JP6124784B2 - Negative electrode active material, method for producing the negative electrode active material, and lithium ion secondary battery using the negative electrode active material - Google Patents

Negative electrode active material, method for producing the negative electrode active material, and lithium ion secondary battery using the negative electrode active material Download PDF

Info

Publication number
JP6124784B2
JP6124784B2 JP2013501124A JP2013501124A JP6124784B2 JP 6124784 B2 JP6124784 B2 JP 6124784B2 JP 2013501124 A JP2013501124 A JP 2013501124A JP 2013501124 A JP2013501124 A JP 2013501124A JP 6124784 B2 JP6124784 B2 JP 6124784B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
electrode active
active material
tin oxide
powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013501124A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2012115206A1 (en
Inventor
勝彦 直井
勝彦 直井
啓裕 湊
啓裕 湊
修一 石本
修一 石本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION TOKYO UNIVERSITY OF AGRICULUTURE & TECHNOLOGY
Nippon Chemi Con Corp
Original Assignee
NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION TOKYO UNIVERSITY OF AGRICULUTURE & TECHNOLOGY
Nippon Chemi Con Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION TOKYO UNIVERSITY OF AGRICULUTURE & TECHNOLOGY, Nippon Chemi Con Corp filed Critical NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION TOKYO UNIVERSITY OF AGRICULUTURE & TECHNOLOGY
Publication of JPWO2012115206A1 publication Critical patent/JPWO2012115206A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6124784B2 publication Critical patent/JP6124784B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • H01M4/1391Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • H01M4/1393Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/364Composites as mixtures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/366Composites as layered products
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624Electric conductive fillers
    • H01M4/625Carbon or graphite
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027Negative electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

本発明は、高い可逆容量を有する上に低減した初期不可逆容量を有する、リチウムの吸蔵及び放出が可能な負極活物質に関する。本発明はまた、この負極活物質の製造方法及びこの負極活物質を用いたリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium, having a high reversible capacity and a reduced initial irreversible capacity. The present invention also relates to a method for producing the negative electrode active material and a lithium ion secondary battery using the negative electrode active material.

携帯電話やノート型パソコンなどの情報機器の電源として、エネルギー密度が高い非水系電解液を使用したリチウムイオン二次電池が広く使用されているが、これらの情報機器の高性能化や取扱う情報量の増大に伴う消費電力の増加に対応するために、リチウムイオン二次電池の放電容量の高容量化が望まれている。また、石油消費量の低減、大気汚染の緩和、地球温暖化の原因となる二酸化炭素の排出量の低減などの観点から、ガソリン車やティーゼル車に代わる電気自動車やハイブリッド自動車などの低公害車に対する期待が高まっており、これらの低公害車のモーター駆動電源として、エネルギー密度や出力密度の高い、したがって容量密度の高い大型のリチウムイオン二次電池の開発が望まれる。   Lithium ion secondary batteries that use non-aqueous electrolytes with high energy density are widely used as the power source for information devices such as mobile phones and laptop computers. The performance of these information devices and the amount of information handled In order to cope with the increase in power consumption accompanying the increase in the battery capacity, it is desired to increase the discharge capacity of the lithium ion secondary battery. In addition, from the viewpoints of reducing oil consumption, mitigating air pollution, and reducing emissions of carbon dioxide, which causes global warming, we are working on low-emission vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles that replace gasoline and teal vehicles. Expectations are increasing, and it is desired to develop a large-sized lithium ion secondary battery having high energy density and high output density and thus high capacity density as a motor drive power source for these low-pollution vehicles.

現在の非水系電解液を使用したリチウムイオン二次電池は、コバルト酸リチウム(LiCoO)などのリチウム層状化合物を正極活物質とし、リチウムを吸蔵、放出する黒鉛を負極活物質とし、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)などのリチウム塩をエチレンカーボネートやプロピレンカーボネートなどの非水系溶媒に溶解させた液を電解液としたものが主流である。そして、このようなリチウムイオン二次電池の高容量化のためには、負極活物質に吸蔵、放出されるリチウムの量を増大させることが必要である。しかしながら、最大量のリチウムを吸蔵したLiCから算出される黒鉛の理論容量は372mAhg−1であり、現行の二次電池でも既に理論容量に近い容量が得られているため、さらなる二次電池の高容量化のためには、黒鉛に代わる負極活物質の使用が不可欠である。また、代替物は充放電サイクルの経験に対して安定な特性を示すものでなければならない。Current lithium ion secondary batteries using non-aqueous electrolytes use lithium layered compounds such as lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, graphite that absorbs and releases lithium as a negative electrode active material, and hexafluoride. The mainstream is a solution obtained by dissolving a lithium salt such as lithium phosphate (LiPF 6 ) in a non-aqueous solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate. In order to increase the capacity of such a lithium ion secondary battery, it is necessary to increase the amount of lithium stored and released in the negative electrode active material. However, the theoretical capacity of graphite calculated from LiC 6 that occludes the maximum amount of lithium is 372 mAhg −1 , and the current secondary battery has already obtained a capacity close to the theoretical capacity. In order to increase the capacity, it is essential to use a negative electrode active material instead of graphite. In addition, the substitute must exhibit stable characteristics with respect to the charge / discharge cycle experience.

黒鉛に代わる高容量を有する代替物として、アルミニウム、亜鉛、スズなどのリチウムと合金を形成する金属が挙げられる。特に、スズは、Li4.4Snから算出される理論容量が994mAhg−1と高いために好適である。しかし、スズのリチウム吸蔵に伴う体積膨張が極めて大きいという問題がある。Snの体積を100%とすると、Li4.4Snの体積は358%にも及ぶ。そのため、スズを負極活物質とした電池において充放電サイクルを繰り返すと、リチウムの吸蔵及び放出に伴う大きすぎる体積変化のため、負極にクラックが発生し、充放電反応に不可欠な電子伝導パスが破壊され、わずか数回の充放電サイクルの繰り返しでも急速に放電容量が減少してしまう。As an alternative having a high capacity instead of graphite, there is a metal that forms an alloy with lithium, such as aluminum, zinc, and tin. In particular, tin is suitable because the theoretical capacity calculated from Li 4.4 Sn is as high as 994 mAhg- 1 . However, there is a problem that the volume expansion accompanying the lithium occlusion of tin is extremely large. When the volume of Sn is 100%, the volume of Li 4.4 Sn reaches 358%. For this reason, repeated charge / discharge cycles in a battery using tin as the negative electrode active material cause cracks in the negative electrode due to an excessively large volume change that accompanies the insertion and extraction of lithium, destroying the electron conduction path essential for the charge / discharge reaction. In addition, the discharge capacity is rapidly reduced even when only a few charge / discharge cycles are repeated.

この問題を解決するために、スズを炭素材料や酸化物のマトリックス中に分散させ、スズの体積変化による応力を緩和する方法が提案されている。マトリックスとしての導電性炭素材料は、スズの体積変化による応力を緩和させるだけでなく、スズの体積変化により負極活物質が機械的な損傷を受けても電子伝導パスを確保するという役割も果たす。   In order to solve this problem, a method has been proposed in which tin is dispersed in a matrix of a carbon material or an oxide to relieve stress due to a volume change of tin. The conductive carbon material as a matrix not only relieves stress due to the volume change of tin, but also plays a role of securing an electron conduction path even if the negative electrode active material is mechanically damaged by the volume change of tin.

