JP5929187B2 - Method for producing negative electrode material for non-aqueous electrolyte secondary battery, and negative electrode material for non-aqueous electrolyte secondary battery produced by the production method - Google Patents

Method for producing negative electrode material for non-aqueous electrolyte secondary battery, and negative electrode material for non-aqueous electrolyte secondary battery produced by the production method Download PDF

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Description

本発明は、非水系電解液二次電池に用いる負極材の製造方法、および該製造方法により製造された負極材に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a negative electrode material used for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a negative electrode material produced by the production method.

近年、電子機器の小型化に伴い、高容量の二次電池に対する需要が高まってきている。特に、ニッケル・カドミウム電池や、ニッケル・水素電池に比べ、よりエネルギー密度の高く、大電流充放電特性に優れたリチウムイオン二次電池が注目されてきている。   In recent years, demand for high-capacity secondary batteries has increased with the downsizing of electronic devices. In particular, lithium ion secondary batteries having higher energy density and excellent large current charge / discharge characteristics have attracted attention as compared to nickel / cadmium batteries and nickel / hydrogen batteries.

リチウムイオン二次電池の炭素材としては、黒鉛を使用することが知られている。特に
、黒鉛化度の大きい黒鉛をリチウムイオン二次電池用の負極活物質として用いると、黒鉛のリチウム吸蔵の理論容量である372mAh/gに近い容量が得られ、さらに、コスト・耐久性にも優れることから、活物質として好ましいことが知られている。
It is known that graphite is used as a carbon material for a lithium ion secondary battery. In particular, when graphite having a high degree of graphitization is used as a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery, a capacity close to 372 mAh / g, which is the theoretical capacity of lithium occlusion of graphite, can be obtained. Since it is excellent, it is known that it is preferable as an active material.

一方、黒鉛にホウ素を含むことで、電池特性を改良しようとする試みが提案されている。特許文献1には、ピッチにホウ素化合物を加えた後、2000℃以上の高温で焼成して黒鉛化することで製造された黒鉛粉末が開示されており、充放電効率の改善と高容量化を同時に達成できるとされている。   On the other hand, an attempt to improve battery characteristics by including boron in graphite has been proposed. Patent Document 1 discloses a graphite powder produced by adding a boron compound to pitch and then firing and graphitizing at a high temperature of 2000 ° C. or higher, which improves charge / discharge efficiency and increases capacity. It can be achieved at the same time.

特許文献2には、黒鉛粉末を原料とし、これにホウ素化合物と溶融性有機物粉末とを加えた後、ホウ素化合物において固溶や炭化・窒化、さらには炭化した有機物の黒鉛化が起こらない比較的低い温度で熱処理を行うことで得られる炭素材料粉末が開示されており、不可逆容量が著しく低減するとされている。   In Patent Document 2, a graphite powder is used as a raw material, and after adding a boron compound and a fusible organic powder, the boron compound does not cause solid solution, carbonization / nitridation, or graphitization of carbonized organic matter. A carbon material powder obtained by performing a heat treatment at a low temperature is disclosed, and the irreversible capacity is remarkably reduced.

特開2000−149947号公報JP 2000-149947 A 特開2008−288153号公報JP 2008-288153 A

市場がリチウムイオン二次電池に対する性能の向上を要求するなか、上記特許文献に記載の負極材では、負極電荷移動抵抗(RCT)について何ら検討されていない。本発明は、低不可逆容量、かつ低負極電荷移動抵抗のバランスの良い非水系電解液二次電池を設計し得る負極材を提供することを課題とする。 While the market demands improved performance for lithium ion secondary batteries, the negative electrode materials described in the above-mentioned patent documents have not been studied at all regarding negative electrode charge transfer resistance (R CT ). An object of the present invention is to provide a negative electrode material capable of designing a non-aqueous electrolyte secondary battery having a good balance between low irreversible capacity and low negative electrode charge transfer resistance.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、有機化合物と周期表第13族元素含有化合物を混合し、次に、該混合物を炭素材に被覆し、その後、600℃以上、2300℃以下で焼成することで、低不可逆容量、かつ低負極電荷移動抵抗のバランスの良い非水系電解液二次電池を設計し得る負極材を得られることに想到し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors mixed an organic compound and a Group 13 element-containing compound of the periodic table, and then coated the mixture on a carbon material, and then 600 ° C. As described above, by firing at 2300 ° C. or lower, it was conceived that a negative electrode material capable of designing a non-aqueous electrolyte secondary battery having a good balance of low irreversible capacity and low negative electrode charge transfer resistance was obtained, and the present invention was completed. I let you.

即ち、本発明の負極材は、周期表第13族元素含有化合物を含有し、炭素材に非晶質炭素が被覆されている非水電解液二次電池用負極材の製造方法であって、
軟化点が150℃以下である有機化合物と周期表第13族元素含有化合物を、該有機化
合物の軟化点以上にて混合する混合工程、
炭素材に前記混合工程で得られた混合物を、炭素材100質量%に対して、周期表第13族元素質量換算で0.05質量%以上、0.6質量%以下の割合で被覆する被覆工程、および
前記被覆工程で得られた被覆炭素材を600℃以上、2300℃以下で焼成する焼成工程、
を少なくとも含む、非水電解液二次電池用負極材の製造方法である。
That is, the negative electrode material of the present invention is a method for producing a negative electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which contains a Group 13 element-containing compound of the periodic table and is coated with amorphous carbon.
A mixing step of mixing an organic compound having a softening point of 150 ° C. or less and a Group 13 element-containing compound of the periodic table at or above the softening point of the organic compound;
The coating which coat | covers the mixture obtained by the said mixing process on the carbon material in the ratio of 0.05 mass% or more and 0.6 mass% or less in conversion of the periodic table group 13 element mass with respect to 100 mass% of carbon materials A firing step of firing the coated carbon material obtained in the coating step at 600 ° C. or higher and 2300 ° C. or lower,
Is a method for producing a negative electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

本発明の負極材は、非水電解液二次電池用負極材として用いることにより、低不可逆容量、且つ低負極電荷移動抵抗(RCT)のバランスの良い電池設計が可能となる。 By using the negative electrode material of the present invention as a negative electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, it is possible to design a battery with a low irreversible capacity and a good balance of low negative electrode charge transfer resistance (R CT ).

以下、本発明の内容を詳細に述べる。なお、以下に記載する発明構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨をこえない限り、これらの形態に特定されるものではない。
本発明の負極材の製造方法は、周期表第13族元素含有化合物を含有し、炭素材に非晶質炭素が被覆されている非水電解液二次電池用負極材の製造方法である。そして、軟化点が150℃以下である有機化合物と周期表第13族元素含有化合物を、該有機化合物の軟化点以上にて混合する混合工程、炭素材に前記混合工程で得られた混合物を、炭素材100質量%に対して、周期表第13族元素質量換算で0.05質量%以上、0.6質量%以下の割合で被覆する被覆工程、および、前記被覆工程で得られた被覆炭素材を600℃以上、2300℃以下で焼成する焼成工程、の3つの工程を含むものである。
Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail. The description of the invention constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these forms unless it exceeds the gist.
The manufacturing method of the negative electrode material of this invention is a manufacturing method of the negative electrode material for nonaqueous electrolyte secondary batteries which contains a periodic table group 13 element containing compound, and the carbon material is coat | covered with the amorphous carbon. And the mixing process obtained by mixing the organic compound having a softening point of 150 ° C. or less and the Group 13 element-containing compound of the periodic table at or above the softening point of the organic compound, the carbon material in the mixing process, A coating step of coating at a ratio of 0.05% by mass or more and 0.6% by mass or less in terms of the mass of Group 13 elements of the periodic table with respect to 100% by mass of the carbon material, and the coated carbon obtained in the coating step It includes the three steps of firing the material at 600 ° C. or higher and 2300 ° C. or lower.

<混合工程>
混合工程は、軟化点が150℃以下である有機化合物と周期表第13族元素含有化合物を、該有機化合物の軟化点以上にて混合する工程である。
有機化合物としては、軟化点が150℃以下であり、焼成により非晶質炭素となるものであれば特段限定されない。有機化合物の具体例としては、コールタールピッチ、乾留液化油などの石炭系重質油;常圧残油、減圧残油などの直留系重質油;原油、ナフサなどの熱分解時に副生するエチレンタール等の分解系重質油などの石油系重質油;アセナフチレン、デカシクレン、アントラセンなどの芳香族炭化水素;フェナジンやアクリジンなどの窒素含有環状化合物;チオフェンなどの硫黄含有環状化合物;アダマンタンなどの脂肪族環状化合物;ビフェニル、テルフェニルなどのポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラールなどのポリビニルエステル類、ポリビニルアルコールなどの熱可塑性高分子などが挙げられる。軟化点は150℃以下であることが好ましく、80℃以下であることがより好ましく、50℃以下であることがさらに好ましく、20℃で液体状であることが特に好ましい。
<Mixing process>
The mixing step is a step of mixing an organic compound having a softening point of 150 ° C. or less and a Group 13 element-containing compound of the periodic table at or above the softening point of the organic compound.
The organic compound is not particularly limited as long as it has a softening point of 150 ° C. or lower and becomes amorphous carbon by firing. Specific examples of organic compounds include coal-based heavy oils such as coal tar pitch and dry-distilled liquefied oil; straight-run heavy oils such as atmospheric residual oil and vacuum residual oil; by-products during pyrolysis of crude oil, naphtha, etc. Petroleum heavy oils such as cracked heavy oils such as ethylene tar; aromatic hydrocarbons such as acenaphthylene, decacyclene and anthracene; nitrogen-containing cyclic compounds such as phenazine and acridine; sulfur-containing cyclic compounds such as thiophene; adamantane, etc. Aliphatic cyclic compounds of the above; polyphenylenes such as biphenyl and terphenyl; polyvinyl esters such as polyvinyl chloride, polyvinyl acetate and polyvinyl butyral; and thermoplastic polymers such as polyvinyl alcohol. The softening point is preferably 150 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or lower, further preferably 50 ° C. or lower, and particularly preferably liquid at 20 ° C.

周期表第13族元素としては、通常、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウムが挙げられ、周期表第13族元素化合物としては、これらを一種以上含む化合物である。この中でも、ホウ素及び/又はアルミニウムを含む化合物が入手の簡便さから好ましく用いることができる。上述した元素を含む化合物としては、酸化物、硫化物、無機酸、及び無機酸塩などが挙げられる。このうち、ホウ素を含んだ化合物であることが好ましく、酸化ホウ素、ホウ酸、炭化ホウ素、および窒化ホウ素からなる群から選択される1種以上の化合物を含むことが好ましい。有機化合物に周期表第13族元素含有化合物を混合させた混合物を、非晶質炭素として負極材に含有させることで、負極電荷移動抵抗(RCT)を低減することができる。 The group 13 element of the periodic table usually includes boron, aluminum, gallium, indium and thallium, and the group 13 element compound of the periodic table is a compound containing one or more of these. Among these, a compound containing boron and / or aluminum can be preferably used because of its availability. Examples of the compound containing the above-described element include oxides, sulfides, inorganic acids, and inorganic acid salts. Among these, it is preferable that it is a compound containing boron, and it is preferable to include one or more compounds selected from the group consisting of boron oxide, boric acid, boron carbide, and boron nitride. Negative electrode charge transfer resistance (R CT ) can be reduced by adding a mixture of an organic compound and a Group 13 element-containing compound in the periodic table to the negative electrode material as amorphous carbon.

混合工程における混合は、有機化合物の軟化点以上にて混合する限り特段その方法は限
定されず、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、鍬形混合機、固定型混合機の場合:螺旋型混合機、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。また、混合温度は、有機化合物の軟化点以上であり、軟化点より10℃以上高い温度が好ましく、より好ましくは軟化点より20℃以上高い温度である。上限は、通常200℃以下、好ましくは150℃以下、さらに好ましくは100℃以下、特に好ましくは50℃以下で行われる。加熱温度が低すぎると、有機化合物の粘度が高くなって混合が困難となる虞があり、加熱温度が高すぎると有機化合物の揮発と重縮合によって混合系の粘度が高くなりすぎる虞がある。
The mixing in the mixing step is not particularly limited as long as the mixing is performed above the softening point of the organic compound. 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, fixed mixer: spiral mixer, ribbon mixer, Muller mixer, Helical Flight mixer, Pugmill
A mold mixer, a fluidized mixer, or the like can be used. The mixing temperature is not lower than the softening point of the organic compound, preferably 10 ° C. or higher than the softening point, and more preferably 20 ° C. or higher than the softening point. The upper limit is usually 200 ° C. or lower, preferably 150 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower, particularly preferably 50 ° C. or lower. If the heating temperature is too low, the viscosity of the organic compound may be high and mixing may be difficult. If the heating temperature is too high, the viscosity of the mixed system may be too high due to volatilization and polycondensation of the organic compound.

混合工程における、有機化合物と周期表第13族元素含有化合物の混合比は特段限定されないが、有機化合物に対する周期表第13族元素含有化合物の混合比(質量比)が、通常1:0.001以上、1:0.01以上であることが好ましく、1:0.02以上であることがさらに好ましく、1:0.1以上であることが特に好ましい。また、通常1:10以下、1:1以下であることが好ましく、1:0.5以下であることがより好ましく、1:0.3以下であることがさらに好ましく、1:0.2以下であることが特に好ましい。ただし、有機化合物は有機化合物由来の残炭素量換算量で、また、周期表第13族元素含有化合物は周期表第13族元素量換算で、上記混合比を算出する。
このような範囲を満たすことで、有機化合物中に周期表第13族元素含有化合物をより均一に分散する傾向があり、負極電荷移動抵抗(RCT)を低減、及び入出力特性を向上することが可能となる。
The mixing ratio of the organic compound and the group 13 element-containing compound in the periodic table in the mixing step is not particularly limited, but the mixing ratio (mass ratio) of the group 13 element-containing compound in the periodic table to the organic compound is usually 1: 0.001. As described above, it is preferably 1: 0.01 or more, more preferably 1: 0.02 or more, and particularly preferably 1: 0.1 or more. Moreover, it is usually preferably 1:10 or less, preferably 1: 1 or less, more preferably 1: 0.5 or less, further preferably 1: 0.3 or less, and 1: 0.2 or less. It is particularly preferred that However, the above-mentioned mixing ratio is calculated in terms of the amount of residual carbon derived from the organic compound, and in the group 13 element-containing compound of the periodic table in terms of the amount of group 13 element of the periodic table.
By satisfying such a range, the group 13 element-containing compound in the periodic table tends to be more uniformly dispersed in the organic compound, the negative electrode charge transfer resistance (R CT ) is reduced, and the input / output characteristics are improved. Is possible.

<被覆工程>
被覆工程は、炭素材に前記混合工程で得られた混合物を被覆する工程である。
炭素材としては、天然黒鉛、人造黒鉛、非晶質被覆黒鉛、非晶質炭素の中から選ばれる材料を用いることができる。これらの炭素材は1種のみ用いることもでき、二種以上を任意の組成及び組み合わせで併用することもできる。
<Coating process>
The covering step is a step of covering the carbon material with the mixture obtained in the mixing step.
As the carbon material, a material selected from natural graphite, artificial graphite, amorphous-coated graphite, and amorphous carbon can be used. These carbon materials can be used alone or in combination of two or more in any composition and combination.

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。
また、黒鉛が商業的にも容易に入手可能であり、理論上372mAh/gの高い充放電容量を有することができるため、さらに他の負極活物質を用いた場合よりも、高電流密度での充放電特性の改善効果が著しく大きいので好ましい。
As the amorphous carbon, for example, particles obtained by firing a bulk mesophase or particles obtained by firing a carbon precursor after infusibility treatment can be used.
In addition, graphite is easily available commercially, and can theoretically have a high charge / discharge capacity of 372 mAh / g. Therefore, it can be obtained at a higher current density than when other negative electrode active materials are used. This is preferable because the effect of improving the charge / discharge characteristics is remarkably large.

黒鉛は、天然黒鉛、人造黒鉛の何れを用いてもよい。黒鉛としては、不純物の少ないものが好ましく、必要に応じて種々の精製処理を施して用いる。また、黒鉛化度の大きいものが好ましく、具体的には、X線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)は、通常0.335nm以上、0.340nm未満の炭素のことである。ここで、d002値は好ましくは0.339nm以下、更に好ましくは0.337nm以下である。d002値が大きすぎると結晶性が低下し、初期不可逆容量が増加する場合がある。一方0.335nmは黒鉛の理論値である。   As the graphite, either natural graphite or artificial graphite may be used. As graphite, those with few impurities are preferable, and they are used after being subjected to various purification treatments as necessary. Further, those having a high degree of graphitization are preferable. Specifically, the interplanar spacing (d002) of (002) planes by X-ray wide angle diffraction method is usually carbon of 0.335 nm or more and less than 0.340 nm. . Here, the d002 value is preferably 0.339 nm or less, more preferably 0.337 nm or less. If the d002 value is too large, the crystallinity may decrease and the initial irreversible capacity may increase. On the other hand, 0.335 nm is a theoretical value of graphite.

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。中でも、粒子の充填性や充放電負荷特性の観点から、球形化処理を施した天然黒鉛が特に好ましい。   As natural graphite, for example, highly purified flaky graphite or spheroidized graphite can be used. Among these, natural graphite subjected to spheroidizing treatment is particularly preferable from the viewpoint of particle filling properties and charge / discharge load characteristics.

