharge efficiency>
The initial charge / discharge efficiency is a value obtained by dividing the discharge capacity by the charge capacity. The initial charge / discharge efficiency is calculated according to the following formula (3).
Charge / discharge efficiency (%) = {(initial discharge capacity (mAh / g) / initial charge capacity (mAh / g)} × 100 (3)

以下に本発明の実施例について説明するが、本発明はその要旨を逸脱しない限り、以下の実施例によってなんら限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples without departing from the gist thereof.

[実施例1]
キノリン不溶分が0.001質量%以上2質量%以下であるコールタールピッチを、反応炉にて460℃で10時間熱処理し、溶融性のある塊状の熱処理黒鉛結晶前駆体(バルクメソフェーズ)を得た。得られた塊状の熱処理黒鉛結晶前駆体を、中間粉砕機(セイシン企業社製オリエントミル)を用いて粉砕し、メジアン径18μmの微細化した黒鉛結晶前駆体粉末を得た。なお、メジアン径は、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの2体積%水溶液(約1mL)を、微細化した熱処理黒鉛結晶前駆体粉末に混合し、イオン交換水を分散媒としてレーザー回折式粒度分布計(堀場製作所社製LA−700)を用いて体積基準で測定した値を用いた。
この微細化した熱処理黒鉛結晶前駆体粉末に、球形化処理を行う装置としてハイブリダイゼーション(奈良機械製作所製)を用いて、10分間球形化処理を施した。その後、得られた粉末を容器に入れ、電気炉にて窒素雰囲気下、1000℃で1時間焼成し、黒鉛結晶前駆体を得た。焼成後の黒鉛結晶前駆体は粉末のままの形態であり、溶融、融着は殆ど見られなかった。
更に、焼成した黒鉛結晶前駆体の粉末を黒鉛坩堝に移し替え、直接通電炉を用いて3000℃で5時間かけて黒鉛化し、粒子状の黒鉛負極材料(実施例1の黒鉛負極材料)を得た。
[Example 1]
A coal tar pitch having a quinoline insoluble content of 0.001% by mass or more and 2% by mass or less is heat-treated in a reaction furnace at 460 ° C. for 10 hours to obtain a molten bulk heat-treated graphite crystal precursor (bulk mesophase). It was. The obtained massive heat-treated graphite crystal precursor was pulverized using an intermediate pulverizer (Orient Mill manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.) to obtain a refined graphite crystal precursor powder having a median diameter of 18 μm. The median diameter is obtained by mixing a 2% by volume aqueous solution (about 1 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, which is a surfactant, with fine heat-treated graphite crystal precursor powder to disperse ion-exchanged water. A value measured on a volume basis using a laser diffraction particle size distribution meter (LA-700 manufactured by Horiba, Ltd.) was used as a medium.
The refined heat-treated graphite crystal precursor powder was subjected to spheronization treatment for 10 minutes using hybridization (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.) as a spheronization apparatus. Then, the obtained powder was put into a container and fired at 1000 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere in an electric furnace to obtain a graphite crystal precursor. The graphite crystal precursor after firing was in the form of powder, and almost no melting or fusion was observed.
Further, the calcined graphite crystal precursor powder was transferred to a graphite crucible and graphitized at 3000 ° C. for 5 hours using a direct electric furnace to obtain a particulate graphite negative electrode material (graphite negative electrode material of Example 1). It was.

実施例1の黒鉛負極材料を用いて、下記の方法に従ってリチウム二次電池を作製した。   Using the graphite negative electrode material of Example 1, a lithium secondary battery was produced according to the following method.

<負極作製方法>
黒鉛材料と、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース(CMC)水溶液と、バインダ樹脂としてスチレン・ブタジエンゴム(SBR)水溶液とを、乾燥後の黒鉛負極材料に対してCMC及びSBRがそれぞれ1質量%になるように混合撹拌してスラリーとし、ドクターブレードを用いて銅箔上にこのスラリーを塗布した。塗布厚さは、乾燥後の電極目付(銅箔除く)が10mg/cm2になるようにギャップを選択した。
<Negative electrode fabrication method>
A graphite material, a carboxymethyl cellulose (CMC) aqueous solution as a thickener, and a styrene-butadiene rubber (SBR) aqueous solution as a binder resin so that CMC and SBR are 1% by mass with respect to the graphite negative electrode material after drying. The mixture was stirred to form a slurry, and this slurry was applied onto the copper foil using a doctor blade. For the coating thickness, the gap was selected so that the electrode basis weight (excluding the copper foil) after drying was 10 mg / cm 2 .

