JP6120626B2 - Method for producing composite carbon material for non-aqueous secondary battery - Google Patents

Method for producing composite carbon material for non-aqueous secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、非水系二次電池に用いる非水系二次電池用複合炭素材と、その材を用いて形成された負極と、その負極を有する非水系二次電池に関するものである。   The present invention relates to a composite carbon material for a non-aqueous secondary battery used for a non-aqueous secondary battery, a negative electrode formed using the material, and a non-aqueous secondary battery having the negative electrode.

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。
リチウムイオン二次電池の負極材としては、コストと耐久性の面で、黒鉛材料や非晶質炭素が使用されることが多い。しかしながら、非晶質炭素材は、実用化可能な材料範囲での可逆容量の小ささ故、また黒鉛材料は、高容量化のために負極材料を含む活物質層を高密度化すると、材料破壊により初期サイクル時の充放電不可逆容量が増え、結果として、高容量化に至らないといった問題点があった。
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.
As a negative electrode material of a lithium ion secondary battery, graphite material and amorphous carbon are often used in terms of cost and durability. However, amorphous carbon material has a small reversible capacity within the range of materials that can be put to practical use, and graphite material breaks down when the active material layer containing the negative electrode material is densified for high capacity. As a result, the irreversible charge / discharge capacity at the initial cycle increases, and as a result, there is a problem that the capacity cannot be increased.

上記問題点を解決するため、例えば、特許文献1には、リチウム二次電池負極材に用いる黒鉛を被覆した黒鉛質粉末が開示されている。この黒鉛質粉末は、黒鉛粉末の表面に黒鉛で被覆することにより、リチウムイオンを脱着する実質的な表面積が増大させ、高容量でサイクル特性が向上できると考えられる。
また、特許文献2では、球形化黒鉛を等方的に加圧し、高密度化された等方性の高い黒鉛を含有するリチウムイオン二次電池用負極材料の製造方法が開示されている。
また、特許文献3では、天然黒鉛球状化粒子および/または天然黒鉛塊状化粒子が加圧処理された加圧黒鉛粒子の表面に炭化物からなる被覆層が形成されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池用黒鉛材料が開示されている。
In order to solve the above problems, for example, Patent Document 1 discloses a graphite powder coated with graphite used for a negative electrode material for a lithium secondary battery. By covering the surface of the graphite powder with graphite, it is considered that the substantial surface area for desorbing lithium ions is increased, and the cycle characteristics can be improved with a high capacity.
Further, Patent Document 2 discloses a method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery containing isotropic graphite that is isotropically pressurized with spheroidized graphite and densified.
Patent Document 3 discloses a lithium ion characterized in that a coating layer made of carbide is formed on the surface of pressurized graphite particles obtained by pressurizing natural graphite spheroidized particles and / or natural graphite agglomerated particles. A graphite material for a secondary battery is disclosed.

特許第3054379号公報Japanese Patent No. 30543379 特開2005−50807号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-50807 特開2011−060465号公報JP 2011-060465 A

しかしながら本発明者らの検討によると、特許文献1に記載の技術では、黒鉛を被覆した黒鉛が開示されているが、この黒鉛はリチウム二次電池の高容量で容量ロスの少ない黒鉛質粉末であって、初期効率やサイクル維持率は向上するものの、特に保存ガスの発生の低減には至らなかった。
一方、球形化黒鉛を等方的に加圧することによって黒鉛を高密度化し、負荷特性、サイクル特性などに優れるリチウムイオン二次電池についての記載があるが、この方法では黒鉛の表面構造が破壊されるという問題があり、保存ガスの発生の低減には至らなかった。
However, according to the study by the present inventors, in the technique described in Patent Document 1, graphite coated with graphite is disclosed. This graphite is a graphite powder having a high capacity and low capacity loss of a lithium secondary battery. Thus, although the initial efficiency and the cycle maintenance ratio were improved, the generation of the storage gas was not particularly reduced.
On the other hand, there is a description about a lithium ion secondary battery that is made dense by isotropically pressurizing spheroidized graphite and has excellent load characteristics, cycle characteristics, etc., but this method destroys the surface structure of graphite. There was a problem that the generation of storage gas was not reduced.

特許文献3には、天然黒鉛球状化粒子および/または天然黒鉛塊状化粒子が加圧処理された加圧黒鉛粒子の表面に炭化物からなる被覆層が形成されているリチウムイオン二次電池用黒鉛材料が開示されているが、このような炭素材料では、市場の要求性能を満足できるものではない。
そこで、本発明はかかる背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は市場要求に適応するため、初期効率やサイクル維持率の向上を維持したまま、更に保存ガスの発生の低減が改善されたリチウムイオン二次電池を提供することにある。
Patent Document 3 discloses a graphite material for a lithium ion secondary battery in which a coating layer made of carbide is formed on the surface of pressurized graphite particles obtained by pressurizing natural graphite spheroidized particles and / or natural graphite agglomerated particles. However, such a carbon material cannot satisfy the required performance of the market.
Therefore, the present invention has been made in view of such background art, and the problem is to adapt to market demands, so that the reduction in the generation of stored gas is further improved while maintaining the improvement in initial efficiency and cycle maintenance ratio. Another object is to provide a lithium ion secondary battery.

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、等方的加圧処理された炭素材と黒鉛質物とが複合化した非水系二次電池用複合炭素材を負極に適用することで、初期効率やサイクル維持率の向上を維持したまま、更に保存ガスの発生の低減が改善されたリチウムイオン二次電池が得られることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明の趣旨は、等方的加圧処理された炭素材と黒鉛質物が複合化した非水系二次電池用複合炭素材に存する。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors applied a composite carbon material for a non-aqueous secondary battery in which a carbon material subjected to isotropic pressure treatment and a graphite material are combined to a negative electrode. As a result, it was found that a lithium ion secondary battery in which the reduction of the generation of the storage gas was further improved while maintaining the improvement in the initial efficiency and the cycle maintenance ratio was obtained, and the present invention was achieved.
That is, the gist of the present invention resides in a composite carbon material for a non-aqueous secondary battery in which an isotropic pressure-treated carbon material and a graphite material are combined.

本発明の等方的加圧処理された炭素材と黒鉛質物とが複合化した非水系二次電池用複合炭素材は、それを非水系二次電池用複合炭素材として用いることにより、より電解液との反応が抑制され、サイクル時の劣化が少ないだけでなく、電極の膨張やガス発生が少ない高容量な非水系二次電池を得ることができる。
ここで前記効果のメカニズムの詳細は不明であるが、発明者らの検討の結果、全く効果が異なる技術である等方的加圧処理技術と黒鉛質物を複合化する技術を組み合わせることによって、驚くべきことに電解液との副反応を格段に抑制できるようになり、その結果、初期不可逆容量の低減、そして、ガス発生の抑制が可能になったと考えられる。
The composite carbon material for a non-aqueous secondary battery in which the carbon material subjected to the isotropic pressure treatment of the present invention and the graphite material are combined is more electrolyzed by using it as a composite carbon material for a non-aqueous secondary battery. It is possible to obtain a high-capacity non-aqueous secondary battery in which not only the reaction with the liquid is suppressed and the deterioration during the cycle is small, but also the expansion of the electrode and the generation of gas are small.
The details of the mechanism of the effect are not clear here, but as a result of the study by the inventors, it is surprising to combine the isotropic pressure treatment technology, which is a completely different effect technology, with the technology of combining the graphite material. It is thought that the side reaction with the electrolytic solution can be remarkably suppressed, and as a result, the initial irreversible capacity can be reduced and the generation of gas can be suppressed.

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。
<非水系二次電池用複合炭素材の原料である炭素材>
本発明の非水系二次電池用複合炭素材の原料である炭素材は、一例として下記に示すが、特に制限されない。なお、原料である炭素材とは、等方的加圧処理する前の炭素材をいう。
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.
<Carbon material that is a raw material for composite carbon materials for non-aqueous secondary batteries>
Although the carbon material which is a raw material of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries of this invention is shown below as an example, it is not restrict | limited in particular. In addition, the carbon material which is a raw material means the carbon material before an isotropic pressurization process.

・炭素材の種類
炭素材の例としては、黒鉛から非晶質のものにいたるまで種々の黒鉛化度の炭素材が挙げられる。
また、商業的にも容易に入手可能であるという点で、黒鉛又は黒鉛化度の小さい炭素材が特に好ましい。このような黒鉛を炭素材として用いると、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。
-Kind of carbon material Examples of the carbon material include carbon materials having various degrees of graphitization from graphite to amorphous materials.
In addition, graphite or a carbon material having a low degree of graphitization is particularly preferable in that it can be easily obtained commercially. It is preferable to use such graphite as a carbon material because the effect of improving charge / discharge characteristics at a high current density is significantly greater than when other negative electrode active materials are used.

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。
天然黒鉛の具体例としては、天然黒鉛としては、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土壌黒鉛等が挙げられる。人造黒鉛としては、ピッチ原料を高温熱処理して製造した、コークス、ニードルコークス、高密度炭素材料等の黒鉛質粒子が挙げられる。好ましくは、低コストと電極作製のし易さの点で、球形化した天然黒鉛である
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。
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.
Specific examples of natural graphite include scaly graphite, scaly graphite, and soil graphite. Examples of artificial graphite include graphite particles such as coke, needle coke, and high-density carbon material produced by high-temperature heat treatment of pitch raw materials. Preferred examples of artificial graphite, which is spherical natural graphite from the viewpoint of low cost and ease of electrode production, include coal tar pitch, coal-based heavy oil, atmospheric heavy oil, petroleum-based heavy oil. Oil, aromatic hydrocarbon, nitrogen-containing cyclic compound, sulfur-containing cyclic compound, polyphenylene, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyvinyl butyral, natural polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol- Examples thereof include those obtained by baking and graphitizing organic substances such as formaldehyde resin and imide resin at a temperature of usually 2500 ° C. or higher and usually 3200 ° C. or lower.

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、炭素材を適当な有機物で集合させ再黒鉛化した粒子でも良い。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 coated with a carbon material having a low degree of graphitization, or particles obtained by re-graphitizing a carbon material with an appropriate organic substance may 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
本発明の非水系二次電池用複合炭素材の原料である炭素材は以下の物性を示すものである。なお、本発明における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。なお、以下に示す原料である炭素材の物性等は、等方的加圧処理をする前の物性を示す。
-Physical property of carbon material The carbon material which is a raw material of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries of this invention shows the following physical properties. In addition, there is no restriction | limiting in particular in the measuring method in this invention, According to the measuring method as described in an Example, unless there is a special situation. In addition, the physical property etc. of the carbon material which is the raw material shown below show the physical property before performing an isotropic pressurization process.

(1)炭素材のd002
学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)は、通常0.335nm以上、0.340nm未満である。ここで、d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。d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。
(1) d002 of carbon material
The d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually 0.335 nm or more and less than 0.340 nm. Here, the d value is preferably 0.339 nm or less, more preferably 0.337 nm or less. If the d 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.

(2)炭素材の表面官能基量
本発明の非水系二次電池用複合炭素材の原料である炭素材は、下記式1で表される、表面官能基量O/C値が通常1%以上4以%下であり、2%以上3.6%以下で好ましく、2.6%以上3%以下であるとより好ましい。この表面官能基量O/C値が小さすぎると、バインダとの親和性が低下し、負極表面と被覆材の相互作用が弱くなり、被覆材がはがれやすくなる傾向があり、表面官能基量O/C値が大きすぎると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虞がある。
(2) Surface Functional Group Amount of Carbon Material The carbon material that is the raw material of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries of the present invention has a surface functional group amount O / C value represented by the following formula 1 of usually 1%. It is 4% or less, preferably 2% or more and 3.6% or less, and more preferably 2.6% or more and 3% or less. If this surface functional group amount O / C value is too small, the affinity with the binder decreases, the interaction between the negative electrode surface and the coating material becomes weak, and the coating material tends to be peeled off. If the / C value is too large, it becomes 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, resulting in a decrease in productivity and cost. There is a risk of rising.

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
本発明における表面官能基量はX線光電子分光法(XPS)を用いて測定することができる。
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
The amount of surface functional groups in the present invention can be measured using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

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 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.

(3)炭素材の粒径(d50)
本発明の非水系二次電池用複合炭素材の原料である炭素材の粒径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、通常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することが難しくなる傾向がある。
(3) Carbon material particle size (d50)
The particle size of the carbon material that is the raw material of the composite carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited, but as a range to be used, d50 is usually 50 μm or less, preferably 30 μm or less, more preferably 25 μm. It is as follows. Moreover, it is 1 micrometer or more normally, 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 in the process 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. Tend to be difficult.

なお粒径の測定方法は、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。
The particle size is measured by suspending 0.01 g of a carbon material in 10 mL of a 0.2% by mass aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and measuring a commercially available laser diffraction / scattering particle size distribution. The sample was introduced into the apparatus, irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute, and then measured as a volume-based median diameter in the measuring apparatus, which is defined as d50 in the present invention.

(4)炭素材のBET比表面積(SA)
本発明の非水系二次電池用複合炭素材の原料である炭素材のBET法で測定した比表面積については、通常4m/g以上、好ましくは5m/g以上である。また、通常11m/g以下、好ましくは9m/g以下、より好ましくは8m/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傾向がある。
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 carbon material
About the specific surface area measured by BET method of the carbon material which is a raw material of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries of this invention, it is 4 m < 2 > / g or more normally, Preferably it is 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 the high-speed charge / discharge characteristic output characteristics are inferior. Therefore, there is a tendency 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)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0.2
0以上、0.25以上が好ましく、0.3以上がより好ましい。3R/2Hが小さすぎると、高速充放電特性の低下を招く傾向がある。
(5) 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 normal is usually 0.2.
0 or more and 0.25 or more are preferable, and 0.3 or more are more preferable. If 3R / 2H is too small, the high-speed charge / discharge characteristics tend to be reduced.

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。   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. .

(6)炭素材のタップ密度
本発明の非水系二次電池用複合炭素材の原料である炭素材のタップ密度は、通常0.7g/cm以上、0.8g/cm以上が好ましく、1g/cm以上がより好ましい。また、通常1.3g/cm以下、1.2g/cm以下が好ましく、1.1g/cm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場合がある。
(6) Tap density of carbon material The tap density of the carbon material which is the raw material of the composite carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention is usually preferably 0.7 g / cm 3 or more, preferably 0.8 g / cm 3 or more. 1 g / cm 3 or more is more preferable. Moreover, 1.3 g / cm 3 or less and 1.2 g / cm 3 or less are usually preferable, 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 intra-particle carbon density increases, the rollability is insufficient, and it may be difficult to form a high-density negative electrode sheet.

本発明において、タップ密度は、粉体密度測定器を用い、直径1.6cm、体積容量20cm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。 In the present invention, the tap density is filled with a powder density measuring device by dropping a carbon 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. After that, a tap having a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the density obtained from the volume at that time and the weight of the sample is defined as the tap density.

(7)炭素材のラマンスペクトル(Raman)スペクトル
本発明の非水系二次電池用複合炭素材の原料である炭素材のラマンR値は、1580cm−1付近のピークPの強度Iと、1360cm−1付近のピークPの強度Iとを測定し、その強度比R(R=I/I)を算出して定義する。その値は通常0.15以上であり、0.4以下であることが好ましく、0.3以下ではより好ましい。ラマンR値がこの範囲を下回ると、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、この範囲を上回ると、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。
(7) Raman R value of the carbon material as a raw material for non-aqueous secondary battery composite carbon material of the Raman spectra (Raman) spectrum invention carbon material, the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1, 1360 cm -1 was measured and the intensity I B of the vicinity of the peak P B, defined by calculating the intensity ratio R (R = I B / I a). The value is usually 0.15 or more, preferably 0.4 or less, and more preferably 0.3 or less. When the Raman R value is less than this range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and when the density is increased, the crystals tend to be oriented in the direction parallel to the electrode plate, and the load characteristics tend to be lowered. On the other hand, if it exceeds this range, the crystal on the particle surface will be disturbed, the reactivity with the electrolyte will increase, and the charge / discharge efficiency will tend to decrease and gas generation will increase.

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 :532nm
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: 532 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)

(8)炭素材の全細孔容積
本発明の非水系二次電池用複合炭素材の原料である炭素材の全細孔容積は、水銀圧入法(水銀ポロシメトリー)を用いて測定した値であり、通常0.4mL/g以上、好ましくは0.5mL/g以上、より好ましくは0.55mL/g以上、更に好ましくは0.58mL/g以上、特に好ましくは0.6mL/g以上であり、また、通常0.95mL/g以下であり、好ましくは0.93mL/g以下、更に好ましくは0.9mL/g以下である。
(8) Total pore volume of carbon material The total pore volume of the carbon material, which is the raw material of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries of the present invention, is a value measured using a mercury intrusion method (mercury porosimetry). Yes, usually 0.4 mL / g or more, preferably 0.5 mL / g or more, more preferably 0.55 mL / g or more, still more preferably 0.58 mL / g or more, particularly preferably 0.6 mL / g or more. Moreover, it is 0.95 mL / g or less normally, Preferably it is 0.93 mL / g or less, More preferably, it is 0.9 mL / g or less.

全細孔容積が上記範囲を下回ると、非水系電解液の浸入可能な空隙が少なくなり易く、急速充放電をさせた時にリチウムイオンの挿入脱離が間に合わなくなり、それに伴いリチウム金属が析出しサイクル特性が悪化する傾向がある。一方、上記範囲を上回ると、極板作製時にバインダが空隙に吸収され易くなり、それに伴い極板強度の低下や初期効率の低下を招く傾向がある。   If the total pore volume is below the above range, the number of voids that can be infiltrated by the non-aqueous electrolyte solution tends to be small, and when lithium ions are rapidly charged and discharged, lithium ions are not inserted and released in time, and lithium metal is deposited accordingly. Characteristics tend to deteriorate. On the other hand, if it exceeds the above range, the binder is easily absorbed into the gap during electrode plate production, and accordingly, the electrode plate strength and initial efficiency tend to be reduced.

(9)炭素材の10nm〜1000nmの範囲の細孔容積
本発明の非水系二次電池用複合炭素材の原料である炭素材の10nm〜1000nmの範囲の細孔容積は、水銀圧入法(水銀ポロシメトリー)を用いて測定した値であり、通常0.05mL/g以上、好ましくは0.07mL/g以上、更に好ましくは0.1mL/g以上であり、また、通常0.3mL/g以下であり、好ましくは0.28mL/g以下、更に好ましくは0.25mL/g以下である。
10nm〜1000nmの範囲の細孔容積が上記範囲を下回ると、非水系電解液の浸入可能な空隙が少なくなる為、急速充放電をさせた時にリチウムイオンの挿入脱離が間に合わなくなり、それに伴いリチウム金属が析出しサイクル特性が悪化する傾向がある。一方、上記範囲を上回ると、極板作製時にバインダが空隙に吸収され易くなり、それに伴い極板強度の低下や初期効率の低下を招く傾向がある。
(9) Pore volume in the range of 10 nm to 1000 nm of the carbon material The pore volume in the range of 10 nm to 1000 nm of the carbon material that is the raw material of the composite carbon material for the non-aqueous secondary battery of the present invention is determined by mercury intrusion method (mercury Is a value measured using a porosimetry), usually 0.05 mL / g or more, preferably 0.07 mL / g or more, more preferably 0.1 mL / g or more, and usually 0.3 mL / g or less. Preferably, it is 0.28 mL / g or less, More preferably, it is 0.25 mL / g or less.
When the pore volume in the range of 10 nm to 1000 nm is less than the above range, voids into which the non-aqueous electrolyte solution can enter decrease, so that when lithium ion is rapidly charged / discharged, lithium ion insertion / desorption is not in time, and accordingly lithium ion There is a tendency for the metal to precipitate and the cycle characteristics to deteriorate. On the other hand, if it exceeds the above range, the binder is easily absorbed into the gap during electrode plate production, and accordingly, the electrode plate strength and initial efficiency tend to be reduced.