球形化処理に用いる装置としては、例えば、衝撃力を主体に粒子の相互作用も含めた圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を繰り返し粒子に与える装置を用いることができる。具体的には、ケーシング内部に多数のブレードを設置したローターを有し、そのローターが高速回転することによって、内部に導入された炭素材に対して衝撃圧縮、摩擦、せん断
力等の機械的作用を与え、表面処理を行なう装置が好ましい。また、炭素材を循環させることによって機械的作用を繰り返して与える機構を有するものであるのが好ましい。好ましい装置として、例えば、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロン(アーステクニカ社製)、CFミル(宇部興産社製)、メカノフュージョンシステム(ホソカワミクロン社製)、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)等が挙げられる。これらの中で、奈良機械製作所社製のハイブリダイゼーションシステムが好ましい。
As an apparatus used for the spheroidization treatment, for example, an apparatus that repeatedly gives mechanical action such as compression, friction, shearing force, etc. including the interaction of particles mainly with impact force to the particles can be used. Specifically, it has a rotor with a large number of blades installed inside the casing, and mechanical action such as impact compression, friction, shearing force, etc. on the carbon material introduced inside the rotor by rotating at high speed. An apparatus that provides a surface treatment is preferable. Moreover, it is preferable to have a mechanism that repeatedly gives mechanical action by circulating the carbon material. Preferable apparatuses include, for example, a hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), kryptron (manufactured by Earth Technica Co., Ltd.), CF mill (manufactured by Ube Industries, Ltd.), mechanofusion system (manufactured by Hosokawa Micron Corporation), Etc.). Among these, a hybridization system manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. is preferable.

例えば前述の装置を用いて処理する場合は、回転するローターの周速度を30〜100m/秒にするのが好ましく、40〜100m/秒にするのがより好ましく、50〜100m/秒にするのが更に好ましい。また、処理は、単に炭素質物を通過させるだけでも可能であるが、30秒以上装置内を循環又は滞留させて処理するのが好ましく、1分以上装置内を循環又は滞留させて処理するのがより好ましい。   For example, when processing using the above-mentioned apparatus, the peripheral speed of the rotating rotor is preferably 30 to 100 m / sec, more preferably 40 to 100 m / sec, and 50 to 100 m / sec. Is more preferable. The treatment can be performed by simply passing a carbonaceous material, but it is preferable to circulate or stay in the apparatus for 30 seconds or longer, and it is preferable to circulate or stay in the apparatus for 1 minute or longer. More preferred.

人造黒鉛の具体例としては、コールタールピッチ、石炭系重質油、常圧残油、石油系重質油、芳香族炭化水素、窒素含有環状化合物、硫黄含有環状化合物、ポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、天然高分子、ポリフェニレンサイルファイド、ポリフェニレンオキシド、フルフリルアルコール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂などの有機化合物を、通常2500℃以上、通常3200℃以下の範囲の温度で焼成し、黒鉛化したものが挙げられる。この際、珪素含有化合物やホウ素含有化合物などを黒鉛化触媒として用いることもできる。   Specific examples of artificial graphite include coal tar pitch, coal heavy oil, atmospheric residue, petroleum heavy oil, aromatic hydrocarbon, nitrogen-containing cyclic compound, sulfur-containing cyclic compound, polyphenylene, polyvinyl chloride, Organic compounds such as polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyvinyl butyral, natural polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol-formaldehyde resin, imide resin are usually in the range of 2500 ° C. or higher and usually 3200 ° C. or lower. Examples thereof include those calcined at a temperature and graphitized. At this time, a silicon-containing compound or a boron-containing compound can also be used as a graphitization catalyst.

更に黒鉛化度の小さい炭素材を得る場合、有機物の焼成温度は通常600℃以上、好ましくは900℃以上、より好ましくは950℃以上である。その上限は、炭素材に付与する所望の黒鉛化度等により異なるが、通常2500℃以下、好ましくは2000℃以下、より好ましくは1400℃以下の範囲である。焼成する際には、有機物に燐酸、ホウ酸、塩酸などの酸類、水酸化ナトリウム等のアルカリ類を混合してもよい。   Furthermore, when obtaining a carbon material with a low degree of graphitization, the firing temperature of the organic substance is usually 600 ° C. or higher, preferably 900 ° C. or higher, more preferably 950 ° C. or higher. The upper limit varies depending on the desired degree of graphitization to be imparted to the carbon material, but is usually 2500 ° C. or lower, preferably 2000 ° C. or lower, more preferably 1400 ° C. or lower. At the time of baking, acids such as phosphoric acid, boric acid and hydrochloric acid, and alkalis such as sodium hydroxide may be mixed with the organic matter.

炭素材は、炭素材に金属粒子、及び金属酸化物粒子等の粒子を任意の組み合わせで適宜混合して用いても良い。また、個々の粒子中に複数の材料が混在するものであってもよい。例えば、黒鉛の表面を黒鉛化度の小さい炭素材で被覆した構造の炭素質粒子や、黒鉛粒子を適当な有機物で集合させ再黒鉛化した粒子でも良い。
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。
更に、前記複合粒子中にSn、Si、Al、BiなどLiと合金化可能な金属を含んでいても良い。
As the carbon material, particles such as metal particles and metal oxide particles may be appropriately mixed and used in an arbitrary combination with the carbon material. Further, a plurality of materials may be mixed in each particle. For example, carbonaceous particles having a structure in which the surface of graphite is covered with a carbon material having a low graphitization degree, or particles obtained by aggregating graphite particles with an appropriate organic substance and regraphitizing may be used.
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.
Furthermore, the composite particles may contain a metal that can be alloyed with Li, such as Sn, Si, Al, Bi.

<炭素材の物性>
本発明における炭素材は以下の物性を示すものが好ましい。なお、本発明における炭素材の物性の測定方法は特に制限はないが、特段の事情がない限り実施例に記載の測定方法に準じる。
<Physical properties of carbon materials>
The carbon material in the present invention preferably has the following physical properties. In addition, although the measuring method of the physical property of the carbon material in this invention does not have a restriction | limiting in particular, unless there is a special situation, it will follow the measuring method as described in an Example.

(1)炭素材の平均粒子径(d50)
炭素材の平均粒子径(d50)については特に制限が無いが、使用される範囲として、d50が通常50μm以下、好ましくは30μm以下、更に好ましくは25μm以下である。また1μm以上、好ましくは4μm以上、更に好ましくは10μm以上である。この粒子径が大きすぎると極板化した際に、筋引きなどの工程上の不都合が出る傾向があり、また、粒子径が小さすぎると、表面積が大きくなりすぎ電解液との活性を抑制しにくくなる傾向がある。
なお平均粒子径の測定方法は、界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液10mLに、炭素材0.01gを懸濁させ、市販のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置に導入し、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、測定装置における体積基準のメジアン径として測定したものを、本発明におけるd50と定義する。
(1) Average particle diameter of carbon material (d50)
Although there is no restriction | limiting in particular about the average particle diameter (d50) of a carbon material, As a range to be used, d50 is 50 micrometers or less normally, Preferably it is 30 micrometers or less, More preferably, it is 25 micrometers or less. Moreover, it is 1 micrometer or more, Preferably it is 4 micrometers or more, More preferably, it is 10 micrometers or more. If this particle size is too large, there is a tendency for inconveniences such as striping when it is made into a plate, and if the particle size is too small, the surface area becomes too large and the activity with the electrolyte is suppressed. There is a tendency to become difficult.
The average particle size is measured by suspending 0.01 g of carbon material in 10 mL of a 0.2% by weight aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and commercially available laser diffraction / scattering particle size distribution. After being introduced into the measuring apparatus and irradiating 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute, measured as a volume-based median diameter in the measuring apparatus is defined as d50 in the present invention.

(2)炭素材のBET比表面積(SA)
炭素材のBET法で測定した比表面積は、通常1m2/g以上、好ましくは1.5m2/g以上である。また、通常11m2/g以下、好ましくは9m2/g以下、より好ましくは8m2/g以下である。比表面積が小さすぎると、Liが出入りする部位が少なく、高速
充放電特性出力特性に劣る傾向があり、一方、比表面積が大きすぎると、活物質の電解液に対する活性が過剰になり、初期不可逆容量が大きくなるため、高容量電池を製造できない可能性がある。
なおBET比表面積の測定方法は、比表面積測定装置を用いて、窒素ガス吸着流通法によりBET1点法にて測定する。
(2) BET specific surface area (SA) of carbon material
The specific surface area of the carbon material measured by the BET method is usually 1 m 2 / g or more, preferably 1.5 m 2 / g or more. Moreover, it is 11 m < 2 > / g or less normally, Preferably it is 9 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 8 m < 2 > / g or less. If the specific surface area is too small, there are few sites where Li enters and exits, and there is a tendency to be inferior in the output characteristics of the high-speed charge / discharge characteristics. On the other hand, if the specific surface area is too large, the active material becomes excessively active with respect to the electrolyte. Since the capacity increases, there is a possibility that a high-capacity battery cannot be manufactured.
In addition, the measuring method of a BET specific surface area is measured by a BET 1 point method by a nitrogen gas adsorption circulation method using a specific surface area measuring device.

(3)炭素材のX線構造解析(XRD)
炭素材のX線構造解析(XRD)から得られる、Rhombohedral(菱面体晶)
に対するHexagonal(六方体晶)の結晶の存在比(3R/2H)は通常、0.
01以上0.50以下である。3R/2H値がこの範囲を下回ると、高速充放電特性の低下を招く虞があり、この範囲を上回ると3R/2H値の調整が困難となり、製造処理を強く長時間行う必要が生じたり、工程数を増加させる必要が生じたりする傾向があり、生産性の低下、コストの上昇を招く虞がある。
なお、X線構造解析(XRD)の測定方法は、0.2mmの試料板に炭素材を配向しないように充填し、X線回折装置で、CuKα線にて出力30kV、200mAで測定する。得られた43.4°付近の3R(101)、及び44.5°付近の2H(101)の両ピークからバックグラウンドを差し引いた後、強度比3R(101)/2H(101)を算出できる。
(3) X-ray structural analysis (XRD) of carbon materials
Rhombedral obtained from X-ray structural analysis (XRD) of carbon material
The abundance ratio (3R / 2H) of Hexagonal crystals with respect to
01 or more and 0.50 or less. If the 3R / 2H value is below this range, the high-speed charge / discharge characteristics may be deteriorated. If the 3R / 2H value is above this range, it is difficult to adjust the 3R / 2H value, and it is necessary to perform the manufacturing process strongly for a long time. There is a tendency that the number of processes needs to be increased, which may cause a decrease in productivity and an increase in cost.
In the X-ray structural analysis (XRD) measurement method, a 0.2 mm sample plate is filled so that the carbon material is not oriented, and is measured with an X-ray diffractometer at an output of 30 kV and 200 mA with CuKα rays. After subtracting the background from the obtained 3R (101) near 43.4 ° and 2H (101) near 44.5 °, the intensity ratio 3R (101) / 2H (101) can be calculated. .

(4)炭素材のタップ密度
炭素材のタップ密度は、通常0.7g/cm3以上、1g/cm3以上が好ましい。また、通常1.3g/cm3以下、1.2g/cm3以下が好ましく、1.1g/cm3以下がより好ましい。タップ密度が低すぎると、高速充放電特性に劣り、タップ密度が高すぎると、粒子内炭素密度が上昇し、圧延性に欠け、高密度の負極シートを形成することが難しくなる傾向がある。
なおタップ密度は、粉体密度測定器を用い、直径1.6cm、体積容量20cm3の円
筒状タップセルに、目開き300μmの篩を通して、炭素材を落下させて、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行なって、その時の体積と試料の重量から求めた密度をタップ密度として定義する。
(4) Tap density of carbon material The tap density of the carbon material is usually preferably 0.7 g / cm 3 or more and 1 g / cm 3 or more. Moreover, 1.3 g / cm < 3 > or less and 1.2 g / cm < 3 > or less are preferable normally, and 1.1 g / cm < 3 > or less is more preferable. If the tap density is too low, the high-speed charge / discharge characteristics are inferior. If the tap density is too high, the carbon density in the particles increases, the rolling property is insufficient, and it is difficult to form a high-density negative electrode sheet.
The tap density was measured by using a powder density measuring device to drop a carbon material into a cylindrical tap cell having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 through a sieve having an opening of 300 μm, and filling the cell fully. A tap having a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the density obtained from the volume and the weight of the sample is defined as the tap density.

(5)炭素材のラマンスペクトル(Raman)スペクトル
炭素材のラマンR値は、1580cm-1付近のピークPAの強度IAと、1360cm-1付近のピークPBの強度IBとを測定し、その強度比R(R=IB/IA)を算出して定義する。その値は通常0.01以上、好ましくは0.1以上である。また、通常1以下、好ましくは0.5以下である。ラマンR値が小さすぎると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向し易くなり、負荷特性の低下を招く傾向がある。一方、ラマンR値が大きすぎると、粒子表面の結晶が乱れ、電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く傾向がある。
(5) Raman R value of Raman spectrum (Raman) spectrum carbon material a carbon material is measured and the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1, and an intensity I B of a peak P B in the vicinity of 1360 cm -1 The intensity ratio R (R = I B / I A ) is calculated and defined. The value is usually 0.01 or more, preferably 0.1 or more. Moreover, it is 1 or less normally, Preferably it is 0.5 or less. If the Raman R value is too small, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and when the density is increased, the crystals tend to be oriented in a direction parallel to the electrode plate, and the load characteristics tend to be lowered. On the other hand, if the Raman R value is too large, the crystal on the particle surface is disturbed, the reactivity with the electrolytic solution increases, and the efficiency tends to decrease and the gas generation increases.

ラマンスペクトルはラマン分光器で測定できる。具体的には、測定対象粒子を測定セル
内へ自然落下させることで試料充填し、測定セル内にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、測定セルをこのレーザー光と垂直な面内で回転させながら測定を行なう。
アルゴンイオンレーザー光の波長 :514.5nm
試料上のレーザーパワー :25mW
分解能 :4cm-1
測定範囲 :1100cm-1〜1730cm-1
ピーク強度測定、ピーク半値幅測定:バックグラウンド処理、スムージング処理(単純平均によるコンボリューション5ポイント)
The Raman spectrum can be measured with a Raman spectrometer. Specifically, the sample particles are naturally dropped into the measurement cell to fill the sample, and the measurement cell is rotated in a plane perpendicular to the laser beam while irradiating the measurement cell with an argon ion laser beam. Measure.
Argon ion laser light wavelength: 514.5 nm
Laser power on sample: 25 mW
Resolution: 4cm -1
Measurement range: 1100 cm −1 to 1730 cm −1
Peak intensity measurement, peak half-width measurement: background processing, smoothing processing (convolution 5 points by simple averaging)

(6)炭素材の表面官能基量(表面酸素元素量O/C)
炭素材の下記(式1)で表される表面官能基量O/C値は、通常0.01%以上、好ましくは0.2%以上、より好ましくは2%以上である。また、通常10%以下、好ましくは3%以下である。この表面官能基量が少なすぎると、電解液との反応性に乏しく、安定なSEI形成ができなくなる傾向がある。一方、表面官能基量が多すぎると、粒子表面の結晶が乱れ、電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く傾向がある。また、O/C値の調整が困難となり、製造処理を強く長時間行う必要が生じたり、工程数を増加させる必要が生じたりする傾向があり、生産性の低下、コストの上昇を招く傾向がある。
(式1)
O/C値(%)=X線光電子分光法(XPS)分析におけるO1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたO原子濃度/XPS分析におけるC1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたC原子濃度 × 100
(6) Surface functional group amount of carbon material (surface oxygen element amount O / C)
The surface functional group amount O / C value represented by the following (formula 1) of the carbon material is usually 0.01% or more, preferably 0.2% or more, more preferably 2% or more. Moreover, it is 10% or less normally, Preferably it is 3% or less. When the amount of the surface functional group is too small, the reactivity with the electrolytic solution is poor and stable SEI formation tends to be impossible. On the other hand, when the amount of surface functional groups is too large, the crystal on the particle surface is disturbed, the reactivity with the electrolyte increases, and the efficiency tends to decrease and gas generation increases. In addition, it is difficult to adjust the O / C value, and there is a tendency that the manufacturing process needs to be performed for a long time or the number of steps needs to be increased, which tends to cause a decrease in productivity and an increase in cost. is there.
(Formula 1)
O / C value (%) = O atom concentration determined based on the peak area of the O1s spectrum in X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis / C atom concentration determined based on the peak area of the C1s spectrum in XPS analysis × 100

表面官能基量はX線光電子分光法(XPS)を用いて測定することができる。
表面官能基量O/C値は、X線光電子分光法測定としてX線光電子分光器を用い、測定対象を表面が平坦になるように試料台に載せ、アルミニウムのKα線をX線源とし、マルチプレックス測定により、C1s(280〜300eV)とO1s(525〜545eV)のスペクトルを測定する。得られたC1sのピークトップを284.3eVとして帯電補正し、C1sとO1sのスペクトルのピーク面積を求め、更に装置感度係数を掛けて、CとOの表面原子濃度をそれぞれ算出する。得られたそのOとCの原子濃度比O/C(O原子濃度/C原子濃度)を炭素材の表面官能基量O/C値と定義する。
The amount of surface functional groups can be measured using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
The surface functional group amount O / C value is measured using an X-ray photoelectron spectrometer as an X-ray photoelectron spectroscopy measurement, the measurement target is placed on a sample stage so that the surface is flat, and the Kα ray of aluminum is used as an X-ray source. The spectra of C1s (280 to 300 eV) and O1s (525 to 545 eV) are measured by multiplex measurement. The obtained C1s peak top is corrected to be 284.3 eV, the peak areas of the C1s and O1s spectra are obtained, and the device sensitivity coefficient is multiplied to calculate the surface atomic concentrations of C and O, respectively. The obtained O / C atomic concentration ratio O / C (O atom concentration / C atom concentration) is defined as the surface functional group amount O / C value of the carbon material.