この負極を80℃で乾燥した後、電極密度(銅箔除く)が1.63±0.03g/cm3になるようにプレスを行なった。プレス後の電極から12.5mmφの電極を打ち抜き、重量より負極活物質重量(電極重量−銅箔重量−バインダー重量)を求めた。 This negative electrode was dried at 80 ° C., and then pressed so that the electrode density (excluding the copper foil) was 1.63 ± 0.03 g / cm 3 . A 12.5 mmφ electrode was punched out from the pressed electrode, and the weight of the negative electrode active material (electrode weight−copper foil weight−binder weight) was determined from the weight.

<リチウム二次電池作製方法>
上記の方法で作製した負極を110℃で真空乾燥した後、グローブボックスへ移し、アルゴン雰囲気下で、電解液としてエチレンカーボネート(EC)/ジエチルカーボネート(DEC)=1/1の混合液を溶媒とした1M−LiPF6電解液と、セパレータとしてポリエチレンセパレータと、対極としてリチウム金属対極とを用い、コイン電池(リチウム二次電池)を作製した。
<Method for producing lithium secondary battery>
The negative electrode produced by the above method was vacuum-dried at 110 ° C., and then transferred to a glove box. Under an argon atmosphere, a mixed solution of ethylene carbonate (EC) / diethyl carbonate (DEC) = 1/1 was used as a solvent. A coin battery (lithium secondary battery) was prepared using the 1M-LiPF 6 electrolyte solution, a polyethylene separator as a separator, and a lithium metal counter electrode as a counter electrode.

[実施例2]
実施例1と同様の手順で得られた溶融性のある塊状の熱処理黒鉛結晶前駆体を、中間粉砕機(セイシン企業社製オリエントミル)を用いて粉砕後、更に粉砕機(マツボー社製ターボミル)を用いて粉砕し、メジアン径17μmの微細化した熱処理黒鉛結晶前駆体粉末を得た。その後は実施例1と同様にして球形化処理を行なった後、得られた粉末を容器に入れ、電気炉にて窒素雰囲気下、1000℃で1時間焼成して黒鉛結晶前駆体を得た。この黒鉛化処理を行っていない黒鉛結晶前駆体を実施例2の黒鉛負極材料とした。焼成後の黒鉛結晶前駆体は粉末のままの形態であり、溶融、融着は殆ど見られなかった。
[Example 2]
The melt-processed massive heat-treated graphite crystal precursor obtained in the same procedure as in Example 1 was pulverized using an intermediate pulverizer (Orient Mill manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.), and further pulverized (Tsubo Mill manufactured by Matsubo). Was used to obtain a refined heat-treated graphite crystal precursor powder having a median diameter of 17 μm. Thereafter, the spheronization treatment was performed in the same manner as in Example 1, and the obtained powder was put in a container and baked in an electric furnace at 1000 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to obtain a graphite crystal precursor. The graphite crystal precursor not subjected to the graphitization treatment was used as the graphite negative electrode material of Example 2. The graphite crystal precursor after firing was in the form of powder, and almost no melting or fusion was observed.

更に、実施例2の黒鉛負極材料を用いて、実施例1と同様の手順でリチウム二次電池を作製した。   Further, using the graphite negative electrode material of Example 2, a lithium secondary battery was produced in the same procedure as in Example 1.