スズを炭素材料のマトリックス中に分散させた負極活物質として、特許文献1(特開2000−90916号公報)は、スズ源としての二酸化スズと炭素質物源としてのコールタールピッチ熱処理物とを混合して粉末化した粉体を900℃で熱処理し、炭素質物マトリックス中に被覆されたスズ金属微粒子が高分散した負極活物質を示している。しかしながら、この負極活物質を使用し、対極をリチウムとした半電池の放電容量は、わずか4回の充放電サイクル試験後には60%或いは91%まで劣化しており、良好なサイクル特性が得られていない。   As a negative electrode active material in which tin is dispersed in a carbon material matrix, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-90916) mixes tin dioxide as a tin source and a heat treated coal tar pitch as a carbonaceous material source. Thus, the powdered powder is heat treated at 900 ° C. to show a negative electrode active material in which tin metal fine particles coated in a carbonaceous material matrix are highly dispersed. However, the discharge capacity of the half-cell using this negative electrode active material and having the counter electrode as lithium deteriorated to 60% or 91% after only four charge / discharge cycle tests, and good cycle characteristics were obtained. Not.

スズを酸化物のマトリックスに分散させる方法のひとつとして、二酸化スズを活物質とする方法がある。二酸化スズは、以下の式(I)(II)の反応によりリチウムを吸蔵する。式(I)の二酸化スズの還元と酸化リチウムの生成が起こる反応を「コンバージョン反応」といい、式(II)のスズとリチウムとの合金が生成する反応を「合金化反応」という。コンバージョン反応により生じる酸化リチウムがスズのマトリックスとして作用し、合金化反応領域におけるスズの体積変化による応力を緩和するとともに、合金化反応領域におけるスズの凝集を抑制すると考えられている。

Figure 0006124784
One method for dispersing tin in an oxide matrix is to use tin dioxide as an active material. Tin dioxide occludes lithium by the reactions of the following formulas (I) and (II). The reaction in which reduction of tin dioxide of formula (I) and generation of lithium oxide occur is referred to as “conversion reaction”, and the reaction in which an alloy of tin and lithium of formula (II) is generated is referred to as “alloying reaction”. It is considered that lithium oxide generated by the conversion reaction acts as a matrix of tin, relieves stress caused by tin volume change in the alloying reaction region, and suppresses aggregation of tin in the alloying reaction region.
Figure 0006124784

二酸化スズから成る負極活物質に関し、非特許文献1(Journal of Power Sources 159(2006)345−348)は、噴霧熱分解法により形成した、0.5〜1μmの粒径と内部空孔とを有する多孔質の二酸化スズ粒子からなる負極活物質を開示している。この二酸化スズ粒子は、平均約5nmの結晶からなる一次粒子を有し、合金化反応領域におけるスズの体積変化による応力は、酸化リチウムマトリックスだけでなく二酸化スズ粒子内部の空孔によっても抑制される。この負極活物質を使用し、対極をリチウムとした半電池について、100mAg−1の電流密度でLi/Li電極に対して0.05〜1.35Vの範囲の充放電サイクルを経験させたところ、328mAhg−1の初期不可逆容量が認められている。また、充放電サイクルを50回経験した後の容量維持率は、初期容量(601mAhg−1)の68%に過ぎず、良好なサイクル特性が得られていない。Regarding the negative electrode active material composed of tin dioxide, Non-Patent Document 1 (Journal of Power Sources 159 (2006) 345-348) has a particle size of 0.5 to 1 μm and internal pores formed by spray pyrolysis. Disclosed is a negative electrode active material comprising porous tin dioxide particles. The tin dioxide particles have primary particles composed of crystals having an average of about 5 nm, and stress due to tin volume change in the alloying reaction region is suppressed not only by the lithium oxide matrix but also by vacancies inside the tin dioxide particles. . About the half cell which used this negative electrode active material and made the counter electrode lithium, it was made to experience the charging / discharging cycle of the range of 0.05-1.35V with respect to a Li / Li + electrode with the current density of 100 mAg < -1 >. An initial irreversible capacity of 328 mAhg −1 is observed. Moreover, the capacity retention rate after experiencing 50 charge / discharge cycles is only 68% of the initial capacity (601 mAhg −1 ), and good cycle characteristics are not obtained.

また、非特許文献2(CARBON 46(2008)35−40)は、数十nm〜300nmの二酸化スズ粒子の表面にリンゴ酸の熱分解による炭素皮膜が形成された負極活物質を開示している。この負極活物質を使用し、対極をリチウムとした半電池について、100mAg−1の電流密度でLi/Li電極に対して0.05〜1.5Vの範囲の充放電サイクルを経験させたところ、732mAhg−1の初期不可逆容量が認められている。また、この負極活物質は、充放電サイクル試験開始時には約600mAhg−1の容量を示しているが、充放電サイクルを30回経験した後には容量が約400mAhg−1まで減少しており、この容量維持率は実用上満足のいく値ではない。Non-Patent Document 2 (CARBON 46 (2008) 35-40) discloses a negative electrode active material in which a carbon film is formed by thermal decomposition of malic acid on the surface of tin dioxide particles of several tens to 300 nm. . A half cell using this negative electrode active material and having the counter electrode as lithium was subjected to a charge / discharge cycle in the range of 0.05 to 1.5 V with respect to the Li / Li + electrode at a current density of 100 mAg −1. An initial irreversible capacity of 732 mAhg −1 is observed. In addition, this negative electrode active material has a capacity of about 600 mAhg −1 at the start of the charge / discharge cycle test, but the capacity has decreased to about 400 mAhg −1 after experiencing 30 charge / discharge cycles. The maintenance rate is not satisfactory in practice.

二酸化スズから成る負極活物質は、上記式(I)のコンバージョン反応と式(II)の合金化反応の全体を利用できるとすると、理論上はLi/Li電極に対して0V〜約2Vの範囲での充放電が可能であり、コンバージョン反応の理論容量は711mAhg−1であり、合金化反応の理論容量は783mAhg−1であり、全体での理論容量は1494mAhg−1にも達する。しかしながら、従来は、酸化リチウムが熱力学的に安定であるため、上記式(I)で表したコンバージョン反応が不可逆反応であるといわれていた。そのため、二酸化スズを負極活物質としたリチウムイオン二次電池では、もっぱら可逆反応領域である合金化反応領域(Li/Li電極に対して0V〜約1Vの範囲)のみが利用されており、したがって高い放電容量が得られていなかった。また、コンバージョン反応領域を含む電位まで電位範囲を広げて充放電を行うと、コンバージョン反応の不可逆性に起因する大きな初期不可逆容量が認められていた。非特許文献1及び非特許文献2の負極活物質において認められた初期不可逆容量も、コンバージョン反応の不可逆性が一因となっていると思われる。If the negative electrode active material made of tin dioxide can be used for the entire conversion reaction of the above formula (I) and the alloying reaction of the formula (II), it is theoretically about 0V to about 2V with respect to the Li / Li + electrode. The theoretical capacity of the conversion reaction is 711 mAhg −1 , the theoretical capacity of the alloying reaction is 783 mAhg −1 , and the total theoretical capacity reaches 1494 mAhg −1 . However, conventionally, since lithium oxide is thermodynamically stable, it has been said that the conversion reaction represented by the above formula (I) is an irreversible reaction. Therefore, in the lithium ion secondary battery using tin dioxide as the negative electrode active material, only the alloying reaction region (range of 0V to about 1V with respect to the Li / Li + electrode) that is a reversible reaction region is used. Therefore, a high discharge capacity has not been obtained. Further, when charge / discharge was performed by expanding the potential range to the potential including the conversion reaction region, a large initial irreversible capacity due to the irreversibility of the conversion reaction was recognized. The initial irreversible capacity observed in the negative electrode active materials of Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 also seems to be due to the irreversibility of the conversion reaction.

したがって、従来の二酸化スズから成る負極活物質は、容量とサイクル特性の点で満足のいくものではなかった。この問題に対し、出願人は、本願の優先権主張の基礎とされた出願の出願日後に公開されたWO2011/040022において、従来は不可逆反応であるとされていたコンバージョン反応が可逆的に進行する負極活物質を提案した。   Therefore, the conventional negative electrode active material made of tin dioxide has not been satisfactory in terms of capacity and cycle characteristics. In response to this problem, the applicant reversibly proceeds with the conversion reaction that was previously considered to be an irreversible reaction in WO2011 / 040022 published after the filing date of the application on which the priority claim of the present application is based. A negative electrode active material was proposed.