被覆工程における被覆は、炭素材に混合工程で得られた混合物を被覆する工程であり、その被覆割合は特段限定されないが、炭素材100質量%に対して、混合工程で得られた混合物を、有機化合物由来の残炭素量換算で通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量以上、さらに好ましくは0.5質量%以上、また、通常20質量%以下、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは8質量%以下、特に好ましくは6質量%以下の添着量で被覆する。また、炭素材100質量%に対して、周期表第13族元素量換算で通常0.05質量%以上、好ましくは0.08質量%以上、より好ましくは0.10質量%以上、また、通常0.6質量%以下、好ましくは0.5質量%以下、より好ましくは0.3質量%以下である。このような割合で炭素材に周期表第13族元素を被覆して負極材を製造することで、負極電荷移動抵抗(RCT)を低減、及び入出力特性を向上することが可能となる。
なお、本発明における添着量(質量%)は、材料焼成前後の焼成収率より算出できる。またこのとき、黒鉛粒子の焼成前後重量変化はないものとして計算する。w1を焼成前黒鉛炭素粒子質量(kg)、w2を非晶質炭素の原料質量(kg)、aを焼成収率(%)とすると、
黒鉛粒子/非晶質炭素=100×{(w1+w2)×a/100−w1}/w1
にて計算することができる。
The coating in the coating step is a step of coating the carbon material with the mixture obtained in the mixing step, and the coating ratio is not particularly limited, but the mixture obtained in the mixing step with respect to 100% by mass of the carbon material, In terms of the amount of residual carbon derived from the organic compound, it is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% or more, further preferably 0.5% by mass or more, and usually 20% by mass. %, Preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, further preferably 8% by mass or less, and particularly preferably 6% by mass or less. Moreover, it is 0.05 mass% or more normally in conversion of the periodic table group 13 element amount with respect to 100 mass% of carbon materials, Preferably it is 0.08 mass% or more, More preferably, it is 0.10 mass% or more. 0.6 mass% or less, preferably 0.5 mass% or less, more preferably 0.3 mass% or less. By coating the carbon material with the Group 13 element of the periodic table at such a ratio and manufacturing the negative electrode material, the negative electrode charge transfer resistance (R CT ) can be reduced and the input / output characteristics can be improved.
The amount of addition (mass%) in the present invention can be calculated from the firing yield before and after firing the material. At this time, the calculation is performed on the assumption that there is no change in the weight of the graphite particles before and after firing. When w1 is the graphite carbon particle mass (kg) before firing, w2 is the raw material mass (kg) of amorphous carbon, and a is the firing yield (%),
Graphite particles / amorphous carbon = 100 × {(w1 + w2) × a / 100−w1} / w1
Can be calculated.

被覆工程における被覆は、混合工程における混合と同様の方法により行うことが可能であり、またCVD法などに代表される蒸着により行うことも可能である。混合により被覆を行う場合には、その方法は限定されず、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、鍬形混合機、固定型混合機の場合:螺旋型混合機、リボン型混合機、Muller型混合機、Helical Flig
ht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。また、混合温度も特段限定はなく、通常は常温で混合する。また、蒸着による場合には、例えば特開2011−210462に記載の充填方法を採用し、加熱することで、均質な被覆が可能となる。
The coating in the coating step can be performed by the same method as the mixing in the mixing step, and can also be performed by vapor deposition typified by the CVD method. In the case of coating by mixing, the method is not limited. For example, in the case of a rotary mixer: a cylindrical mixer, a twin cylindrical mixer, a double cone mixer, a regular cubic mixer, a saddle type For mixers and stationary mixers: spiral mixers, ribbon mixers, Muller mixers, Helical Fly
An ht type mixer, Pugmill type mixer, fluidized type mixer, or the like can be used. Also, the mixing temperature is not particularly limited and is usually mixed at room temperature. In the case of vapor deposition, for example, a filling method described in JP-A 2011-210462 is employed and heated, whereby uniform coating can be achieved.

<焼成工程>
焼成工程は、被覆工程で得られた被覆炭素材を600℃以上、2300℃以下で焼成する工程であり、この工程を経ることで有機化合物は非晶性炭素となり、炭素材に非晶質炭素が被覆される負極材となる。焼成を600℃未満の低温で行う場合には、有機化合物が十分に非晶質炭素とはならず、2300℃よりも高温で行う場合には、有機化合物が黒鉛化してしまう。また、必要に応じて、炭素材、及び有機化合物から発生する揮発成分(VM)を除去した中間物質を得るため脱VM焼成を行う。脱VM焼成は、通常600℃以上、好ましくは650℃以上で、通常1300℃以下、好ましくは1100℃以下の温度で、通常0.1時間〜10時間行う。加熱は、酸化を防止するために、通常、窒素、アルゴン等不活性ガスの流通下又はブリーズ、パッキングコークス等の粒状炭素材料を間隙に充填した非酸化性雰囲気で行う。
<Baking process>
The firing step is a step of firing the coated carbon material obtained in the coating step at 600 ° C. or higher and 2300 ° C. or lower. Through this step, the organic compound becomes amorphous carbon, and the carbon material becomes amorphous carbon. Is a negative electrode material to be coated. When firing is performed at a low temperature of less than 600 ° C., the organic compound is not sufficiently amorphous carbon, and when it is performed at a temperature higher than 2300 ° C., the organic compound is graphitized. Further, if necessary, the VM material is subjected to de-VM firing to obtain an intermediate material from which volatile components (VM) generated from the organic compound are removed. The de-VM firing is usually performed at a temperature of 600 ° C. or higher, preferably 650 ° C. or higher, usually 1300 ° C. or lower, preferably 1100 ° C. or lower, usually for 0.1 hour to 10 hours. In order to prevent oxidation, heating is usually performed in a non-oxidizing atmosphere in which an inert gas such as nitrogen or argon is circulated or a granular carbon material such as breeze or packing coke is filled in the gap.

混合物の焼成は、600℃以上、好ましくは700℃以上、より好ましくは800℃以上、さらに好ましくは900℃以上、特に好ましくは1000℃以上、また2300℃以下、好ましく2000℃以下、より好ましくは1800℃以下であり、さらに好ましくは1600℃以下であり、特に好ましくは1500℃以下である。この範囲の焼成温度で焼成することにより、初期不可逆容量を低減、充放電容量を増大、負極電荷移動抵抗(RCT)を低減、及び入出力特性を向上することが可能となる。
焼成時間は特段限定されないが、通常0.1時間以上、好ましくは0.5時間以上、さらに好ましくは1時間以上、特に好ましくは3時間以上、通常1000時間以下、好ましくは100時間以下、さらに好ましくは50時間以下、特に好ましくは24時間以下である。
Firing of the mixture is 600 ° C. or higher, preferably 700 ° C. or higher, more preferably 800 ° C. or higher, more preferably 900 ° C. or higher, particularly preferably 1000 ° C. or higher, and 2300 ° C. or lower, preferably 2000 ° C. or lower, more preferably 1800. ° C or lower, more preferably 1600 ° C or lower, particularly preferably 1500 ° C or lower. By firing at a firing temperature in this range, it is possible to reduce the initial irreversible capacity, increase the charge / discharge capacity, reduce the negative electrode charge transfer resistance (R CT ), and improve the input / output characteristics.
The firing time is not particularly limited, but is usually 0.1 hours or more, preferably 0.5 hours or more, more preferably 1 hour or more, particularly preferably 3 hours or more, usually 1000 hours or less, preferably 100 hours or less, more preferably Is 50 hours or less, particularly preferably 24 hours or less.

<粉砕工程>
粉砕工程は、焼成工程で得られた焼成物を必要に応じて粉砕・分級する工程である。粉砕工程では、粉砕物の平均粒子径(d50)が通常5μm以上、好ましくは8μm以上、より好ましくは10μm以上、上限は35μm以下、好ましくは30μm以下、より好ましくは27μm以下、粉砕物のd50と原料炭素材のd50との比(d50_r=粉砕物粒子のd50/炭素材のd50)が、通常0.8以上、好ましくは0.85以上、より好ましくは0.9以上、さらに好ましくは0.93以上、特に好ましくは0.95以上、通常1.2以下、好ましくは1.15以下、さらに好ましくは1.1以下、特に好ましくは1.05以下、最も好ましくは1.02以下となるように粉砕・分級を行うことで、本発明の負極材を得ることができる。d50_rが0.8を下回ると不可逆容量の増加を招き、1.2を上回ると、負極電荷移動抵抗(RCT)の増大、及び入出力特性の低下を招く傾向がある。
本発明の負極材の粉砕処理を適切に行うことにより、炭素質粒子、及び有機化合物から発生する揮発成分(VM)の化学的気相成長(CVD;Chemical Vapor Deposition)により負極材表面に覆われた炭素成分のみからなる層を適度に荒らし、周期表第13族元素成分を含む炭素層を負極材表面に適度に露出させることができるため、負極電荷移動抵抗(RCT)低減、及び入出力特性向上の傾向がある。
<Crushing process>
The pulverization step is a step of pulverizing and classifying the fired product obtained in the firing step as necessary. In the pulverization step, the average particle size (d50) of the pulverized product is usually 5 μm or more, preferably 8 μm or more, more preferably 10 μm or more, and the upper limit is 35 μm or less, preferably 30 μm or less, more preferably 27 μm or less. The ratio of the raw carbon material to d50 (d50_r = d50 of pulverized particles / d50 of the carbon material) is usually 0.8 or higher, preferably 0.85 or higher, more preferably 0.9 or higher, still more preferably 0.8. 93 or more, particularly preferably 0.95 or more, usually 1.2 or less, preferably 1.15 or less, more preferably 1.1 or less, particularly preferably 1.05 or less, and most preferably 1.02 or less. By performing pulverization and classification, the negative electrode material of the present invention can be obtained. When d50_r is less than 0.8, the irreversible capacity is increased, and when d50_r is more than 1.2, the negative charge transfer resistance (R CT ) is increased and the input / output characteristics are decreased.
By appropriately performing the pulverization treatment of the negative electrode material of the present invention, the surface of the negative electrode material is covered by chemical vapor deposition (CVD) of volatile components (VM) generated from carbonaceous particles and organic compounds. Since the carbon layer containing only the carbon component is appropriately roughened and the carbon layer containing the group 13 element component of the periodic table can be appropriately exposed on the surface of the negative electrode material, the negative electrode charge transfer resistance (R CT ) is reduced, and the input / output There is a tendency to improve characteristics.

粉砕に用いる装置は特段限定されず、例えば、転動ボールミル、遊星ボールミル、ハンマーミル、CFミル、アトマイザーミル、パルペライザー、メカノフュージョン、ハイブリダイゼーション、シータコンポーザー、オングミル、ターボミル等が例示される。
分級についても特段限定されず、篩を用いる等の公知の方法で行うことができる。
The apparatus used for crushing is not particularly limited, and examples thereof include a rolling ball mill, a planetary ball mill, a hammer mill, a CF mill, an atomizer mill, a pulverizer, a mechanofusion, a hybridization, a theta composer, an ang mill, and a turbo mill.
Classification is not particularly limited, and can be performed by a known method such as using a sieve.

<負極材の物性>
上記工程を経て得られた焼成物またはその粉砕物は、炭素材に周期表第13族元素含有化合物、及び有機化合物の残炭分由来の炭素質物質が被覆した複層構造炭素材となる。すなわち、結晶性の高い炭素材の外側を結晶性の低い非晶質炭素で被覆された構造の粒子となっており、非水電解液二次電池用負極材料(以下負極材と称する)として用いることができる。本発明における負極材は以下の物性を示すものが好ましい。なお、本発明における炭素材の物性の測定方法は特に制限はないが、特段の事情がない限り実施例に記載の測定方法に準じる。
<Physical properties of negative electrode material>
The fired product or the pulverized product obtained through the above steps becomes a multi-layer structure carbon material in which a carbon material is coated with a carbonaceous material derived from a residual carbon content of a periodic table group 13 element-containing compound and an organic compound. That is, particles having a structure in which the outside of a carbon material with high crystallinity is coated with amorphous carbon with low crystallinity is used as a negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery (hereinafter referred to as negative electrode material). be able to. The negative electrode material in the present invention preferably has the following physical properties. In addition, although the measuring method of the physical property of the carbon material in this invention does not have a restriction | limiting in particular, unless there is a special situation, it will follow the measuring method as described in an Example.

(1)負極材の表面周期表第13族元素量(表面酸素元素量X13/C)
負極材は、周期表第13族元素の下記(式2)で表される表面元素量X13/C値は、通常0.7%以上、0.8%以上が好ましく、1%以上がより好ましく、通常4.5%以下、4%以下が好ましく、3.5%以下がより好ましく、3%以下がさらに好ましい。
(式2)
周期表第13族元素の表面元素量X13/C値(%)=X線光電子分光法(XPS)分析における周期表第13族元素の最外殻電子軌道のスペクトルのピーク面積に基づいて求めた周期表第13族元素濃度/XPS分析におけるC1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたC原子濃度×100
(1) Surface Periodic Table Group 13 Element Amount of Negative Electrode Material (Surface Oxygen Element Amount X 13 / C)
In the negative electrode material, the surface element amount X 13 / C value represented by the following (formula 2) of Group 13 element of the periodic table is usually preferably 0.7% or more and 0.8% or more, more preferably 1% or more. Preferably, usually 4.5% or less, 4% or less is preferable, 3.5% or less is more preferable, and 3% or less is more preferable.
(Formula 2)
Surface element amount X 13 / C value (%) of group 13 element of periodic table = determined based on peak area of spectrum of outermost electron orbit of group 13 element of periodic table in X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis Periodic table group 13 element concentration / C atom concentration obtained based on peak area of C1s spectrum in XPS analysis × 100

負極材の周期表第13族元素の表面元素量(X13/C値)が小さすぎると、負極抵抗低減効果や、入出力特性向上効果が低下する傾向があり、一方、表面元素量が大きすぎると電池容量の低下や、極板強度の低下を引き起こす傾向がある。 If the surface element amount (X 13 / C value) of the group 13 element of the periodic table of the negative electrode material is too small, the negative electrode resistance reduction effect and the input / output characteristic improvement effect tend to decrease, while the surface element amount is large. If it is too high, the battery capacity tends to decrease and the electrode plate strength tends to decrease.

表面元素量はX線光電子分光法(XPS)を用いて測定することができる。
表面元素量(X13/C値)は、X線光電子分光法測定としてX線光電子分光器を用い、測定対象を表面が平坦になるように試料台に載せ、アルミニウムのKα線をX線源とし、マルチプレックス測定により、C1s(280〜300eV)と周期表第13族元素含有化合物(ホウ素(B1s)の場合は180〜210eV、アルミニウム(2p)の場合は、70eV〜80eV)のスペクトルを測定する。得られたC1sのピークトップを284.3eVとして帯電補正し、C1sとX13のスペクトルのピーク面積を求め、更に装置感度係数を掛けて、CとXの表面原子濃度をそれぞれ算出する。得られたそのX13とCの原子濃度比X13/C(X原子濃度/C原子濃度)を表面における周期表第13族元素含有化合物の表面元素量X13/C値と定義する。
The amount of surface elements can be measured using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
The amount of surface element (X 13 / C value) was measured using an X-ray photoelectron spectrometer as an X-ray photoelectron spectroscopy measurement, the measurement object was placed on a sample stage so that the surface was flat, and aluminum Kα rays were used as an X-ray source. And the spectrum of C1s (280 to 300 eV) and a periodic table group 13 element-containing compound (180 to 210 eV for boron (B1s) and 70 eV to 80 eV for aluminum (2p)) by multiplex measurement. To do. The obtained C1s peak top is 284.3 eV to correct the charge, the peak areas of the C1s and X 13 spectra are obtained, and the device sensitivity coefficient is multiplied to calculate the surface atomic concentrations of C and X, respectively. The obtained X 13 and C atomic concentration ratio X 13 / C (X atomic concentration / C atomic concentration) is defined as the surface element amount X 13 / C value of the group 13 element-containing compound on the surface.

(2)負極材の表面とバルク中における周期表第13族元素の存在比
負極材は、下記(式3)で表される表面とバルク中における周期表第13族元素の存在比が、通常2以上、好ましくは2.5以上、より好ましくは3以上、更に好ましくは5以上、特に好ましくは8以上である。また通常15以下、好ましくは12以下、より好ましくは10以下である。この表面存在比が小さすぎると、負極抵抗低減効果や、入出力特性向上効果が低下する傾向がある。
(式3)
表面存在比=(式2)で表される周期表第13族元素の表面元素量X13/C値(%)/誘導結合プラズマ質量分析法(ICP−MS)分析から求めた周期表第13族元素のバルク中含有率(質量%)
(2) Periodic table group 13 element abundance ratio in the surface of the negative electrode material and in the bulk The negative electrode material usually has an abundance ratio of the group 13 element in the periodic table in the surface represented by the following (formula 3) 2 or more, preferably 2.5 or more, more preferably 3 or more, still more preferably 5 or more, and particularly preferably 8 or more. Moreover, it is 15 or less normally, Preferably it is 12 or less, More preferably, it is 10 or less. If the surface abundance ratio is too small, the negative electrode resistance reduction effect and the input / output characteristic improvement effect tend to be reduced.
(Formula 3)
Surface abundance ratio = surface element amount X 13 / C value (%) of group 13 element of periodic table represented by (formula 2) / periodic table 13 obtained from inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) analysis Group element content in bulk (% by mass)

周期表第13族元素のバルク中含有率は誘導結合プラズマ質量分析法(ICP−MS)を用いて測定することができる。
具体的には、誘導結合プラズマ質量分析法として、誘導結合プラズマ質量分析装置を用い、測定対象試料を分解容器に採取し、分解試薬を加え、マイクロ波加熱密閉分解装置を用いて湿式分解し、イオン交換水で希釈し、誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP−M
S)で周期表第13族元素量X13、炭素量C、酸素量Oを定量する。ここで得られたホウ
素量比(X13/X13+C+O×100)を周期表第13族元素のバルク中含有率(質量%)と定義する。
この周期表第13族元素のバルク中含有率(質量%)と上述した表面元素量X13/C値から上記(式3)を用いて算出した値を表面存在比と定義する。
The bulk content of the Group 13 element in the periodic table can be measured using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).
Specifically, as an inductively coupled plasma mass spectrometry method, an inductively coupled plasma mass spectrometer is used, a sample to be measured is collected in a decomposition container, a decomposition reagent is added, and wet decomposition is performed using a microwave heating closed decomposition apparatus, Diluted with ion-exchanged water, inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-M
In S), the periodic table group 13 element amount X 13 , carbon amount C, and oxygen amount O are quantified. The boron content ratio (X 13 / X 13 + C + O × 100) obtained here is defined as the bulk content (mass%) of Group 13 elements in the periodic table.
The value calculated by using the above (formula 3) from the bulk content (mass%) of the Group 13 element in the periodic table and the surface element amount X 13 / C value described above is defined as the surface abundance ratio.