(10)炭素材の製造方法
本発明の非水系二次電池用複合炭素材の原料である炭素材は、特に限定はないが、上述したように天然黒鉛、人造黒鉛、並びにコークス粉、ニードルコークス粉、樹脂の黒鉛化物の粉体等を用いることができる。これらのうち、天然黒鉛が好ましく、中でも球形化処理を施した球形化天然黒鉛が特に好ましい。以下に、一例として球形化天然黒鉛の製造方法を記載する。
(10) Carbon Material Production Method The carbon material that is the raw material of the composite carbon material for the non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited, but as described above, natural graphite, artificial graphite, coke powder, and needle coke. Powders, powders of graphitized resin, and the like can be used. Of these, natural graphite is preferable, and spheroidized natural graphite subjected to spheronization treatment is particularly preferable. Below, the manufacturing method of spherical natural graphite is described as an example.

本発明の非水系二次電池用複合炭素材の原料として用いる炭素材は、上記の表面処理による球形化工程を施すことにより、鱗片状の天然黒鉛が折りたたまれる、もしくは周囲エッジ部分が球形粉砕されることにより球状とされた母体粒子に、粉砕により生じた主に5μm以下の微粉が付着してなり、表面処理後の炭素材の表面官能基量O/C値が通常1%以上、4%以下となる条件で、球形化処理を行うことにより製造する。この際には、機械処理のエネルギーにより黒鉛表面の酸化反応を進行させ、黒鉛表面に酸性官能基を導入することができるよう、活性雰囲気下で行うことが好ましい。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。
The carbon material used as the raw material for the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries of the present invention is subjected to the spheroidization step by the above surface treatment, whereby the scale-like natural graphite is folded or the peripheral edge portion is spherically pulverized. As a result, fine particles of 5 μm or less generated mainly by grinding adhere to the spherical base particles, and the surface functional group amount O / C value of the carbon material after the surface treatment is usually 1% or more and 4%. It manufactures by performing a spheronization process on the conditions used as follows. In this case, it is preferable to carry out in an active atmosphere so that the oxidation reaction of the graphite surface can be advanced by the energy of mechanical treatment and acidic functional groups can be introduced into the graphite surface. 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.

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。   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通常30〜100m/秒とし、40〜100m/秒にすることが好ましく、50〜100m/秒にすることがより好ましい。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、通常30秒以上装置内を循環又は滞留させて処理し、1分以上装置内を循環又は滞留させて処理することが好ましい。   For example, when processing using the above-mentioned apparatus, the peripheral speed of the rotating rotor is usually 30 to 100 m / sec, preferably 40 to 100 m / sec, and more preferably 50 to 100 m / sec. The treatment can be performed by simply passing a carbonaceous material, but it is usually preferable to circulate or stay in the apparatus for 30 seconds or longer, and circulate or stay in the apparatus for 1 minute or longer.

<非水系二次電池用複合炭素材の原料である有機化合物>
本発明の非水系二次電池用複合炭素材のもう一方の原料である有機化合物は、下記に示す物性を満たすことが好ましい。
本発明における有機化合物とは、焼成を行うことによって黒鉛質物となる原料である。ここでいう、黒鉛質物とはd値が0.340nm未満の黒鉛のことである。
<Organic compounds that are raw materials for composite carbon materials for non-aqueous secondary batteries>
The organic compound that is the other raw material of the composite carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention preferably satisfies the following physical properties.
The organic compound in the present invention is a raw material that becomes a graphite material by firing. Here, the graphite material is graphite having a d value of less than 0.340 nm.

・有機化合物の種類
有機化合物として、以下の(a)又は(b)に記載の化合物が好ましい。
(a)石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油、芳香族炭化水素、N環化合物、S環化合物、ポリフェニレン、有機合成高分子、天然高分子、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる群より選ばれた炭素化又は黒鉛化可能な易黒鉛化性有機物。
(b)炭素化又は黒鉛化可能な易黒鉛化性有機物を低分子有機溶媒に溶解させたもの。
-Kind of organic compound As an organic compound, the compound as described in the following (a) or (b) is preferable.
(A) Coal heavy oil, DC heavy oil, cracked heavy oil, aromatic hydrocarbon, N ring compound, S ring compound, polyphenylene, organic synthetic polymer, natural polymer, thermoplastic resin and An easily graphitizable organic material capable of carbonization or graphitization selected from the group consisting of thermosetting resins.
(B) An easily graphitizable organic substance that can be carbonized or graphitized is dissolved in a low-molecular organic solvent.

前記石炭系重質油としては、軟ピッチから硬ピッチまでのコールタールピッチ、乾留液化油等が好ましく、前記直流系重質油としては、常圧残油、減圧残油等が好ましく、前記分解系石油重質油としては、原油、ナフサ等の熱分解時に副生するエチレンタール等が好ましく、前記芳香族炭化水素としては、アセナフチレン、デカシクレン、アントラセン、フェナントレン等が好ましく、前記N環化合物としては、フェナジン、アクリジン等が好ましく、前記S環化合物としては、チオフェン、ビチオフェン等が好ましく、前記ポリフェニレンとしては、ビフェニル、テルフェニル等が好ましく、前記有機合成高分子としては、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、これらのものの不溶化処理品、ポリアクリロニトリル、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリスチレン等が好ましく、前記天然高分子としては、セルロース、リグニン、マンナン、ポリガラクトウロン酸、キトサン、サッカロース等の多糖類等が好ましく、前記熱可塑性樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド等が好ましく、前記熱硬化性樹脂としては、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、イミド樹脂等が好ましい。これらの中でも黒鉛粒子表面に細かな凹凸を形成しやすいという点で石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油が好ましい。   The coal-based heavy oil is preferably a coal tar pitch from a soft pitch to a hard pitch, dry distillation liquefied oil, etc., and the DC heavy oil is preferably an atmospheric residue, a vacuum residue, etc. As the heavy petroleum oil, ethylene tar or the like by-produced during thermal decomposition of crude oil, naphtha or the like is preferable, and as the aromatic hydrocarbon, acenaphthylene, decacyclene, anthracene, phenanthrene or the like is preferable, and the N-ring compound is , Phenazine, acridine and the like are preferable, the S ring compound is preferably thiophene, bithiophene and the like, the polyphenylene is preferably biphenyl, terphenyl and the like, and the organic synthetic polymer is polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, Polyvinyl butyral, insolubilized products of these, polyacrylonitrile , Polypyrrole, polythiophene, polystyrene and the like are preferable, the natural polymer is preferably a polysaccharide such as cellulose, lignin, mannan, polygalacturonic acid, chitosan, saccharose, etc., and the thermoplastic resin is polyphenylene sulfide, Polyphenylene oxide and the like are preferable, and as the thermosetting resin, a furfuryl alcohol resin, a phenol-formaldehyde resin, an imide resin, and the like are preferable. Among these, coal-based heavy oil, direct-current heavy oil, and cracked heavy petroleum oil are preferable because fine irregularities are easily formed on the surface of the graphite particles.

・有機化合物の物性
(1)X線パラメータ(d002値)
有機化合物のみを黒鉛化処理して得られた炭素粉末のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)が通常0.3357nm以上、好ましくは0.3358nm以上、よ
り好ましくは0.3359nm以上である。また、通常0.340nm以下、好ましくは0.338nm以下、より好ましくは0.337nm以下である。d002値が大きすぎるということは結晶性が低いことを示し、非水系二次電池用複合炭素材が結晶性の低い粒子となって充放電容量が低下する場合があり、d002が小さすぎると充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加、大電流充放電特性低下の虞がある。
-Physical properties of organic compounds (1) X-ray parameters (d002 value)
The interplanar spacing (d002) of the 002 plane according to the X-ray wide angle diffraction method of the carbon powder obtained by graphitizing only the organic compound is usually 0.3357 nm or more, preferably 0.3358 nm or more, more preferably 0.3359 nm or more. It is. Moreover, it is 0.340 nm or less normally, Preferably it is 0.338 nm or less, More preferably, it is 0.337 nm or less. If the d002 value is too large, it indicates that the crystallinity is low, and the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries may become particles with low crystallinity and the charge / discharge capacity may be reduced. There is a risk that the discharge reactivity will be reduced, resulting in an increase in gas generation during high temperature storage and a decrease in large current charge / discharge characteristics.

(2)結晶子サイズ(Lc(004))
有機化合物を黒鉛化処理して得られた炭素粉末の学振法によるX線回折で求めた炭素材料の結晶子サイズ(Lc(004))が、通常10nm以上、好ましくは30nm以上、より好ましくは50nm以上である。また通常500nm以下、好ましくは400nm以下、より好ましくは300nm以下である。結晶子サイズが大きすぎると、非水系二次電池用複合炭素材が結晶性の低い粒子となって充放電容量が低下する傾向があり、結晶子サイズが小さすぎると、充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加、大電流充放電特性低下の傾向がある。
(2) Crystallite size (Lc (004))
The crystallite size (Lc (004)) of the carbon material determined by X-ray diffraction of the carbon powder obtained by graphitizing the organic compound is usually 10 nm or more, preferably 30 nm or more, more preferably It is 50 nm or more. Moreover, it is 500 nm or less normally, Preferably it is 400 nm or less, More preferably, it is 300 nm or less. If the crystallite size is too large, the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries tends to have low crystallinity and the charge / discharge capacity tends to decrease, and if the crystallite size is too small, the charge / discharge reactivity decreases. In addition, there is a tendency for increased gas generation during storage at high temperatures and reduced large current charge / discharge characteristics.

(3)軟化点
有機化合物の軟化点が通常300℃以下、好ましくは200℃以下、より好ましくは150℃以下、さらに好ましくは100℃以下である。軟化点が高すぎると、炭素材と混合・捏合する際に、均一に混合することが困難になり、且つ高温でとり行う必要が生じるため生産性に欠ける場合がある。下限は特に制限されないが、通常40℃以上である。
(4)キノリン不溶分(QI)、トルエン不溶分(TI)
有機化合物のキノリン不溶分が、通常0.6%以上、好ましくは1%以上、より好ましくは5%以上、更に好ましくは6%以上、特に好ましくは8%以上である。また通常30%以下、好ましくは25%以下、より好ましくは20%以下、更に好ましくは15%以下、特に好ましくは12%以下である。
(3) Softening point The softening point of the organic compound is usually 300 ° C or lower, preferably 200 ° C or lower, more preferably 150 ° C or lower, and further preferably 100 ° C or lower. If the softening point is too high, it is difficult to uniformly mix the carbon material with the carbon material, and it may be necessary to carry out the mixing at a high temperature. Although a minimum in particular is not restrict | limited, Usually, it is 40 degreeC or more.
(4) Quinoline insoluble matter (QI), toluene insoluble matter (TI)
The quinoline insoluble content of the organic compound is usually 0.6% or more, preferably 1% or more, more preferably 5% or more, still more preferably 6% or more, and particularly preferably 8% or more. Further, it is usually 30% or less, preferably 25% or less, more preferably 20% or less, still more preferably 15% or less, and particularly preferably 12% or less.

トルエン不溶分が通常16%以上、好ましくは20%以上、より好ましくは25%以上である。また通常60%以下、好ましくは50%以下、より好ましくは40%以下である。キノリン不溶分やトルエン不溶分がこの範囲内であると、非水系二次電池用炭素材の結晶性が好ましい範囲となることで充放電反応性が好ましい範囲となるため、充放電容量の向上、高温保存時のガス発生量の低減、大電流充放電特性の向上、サイクル特性の向上の傾向がある。   The toluene insoluble content is usually 16% or more, preferably 20% or more, more preferably 25% or more. Moreover, it is 60% or less normally, Preferably it is 50% or less, More preferably, it is 40% or less. When the quinoline insoluble content and the toluene insoluble content are within this range, the charge / discharge reactivity becomes a preferable range because the crystallinity of the carbon material for the non-aqueous secondary battery becomes a preferable range, so the charge / discharge capacity is improved, There is a tendency to reduce gas generation during storage at high temperatures, to improve large current charge / discharge characteristics, and to improve cycle characteristics.

なお、キノリン不溶分(QI)、トルエン不溶分(TI)の測定方法は、実施例に記載の方法に準じるものとする。
(5)残炭率
有機化合物の残炭率は、特に制限されないが、通常1質量%以上、好ましくは10質量
%以上、より好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは30質量%以上であり、通常80質量%以下、好ましくは70%以下、より好ましくは60質量%以下である。上記範囲内であれば、均一な複合黒鉛粒子となり易く、且つ生産性に優れているため好ましい。ここで残炭率とは有機化合物の、焼成前後の収率から求めた値で、例えばJIS K2270記載の方法で求めることが出来る。
In addition, the measuring method of a quinoline insoluble content (QI) and a toluene insoluble content (TI) shall follow the method as described in an Example.
(5) Residual carbon ratio The residual carbon ratio of the organic compound is not particularly limited, but is usually 1% by mass or more, preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and further preferably 30% by mass or more. Usually, it is 80 mass% or less, Preferably it is 70% or less, More preferably, it is 60 mass% or less. If it is in the said range, since it becomes easy to become uniform composite graphite particle and it is excellent in productivity, it is preferable. Here, the residual carbon ratio is a value obtained from the yield of the organic compound before and after firing, and can be obtained, for example, by the method described in JIS K2270.

(6)水素原素比(H/C)
有機化合物の水素原素比(H/C)が通常0.03以上、好ましくは0.035以上、より好ましくは0.04以上であり、また、好ましくは0.15以下、より好ましくは0.10以下、さらに好ましくは0.06以下、特に好ましくは0.043以下である。水素原素比が大きすぎると、サイクル初期の不可逆容量が増大してしまう可能性があり、水素原素比が小さすぎると、充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加、大電流充放電特性低下の傾向がある。なお、水素原素比(H/C)の測定方法は、実施例に記載
の方法に準じるものとする。
(6) Elementary hydrogen ratio (H / C)
The hydrogen atom ratio (H / C) of the organic compound is usually 0.03 or more, preferably 0.035 or more, more preferably 0.04 or more, and preferably 0.15 or less, more preferably 0.8. It is 10 or less, more preferably 0.06 or less, and particularly preferably 0.043 or less. If the hydrogen source ratio is too large, the irreversible capacity at the beginning of the cycle may increase.If the hydrogen source ratio is too small, the charge / discharge reactivity decreases, increasing gas generation during high-temperature storage, There is a tendency for large-current charge / discharge characteristics to decrease. In addition, the measuring method of hydrogen raw material ratio (H / C) shall follow the method as described in an Example.

<非水系二次電池用複合炭素材の製造方法>
非水系二次電池用複合炭素材の製造方法は、等方的加圧処理された炭素材と黒鉛質物とが複合化していれば特に制限はないが、例えば、炭素材を等方的加圧処理した後、有機化合物を混合し、焼成処理してもよいし、上述した炭素材と黒鉛質物部分を得るための有機化合物とを混合し、得られた混合物に対して焼成処理を行うに際し、炭素材を加圧により等方的加圧処理した後解砕し、有機化合物と混合し、得られた混合物を焼成、粉砕処理を行ってもよいし、又は上述した炭素材と黒鉛質物部分を得るための有機化合物とを混合し、得られた混合物に対して焼成処理を行うに際し、炭素材を有機化合物と混合し加圧により等方的加圧処理した後、得られた混合物を焼成、粉砕処理を行うことで本発明に用いられる非水系二次電池用複合炭素材を製造することができる。本発明の製造方法においては、好ましい態様としては、有機化合物と炭素材を混合(以下、混合物ともいう)した後に、混合物に対して等方的加圧処理を行うことである。
<Method for producing composite carbon material for non-aqueous secondary battery>
The method for producing the composite carbon material for the non-aqueous secondary battery is not particularly limited as long as the isotropic pressure-treated carbon material and the graphite material are composited. For example, the carbon material isotropically pressurized. After the treatment, the organic compound may be mixed and fired, or the above-described carbon material and the organic compound for obtaining the graphite part may be mixed, and the resulting mixture may be fired. The carbon material is subjected to isotropic pressure treatment by pressurization and then crushed, mixed with an organic compound, and the resulting mixture may be fired and pulverized, or the above-described carbon material and graphite portion may be combined. When mixing with the organic compound to obtain and performing the firing treatment on the resulting mixture, the carbon material is mixed with the organic compound and isotropically pressurized with pressure, and then the resulting mixture is fired. Composite carbon for non-aqueous secondary batteries used in the present invention by pulverization treatment It can be produced. In the production method of the present invention, as a preferred embodiment, after mixing an organic compound and a carbon material (hereinafter also referred to as a mixture), isotropic pressure treatment is performed on the mixture.

上述した製造方法にて、等方的加圧処理された炭素材と黒鉛質物とが複合化した非水系二次電池用複合炭素材が製造されるが、「黒鉛質物とが複合化した炭素材」とは、例えば「表面の少なくとも一部に黒鉛質物層を備えた炭素材」が挙げられる。具体的には黒鉛質物層が炭素材粒子の表面の一部又は全部を層状に覆う形態のみならず、黒鉛質物層が表面の一部又は全部に付着・添着する形態をも包含する。黒鉛質物層は、表面の全部を被覆するように備えていてもよく、一部を被覆あるいは付着・添着していてもよい。
以下に好ましい態様である、有機化合物と炭素材を混合した後に、混合物に対して等方的加圧処理を行う製造方法について具体的に記載する。
In the manufacturing method described above, a composite carbon material for a non-aqueous secondary battery in which a carbon material subjected to isotropic pressure treatment and a graphite material is combined is manufactured. "" Includes, for example, "a carbon material provided with a graphite layer on at least a part of its surface". Specifically, it includes not only a form in which the graphite material layer covers part or all of the surface of the carbon material particles in a layered manner, but also a form in which the graphite material layer adheres to or adheres to part or all of the surface. The graphite material layer may be provided so as to cover the entire surface, or a part thereof may be coated, attached, or attached.
In the following, a preferred embodiment of a production method in which an organic compound and a carbon material are mixed and then subjected to isotropic pressure treatment on the mixture will be specifically described.