WO2011/040022に示された負極活物質は、酸化スズ粉末とナノサイズを有する導電性炭素粉末とが高分散状態で含まれている負極活物質である。この負極活物質を使用すると、従来は不可逆反応であるとされ、大きな初期不可逆容量の原因であったコンバーション反応が可逆的に進行するようになり、したがってリチウムの吸蔵及び放出のために合金化反応領域のみでなくコンバージョン反応領域をも利用することができるようになる。   The negative electrode active material shown in WO2011 / 040022 is a negative electrode active material containing tin oxide powder and nano-sized conductive carbon powder in a highly dispersed state. When this negative electrode active material is used, the conversion reaction, which has been considered to be an irreversible reaction in the past, has progressed reversibly, and therefore alloyed for the insertion and extraction of lithium. Not only the reaction area but also the conversion reaction area can be used.

コンバージョン反応が可逆的に進行するようになった理由は、現時点では明確ではないが、以下のように考えられる。ナノサイズを有する導電性炭素粉末には、酸素原子(カルボニル基、ヒドロキシル基などの表面官能基の酸素、吸着酸素)が豊富に含まれており、したがってこの豊富な酸素が介在したSn−O−C結合が生じやすくなると考えられる。そして、コンバージョン反応で生成する酸化リチウムは、以下の式(III)に示すような準安定状態で存在していると考えられ、この準安定状態の酸化リチウムからリチウムが脱離しやすい状態が形成されるため、リチウムの脱離と共に酸化スズの形成が生じやすくなり、コンバージョン反応が可逆的に生じるものと考えられる。そして、ナノサイズの導電性炭素粉末と酸化スズ粉末とが高分散で存在していると、炭素粉末と酸化スズ粉末との接触点が増加するためSn−O−C結合が多くのサイトで形成されるようになり、したがってコンバージョン反応後に式(III)の準安定状態が多くのサイトで形成されるようになる。その結果、Li/Li電極に対して0V〜約2Vの範囲での充放電サイクルを実現することができ、放電容量を大幅に増加させることができる。The reason why the conversion reaction has progressed reversibly is not clear at the present time, but is considered as follows. The conductive carbon powder having a nanosize contains abundant oxygen atoms (oxygen of surface functional groups such as carbonyl group and hydroxyl group, adsorbed oxygen). Therefore, Sn—O— mediated by this abundant oxygen is contained. It is thought that C bond is likely to occur. The lithium oxide produced by the conversion reaction is considered to exist in a metastable state as shown in the following formula (III), and a state in which lithium is easily detached from this metastable lithium oxide is formed. Therefore, it is considered that the formation of tin oxide is likely to occur along with the elimination of lithium, and the conversion reaction occurs reversibly. When nano-sized conductive carbon powder and tin oxide powder are present in a highly dispersed state, the number of contact points between the carbon powder and tin oxide powder increases, so that Sn—O—C bonds are formed at many sites. Therefore, after the conversion reaction, the metastable state of formula (III) is formed at many sites. As a result, a charge / discharge cycle in the range of 0 V to about 2 V can be realized with respect to the Li / Li + electrode, and the discharge capacity can be greatly increased.

Figure 0006124784
Figure 0006124784

特開2000−90916号公報JP 2000-90916 A

Journal of Power Sources 159(2006)345−348Journal of Power Sources 159 (2006) 345-348 CARBON 46(2008)35−40CARBON 46 (2008) 35-40

上述の酸化スズ粉末とナノサイズを有する導電性炭素粉末とが高分散状態で含まれている負極活物質により、リチウムの吸蔵及び放出のために合金化反応領域のみでなくコンバージョン反応領域をも利用することができるようになったが、さらに検討した結果、以下に比較例を用いて詳述するが、導電性炭素粉末の表面での電解液の電気化学的分解に起因すると思われる初期不可逆容量が認められることがわかった。この初期不可逆容量は、この負極活物質を正極活物質と組み合わせてリチウムイオン二次電池を構成する際に、より多くの正極活物質を必要とすることにつながり、一定体積のセルにおいては、その分負極活物質の量が少なくなって、セルあたりの容量が低くなるため好ましくない。   The negative electrode active material containing the above tin oxide powder and nano-sized conductive carbon powder in a highly dispersed state uses not only the alloying reaction region but also the conversion reaction region for lithium storage and release. As a result of further investigation, the following detailed description will be made using a comparative example. The initial irreversible capacity, which is thought to be caused by the electrochemical decomposition of the electrolyte on the surface of the conductive carbon powder. It was found that is recognized. This initial irreversible capacity leads to the need for more positive electrode active material when the negative electrode active material is combined with the positive electrode active material to form a lithium ion secondary battery. This is not preferable because the amount of the split negative electrode active material is reduced and the capacity per cell is reduced.

そこで、本発明の目的は、上述の酸化スズ粉末とナノサイズを有する導電性炭素粉末とが高分散状態で含まれている負極活物質を基礎として、この負極活物質のコンバージョン反応の可逆的な進行を維持することにより高い可逆容量を維持しつつ、さらに初期不可逆容量を低減させた負極活物質を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to reversibly convert the negative electrode active material based on the negative electrode active material containing the above-described tin oxide powder and nano-sized conductive carbon powder in a highly dispersed state. It is to provide a negative electrode active material in which the initial irreversible capacity is further reduced while maintaining a high reversible capacity by maintaining the progress.

発明者らは、鋭意検討した結果、上述の酸化スズ粉末とナノサイズを有する導電性炭素粉末とが高分散状態で含まれている負極活物質において、導電性炭素粉末の表面のうちの酸化スズと接触していない部分に酸化スズ以外の金属酸化物を担持させるか、或いは、導電性炭素粉末の表面のうちの酸化スズと接触していない部分を低導電性の無定形炭素皮膜で被覆すると、電解液の電気化学的分解を触媒する導電性炭素粉末表面の活性点が上記金属酸化物及び/又は上記無定形炭素皮膜により被覆されるためであると思われるが、初期不可逆容量が低減し、且つ、コンバージョン反応の可逆的な進行がそのまま維持されることを発見した。   As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have found that in the negative electrode active material containing the above-described tin oxide powder and nano-sized conductive carbon powder in a highly dispersed state, tin oxide out of the surface of the conductive carbon powder. When a metal oxide other than tin oxide is supported on a portion that is not in contact with tin, or a portion of the surface of the conductive carbon powder that is not in contact with tin oxide is coated with a low-conductivity amorphous carbon film. This is probably because the active sites on the surface of the conductive carbon powder that catalyze the electrochemical decomposition of the electrolyte solution are covered with the metal oxide and / or the amorphous carbon film, but the initial irreversible capacity is reduced. And it discovered that the reversible progress of the conversion reaction was maintained as it was.

したがって、本発明はまず、ナノサイズを有する導電性炭素粉末と、酸化スズ粉末と、が高分散状態で含まれているリチウムの吸蔵及び放出が可能な負極活物質であって、酸化スズ以外の金属酸化物をさらに含み、上記導電性炭素粉末の表面に、上記酸化スズ粉末と上記金属酸化物とが接触していることを特徴とする第1の負極活物質に関する。   Therefore, the present invention is a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium, in which a conductive carbon powder having a nanosize and a tin oxide powder are contained in a highly dispersed state. The present invention further relates to a first negative electrode active material, further comprising a metal oxide, wherein the tin oxide powder and the metal oxide are in contact with the surface of the conductive carbon powder.