(3)負極材の表面官能基量(表面酸素元素量O/C)
負極材は、上記(式1)で表される官能基量(表面酸素元素量O/C値)が、通常1%以上、好ましくは2%以上、より好ましくは2.6%以上、さらに好ましくは3.2%以上、特に好ましくは3.6%以上、最も好ましくは3.9%以上である。また通常30%以下、好ましくは20%以下、より好ましくは、15%以下である。この表面官能基量O/C値が小さすぎると、負極活物質表面におけるLiイオンと電解液溶媒の脱溶媒和反応性が低下し、充放電不可特性が低下する虞があり、大きすぎると、電解液との反応性が増し、充放電効率の低下やガス発生の増加を招く虞がある。
(3) Surface functional group amount of negative electrode material (surface oxygen element amount O / C)
The negative electrode material has a functional group amount (surface oxygen element amount O / C value) represented by the above (formula 1) of usually 1% or more, preferably 2% or more, more preferably 2.6% or more, even more preferably. Is 3.2% or more, particularly preferably 3.6% or more, and most preferably 3.9% or more. Moreover, it is 30% or less normally, Preferably it is 20% or less, More preferably, it is 15% or less. If this surface functional group amount O / C value is too small, the desolvation reactivity of Li ions and the electrolyte solvent on the negative electrode active material surface may be lowered, and the charge / discharge inability characteristic may be lowered. There is a possibility that the reactivity with the electrolytic solution increases, leading to a decrease in charge / discharge efficiency and an increase in gas generation.

(4)負極材のBET比表面積(SA)
負極材は、BET法で測定した比表面積が、通常0.5m2/g以上、好ましくは1m2/g以上である。また、通常8m2/g以下、好ましくは7m2/g以下、より好ましくは6m2/g以下である。
比表面積が小さすぎると、Liが出入りする部位が少なく、高速充放電特性出力特性に劣り、一方、比表面積が大きすぎると、活物質の電解液に対する活性が過剰になり、初期不可逆容量が大きくなるため、高容量電池を製造できない可能性がある。
なおBET比表面積の測定方法は、比表面積測定装置を用いて、窒素ガス吸着流通法によりBET1点法にて測定する。
(4) BET specific surface area (SA) of negative electrode material
The negative electrode material has a specific surface area measured by the BET method of usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 1 m 2 / g or more. Moreover, it is 8 m < 2 > / g or less normally, Preferably it is 7 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 6 m < 2 > / g or less.
If the specific surface area is too small, there are few sites where Li enters and exits, and the high-speed charge / discharge characteristic output characteristics are inferior. On the other hand, if the specific surface area is too large, the activity of the active material with respect to the electrolyte becomes excessive and the initial irreversible capacity is large. Therefore, there is a possibility that a high capacity battery cannot be manufactured.
In addition, the measuring method of a BET specific surface area is measured by a BET 1 point method by a nitrogen gas adsorption circulation method using a specific surface area measuring device.

(5)負極材のタップ密度
負極材のタップ密度は、通常0.4g/cm3以上、0.6g/cm3以上が好ましく、0.85g/cm3以上がより好ましく、1g/cm3以上がさらに好ましく、1.1g/cm3以上が特に好ましく、通常1.6g/cm3以下、1.3g/cm3以下が好ましい
。タップ密度が低すぎると、高速充放電特性に劣り、タップ密度が高すぎると、粒子内炭素密度が上昇し、圧延性に欠け、高密度の負極シートを形成することが難しくなる傾向がある。
なおタップ密度は、粉体密度測定器を用い、直径1.6cm、体積容量20cm3の円
筒状タップセルに、目開き300μmの篩を通して、負極材を落下させて、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行なって、その時の体積と試料の重量から求めた密度をタップ密度として定義する。
(5) Tap density of negative electrode material The tap density of the negative electrode material is usually usually 0.4 g / cm 3 or more, preferably 0.6 g / cm 3 or more, more preferably 0.85 g / cm 3 or more, and 1 g / cm 3 or more. Is more preferably 1.1 g / cm 3 or more, and usually 1.6 g / cm 3 or less, preferably 1.3 g / cm 3 or less. If the tap density is too low, the high-speed charge / discharge characteristics are inferior. If the tap density is too high, the carbon density in the particles increases, the rolling property is insufficient, and it is difficult to form a high-density negative electrode sheet.
The tap density was measured by using a powder density measuring device to drop the negative electrode material through a sieve having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 through a sieve having an opening of 300 μm to fill the cell. A tap having a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the density obtained from the volume and the weight of the sample is defined as the tap density.

(6)負極材のラマンスペクトル(Raman)スペクトル
負極材のラマンR値は、1580cm-1付近のピークPAの強度IAと、1360cm-1付近のピークPBの強度IBとを測定し、その強度比R(R=IB/IA)を算出して定義する。その値は特に制限されないが、通常0.01以上、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.2以上である。また、通常1以下、好ましくは0.5以下である。ラマンR値が小さすぎると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向し易くなり、負荷特性の低下を招く傾向がある。一方、ラマンR値が
大きすぎると、粒子表面の結晶が乱れ、電解液との反応性が増し、充放電効率の低下やガス発生の増加を招く傾向がある。
ラマンスペクトルはラマン分光器で測定できる。具体的には、測定対象粒子を測定セル内へ自然落下させることで試料充填し、測定セル内にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、測定セルをこのレーザー光と垂直な面内で回転させながら測定を行なう。
アルゴンイオンレーザー光の波長 :514.5nm
試料上のレーザーパワー :25mW
分解能 :4cm-1
測定範囲 :1100cm-1〜1730cm-1
ピーク強度測定、ピーク半値幅測定:バックグラウンド処理、スムージング処理(単純平均によるコンボリューション5ポイント)
(6) Raman R value of Raman spectrum (Raman) spectrum negative electrode material of the negative electrode material was measured and the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1, and an intensity I B of a peak P B in the vicinity of 1360 cm -1 The intensity ratio R (R = I B / I A ) is calculated and defined. The value is not particularly limited, but is usually 0.01 or more, preferably 0.05 or more, more preferably 0.2 or more. Moreover, it is 1 or less normally, Preferably it is 0.5 or less. If the Raman R value is too small, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and when the density is increased, the crystals tend to be oriented in a direction parallel to the electrode plate, and the load characteristics tend to be lowered. On the other hand, if the Raman R value is too large, the crystal on the particle surface is disturbed, the reactivity with the electrolytic solution increases, and the charge / discharge efficiency tends to decrease and the gas generation tends to increase.
The Raman spectrum can be measured with a Raman spectrometer. Specifically, the sample particles are naturally dropped into the measurement cell to fill the sample, and the measurement cell is rotated in a plane perpendicular to the laser beam while irradiating the measurement cell with an argon ion laser beam. Measure.
Argon ion laser light wavelength: 514.5 nm
Laser power on sample: 25 mW
Resolution: 4cm -1
Measurement range: 1100 cm −1 to 1730 cm −1
Peak intensity measurement, peak half-width measurement: background processing, smoothing processing (convolution 5 points by simple averaging)

<非水電解液二次電池用負極>
非水系電解液二次電池用負極は、上記製造した負極材(負極活物質)とバインダーとを分散媒に分散させてスラリーとし、これを集電体に塗布することにより形成される。分散媒としては、アルコールなどの有機溶媒や、水を用いることができる。このスラリーには更に、所望により導電剤を加えてもよい。導電剤としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラックなどのカーボンブラック、平均粒径1μm以下のCu、Ni又はこれらの合金からなる微粉末などが挙げられる。導電剤の添加量は、本発明の負極材に対して通常10質量%以下程度である。
<Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery>
The negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery is formed by dispersing the produced negative electrode material (negative electrode active material) and a binder in a dispersion medium to form a slurry, which is applied to a current collector. As the dispersion medium, an organic solvent such as alcohol or water can be used. If necessary, a conductive agent may be added to the slurry. Examples of the conductive agent include carbon black such as acetylene black, ketjen black, and furnace black, and fine powder made of Cu, Ni having an average particle diameter of 1 μm or less, or an alloy thereof. The addition amount of the conductive agent is usually about 10% by mass or less with respect to the negative electrode material of the present invention.

負極活物質を結着するバインダーとしては、非水系電解液や電極製造時に用いる溶媒に対して安定な材料であれば、特に制限されない。
具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、ポリイミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(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、フッ素ゴム、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物;EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
The binder for binding the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte solution and the solvent used in manufacturing the electrode.
Specific examples include resin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, polyimide, cellulose, and nitrocellulose; SBR (styrene-butadiene rubber), isoprene rubber, butadiene rubber, fluorine rubber, Rubber polymers such as NBR (acrylonitrile / butadiene rubber) and ethylene / propylene rubber; styrene / butadiene / styrene block copolymer or hydrogenated product thereof; EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymer), styrene / Thermoplastic elastomeric polymers such as ethylene / butadiene / styrene copolymers, styrene / isoprene / styrene block copolymers or hydrogenated products thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate , Soft resinous polymers such as ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer; polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer, etc. And a polymer composition having ion conductivity of alkali metal ions (particularly lithium ions). These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

負極活物質に対するバインダーの割合は、通常0.05質量%以上、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がさらに好ましく、0.6質量%以上が特に好ましく、また、通常20質量%以下、15質量%以下が好ましく、12質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましく、8質量%以下が特に好ましい。負極活物質に対するバインダーの割合が多すぎると、バインダー量が電池容量に寄与しないバインダー割合が増加して、電池容量の低下を招く傾向がある。また、バインダーの割合が少なすぎると、負極電極の強度低下を招く傾向がある。   The ratio of the binder to the negative electrode active material is usually preferably 0.05% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, particularly preferably 0.6% by mass or more, and usually 20%. It is preferably at most 15 mass%, more preferably at most 12 mass%, further preferably at most 10 mass%, particularly preferably at most 8 mass%. When the ratio of the binder to the negative electrode active material is too large, the binder ratio in which the binder amount does not contribute to the battery capacity increases, and the battery capacity tends to decrease. Moreover, when there are too few ratios of a binder, there exists a tendency for the strength fall of a negative electrode to be caused.

特に、SBRに代表されるゴム状高分子を主要成分に含有する場合には、負極活物質に対するバインダーの割合は、通常0.1質量%以上であり、0.5質量%以上が好ましく、0.6質量%以上がさらに好ましく、また、通常5質量%以下であり、3質量%以下が好ましく、2質量%以下がさらに好ましい。また、ポリフッ化ビニリデンに代表されるフッ素系高分子を主要成分に含有する場合には負極活物質に対する割合は、通常1質量%以上であり、2質量%以上が好ましく、3質量%以上がさらに好ましく、また、通常15質量%以下であり、10質量%以下が好ましく、8質量%以下がさらに好ましい。   In particular, when a rubbery polymer typified by SBR is contained as a main component, the ratio of the binder to the negative electrode active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, and 0 .6% by mass or more is more preferable, and is usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less. When the main component contains a fluorine-based polymer typified by polyvinylidene fluoride, the ratio to the negative electrode active material is usually 1% by mass or more, preferably 2% by mass or more, and more preferably 3% by mass or more. It is preferably 15% by mass or less, preferably 10% by mass or less, and more preferably 8% by mass or less.

スラリーを形成するための溶媒としては、負極活物質、バインダー、並びに必要に応じて使用される増粘剤及び導電材を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いてもよい。
水系溶媒としては、水、アルコール等が挙げられ、有機系溶媒としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジエチルエーテル、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等が挙げられる。
特に水系溶媒を用いる場合、増粘剤に併せて分散剤等を含有させ、SBR等のラテックスを用いてスラリー化することが好ましい。なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
The solvent for forming the slurry is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing the negative electrode active material, the binder, and the thickener and conductive material used as necessary. Alternatively, either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.
Examples of the aqueous solvent include water and alcohol. Examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N, N- Examples include dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, diethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, and the like.
In particular, when an aqueous solvent is used, it is preferable to add a dispersant or the like in addition to the thickener and slurry it using a latex such as SBR. In addition, these solvents may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調整するために使用される。増粘剤としては、特に制限されないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、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、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   A thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry. The thickener is not particularly limited, and specific examples include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, and salts thereof. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

さらに増粘剤を用いる場合には、負極活物質に対する増粘剤の割合は、通常0.1質量%以上であり、0.5質量%以上が好ましく、0.6質量%以上がさらに好ましく、また、通常5質量%以下であり、3質量%以下が好ましく、2質量%以下がさらに好ましい。増粘剤の割合が大きすぎると、負極活物質層に占める負極活物質の割合が低下し、電池の容量が低下する問題や負極活物質間の抵抗が増大する傾向がある。   Further, when using a thickener, the ratio of the thickener to the negative electrode active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more, Moreover, it is 5 mass% or less normally, 3 mass% or less is preferable, and 2 mass% or less is more preferable. When the proportion of the thickener is too large, the proportion of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer decreases, and there is a tendency for the battery capacity to decrease and the resistance between the negative electrode active materials to increase.

負極活物質を電極化した際の電極構造は特に制限されないが、集電体上に存在している負極活物質の密度は、通常1g・cm-3以上、1.2g・cm-3以上が好ましく、1.3g・cm-3以上がより好ましく、また、通常2.2g・cm-3以下、2.1g・cm-3以下が好ましく、2.0g・cm-3以下がより好ましく、1.9g・cm-3以下がさらに好ましい。集電体上に存在している負極活物質の密度が大きすぎると、負極活物質粒子が破壊され、初期不可逆容量の増加や、集電体/負極活物質界面付近への非水系電解液の浸透性低下による高電流密度充放電特性悪化を招く傾向がある。また、密度が小さすぎると、負極活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大し、単位容積当たりの容量が低下する傾向がある。 The electrode structure when the negative electrode active material is made into an electrode is not particularly limited, but the density of the negative electrode active material present on the current collector is usually 1 g · cm −3 or more and 1.2 g · cm −3 or more. preferably, 1.3 g · cm -3 or more, and also, usually 2.2 g · cm -3 or less, preferably 2.1 g · cm -3 or less, more preferably 2.0 g · cm -3 or less, 1 More preferably, it is not more than .9 g · cm −3 . If the density of the negative electrode active material present on the current collector is too large, the negative electrode active material particles will be destroyed, increasing the initial irreversible capacity, and the non-aqueous electrolyte solution near the current collector / negative electrode active material interface. There is a tendency for high current density charge / discharge characteristics to deteriorate due to a decrease in permeability. On the other hand, if the density is too small, the conductivity between the negative electrode active materials decreases, the battery resistance increases, and the capacity per unit volume tends to decrease.

負極板の厚さは用いられる正極板に合わせて設計されるものであり、特に制限されないが、芯材の金属箔厚さを差し引いた合材層の厚さは通常15μm以上、好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上、また、通常300μm以下、好ましくは280μm以下、より好ましくは250μm以下が望ましい。   The thickness of the negative electrode plate is designed according to the positive electrode plate to be used, and is not particularly limited. However, the thickness of the composite layer obtained by subtracting the thickness of the metal foil of the core is usually 15 μm or more, preferably 20 μm or more. More preferably, it is 30 μm or more, and usually 300 μm or less, preferably 280 μm or less, more preferably 250 μm or less.

また、上記負極板の表面に、これとは異なる組成の物質が付着したものを用いてもよい。表面付着物質としては酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化アンチモン、酸化ビスマス等の酸化物、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩等が挙げられる。   Moreover, you may use what adhered the substance of the composition different from this to the surface of the said negative electrode plate. Surface adhering substances include aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, bismuth oxide, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate And sulfates such as aluminum sulfate and carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate and magnesium carbonate.

<非水電解液二次電池>
本発明の非水電解液二次電池、特にリチウムイオン二次電池の基本的構成は、従来公知のリチウムイオン二次電池と同様であり、通常、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備える。負極としては、上述した本発明の負極を用いる。
<Nonaqueous electrolyte secondary battery>
The basic configuration of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, particularly the lithium ion secondary battery, is the same as that of a conventionally known lithium ion secondary battery, and usually a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, As well as an electrolyte. The negative electrode of the present invention described above is used as the negative electrode.

<正極>
正極は、正極活物質及びバインダを含有する正極活物質層を、集電体上に形成したものである。
・正極活物質
以下に正極に使用される正極活物質(リチウム遷移金属系化合物)について述べる。
<Positive electrode>
The positive electrode is obtained by forming a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a binder on a current collector.
-Positive electrode active material The positive electrode active material (lithium transition metal type compound) used for the positive electrode is described below.