[比較例1]
実施例1と同様にして、キノリン不溶分が0.001質量%以上2質量%以下であるコールタールピッチを、反応炉にて460℃で10時間熱処理し、溶融性のある塊状の熱処理黒鉛結晶前駆体(バルクメソフェーズ)を得た。得られた塊状の熱処理黒鉛結晶前駆体を、中間粉砕機(セイシン企業社製オリエントミル)を用いて粉砕し、更に粉砕機(マツボー社製ターボミル)を用いて粉砕し、メジアン径17μmの微細化した黒鉛結晶前駆体粉末を得た。得られた粉末を球形化処理を行うことなく、容器に入れ、電気炉にて窒素雰囲気下、1000℃で1時間焼成し、黒鉛結晶前駆体を得た。焼成後の黒鉛結晶前駆体は粉末のままの形態であり、溶融、融着は殆ど見られなかった。焼成後に黒鉛結晶前駆体を気流式分級機(セイシン企業社製MC−100)で分級した。
焼成後更に、焼成した粉末を黒鉛坩堝に移し替え、直接通電炉を用いて3000℃で5時間かけて黒鉛化し、粒子状人造黒鉛負極材料(比較例1の黒鉛負極材料)を得た。
[Comparative Example 1]
In the same manner as in Example 1, a coal tar pitch having a quinoline insoluble content of 0.001% by mass or more and 2% by mass or less was heat-treated in a reaction furnace at 460 ° C. for 10 hours to form a massive block heat-treated graphite crystal. A precursor (bulk mesophase) was obtained. The obtained bulk heat-treated graphite crystal precursor was pulverized using an intermediate pulverizer (Orient Mill manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.), and further pulverized using a pulverizer (Turbo Mill manufactured by Matsubo Co., Ltd.) to refine the median diameter of 17 μm. A graphite crystal precursor powder was obtained. The obtained powder was put into a container without spheroidizing treatment, and baked in an electric furnace at 1000 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to obtain a graphite crystal precursor. The graphite crystal precursor after firing was in the form of powder, and almost no melting or fusion was observed. After firing, the graphite crystal precursor was classified with an airflow classifier (MC-100 manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.).
After firing, the fired powder was further transferred to a graphite crucible and graphitized at 3000 ° C. for 5 hours using a direct current furnace to obtain a particulate artificial graphite negative electrode material (graphite negative electrode material of Comparative Example 1).

[比較例2]
比較例1において、1000℃で1時間焼成した後の黒鉛化を行っていない黒鉛結晶前駆体を比較例2の黒鉛負極材料とした。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 1, a graphite crystal precursor that had not been graphitized after firing at 1000 ° C. for 1 hour was used as the graphite negative electrode material of Comparative Example 2.

実施例1〜2及び比較例1〜2の黒鉛負極材料の物性を以下のように測定した。結果を表1に示す。
<平均円形度>
フロー式粒子像分析装置(シメックスインダストリアル社製FPIA)を用いて、測定対象(ここでは黒鉛負極材料)0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2体積%水溶液50mLに混合し、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定し、粒径3〜40μmの範囲の粒子について測定した数値に基づき、下記式(1)により平均円形度を測定した。
円形度=粒子投影面積と同じ面積の円の周長/粒子投影像の周長・・・(1)
<粒子の平均総個数>
フロー式粒子像分析により、個数基準円相当径分布に測定し、測定対象1g中に存在する粒子の総個数を求めた。
<d50、d90/d10、dmin
レーザー回折式粒度分布計(LA−700、堀場製作社製)を用いて、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの2体積%水溶液(約1ml)を黒鉛負極材料に混合し、イオン交換水を分散媒として測定した体積基準の粒度分布から、50%粒径(d50)を平均粒径(メジアン径)を求め、90%粒径(d90)と10%粒径(d10)からこれらの比(d90/d10)を求めた。さらに、測定結果から最小粒径(dmin)を求めた。
<タップ密度>
目開き300μmの篩を使用し、20cm3のタッピングセルに黒鉛材料を落下させてセルを満杯に充填した後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いてストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時のタッピング密度を測定した。
<BET比表面積>
比表面積計(大倉理研製全自動表面積測定装置)を用い、測定対象に対して、窒素流通下350℃で15分間、予備乾燥を行った後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3になるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用い、ガス流動法による窒素吸着BET6点法によって測定した。
<結晶性(d002、Lc002)>
X線回折法により(002)面の面間隔d002と、c軸方向の結晶子の大きさLc002を測定した。
The physical properties of the graphite negative electrode materials of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2 were measured as follows. The results are shown in Table 1.
<Average circularity>
Using a flow particle image analyzer (FPIA manufactured by Simex Industrial Co.), 0.2 g of a measurement target (here, a graphite negative electrode material) was added to a polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate as a surfactant in an amount of 0.2 g. After mixing with 50 mL of 2% by volume aqueous solution and irradiating 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute, the detection range is specified as 0.6 to 400 μm, and based on the numerical values measured for particles in the particle size range of 3 to 40 μm. The average circularity was measured by the following formula (1).
Circularity = circumference of a circle having the same area as the particle projection area / perimeter of the particle projection image (1)
<Average total number of particles>
By flow type particle image analysis, the number-based circle equivalent diameter distribution was measured, and the total number of particles present in 1 g of the measurement object was determined.
<D 50 , d 90 / d 10 , d min >
Using a laser diffraction particle size distribution analyzer (LA-700, manufactured by HORIBA, Ltd.), a 2% by volume aqueous solution (about 1 ml) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate as a surfactant is mixed with the graphite negative electrode material. Then, from the volume-based particle size distribution measured using ion-exchanged water as the dispersion medium, an average particle size (median diameter) of 50% particle size (d 50 ) is obtained, and 90% particle size (d 90 ) and 10% particle size are obtained. These ratios (d 90 / d 10 ) were determined from (d 10 ). Further, the minimum particle diameter (d min ) was determined from the measurement result.
<Tap density>
Using a sieve with an opening of 300 μm, dropping the graphite material into a 20 cm 3 tapping cell and filling the cell to a full extent, then using a powder density measuring instrument (for example, a tap denser manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.), a stroke length of 10 mm Was tapped 1000 times, and the tapping density at that time was measured.
<BET specific surface area>
Using a specific surface area meter (a fully automated surface area measuring device manufactured by Okura Riken), after subjecting the measurement object to preliminary drying at 350 ° C. for 15 minutes under a nitrogen flow, the value of the relative pressure of nitrogen relative to atmospheric pressure is 0. Using a nitrogen helium mixed gas accurately adjusted to be 3, measurement was performed by a nitrogen adsorption BET 6-point method using a gas flow method.
<Crystallinity (d 002 , Lc 002 )>
The (002) plane spacing d 002 and the crystallite size Lc 002 in the c-axis direction were measured by X-ray diffraction.