本明細書において、「金属酸化物」の範囲には、典型金属、遷移金属及び半金属の酸化物が含まれるが、酸化スズは除外される。また、「粉末」の形状には限定がなく、球状粒子に限定されず、針状、管状或いは紐状のものも「粉末」の範囲に含まれる。そして、「ナノサイズを有する」とは、粉末が球状粒子である場合には、平均粒径が1〜500nm、好ましくは1〜50nmであることを意味し、粉末が針状、管状或いは紐状である場合には、平均直径が1〜500nm、好ましくは1〜50nmであることを意味する。また、「高分散状態」とは、導電性炭素粉末及び酸化スズ粉末の一次粒子の、一般的には30質量%以上、好ましくは85質量%以上、より好ましくは95質量%以上、特に好ましくは98質量%以上が凝集していないことを意味する。ここで、粉末の非凝集率は、透過型電子顕微鏡(TEM)写真により粉末の状態を観察した結果から算出した値である。さらに、「担持」の語は、担体(導電性炭素粉末)より小さい平均サイズを有する被担持物(酸化スズ等)が担体の表面に接触していることを意味する。また、「低導電性の無定形炭素皮膜」とは、複合体に含まれている導電性炭素粉末の電気伝導率の1/100以下、好ましくは1/1000以下、特に好ましくは1/10000以下の電気伝導率を有する無定形炭素皮膜を意味する。   In the present specification, the range of “metal oxide” includes oxides of typical metals, transition metals and metalloids, but excludes tin oxide. Further, the shape of the “powder” is not limited and is not limited to spherical particles, and needles, tubes, or strings are also included in the “powder” range. And, “having nanosize” means that when the powder is a spherical particle, the average particle diameter is 1 to 500 nm, preferably 1 to 50 nm, and the powder is needle-like, tubular or string-like The mean diameter is 1 to 500 nm, preferably 1 to 50 nm. The “highly dispersed state” is generally 30% by mass or more, preferably 85% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and particularly preferably primary particles of the conductive carbon powder and tin oxide powder. It means that 98 mass% or more is not aggregated. Here, the non-aggregation rate of the powder is a value calculated from the result of observing the state of the powder with a transmission electron microscope (TEM) photograph. Furthermore, the term “supported” means that an object to be supported (such as tin oxide) having an average size smaller than the support (conductive carbon powder) is in contact with the surface of the support. The “low conductivity amorphous carbon film” is 1/100 or less, preferably 1/1000 or less, particularly preferably 1/10000 or less of the electrical conductivity of the conductive carbon powder contained in the composite. An amorphous carbon film having an electrical conductivity of

本発明の第1の負極活物質では、高分散状態で存在するナノサイズの導電性炭素粉末と酸化スズ粉末とによりSn−O−C結合が生じやすくなり、したがってコンバージョン反応後に上記式(III)に示す準安定状態が多くのサイトで形成され、その結果、Li/Li電極に対して0V〜約2Vの範囲での充放電サイクルを実現することができ、放電容量を大幅に増加させることができる。また、電解液の電気化学的分解を触媒する導電性炭素粉末の表面の活性点が金属酸化物により被覆され、電解液の電気化学的分解が阻害されるためであると思われるが、初期不可逆容量が低減する。したがって、本発明の第1の負極活物質は、高い可逆容量を有する上に低減した初期不可逆容量を有する負極活物質である。In the first negative electrode active material of the present invention, the nano-sized conductive carbon powder and tin oxide powder that are present in a highly dispersed state are likely to generate Sn—O—C bonds, and therefore, after the conversion reaction, the above formula (III) As a result, the charge / discharge cycle in the range of 0V to about 2V can be realized with respect to the Li / Li + electrode, and the discharge capacity can be greatly increased. Can do. In addition, the active sites on the surface of the conductive carbon powder that catalyze the electrochemical decomposition of the electrolytic solution are covered with metal oxide, which seems to inhibit the electrochemical decomposition of the electrolytic solution, but the initial irreversible Capacity is reduced. Therefore, the first negative electrode active material of the present invention is a negative electrode active material having a high reversible capacity and a reduced initial irreversible capacity.

本発明の第1の負極活物質において、ナノサイズの導電性炭素粉末は、好ましくはナノサイズの球状粒子であり、導電性を有していれば良いが、粒径が小さい方が好ましく、10〜50nmの平均粒径を有する球状粒子であるのが特に好ましい。粒径が小さく、比表面積が大きい炭素粉末は、豊富に酸素(表面官能基の酸素、吸着酸素)を有し、したがってSn−O−C結合がさらに生じやすくなり、上記準安定状態がさらに形成されやすいからであり、また酸化スズ粉末の分散状態がさらに良好になるからである。   In the first negative electrode active material of the present invention, the nano-sized conductive carbon powder is preferably nano-sized spherical particles and may have conductivity, but preferably has a smaller particle size. Particular preference is given to spherical particles having an average particle diameter of ˜50 nm. A carbon powder with a small particle size and a large specific surface area has abundant oxygen (oxygen of surface functional groups, adsorbed oxygen), and therefore Sn-O—C bonds are more likely to occur, and the above metastable state is further formed. This is because the dispersion state of the tin oxide powder is further improved.

酸化スズ粉末もナノサイズを有しているのが好ましく、ナノサイズを有する球状粒子、特に1〜10nmの平均粒径を有する微細な球状粒子であるのが特に好ましい。このような酸化スズ粉末が導電性炭素粉末上に担持されていると、酸化スズの表面積が増加するため、Sn−O−C結合がさらに生じやすくなり、上記準安定状態がさらに形成されやすくなるからである。そして、ナノサイズを有し且つ表面に金属酸化物を担持している導電性炭素粉末、好ましくは球状粒子と、これに担持されているナノサイズを有する酸化スズ粉末、好ましくは球状粒子により、高い可逆容量を有し、低減した初期不可逆容量を有し、その上、Li/Li電極に対して0V〜約2Vの範囲での充放電サイクル試験においても放電容量の減少が少ない、サイクル特性が極めて良好な負極活物質が得られる。The tin oxide powder also preferably has a nanosize, and particularly preferably spherical particles having a nanosize, particularly fine spherical particles having an average particle diameter of 1 to 10 nm. When such a tin oxide powder is supported on the conductive carbon powder, the surface area of the tin oxide increases, so that a Sn—O—C bond is more likely to occur, and the metastable state is more easily formed. Because. The conductive carbon powder having nano-size and supporting the metal oxide on the surface, preferably spherical particles, and the tin oxide powder having nano-size supported thereon, preferably spherical particles It has reversible capacity, reduced initial irreversible capacity, and in addition, the cycle characteristics are small in discharge capacity even in the charge / discharge cycle test in the range of 0V to about 2V with respect to the Li / Li + electrode. A very good negative electrode active material can be obtained.

酸化スズと炭素とを複合化した負極活物質の体積膨張や凝集といった構造変化については、従来は合金化反応領域のみで考察がなされ、コンバージョン反応領域での考察がなされてこなかった。コンバージョン反応が不可逆反応であるとされ、もっぱら可逆反応領域である合金化反応領域のみが利用されてきたからである。しかしながら、ナノサイズを有する導電性炭素粉末と酸化スズ粉末とが高分散状態で含まれている負極活物質の採用により、コンバージョン領域を含む電位範囲での充放電サイクル試験が可能になり、コンバージョン反応領域における考察が可能となった。その結果、酸化スズと炭素との負極活物質において、コンバージョン反応領域を含む電位範囲で良好なサイクル特性を有する負極活物質を得るためには、合金化反応領域における体積変化による応力の抑制ばかりでなく、コンバージョン反応領域で生ずる負極活物質の凝集を抑制することが重要であることが分かった(本願の優先権主張の基礎とされた出願の出願日後に公開されたWO2011/040022参照)。   Conventionally, structural changes such as volume expansion and aggregation of the negative electrode active material in which tin oxide and carbon are combined have been considered only in the alloying reaction region, and have not been considered in the conversion reaction region. This is because the conversion reaction is considered to be an irreversible reaction, and only the alloying reaction region, which is a reversible reaction region, has been used. However, the adoption of a negative electrode active material that contains nano-sized conductive carbon powder and tin oxide powder in a highly dispersed state enables charge / discharge cycle tests in the potential range including the conversion region, and conversion reaction. Consideration in the area became possible. As a result, in order to obtain a negative electrode active material having good cycle characteristics in the potential range including the conversion reaction region in the negative electrode active material of tin oxide and carbon, only suppression of stress due to volume change in the alloying reaction region is required. It was also found that it is important to suppress aggregation of the negative electrode active material occurring in the conversion reaction region (see WO2011 / 040022 published after the filing date of the application on which the priority of the present application is based).