・リチウム遷移金属系化合物
リチウム遷移金属系化合物とは、Liイオンを脱離、挿入することが可能な構造を有する化合物であり、例えば、硫化物やリン酸塩化合物、リチウム遷移金属複合酸化物などが挙げられる。硫化物としては、TiS2やMoS2などの二次元層状構造をもつ化合物や、一般式MexMo68(MeはPb,Ag,Cuをはじめとする各種遷移金属)で表され
る強固な三次元骨格構造を有するシュブレル化合物などが挙げられる。リン酸塩化合物としては、オリビン構造に属するものが挙げられ、一般的にはLiMePO4(Meは少な
くとも1種以上の遷移金属)で表され、具体的にはLiFePO4、LiCoPO4、LiNiPO4、LiMnPO4などが挙げられる。リチウム遷移金属複合酸化物としては、三次元的拡散が可能なスピネル構造や、リチウムイオンの二次元的拡散を可能にする層状構造に属するものが挙げられる。スピネル構造を有するものは、一般的にLiMe24(Meは少なくとも1種以上の遷移金属)と表され、具体的にはLiMn24、LiCoMnO4、LiNi0.5Mn1.54、LiCoVO4などが挙げられる。層状構造を有するもの
は、一般的にLiMeO2(Meは少なくとも1種以上の遷移金属)と表される。具体的
にはLiCoO2、LiNiO2、LiNi1-xCox2、LiNi1-x-yCoxMny2
LiNi0.5Mn0.52、Li1.2Cr0.4Mn0.42、Li1.2Cr0.4Ti0.42、Li
MnO2などが挙げられる。
-Lithium transition metal compound A lithium transition metal compound is a compound having a structure capable of desorbing and inserting Li ions, such as sulfides, phosphate compounds, lithium transition metal composite oxides, etc. Is mentioned. Examples of sulfides include compounds having a two-dimensional layered structure such as TiS 2 and MoS 2 , and solid compounds represented by the general formula Me x Mo 6 S 8 (Me is various transition metals including Pb, Ag, and Cu). Examples thereof include a sugar compound having a three-dimensional skeleton structure. Examples of the phosphate compound include those belonging to the olivine structure, and are generally represented by LiMePO 4 (Me is at least one or more transition metals), specifically LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 , Examples thereof include LiMnPO 4 . Examples of the lithium transition metal composite oxide include spinel structures capable of three-dimensional diffusion and those belonging to a layered structure capable of two-dimensional diffusion of lithium ions. Those having a spinel structure are generally expressed as LiMe 2 O 4 (Me is at least one or more transition metals), specifically, LiMn 2 O 4 , LiCoMnO 4 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , LiCoVO 4. Etc. Those having a layered structure are generally expressed as LiMeO 2 (Me is at least one transition metal). LiCoO 2 Specifically, LiNiO 2, LiNi 1-x Co x O 2, LiNi 1-xy Co x Mn y O 2,
LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , Li 1.2 Cr 0.4 Mn 0.4 O 2 , Li 1.2 Cr 0.4 Ti 0.4 O 2 , Li
Examples thereof include MnO 2 .

・組成
また、リチウム含有遷移金属化合物は、例えば、下記組成式(A)または(B)で示されるリチウム遷移金属系化合物であることが挙げられる。
1)下記組成式(A)で示されるリチウム遷移金属系化合物である場合
Li1+xMO2 …(A)
ただし、xは通常0以上、0.5以下である。Mは、Ni及びMn、或いは、Ni、Mn及びCoから構成される元素であり、Mn/Niモル比は通常0.1以上、5以下である。Ni/Mモル比は通常0以上、0.5以下である。Co/Mモル比は通常0以上、0.5以下である。なお、xで表されるLiのリッチ分は、遷移金属サイトMに置換している場合もある。
Composition The lithium-containing transition metal compound is, for example, a lithium transition metal compound represented by the following composition formula (A) or (B).
1) In the case of a lithium transition metal compound represented by the following composition formula (A)
Li 1 + x MO 2 (A)
However, x is usually 0 or more and 0.5 or less. M is an element composed of Ni and Mn or Ni, Mn and Co, and the Mn / Ni molar ratio is usually 0.1 or more and 5 or less. The Ni / M molar ratio is usually 0 or more and 0.5 or less. The Co / M molar ratio is usually 0 or more and 0.5 or less. In addition, the rich portion of Li represented by x may be replaced with the transition metal site M.

なお、上記組成式(A)においては、酸素量の原子比は便宜上2と記載しているが、多少の不定比性があってもよい。また、上記組成式中のxは、リチウム遷移金属系化合物の製造段階での仕込み組成である。通常、市場に出回る電池は、電池を組み立てた後に、エージングを行っている。そのため、充放電に伴い、正極のLi量は欠損している場合がある。その場合、組成分析上、3Vまで放電した場合のxが−0.65以上、1以下に測定されることがある。
また、リチウム遷移金属系化合物は、正極活物質の結晶性を高めるために酸素含有ガス雰囲気下で高温焼成を行って焼成されたものが電池特性に優れる。
さらに、組成式(A)で示されるリチウム遷移金属系化合物は、以下一般式(A’)のとおり、213層と呼ばれるLi2MO3との固溶体であってもよい。
αLi2MO3・(1−α)LiM'O2・・・(A’)
一般式中、αは、0<α<1を満たす数である。
Mは、平均酸化数が4+である少なくとも一種の金属元素であり、具体的には、Mn、
Zr、Ti、Ru、Re及びPtからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素である。
M'は、平均酸化数が3+である少なくとも一種の金属元素であり、好ましくは、V、Mn、Fe、Co及びNiからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素であり、より好ましくは、Mn、Co及びNiからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素である。
In the composition formula (A), the atomic ratio of the oxygen amount is described as 2 for convenience, but there may be some non-stoichiometry. Moreover, x in the said compositional formula is the preparation composition in the manufacture stage of a lithium transition metal type compound. Usually, batteries on the market are aged after the batteries are assembled. For this reason, the Li amount of the positive electrode may be deficient with charge / discharge. In this case, x may be measured to be −0.65 or more and 1 or less when discharged to 3 V in composition analysis.
A lithium transition metal-based compound is excellent in battery characteristics when fired at a high temperature in an oxygen-containing gas atmosphere in order to enhance the crystallinity of the positive electrode active material.
Further, the lithium transition metal-based compound represented by the composition formula (A) may be a solid solution with Li 2 MO 3 called a 213 layer, as shown in the general formula (A ′) below.
αLi 2 MO 3 · (1-α) LiM′O 2 (A ′)
In the general formula, α is a number satisfying 0 <α <1.
M is at least one metal element having an average oxidation number of 4 + , specifically, Mn,
It is at least one metal element selected from the group consisting of Zr, Ti, Ru, Re and Pt.
M ′ is at least one metal element having an average oxidation number of 3 + , preferably at least one metal element selected from the group consisting of V, Mn, Fe, Co and Ni, more preferably , At least one metal element selected from the group consisting of Mn, Co and Ni.

2)下記一般式(B)で表されるリチウム遷移金属系化合物である場合。
Li[LiabMn2-b-a]O4+δ・・・(B)
ただし、Mは、Ni、Cr、Fe、Co、Cu、Zr、AlおよびMgから選ばれる遷移金属のうちの少なくとも1種から構成される元素である。
bの値は通常0.4以上、0.6以下である。
bの値がこの範囲であれば、リチウム遷移金属系化合物における単位重量当たりのエネルギー密度が高い。
また、aの値は通常0以上、0.3以下である。また、上記組成式中のaは、リチウム遷移金属系化合物の製造段階での仕込み組成である。通常、市場に出回る電池は、電池を組み立てた後に、エージングを行っている。そのため、充放電に伴い、正極のLi量は欠損している場合がある。その場合、組成分析上、3Vまで放電した場合のaが−0.65以上、1以下に測定されることがある。
aの値がこの範囲であれば、リチウム遷移金属系化合物における単位重量当たりのエネルギー密度を大きく損なわず、かつ、良好な負荷特性が得られる。
さらに、δの値は通常±0.5の範囲である。
δの値がこの範囲であれば、結晶構造としての安定性が高く、このリチウム遷移金属系化合物を用いて作製した電極を有する電池のサイクル特性や高温保存が良好である。
2) A lithium transition metal compound represented by the following general formula (B).
Li [Li a M b Mn 2-ba ] O 4 + δ (B)
However, M is an element comprised from at least 1 sort (s) of the transition metals chosen from Ni, Cr, Fe, Co, Cu, Zr, Al, and Mg.
The value of b is usually 0.4 or more and 0.6 or less.
When the value of b is within this range, the energy density per unit weight in the lithium transition metal compound is high.
The value of a is usually 0 or more and 0.3 or less. Moreover, a in the above composition formula is a charged composition in the production stage of the lithium transition metal compound. Usually, batteries on the market are aged after the batteries are assembled. For this reason, the Li amount of the positive electrode may be deficient with charge / discharge. In this case, a may be measured to be −0.65 or more and 1 or less when discharged to 3 V in composition analysis.
When the value of a is within this range, the energy density per unit weight in the lithium transition metal compound is not significantly impaired, and good load characteristics can be obtained.
Furthermore, the value of δ is usually in the range of ± 0.5.
If the value of δ is within this range, the stability as a crystal structure is high, and the cycle characteristics and high-temperature storage of a battery having an electrode produced using this lithium transition metal compound are good.

ここでリチウム遷移金属系化合物の組成であるリチウムニッケルマンガン系複合酸化物におけるリチウム組成の化学的な意味について、以下により詳細に説明する。
上記リチウム遷移金属系化合物の組成式のa,bを求めるには、各遷移金属とリチウムを誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES)で分析して、Li/Ni/Mnの比を求める事で計算される。
構造的視点では、aに係るリチウムは、同じ遷移金属サイトに置換されて入っていると考えられる。ここで、aに係るリチウムによって、電荷中性の原理によりMとマンガンの平均価数が3.5価より大きくなる。
また、上記リチウム遷移金属系化合物は、フッ素置換されていてもよく、LiMn24x2xと表記される。
Here, the chemical meaning of the lithium composition in the lithium nickel manganese composite oxide, which is the composition of the lithium transition metal compound, will be described in more detail below.
In order to obtain a and b in the composition formula of the lithium transition metal compound, each transition metal and lithium are analyzed with an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES) to obtain a ratio of Li / Ni / Mn. It is calculated by the thing.
From a structural point of view, it is considered that lithium related to a is substituted for the same transition metal site. Here, due to the lithium according to a, the average valence of M and manganese becomes larger than 3.5 due to the principle of charge neutrality.
The lithium transition metal-based compound may be substituted with fluorine and is expressed as LiMn 2 O 4 -x F 2x .

・ブレンド
上記の組成のリチウム遷移金属系化合物の具体例としては、例えば、Li1+xNi0.5Mn0.52、Li1+xNi0.85Co0.10Al0.052、Li1+xNi0.33Mn0.33Co0.332、Li1+xNi0.45Mn0.45Co0.12、Li1+xMn1.8Al0.24、Li1+xMn1.5
0.54等が挙げられる。これらのリチウム遷移金属系化合物は、一種を単独で用いてもよく、二種以上をブレンドして用いても良い。
Blend As specific examples of the lithium transition metal-based compound having the above composition, for example, Li 1 + x Ni 0.5 Mn 0.5 O 2 , Li 1 + x Ni 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 , Li 1 + x Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 , Li 1 + x Ni 0.45 Mn 0.45 Co 0.1 O 2 , Li 1 + x Mn 1.8 Al 0.2 O 4 , Li 1 + x Mn 1.5 N
i 0.5 O 4 and the like. These lithium transition metal compounds may be used alone or in a blend of two or more.

・異元素導入
また、リチウム遷移金属系化合物は、異元素が導入されてもよい。異元素としては、B
,Na,Mg,Al,K,Ca,Ti,V,Cr,Fe,Cu,Zn,Sr,Y,Zr,Nb,Ru,Rh,Pd,Ag,In,Sb,Te,Ba,Ta,Mo,W,Re,Os,Ir,Pt,Au,Pb,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Bi,N,F,S,Cl,Br,I,As,Ge,P,Pb,Sb,SiおよびSnの何れか1種以上の中から選択される。これらの異元素は、リチウム遷移金属系化合物の結晶構造内に取り込まれていてもよく、あるいは、リチウム遷移金属系化合物の結晶構造内に取り込まれず、その粒子表面や結晶粒界などに単体もしくは化合物として偏在していてもよい。
-Introduction of foreign elements In addition, foreign elements may be introduced into the lithium transition metal compound. As a foreign element, B
, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Sr, Y, Zr, Nb, Ru, Rh, Pd, Ag, In, Sb, Te, Ba, Ta, Mo , W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Pb, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, N, F, S , Cl, Br, I, As, Ge, P, Pb, Sb, Si, and Sn. These foreign elements may be incorporated into the crystal structure of the lithium transition metal compound, or may not be incorporated into the crystal structure of the lithium transition metal compound, and may be a single element or compound on the particle surface or grain boundary. May be unevenly distributed.

<リチウム二次電池用正極>
リチウム二次電池用正極は、上述のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体及び結着剤を含有する正極活物質層を集電体上に形成してなるものである。
正極活物質層は、通常、正極材料と結着剤と更に必要に応じて用いられる導電材及び増粘剤等を、乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、或いはこれらの材料を液体媒体中に溶解又は分散させてスラリー状にして、正極集電体に塗布、乾燥することにより作成される。
<Positive electrode for lithium secondary battery>
The positive electrode for a lithium secondary battery is formed by forming a positive electrode active material layer containing the above-described lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material and a binder on a current collector.
The positive electrode active material layer is usually formed by mixing a positive electrode material, a binder, and a conductive material and a thickener, which are used if necessary, in a dry form into a sheet shape, and then pressing the positive electrode current collector on the positive electrode current collector. Alternatively, these materials are dissolved or dispersed in a liquid medium to form a slurry, which is applied to the positive electrode current collector and dried.

正極集電体の材質としては、通常、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。また、形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成しても良い。   As the material for the positive electrode current collector, metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum, and carbon materials such as carbon cloth and carbon paper are usually used. As for the shape, in the case of a metal material, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, a foam metal, etc., and in the case of a carbon material, a carbon plate, a carbon thin film, a carbon cylinder Etc. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape.

正極集電体として薄膜を使用する場合、その厚さは任意であるが、通常1μm以上、100mm以下の範囲が好適である。上記範囲よりも薄いと、集電体として必要な強度が不足する可能性がある一方で、上記範囲よりも厚いと、取り扱い性が損なわれる可能性がある。   When a thin film is used as the positive electrode current collector, its thickness is arbitrary, but a range of usually 1 μm or more and 100 mm or less is suitable. If it is thinner than the above range, the strength required for the current collector may be insufficient. On the other hand, if it is thicker than the above range, the handleability may be impaired.

正極活物質層の製造に用いる結着剤としては、特に限定されず、塗布法の場合は、電極製造時に用いる液体媒体に対して安定な材料であれば良いが、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子、SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレンスチレンブロック共重合体及びその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子、アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   The binder used in the production of the positive electrode active material layer is not particularly limited, and in the case of a coating method, any material that is stable with respect to the liquid medium used during electrode production may be used. Specific examples include polyethylene, Resin polymers such as polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose, SBR (styrene butadiene rubber), NBR (acrylonitrile butadiene rubber), fluorine rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene・ Rubber polymers such as propylene rubber, styrene / butadiene / styrene block copolymers and hydrogenated products thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymers), styrene / ethylene / butadiene / ethylene copolymers, Styrene / isoprene styrene bromide Copolymer and its hydrogenated thermoplastic elastomeric polymer, syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer, etc. Fluorine polymers such as soft resinous polymers, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymers, ion conductivity of alkali metal ions (especially lithium ions) And a polymer composition having the same. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

正極活物質層中の結着剤の割合は、通常0.1質量%以上、80質量%以下である。結着剤の割合が低すぎると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう可能性がある一方で、高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる可能性がある。   The ratio of the binder in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by mass or more and 80% by mass or less. If the proportion of the binder is too low, the positive electrode active material cannot be sufficiently retained and the positive electrode has insufficient mechanical strength, which may deteriorate battery performance such as cycle characteristics. Battery capacity and conductivity may be reduced.

正極活物質層には、通常、導電性を高めるために導電材を含有させる。その種類に特に制限はないが、具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料や、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素材料などを挙げることができる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。正極活物質層中の導電材の割合は、通常0.01質量%以上、50質量%以下である。導電材の割合が低すぎると導電性が不十分になることがあり、逆に高すぎると電池容量が低下することがある。   The positive electrode active material layer usually contains a conductive material in order to increase conductivity. There are no particular restrictions on the type, but specific examples include metal materials such as copper and nickel, graphite such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon such as needle coke. And carbon materials. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. The proportion of the conductive material in the positive electrode active material layer is usually 0.01% by mass or more and 50% by mass or less. If the proportion of the conductive material is too low, the conductivity may be insufficient, and conversely if it is too high, the battery capacity may be reduced.

スラリーを形成するための液体媒体としては、正極材料であるリチウム遷移金属系化合物粉体、結着剤、並びに必要に応じて使用される導電材及び増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いても良い。水系溶媒の例としては水、アルコールなどが挙げられ、有機系溶媒の例としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジメチルエーテル、ジメチルアセタミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等を挙げることができる。特に水系溶媒を用いる場合、増粘剤に併せて分散剤を加え、SBR等のラテックスを用いてスラリー化する。なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   As a liquid medium for forming a slurry, it is possible to dissolve or disperse a lithium transition metal compound powder as a positive electrode material, a binder, and a conductive material and a thickener used as necessary. If it is a solvent, there is no restriction | limiting in particular in the kind, You may use either an aqueous solvent or an organic solvent. Examples of the aqueous solvent include water and alcohol. Examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N , N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, dimethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, etc. be able to. In particular, when an aqueous solvent is used, a dispersant is added together with the thickener, and a slurry such as SBR is slurried. In addition, these solvents may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

正極活物質層中の正極材料としてのリチウム遷移金属系化合物粉体の含有割合は、通常10質量%以上、99.9質量%以下である。正極活物質層中のリチウム遷移金属系化合物粉体の割合が多すぎると正極の強度が不足する傾向にあり、少なすぎると容量の面で不十分となることがある。
また、正極活物質層の厚さは、通常10〜200μm程度である。
正極のプレス後の電極密度としては、通常、2.2g/cm3以上、4.2g/cm3以下である。
なお、塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。
かくして、リチウム二次電池用正極が調製できる。
The content ratio of the lithium transition metal-based compound powder as the positive electrode material in the positive electrode active material layer is usually 10% by mass or more and 99.9% by mass or less. If the proportion of the lithium transition metal compound powder in the positive electrode active material layer is too large, the strength of the positive electrode tends to be insufficient, and if it is too small, the capacity may be insufficient.
The thickness of the positive electrode active material layer is usually about 10 to 200 μm.
The electrode density after pressing the positive electrode is usually 2.2 g / cm 3 or more and 4.2 g / cm 3 or less.
The positive electrode active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a roller press or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material.
Thus, a positive electrode for a lithium secondary battery can be prepared.