・有機化合物と原料である炭素材を混合する工程
炭素材と有機化合物との混合は常法により行うことができる。混合温度は通常は常温〜150℃であり、50〜150℃がより好ましく、100〜130℃の加温状態で混合するのが更に好ましい。
炭素材に対する有機化合物の混合量は、炭素材に対し有機化合物が通常1質量%以上、好ましくは5質量%以上、更に好ましくは10質量%以上となるように仕込み量を調整して混合する。その上限としては、この比率が通常60質量%以下、好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下となる量である。有機化合物の混合量が多すぎると、充放電容量が低下し、集電体に塗布された活物質層を高密度に圧延する際に必要なプレス荷重が高くなり、結果として非水系二次電池の高容量化が困難となる場合がある。一方、有機化合物の混合量が少なすぎると、集電体に塗布された活物質層を高密度に圧延した際に粒子が破壊・変形し、良好な大電流充放電特性が得られない場合がある。
-Step of mixing an organic compound and a carbon material as a raw material Mixing of a carbon material and an organic compound can be performed by a conventional method. The mixing temperature is usually from room temperature to 150 ° C., more preferably from 50 to 150 ° C., and further preferably in a heated state of from 100 to 130 ° C.
The mixing amount of the organic compound with respect to the carbon material is adjusted and mixed so that the organic compound is usually 1% by mass or more, preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more with respect to the carbon material. The upper limit is an amount such that this ratio is usually 60% by mass or less, preferably 40% by mass or less, and more preferably 30% by mass or less. If the amount of the organic compound mixed is too large, the charge / discharge capacity decreases, and the press load required for high-density rolling of the active material layer applied to the current collector increases, resulting in a non-aqueous secondary battery. It may be difficult to increase the capacity. On the other hand, if the mixing amount of the organic compound is too small, particles may be destroyed or deformed when the active material layer applied to the current collector is rolled to a high density, and good large current charge / discharge characteristics may not be obtained. is there.

炭素材と混合する際に、有機化合物は有機溶媒によって希釈することが好ましい。希釈する理由としては、有機溶媒で希釈することで混合する有機化合物の粘度を下げ、より均一で効率良く炭素材を被覆できるからである。
有機溶媒の種類としては、ペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、ジメチルブタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の炭化水素、エチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジイソアミルエーテル、メチルフェニルエーテル、アミルフェニルエーテル、エチルベンジルエーテル等のエーテル、アセトン、メチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン等のケトン、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸イソブチル、酢酸メチル、酢酸イソアミル、酢酸メトキシブチル、酢酸シクロヘキシル、酪酸メチル、酪酸エチル、安息香酸ブチル、安息香酸イソアミル等のエステル、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、アミルベンゼン、ジアミルベンゼン、トリアミルベンゼン、テトラアミルベンゼン、ドデシルベンゼン、ジドデシルベンゼン、アミルトルエ
ン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素等があるが、これらに限定されるものではない。また、これらを2種以上混合したものでもよい。この中でも、ベンゼン、トルエン、キシレンが比較的沸点が高く粘度の低い有機溶媒であり、揮発による濃度変化等が起こり難く、有機化合物の粘度を下げられる点で特に好ましい。
When mixing with the carbon material, the organic compound is preferably diluted with an organic solvent. The reason for diluting is that by diluting with an organic solvent, the viscosity of the organic compound to be mixed is lowered, and the carbon material can be coated more uniformly and efficiently.
Organic solvents include pentane, hexane, isohexane, heptane, octane, isooctane, decane, dimethylbutane, cyclohexane, methylcyclohexane and other hydrocarbons, ethyl ether, isopropyl ether, diisoamyl ether, methylphenyl ether, amylphenyl ether. , Ethers such as ethyl benzyl ether, ketones such as acetone, methyl acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diethyl ketone, methyl formate, ethyl formate, isobutyl formate, methyl acetate, isoamyl acetate, methoxybutyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl butyrate, Esters such as ethyl butyrate, butyl benzoate, isoamyl benzoate, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, diethylbenzene, isopropylben Aromatic hydrocarbons such as but not limited to benzene, amylbenzene, diamylbenzene, triamylbenzene, tetraamylbenzene, dodecylbenzene, didodecylbenzene, amyltoluene, tetralin, cyclohexylbenzene, etc. . Moreover, what mixed these 2 or more types may be used. Among these, benzene, toluene, and xylene are organic solvents having a relatively high boiling point and a low viscosity, and are particularly preferable in that the concentration change due to volatilization hardly occurs and the viscosity of the organic compound can be lowered.

また、希釈倍率は、有機溶媒と有機化合物の合計の質量に対して、有機化合物が、通常5質量%以上、好ましくは25質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、通常90質量%以下、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、更に好ましくは60質量%以下である。この希釈倍率が大きすぎると有機化合物の濃度が低下し、効率的に炭素材を被覆することができない傾向があり、希釈倍率が小さすぎると有機化合物濃度が充分に低下せず効率的に炭素材を被覆することができない傾向がある。   The dilution ratio is usually 5% by mass or more, preferably 25% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and further preferably 50% by mass with respect to the total mass of the organic solvent and the organic compound. These are usually 90% by mass or less, preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, and still more preferably 60% by mass or less. If the dilution ratio is too large, the concentration of the organic compound tends to decrease, and there is a tendency that the carbon material cannot be coated efficiently. If the dilution ratio is too small, the organic compound concentration does not sufficiently decrease and the carbon material is efficiently removed. Tends to be unable to be coated.

混合は通常は常圧下で行うが、所望ならば、減圧下又は加圧下に行うこともできる。混合は回分方式及び連続方式のいずれで行うこともできる。いずれの場合でも、粗混合に適した装置及び精密混合に適した装置を組合せて用いることにより、混合効率を向上させることができる。
回分方式の混合装置としては、2本の枠型が自転しつつ公転する構造の混合機、高速高剪断ミキサーであるディゾルバーや高粘度用のバタフライミキサーの様な、一枚のブレートがタンク内で撹拌・分散を行う構造の装置、半円筒状混合槽の側面に沿ってシグマ型などの撹拌翼が回転する構造を有する、いわゆるニーダー形式の装置、撹拌翼を3軸にしたトリミックスタイプの装置、容器内に回転ディスクと分散媒体を有するいわゆるビーズミル型式の装置などが用いられる。
Mixing is usually carried out under normal pressure, but if desired, it can also be carried out under reduced pressure or under pressure. Mixing can be carried out either batchwise or continuously. In any case, mixing efficiency can be improved by using a combination of an apparatus suitable for rough mixing and an apparatus suitable for fine mixing.
As a batch type mixing device, a single blade is used in the tank, such as a mixer that revolves while the two frame molds rotate, a dissolver that is a high-speed high-shear mixer, and a butterfly mixer for high viscosity. A device having a structure for stirring and dispersing, a so-called kneader type device having a structure in which a stirring blade such as a sigma type rotates along the side surface of a semi-cylindrical mixing tank, and a trimix type device having three stirring blades A so-called bead mill type apparatus having a rotating disk and a dispersion medium in a container is used.

またシャフトによって回転されるパドルが内装された容器を有し、容器内壁面はパドルの回転の最外線に実質的に沿って、好ましくは長い双胴型に形成され、パドルは互いに対向する側面を摺動可能に咬合するようにシャフトの軸方向に多数対配列された構造の装置(例えば栗本鉄工所製のKRCリアクタ、SCプロセッサ、東芝機械セルマック社製のTEM、日本製鋼所製のTEX−Kなど)、更には内部一本のシャフトとシャフトに固定された複数のすき状又は鋸歯状のパドルが位相を変えて複数配置された容器を有し、その内壁面はパドルの回転の最外線に実質的に沿って、好ましくは円筒型に形成された構造の(外熱式)装置(例えばレーディゲ社製のレディゲミキサー、大平洋機工社製のフローシェアーミキサー、月島機械社製のDTドライヤーなど)を用いることもできる。   It also has a container with a paddle that is rotated by a shaft, and the inner wall surface of the container is formed substantially along the outermost line of rotation of the paddle, preferably in a long twin cylinder shape, and the paddle has side surfaces facing each other. A device having a structure in which many pairs are arranged in the axial direction of the shaft so as to be slidably engaged (for example, KRC reactor manufactured by Kurimoto Iron Works, SC processor, TEM manufactured by Toshiba Machine Celmac, TEX-K manufactured by Nippon Steel Works) Etc.), and a container having a plurality of pavement or sawtooth paddles fixed to the shaft and arranged in multiple phases, the inner wall surface of which is the outermost line of rotation of the paddle Substantially along the (externally heated) device, preferably in the form of a cylinder (for example, a Redige mixer manufactured by Redige, a flow share mixer manufactured by Taiyo Kiko Co., Ltd., a Tsukishima Machine Co., Ltd. T dryer, etc.) can also be used.

連続方式で混合を行うには、パイプラインミキサーや連続式ビーズミルなどを用いればよい。
本工程で得られた混合物の粘度は、通常100cP以下、好ましくは70cP以下、より好ましくは50cP以下である。また通常1cP以上、好ましくは10cP以上である。粘度が高すぎると、サイクル時の劣化が起こり易く、サイクル特性が悪くなる傾向がある。
In order to perform mixing in a continuous manner, a pipeline mixer, a continuous bead mill, or the like may be used.
The viscosity of the mixture obtained in this step is usually 100 cP or less, preferably 70 cP or less, more preferably 50 cP or less. Moreover, it is 1 cP or more normally, Preferably it is 10 cP or more. If the viscosity is too high, deterioration during cycling tends to occur, and cycle characteristics tend to deteriorate.

・炭素材と有機化合物の混合物を等方的加圧処理する工程
炭素材と有機化合物を少なくとも含む混合物を等方的加圧処理しないで製造した黒鉛複合炭素材では粒子内部の細孔が非常に少なくなるのに対し、炭素材と有機化合物を少なくとも含む混合物を等方的加圧処理して製造した黒鉛複合炭素材では粒子内部の細孔を適度に有する。この結果、充放電の際に非水系電解液が適度に浸入できるようになるため、大電流充放電特性向上、サイクル特性向上の傾向があり好ましい。粒子内部の細孔を好ましい範囲で有する詳細な理由は明らかではないが、炭素材の内部空隙に有機化合物が吸われた状態で等方的加圧処理されることにより空隙開口部が適度に閉塞し、後工程の焼成処理において有機化合物より発生するガス成分が適度に炭素材の内部空隙外へ抜けにくくなり
、その結果、粒子内に細孔が導入されたものと考えられる。
-Process of isotropic pressure treatment of a mixture of carbon material and organic compound Graphite composite carbon material manufactured without isotropic pressure treatment of a mixture containing at least a carbon material and an organic compound has very small pores inside the particle. In contrast, the graphite composite carbon material produced by isotropic pressure treatment of a mixture containing at least a carbon material and an organic compound has moderate pores inside the particles. As a result, the non-aqueous electrolyte can appropriately enter during charging / discharging, which tends to improve large current charging / discharging characteristics and cycle characteristics, which is preferable. Although the detailed reason for having the pores in the particles within a preferable range is not clear, the void opening is appropriately blocked by isotropic pressure treatment with the organic compound sucked into the internal void of the carbon material. In addition, it is considered that the gas component generated from the organic compound in the subsequent baking treatment is appropriately prevented from coming out of the internal voids of the carbon material, and as a result, pores are introduced into the particles.

加圧成型する方法は、特に限定されず、ロールコンパクター、ロールプレス、プリケット機、CIP、一軸成型機及びタブレット機などを用いることができる。
また、必要があればロールに彫り込まれたパターンどおりに炭素材を加圧と同時に成形することも可能である。また、炭素材粒子間に存在する空気を排気し、真空プレスする方法も適用できる。
The method for pressure molding is not particularly limited, and a roll compactor, roll press, rivet machine, CIP, uniaxial molding machine, tablet machine, and the like can be used.
Further, if necessary, the carbon material can be molded simultaneously with the press according to the pattern carved in the roll. Moreover, the method of exhausting the air which exists between carbon material particles and vacuum-pressing can also be applied.

なお、等方的加圧処理は、粒子の扁平化が起こり難く、球形を保つことができ、塗料化した際の流動性の低下も防げるので好ましい。
炭素材を加圧する圧力は、特に限定されるものではないが、通常50kgf/cm以上、好ましくは100kgf/cm以上、より好ましくは300kgf/cm以上、最も好ましくは1000kgf/cm以上である。また、等方的加圧処理の上限は特に限定されないが、通常2000kgf/cm以下、好ましくは1500kgf/cm以下である。圧力が低すぎると、強固な造粒が達成されず内部空隙が減少しない傾向があり、圧力が高すぎると工程上のコストの増加につながる傾向がある。
Note that isotropic pressure treatment is preferable because flattening of particles hardly occurs, a spherical shape can be maintained, and a decrease in fluidity when formed into a paint can be prevented.
At a pressure of pressurizing the carbon material is not particularly limited, usually 50 kgf / cm 2 or higher, preferably 100 kgf / cm 2 or more, more preferably 300 kgf / cm 2 or more, most preferably 1000 kgf / cm 2 or more is there. The upper limit of the isotropic pressure treatment is not particularly limited, but is usually 2000 kgf / cm 2 or less, preferably 1500 kgf / cm 2 or less. When the pressure is too low, strong granulation is not achieved and the internal voids tend not to decrease, and when the pressure is too high, the cost of the process tends to increase.

加圧する時間は、通常0.1秒以上、好ましくは3秒以上、より好ましくは1分以上である。また、通常30分以下、好ましくは10分以下、より好ましくは3分以下である。時間が長すぎると、製造工程に悪影響を及ぼす。また、時間が短すぎると強固な造粒が達成されず内部空隙が減少しない傾向がある。
等方的加圧処理することにより得られた炭素材は、以下のような物性を示すことが好ましい。
The pressurizing time is usually 0.1 seconds or longer, preferably 3 seconds or longer, more preferably 1 minute or longer. Moreover, it is 30 minutes or less normally, Preferably it is 10 minutes or less, More preferably, it is 3 minutes or less. If the time is too long, it adversely affects the manufacturing process. On the other hand, if the time is too short, strong granulation is not achieved and the internal voids tend not to decrease.
The carbon material obtained by the isotropic pressure treatment preferably exhibits the following physical properties.

・混合物を焼成する工程
具体的には、混合物を非酸化性雰囲気下、好ましくは窒素、アルゴン、二酸化炭素などの流通下に加熱して、有機化合物を黒鉛化させ非水系二次電池用複合炭素材を製造する工程(黒鉛化処理ともいう)である。
焼成温度は混合物の調製に用いた有機化合物により異なるが、黒鉛質物が複合化された非水系二次電池用複合炭素材を得る場合、有機化合物が黒鉛化する温度又はそれ以上であればよく、具体的には、通常は2000℃以上、好ましくは2500℃以上、より好ましくは2700℃以上に加熱して十分に黒鉛化させる。加熱温度が高過ぎると、黒鉛の昇華が顕著となるので、過熱温度の上限は、通常3300℃以下、好ましくは3100℃以下、3000℃以下がより好ましい。なお、黒鉛化処理をする前に1000℃で一度脱VM焼成処理を行ってもよい。
-The step of firing the mixture Specifically, the mixture is heated in a non-oxidizing atmosphere, preferably under a flow of nitrogen, argon, carbon dioxide, etc., to graphitize the organic compound, and thus a composite coal for non-aqueous secondary batteries. This is a process for producing a material (also referred to as graphitization treatment).
The firing temperature varies depending on the organic compound used for the preparation of the mixture, but when obtaining a composite carbon material for a non-aqueous secondary battery in which a graphite material is composited, it may be at or above the temperature at which the organic compound graphitizes, Specifically, it is normally graphitized by heating to 2000 ° C. or higher, preferably 2500 ° C. or higher, more preferably 2700 ° C. or higher. If the heating temperature is too high, the sublimation of graphite becomes remarkable, so the upper limit of the superheating temperature is usually 3300 ° C. or lower, preferably 3100 ° C. or lower and 3000 ° C. or lower. In addition, you may perform a de-VM baking process once at 1000 degreeC before performing a graphitization process.

焼成処理条件において、熱履歴温度条件、昇温速度、冷却速度、熱処理時間等は、適宜設定する。また、比較的低温領域で熱処理した後、所定の温度に昇温することもできる。なお、本工程に用いる反応機は回分式でも連続式でも、また一基でも複数基でもよい。
焼成に使用する炉は上記要件を満たせば特に、制約はないが、例えば、シャトル炉、トンネル炉、リードハンマー炉、ロータリーキルン、オートクレーブ等の反応槽、コーカー(コークス製造の熱処理槽)、タンマン炉、アチソン炉、加熱方式も、高周波誘導加熱炉、直接式抵抗加熱、間接式抵抗加熱、直接燃焼加熱、輻射熱加熱等を用いることができる。処理時には、必要に応じて攪拌を行なってもよい。
In the firing treatment conditions, the heat history temperature condition, the temperature rise rate, the cooling rate, the heat treatment time, etc. are appropriately set. Further, after heat treatment in a relatively low temperature region, the temperature can be raised to a predetermined temperature. In addition, the reactor used for this process may be a batch type or a continuous type, and may be one or more.
The furnace used for firing is not particularly limited as long as the above requirements are satisfied. For example, a reactor such as a shuttle furnace, a tunnel furnace, a lead hammer furnace, a rotary kiln, an autoclave, a coker (heat treatment tank for coke production), a Tamman furnace, As the Atchison furnace and heating method, a high-frequency induction heating furnace, direct resistance heating, indirect resistance heating, direct combustion heating, radiant heat heating, or the like can be used. During the treatment, stirring may be performed as necessary.

上記工程を経た複合炭素材は、必要に応じて、再度粉砕、解砕、分級処理等の粉体加工し、非水系二次電池用複合炭素材を得る。
粉砕や解砕に用いる装置に特に制限はないが、例えば、粗粉砕機としてはせん断式ミル、ジョークラッシャー、衝撃式クラッシャー、コーンクラッシャー等が挙げられ、中間粉砕機としてはロールクラッシャー、ハンマーミル等が挙げられ、微粉砕機としてはボール
ミル、振動ミル、ピンミル、攪拌ミル、ジェットミル等が挙げられる。
The composite carbon material that has undergone the above-described steps is subjected to powder processing such as pulverization, crushing, and classification again as necessary to obtain a composite carbon material for a non-aqueous secondary battery.
There are no particular restrictions on the apparatus used for pulverization and pulverization, for example, the coarse pulverizer includes a shearing mill, jaw crusher, impact crusher, cone crusher, etc., and the intermediate pulverizer includes roll crusher, hammer mill, etc. Examples of the pulverizer include a ball mill, a vibration mill, a pin mill, a stirring mill, and a jet mill.

分級処理に用いる装置としては特に制限はないが、例えば、乾式篩い分けの場合は、回転式篩い、動揺式篩い、旋動式篩い、振動式篩い等を用いることができ、乾式気流式分級の場合は、重力式分級機、慣性力式分級機、遠心力式分級機(クラシファイア、サイクロン等)を用いることができ、また、湿式篩い分け、機械的湿式分級機、水力分級機、沈降分級機、遠心式湿式分級機等を用いることができる。   There is no particular limitation on the apparatus used for classification, but for example, in the case of dry sieving, a rotary sieving, a swaying sieving, a rotating sieving, a vibrating sieving, etc. can be used. In this case, gravity classifier, inertial classifier, centrifugal classifier (classifier, cyclone, etc.) can be used, wet sieving, mechanical wet classifier, hydraulic classifier, sedimentation classifier A centrifugal wet classifier or the like can be used.