この凝集を抑制するために、表面積の大きいナノサイズの導電性炭素粉末の使用が有効であり、この炭素粉末と酸化スズ粉末とが高分散で存在していることが重要であるが、上記導電性炭素粉末が空隙を有しており、上記酸化スズ粉末が実質的に上記空隙内に存在しているのが好ましい。負極活物質の凝集が、特に導電性炭素粉末の外面上に担持された酸化スズ粉末により誘発されることが分かっているからである。なお、「空隙」には、多孔質炭素粉末の孔隙のほか、ケッチェンブラック(登録商標:以下、単に「ケッチェンブラック」と表す。)の内部空孔、カーボンナノファイバやカーボンナノチューブのチューブ内空隙及びチューブ間空隙も含まれる。また、「酸化スズが実質的に空隙内に存在している」の語は、酸化スズ全体の95質量%以上、好ましくは98質量%以上、特に好ましくは99質量%以上が空隙内に存在していることを意味する。 In order to suppress this aggregation, it is effective to use a nano-sized conductive carbon powder having a large surface area, and it is important that the carbon powder and the tin oxide powder are present in a highly dispersed state. It is preferable that the porous carbon powder has voids and the tin oxide powder is substantially present in the voids. This is because it has been found that the aggregation of the negative electrode active material is particularly induced by the tin oxide powder supported on the outer surface of the conductive carbon powder. In addition to the pores of porous carbon powder, “voids” include internal pores of Ketjen Black (registered trademark: hereinafter simply referred to as “Ketjen Black”) , carbon nanotubes and carbon nanotube tubes. Voids and intertube gaps are also included. The term “tin oxide is substantially present in the void” means that 95% by mass or more, preferably 98% by mass or more, particularly preferably 99% by mass or more of the entire tin oxide is present in the void. Means that

中でも、上記導電性炭素粉末として、中空シェル構造を有し且つシェルの内面と外面とをつなぐ連続気泡を有するケッチェンブラックを使用するのが好ましい。ケッチェンブラックは、表面積が大きく、内外面及びエッジ面に多くの酸素(表面官能基の酸素、吸着酸素)を有しているため、Sn−O−C結合及び上記準安定状態が豊富に形成される。また、ケッチェンブラックの内部空孔内にナノサイズの酸化スズ粉末を優先的に担持することができるため、コンバージョン反応領域で生ずる負極活物質の凝集が抑制され、さらにシェルにより合金化反応領域のスズの体積膨張が効果的に抑制される。   Among them, as the conductive carbon powder, it is preferable to use ketjen black having a hollow shell structure and having open cells connecting the inner surface and the outer surface of the shell. Ketjen Black has a large surface area and a large amount of oxygen (surface functional group oxygen, adsorbed oxygen) on the inner and outer surfaces and the edge surface, so abundant formation of Sn-O-C bonds and the above metastable states Is done. In addition, since nano-sized tin oxide powder can be preferentially supported in the internal pores of the ketjen black, aggregation of the negative electrode active material occurring in the conversion reaction region is suppressed, and the alloying reaction region is The volume expansion of tin is effectively suppressed.

本発明の第1の負極活物質では、上記導電性炭素粉末の表面を被覆している低導電性の無定形炭素皮膜をさらに含むことができる。電解液の電気化学的分解を触媒する導電性炭素粉末の表面の活性点のうち、金属酸化物により被覆されていない活性点が低導電性の無定形炭素皮膜により効果的に被覆され、電解液の電気化学的分解が効果的に阻害されるためであると思われるが、金属酸化物と低導電性の無定形炭素皮膜との相乗効果により負極活物質の初期不可逆容量が大幅に低減し、且つ、コンバージョン反応の可逆的な進行がそのまま維持される。上記無定形炭素皮膜の表面の状態も導電性炭素粉末の表面の状態と同様であるが、無定形炭素皮膜が低導電性であるため、電解液の電気化学的分解のために必要な電子が無定形炭素皮膜の表面に供給されにくく、したがって無定形炭素皮膜の表面での電解液の電気化学的分解が抑制される。   The first negative electrode active material of the present invention can further include a low-conductivity amorphous carbon film covering the surface of the conductive carbon powder. Of the active points on the surface of the conductive carbon powder that catalyze the electrochemical decomposition of the electrolytic solution, the active points that are not covered with the metal oxide are effectively covered with the low-conductivity amorphous carbon film, and the electrolytic solution This is thought to be due to the effective inhibition of the electrochemical decomposition of the metal, but the initial irreversible capacity of the negative electrode active material is greatly reduced by the synergistic effect of the metal oxide and the low-conductivity amorphous carbon film, In addition, the reversible progress of the conversion reaction is maintained as it is. The surface state of the amorphous carbon film is the same as the surface state of the conductive carbon powder. However, since the amorphous carbon film has low conductivity, electrons necessary for the electrochemical decomposition of the electrolytic solution are not generated. It is difficult to be supplied to the surface of the amorphous carbon film, and therefore, electrochemical decomposition of the electrolytic solution on the surface of the amorphous carbon film is suppressed.

上記低導電性の無定形炭素皮膜は、グルタミン酸の不完全燃焼により得られた皮膜であるのが好ましい。グルタミン酸の不完全燃焼により緻密な皮膜が得られる。そして、導電性炭素粉末の表面の活性点のうち、金属酸化物により被覆されていない活性点がこの緻密な皮膜により被覆されるためであると思われるが、負極活物質の初期不可逆容量が顕著に低減する。   The low-conductivity amorphous carbon film is preferably a film obtained by incomplete combustion of glutamic acid. A dense film is obtained by incomplete combustion of glutamic acid. And it seems that among the active sites on the surface of the conductive carbon powder, the active sites not covered with the metal oxide are covered with this dense film, but the initial irreversible capacity of the negative electrode active material is remarkable. To reduce.

本発明はさらに、ナノサイズを有する導電性炭素粉末と、酸化スズ粉末と、が高分散状態で含まれているリチウムの吸蔵及び放出が可能な負極活物質であって、上記導電性炭素粉末の表面に上記酸化スズ粉末が接触しており、上記導電性炭素粉末の表面を被覆している低導電性の無定形炭素皮膜をさらに含むことを特徴とする第2の負極活物質に関する。   The present invention further relates to a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium in which a conductive carbon powder having nanosize and a tin oxide powder are contained in a highly dispersed state. The present invention relates to a second negative electrode active material, further comprising a low-conductivity amorphous carbon film that is in contact with the tin oxide powder and covers the surface of the conductive carbon powder.