実施例1〜2及び比較例1〜2の黒鉛負極材料を用いたリチウム二次電池の放電容量、不可逆容量、初回充放電効率を求めた。結果を表1に示す。
<放電容量の測定方法>
0.2mA/cm2の電流密度で、リチウム対極に対して5mVまで充電し、更に、5mVの一定電圧で電流値が0.02mAになるまで充電し、負極中にリチウムをドープした後、0.4mA/cm2の電流密度でリチウム対極に対して1.5Vまで放電を行なう、という充放電サイクルを3サイクル繰り返し、3サイクル目の放電値を放電容量として測定した。
<不可逆容量>
下記式(2)にしたがって算出した。
不可逆容量(mAh/g)=初回充電容量(mAh/g)−初回放電容量(mAh/g) ・・・(2)
<充放電効率>
下記式(3)にしたがって算出した。
充放電効率(%)={(初回放電容量(mAh/g)/初回充電容量(mAh/g)}×100・・・(3)
The discharge capacity, irreversible capacity, and initial charge / discharge efficiency of lithium secondary batteries using the graphite negative electrode materials of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2 were determined. The results are shown in Table 1.
<Measurement method of discharge capacity>
After charging the lithium counter electrode to 5 mV at a current density of 0.2 mA / cm 2 , and further charging to a current value of 0.02 mA at a constant voltage of 5 mV, after doping lithium into the negative electrode, 0 The charge / discharge cycle of discharging to 1.5 V with respect to the lithium counter electrode at a current density of 0.4 mA / cm 2 was repeated three times, and the discharge value at the third cycle was measured as the discharge capacity.
<Irreversible capacity>
It calculated according to following formula (2).
Irreversible capacity (mAh / g) = initial charge capacity (mAh / g) −initial discharge capacity (mAh / g) (2)
<Charge / discharge efficiency>
It calculated according to following formula (3).
Charge / discharge efficiency (%) = {(initial discharge capacity (mAh / g) / initial charge capacity (mAh / g)} × 100 (3)