<非水系二次電池用複合炭素材>
上記製造方法で得られた非水系二次電池用複合炭素材は、以下のような特性を持つ。
(1)002面の面間隔(d002)
非水系二次電池用複合炭素材のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)は、通常3.37Å以下、Lcが通常900Å以上である。X線広角回折法による002面の面間隔(d002)が3.37Å以下、Lcが900Å以上であることは、非水系二次電池用複合炭素材の粒子の表面を除く大部分の結晶性が高いということであり、非晶質炭素材に見られるような不可逆容量が大きいことによる低容量化を生じない高容量電極となる複合炭素材であることを示す。
<Composite carbon material for non-aqueous secondary batteries>
The composite carbon material for non-aqueous secondary batteries obtained by the above manufacturing method has the following characteristics.
(1) 002 plane spacing (d002)
The interplanar spacing (d002) of the 002 plane by the X-ray wide angle diffraction method of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries is usually 3.37 mm or less and Lc is usually 900 mm or more. The 002 plane spacing (d002) by X-ray wide angle diffractometry is 3.37 mm or less and Lc is 900 mm or more, which means that most of the crystallinity excluding the surface of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries. This indicates that the composite carbon material is a high-capacity electrode that does not cause a reduction in capacity due to the large irreversible capacity found in amorphous carbon materials.

(2)タップ密度
非水系二次電池用複合炭素材のタップ密度(Tap密度)は、通常0.8g/cm以上であり、好ましくは0.85g/cm以上、より好ましくは1g/cm以上、更に好ましくは1.1g/cm以上である。
非水系二次電池用複合炭素材のタップ密度が0.8g/cm以上であるということは、非水系二次電池用複合炭素材が球状を呈していることを示す指標の一つである。タップ密度が0.8g/cmより小さい場合、非水系二次電池用複合炭素材の原料である球形炭素材が充分な球形粒子となっていないことを示す指標の一つである。タップ密度が0.8g/cmより小さいと、電極内で充分な連続空隙が確保されず、空隙に保持ざれた電解液内のLiイオンの移動性が落ちることで、急速充放電特性が低下する傾向がある。
(2) Tap density The tap density (Tap density) of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries is usually 0.8 g / cm 3 or more, preferably 0.85 g / cm 3 or more, more preferably 1 g / cm. 3 or more, more preferably 1.1 g / cm 3 or more.
That the tap density of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries is 0.8 g / cm 3 or more is one of the indicators that the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries has a spherical shape. . When the tap density is less than 0.8 g / cm 3 , this is one of the indicators that the spherical carbon material, which is the raw material of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries, is not sufficient spherical particles. If the tap density is less than 0.8 g / cm 3 , sufficient continuous voids are not secured in the electrode, and the mobility of Li ions in the electrolyte that are not held in the voids is reduced, thereby reducing rapid charge / discharge characteristics. Tend to.

(3)ラマンR値
非水系二次電池用複合炭素材のアルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおける1580cm−1付近のピーク強度に対する1360cm−1付近のピーク強度比であるラマンR値は、通常0.45以下、好ましくは0.40以下、より好ましくは0.35以下であり、通常0.20以上、好ましくは0.23以上、より好ましくは0.25以上である。ラマン値がこの範囲であれば、負極活物質表面の結晶性が適度な範囲にあるため、高出力を得やすく好ましい。
(3) Raman R value is the peak intensity ratio in the vicinity of 1360 cm -1 to the peak intensity near 1580 cm -1 in the argon ion laser Raman spectrum of the Raman R value for nonaqueous secondary batteries composite carbon material is usually 0.45 or less , Preferably 0.40 or less, more preferably 0.35 or less, usually 0.20 or more, preferably 0.23 or more, more preferably 0.25 or more. If the Raman value is within this range, the crystallinity on the surface of the negative electrode active material is in an appropriate range, which is preferable because high output is easily obtained.

(4)BET法による比表面積
非水系二次電池用複合炭素材のBET法による比表面積は、通常15m/g以下、好ましくは7m/g以下、より好ましくは6.5m/g以下、更に好ましくは5m/g以下、特に好ましくは4.3m/g以下であり、通常0.1m/g以上、好ましくは0.7m/g以上、より好ましくは1m/g以上である。比表面積が大きすぎると負極活物質として用いた時に電解液に露出した部分と電解液との反応性が増加し、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい傾向があり、比表面積が小さすぎると負極活物質として用いた場合の充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなる傾向がある。
(4) Specific surface area by BET method The specific surface area by the BET method of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries is usually 15 m 2 / g or less, preferably 7 m 2 / g or less, more preferably 6.5 m 2 / g or less. More preferably, it is 5 m 2 / g or less, particularly preferably 4.3 m 2 / g or less, usually 0.1 m 2 / g or more, preferably 0.7 m 2 / g or more, more preferably 1 m 2 / g or more. It is. If the specific surface area is too large, the reactivity between the portion exposed to the electrolyte when used as the negative electrode active material and the electrolyte increases, gas generation tends to increase, and a favorable battery tends to be difficult to obtain. If it is too small, the lithium acceptability tends to deteriorate during charging when used as a negative electrode active material.

(5)全細孔容積
非水系二次電池用複合炭素材の全細孔容積は、水銀圧入法(水銀ポロシメトリー)を用いて測定した値であり、通常0.3mL/g以上、好ましくは0.4mL/g以上、更に好ましくは0.46mL/g以上、特に好ましくは0.55mL/g以上であり、また、
通常1mL/g以下であり、好ましくは0.8mL/g以下、より好ましくは0.6mL/g以下である。
(5) Total pore volume The total pore volume of the composite carbon material for a non-aqueous secondary battery is a value measured using a mercury intrusion method (mercury porosimetry), and usually 0.3 mL / g or more, preferably 0.4 mL / g or more, more preferably 0.46 mL / g or more, particularly preferably 0.55 mL / g or more,
Usually, it is 1 mL / g or less, Preferably it is 0.8 mL / g or less, More preferably, it is 0.6 mL / g or less.

全細孔容積が上記範囲を下回ると、非水系電解液の浸入可能な空隙が少なくなり易く、急速充放電をさせた時にリチウムイオンの挿入脱離が間に合わなくなり、それに伴いリチウム金属が析出しサイクル特性が悪化する傾向がある。一方、上記範囲を上回ると、極板作製時にバインダが空隙に吸収され易くなり、それに伴い極板強度の低下や初期効率の低下を招く傾向がある。   If the total pore volume is below the above range, the number of voids that can be infiltrated by the non-aqueous electrolyte solution tends to be small, and when lithium ions are rapidly charged and discharged, lithium ions are not inserted and released in time, and lithium metal is deposited accordingly. Characteristics tend to deteriorate. On the other hand, if it exceeds the above range, the binder is easily absorbed into the gap during electrode plate production, and accordingly, the electrode plate strength and initial efficiency tend to be reduced.

(6)10nm〜1000nmの範囲の細孔容積
非水系二次電池用複合炭素材の10nm〜1000nmの範囲の細孔容量は、水銀圧入法(水銀ポロシメトリー)を用いて測定した値であり、通常0.031mL/g以上、好ましくは0.04mL/g以上、更に好ましくは0.07mL/g以上であり、また、通常0.3mL/g以下であり、好ましくは0.11mL/g以下である。10nm〜1000nmの範囲の細孔容積が上記範囲を下回ると、非水系電解液の浸入可能な空隙が少なくなる為、急速充放電をさせた時にリチウムイオンの挿入脱離が間に合わなくなり、それに伴いリチウム金属が析出しサイクル特性が悪化する傾向がある。一方、上記範囲を上回ると、極板作製時にバインダが空隙に吸収され易くなり、それに伴い極板強度の低下や初期効率の低下を招く傾向がある。
(6) Pore volume in the range of 10 nm to 1000 nm The pore volume in the range of 10 nm to 1000 nm of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries is a value measured using a mercury intrusion method (mercury porosimetry), Usually 0.031 mL / g or more, preferably 0.04 mL / g or more, more preferably 0.07 mL / g or more, and usually 0.3 mL / g or less, preferably 0.11 mL / g or less. is there. When the pore volume in the range of 10 nm to 1000 nm is less than the above range, voids into which the non-aqueous electrolyte solution can enter decrease, so that when lithium ion is rapidly charged / discharged, lithium ion insertion / desorption is not in time, and accordingly lithium ion There is a tendency for the metal to precipitate and the cycle characteristics to deteriorate. On the other hand, if it exceeds the above range, the binder is easily absorbed into the gap during electrode plate production, and accordingly, the electrode plate strength and initial efficiency tend to be reduced.

(6)体積基準平均粒径(d50)
非水系二次電池用複合炭素材の体積基準平均粒径は、通常50μm以下、好ましくは、40μm以下、より好ましくは30μm以下、更に好ましくは20μm以下であり、通常5μm以上、好ましくは10μm以上、より好ましくは16μm以上、更に好ましくは16.9μm以上である。平均粒径が大きすぎるとバインダを多量に必要とする傾向があり、平均粒径が小さすぎると高電流密度充放電特性が低下する傾向がある。
(6) Volume-based average particle diameter (d50)
The volume-based average particle size of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries is usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less, still more preferably 20 μm or less, usually 5 μm or more, preferably 10 μm or more, More preferably, it is 16 micrometers or more, More preferably, it is 16.9 micrometers or more. If the average particle size is too large, a large amount of binder tends to be required, and if the average particle size is too small, high current density charge / discharge characteristics tend to decrease.

(7)被覆率
本発明の非水系二次電池用複合炭素材は、黒鉛質物で被覆されていることが好ましい。この被覆率は、通常1質量%以上、好ましくは5質量%以上、より好ましくは8質量%以上、更に好ましくは11%以上であり、また通常40質量%以下、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下、更に好ましくは19質量%以下、更に好ましくは17質量%以下である。この含有率が大きすぎると、電極にした時に充填密度が上がり難くため、過大なプレス荷重を必要とする傾向があり、また負極材の低結晶性部分が多くなるため、電池を組んだ際の可逆容量が小さくなる傾向がある。小さすぎると、鱗片黒鉛に対して黒鉛質物が均一にコートされないとともに強固な造粒がなされず、焼成後に粉砕した際、粒径が小さくなる傾向がある。なお、最終的に得られる電極用炭素材料の有機化合物由来の黒鉛質物の含有率(被覆率)は、用いる炭素材の量と、有機化合物の量及びそのJIS K 2270のミクロ法により測定される残炭率により、下記式で算出することができる。
有機化合物由来の黒鉛質物の被覆率(%)=(有機化合物の質量×残炭率×100)/(炭素材の質量+有機化合物の質量×残炭率)
(7) Coverage The composite carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention is preferably coated with a graphite material. This coverage is usually 1% by mass or more, preferably 5% by mass or more, more preferably 8% by mass or more, and further preferably 11% or more, and usually 40% by mass or less, preferably 30% by mass or less, more Preferably it is 25 mass% or less, More preferably, it is 19 mass% or less, More preferably, it is 17 mass% or less. If this content is too high, the packing density is difficult to increase when it is made into an electrode, so there is a tendency to require an excessive press load, and the low crystalline portion of the negative electrode material increases, so when assembling the battery The reversible capacity tends to be small. If it is too small, the graphite material is not uniformly coated on the scale graphite and strong granulation is not performed, and the particle size tends to be small when pulverized after firing. In addition, the content rate (coverage) of the graphite material derived from the organic compound of the carbon material for electrodes finally obtained is measured by the amount of the carbon material to be used, the amount of the organic compound, and the micro method of JIS K 2270. It can be calculated by the following formula based on the remaining carbon ratio.
Covering rate of graphitic material derived from organic compound (%) = (mass of organic compound × remaining carbon ratio × 100) / (mass of carbon material + mass of organic compound × remaining carbon ratio)

(8)粒子内空隙率
本発明の非水系二次電池用複合炭素材の粒子内空隙率は、通常30%以下、好ましくは25%以下、より好ましくは20%以下であり、通常5%以上、好ましくは7%以上、より好ましくは10%以上である。粒子内空隙率が大きすぎると混合する有機化合物が炭素材の内部空隙に無駄に吸われることになり、効率的に炭素材を被覆することができない傾向があり、粒子内空隙率が小さすぎると混合する有機化合物が過剰に存在することになり、炭素材同士を凝集させてしまい効率的に炭素材を被覆することができない傾向がある。
なお、粒子内空隙率の測定方法は、実施例の測定方法に準じる。
(8) Intraparticle porosity The intraparticle particle porosity of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries of the present invention is usually 30% or less, preferably 25% or less, more preferably 20% or less, and usually 5% or more. , Preferably 7% or more, more preferably 10% or more. If the intra-particle porosity is too large, the organic compound to be mixed will be wasted into the internal voids of the carbon material, and there is a tendency that the carbon material cannot be efficiently coated, and if the intra-particle porosity is too small There is an excess of organic compounds to be mixed, and the carbon materials tend to agglomerate with each other so that the carbon materials cannot be efficiently coated.
In addition, the measuring method of the particle | grain porosity is according to the measuring method of an Example.

(9)配向比(110/004)
本発明の非水系二次電池用複合炭素材の粉体の配向比は、通常0.1以上、好ましくは0.27以上、より好ましくは0.29以上、更に好ましくは0.3以上であり、特に好ましくは0.4以上であり、また、通常0.7以下、好ましくは0.6以下、より好ましくは0.5以下である。配向比が上記範囲を下回ると、高密度充放電特性が低下する傾向場合がある。なお、上記範囲の通常の上限は、炭素質材料の配向比の理論上限値である。
(9) Orientation ratio (110/004)
The orientation ratio of the powder of the composite carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention is usually 0.1 or more, preferably 0.27 or more, more preferably 0.29 or more, and further preferably 0.3 or more. Particularly preferably, it is 0.4 or more, and is usually 0.7 or less, preferably 0.6 or less, more preferably 0.5 or less. When the orientation ratio is below the above range, the high-density charge / discharge characteristics may tend to deteriorate. In addition, the normal upper limit of the said range is a theoretical upper limit of the orientation ratio of a carbonaceous material.

配向比は、試料を加圧成型してからX線回折により測定する。試料0.47gを直径17mmの成型機に充填し58.8MN・m−2で圧縮して得た成型体を、粘土を用いて測定用試料ホルダーの面と同一面になるようにセットしてX線回折を測定する。得られた炭素の(110)回折と(004)回折のピーク強度から、(110)回折ピーク強度/(004)回折ピーク強度で表わされる比を算出する。該測定で算出される配向比を、本発明の負極材の配向比と定義する。 The orientation ratio is measured by X-ray diffraction after pressure-molding the sample. Set the molded body obtained by filling 0.47 g of the sample into a molding machine with a diameter of 17 mm and compressing it with 58.8MN · m -2 so that it is flush with the surface of the sample holder for measurement. X-ray diffraction is measured. From the (110) diffraction and (004) diffraction peak intensities of the obtained carbon, a ratio represented by (110) diffraction peak intensity / (004) diffraction peak intensity is calculated. The orientation ratio calculated by the measurement is defined as the orientation ratio of the negative electrode material of the present invention.

<その他の材料との混合>
本発明の非水系二次電池用複合炭素材料は、以下で規定されるその他の材料を含んでいてもよい。非水系二次電池用複合炭素材とその他の材料の組合せは、それぞれを一種、又は二種以上を任意の組成及び組み合わせで併用して、リチウムイオン二次電池の負極材料として好適に使用することができる。
<Mixing with other materials>
The composite carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention may contain other materials defined below. Combinations of composite carbon materials for non-aqueous secondary batteries and other materials should be used suitably as negative electrode materials for lithium ion secondary batteries by using one or a combination of two or more in any composition and combination. Can do.

上述の非水系二次電池用複合炭素材にその他の材料を混合する場合、非水系二次電池用複合炭素材とその他の材料の総量に対する非水系二次電池用複合炭素材の混合割合は、特に制限はないが、通常10質量%以上、好ましくは20質量%以上、また、通常90質量%以下、好ましくは80質量%以下の範囲である。その他の材料の混合割合が、前記範囲を下回ると、添加した効果が現れ難い傾向がある。一方、前記範囲を上回ると、非水系二次電池用複合炭素材の特性が現れ難い傾向がある。   When mixing other materials to the above-mentioned non-aqueous secondary battery composite carbon material, the mixing ratio of the non-aqueous secondary battery composite carbon material to the total amount of the non-aqueous secondary battery composite carbon material and other materials is: Although there is no restriction | limiting in particular, Usually, it is 10 mass% or more, Preferably it is 20 mass% or more, and is 90 mass% or less normally, Preferably it is the range of 80 mass% or less. When the mixing ratio of other materials is less than the above range, the added effect tends to hardly appear. On the other hand, if it exceeds the above range, the characteristics of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries tend to hardly appear.

<その他の材料>
その他の材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、加圧処理されていない炭素材を非晶質炭素又は黒鉛質物で被覆した被覆黒鉛、非晶質炭素、金属粒子、金属化合物の中から選ばれる材料を用いる。これらの材料は、何れかを一種を単独で用いても良く、二種以上を任意の組み合わせ及び組成で併用しても良い。
<Other materials>
Other materials include natural graphite, artificial graphite, coated graphite obtained by coating a non-pressurized carbon material with amorphous carbon or graphite, amorphous carbon, metal particles, and metal compounds. Is used. Any one of these materials may be used alone, or two or more of these materials may be used in any combination and composition.

天然黒鉛としては、例えば、高純度化した炭素材や球形化した天然黒鉛を用いることができる。本発明でいう高純度化とは、通常、塩酸、硫酸、硝酸、弗酸などの酸中で処理する、若しくは複数の酸処理工程を組み合わせて行なうことにより、低純度天然黒鉛中に含まれる灰分や金属等を溶解除去する操作のことを意味し、通常、酸処理工程の後に水洗処理等を行ない高純度化処理工程で用いた酸分の除去をする。また、酸処理工程の代わりに2000℃以上の高温で処理することにより、灰分や金属等を蒸発、除去しても構わない。また、高温熱処理時に塩素ガス等ハロゲンガス雰囲気で処理することにより灰分や金属等を除去しても構わない。更にまた、これらの手法を任意に組み合わせて用いても良い。   As the natural graphite, for example, a highly purified carbon material or a spherical natural graphite can be used. In the present invention, high purification means that ash contained in low-purity natural graphite is usually treated in an acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, or a combination of a plurality of acid treatment steps. It means an operation of dissolving and removing metal and metal, etc., and usually, after the acid treatment step, a water washing treatment or the like is performed to remove the acid content used in the high purification treatment step. Moreover, you may evaporate and remove ash, a metal, etc. by processing at high temperature 2000 degreeC or more instead of an acid treatment process. Moreover, you may remove ash, a metal, etc. by processing in halogen gas atmosphere, such as chlorine gas, at the time of high temperature heat processing. Furthermore, these methods may be used in any combination.

天然黒鉛の体積基準平均粒径は、通常8μm以上、好ましくは12μm以上、また、通常60μm以下、好ましくは40μm以下の範囲である。平均粒径が大きすぎるとこの粒径範囲を超え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や、充放電負荷特性が低下する傾向がある。また、この粒径範囲を下回ると、表面積が大きくなりすぎ電解液との活性を抑制することが難しくなる傾向がある。   The volume-based average particle diameter of natural graphite is usually 8 μm or more, preferably 12 μm or more, and usually 60 μm or less, preferably 40 μm or less. If the average particle size is too large, exceeding this particle size range tends to cause inconveniences in the process such as striping when the plate is formed, and the charge / discharge load characteristics tend to decrease. On the other hand, if the particle size is below this range, the surface area tends to be too large and it becomes difficult to suppress the activity with the electrolyte.