本発明の第2の負極活物質では、高分散状態で存在するナノサイズの導電性炭素粉末と酸化スズ粉末とによりSn−O−C結合が生じやすくなり、したがってコンバージョン反応後に上記式(III)に示す準安定状態が多くのサイトで形成され、その結果、Li/Li電極に対して0V〜約2Vの範囲での充放電サイクルを実現することができ、放電容量を大幅に増加させることができる。また、電解液の電気化学的分解を触媒する導電性炭素粉末の表面の活性点が低導電性の無定形炭素皮膜により被覆され、電解液の電気化学的分解が阻害されるためであると思われるが、初期不可逆容量が低減する。上述したように、上記無定形炭素皮膜の表面の状態も導電性炭素粉末の表面の状態と同様であるが、無定形炭素皮膜が低導電性であるため、電解液の電気化学的分解のために必要な電子が無定形炭素皮膜の表面に供給されにくく、したがって無定形炭素皮膜の表面での電解液の電気化学的分解が抑制される。したがって、本発明の第2の負極活物質は、高い可逆容量を有する上に低減した初期不可逆容量を有する負極活物質である。In the second negative electrode active material of the present invention, Sn—O—C bonds are likely to occur due to the nano-sized conductive carbon powder and tin oxide powder that are present in a highly dispersed state, and therefore the above formula (III) after the conversion reaction. As a result, the charge / discharge cycle in the range of 0V to about 2V can be realized with respect to the Li / Li + electrode, and the discharge capacity can be greatly increased. Can do. Also, it seems that the active sites on the surface of the conductive carbon powder that catalyze the electrochemical decomposition of the electrolyte solution are covered with a low-conductivity amorphous carbon film, which inhibits the electrochemical decomposition of the electrolyte solution. However, the initial irreversible capacity is reduced. As described above, the surface state of the amorphous carbon film is the same as the surface state of the conductive carbon powder. However, because the amorphous carbon film has low conductivity, the electrolyte solution is electrochemically decomposed. Therefore, the electrons necessary for this are difficult to be supplied to the surface of the amorphous carbon film, and thus the electrochemical decomposition of the electrolytic solution on the surface of the amorphous carbon film is suppressed. Therefore, the second negative electrode active material of the present invention is a negative electrode active material having a high reversible capacity and a reduced initial irreversible capacity.

本発明の第1の負極活物質と同様に第2の負極活物質においても、低導電性の無定形炭素皮膜は、グルタミン酸を不完全燃焼させることにより得られた皮膜であるのが好ましい。また、ナノサイズの導電性炭素粉末は、好ましくはナノサイズの球状粒子であり、導電性を有していれば良いが、粒径が小さい方が好ましく、10〜50nmの平均粒径を有する球状粒子であるのが特に好ましい。酸化スズ粉末もナノサイズを有しているのが好ましく、ナノサイズを有する球状粒子、特に1〜10nmの平均粒径を有する微細な球状粒子であるのが特に好ましい。ナノサイズを有し且つ表面に低導電性の無定形炭素皮膜を有する導電性炭素粉末、好ましくは球状粒子と、これに担持されているナノサイズを有する酸化スズ粉末、好ましくは球状粒子により、高い可逆容量を有し、低減した初期不可逆容量を有し、その上、Li/Li電極に対して0V〜約2Vの範囲での充放電サイクル試験においても放電容量の減少が少ない、サイクル特性が極めて良好な負極活物質が得られる。In the second negative electrode active material as well as the first negative electrode active material of the present invention, the low-conductivity amorphous carbon film is preferably a film obtained by incompletely burning glutamic acid. In addition, the nano-sized conductive carbon powder is preferably a nano-sized spherical particle, and may be conductive, but a smaller particle size is preferable, and a spherical particle having an average particle size of 10 to 50 nm. Particular preference is given to particles. The tin oxide powder also preferably has a nanosize, and particularly preferably spherical particles having a nanosize, particularly fine spherical particles having an average particle diameter of 1 to 10 nm. Conductive carbon powder having nano-sized and low-conductivity amorphous carbon coating on the surface, preferably spherical particles, and tin oxide powder having nano-size supported thereon, preferably spherical particles. It has reversible capacity, reduced initial irreversible capacity, and in addition, the cycle characteristics are small in discharge capacity even in the charge / discharge cycle test in the range of 0V to about 2V with respect to the Li / Li + electrode. A very good negative electrode active material can be obtained.

また、本発明の第1の負極活物質と同様に本発明の第2の負極活物質においても、導電性炭素粉末が空隙を有しており、酸化スズ粉末が実質的に上記空隙内に存在しているのが好ましく、中でも、上記導電性炭素粉末として、中空シェル構造を有し且つシェルの内面と外面とをつなぐ連続気泡を有するケッチェンブラックを使用するのが好ましい。   Further, in the second negative electrode active material of the present invention as well as the first negative electrode active material of the present invention, the conductive carbon powder has voids, and the tin oxide powder is substantially present in the voids. In particular, it is preferable to use ketjen black having a hollow shell structure and having open cells connecting the inner surface and the outer surface of the shell as the conductive carbon powder.

本発明の第1の負極活物質及び第2の負極活物質のうち、酸化スズ粉末がナノサイズを有する球状粒子であり且つ上記導電性炭素粉末に担持されている形態の負極活物質は、超遠心力場におけるゾルゲル反応と分散とを利用することにより、好適に製造することができる。   Of the first negative electrode active material and the second negative electrode active material of the present invention, the negative electrode active material in a form in which the tin oxide powder is a spherical particle having a nanosize and is supported on the conductive carbon powder, By utilizing the sol-gel reaction and dispersion in a centrifugal field, it can be suitably produced.

したがって、本発明はまた、旋回可能な反応器内に、酸化スズ前駆体及び酸化スズ前駆体以外の金属酸化物前駆体を溶解させた溶液にナノサイズを有する導電性炭素粉末を添加した反応液を導入する工程、及び、上記反応器を旋回させて、上記反応液にずり応力と遠心力とを加えながら上記酸化スズ前駆体及び上記金属酸化物前駆体の加水分解反応と重縮合反応とを行うと同時に、得られた反応生成物を上記ナノサイズを有する導電性炭素粉末に高分散状態で担持させる工程を含むことを特徴とする第1の負極活物質の製造方法に関する。   Therefore, the present invention also provides a reaction solution in which a conductive carbon powder having nanosize is added to a solution in which a metal oxide precursor other than a tin oxide precursor and a tin oxide precursor is dissolved in a swirlable reactor. And the reaction of the hydrolysis and polycondensation reaction of the tin oxide precursor and the metal oxide precursor while applying shear stress and centrifugal force to the reaction solution by turning the reactor. It is related with the manufacturing method of the 1st negative electrode active material characterized by including the process of carrying | supporting the obtained reaction product on the conductive carbon powder which has the said nano size in a highly dispersed state simultaneously with performing.

本明細書において、「酸化スズ前駆体」とは、負極活物質の製造工程を介して酸化スズに変化する化合物を意味する。また、「金属酸化物前駆体」とは、負極活物質の製造工程を介して金属酸化物に変化する化合物を意味し、酸化スズ前駆体は除外される。さらに、後述する「無定形炭素前駆体」の語は、熱処理により熱分解(不完全燃焼)して無定形炭素に変化する化合物を意味し、熱分解の前に揮発する化合物は除外される。また、本明細書では、4種の負極活物質、すなわち、ナノサイズを有する導電性炭素粉末と酸化スズ粉末とが高分散状態で含まれている負極活物質、ナノサイズを有する導電性炭素粉末と酸化スズ粉末とが高分散状態で含まれており、金属酸化物をさらに含む負極活物質、ナノサイズを有する導電性炭素粉末と酸化スズ粉末とが高分散状態で含まれており、低導電性の無定形炭素皮膜をさらに含む負極活物質、及び、ナノサイズを有する導電性炭素粉末と酸化スズ粉末とが高分散状態で含まれており、金属酸化物と低導電性の無定形炭素皮膜とをさらに含む負極活物質が説明される。このうち、ナノサイズを有する導電性炭素粉末と酸化スズ粉末とが高分散状態で含まれている負極活物質、及び、ナノサイズを有する導電性炭素粉末と酸化スズ粉末とが高分散状態で含まれており、金属酸化物をさらに含む負極活物質は、しばしば「複合体」とも表わされる。   In the present specification, the “tin oxide precursor” means a compound that changes to tin oxide through the production process of the negative electrode active material. The “metal oxide precursor” means a compound that changes to a metal oxide through the production process of the negative electrode active material, and excludes a tin oxide precursor. Furthermore, the term “amorphous carbon precursor” to be described later means a compound that is thermally decomposed (incomplete combustion) and changes to amorphous carbon by heat treatment, and excludes a compound that volatilizes before thermal decomposition. Further, in this specification, four types of negative electrode active materials, that is, a negative electrode active material containing a nanosized conductive carbon powder and a tin oxide powder in a highly dispersed state, and a nanosized conductive carbon powder. And a tin oxide powder are included in a highly dispersed state, and a negative active material further including a metal oxide, a nano-sized conductive carbon powder and a tin oxide powder are included in a highly dispersed state, and low conductivity Negative electrode active material further comprising a conductive amorphous carbon film, and a conductive carbon powder and a tin oxide powder having nano-size are contained in a highly dispersed state, and a metal oxide and a low-conductivity amorphous carbon film A negative electrode active material further comprising: Among these, the negative electrode active material in which the conductive carbon powder and the tin oxide powder having nano size are included in a highly dispersed state, and the conductive carbon powder and the tin oxide powder having a nano size are included in a highly dispersed state. The negative electrode active material further including a metal oxide is often referred to as a “composite”.