Figure 0005821932
Figure 0005821932

表1に示すように、黒鉛化を行った実施例1と比較例1を比較すると、比較例1は不可逆容量が大きく、初回充放電効率も小さい。一方、平均円形度が0.90以上である実施例1は、不可逆容量が少ない。これは、実施例1はd90/d10が1.5〜2.8の範囲内であり、dminが3.5μm以上であることから、微粉量が少ない黒鉛負極材料であるのに加えて、黒鉛負極材料の1g当たりの粒子の平均総個数も少ないので、電極を圧延化する工程においても、粒子状の黒鉛負極材料が壊れにくく、微粉が発生し難いため、負極中に含まれる微粉量が少なく、微粉と電解液との過剰反応を抑制することができ、不可逆容量が少なくなると考えられる。
また、黒鉛化を行うことなく、焼成を行った実施例2と比較例2を比較すると、比較例2の方は不可逆容量が大きいのに対して、実施例2は、不可逆容量が少ない。さらに、実施例2は、平均円形度が0.90以上であり、より高密度に充填されやすい傾向にある。また、実施例2は、d90/d10が1.5〜2.8の範囲内であり、dminが3.5μm以上であることから、微粉量が少ない黒鉛負極材料であるのに加えて、黒鉛負極材料1g当たりの粒子の平均総個数も少ないので、電極を圧延化する工程において、粒子状の黒鉛負極材料が壊れにくく、微粉が発生し難いため、負極中に含まれる微粉量が少なく、微粉と電解液との過剰反応を抑制することができ、不可逆容量が少なくなると考えられる。
また、実施例1及び2は、タップ密度が1.10g/cm以上と高く、高充填密度化が可能であり、BET比表面積、面間隔d002及びc軸方向の結晶子の大きさLc002が好適な範囲内であるため、放電容量が高く、不可逆容量の少ない優れたリチウム二次電池を実現することができる。
As shown in Table 1, when Example 1 subjected to graphitization and Comparative Example 1 are compared, Comparative Example 1 has a large irreversible capacity and a low initial charge / discharge efficiency. On the other hand, Example 1 whose average circularity is 0.90 or more has little irreversible capacity. This is because Example 1 is a graphite negative electrode material with a small amount of fine powder because d 90 / d 10 is in the range of 1.5 to 2.8 and d min is 3.5 μm or more. In addition, since the average total number of particles per gram of the graphite negative electrode material is small, the particulate graphite negative electrode material is not easily broken in the process of rolling the electrode, and fine powder is not easily generated. It is considered that the amount is small, the excessive reaction between the fine powder and the electrolytic solution can be suppressed, and the irreversible capacity is reduced.
Further, comparing Example 2 and Comparative Example 2 that were fired without graphitization, Comparative Example 2 has a larger irreversible capacity, whereas Example 2 has a smaller irreversible capacity. Furthermore, Example 2 has an average circularity of 0.90 or more, and tends to be filled more densely. In addition, since Example 2 has d 90 / d 10 in the range of 1.5 to 2.8 and d min is 3.5 μm or more, it is a graphite negative electrode material with a small amount of fine powder. Since the average total number of particles per gram of graphite negative electrode material is also small, the amount of fine powder contained in the negative electrode is small because the particulate graphite negative electrode material is not easily broken and fine powder is not easily generated in the step of rolling the electrode. It is considered that the excessive reaction between the fine powder and the electrolytic solution can be suppressed, and the irreversible capacity is reduced.
In Examples 1 and 2, the tap density is as high as 1.10 g / cm 3 or more, and a high packing density is possible. The BET specific surface area, the interplanar spacing d 002, and the c-axis direction crystallite size Lc Since 002 is within the preferred range, an excellent lithium secondary battery with high discharge capacity and low irreversible capacity can be realized.

本発明は、タップ密度が高く、且つ、微粉量が少ないため、高密度充填化が可能であり、放電容量が高く、不可逆容量の少ない優れたリチウム二次電池を実現することができる黒鉛負極材料を得ることができ、この負極材料を効率よく安定して製造することができるため、産業上有用である。   Since the present invention has a high tap density and a small amount of fine powder, a high density filling is possible, and a graphite negative electrode material capable of realizing an excellent lithium secondary battery with a high discharge capacity and a low irreversible capacity. Since this negative electrode material can be produced efficiently and stably, it is industrially useful.