天然黒鉛のBET比表面積は、通常3.5m/g以上、好ましくは、4.5m/g以上、また、通常8m/g以下、好ましくは6m/g以下の範囲である。比表面積が大きすぎると負極活物質として用いた時に電解液に露出した部分と電解液との反応性が増加し、充放電効率の低下や、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい傾向があり、比表面積が小さすぎると負極活物質として用いた場合の充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなる傾向がある。 Natural graphite has a BET specific surface area of usually 3.5 m 2 / g or more, preferably 4.5 m 2 / g or more, and usually 8 m 2 / g or less, preferably 6 m 2 / g or less. If the specific surface area is too large, the reactivity between the portion exposed to the electrolyte and the electrolyte when used as the negative electrode active material increases, and the charge / discharge efficiency tends to decrease and gas generation tends to increase, making it difficult to obtain a favorable battery. If the specific surface area is too small, the lithium acceptability tends to deteriorate during charging when used as a negative electrode active material.

また、天然黒鉛のタップ密度は、通常0.6g/cm以上、0.7g/cm以上が好ましく、0.8g/cm以上がより好ましく、0.85g/cm以上が更に好ましい。また、通常1.3g/cm以下、1.2g/cm以下が好ましく、1.1g/cm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場合がある。 The tap density of natural graphite is usually preferably 0.6 g / cm 3 or more, 0.7 g / cm 3 or more, more preferably 0.8 g / cm 3 or more, and further preferably 0.85 g / cm 3 or more. Moreover, 1.3 g / cm 3 or less and 1.2 g / cm 3 or less are usually preferable, 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 intra-particle carbon density increases, the rollability is insufficient, and it may be difficult to form a high-density negative electrode sheet.

人造黒鉛としては、炭素材を黒鉛化した粒子等が挙げられ、例えば、単一の黒鉛前駆体粒子を粉状のまま焼成、黒鉛化した粒子や、複数の黒鉛前駆体粒子を成形し焼成、黒鉛化し解砕した造粒粒子などを用いることができる。
人造黒鉛の体積基準平均粒径は、通常5μm以上、好ましくは10μm以上、また、通常60μm以下、好ましくは40μm、更に好ましくは30μm以下の範囲である。平均粒径が大きすぎるとこの粒径範囲を超え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や、充放電負荷特性が低下する傾向がある。また、この粒径範囲を下回ると、表面積が大きくなりすぎ電解液との活性を抑制することが難しくなる傾向がある。
Examples of the artificial graphite include particles obtained by graphitizing a carbon material. For example, a single graphite precursor particle is fired while being powdered, a graphitized particle, and a plurality of graphite precursor particles are molded and fired. Granulated particles that have been graphitized and crushed can be used.
The volume-based average particle size of artificial graphite is usually 5 μm or more, preferably 10 μm or more, and usually 60 μm or less, preferably 40 μm, more preferably 30 μm or less. If the average particle size is too large, exceeding this particle size range tends to cause inconveniences in the process such as striping when the plate is formed, and the charge / discharge load characteristics tend to decrease. On the other hand, if the particle size is below this range, the surface area tends to be too large and it becomes difficult to suppress the activity with the electrolyte.

人造黒鉛のBET比表面積は、通常0.5m/g以上、好ましくは、1.0m/g以上、また、通常8m/g以下、好ましくは6m/g以下、更に好ましくは4m/g以下の範囲である。比表面積が大きすぎると負極活物質として用いた時に電解液に露出した部分と電解液との反応性が増加し、充放電効率の低下や、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい傾向があり、比表面積が小さすぎると負極活物質として用いた場合の充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなる傾向がある。 The artificial graphite has a BET specific surface area of usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 1.0 m 2 / g or more, and usually 8 m 2 / g or less, preferably 6 m 2 / g or less, more preferably 4 m 2. / G or less. If the specific surface area is too large, the reactivity between the portion exposed to the electrolyte and the electrolyte when used as the negative electrode active material increases, and the charge / discharge efficiency tends to decrease and gas generation tends to increase, making it difficult to obtain a favorable battery. If the specific surface area is too small, the lithium acceptability tends to deteriorate during charging when used as a negative electrode active material.

また、人造黒鉛のタップ密度は、通常0.6g/cm以上、0.7g/cm以上が好ましく、0.8g/cm以上がより好ましく、0.85g/cm以上が更に好ましい。また、通常1.5g/cm以下、1.4g/cm以下が好ましく、1.3g/cm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場合がある。 Further, the tap density of the artificial graphite is usually preferably 0.6 g / cm 3 or more, 0.7 g / cm 3 or more, more preferably 0.8 g / cm 3 or more, and further preferably 0.85 g / cm 3 or more. Moreover, normally 1.5 g / cm < 3 > or less and 1.4 g / cm < 3 > or less are preferable, and 1.3 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 intra-particle carbon density increases, the rollability is insufficient, and it may be difficult to form a high-density negative electrode sheet.

加圧処理されていない炭素材を非晶質炭素又は黒鉛質物で被覆した被覆黒鉛としては、例えば、加圧処理されていない天然黒鉛や人造黒鉛に非晶質前駆体を被覆、焼成及び/又は黒鉛化した粒子や、加圧処理されていない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。
被覆黒鉛の体積基準平均粒径は、通常8μm以上、好ましくは12μm以上、また、通常60μm以下、好ましくは40μm以下の範囲である。平均粒径が大きすぎるとこの粒径範囲を超え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や、充放電負荷特性が低下する傾向がある。また、この粒径範囲を下回ると、表面積が大きくなりすぎ電解液との活性を抑制することが難しくなる傾向がある。
As the coated graphite obtained by coating a non-pressurized carbon material with amorphous carbon or a graphite material, for example, natural graphite or artificial graphite that has not been pressure-treated is coated with an amorphous precursor, baked and / or Graphitized particles, or particles obtained by coating amorphous with CVD on natural graphite or artificial graphite that has not been subjected to pressure treatment can be used.
The volume-based average particle diameter of the coated graphite is usually 8 μm or more, preferably 12 μm or more, and usually 60 μm or less, preferably 40 μm or less. If the average particle size is too large, exceeding this particle size range tends to cause inconveniences in the process such as striping when the plate is formed, and the charge / discharge load characteristics tend to decrease. On the other hand, if the particle size is below this range, the surface area tends to be too large and it becomes difficult to suppress the activity with the electrolyte.

被覆黒鉛のBET比表面積は、通常1m/g以上、好ましくは、2m/g以上、更に好ましくは2.5m/g以上、また、通常8m/g以下、好ましくは6m/g以下、更に好ましくは4m/g以下の範囲である。比表面積が大きすぎると負極活物質と
して用いた時に電解液に露出した部分と電解液との反応性が増加し、充放電効率の低下や、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい傾向があり、比表面積が小さすぎると負極活物質として用いた場合の充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなる傾向がある。
The BET specific surface area of the coated graphite is usually 1 m 2 / g or more, preferably 2 m 2 / g or more, more preferably 2.5 m 2 / g or more, and usually 8 m 2 / g or less, preferably 6 m 2 / g. Hereinafter, the range is more preferably 4 m 2 / g or less. If the specific surface area is too large, the reactivity between the portion exposed to the electrolyte and the electrolyte when used as the negative electrode active material increases, and the charge / discharge efficiency tends to decrease and gas generation tends to increase, making it difficult to obtain a favorable battery. If the specific surface area is too small, the lithium acceptability tends to deteriorate during charging when used as a negative electrode active material.

また、被覆黒鉛のタップ密度は、通常0.6g/cm以上、0.7g/cm以上が好ましく、0.8g/cm以上がより好ましく、0.85g/cm以上が更に好ましい。また、通常1.3g/cm以下、1.2g/cm以下が好ましく、1.1g/cm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場合がある。 The tap density of the coated graphite is usually preferably 0.6 g / cm 3 or more, 0.7 g / cm 3 or more, more preferably 0.8 g / cm 3 or more, and further preferably 0.85 g / cm 3 or more. Moreover, 1.3 g / cm 3 or less and 1.2 g / cm 3 or less are usually preferable, 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 intra-particle carbon density increases, the rollability is insufficient, and it may be difficult to form a high-density negative electrode sheet.

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、易黒鉛化性有機化合物を不融化処理し、焼成した粒子を用いることができる。
非晶質炭素の体積基準平均粒径は、通常5μm以上、好ましくは12μm以上、また、通常60μm以下、好ましくは40μm以下の範囲である。平均粒径が大きすぎるとこの粒径範囲を超え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や、充放電負荷特性が低下する傾向がある。また、この粒径範囲を下回ると、表面積が大きくなりすぎ電解液との活性を抑制することが難しくなる傾向がある。
As amorphous carbon, for example, particles obtained by firing a bulk mesophase or particles obtained by infusibilizing an easily graphitizable organic compound and firing can be used.
The volume-based average particle size of the amorphous carbon is usually in the range of 5 μm or more, preferably 12 μm or more, and usually 60 μm or less, preferably 40 μm or less. If the average particle size is too large, exceeding this particle size range tends to cause inconveniences in the process such as striping when the plate is formed, and the charge / discharge load characteristics tend to decrease. On the other hand, if the particle size is below this range, the surface area tends to be too large and it becomes difficult to suppress the activity with the electrolyte.

非晶質炭素のBET比表面積は、通常1m/g以上、好ましくは、2m/g以上、更に好ましくは2.5m/g以上、また、通常8m/g以下、好ましくは6m/g以下、更に好ましくは4m/g以下の範囲である。比表面積が大きすぎると負極活物質として用いた時に電解液に露出した部分と電解液との反応性が増加し、充放電効率の低下や、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい傾向があり、比表面積が小さすぎると負極活物質として用いた場合の充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなる傾向がある。 The BET specific surface area of amorphous carbon is usually 1 m 2 / g or more, preferably 2 m 2 / g or more, more preferably 2.5 m 2 / g or more, and usually 8 m 2 / g or less, preferably 6 m 2. / G or less, more preferably 4 m 2 / g or less. If the specific surface area is too large, the reactivity between the portion exposed to the electrolyte and the electrolyte when used as the negative electrode active material increases, and the charge / discharge efficiency tends to decrease and gas generation tends to increase, making it difficult to obtain a favorable battery. If the specific surface area is too small, the lithium acceptability tends to deteriorate during charging when used as a negative electrode active material.

また、非晶質炭素のタップ密度は、通常0.6g/cm以上、0.7g/cm以上が好ましく、0.8g/cm以上がより好ましく、0.85g/cm以上が更に好ましい。また、通常1.3g/cm以下、1.2g/cm以下が好ましく、1.1g/cm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場合がある。 Moreover, the tap density of amorphous carbon is usually preferably 0.6 g / cm 3 or more, preferably 0.7 g / cm 3 or more, more preferably 0.8 g / cm 3 or more, and further more preferably 0.85 g / cm 3 or more. preferable. Moreover, 1.3 g / cm 3 or less and 1.2 g / cm 3 or less are usually preferable, 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 intra-particle carbon density increases, the rollability is insufficient, and it may be difficult to form a high-density negative electrode sheet.

金属粒子としては、例えば、Fe、Co、Sb、Bi、Pb、Ni、Ag、Si、Sn、Al、Zr、Cr、P、S、V、Mn、Nb、Mo、Cu、Zn、Ge、In、Ti等からなる群から選ばれる金属又はその化合物が好ましい。また、2種以上の金属からなる合金を使用しても良く、金属粒子が、2種以上の金属元素により形成された合金粒子であってもよい。これらの中でも、Si、Sn、As、Sb、Al、Zn及びWからなる群から選ばれる金属又はその化合物が好ましい。   Examples of metal particles include Fe, Co, Sb, Bi, Pb, Ni, Ag, Si, Sn, Al, Zr, Cr, P, S, V, Mn, Nb, Mo, Cu, Zn, Ge, In A metal selected from the group consisting of Ti and the like or a compound thereof is preferable. Further, an alloy composed of two or more kinds of metals may be used, and the metal particles may be alloy particles formed of two or more kinds of metal elements. Among these, a metal selected from the group consisting of Si, Sn, As, Sb, Al, Zn, and W or a compound thereof is preferable.

金属粒子の体積基準平均粒径は、通常5μm以上、好ましくは12μm以上、また、通常60μm以下、好ましくは40μm以下の範囲である。平均粒径が大きすぎるとこの粒径範囲を超え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や、充放電負荷特性が低下する傾向がある。また、この粒径範囲を下回ると、表面積が大きくなりすぎ電解液との活性を抑制することが難しくなる傾向がある。   The volume-based average particle diameter of the metal particles is usually in the range of 5 μm or more, preferably 12 μm or more, and usually 60 μm or less, preferably 40 μm or less. If the average particle size is too large, exceeding this particle size range tends to cause inconveniences in the process such as striping when the plate is formed, and the charge / discharge load characteristics tend to decrease. On the other hand, if the particle size is below this range, the surface area tends to be too large and it becomes difficult to suppress the activity with the electrolyte.

金属粒子のBET比表面積は、通常1m/g以上、好ましくは、2m/g以上、更に好ましくは2.5m/g以上、また、通常8m/g以下、好ましくは6m/g以
下、更に好ましくは4m/g以下の範囲である。比表面積が大きすぎると負極活物質として用いた時に電解液に露出した部分と電解液との反応性が増加し、充放電効率の低下や、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい傾向があり、比表面積が小さすぎると負極活物質として用いた場合の充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなる傾向がある。
The BET specific surface area of the metal particles is usually 1 m 2 / g or more, preferably 2 m 2 / g or more, more preferably 2.5 m 2 / g or more, and usually 8 m 2 / g or less, preferably 6 m 2 / g. Hereinafter, the range is more preferably 4 m 2 / g or less. If the specific surface area is too large, the reactivity between the portion exposed to the electrolyte and the electrolyte when used as the negative electrode active material increases, and the charge / discharge efficiency tends to decrease and gas generation tends to increase, making it difficult to obtain a favorable battery. If the specific surface area is too small, the lithium acceptability tends to deteriorate during charging when used as a negative electrode active material.

また、金属粒子のタップ密度は、通常0.6g/cm以上、0.7g/cm以上が好ましく、0.8g/cm以上がより好ましく、0.85g/cm以上が更に好ましい。また、通常1.3g/cm以下、1.2g/cm以下が好ましく、1.1g/cm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、粒子内金属密度が上昇し、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場合がある。 Further, the tap density of the metal particles is usually preferably 0.6 g / cm 3 or more, 0.7 g / cm 3 or more, more preferably 0.8 g / cm 3 or more, and further preferably 0.85 g / cm 3 or more. Moreover, 1.3 g / cm 3 or less and 1.2 g / cm 3 or less are usually preferable, 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 intra-particle metal density increases, the rollability is insufficient, and it may be difficult to form a high-density negative electrode sheet.

金属化合物としては、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等が挙げられる。また、2種以上の金属からなる合金を使用しても良い。
この中でも、Si又はSi化合物が高容量化の点で、好ましい。Si化合物としては、具体的には、SiOx,SiNx,SiCx、SiZxOy(Z=C、N)などが挙げられ、好ましくは、一般式で表すとSiOxである。この一般式SiOxは、二酸化Si(SiO)と金属Si(Si)とを原料として得られるが、そのxの値は通常0≦x<2である。SiOxは、黒鉛と比較して理論容量が大きく、更に非晶質SiあるいはナノサイズのSi結晶は、リチウムイオン等のアルカリイオンの出入りがしやすく、高容量を得ることが可能となる。
Examples of the metal compound include metal oxides, metal nitrides, metal carbides, and the like. Moreover, you may use the alloy which consists of 2 or more types of metals.
Among these, Si or Si compound is preferable in terms of increasing capacity. Specific examples of the Si compound include SiOx, SiNx, SiCx, SiZxOy (Z = C, N) and the like, and preferably SiOx when expressed by a general formula. The general formula SiOx is obtained using Si dioxide (SiO 2 ) and metal Si (Si) as raw materials, and the value of x is usually 0 ≦ x <2. SiOx has a larger theoretical capacity than graphite. Furthermore, amorphous Si or nano-sized Si crystals easily allow alkali ions such as lithium ions to enter and exit, so that a high capacity can be obtained.

具体的には、SiOxと表されるものであり、xは通常0≦x<2であり、より好ましくは、0.2以上、1.8以下、更に好ましくは、0.4以上、1.6以下、特に好ましくは、0.6以上、1,4以下である。この範囲であれば、高容量であると同時に、Li
と酸素との結合による不可逆容量を低減させることが可能となる。
金属化合物の体積基準平均粒径は、通常5μm以上、好ましくは12μm以上、また、通常60μm以下、好ましくは40μm以下の範囲である。平均粒径が大きすぎるとこの粒径範囲を超え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や、充放電負荷特性が低下する傾向がある。また、この粒径範囲を下回ると、表面積が大きくなりすぎ電解液との活性を抑制することが難しくなる傾向がある。
Specifically, it is expressed as SiOx, and x is usually 0 ≦ x <2, more preferably 0.2 or more and 1.8 or less, and still more preferably 0.4 or more. 6 or less, particularly preferably 0.6 or more and 1,4 or less. Within this range, the capacity is high and at the same time Li
It becomes possible to reduce the irreversible capacity due to the bond between oxygen and oxygen.
The volume-based average particle size of the metal compound is usually 5 μm or more, preferably 12 μm or more, and usually 60 μm or less, preferably 40 μm or less. If the average particle size is too large, exceeding this particle size range tends to cause inconveniences in the process such as striping when the plate is formed, and the charge / discharge load characteristics tend to decrease. On the other hand, if the particle size is below this range, the surface area tends to be too large and it becomes difficult to suppress the activity with the electrolyte.

金属化合物のBET比表面積は、通常1m/g以上、好ましくは、2m/g以上、更に好ましくは2.5m/g以上、また、通常8m/g以下、好ましくは6m/g以下、更に好ましくは4m/g以下の範囲である。比表面積が大きすぎると負極活物質として用いた時に電解液に露出した部分と電解液との反応性が増加し、充放電効率の低下や、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい傾向があり、比表面積が小さすぎると負極活物質として用いた場合の充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなる傾向がある。 The BET specific surface area of the metal compound is usually 1 m 2 / g or more, preferably 2 m 2 / g or more, more preferably 2.5 m 2 / g or more, and usually 8 m 2 / g or less, preferably 6 m 2 / g. Hereinafter, the range is more preferably 4 m 2 / g or less. If the specific surface area is too large, the reactivity between the portion exposed to the electrolyte and the electrolyte when used as the negative electrode active material increases, and the charge / discharge efficiency tends to decrease and gas generation tends to increase, making it difficult to obtain a favorable battery. If the specific surface area is too small, the lithium acceptability tends to deteriorate during charging when used as a negative electrode active material.

また、金属化合物のタップ密度は、通常0.6g/cm以上、0.7g/cm以上が好ましく、0.8g/cm以上がより好ましく、0.85g/cm以上が更に好ましい。また、通常1.3g/cm以下、1.2g/cm以下が好ましく、1.1g/cm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、粒子内金属密度が上昇し、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場合がある。 Further, the tap density of the metal compound is usually preferably 0.6 g / cm 3 or more, 0.7 g / cm 3 or more, more preferably 0.8 g / cm 3 or more, and further preferably 0.85 g / cm 3 or more. Moreover, 1.3 g / cm 3 or less and 1.2 g / cm 3 or less are usually preferable, 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 intra-particle metal density increases, the rollability is insufficient, and it may be difficult to form a high-density negative electrode sheet.