<非水電解質>
非水電解質としては、例えば公知の非水系電解液、高分子固体電解質、ゲル状電解質、無機固体電解質等を用いることができるが、中でも非水系電解液が好ましい。非水系電解液は、非水系溶媒に溶質(電解質)を溶解させて構成される。
<Nonaqueous electrolyte>
As the non-aqueous electrolyte, for example, known non-aqueous electrolytes, polymer solid electrolytes, gel electrolytes, inorganic solid electrolytes, and the like can be used. Of these, non-aqueous electrolytes are preferable. The non-aqueous electrolyte solution is configured by dissolving a solute (electrolyte) in a non-aqueous solvent.

<電解質>
非水系電解液に用いられる電解質には制限はなく、電解質として用いられる公知のものを任意に採用して含有させることができる。本発明の非水系電解液を非水系電解液二次電池に用いる場合には、電解質はリチウム塩が好ましい。電解質の具体例としては、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22
リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムテトラフルオロオキサラトホスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)フォスフェート、フルオロスルホン酸リチウム等が挙げられる。これらの電解質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
リチウム塩の電解液中の濃度は任意であるが、通常0.5mol/L以上、好ましくは
0.6mol/L以上、より好ましくは0.8mol/L以上、また、通常3mol/L以下、好ましくは2mol/L以下、より好ましくは1.5mol/L以下の範囲である。リチウムの総モル濃度が上記範囲内にあることにより、電解液の電気伝導率が十分となり、一方、粘度上昇による電気伝導度の低下、電池性能の低下を防ぐことができる。
<Electrolyte>
There is no restriction | limiting in the electrolyte used for a non-aqueous electrolyte solution, The well-known thing used as an electrolyte can be employ | adopted arbitrarily and can be contained. When the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is used in a non-aqueous electrolyte secondary battery, the electrolyte is preferably a lithium salt. Specific examples of the electrolyte include LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ,
Examples thereof include lithium bis (oxalato) borate, lithium difluorooxalatoborate, lithium tetrafluorooxalatophosphate, lithium difluorobis (oxalato) phosphate, and lithium fluorosulfonate. These electrolytes may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
The concentration of the lithium salt in the electrolytic solution is arbitrary, but usually 0.5 mol / L or more, preferably 0.6 mol / L or more, more preferably 0.8 mol / L or more, and usually 3 mol / L or less, preferably Is in the range of 2 mol / L or less, more preferably 1.5 mol / L or less. When the total molar concentration of lithium is within the above range, the electric conductivity of the electrolytic solution is sufficient, and on the other hand, it is possible to prevent a decrease in electric conductivity and a decrease in battery performance due to an increase in viscosity.

<非水系溶媒>
非水系電解液が含有する非水系溶媒は、電池として使用した際に、電池特性に対して悪影響を及ぼさない溶媒であれば特に制限されないが、通常使用される非水系溶媒の例としては、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート、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等の環状カーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の鎖状カルボン酸エステル、γ−ブチロラクトン等の環状カルボン酸エステル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン等の鎖状エーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル等のニトリル、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等のリン酸エステル、エチレンサルファイト、1,3−プロパンスルトン、メタンスルホン酸メチル、スルホラン、ジメチルスルホン等の含硫黄化合物等が挙げられ、これら化合物は、水素原子が一部ハロゲン原子で置換されていてもよい。これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもよいが、2種以上の化合物を併用することが好ましい。例えば、環状カーボネートや環状カルボン酸エステル等の高誘電率溶媒と、鎖状カーボネートや鎖状カルボン酸エステル等の低粘度溶媒とを併用するのが好ましい。
<Non-aqueous solvent>
The non-aqueous solvent contained in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited as long as it does not adversely affect the battery characteristics when used as a battery. Examples of commonly used non-aqueous solvents include dimethyl Carbonates, chain carbonates such as ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate, cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate and butylene carbonate, chain carboxylates such as methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate and ethyl propionate, γ- Cyclic carboxylic acid esters such as butyrolactone, chain ethers such as dimethoxyethane and diethoxyethane, cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and tetrahydropyran, acetonitrile, propionitrile, benzonitrile, Examples include nitriles such as tyronitrile and valeronitrile, phosphate esters such as trimethyl phosphate and triethyl phosphate, sulfur-containing compounds such as ethylene sulfite, 1,3-propane sultone, methyl methanesulfonate, sulfolane, and dimethyl sulfone. In these compounds, hydrogen atoms may be partially substituted with halogen atoms. These may be used alone or in combination of two or more, but it is preferable to use two or more compounds in combination. For example, it is preferable to use a high dielectric constant solvent such as cyclic carbonate or cyclic carboxylic acid ester in combination with a low viscosity solvent such as chain carbonate or chain carboxylic acid ester.

ここで、高誘電率溶媒とは、25℃における比誘電率が20以上の化合物を意味する。高誘電率溶媒の中でも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、及び、それらの水素原子をハロゲン等の他の元素又はアルキル基等で置換した化合物が、電解液中に含まれることが好ましい。高誘電率溶媒の電解液に占める割合は、好ましくは15質量%以上、更に好ましくは20質量%以上、最も好ましくは25質量%以上である。高誘電率溶媒の含有量が上記範囲よりも少ないと、所望の電池特性が得られない場合がある。   Here, the high dielectric constant solvent means a compound having a relative dielectric constant of 20 or more at 25 ° C. Among the high dielectric constant solvents, it is preferable that ethylene carbonate, propylene carbonate, and compounds in which hydrogen atoms thereof are substituted with other elements such as halogen or alkyl groups are contained in the electrolytic solution. The proportion of the high dielectric constant solvent in the electrolytic solution is preferably 15% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and most preferably 25% by mass or more. If the content of the high dielectric constant solvent is less than the above range, desired battery characteristics may not be obtained.

<助剤>
非水系電解液には、上述の電解質、非水系溶媒以外に、目的に応じて適宜助剤を配合しても良い。負極表面に皮膜を形成するため、電池の寿命を向上させる効果を有する助剤としては、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート等の不飽和環状カーボネート、フルオロエチレンカーボネート等のフッ素原子を有する環状カーボネート、4−フルオロビニレンカーボネート等のフッ素化不飽和環状カーボネート等が挙げられる。電池が過充電等の状態になった際に電池の破裂・発火を効果的に抑制する過充電防止剤として、ビフェニル、シクロヘキシルベンゼン、ジフェニルエーテル、t−ブチルベンゼン、t−ペンチルベンゼン、ジフェニルカーボネート、メチルフェニルカーボネート等の芳香族化合物等が挙げられる。サイクル特性や低温放電特性を向上させる助剤として、モノフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウム、フルオロスルホン酸リチウム、リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムテトラフルオロオキサラトホスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)フォスフェート等のリチウム塩等が挙げられる。高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させることができる助剤として、エチレンサルファイト、プロパンスルトン、プロペンスルトン等の含硫黄化合物、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸等のカルボン酸無水物、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル等のニトリル化合物が挙げられる。これら助剤の配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。
<Auxiliary>
In addition to the above-described electrolyte and non-aqueous solvent, an auxiliary may be appropriately added to the non-aqueous electrolyte depending on the purpose. As an auxiliary agent that has the effect of improving the battery life in order to form a film on the negative electrode surface, unsaturated cyclic carbonates such as vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, and ethynyl ethylene carbonate, and cyclic compounds having fluorine atoms such as fluoroethylene carbonate Examples thereof include fluorinated unsaturated cyclic carbonates such as carbonate and 4-fluorovinylene carbonate. Biphenyl, cyclohexylbenzene, diphenyl ether, t-butylbenzene, t-pentylbenzene, diphenyl carbonate, methyl as an overcharge inhibitor that effectively suppresses battery explosion and ignition when the battery is overcharged. Examples include aromatic compounds such as phenyl carbonate. As auxiliary agents to improve cycle characteristics and low-temperature discharge characteristics, lithium monofluorophosphate, lithium difluorophosphate, lithium fluorosulfonate, lithium bis (oxalato) borate, lithium difluorooxalatoborate, lithium tetrafluorooxalatophosphate, lithium Examples thereof include lithium salts such as difluorobis (oxalato) phosphate. As auxiliary agents that can improve capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high-temperature storage, sulfur-containing compounds such as ethylene sulfite, propane sultone, propene sultone, carboxylic acids such as succinic anhydride, maleic anhydride, and citraconic anhydride Examples include nitrile compounds such as anhydride, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, and pimelonitrile. The amount of these auxiliaries is not particularly limited, and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.

<セパレータ>
正極と負極との間には、短絡を防止するために、通常はセパレータを介在させる。この場合、本発明の非水系電解液は、通常はこのセパレータに含浸させて用いる。
セパレータの材料や形状については特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のものを任意に採用することができる。中でも、本発明の非水系電解液に対し安定な材料で形成された、樹脂、ガラス繊維、無機物等が用いられ、保液性に優れた多孔性シート又は不織布状の形態の物等を用いるのが好ましい。
<Separator>
Usually, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit. In this case, the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is usually used by impregnating the separator.
The material and shape of the separator are not particularly limited, and known ones can be arbitrarily adopted as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Among them, a resin, glass fiber, inorganic material, etc. formed of a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is used, and a porous sheet or a nonwoven fabric-like material having excellent liquid retention properties is used. Is preferred.

樹脂、ガラス繊維セパレータの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、芳香族ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ガラスフィルター等を用いることができる。中でも好ましくはガラスフィルター、ポリオレフィンであり、さらに好ましくはポリオレフィンである。これらの材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   As materials for the resin and glass fiber separator, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, aromatic polyamides, polytetrafluoroethylene, polyethersulfone, glass filters and the like can be used. Of these, glass filters and polyolefins are preferred, and polyolefins are more preferred. These materials may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

セパレータの厚さは任意であるが、通常1μm以上であり、5μm以上が好ましく、10μm以上がさらに好ましく、また、通常50μm以下であり、40μm以下が好ましく、30μm以下がさらに好ましい。セパレータが、上記範囲より薄過ぎると、絶縁性や機械的強度が低下する場合がある。また、上記範囲より厚過ぎると、レート特性等の電池性能が低下する場合があるばかりでなく、非水系電解液二次電池全体としてのエネルギー密度が低下する場合がある。   The thickness of the separator is arbitrary, but is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less. If the separator is too thin than the above range, the insulating properties and mechanical strength may decrease. On the other hand, if it is thicker than the above range, not only the battery performance such as the rate characteristic may be lowered, but also the energy density of the whole non-aqueous electrolyte secondary battery may be lowered.

さらに、セパレータとして多孔性シートや不織布等の多孔質のものを用いる場合、セパレータの空孔率は任意であるが、通常20%以上であり、35%以上が好ましく、45%以上がさらに好ましく、また、通常90%以下であり、85%以下が好ましく、75%以下がさらに好ましい。空孔率が、上記範囲より小さ過ぎると、膜抵抗が大きくなってレート特性が悪化する傾向がある。また、上記範囲より大き過ぎると、セパレータの機械的強度が低下し、絶縁性が低下する傾向にある。
また、セパレータの平均孔径も任意であるが、通常0.5μm以下であり、0.2μm以下が好ましく、また、通常0.05μm以上である。平均孔径が、上記範囲を上回ると、短絡が生じ易くなる。また、上記範囲を下回ると、膜抵抗が大きくなりレート特性が低下する場合がある。
Furthermore, when using a porous material such as a porous sheet or nonwoven fabric as the separator, the porosity of the separator is arbitrary, but is usually 20% or more, preferably 35% or more, more preferably 45% or more, Further, it is usually 90% or less, preferably 85% or less, and more preferably 75% or less. If the porosity is too smaller than the above range, the membrane resistance tends to increase and the rate characteristics tend to deteriorate. Moreover, when larger than the said range, it exists in the tendency for the mechanical strength of a separator to fall and for insulation to fall.
Moreover, although the average pore diameter of a separator is also arbitrary, it is 0.5 micrometer or less normally, 0.2 micrometer or less is preferable, and it is 0.05 micrometer or more normally. If the average pore diameter exceeds the above range, a short circuit tends to occur. On the other hand, below the above range, the film resistance may increase and the rate characteristics may deteriorate.

一方、無機物の材料としては、例えば、アルミナや二酸化ケイ素等の酸化物、窒化アルミや窒化ケイ素等の窒化物、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩が用いられ、粒子形状もしくは繊維形状のものが用いられる。
形態としては、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状のものが用いられる。薄膜形状では、孔径が0.01〜1μm、厚さが5〜50μmのものが好適に用いられる。上記の独立した薄膜形状以外に、樹脂製の結着材を用いて上記無機物の粒子を含有する複合多孔層を正極及び/又は負極の表層に形成させてなるセパレータを用いることができる。例えば、正極の両面に90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子を、フッ素樹脂を結着材として多孔層を形成させることが挙げられる。
On the other hand, as inorganic materials, for example, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used. Used.
As the form, a thin film shape such as a non-woven fabric, a woven fabric, or a microporous film is used. In the thin film shape, those having a pore diameter of 0.01 to 1 μm and a thickness of 5 to 50 μm are preferably used. In addition to the above-described independent thin film shape, a separator formed by forming a composite porous layer containing the inorganic particles on the surface layer of the positive electrode and / or the negative electrode using a resin binder can be used. For example, a porous layer may be formed by using alumina particles having a 90% particle size of less than 1 μm on both surfaces of the positive electrode and using a fluororesin as a binder.

セパレータの非電解液二次電池における特性を、ガーレ値で把握することができる。ガーレ値とは、フィルム厚さ方向の空気の通り抜け難さを示し、100mlの空気が該フィルムを通過するのに必要な秒数で表されるため、数値が小さい方が通り抜け易く、数値が大きい方が通り抜け難いことを意味する。すなわち、その数値が小さい方がフィルムの厚さ方向の連通性が良いことを意味し、その数値が大きい方がフィルムの厚さ方向の連通性が悪いことを意味する。連通性とは、フィルム厚さ方向の孔のつながり度合いである。本発明のセパレータのガーレ値が低ければ、様々な用途に使用することが出来る。例えば非水系リチウム二次電池のセパレータとして使用した場合、ガーレ値が低いということは、リチウムイオンの移動が容易であることを意味し、電池性能に優れるため好ましい。セパレータのガーレ値は、任意ではあるが、好ましくは10〜1000秒/100mlであり、より好ましくは15〜800秒/100mlであり、更に好ましくは20〜500秒/100mlである。ガーレ値が1000秒/100ml以下であれば、実質的には電気抵抗が低く、セパレータとしては好ましい。   The characteristics of the separator in the non-electrolyte secondary battery can be grasped by the Gurley value. The Gurley value indicates the difficulty of air passage in the film thickness direction, and is expressed as the number of seconds required for 100 ml of air to pass through the film. It means that it is harder to go through. That is, a smaller value means better communication in the thickness direction of the film, and a larger value means lower communication in the thickness direction of the film. Communication is the degree of connection of holes in the film thickness direction. If the Gurley value of the separator of the present invention is low, it can be used for various purposes. For example, when used as a separator for a non-aqueous lithium secondary battery, a low Gurley value means that lithium ions can be easily transferred and is preferable because of excellent battery performance. Although the Gurley value of a separator is arbitrary, Preferably it is 10-1000 second / 100ml, More preferably, it is 15-800 second / 100ml, More preferably, it is 20-500 second / 100ml. If the Gurley value is 1000 seconds / 100 ml or less, the electrical resistance is substantially low, which is preferable as a separator.

<電池設計>
・電極群
電極群は、上記の正極板と負極板とを上記のセパレータを介してなる積層構造のもの、及び上記の正極板と負極板とを上記のセパレータを介して渦巻き状に捲回した構造のもののいずれでもよい。電極群の体積が電池内容積に占める割合(以下、電極群占有率と称する)は、通常40%以上であり、50%以上が好ましく、また、通常90%以下であり、80%以下が好ましい。
<Battery design>
-Electrode group The electrode group has a laminated structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are interposed via the separator, and the positive electrode plate and the negative electrode plate are spirally wound via the separator. Any of the structures may be used. The ratio of the volume of the electrode group to the internal volume of the battery (hereinafter referred to as the electrode group occupation ratio) is usually 40% or more, preferably 50% or more, and usually 90% or less, preferably 80% or less. .

電極群占有率が、上記範囲を下回ると、電池容量が小さくなる。また、上記範囲を上回ると空隙スペースが少なく、電池が高温になることによって部材が膨張したり電解質の液成分の蒸気圧が高くなったりして内部圧力が上昇し、電池としての充放電繰り返し性能や高温保存等の諸特性を低下させたり、さらには、内部圧力を外に逃がすガス放出弁が作動する場合がある。   When the electrode group occupancy is below the above range, the battery capacity decreases. Also, if the above range is exceeded, the void space is small, the battery expands, and the member expands or the vapor pressure of the electrolyte liquid component increases and the internal pressure rises. In some cases, the gas release valve that lowers various characteristics such as storage at high temperature and the like, or releases the internal pressure to the outside is activated.

<外装ケース>
外装ケースの材質は用いられる非水系電解液に対して安定な物質であれば特に制限されない。具体的には、ニッケルめっき鋼板、ステンレス、アルミニウム又はアルミニウム合金、マグネシウム合金等の金属類、又は、樹脂とアルミ箔との積層フィルム(ラミネートフィルム)が用いられる。軽量化の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金の金属、ラミネートフィルムが好適に用いられる。
<Exterior case>
The material of the outer case is not particularly limited as long as it is a substance that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte used. Specifically, a nickel-plated steel plate, stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, a metal such as a magnesium alloy, or a laminated film (laminate film) of a resin and an aluminum foil is used. From the viewpoint of weight reduction, an aluminum or aluminum alloy metal or a laminate film is preferably used.