Claims (7)

キノリン不溶分が20質量%以下のピッチ原料を熱処理することにより得られるバルクメソフェーズを粒子の相互作用も含めた圧縮、摩擦及び剪断力の機械的作用を与えて球形化処理する工程を含み且つ、球形化処理後の材料を焼成し焼成後の材料を黒鉛化する工程もしくは焼成工程を組み込まずに直接黒鉛化する工程を含むことを特徴とするリチウム二次電池用黒鉛負極材料の製造方法。   Including a step of spheroidizing a bulk mesophase obtained by heat-treating a pitch raw material having a quinoline insoluble content of 20% by mass or less by applying mechanical action of compression, friction and shearing force including particle interaction, and A method for producing a graphite negative electrode material for a lithium secondary battery, comprising a step of firing a material after spheronization treatment and graphitizing the material after firing, or a step of directly graphitizing without incorporating a firing step. バルクメソフェーズの揮発分の含有量(VM:Volatile Matter)が、4〜30質量%である、請求項1に記載のリチウム二次電池用黒鉛負極材料の製造方法。   The manufacturing method of the graphite negative electrode material for lithium secondary batteries of Claim 1 whose content (VM: Volatile Matter) of bulk mesophase is 4-30 mass%. 黒鉛負極材料の粒子の平均総個数が3×10個/g以下となるように、球形化処理する、請求項1又は2に記載のリチウム二次電池用黒鉛負極材料の製造方法。 3. The method for producing a graphite negative electrode material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the spheronization treatment is performed so that an average total number of particles of the graphite negative electrode material is 3 × 10 6 particles / g or less. 焼成する温度が、800〜2000℃である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用黒鉛負極材料の製造方法。   The manufacturing method of the graphite negative electrode material for lithium secondary batteries of any one of Claims 1-3 whose temperature to bake is 800-2000 degreeC. 球形化処理する工程の前の、バルクメソフェーズの体積基準平均粒径が5〜200μmである、請求項1〜4のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用黒鉛負極材料の製造方法。   The manufacturing method of the graphite negative electrode material for lithium secondary batteries of any one of Claims 1-4 whose volume reference | standard average particle diameter of the bulk mesophase before the process to spheroidize is 5-200 micrometers. バルクメソフェーズはピッチ原料を400〜600℃の温度で熱処理を行うことによって得られるものである、請求項1〜5のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用黒鉛負極材料の製造方法。   The method for producing a graphite negative electrode material for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the bulk mesophase is obtained by heat-treating the pitch raw material at a temperature of 400 to 600 ° C. 黒鉛化する温度が2000〜3200℃である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用黒鉛負極材料の製造方法。   The manufacturing method of the graphite negative electrode material for lithium secondary batteries of any one of Claims 1-6 whose temperature which graphitizes is 2000-3200 degreeC.
JP2013233919A 2013-11-12 2013-11-12 Graphite negative electrode material, method for producing the same, and negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same Active JP5821932B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013233919A JP5821932B2 (en) 2013-11-12 2013-11-12 Graphite negative electrode material, method for producing the same, and negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013233919A JP5821932B2 (en) 2013-11-12 2013-11-12 Graphite negative electrode material, method for producing the same, and negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009143913A Division JP5678414B2 (en) 2009-06-17 2009-06-17 Graphite negative electrode material, method for producing the same, and negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014060168A JP2014060168A (en) 2014-04-03
JP5821932B2 true JP5821932B2 (en) 2015-11-24

Family

ID=50616419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013233919A Active JP5821932B2 (en) 2013-11-12 2013-11-12 Graphite negative electrode material, method for producing the same, and negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5821932B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2016121711A1 (en) * 2015-01-27 2017-11-02 昭和電工株式会社 Method for producing graphite powder for negative electrode material of lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
WO2018207333A1 (en) * 2017-05-11 2018-11-15 日立化成株式会社 Lithium ion secondary battery negative electrode material, lithium ion secondary battery negative electrode material production method, lithium ion secondary battery negative electrode, and lithium ion secondary battery
CN109713303B (en) * 2018-12-29 2021-12-21 蜂巢能源科技有限公司 Method for preparing negative electrode material, negative electrode material and power battery
KR102475986B1 (en) * 2019-01-17 2022-12-09 주식회사 엘지에너지솔루션 Negative electrode active material for secondary battery, negative electrode including same and manufacturing method thereof
WO2020204631A1 (en) * 2019-04-02 2020-10-08 주식회사 엘지화학 Anode active material, method for manufacturing same, and anode and secondary battery each comprising same
CN114156446A (en) * 2021-11-11 2022-03-08 珠海冠宇电池股份有限公司 Negative electrode active material, negative plate containing negative electrode active material and lithium ion battery