この製造方法において、反応液にずり応力と遠心力の双方の機械的エネルギーが同時に加えられることによって、この機械的エネルギーが化学エネルギーに転化することによるものと思われるが、従来にない速度で上記酸化スズ前駆体及び上記金属酸化物前駆体の加水分解反応と重縮合反応とを行うことができ、同時に得られた反応生成物を上記導電性炭素粉末に高分散状態で担持させることができる。その結果、ナノサイズの酸化スズの球状粒子が高分散状態で導電性炭素粉末に担持されており、さらに金属酸化物が少なくとも導電性炭素粉末の表面のうちの酸化スズと接触していない部分に担持されている負極活物質が得られる。   In this production method, it is considered that mechanical energy of both shear stress and centrifugal force is simultaneously applied to the reaction solution, and this mechanical energy is converted to chemical energy. The hydrolysis reaction and polycondensation reaction of the tin oxide precursor and the metal oxide precursor can be performed, and the reaction product obtained at the same time can be supported on the conductive carbon powder in a highly dispersed state. As a result, spherical particles of nano-sized tin oxide are supported on the conductive carbon powder in a highly dispersed state, and the metal oxide is at least on the surface of the conductive carbon powder that is not in contact with the tin oxide. A supported negative electrode active material is obtained.

特に、導電性炭素粉末としてケッチェンブラックを使用すると、ケッチェンブラックの内部空孔内にナノサイズの酸化スズの球状粒子、好ましくは1〜10nmの平均粒径を有する球状粒子、特に好ましくは1〜2nmの平均粒径を有する球状粒子を効果的に担持することができるため、コンバージョン反応領域で生ずる負極活物質の凝集が抑制され、さらにシェルにより合金化反応領域のスズの体積膨張が効果的に抑制されるため極めて好ましい。   In particular, when ketjen black is used as the conductive carbon powder, spherical particles of nano-sized tin oxide in the inner pores of the ketjen black, preferably spherical particles having an average particle diameter of 1 to 10 nm, particularly preferably 1 Since spherical particles having an average particle diameter of ˜2 nm can be effectively supported, aggregation of the negative electrode active material generated in the conversion reaction region is suppressed, and further, the volume expansion of tin in the alloying reaction region is effective by the shell. Therefore, it is extremely preferable.

上記製造方法において、旋回する上記反応器内で上記酸化スズ前駆体及び上記金属酸化物前駆体を含む薄膜を生成させ、該薄膜にずり応力と遠心力とを加えると、薄膜内の上記酸化スズ前駆体及び上記金属酸化物前駆体に大きなずり応力と遠心力が加わり、さらに加水分解反応と重縮合反応とを促進させることができる。上記反応のために、外筒と内筒の同心円筒からなり、内筒の側面に貫通孔が設けられ、外筒の開口部にせき板が配置されている反応器を好適に使用することができる。そして、内筒の旋回による遠心力によって、内筒内の反応液を内筒の貫通孔を通じて外筒の内壁面に移動させ、外筒の内壁面に上記酸化スズ前駆体及び上記金属酸化物前駆体を含む薄膜を生成させるとともに、該薄膜にずり応力と遠心力を加えながら上記酸化スズ前駆体及び上記金属酸化物前駆体の加水分解と重縮合反応とを促進させる。ここで、薄膜の厚みを5mm以下とすることにより、また、上記反応器の内筒内の反応液に加える遠心力を1500kgms−2以上に設定することにより、酸化スズの球状粒子及び金属酸化物の微粒子化と高分散化の効果を高めることができる。In the manufacturing method, when a thin film containing the tin oxide precursor and the metal oxide precursor is generated in the swirling reactor and shear stress and centrifugal force are applied to the thin film, the tin oxide in the thin film is formed. A large shear stress and centrifugal force are applied to the precursor and the metal oxide precursor, and further hydrolysis and polycondensation reactions can be promoted. For the above reaction, it is preferable to use a reactor that is composed of a concentric cylinder of an outer cylinder and an inner cylinder, a through-hole is provided on the side surface of the inner cylinder, and a slat is arranged at the opening of the outer cylinder. it can. Then, the reaction liquid in the inner cylinder is moved to the inner wall surface of the outer cylinder through the through-hole of the inner cylinder by centrifugal force due to the turning of the inner cylinder, and the tin oxide precursor and the metal oxide precursor are transferred to the inner wall surface of the outer cylinder. In addition to generating a thin film containing a body, hydrolysis and polycondensation reaction of the tin oxide precursor and the metal oxide precursor are promoted while applying shear stress and centrifugal force to the thin film. Here, by setting the thickness of the thin film to 5 mm or less, and setting the centrifugal force applied to the reaction liquid in the inner cylinder of the reactor to 1500 kgms −2 or more, the spherical particles of tin oxide and the metal oxide The effect of making fine particles and increasing the dispersion can be enhanced.

また、ナノサイズを有する酸化スズの球状粒子と金属酸化物とが導電性炭素粉末に担持されており、上記導電性炭素粉末の表面を被覆している低導電性の無定形炭素皮膜をさらに含む、極めて好ましい第1の負極活物質は、上述の超遠心力場におけるゾルゲル反応と分散とを利用する製造方法により得られた負極活物質(複合体)と無定形炭素前駆体との混錬物を得る工程、及び、上記混錬物を熱処理することにより上記無定形炭素前駆体を熱分解して低導電性の無定形炭素皮膜を形成する工程を含むことを特徴とする負極活物質の製造方法により得ることができる。上記無定形炭素前駆体としては、熱処理により熱分解(不完全燃焼)して低導電性の無定形炭素に変化する化合物を特に限定なく使用することができる。例として、単糖、オリゴ糖、多糖、ヒドロキシ酸、脂肪酸、ポリオール、アミノ酸、及びこれらの誘導体が挙げられる。グルタミン酸を上記無定形炭素前駆体として特に好ましく使用することができる。   In addition, the nano-sized tin oxide spherical particles and the metal oxide are supported on the conductive carbon powder, and further includes a low-conductivity amorphous carbon film covering the surface of the conductive carbon powder. A very preferable first negative electrode active material is a kneaded product of a negative electrode active material (composite) and an amorphous carbon precursor obtained by the production method using the sol-gel reaction and dispersion in the ultracentrifugal force field described above. And a process of thermally decomposing the amorphous carbon precursor to form a low-conductivity amorphous carbon film by heat-treating the kneaded product. It can be obtained by a method. As the amorphous carbon precursor, a compound that is thermally decomposed (incompletely burned) by heat treatment and changes to amorphous carbon having low conductivity can be used without any particular limitation. Examples include monosaccharides, oligosaccharides, polysaccharides, hydroxy acids, fatty acids, polyols, amino acids, and derivatives thereof. Glutamic acid can be particularly preferably used as the amorphous carbon precursor.