金属類を用いる外装ケースでは、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接により金属同士を溶着して封止密閉構造とするもの、若しくは、樹脂製ガスケットを介して上記金属類を用いてかしめ構造とするものが挙げられる。上記ラミネートフィルムを用いる外装ケースでは、樹脂層同士を熱融着することにより封止密閉構造とするもの等が挙げられる。シール性を上げるために、上記樹脂層の間にラミネートフィルムに用いられる樹脂と異なる樹脂を介在させてもよい。特に、集電端子を介して樹脂層を熱融着して密閉構造とする場合には、金属と樹脂との接合になるので、介在する樹脂として極性基を有する樹脂や極性基を導入した変成樹脂が好適に用いられる。   In an exterior case using metals, the metal is welded to each other by laser welding, resistance welding, or ultrasonic welding to form a sealed sealed structure, or a caulking structure using the above metals via a resin gasket. Things. Examples of the outer case using the laminate film include a case where a resin-sealed structure is formed by heat-sealing resin layers. In order to improve sealing performance, a resin different from the resin used for the laminate film may be interposed between the resin layers. In particular, when a resin layer is heat-sealed through a current collecting terminal to form a sealed structure, a metal and a resin are joined, so that a resin having a polar group or a modified group having a polar group introduced as an intervening resin is used. Resins are preferably used.

<保護素子>
保護素子として、異常発熱や過大電流が流れた時に抵抗が増大するPTC(Positive Temperature Coefficient)、温度ヒューズ、サーミスター、異常発熱時に電池内部圧力や内部温度の急激な上昇により回路に流れる電流を遮断する弁(電流遮断弁)等を使用することができる。上記保護素子は高電流の通常使用で作動しない条件のものを選択することが好ましく、保護素子がなくても異常発熱や熱暴走に至らない設計にすることがより好ましい。
<Protective element>
Protection elements such as PTC (Positive Temperature Coefficient), thermal fuse, thermistor, which increases resistance when abnormal heat is generated or excessive current flows, shuts off current flowing through the circuit due to sudden increase in battery internal pressure or internal temperature during abnormal heat generation A valve (current cutoff valve) or the like can be used. It is preferable to select a protective element that does not operate under normal use at a high current, and it is more preferable that the protective element is designed so as not to cause abnormal heat generation or thermal runaway even without the protective element.

<外装体>
本発明の非水系電解液二次電池は、通常、上記の非水系電解液、負極、正極、セパレータ等を外装体内に収納して構成される。この外装体は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のものを任意に採用することができる。具体的に、外装体の材質は任意であるが、通常は、例えばニッケルメッキを施した鉄、ステンレス、アルミウム又はその合金、ニッケル、チタン等が用いられる。
また、外装体の形状も任意であり、例えば円筒型、角形、ラミネート型、コイン型、大型等のいずれであってもよい。
<Exterior body>
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is usually configured by housing the non-aqueous electrolyte, the negative electrode, the positive electrode, the separator, and the like in an exterior body. This exterior body is not particularly limited, and any known one can be arbitrarily adopted as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Specifically, the material of the exterior body is arbitrary, but usually, for example, nickel-plated iron, stainless steel, aluminum or an alloy thereof, nickel, titanium, or the like is used.
The shape of the exterior body is also arbitrary, and may be any of a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, a coin shape, a large size, and the like.

次に実施例により本発明の具体的態様を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
(測定方法)
(1)本発明の負極材に含まれる周期表第13族元素の分析方法
<周期表第13族元素の表面元素量>
周期表第13族元素の表面元素量はX線光電子分光法(XPS)を用いて測定する。
周期表第13族元素の表面元素量は、X線光電子分光法測定としてX線光電子分光器(アルバック・ファイ社製ESCA)を用い、測定対象(負極材を用いて作製した負極電極シート)を試料台に載せ、アルミニウムのKα線をX線源とし、マルチプレックス測定により、C1s(280〜300eV)と周期表第13族元素含有化合物(ホウ素(B1s)の場合は180〜210eV、アルミニウム(2p)の場合は、70eV〜80eV)のスペクトルを測定する。得られたC1sのピークトップを284.3eVとして帯電補正し、C1sとX13のスペクトルのピーク面積を求め、更に装置感度係数を掛けて、CとX13の表面原子濃度をそれぞれ算出する。式2に示すように、得られたそのX13とCの原子濃度比X13/C(X原子濃度/C原子濃度)を表面における周期表第13族元素含有化合物の表面元素量X13/C値と定義する。
(式2)
周期表第13族元素の表面元素量X13/C値(%)=X線光電子分光法(XPS)分析における周期表第13族元素の最外殻電子軌道のスペクトルのピーク面積に基づいて求めた周期表第13族元素濃度/XPS分析におけるC1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたC原子濃度×100
EXAMPLES Next, specific embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
(Measuring method)
(1) Analysis method of group 13 element of periodic table contained in negative electrode material of present invention <surface element amount of group 13 element of periodic table>
The amount of surface elements of Group 13 elements of the periodic table is measured using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
The amount of surface elements of the Group 13 element of the periodic table was measured using an X-ray photoelectron spectrometer (ESCA manufactured by ULVAC-PHI) as an X-ray photoelectron spectroscopy measurement, and the measurement target (a negative electrode sheet produced using a negative electrode material). The sample was placed on a sample stage, and the Kα ray of aluminum was used as an X-ray source. By multiplex measurement, C1s (280 to 300 eV) and a group 13 element-containing compound of the periodic table (180 to 210 eV in the case of boron (B1s)), aluminum (2p ), A spectrum of 70 eV to 80 eV) is measured. The obtained C1s peak top is corrected to be 284.3 eV, the peak areas of the C1s and X 13 spectra are obtained, and the device sensitivity coefficient is multiplied to calculate the surface atomic concentrations of C and X 13 , respectively. As shown in Equation 2, the surface elements of the obtained that X 13 and C atomic concentration ratio X 13 / C (X atom concentration / C atom concentration) a Group 13 element-containing compounds periodic table in the surface X 13 / Defined as C value.
(Formula 2)
Surface element amount X 13 / C value (%) of group 13 element of periodic table = determined based on peak area of spectrum of outermost electron orbit of group 13 element of periodic table in X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis Periodic table group 13 element concentration / C atom concentration obtained based on peak area of C1s spectrum in XPS analysis × 100

<周期表第13族元素のバルク中含有率>
周期表第13族元素のバルク含有率は誘導結合プラズマ質量分析法(ICP−MS)を用いて測定することができる。
具体的には、誘導結合プラズマ質量分析法として、誘導結合プラズマ質量分析装置を用い、本発明の負極材を用いて作製した負極板から活物質層を剥離して準備した測定対象試料を分解容器に採取し、分解試薬を加え、マイクロ波加熱密閉分解装置を用いて湿式分解し、イオン交換水で希釈し、誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP−MS)で周期表第13族元素量X13、炭素量C、酸素量Oを定量する。ここで得られた周期表第13族元素含有率(X13/X13+C+O×100)を周期表第13族元素のバルク含有率(質量%)と定義する。
<Bulk content of group 13 element of periodic table>
The bulk content of the Group 13 element of the periodic table can be measured using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).
Specifically, as an inductively coupled plasma mass spectrometer, an inductively coupled plasma mass spectrometer is used, and a sample to be measured prepared by peeling an active material layer from a negative electrode plate produced using the negative electrode material of the present invention is decomposed into a decomposition container. taken, the decomposition reagent was added, and wet digestion using microwave heating a sealed decomposition apparatus, and diluted with ion-exchanged water, inductively coupled plasma mass spectrometer group 13 of the periodic table in (ICP-MS) element amount X 13 Then, the carbon content C and the oxygen content O are quantified. The periodic table group 13 element content (X 13 / X 13 + C + O × 100) obtained here is defined as the bulk content (mass%) of the periodic table group 13 element.

<周期表第13族元素の表面存在比>
本発明における非水電解液二次電池用負極活物質層の表面とバルク中における周期表第13族元素の存在比(本発明では、表面存在比ともいう。)は、上述の表面元素量X13/C値とバルク含有率から、下記(式3)を用いて算出した値と定義する。
(式3)
表面存在比=(式2)で表される周期表第13族元素の表面元素量X13/C値(%)/誘導結合プラズマ質量分析法(ICP−MS)分析から求めた周期表第13族元素のバルク含有率(質量%)
<Surface abundance ratio of Group 13 element of periodic table>
The abundance ratio of the group 13 element in the periodic table in the bulk of the negative electrode active material layer for a non-aqueous electrolyte secondary battery in the present invention (also referred to as a surface abundance ratio in the present invention) is the above-mentioned surface element amount X It is defined as a value calculated from 13 / C value and bulk content using the following (formula 3).
(Formula 3)
Surface abundance ratio = surface element amount X 13 / C value (%) of group 13 element of periodic table represented by (formula 2) / periodic table 13 obtained from inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) analysis Group element bulk content (% by mass)

(2)表面官能基量
表面官能基量はX線光電子分光法(XPS)を用いて測定する。
表面官能基量O/C値は、X線光電子分光法測定としてX線光電子分光器(アルバック・ファイ社製ESCA)を用い、測定対象(負極材、炭素材)を表面が平坦になるように試料台に載せ、アルミニウムのKα線をX線源とし、マルチプレックス測定により、C1s(280〜300eV)とO1s(525〜545eV)のスペクトルを測定する。得られたC1sのピークトップを284.3eVとして帯電補正し、C1sとO1sのスペクトルのピーク面積を求め、更に装置感度係数を掛けて、CとOの表面原子濃度をそれぞれ算出する。得られたそのOとCの原子濃度比O/C(O原子濃度/C原子濃度)を表面官能基量O/C値と定義する。
(2) Surface Functional Group Amount The surface functional group amount is measured using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
The surface functional group amount O / C value is measured using an X-ray photoelectron spectrometer (ESCA manufactured by ULVAC-PHI) as an X-ray photoelectron spectroscopy measurement so that the surface of the object to be measured (negative electrode material, carbon material) becomes flat. The sample is placed on a sample stage, and the spectrum of C1s (280 to 300 eV) and O1s (525 to 545 eV) is measured by multiplex measurement using an aluminum Kα ray as an X-ray source. The obtained C1s peak top is corrected to be 284.3 eV, the peak areas of the C1s and O1s spectra are obtained, and the device sensitivity coefficient is multiplied to calculate the surface atomic concentrations of C and O, respectively. The obtained atomic concentration ratio O / C (O atomic concentration / C atomic concentration) of O and C is defined as the surface functional group amount O / C value.

(3)平均粒子径
平均粒子径の測定方法は、界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(例として、ツィーン20(登録商標))の0.2質量%水溶液10mLに、測定対象0.01gを懸濁させ、市販のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置「HORIBA製LA−920」に導入し、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、測定装置における体積基準のメジアン径として測定したものを、本発明における平均粒子径(d50)と定義する。
(3) Average particle size The average particle size was measured by adding 0 mL of a 0.2% by weight aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate (for example, Tween 20 (registered trademark)), which is a surfactant. .01 g was suspended, introduced into a commercially available laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus “LA-920 manufactured by HORIBA”, irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute, and then volume-based median in the measuring apparatus What was measured as the diameter is defined as the average particle diameter (d50) in the present invention.

(4)BET比表面積(SA)
BET比表面積の測定方法は、例えば大倉理研社製比表面積測定装置「AMS8000」を用いて、窒素ガス吸着流通法によりBET1点法にて測定する。具体的には、測定対象0.4gをセルに充填し、350℃に加熱して前処理を行った後、液体窒素温度まで冷却して、窒素30%、He70%のガスを飽和吸着させ、その後室温まで加熱して脱着したガス量を計測し、得られた結果から、通常のBET法により比表面積を算出する。
(4) BET specific surface area (SA)
The BET specific surface area is measured by, for example, using a specific surface area measuring device “AMS8000” manufactured by Okura Riken Co., Ltd., by the nitrogen gas adsorption flow method, using the BET single point method. Specifically, 0.4 g of a measurement object is filled in a cell, heated to 350 ° C., pretreated, cooled to liquid nitrogen temperature, and saturated adsorption of 30% nitrogen and 70% He gas is performed. Thereafter, the amount of gas desorbed by heating to room temperature is measured, and the specific surface area is calculated from the obtained results by a normal BET method.

(5)タップ密度
タップ密度は、粉体密度測定器である(株)セイシン企業社製「タップデンサーKYT−4000」を用い、直径1.6cm、体積容量20cm3の円筒状タップセルに、目開
き300μmの篩を通して、測定対象を落下させて、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行なって、その時の体積と試料の重量から求めた密度をタップ密度として定義する。
(5) Tap density The tap density is a powder density measuring device using a “tap denser KYT-4000” manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd., and is open to a cylindrical tap cell having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3. After dropping the object to be measured through a 300 μm sieve and filling the cell fully, tap with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the density obtained from the volume and the weight of the sample is defined as the tap density.

<実施例1>
酸化ホウ素(和光純薬製一級試薬)粉末を混合した液状の石油系重質油を、石油系重質油の軟化点以上の温度である25℃で、有機化合物(残炭素量換算)と酸化ホウ素(周期表第13族元素質量換算)の混合比(質量比)が100:4.65となるように混合した。その混合物を更に球形化処理を施された天然黒鉛粒子(d50=19.3μm)100質量%に対して、有機化合物由来の残炭素量換算で3質量%及び、酸化ホウ素が炭素材100質量%に対して、周期表第13族元素質量換算で0.14質量%となるように混合(被覆)した。混合物を天然黒鉛粒子に被覆後、不活性ガス中で1000℃の焼成処理を施した。得られた焼成物をIKA社製ハンマーミル(MF10)で回転数4000rpmにて粉砕した後、分級処理を行い、平均粒子径(d50)が19.6μmである非晶質炭素で被覆され複層構造である負極材1を得た。なお、負極材1の平均粒子径(d50)は、原料である天然黒鉛粒子の平均粒子径(d50)の1.02倍であった。また、ICP−MS分析から、複層構造炭素材に対して0.13質量%のホウ素が含有されていることが確認された。上記以外の物性を含め負極材1の物性を表1に示す。
<Example 1>
Liquid petroleum heavy oil mixed with boron oxide (Wako Pure Chemical's first grade reagent) powder is oxidized with an organic compound (residual carbon amount conversion) at 25 ° C, which is a temperature above the softening point of petroleum heavy oil. It mixed so that the mixing ratio (mass ratio) of boron (period table group 13 element mass conversion) might be set to 100: 4.65. The mixture is further spheroidized to 100% by mass of natural graphite particles (d50 = 19.3 μm), 3% by mass in terms of the amount of residual carbon derived from the organic compound, and boron oxide is 100% by mass of the carbon material. In contrast, it was mixed (coated) so as to be 0.14% by mass in terms of the mass of Group 13 elements of the periodic table. The mixture was coated with natural graphite particles, and then fired at 1000 ° C. in an inert gas. The fired product thus obtained was pulverized with a hammer mill (MF10) manufactured by IKA at a rotational speed of 4000 rpm, and then subjected to a classification treatment, which was coated with amorphous carbon having an average particle diameter (d50) of 19.6 μm. A negative electrode material 1 having a structure was obtained. The average particle diameter (d50) of the negative electrode material 1 was 1.02 times the average particle diameter (d50) of the natural graphite particles as the raw material. ICP-MS analysis confirmed that 0.13% by mass of boron was contained in the multilayer carbon material. Table 1 shows the physical properties of the negative electrode material 1 including physical properties other than those described above.

Figure 0005929187
Figure 0005929187

<負極の作製>
実施例1で得られた負極材1を用いて、活物質層密度1.70±0.03g/cm3
活物質層を有する極板を作製した。具体的には、負極材1を20.00±0.02gに、1質量%カルボキシメチルセルロースナトリウム塩水溶液を20.00±0.02g(固形分換算で0.200g)、及び重量平均分子量27万のスチレン・ブタジエンゴム水性ディスパージョン0.50±0.05g(固形分換算で0.2g)を加え、キーエンス製ハイブリッドミキサーで5分間撹拌し、30秒脱泡して負極材スラリーを得た。
このスラリーを、集電体である厚さ18μmの銅箔上に、負極材が14.5±0.3mg/cm2付着するように、ドクターブレードを用いて幅5cmに塗布し、室温で風乾を
行った。更に110℃で30分乾燥後、直径20cmのローラを用いてロールプレスして、活物質層の密度が1.70±0.03g/cm3になるよう調整し電極シートを得た。
<Production of negative electrode>
Using the negative electrode material 1 obtained in Example 1, an electrode plate having an active material layer with an active material layer density of 1.70 ± 0.03 g / cm 3 was produced. Specifically, the negative electrode material 1 was 20.00 ± 0.02 g, the 1 mass% carboxymethylcellulose sodium salt aqueous solution was 20.00 ± 0.02 g (0.200 g in terms of solid content), and the weight average molecular weight was 270,000. Of styrene / butadiene rubber aqueous dispersion 0.50 ± 0.05 g (0.2 g in terms of solid content) was added, stirred for 5 minutes with a Keyence hybrid mixer, and defoamed for 30 seconds to obtain a negative electrode slurry.
This slurry was applied to a width of 5 cm using a doctor blade so that the negative electrode material was 14.5 ± 0.3 mg / cm 2 on a 18 μm-thick copper foil as a current collector, and air-dried at room temperature. Went. Further, after drying at 110 ° C. for 30 minutes, roll pressing was performed using a roller having a diameter of 20 cm to adjust the density of the active material layer to 1.70 ± 0.03 g / cm 3 to obtain an electrode sheet.