<非水系二次電池用複合炭素材とその他の材料の混合>
非水系二次電池用複合炭素材とその他の材料との混合に用いる装置としては、特に制限
はないが、例えば、回転型混合機の場合:円筒型混合機、双子円筒型混合機、二重円錐型混合機、正立方型混合機、鍬形混合機、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。
<Mixed carbon material for non-aqueous secondary battery and other materials>
There are no particular restrictions on the device used for mixing the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries and other materials. For example, in the case of a rotary mixer: a cylindrical mixer, a twin cylinder mixer, a double mixer For conical mixers, regular cubic mixers, vertical mixers, fixed mixers: spiral mixers, ribbon mixers, Muller mixers, Helical Flyt mixers, Pugmill
A mold mixer, a fluidized mixer, or the like can be used.

<非水系二次電池用複合炭素材とその他の材料との混合材>
非水系二次電池用複合炭素材とその他の材料との混合材の物性は以下のような物性であることが好ましい。
本発明の非水系二次電池用複合炭素材とその他の材料との混合材の体積基準平均粒径は、通常5μm以上、好ましくは10μm以上、また、通常60μm以下、好ましくは40μm以下の範囲である。平均粒径が大きすぎるとこの粒径範囲を超え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や、充放電負荷特性が低下する傾向がある。また、この粒径範囲を下回ると、表面積が大きくなりすぎ電解液との活性を抑制することが難しくなる傾向がある。
<Mixed material of composite carbon material for non-aqueous secondary battery and other materials>
The physical properties of the mixed material of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries and other materials are preferably as follows.
The volume-based average particle diameter of the mixed material of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries of the present invention and other materials is usually 5 μm or more, preferably 10 μm or more, and usually 60 μm or less, preferably 40 μm or less. is there. If the average particle size is too large, exceeding this particle size range tends to cause inconveniences in the process such as striping when the plate is formed, and the charge / discharge load characteristics tend to decrease. On the other hand, if the particle size is below this range, the surface area tends to be too large and it becomes difficult to suppress the activity with the electrolyte.

本発明の非水系二次電池用複合炭素材とその他の材料との混合材のBET比表面積は、通常1.5m/g以上、好ましくは、2.0m/g以上、また、通常8m/g以下、好ましくは6m/g以下の範囲である。比表面積が大きすぎると負極活物質として用いた時に電解液に露出した部分と電解液との反応性が増加し、充放電効率の低下や、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい傾向があり、比表面積が小さすぎると負極活物質として用いた場合の充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなる傾向がある。 The BET specific surface area of the mixed material of the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries of the present invention and other materials is usually 1.5 m 2 / g or more, preferably 2.0 m 2 / g or more, and usually 8 m. 2 / g or less, preferably 6 m 2 / g or less. If the specific surface area is too large, the reactivity between the portion exposed to the electrolyte and the electrolyte when used as the negative electrode active material increases, and the charge / discharge efficiency tends to decrease and gas generation tends to increase, making it difficult to obtain a favorable battery. If the specific surface area is too small, the lithium acceptability tends to deteriorate during charging when used as a negative electrode active material.

また、本発明の非水系二次電池用複合炭素材とその他の材料との混合材のタップ密度は、通常0.6g/cm以上、0.7g/cm以上が好ましく、0.8g/cm以上がより好ましく、0.85g/cm以上が更に好ましい。また、通常1.4g/cm以下、1.3g/cm以下が好ましく、1.2g/cm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場合がある。 Further, the tap density of the mixed material of the composite carbon material for non-aqueous secondary battery of the present invention and other materials is usually preferably 0.6 g / cm 3 or more, preferably 0.7 g / cm 3 or more, and 0.8 g / cm 2. cm 3 or more is more preferable, and 0.85 g / cm 3 or more is more preferable. And usually 1.4 g / cm 3 or less, preferably 1.3 g / cm 3 or less, 1.2 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 intra-particle carbon density increases, the rollability is insufficient, and it may be difficult to form a high-density negative electrode sheet.

<非水系二次電池用負極>
本発明の非水系二次電池用負極(以下適宜「電極シート」ともいう。)は、集電体と、集電体上に形成された活物質層とを備えると共に、活物質層は少なくとも本発明の非水系二次電池用複合炭素材とを含有することを特徴とする。更に好ましくはバインダを含有する。
<Negative electrode for non-aqueous secondary battery>
A negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention (hereinafter also referred to as an “electrode sheet” as appropriate) includes a current collector and an active material layer formed on the current collector, and the active material layer is at least the present material layer. The composite carbon material for non-aqueous secondary batteries of the invention is contained. More preferably, it contains a binder.

バインダとしては、分子内にオレフィン性不飽和結合を有するものを用いる。その種類は特に制限されないが、具体例としては、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン・イソプレン・スチレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体などが挙げられる。このようなオレフィン性不飽和結合を有するバインダを用いることにより、活物質層の電解液に対する膨潤性を低減することができる。中でも入手の容易性から、スチレン−ブタジエンゴムが好ましい。   As the binder, one having an olefinically unsaturated bond in the molecule is used. The type is not particularly limited, and specific examples include styrene-butadiene rubber, styrene / isoprene / styrene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, butadiene rubber, and ethylene / propylene / diene copolymer. By using such a binder having an olefinically unsaturated bond, the swellability of the active material layer with respect to the electrolytic solution can be reduced. Of these, styrene-butadiene rubber is preferred because of its availability.

このようなオレフィン性不飽和結合を有するバインダと、前述の活物質とを組み合わせて用いることにより、負極板の強度を高くすることができる。負極の強度が高いと、充放電による負極の劣化が抑制され、サイクル寿命を長くすることができる。また、本発明に係る負極では、活物質層と集電体との接着強度が高いので、活物質層中のバインダの含有量を低減させても、負極を捲回して電池を製造する際に、集電体から活物質層が剥離するという課題も起こらないと推察される。   By using a binder having such an olefinically unsaturated bond in combination with the above active material, the strength of the negative electrode plate can be increased. When the strength of the negative electrode is high, deterioration of the negative electrode due to charge / discharge is suppressed, and the cycle life can be extended. In addition, since the negative electrode according to the present invention has high adhesive strength between the active material layer and the current collector, even when the binder content in the active material layer is reduced, the negative electrode is wound to produce a battery. It is speculated that the problem that the active material layer peels from the current collector does not occur.

分子内にオレフィン性不飽和結合を有するバインダとしては、その分子量が大きいもの
か、或いは、不飽和結合の割合が大きいものが望ましい。具体的に、分子量が大きいバインダの場合には、その重量平均分子量が通常1万以上、好ましくは5万以上、また、通常100万以下、好ましくは30万以下の範囲にあるものが望ましい。また、不飽和結合の割合が大きいバインダの場合には、全バインダの1g当たりのオレフィン性不飽和結合のモル数が、通常2.5×10−7モル以上、好ましくは8×10−7モル以上、また、通常1×10−6モル以下、好ましくは5×10−6モル以下の範囲にあるものが望ましい。バインダとしては、これらの分子量に関する規定と不飽和結合の割合に関する規定のうち、少なくとも何れか一方を満たしていればよいが、両方の規定を同時に満たすものがより好ましい。オレフィン性不飽和結合を有するバインダの分子量が小さ過ぎると機械的強度に劣り、大き過ぎると可撓性に劣る。また、バインダ中のオレフィン性不飽和結合の割合が小さ過ぎると強度向上効果が薄れ、大き過ぎると可撓性に劣る。
As the binder having an olefinically unsaturated bond in the molecule, one having a large molecular weight or one having a large proportion of unsaturated bonds is desirable. Specifically, in the case of a binder having a large molecular weight, it is desirable that the weight average molecular weight is usually 10,000 or more, preferably 50,000 or more, and usually 1,000,000 or less, preferably 300,000 or less. In the case of a binder having a large proportion of unsaturated bonds, the number of moles of olefinically unsaturated bonds per gram of all binders is usually 2.5 × 10 −7 mol or more, preferably 8 × 10 −7 mol. In addition, it is desirable that the amount is usually in the range of 1 × 10 −6 mol or less, preferably 5 × 10 −6 mol or less. The binder only needs to satisfy at least one of these regulations regarding molecular weight and regulations regarding the proportion of unsaturated bonds, but it is more preferable to satisfy both regulations simultaneously. When the molecular weight of the binder having an olefinically unsaturated bond is too small, the mechanical strength is inferior, and when it is too large, the flexibility is inferior. Moreover, if the ratio of the olefinically unsaturated bond in the binder is too small, the effect of improving the strength is reduced, and if it is too large, the flexibility is poor.

また、オレフィン性不飽和結合を有するバインダは、その不飽和度が、通常15%以上、好ましくは20%以上、より好ましくは40%以上、また、通常90%以下、好ましくは80%以下の範囲にあるものが望ましい。なお、不飽和度とは、ポリマーの繰り返し単位に対する二重結合の割合(%)を表す。
本発明においては、オレフィン性不飽和結合を有さないバインダも、本発明の効果が失われない範囲において、上述のオレフィン性不飽和結合を有するバインダと併用することができる。オレフィン性不飽和結合を有するバインダに対する、オレフィン性不飽和結合を有さないバインダの混合比率は、通常150質量%以下、好ましくは120質量%以下の範囲である。
The binder having an olefinically unsaturated bond has a degree of unsaturation of usually 15% or more, preferably 20% or more, more preferably 40% or more, and usually 90% or less, preferably 80% or less. Is desirable. The degree of unsaturation represents the ratio (%) of the double bond to the repeating unit of the polymer.
In the present invention, a binder that does not have an olefinically unsaturated bond can also be used in combination with the above-described binder that has an olefinically unsaturated bond as long as the effects of the present invention are not lost. The mixing ratio of the binder having no olefinically unsaturated bond to the binder having an olefinically unsaturated bond is usually 150% by mass or less, preferably 120% by mass or less.

オレフィン性不飽和結合を有さないバインダを併用することにより、塗布性を向上することができるが、併用量が多すぎると活物質層の強度が低下する。
オレフィン性不飽和結合を有さないバインダの例としては、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、澱粉、カラギナン、プルラン、グアーガム、ザンサンガム(キサンタンガム)等の増粘多糖類、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル類、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のビニルアルコール類、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等のポリ酸、或いはこれらポリマーの金属塩、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのアルカン系ポリマー及びこれらの共重合体などが挙げられる。
By using a binder that does not have an olefinically unsaturated bond, the coatability can be improved. However, if the combined amount is too large, the strength of the active material layer is lowered.
Examples of the binder having no olefinic unsaturated bond include thickening polysaccharides such as methylcellulose, carboxymethylcellulose, starch, carrageenan, pullulan, guar gum, xanthan gum (xanthan gum), polyethers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide, Vinyl alcohols such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral, polyacids such as polyacrylic acid and polymethacrylic acid, or metal salts of these polymers, fluorine-containing polymers such as polyvinylidene fluoride, alkane polymers such as polyethylene and polypropylene, and these A copolymer etc. are mentioned.

本発明の炭素材は、上述のオレフィン性不飽和結合を有するバインダとを組み合わせて用いた場合、活物質層に用いるバインダの比率を従来に比べて低減することができる。具体的に、本発明の負極材料と、バインダ(これは場合によっては、上述のように不飽和結合を有するバインダと、不飽和結合を有さないバインダとの混合物であってもよい。)との質量比率は、それぞれの乾燥質量比で、通常90/10以上、好ましくは95/5以上であり、通常99.9/0.1以下、好ましくは99.5/0.5以下の範囲である。バインダの割合が高過ぎると容量の減少や、抵抗増大を招きやすく、バインダの割合が少な過ぎると極板強度が劣る。   When the carbon material of the present invention is used in combination with the above-mentioned binder having an olefinically unsaturated bond, the ratio of the binder used for the active material layer can be reduced as compared with the conventional material. Specifically, the negative electrode material of the present invention and a binder (in some cases, it may be a mixture of a binder having an unsaturated bond and a binder having no unsaturated bond as described above). The mass ratio is usually 90/10 or more, preferably 95/5 or more, and usually 99.9 / 0.1 or less, preferably 99.5 / 0.5 or less in terms of the respective dry mass ratios. is there. If the binder ratio is too high, the capacity is likely to decrease and the resistance is increased. If the binder ratio is too small, the electrode plate strength is inferior.

本発明の負極は、上述の本発明の負極材料とバインダ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、本発明の負極材料に対して通常10質量%以下程度である。   The negative electrode of the present invention is formed by dispersing the above-described negative electrode material of the present invention 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.

スラリーを塗布する集電体としては、従来公知のものを用いることができる。具体的に
は、圧延銅箔、電解銅箔、ステンレス箔等の金属薄膜が挙げられる。集電体の厚さは、通常4μm以上、好ましくは6μm以上であり、通常30μm以下、好ましくは20μm以下である。
このスラリーを、集電体である厚さ18μmの銅箔上に、負極材料が14.5±0.3mg/cm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/cmになるよう調整し電極シートを得た。
A conventionally well-known thing can be used as a collector which apply | coats a slurry. Specific examples include metal thin films such as rolled copper foil, electrolytic copper foil, and stainless steel foil. The thickness of the current collector is usually 4 μm or more, preferably 6 μm or more, and usually 30 μm or less, preferably 20 μm or less.
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.

スラリーを集電体上に塗布した後、通常60℃以上、好ましくは80℃以上、また、通常200℃以下、好ましくは195℃以下の温度で、乾燥空気又は不活性雰囲気下で乾燥し、活物性層を形成する。
スラリーを塗布、乾燥して得られる活物質層の厚さは、通常5μm以上、好ましくは20μm以上、更に好ましくは30μm以上、また、通常200μm以下、好ましくは100μm以下、更に好ましくは75μm以下である。活物質層が薄すぎると、活物質の粒径との兼ね合いから負極としての実用性に欠け、厚すぎると、高密度の電流値に対する十分なLiの吸蔵・放出の機能が得られにくい。
After applying the slurry on the current collector, the slurry is usually dried at a temperature of 60 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher, and usually 200 ° C. or lower, preferably 195 ° C. or lower, in dry air or an inert atmosphere. A physical layer is formed.
The thickness of the active material layer obtained by applying and drying the slurry is usually 5 μm or more, preferably 20 μm or more, more preferably 30 μm or more, and usually 200 μm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 75 μm or less. . If the active material layer is too thin, it is not practical as a negative electrode because of the balance with the particle size of the active material, and if it is too thick, it is difficult to obtain a sufficient Li occlusion / release function for high-density current values.

活物質層における非水系二次電池用複合炭素材の密度は、用途により異なるが、容量を重視する用途では、通常1.55g/cm3以上、好ましくは1.6g/cm3以上、より好ましくは1.65g/cm3以上、更に好ましくは1.7g/cm3以上である。密度が低すぎると、単位体積あたりの電池の容量が必ずしも充分ではない。また、密度が高すぎるとレート特性が低下するので、通常1.9g/cm以下である。 The density of the composite carbon material for the non-aqueous secondary battery in the active material layer varies depending on the application, but is usually 1.55 g / cm 3 or more, preferably 1.6 g / cm 3 or more, more preferably in applications where the capacity is important. it is 1.65 g / cm 3 or more, further preferably 1.7 g / cm 3 or more. If the density is too low, the capacity of the battery per unit volume is not always sufficient. Moreover, since a rate characteristic will fall when a density is too high, it is 1.9 g / cm < 3 > or less normally.

以上説明した本発明の非水系二次電池用複合炭素材を用いて非水系二次電池用負極を作製する場合、その手法や他の材料の選択については、特に制限されない。また、この負極を用いてリチウムイオン二次電池を作製する場合も、リチウムイオン二次電池を構成する正極、電解液等の電池構成上必要な部材の選択については特に制限されない。以下、本発明の負極材料を用いたリチウムイオン二次電池用負極及びリチウムイオン二次電池の詳細を例示するが、使用し得る材料や作製の方法等は以下の具体例に限定されるものではない。   When producing the negative electrode for non-aqueous secondary batteries using the composite carbon material for non-aqueous secondary batteries of the present invention described above, the method and selection of other materials are not particularly limited. Moreover, when producing a lithium ion secondary battery using this negative electrode, there is no particular limitation on the selection of members necessary for the battery configuration such as the positive electrode and the electrolytic solution constituting the lithium ion secondary battery. Hereinafter, the details of the negative electrode for lithium ion secondary batteries and the lithium ion secondary battery using the negative electrode material of the present invention will be exemplified, but the materials that can be used and the method of production are not limited to the following specific examples. Absent.

<非水系二次電池>
本発明の非水系二次電池、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。
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。
<Non-aqueous secondary battery>
The basic configuration of the non-aqueous 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 includes a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte. Is provided. The negative electrode of the present invention described above is used as the negative 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.

正極活物質としては、リチウムイオンなどのアルカリ金属カチオンを充放電時に吸蔵、放出できる金属カルコゲン化合物などが挙げられる。金属カルコゲン化合物としては、バナジウムの酸化物、モリブデンの酸化物、マンガンの酸化物、クロムの酸化物、チタンの酸化物、タングステンの酸化物などの遷移金属酸化物、バナジウムの硫化物、モリブデンの硫化物、チタンの硫化物、CuSなどの遷移金属硫化物、NiPS、FePS等の遷移金属のリン−硫黄化合物、VSe、NbSeなどの遷移金属のセレン化合物、Fe0.250.75、Na0.1CrSなどの遷移金属の複合酸化物、LiCoS、LiNiSなどの遷移金属の複合硫化物等が挙げられる。 Examples of the positive electrode active material include metal chalcogen compounds that can occlude and release alkali metal cations such as lithium ions during charge and discharge. Examples of metal chalcogen compounds include vanadium oxide, molybdenum oxide, manganese oxide, chromium oxide, titanium oxide, tungsten oxide and other transition metal oxides, vanadium sulfide, molybdenum sulfide. , Transition metal sulfides such as titanium sulfide, transition metal sulfides such as NiS 3 and FePS 3 , selenium compounds of transition metals such as VSe 2 and NbSe 3 , Fe 0.25 V 0. Examples thereof include composite oxides of transition metals such as 75 S 2 and Na 0.1 CrS 2 and composite sulfides of transition metals such as LiCoS 2 and LiNiS 2 .

これらの中でも、V、V13、VO、Cr、MnO、TiO、MoV、LiCoO、LiNiO、LiMn、TiS、V、C
0.250.75、Cr0.50.5などが好ましく、特に好ましいのはLiCoO、LiNiO、LiMnや、これらの遷移金属の一部を他の金属で置換したリチウム遷移金属複合酸化物である。これらの正極活物質は、単独で用いても複数を混合して用いてもよい。
Among these, V 2 O 5 , V 5 O 13 , VO 2 , Cr 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , MoV 2 O 8 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , TiS 2 , V 2 S 5 , C
r 0.25 V 0.75 S 2 , Cr 0.5 V 0.5 S 2 and the like are preferable, and LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 and some of these transition metals are particularly preferable. Lithium transition metal composite oxide substituted with a metal. These positive electrode active materials may be used alone or in combination.