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH113706A (en) * 1997-06-10 1999-01-06 Japan Storage Battery Co Ltd Lithium secondary battery
JP4853692B2 (en) * 2000-04-28 2012-01-11 ソニー株式会社 Graphite powder and method for producing the same
JP2002047006A (en) * 2000-08-01 2002-02-12 Kawasaki Steel Corp Bulk mesophase graphite and its manufacturing method
JP2002362913A (en) * 2001-06-07 2002-12-18 Sumitomo Metal Ind Ltd Method for producing graphite powder
JP4120262B2 (en) * 2002-02-26 2008-07-16 ソニー株式会社 Non-aqueous electrolyte battery
JP4839180B2 (en) * 2005-10-25 2011-12-21 Jfeケミカル株式会社 Carbon powder and manufacturing method thereof, negative electrode material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP4933092B2 (en) * 2005-12-26 2012-05-16 Jfeケミカル株式会社 Negative electrode material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014060168A (en) 2014-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5678414B2 (en) Graphite negative electrode material, method for producing the same, and negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same
JP5823790B2 (en) Negative electrode material for lithium secondary battery, negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same
KR102324577B1 (en) Negative electrode active material for lithium ion secondary battery, and method for producing same
JP5081375B2 (en) Negative electrode material for lithium secondary battery, production method thereof, and negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same
JP5476411B2 (en) Graphite composite particles for non-aqueous secondary battery, negative electrode active material containing the same, negative electrode and non-aqueous secondary battery
JP5458689B2 (en) Non-aqueous secondary battery composite graphite particles, negative electrode material containing the same, negative electrode and non-aqueous secondary battery
US11245108B2 (en) Method to prepare composite graphite particles for nonaqueous secondary battery negative electrode, active material for nonaqueous secondary battery negative electrode, and nonaqueous secondary battery
JP6572551B2 (en) Negative electrode active material for lithium ion secondary battery and method for producing the same
JP5407196B2 (en) Non-aqueous secondary battery composite graphite particles, negative electrode material containing the same, negative electrode and non-aqueous secondary battery
JP6535467B2 (en) Graphite powder for lithium ion secondary battery negative electrode active material
JP5064728B2 (en) Graphite composite particles for non-aqueous secondary battery, negative electrode active material containing the same, negative electrode and non-aqueous secondary battery
JP5821932B2 (en) Graphite negative electrode material, method for producing the same, and negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same
JP2012033375A (en) Carbon material for nonaqueous secondary battery
JP2012216545A (en) Graphite particle for nonaqueous secondary battery and method for producing the same, negative electrode and nonaqueous secondary battery
JP6617403B2 (en) Negative electrode active material for lithium ion secondary battery and method for producing the same
JP2015164127A (en) Carbon material for nonaqueous secondary battery negative electrode, negative electrode for nonaqueous secondary battery and nonaqueous secondary battery
JP5994319B2 (en) Method for producing composite graphite particles for non-aqueous secondary battery, composite graphite particles obtained by the production method, negative electrode, and non-aqueous secondary battery
JP2014060124A (en) Negative electrode material for nonaqueous secondary battery, negative electrode for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery
JP2016110969A (en) Negative electrode active material for lithium ion secondary battery, and manufacturing method thereof
JP2012033376A (en) Negative electrode active material for nonaqueous secondary battery
JP6739142B2 (en) Negative electrode active material for lithium ion secondary battery and method for producing the same
JP2017112057A (en) Silicon-based particle, lithium ion secondary battery negative electrode active material including the same, and manufacturing methods thereof
JP4470467B2 (en) Particulate artificial graphite negative electrode material, method for producing the same, negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same
JP6625336B2 (en) Carbon material for negative electrode of non-aqueous secondary battery and non-aqueous secondary battery
JP2013229343A (en) Composite graphite particle for nonaqueous secondary battery, negative electrode material containing the same, negative electrode and nonaqueous secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140916

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141114

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20150318

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150407

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150604

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150721

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150818

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150908

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150921

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5821932

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350