<正極の作製>
正極は、正極活物質としてのマンガン酸リチウム(LiMnO2)85質量%と、導電
材としてのアセチレンブラック10質量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)5質量%とを、N−メチルピロリドン溶媒中で混合してスラリーを得た。
このスラリーをかした後、集電体である厚さ15μmのアルミニウム箔上に正極材が18.3±0.5mg/cm2付着するように、ブレードコーターを用いて塗布し、130℃で乾燥した。更にロールプレスを行い、活物質層の密度が2.40±0.05g/cm3になるよう調整してロールプレスし、電極シートを得た。
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode comprises 85% by mass of lithium manganate (LiMnO 2 ) as a positive electrode active material, 10% by mass of acetylene black as a conductive material, and 5% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder. Mixing in methylpyrrolidone solvent gave a slurry.
After this slurry imposed, as positive electrode material on an aluminum foil having a thickness of 15μm as a current collector adheres 18.3 ± 0.5mg / cm 2, was applied using a blade coater, dried at 130 ° C. did. Further, roll pressing was performed to adjust the density of the active material layer to 2.40 ± 0.05 g / cm 3 and roll pressing was performed to obtain an electrode sheet.

<電池設計>
上記方法で作製した負極シートを直径12.5mmの円盤状に打ち抜き、リチウム金属箔を直径14mmの円板状に打ち抜き対極とした。両極の間には、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)の混合溶媒(容量比=3:7)に、LiPF6を1mol/Lになるように溶解させた電解液を含浸させたセパレータ(多孔性ポ
リエチレンフィルム製)を置き、上記電解液を使用した2016コイン型電池を作製した。
<Battery design>
The negative electrode sheet produced by the above method was punched into a disk shape having a diameter of 12.5 mm, and a lithium metal foil was punched into a disk shape having a diameter of 14 mm as a counter electrode. Between both electrodes, an electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved to 1 mol / L was impregnated in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (volume ratio = 3: 7). A separator (made of a porous polyethylene film) was placed, and a 2016 coin-type battery using the above electrolyte was produced.

<評価>
(1)初期不可逆容量測定方法
上記製造した2016コイン型電池を用いて、下記の測定方法で初期不可逆容量を測定した。
0.16mA/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、5
mVの一定電圧で充電容量値が350mAh/gになるまで充電し、負極中にリチウムをドープした後、0.33mA/cm2の電流密度でリチウム対極に対して1.5Vまで放
電を行なった。このときの充電容量(350mAh/g)と放電容量の差を初期不可逆容量として算出した。
<Evaluation>
(1) Initial irreversible capacity measuring method Initial irreversible capacity was measured by the following measuring method using the manufactured 2016 coin type battery.
The lithium counter electrode is charged to 5 mV at a current density of 0.16 mA / cm 2 , and 5
The battery was charged at a constant voltage of mV until the charge capacity value became 350 mAh / g, and after doping lithium into the negative electrode, the battery was discharged to 1.5 V with respect to the lithium counter electrode at a current density of 0.33 mA / cm 2 . . The difference between the charge capacity (350 mAh / g) and the discharge capacity at this time was calculated as the initial irreversible capacity.

(2)初期効率測定方法
上記方法により測定した充電容量と放電容量について、充電容量に対する放電容量の割合を求め、これを初期効率(%)とした。
(2) Initial efficiency measurement method About the charge capacity and discharge capacity measured by the said method, the ratio of the discharge capacity with respect to charge capacity was calculated | required, and this was made into initial efficiency (%).

(3)負極電荷移動抵抗(Rct
0.16mA/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、5
mVの一定電圧で充電容量値が350mAh/gになるまで充電し、負極中にリチウムをドープした後、0.33mA/cm2の電流密度でリチウム対極に対して1.5Vまで放
電を行なった。さらに2サイクル、0.16mA/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0.016mA/cm2の電流密度に
なるまで充電し、負極中にリチウムをドープした後、0.33mA/cm2の電流密度で
リチウム対極に対して1.5Vまで放電を行なった。その後、さらに2サイクル、0.16mA/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0.016mA/cm2の電流密度になるまで充電し、負極中にリチウムをドープし、Ar雰囲気下にて2個の電池を解体して2枚の負極を取り出し、2枚の負極と、両負極の間にエチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)の混合溶媒(容量比=3:7)に、LiPF6を1mol/Lになるように溶解させた電解液30μlを含浸させたセパレータ(多孔性ポリエチレンフィルム製)を置き、負極対向セルを作製した。10-2から105Hzの周波数帯で複素インピーダンス測定を行い、負極電荷移動抵抗(Rct)を測定した。この際、低周波部分の因子の影響を避ける為に、アーガンドプロットを行った際に現れる、負極抵抗成分の円弧の一部を半円で外挿し、前記二つのパラメーターの数値を求めた。また、該数値はコイン型セル2個の結果の平均値とした。結果を表2に示す。
(3) Negative charge transfer resistance (R ct )
The lithium counter electrode is charged to 5 mV at a current density of 0.16 mA / cm 2 , and 5
The battery was charged at a constant voltage of mV until the charge capacity value became 350 mAh / g, and after doping lithium into the negative electrode, the battery was discharged to 1.5 V with respect to the lithium counter electrode at a current density of 0.33 mA / cm 2 . . 2 cycles, charging to 5 mV with respect to the lithium counter electrode at a current density of 0.16 mA / cm 2 , further charging to a current density of 0.016 mA / cm 2 at a constant voltage of 5 mV, lithium in the negative electrode Then, the lithium counter electrode was discharged to 1.5 V at a current density of 0.33 mA / cm 2 . Thereafter, the battery was further charged for 2 cycles at a current density of 0.16 mA / cm 2 to 5 mV with respect to the lithium counter electrode, and further charged at a constant voltage of 5 mV until a current density of 0.016 mA / cm 2 was obtained. The two batteries were disassembled in an Ar atmosphere and two negative electrodes were taken out, and between the two negative electrodes and between the negative electrodes, ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were doped. A separator (made of a porous polyethylene film) impregnated with 30 μl of an electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved at 1 mol / L was placed in a mixed solvent (volume ratio = 3: 7) to prepare a negative electrode facing cell. Complex impedance measurement was performed in a frequency band of 10 −2 to 10 5 Hz, and negative electrode charge transfer resistance (R ct ) was measured. At this time, in order to avoid the influence of the factor of the low frequency portion, a part of the arc of the negative electrode resistance component that appears when the Argand plot was performed was extrapolated with a semicircle, and the numerical values of the two parameters were obtained. The numerical value was an average value of the results of two coin-type cells. The results are shown in Table 2.

Figure 0005929187
Figure 0005929187

<比較例1>
酸化ホウ素(和光純薬製一級試薬)粉末を石油系重質油に加えなかった以外は、実施例1と同様の方法で、ホウ素を含まない非晶質炭素で被覆され複層構造である比較負極材1を得た。比較負極材の物性を表1に示す。
これについて、前記測定法で初期不可逆容量、負極電荷移動抵抗を測定、及び初期効率を算出した。結果を表2に示す。
<Comparative Example 1>
Comparison with a multilayer structure coated with amorphous carbon containing no boron in the same manner as in Example 1 except that the boron oxide (primary reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries) powder was not added to the petroleum heavy oil. A negative electrode material 1 was obtained. Table 1 shows the physical properties of the comparative negative electrode material.
About this, the initial irreversible capacity | capacitance and the negative electrode charge transfer resistance were measured with the said measuring method, and the initial stage efficiency was computed. The results are shown in Table 2.

<比較例2>
実施例1で使用した黒鉛粒子をそのまま比較負極材2として用いて、前記測定法で初期不可逆容量、負極電荷移動抵抗を測定、及び初期効率を算出した。比較負極材2の物性を表1に示し、評価結果を表2に示す。
<Comparative Example 2>
The graphite particles used in Example 1 were used as they were as the comparative negative electrode material 2, and the initial irreversible capacity and the negative electrode charge transfer resistance were measured by the measurement methods, and the initial efficiency was calculated. The physical properties of the comparative negative electrode material 2 are shown in Table 1, and the evaluation results are shown in Table 2.

<比較例3>
酸化ホウ素を有機化合物(残炭素量換算)と酸化ホウ素(周期表第13族元素質量換算)混合比(質量比)が100:21.7となるように混合した以外は、実施例1と同様の方法で行い、平均粒子径(d50)が19.8μmである非晶質炭素で被覆され複層構造である比較負極材3を得た。なお、比較負極材3の平均粒子径(d50)は、原料である天然黒鉛粒子の平均粒子径(d50)の1.03倍であった。また、ICP−MS分析から、比較負極材3に対して0.62質量%のホウ素が含有されていることが確認された。上記以外の物性を含め比較負極材3の物性を表1に示す。これについて、前記測定法で初期不可逆容量、負極電荷移動抵抗を測定、及び初期効率を算出した。評価結果を表2に示す。
<Comparative Example 3>
Example 1 except that boron oxide was mixed so that the mixing ratio (mass ratio) of the organic compound (converted to the amount of remaining carbon) and boron oxide (converted to the mass of the Group 13 element of the periodic table) was 100: 21.7. The comparative negative electrode material 3 having a multilayer structure coated with amorphous carbon having an average particle diameter (d50) of 19.8 μm was obtained. The average particle diameter (d50) of the comparative negative electrode material 3 was 1.03 times the average particle diameter (d50) of the natural graphite particles as a raw material. ICP-MS analysis confirmed that 0.62 mass% boron was contained with respect to the comparative negative electrode material 3. Table 1 shows the physical properties of the comparative negative electrode material 3 including other physical properties. About this, the initial irreversible capacity | capacitance and the negative electrode charge transfer resistance were measured with the said measuring method, and the initial stage efficiency was computed. The evaluation results are shown in Table 2.

<比較例4>
酸化ホウ素を有機化合物(残炭素量換算)と酸化ホウ素(周期表第13族元素質量換算)混合比(質量比)が100:1.45となるように混合した以外は、実施例1と同様の方法で行い、平均粒子径(d50)が19.6μmである非晶質炭素で被覆され複層構造である比較負極材4を得た。なお、比較負極材4の平均粒子径(d50)は、原料である天然黒鉛粒子の平均粒子径(d50)の1.02倍であった。また、ICP−MS分析から、比較負極材4に対して0.04質量%のホウ素が含有されていることが確認された。上記以外の物性を含め比較負極材4の物性を表1に示す。これについて、前記測定法で初期不可逆容量、負極電荷移動抵抗を測定、及び初期効率を算出した。評価結果を表2に示す。
<Comparative example 4>
Example 1 except that boron oxide was mixed so that the mixing ratio (mass ratio) of the organic compound (converted to the amount of remaining carbon) and boron oxide (converted to the mass of Group 13 elements of the periodic table) was 100: 1.45. The comparative negative electrode material 4 having a multilayer structure coated with amorphous carbon having an average particle diameter (d50) of 19.6 μm was obtained. The average particle diameter (d50) of the comparative negative electrode material 4 was 1.02 times the average particle diameter (d50) of the natural graphite particles as the raw material. ICP-MS analysis confirmed that 0.04 mass% boron was contained with respect to the comparative negative electrode material 4. Table 1 shows the physical properties of the comparative negative electrode material 4 including other physical properties. About this, the initial irreversible capacity | capacitance and the negative electrode charge transfer resistance were measured with the said measuring method, and the initial stage efficiency was computed. The evaluation results are shown in Table 2.

本発明の負極材は、それを非水電解液二次電池用負極材として用いることにより、高容量、且つガス発生量が少なく、低温でも入出力特性の良好な非水電解液二次電池を提供することができる。また、本発明の非水電解液二次電池用負極材の製造方法によれば、上述の利点を有する負極材を平易な工程で製造することが可能となる。   The negative electrode material of the present invention can be used as a negative electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, thereby producing a non-aqueous electrolyte secondary battery having a high capacity, a small amount of gas generation, and good input / output characteristics even at low temperatures. Can be provided. Moreover, according to the manufacturing method of the negative electrode material for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention, it becomes possible to manufacture the negative electrode material which has the above-mentioned advantage in a simple process.

Claims (7)

ホウ素を含んだ化合物を含有し、炭素材に非晶質炭素が被覆されている非水電解液二次電池用負極材の製造方法であって、
軟化点が150℃以下である有機化合物とホウ素を含んだ化合物を、該有機化合物の軟化点以上にて混合する混合工程、
炭素材に前記混合工程で得られた混合物を、炭素材100質量%に対して、ホウ素元素質量換算で0.05質量%以上、0.6質量%以下の割合で被覆する被覆工程、
前記被覆工程で得られた被覆炭素材を600℃以上、2300℃以下で焼成する焼成工程、および
前記焼成工程で得られた焼成物を平均粒子径(d50)が5μm以上、35μm以下となるように粉砕する粉砕工程、
を少なくとも含
前記粉砕工程は、粉砕物の下記(式2)で表されるホウ素元素の表面元素量X 13 /C値が0.7%以上4.5%以下となるように粉砕する粉砕工程であることを特徴とする、非水電解液二次電池用負極材の製造方法。
(式2)
ホウ素元素の表面元素量X 13 /C値(%)=X線光電子分光法(XPS)分析におけるホウ素元素の最外殻電子軌道のスペクトルのピーク面積に基づいて求めたホウ素元素濃度/XPS分析におけるC1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたC原子濃度×100
A method for producing a negative electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a compound containing boron and having a carbon material coated with amorphous carbon,
A mixing step in which an organic compound having a softening point of 150 ° C. or less and a compound containing boron are mixed at or above the softening point of the organic compound;
A coating step of coating the carbon material on the mixture obtained in the mixing step with respect to 100% by mass of the carbon material at a ratio of 0.05% by mass or more and 0.6% by mass or less in terms of boron element mass,
A firing step in which the coated carbon material obtained in the coating step is fired at 600 ° C. or more and 2300 ° C. or less; and a fired product obtained in the firing step has an average particle diameter (d50) of 5 μm or more and 35 μm or less. Crushing process,
At least look at including the,
The crushing step is a crushing step of crushing so that the surface element amount X 13 / C value of the boron element represented by the following (formula 2) of the pulverized product is 0.7% or more and 4.5% or less. The manufacturing method of the negative electrode material for nonaqueous electrolyte secondary batteries characterized by these.
(Formula 2)
Surface element amount X 13 / C value (%) of boron element = Boron element concentration / XPS analysis obtained based on peak area of spectrum of outermost electron trajectory of boron element in X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis C atom concentration determined based on the peak area of the C1s spectrum × 100
前記被覆工程において、炭素材に前記混合工程で得られた混合物を、炭素材100質量%に対して、有機化合物由来の残炭素量換算で0.01質量%以上、20質量%以下の割合で被覆する、請求項1に記載の非水系電解液二次電池用負極材の製造方法。 In the coating step, the carbon material obtained in the mixing step is mixed in an amount of 0.01% by mass or more and 20% by mass or less in terms of the amount of residual carbon derived from the organic compound with respect to 100% by mass of the carbon material. The manufacturing method of the negative electrode material for non-aqueous electrolyte secondary batteries of Claim 1 which coat | covers. 前記混合工程において、有機化合物とホウ素を含んだ化合物の混合比(質量比)が、1:0.001〜10であることを特徴とする請求項1または2に記載の非水系電解液二次電池用負極材の製造方法。
ただし、有機化合物は有機化合物由来の残炭素量換算量で、また、ホウ素を含んだ化合物はホウ素元素質量換算で、上記混合比を算出する。
3. The non-aqueous electrolyte secondary solution according to claim 1, wherein a mixing ratio (mass ratio) of the organic compound and the compound containing boron is 1: 0.001 to 10 in the mixing step. A method for producing a negative electrode material for a battery.
However, the mixing ratio is calculated in terms of the amount of residual carbon derived from the organic compound and the amount of boron-containing compound in terms of boron element mass.
前記粉砕工程で得られた粉砕物の平均粒子径(d50)が、前記炭素材の平均粒子径(d50)の0.8倍以上1.2倍以下であることを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の非水系電解液二次電池用負極材の製造方法。 The average particle size (d50) of the pulverized product obtained in the pulverization step is 0.8 times or more and 1.2 times or less than the average particle size (d50) of the carbon material. The manufacturing method of the negative electrode material for non-aqueous electrolyte secondary batteries of any one of -3 . 前記ホウ素を含んだ化合物が、酸化ホウ素、ホウ酸、炭化ホウ素および窒化ホウ素からなる群から選択される1種以上を含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の非水系電解液二次電池用負極材の製造方法。 The non-aqueous electrolyte solution 2 according to any one of claims 1 to 4 , wherein the boron-containing compound includes one or more selected from the group consisting of boron oxide, boric acid, boron carbide, and boron nitride. The manufacturing method of the negative electrode material for secondary batteries. 前記炭素材は、下記(式1)で表される表面酸素元素量O/C値が0.2%以上3%以下であることを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の非水系電解液二次電池用負極材の製造方法。
(式1)
表面酸素元素量O/C値(%)=X線光電子分光法(XPS)分析における酸素の最外殻電子軌道のスペクトルのピーク面積に基づいて求めた酸素濃度/XPS分析におけるC1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたC原子濃度×100
The carbon material is characterized in that the surface oxygen element content O / C value represented by the following equation (1) is 3% or less than 0.2% in any one of claims 1 to 5 The manufacturing method of the negative electrode material for non-aqueous electrolyte secondary batteries of description.
(Formula 1)
Surface oxygen element amount O / C value (%) = oxygen concentration obtained based on the peak area of the spectrum of outermost electron trajectory of oxygen in X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis / peak of C1s spectrum in XPS analysis C atom concentration determined based on area × 100
前記炭素材は、ラマンR値が0.1以上1以下であることを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の非水系電解液二次電池用負極材の製造方法。 The method for producing a negative electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 6 , wherein the carbon material has a Raman R value of 0.1 or more and 1 or less.
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