正極活物質を結着するバインダとしては、公知のものを任意に選択して用いることができる。例としては、シリケート、水ガラス等の無機化合物や、テフロン(登録商標)、ポリフッ化ビニリデン等の不飽和結合を有さない樹脂などが挙げられる。これらの中でも好ましいのは、不飽和結合を有さない樹脂である。正極活物質を結着する樹脂として不飽和結合を有する樹脂を用いると酸化反応時に分解される恐れがある。これらの樹脂の重量平均分子量は通常1万以上、好ましくは10万以上、また、通常300万以下、好ましくは100万以下の範囲である。   A known binder can be arbitrarily selected and used as the binder for binding the positive electrode active material. Examples include inorganic compounds such as silicate and water glass, and resins having no unsaturated bond such as Teflon (registered trademark) and polyvinylidene fluoride. Among these, a resin having no unsaturated bond is preferable. If a resin having an unsaturated bond is used as the resin for binding the positive electrode active material, the resin may be decomposed during the oxidation reaction. The weight average molecular weight of these resins is usually 10,000 or more, preferably 100,000 or more, and usually 3 million or less, preferably 1 million or less.

正極活物質層中には、電極の導電性を向上させるために、導電材を含有させてもよい。導電剤としては、活物質に適量混合して導電性を付与できるものであれば特に制限はないが、通常、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛などの炭素粉末、各種の金属の繊維、粉末、箔などが挙げられる。
正極板は、前記したような負極の製造と同様の手法で、正極活物質やバインダを溶剤でスラリー化し、集電体上に塗布、乾燥することにより形成する。正極の集電体としては、アルミニウム、ニッケル、ステンレススチール(SUS)などが用いられるが、何ら限定されない。
The positive electrode active material layer may contain a conductive material in order to improve the conductivity of the electrode. The conductive agent is not particularly limited as long as it can be mixed with an active material in an appropriate amount to impart conductivity, but is usually carbon powder such as acetylene black, carbon black, and graphite, various metal fibers, powder, and foil. Etc.
The positive electrode plate is formed by slurrying a positive electrode active material or a binder with a solvent in the same manner as in the production of the negative electrode as described above, and applying and drying on a current collector. As the positive electrode current collector, aluminum, nickel, stainless steel (SUS), or the like is used, but is not limited at all.

電解質としては、非水系溶媒にリチウム塩を溶解させた非水系電解液や、この非水系電解液を有機高分子化合物等によりゲル状、ゴム状、固体シート状にしたものなどが用いられる。
非水系電解液に使用される非水系溶媒は特に制限されず、従来から非水系電解液の溶媒として提案されている公知の非水系溶媒の中から、適宜選択して用いることができる。例えば、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;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類;1,2−ジメトキシエタン等の鎖状エーテル類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、スルホラン、1,3−ジオキソラン等の環状エーテル類;ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等の鎖状エステル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル類などが挙げられる。
As the electrolyte, a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent, or a gel, rubber, or solid sheet obtained by using an organic polymer compound or the like from the non-aqueous electrolyte is used.
The non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, and can be appropriately selected from known non-aqueous solvents that have been conventionally proposed as solvents for non-aqueous electrolytes. For example, chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate; cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate; chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane; tetrahydrofuran, 2-methyl Examples include cyclic ethers such as tetrahydrofuran, sulfolane, and 1,3-dioxolane; chain esters such as methyl formate, methyl acetate, and methyl propionate; and cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone.

これらの非水系溶媒は、何れか一種を単独で用いても良く、二種以上を混合して用いても良い。混合溶媒の場合は、環状カーボネートと鎖状カーボネートを含む混合溶媒の組合せが好ましく、環状カーボネートが、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの混合溶媒であることが、低温でも高いイオン電導度を発現でき、低温充電不可特性が向上するという点で特に好ましい。中でもプロピレンカーボネートが非水系溶媒全体に対し、2質量%以上80質量%以下の範囲が好ましく、5質量%以上70質量%以下の範囲がより好ましく、10質量%以上60質量%以下の範囲がさらに好ましい。プロピレンカーボネートの割合が上記より低いと低温でのイオン電導度が低下し、プロピレンカーボネートの割合が上記より高いと、黒鉛系電極を用いた場合にはリチウムイオンに溶媒和したプロピレンカーボネートが黒鉛相間へ共挿入することにより黒鉛系負極活物質の層間剥離劣化がおこり、十分な容量が得られなくなる問題がある。   Any one of these non-aqueous solvents may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used. In the case of a mixed solvent, a combination of a mixed solvent containing a cyclic carbonate and a chain carbonate is preferable, and the cyclic carbonate is a mixed solvent of ethylene carbonate and propylene carbonate. This is particularly preferable from the viewpoint that the impossible characteristics are improved. Among these, propylene carbonate is preferably in a range of 2% by mass to 80% by mass, more preferably in a range of 5% by mass to 70% by mass, and further in a range of 10% by mass to 60% by mass with respect to the entire non-aqueous solvent. preferable. When the proportion of propylene carbonate is lower than the above, the ionic conductivity at low temperature decreases, and when the proportion of propylene carbonate is higher than the above, when a graphite-based electrode is used, propylene carbonate solvated with lithium ions enters between the graphite phases. The co-insertion causes a delamination degradation of the graphite-based negative electrode active material, and there is a problem that a sufficient capacity cannot be obtained.

非水系電解液に使用されるリチウム塩も特に制限されず、この用途に用い得ることが知られている公知のリチウム塩の中から、適宜選択して用いることができる。例えば、LiCl、LiBrなどのハロゲン化物、LiClO、LiBrO、LiClOなどの過ハロゲン酸塩、LiPF、LiBF、LiAsFなどの無機フッ化物塩などの無
機リチウム塩、LiCFSO、LiCSOなどのパーフルオロアルカンスルホン酸塩、Liトリフルオロスルフォンイミド((CFSONLi)などのパーフルオロアルカンスルホン酸イミド塩などの含フッ素有機リチウム塩などが挙げられ、この中でもLiClO、LiPF、LiBFが好ましい。
The lithium salt used in the non-aqueous electrolytic solution is not particularly limited, and can be appropriately selected from known lithium salts that can be used for this purpose. For example, halides such as LiCl and LiBr, perhalogenates such as LiClO 4 , LiBrO 4 and LiClO 4 , inorganic lithium salts such as inorganic fluoride salts such as LiPF 6 , LiBF 4 and LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , Fluorine-containing organic lithium salts such as perfluoroalkanesulfonic acid salts such as LiC 4 F 9 SO 3 and perfluoroalkanesulfonic acid imide salts such as Li trifluorosulfonimide ((CF 3 SO 2 ) 2 NLi) Of these, LiClO 4 , LiPF 6 , and LiBF 4 are preferable.

リチウム塩は、単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。非水系電解液中におけるリチウム塩の濃度は、通常0.5mol/L以上、2.0mol/L以下の範囲である。
また、上述の非水系電解液に有機高分子化合物を含ませ、ゲル状、ゴム状、或いは固体シート状にして使用する場合、有機高分子化合物の具体例としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系高分子化合物;ポリエーテル系高分子化合物の架橋体高分子;ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニルアルコール系高分子化合物;ビニルアルコール系高分子化合物の不溶化物;ポリエピクロルヒドリン;ポリフォスファゼン;ポリシロキサン;ポリビニルピロリドン、ポリビニリデンカーボネート、ポリアクリロニトリルなどのビニル系高分子化合物;ポリ(ω−メトキシオリゴオキシエチレンメタクリレート)、ポリ(ω−メトキシオリゴオキシエチレンメタクリレート−co−メチルメタクリレート)、ポリ(ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン)等のポリマー共重合体などが挙げられる。
Lithium salts may be used alone or in combination of two or more. The concentration of the lithium salt in the nonaqueous electrolytic solution is usually in the range of 0.5 mol / L or more and 2.0 mol / L or less.
In addition, when an organic polymer compound is included in the above non-aqueous electrolyte and used in the form of a gel, rubber, or solid sheet, specific examples of the organic polymer compound include polyethylene oxide, polypropylene oxide, and the like. Polyether polymer compounds; Cross-linked polymers of polyether polymer compounds; Vinyl alcohol polymer compounds such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral; Insolubilized vinyl alcohol polymer compounds; Polyepichlorohydrin; Polyphosphazene; Siloxane; vinyl polymer compounds such as polyvinylpyrrolidone, polyvinylidene carbonate, polyacrylonitrile; poly (ω-methoxyoligooxyethylene methacrylate), poly (ω-methoxyoligooxyethylene methacrylate-co-methyl methacrylate) Rate) and polymer copolymers such as poly (hexafluoropropylene-vinylidene fluoride).

上述の非水系電解液は、更に被膜形成剤を含んでいても良い。被膜形成剤の具体例としては、ビニレンカーボネート、ビニルエチルカーボネート、メチルフェニルカーボネートなどのカーボネート化合物、エチレンサルファイド、プロピレンサルファイドなどのアルケンサルファイド;1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトンなどのスルトン化合物;マレイン酸無水物、コハク酸無水物などの酸無水物などが挙げられる。更に、ジフェニルエーテル、シクロヘキシルベンゼン等の過充電防止剤が添加されていても良い。上記添加剤を用いる場合、その含有量は通常10質量%以下、中でも8質量%以下、更には5質量%以下、特に2質量%以下の範囲が好ましい。上記添加剤の含有量が多過ぎると、初期不可逆容量の増加や低温特性、レート特性の低下等、他の電池特性に悪影響を及ぼすおそれがある。   The non-aqueous electrolyte solution described above may further contain a film forming agent. Specific examples of the film forming agent include carbonate compounds such as vinylene carbonate, vinyl ethyl carbonate, and methylphenyl carbonate; alken sulfides such as ethylene sulfide and propylene sulfide; sultone compounds such as 1,3-propane sultone and 1,4-butane sultone And acid anhydrides such as maleic acid anhydride and succinic acid anhydride. Furthermore, an overcharge inhibitor such as diphenyl ether or cyclohexylbenzene may be added. When the above additives are used, the content is usually 10% by mass or less, preferably 8% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 2% by mass or less. If the content of the additive is too large, other battery characteristics such as an increase in initial irreversible capacity, low temperature characteristics, and deterioration in rate characteristics may be adversely affected.

また、電解質として、リチウムイオン等のアルカリ金属カチオンの導電体である高分子固体電解質を用いることもできる。高分子固体電解質としては、前述のポリエーテル系高分子化合物にリチウムの塩を溶解させたものや、ポリエーテルの末端水酸基がアルコキシドに置換されているポリマーなどが挙げられる。
正極と負極との間には通常、電極間の短絡を防止するために、多孔膜や不織布などの多孔性のセパレータを介在させる。この場合、非水系電解液は、多孔性のセパレータに含浸させて用いる。セパレータの材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエーテルスルホンなどが用いられ、好ましくはポリオレフィンである。
Further, as the electrolyte, a polymer solid electrolyte which is a conductor of an alkali metal cation such as lithium ion can be used. Examples of the polymer solid electrolyte include a polymer in which a lithium salt is dissolved in the aforementioned polyether polymer compound, and a polymer in which the terminal hydroxyl group of the polyether is substituted with an alkoxide.
In order to prevent a short circuit between the electrodes, a porous separator such as a porous film or a nonwoven fabric is usually interposed between the positive electrode and the negative electrode. In this case, the nonaqueous electrolytic solution is used by impregnating a porous separator. As a material for the separator, polyolefin such as polyethylene and polypropylene, polyethersulfone, and the like are used, and polyolefin is preferable.

本発明のリチウムイオン二次電池の形態は特に制限されない。例としては、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプ等が挙げられる。また、これらの形態の電池を任意の外装ケースに収めることにより、コイン型、円筒型、角型等の任意の形状にして用いることができる。   The form of the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited. Examples include a cylinder type in which a sheet electrode and a separator are spiral, a cylinder type having an inside-out structure in which a pellet electrode and a separator are combined, a coin type in which a pellet electrode and a separator are stacked, and the like. In addition, by storing batteries of these forms in an optional outer case, the battery can be used in an arbitrary shape such as a coin shape, a cylindrical shape, or a square shape.

本発明のリチウムイオン二次電池を組み立てる手順も特に制限されず、電池の構造に応じて適切な手順で組み立てればよいが、例を挙げると、外装ケース上に負極を乗せ、その上に電解液とセパレータを設け、更に負極と対向するように正極を乗せて、ガスケット、封口板と共にかしめて電池にすることができる。   The procedure for assembling the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, and may be assembled by an appropriate procedure according to the structure of the battery. For example, the negative electrode is placed on the outer case, and the electrolytic solution is placed thereon. A separator is provided, and a positive electrode is placed so as to face the negative electrode, and it is caulked together with a gasket and a sealing plate to form a battery.

<電池の性能>
上述のように作製した電池は以下の様な性能を示すものである。
出力は、通常1.0W以上、好ましくは1.5W以上、より好ましくは1.8W以上である。出力が低すぎると、電気自動車用電源としてリチウムイオン二次電池を使用する場合に発進、加速時に大きなエネルギーを取り出せず、また、減速時に発生する大きなエネルギーを効率よく回生することができない。
サイクル維持率は、通常70%以上、好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上である。サイクル維持率が低すぎると、充放電を繰り返し、長い期間使用するような用途へ適さない。
<Battery performance>
The battery produced as described above exhibits the following performance.
The output is usually 1.0 W or more, preferably 1.5 W or more, more preferably 1.8 W or more. If the output is too low, when a lithium ion secondary battery is used as a power source for an electric vehicle, large energy cannot be taken out at the time of start and acceleration, and large energy generated at the time of deceleration cannot be efficiently regenerated.
The cycle maintenance ratio is usually 70% or more, preferably 75% or more, more preferably 80% or more. If the cycle maintenance ratio is too low, it is not suitable for applications in which charging and discharging are repeated and used for a long period of time.

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)粒径
ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの2(容量)%水溶液約1mlに、炭素粉末約20mgを加え、これをイオン交換水約200mlに分散させたものを、レーザー回折式粒度分布計(堀場製作所製 LA−920)を用いて体積基準粒度分布を測定し、50%積算粒子径のd50を求めた。測定条件は超音波分散1分間、超音波強度2、循環速度2、相対屈折率1.50である。
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) Particle size A solution obtained by adding about 20 mg of carbon powder to about 1 ml of a 2 (volume)% aqueous solution of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate and dispersing it in about 200 ml of ion-exchanged water is a laser diffraction type. A volume-based particle size distribution was measured using a particle size distribution meter (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.), and a 50% cumulative particle size d50 was determined. The measurement conditions are ultrasonic dispersion for 1 minute, ultrasonic intensity 2, circulation speed 2, and relative refractive index 1.50.

(2)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20cm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。
(2) Tap density The tap density is a powder density measuring device manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd. “Tap Denser KYT-4000”, 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 carbon material through a 300 μm sieve and filling the cell completely, 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.

(3)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、試料(炭素材)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した。
(3) 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 one-point method. Specifically, 0.4 g of sample (carbon material) is filled in a cell, heated to 350 ° C., pretreated, cooled to liquid nitrogen temperature, and saturated with 30% nitrogen and 70% He gas. The amount of gas adsorbed and then heated to room temperature and desorbed was measured, and the specific surface area was calculated from the obtained results by a normal BET method.

(4)配向比
試料を加圧成型してからX線回折により測定した。試料0.47gを直径17mmの成型機に充填し58.8MN・m−2で圧縮して得た成型体を、粘土を用いて測定用試料ホルダーの面と同一面になるようにセットしてX線回折を測定する。得られた炭素の(110)回折と(004)回折のピーク強度から、(110)回折ピーク強度/(004)回折ピーク強度で表わされる比を算出する。該測定で算出した。
(4) Orientation ratio The sample was measured by X-ray diffraction after being pressure-molded. Set the molded body obtained by filling 0.47 g of the sample into a molding machine with a diameter of 17 mm and compressing it with 58.8MN · m -2 so that it is flush with the surface of the sample holder for measurement. X-ray diffraction is measured. From the (110) diffraction and (004) diffraction peak intensities of the obtained carbon, a ratio represented by (110) diffraction peak intensity / (004) diffraction peak intensity is calculated. It was calculated by the measurement.

(5)細孔容積
水銀圧入法の測定としては、水銀ポロシメーター(マイクロメリテックス社製のオートポア9520)を用いて、パウダー用セルに試料(負極材)を0.2g前後秤量封入し、室温、真空下(50μmHg以下)にて10分間の脱気前処理を実施した後、4psiaまでステップ状に減圧し水銀を導入し、4psiaから40000psiaまでステップ状に昇圧させ、更に25psiaまで降圧させた。得られた水銀圧入曲線からWashburnの式を用い、細孔分布を算出した。なお、水銀の表面張力は485dyne/cm
、接触角は140°として算出した。
ここで、10nm〜1000nmの範囲の細孔容積は黒鉛粒子の内部空隙量を主に反映していると考えられ、10nm〜1000nmの範囲の細孔容積が大きいほど粒子内部に空隙が多いと推定される。
(5) Pore volume As a measurement of the mercury intrusion method, using a mercury porosimeter (Autopore 9520 manufactured by Micromeritex Co., Ltd.), a sample (negative electrode material) was weighed in an amount of about 0.2 g in a powder cell, room temperature, After degassing pretreatment for 10 minutes under vacuum (50 μmHg or less), the pressure was reduced stepwise to 4 psia, mercury was introduced, the pressure was increased stepwise from 4 psia to 40000 psia, and the pressure was further decreased to 25 psia. The pore distribution was calculated from the obtained mercury intrusion curve using the Washburn equation. The surface tension of mercury is 485 dyne / cm.
The contact angle was calculated as 140 °.
Here, it is considered that the pore volume in the range of 10 nm to 1000 nm mainly reflects the amount of internal voids of the graphite particles, and it is estimated that the larger the pore volume in the range of 10 nm to 1000 nm, the more voids inside the particles. Is done.

(6)軟化点、キノリン不溶分(QI)、トルエン不溶分(TI)
有機化合物の軟化点、キノリン不溶分(QI)、トルエン不溶分(TI)はJIS K
2425の規定に準拠して測定した。
(7)残炭率
有機化合物の残炭率はJIS K2270の規定に準拠して測定した。
(8)水素原素比(H/C)
元素分析装置(CHN計)で測定した水素量と炭素量から求められる原子比(H/C)を算出した。
(6) Softening point, quinoline insoluble matter (QI), toluene insoluble matter (TI)
The softening point of organic compounds, quinoline insoluble matter (QI), toluene insoluble matter (TI) are JIS K
The measurement was performed in accordance with 2425.
(7) Remaining charcoal rate The remaining charcoal rate of the organic compound was measured in accordance with JIS K2270.
(8) Hydrogen source ratio (H / C)
The atomic ratio (H / C) calculated | required from the amount of hydrogen measured with the elemental analyzer (CHN meter) and the amount of carbon was computed.

実施例1
炭素材として下記表1中の比較例2に記載された球形化天然黒鉛を用い、上記球形化天然黒鉛と有機化合物とを、100:20の質量比で混合し、ニーダーに投入して20分間捏合した。この捏合物を、CIP成型機を用いて1000kgf/cmで2分間、等方的加圧処理を行うことで成型体として、電気炉で室温から1000 ℃ まで昇温し、さらに1000℃で保持することにより脱VM焼成を行った。その後、この焼成体を3000℃で加熱して黒鉛化処理をした。得られた成形体を粗砕、微粉砕処理し、球形化天然黒鉛粒子の表面に黒鉛質物が被覆された負極材1を得た。
Example 1
Using the spheronized natural graphite described in Comparative Example 2 in Table 1 below as a carbon material, the above spheronized natural graphite and an organic compound are mixed at a mass ratio of 100: 20, and put into a kneader for 20 minutes. Combined. The composite is subjected to isotropic pressure treatment at 1000 kgf / cm 2 for 2 minutes using a CIP molding machine to raise the temperature from room temperature to 1000 ° C. in an electric furnace, and further maintained at 1000 ° C. Thus, de-VM firing was performed. Thereafter, this fired body was heated at 3000 ° C. to be graphitized. The obtained molded body was crushed and finely pulverized to obtain a negative electrode material 1 in which the surface of spherical natural graphite particles was coated with a graphite material.

焼成収率から、得られた複合炭素材粉末(負極材1)は、10質量%の黒鉛質物で被覆されていることが確認された。
なお、有機化合物としては、残炭率が50%、キノリン不溶分が10%、トルエン不溶分が30%、H/Cが0.041、軟化点が80℃であり、また黒鉛化後、粉砕処理して得られた炭素粉末のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)が0.3360nm、Lc(004)が67nmである重質油を用いた。
複合炭素材と天然黒鉛の粉体物性を表1に、電池評価結果を表2に示す。
From the firing yield, it was confirmed that the obtained composite carbon material powder (negative electrode material 1) was coated with 10% by mass of a graphite material.
The organic compound has a residual carbon ratio of 50%, a quinoline insoluble content of 10%, a toluene insoluble content of 30%, H / C of 0.041, a softening point of 80 ° C., and graphitized and then pulverized. A heavy oil having a 002 plane spacing (d002) of 0.3360 nm and Lc (004) of 67 nm by X-ray wide angle diffraction of the carbon powder obtained by the treatment was used.
Table 1 shows the powder properties of the composite carbon material and natural graphite, and Table 2 shows the battery evaluation results.

・正極、負極、電解液及び電池の作製
負極の作製
実施例1の負極材1を負極活物質とし、この負極活物質98質量%に、増粘剤、バインダとしてそれぞれ、カルボキシメチルセルロースナトリウム1質量%、及び、スチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度40質量%)1質量%を加え、2軸混練で混合してスラリー化した。得られたスラリーを18μmの圧延銅箔に片面塗布して乾燥し、プレス機で圧延したものを、活物質層のサイズとして幅32mm、長さ42mm及び集電部タブ溶接部として未塗工部を有する形状に切り出し、負極とした。この時の負極の活物質の密度は1.8g/cmであった。
-Production of positive electrode, negative electrode, electrolyte and battery Production of negative electrode The negative electrode material 1 of Example 1 was used as the negative electrode active material, and 98% by mass of the negative electrode active material, 1% by mass of sodium carboxymethylcellulose as a thickener and binder, respectively. Then, 1% by mass of an aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (concentration of styrene-butadiene rubber 40% by mass) was added and mixed by biaxial kneading to form a slurry. The obtained slurry was coated on one side of 18 μm rolled copper foil, dried, and rolled with a press. The active material layer size was 32 mm in width, 42 mm in length, and the uncoated part as a current collector tab welded part. It cut out in the shape which has and was set as the negative electrode. At this time, the density of the active material of the negative electrode was 1.8 g / cm 3 .

正極の作製
正極活物質は、以下に示す方法で合成したリチウム遷移金属複合酸化物であり、組成式LiMn0.33Ni0.33Co0.33で表される。マンガン原料としてMn、ニッケル原料としてNiO、及びコバルト原料としてCo(OH)を、Mn:Ni:Co=1:1:1のモル比となるように秤量し、これに純水を加えてスラリーとし、攪拌しながら、循環式媒体攪拌方湿式ビーズミルを用いて、スラリー中の固形分を、メジアン径0.2μmになるように湿式粉砕した。
Production of Positive Electrode The positive electrode active material is a lithium transition metal composite oxide synthesized by the following method, and is represented by the composition formula LiMn 0.33 Ni 0.33 Co 0.33 O 2 . Mn 3 O 4 as a manganese raw material, NiO as a nickel raw material, and Co (OH) 2 as a cobalt raw material are weighed so as to have a molar ratio of Mn: Ni: Co = 1: 1: 1, and pure water is added thereto. In addition, it was made into a slurry, and while being stirred, the solid content in the slurry was wet pulverized so as to have a median diameter of 0.2 μm using a circulating medium stirring wet bead mill.

得られたスラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥し、マンガン原料、ニッケル原
料、コバルト原料のみからなる、粒径約5μmのほぼ球状の造粒粒子を得た。得られた造粒粒子に、平均粒径(d50)3μmのLiOH粉末を、Mn、Ni、及びCoの合計モル数に対するLiのモル数の比が1.05となるように添加し、ハイスピードミキサーにて混合して、ニッケル原料、コバルト原料、マンガン原料の造粒粒子とリチウム原料との混合粉を得た。この混合粉を空気流通下、950℃で12時間焼成(昇降温度5℃/min)した後、解砕し、目開き45μmの篩を通し、正極活物質を得た。この正極活物質のBET比表面積は1m/g、平均一次粒子径は1μm、平均粒径(d50)は8μm、タップ密度は1.7g/cmであった。
The obtained slurry was spray-dried with a spray drier to obtain substantially spherical granulated particles having a particle size of about 5 μm and consisting only of manganese raw material, nickel raw material and cobalt raw material. To the obtained granulated particles, LiOH powder having an average particle size (d50) of 3 μm was added so that the ratio of the number of moles of Li to the total number of moles of Mn, Ni, and Co was 1.05. It mixed with the mixer and the mixed powder of the granulated particle of nickel raw material, cobalt raw material, manganese raw material, and lithium raw material was obtained. This mixed powder was calcined at 950 ° C. for 12 hours under air flow (climbing temperature 5 ° C./min), then crushed and passed through a sieve having an opening of 45 μm to obtain a positive electrode active material. The positive electrode active material had a BET specific surface area of 1 m 2 / g, an average primary particle size of 1 μm, an average particle size (d50) of 8 μm, and a tap density of 1.7 g / cm 3 .

上述の正極活物質を90質量%と、導電材としてのアセチレンブラック7質量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)3質量%とを、N−メチルピロリドン溶媒中で混合して、スラリー化した。得られたスラリーを15μmのアルミ箔に塗布して乾燥し、プレス機で厚さ100μmに圧延したものを、正極活物質層のサイズとして幅30mm、長さ40mm及び集電用の未塗工部を有する形状に切り出し正極とした。正極活物質層の密度は2.6g/cmであった。 90% by mass of the positive electrode active material described above, 7% by mass of acetylene black as a conductive material, and 3% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were mixed in an N-methylpyrrolidone solvent, Slurried. The obtained slurry was applied to a 15 μm aluminum foil, dried, and rolled to a thickness of 100 μm with a press machine. The positive electrode active material layer had a width of 30 mm, a length of 40 mm, and an uncoated part for current collection. It was cut out into a shape having a positive electrode. The density of the positive electrode active material layer was 2.6 g / cm 3 .

電解液の作製
不活性雰囲気下でエチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)の混合物(体積比3:7)に、1mol/Lの濃度で、十分に乾燥したヘキサフルオロ
リン酸リチウム(LiPF)を溶解させた。さらに、その電解液にビニレンカーボネート(VC)を1質量%添加したものを用いた。
Preparation of electrolyte solution Lithium hexafluorophosphate (LiPF) sufficiently dried at a concentration of 1 mol / L in a mixture of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (volume ratio 3: 7) under an inert atmosphere 6 ) was dissolved. Furthermore, what added 1 mass% of vinylene carbonate (VC) to the electrolyte solution was used.

電池の作製
正極1枚と負極1枚は活物質面が対抗するように配置し、電極の間に多孔製ポリエチレンシートのセパレータ(25μm)が挟まれるようにした。この際、正極活物質面が負極活物質面内から外れないよう対面させた。この正極と負極それぞれについての未塗工部に集電タブを溶接し、電極体としたものをポリプロピレンフィルム、厚さ0.04mmのアルミニウム箔、及びナイロンフィルムをこの順に積層したラミネートシート(合計厚さ0.1mm)を用い、内面側にポリプロピレンフィルムがくるようにしてラミネートシートではさみ、電解液を注入するための一片を除いて、電極のない領域をヒートシールした。
Production of Battery One positive electrode and one negative electrode were arranged so that the active material surfaces face each other, and a separator (25 μm) of a porous polyethylene sheet was sandwiched between the electrodes. At this time, the positive electrode active material surface was faced so as not to deviate from the negative electrode active material surface. A current collector tab is welded to the uncoated portion of each of the positive electrode and the negative electrode to form an electrode body, and a laminate sheet (total thickness) in which a polypropylene film, an aluminum foil having a thickness of 0.04 mm, and a nylon film are laminated in this order. 0.1 mm) was sandwiched with a laminate sheet so that the polypropylene film was on the inner surface side, and the area without electrodes was heat-sealed except for one piece for injecting the electrolyte solution.

その後、活物質層に非水電解液を200μL注入して、電極に充分浸透させ、密閉して、ラミネートセルを作製した。この電池の定格容量は、40mAhである。
サイクル維持率測定
25℃環境下で、電圧範囲4.2〜3.0V、電流値0.2C(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする、以下同様)にて初期コンディショニングを行った。さらに、エージングを行った後、サイクル試験を行った。1サイクル目の放電容量を基準とし、200サイクル目の放電容量から次式にしたがってサイクル維持率を算出した。
Thereafter, 200 μL of a non-aqueous electrolyte was injected into the active material layer, sufficiently infiltrated into the electrode, and sealed to produce a laminate cell. The rated capacity of this battery is 40 mAh.
Cycle maintenance rate measurement Under a 25 ° C. environment, voltage range 4.2 to 3.0 V, current value 0.2 C (the rated capacity due to the discharge capacity at 1 hour rate is 1 C, and the same applies hereinafter) ) Initial conditioning was performed. Further, after aging, a cycle test was conducted. Using the discharge capacity at the first cycle as a reference, the cycle maintenance factor was calculated from the discharge capacity at the 200th cycle according to the following equation.

サイクル維持率=200サイクル目の放電容量÷1サイクル目の放電容量×100
高温保存特性の評価(保存ガス量)
25℃環境下で、0.2Cの定電流で充電した後、これを85℃で24時間保存し、電池を室温まで冷却させた後、エタノール浴中に浸して体積を測定し、高温保存前後の体積変化から発生したガス量を求めた。
プレス荷重
負極活物質層の密度が1.8g/cmになるよう圧延するのに必要な線圧(kg/5cm)とした。
Cycle maintenance rate = discharge capacity at 200th cycle / discharge capacity at the first cycle × 100
Evaluation of high-temperature storage characteristics (amount of stored gas)
After charging at a constant current of 0.2 C in an environment of 25 ° C., this was stored at 85 ° C. for 24 hours. After the battery was cooled to room temperature, it was immersed in an ethanol bath and the volume was measured. The amount of gas generated from the volume change was determined.
The linear pressure (kg / 5 cm) necessary for rolling so that the density of the negative electrode active material layer of the press load was 1.8 g / cm 3 was used.

実施例2
実施例1において、100:30の質量比で混合した以外は、実施例1と同様に負極材2を得た。得られた複合炭素材粉末(負極材1)は、15質量%の黒鉛質物で被覆されていることが確認された。
得られた複合炭素材の粉体物性を表1に、電池評価結果を表2に示す。
Example 2
In Example 1, the negative electrode material 2 was obtained similarly to Example 1 except having mixed by the mass ratio of 100: 30. It was confirmed that the obtained composite carbon material powder (negative electrode material 1) was coated with 15% by mass of a graphite material.
The powder physical properties of the obtained composite carbon material are shown in Table 1, and the battery evaluation results are shown in Table 2.

比較例1
炭素材として下記表1中の比較例2に記載された球形化天然黒鉛を用い、上記球形化天然黒鉛と有機化合物とを、100:30の質量比で混合し、ニーダーに投入して20分間捏合した。この捏合物を、モールドプレス成型機を用いて2kgf/cm(0.20MPa)で1分間、異方的加圧処理を行うことで成型体として、電気炉で室温から1000
℃まで昇温し脱VM処理を行った。焼成体を実施例1と同様に3000℃にて黒鉛化処
理を行い、負極材3を得た。得られた複合炭素材の粉体物性を表1に、電池評価結果を表2に示す。
Comparative Example 1
Using the spheronized natural graphite described in Comparative Example 2 in Table 1 below as a carbon material, the above spheronized natural graphite and an organic compound are mixed at a mass ratio of 100: 30, put into a kneader, and 20 minutes. Combined. The composite is subjected to anisotropic pressure treatment at 2 kgf / cm 2 (0.20 MPa) for 1 minute using a mold press molding machine to form a molded body, which is 1000 ° C. from room temperature in an electric furnace.
The temperature was raised to 0 ° C. and VM removal treatment was performed. The fired body was graphitized at 3000 ° C. in the same manner as in Example 1 to obtain a negative electrode material 3. The powder physical properties of the obtained composite carbon material are shown in Table 1, and the battery evaluation results are shown in Table 2.

なお、なお、有機化合物としては、残炭率が50%、キノリン不溶分≦0.5%、トルエン不溶分が16%、H/Cが0.044、軟化点80℃であり、黒鉛化後、粉砕処理して得られた炭素粉末のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)が0.3356nm、Lc(004)が>100nm(参考値550nm)である重質油を用いた。得られた複合炭素材粉末(負極材3)は、15質量%の黒鉛質物で被覆されていることが確認された。   The organic compound has a residual carbon ratio of 50%, quinoline insoluble content ≦ 0.5%, toluene insoluble content 16%, H / C 0.044, softening point 80 ° C., and after graphitization A heavy oil having a 002 plane spacing (d002) of 0.3356 nm and Lc (004) of> 100 nm (reference value 550 nm) by X-ray wide-angle diffraction of carbon powder obtained by pulverization was used. . It was confirmed that the obtained composite carbon material powder (negative electrode material 3) was coated with 15% by mass of a graphite material.

比較例2
表1に示す球形化黒鉛をそのまま負極材4として用いた。電池評価結果を表2に示す。
Comparative Example 2
Spheroidized graphite shown in Table 1 was used as the negative electrode material 4 as it was. The battery evaluation results are shown in Table 2.

Figure 0006120626
Figure 0006120626

Figure 0006120626
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以上の結果より、実施例1及び2の複合炭素材である負極材1及び2は従来の負極材である負極材3と比較して、サイクル維持率及び保存ガス発生量がともに優れていることがわかった。また負極材4は実施例1及び2と比較して初期効率が悪かった。   From the above results, the negative electrode materials 1 and 2 that are the composite carbon materials of Examples 1 and 2 are superior in both the cycle retention ratio and the amount of generated storage gas compared to the negative electrode material 3 that is the conventional negative electrode material. I understood. Further, the negative electrode material 4 was poor in initial efficiency as compared with Examples 1 and 2.

本発明の複合炭素材は、非水系二次電池用の負極材として用いることにより、初期効率に優れるだけではなく、サイクル維持率が高く且つ保存ガス発生量が低い非水系二次電池用複合炭素材を提供することができる。   The composite carbon material of the present invention is not only excellent in initial efficiency by being used as a negative electrode material for a non-aqueous secondary battery, but also has a high cycle retention rate and a low storage gas generation amount. Material can be provided.

Claims (7)

球形化天然黒鉛である炭素材を等方的加圧処理した後、該炭素材と有機化合物とを混合して得られた混合物、又は球形化天然黒鉛である炭素材と有機化合物とを混合した後、等方的加圧処理して得られた混合物を、焼成して前記有機化合物を黒鉛質物にする前記炭素材と前記黒鉛質物とが複合化した非水系二次電池用複合炭素材の製造方法であって、得られる複合炭素材の配向比(110/004)が0.29以上0.7以下であることを特徴とする非水系二次電池用複合炭素材の製造方法 After carbon material that is spheroidized natural graphite is isotropically pressed, a mixture obtained by mixing the carbon material and an organic compound, or a carbon material that is spheroidized natural graphite and an organic compound are mixed. after the mixture obtained was treated isotropic pressure, fired to the organic compound to graphite pledge, and the carbon material and the graphite pledge is a composite carbon material for a nonaqueous secondary battery complexed A method for producing a composite carbon material for a non-aqueous secondary battery, wherein the orientation ratio (110/004) of the obtained composite carbon material is 0.29 or more and 0.7 or less . 得られる複合炭素材の体積基準平均粒径(d50)が16.9μm以上50μm以下であることを特徴とする請求項に記載の非水系二次電池用複合炭素材の製造方法 2. The method for producing a composite carbon material for a non-aqueous secondary battery according to claim 1 , wherein the composite carbon material obtained has a volume-based average particle size (d50) of 16.9 μm or more and 50 μm or less. 得られる複合炭素材の比表面積が0.1m/g以上、15m/g以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の非水系二次電池用複合炭素材の製造方法The specific surface area of the composite carbon material obtained is 0.1 m 2 / g or more, a manufacturing method of the nonaqueous secondary battery composite carbon material according to claim 1 or 2, characterized in that 15 m 2 / g or less. 得られる複合炭素材における黒鉛物の被覆率が1質量%以上40質量%以下であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の非水系二次電池用複合炭素材の製造方法Nonaqueous secondary battery composite carbon material according to any one of claims 1 to 3, the coverage of the graphite material in the resulting composite carbon material is equal to or less than 40 wt% or more 1 wt% Manufacturing method . 前記有機化合物が以下の(a)又は(b)から選ばれる少なくともいずれか1つであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水系二次電池用複合炭素材の製造方法。The said organic compound is at least any one chosen from the following (a) or (b), The composite carbon material for non-aqueous secondary batteries of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. Manufacturing method.
(a)石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油、芳香族炭化水素、N環化合物、S環化合物、ポリフェニレン、有機合成高分子、天然高分子、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる群より選ばれた炭素化又は黒鉛化可能な易黒鉛化性有機物(A) Coal heavy oil, DC heavy oil, cracked heavy oil, aromatic hydrocarbon, N ring compound, S ring compound, polyphenylene, organic synthetic polymer, natural polymer, thermoplastic resin and Carbonitizable or graphitizable easily graphitizable organic material selected from the group consisting of thermosetting resins
(b)炭素化又は黒鉛化可能な易黒鉛化性有機物を低分子有機溶媒に溶解させたもの(B) Carbonized or graphitizable easily graphitizable organic substance dissolved in a low molecular organic solvent
得られる複合炭素材の全細孔容積が、0.46mL/g以上、1mL/g以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水系二次電池用複合炭素材の製造方法 6. The composite for a non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein a total pore volume of the obtained composite carbon material is 0.46 mL / g or more and 1 mL / g or less. Carbon material manufacturing method . 得られる複合炭素材の10nm〜1000nmの範囲の細孔容量が、0.031mL/g以上、0.3mL/g以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の非水系二次電池用複合炭素材の製造方法
The pore volume in the range of 10 nm to 1000 nm of the obtained composite carbon material is 0.031 mL / g or more and 0.3 mL / g or less, according to any one of claims 1 to 6. A method for producing a composite carbon material for a non-aqueous secondary battery .
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