上記複合体と上記無定形炭素前駆体とを混錬することによって、少なくとも導電性炭素粉末の表面のうちの酸化スズ及び金属酸化物と接触していない部分に無定形炭素前駆体の層が形成される。さらに混錬物を熱処理し、上記無定形炭素前駆体を熱分解して低導電性の無定形炭素に変化させると、少なくとも導電性炭素粉末の表面のうちの酸化スズ及び金属酸化物と接触していない部分に低導電性の無定形炭素皮膜が形成される。この方法により、金属酸化物と低導電性の無定形炭素皮膜との相乗効果により初期不可逆容量が大幅に低減した負極活物質を得ることができる。一般に、混練時に上記無定形炭素前駆体が上記複合体の隣り合う粒の間に形成された間隙部分にも侵入し、熱分解時に上記無定形炭素前駆体の熱分解物である低導電性の無定形炭素層がこの間隙部分においても形成されるため、最終的に得られた負極活物質の比表面積が複合体の比表面積より低下する。このことも初期不可逆容量の低下に寄与していると考えられる。   By kneading the composite and the amorphous carbon precursor, an amorphous carbon precursor layer is formed on at least a portion of the surface of the conductive carbon powder that is not in contact with tin oxide and metal oxide. Is done. Furthermore, when the kneaded material is heat-treated and the amorphous carbon precursor is pyrolyzed to be converted into amorphous carbon having low conductivity, it contacts at least tin oxide and metal oxide on the surface of the conductive carbon powder. A low-conductivity amorphous carbon film is formed on the unexposed portion. By this method, a negative electrode active material in which the initial irreversible capacity is significantly reduced by the synergistic effect of the metal oxide and the low-conductivity amorphous carbon film can be obtained. In general, the amorphous carbon precursor penetrates into gaps formed between adjacent grains of the composite during kneading, and is a low-conductivity, which is a thermal decomposition product of the amorphous carbon precursor during thermal decomposition. Since the amorphous carbon layer is formed also in this gap portion, the specific surface area of the finally obtained negative electrode active material is lower than the specific surface area of the composite. This is also considered to contribute to a decrease in the initial irreversible capacity.

本発明はまた、旋回可能な反応器内に、酸化スズ前駆体を溶解させた溶液にナノサイズを有する導電性炭素粉末を添加した反応液を導入する工程、上記反応器を旋回させて、上記反応液にずり応力と遠心力とを加えながら上記酸化スズ前駆体の加水分解反応と重縮合反応とを行うと同時に、得られた反応生成物を上記ナノサイズを有する導電性炭素粉末に高分散状態で担持させる工程、上記反応生成物を担持した導電性炭素粉末と無定形炭素前駆体との混錬物を得る工程、及び、上記混錬物を熱処理することにより上記無定形炭素前駆体を熱分解して低導電性の無定形炭素皮膜を形成する工程を含むことを特徴とする第2の負極活物質の製造方法に関する。   The present invention also includes a step of introducing a reaction solution in which a conductive carbon powder having nanosize is added to a solution in which a tin oxide precursor is dissolved in a swirlable reactor, swirling the reactor, and The tin oxide precursor is hydrolyzed and polycondensed while applying shear stress and centrifugal force to the reaction solution, and at the same time, the resulting reaction product is highly dispersed in the conductive carbon powder having the nanosize. A step of supporting the amorphous carbon precursor by heat-treating the kneaded product, a step of obtaining a kneaded product of the conductive carbon powder carrying the reaction product and an amorphous carbon precursor, The present invention relates to a method for producing a second negative electrode active material comprising a step of thermally decomposing to form a low-conductivity amorphous carbon film.

この製造方法において、反応液にずり応力と遠心力の双方の機械的エネルギーが同時に加えられることによって、この機械的エネルギーが化学エネルギーに転化することによるものと思われるが、従来にない速度で酸化スズ前駆体の加水分解反応と重縮合反応とを行うことができ、同時に得られた反応生成物を導電性炭素粉末に高分散状態で担持させることができる。そして、得られた反応生成物を担持した導電性炭素粉末を必要に応じて乾燥させると、ナノサイズを有する導電性炭素粉末とナノサイズを有する酸化スズの球状粒子とが高分散状態で含まれている負極活物質(複合体)が得られる。これに続いて、上記複合体と上記無定形炭素前駆体と混錬することによって、少なくとも導電性炭素粉末の表面のうちの酸化スズと接触していない部分に無定形炭素前駆体の層が形成される。さらに混錬物を熱処理し、上記無定形炭素前駆体を熱分解して低導電性の無定形炭素に変化させると、少なくとも導電性炭素粉末の表面のうちの酸化スズと接触していない部分に低導電性の無定形炭素皮膜が形成される。この製造方法においても一般に、混練時に上記無定形炭素前駆体が上記複合体の隣り合う粒の間に形成された間隙部分にも侵入し、熱分解時に上記無定形炭素前駆体の熱分解物である低導電性の無定形炭素層がこの間隙部分においても形成されるため、最終的に得られた負極活物質の比表面積が複合体の比表面積より低下する。このことも初期不可逆容量の低下に寄与していると考えられる。この製造法においても、導電性炭素粉末としてケッチェンブラックを使用するのが好ましく、無定形炭素前駆体としてグルタミン酸を使用するのが好ましい。   In this manufacturing method, mechanical energy of both shear stress and centrifugal force is applied to the reaction solution at the same time, and this mechanical energy is considered to be converted into chemical energy. A hydrolysis reaction and a polycondensation reaction of the tin precursor can be performed, and at the same time, the obtained reaction product can be supported on the conductive carbon powder in a highly dispersed state. Then, when the conductive carbon powder carrying the obtained reaction product is dried as necessary, nano-sized conductive carbon powder and nano-sized tin oxide spherical particles are contained in a highly dispersed state. Negative electrode active material (composite) is obtained. Subsequently, by kneading the composite and the amorphous carbon precursor, an amorphous carbon precursor layer is formed at least on the surface of the conductive carbon powder that is not in contact with tin oxide. Is done. Furthermore, when the kneaded material is heat-treated and the amorphous carbon precursor is thermally decomposed to change to amorphous carbon having low conductivity, at least a portion of the surface of the conductive carbon powder that is not in contact with tin oxide is applied. A low conductivity amorphous carbon film is formed. Also in this production method, generally, the amorphous carbon precursor penetrates into a gap formed between adjacent grains of the composite during kneading, and is a pyrolysis product of the amorphous carbon precursor during thermal decomposition. Since a certain low-conductivity amorphous carbon layer is formed also in this gap portion, the specific surface area of the finally obtained negative electrode active material is lower than the specific surface area of the composite. This is also considered to contribute to a decrease in the initial irreversible capacity. Also in this production method, it is preferable to use ketjen black as the conductive carbon powder, and it is preferable to use glutamic acid as the amorphous carbon precursor.

この製造方法において、旋回する上記反応器内で上記酸化スズ前駆体を含む薄膜を生成させ、該薄膜にずり応力と遠心力とを加えると、薄膜内の上記酸化スズ前駆体に大きなずり応力と遠心力が加わり、さらに加水分解反応と重縮合反応とを促進させることができる。この製造方法でも、上記反応のために、外筒と内筒の同心円筒からなり、内筒の側面に貫通孔が設けられ、外筒の開口部にせき板が配置されている反応器を好適に使用することができる。そして、内筒の旋回による遠心力によって、内筒内の反応液を内筒の貫通孔を通じて外筒の内壁面に移動させ、外筒の内壁面に上記酸化スズ前駆体を含む薄膜を生成させるとともに、該薄膜にずり応力と遠心力を加えながら上記酸化スズ前駆体の加水分解と重縮合反応とを促進させる。ここで、薄膜の厚みを5mm以下とすることにより、また、上記反応器の内筒内の反応液に加える遠心力を1500kgms−2以上に設定することにより、酸化スズの球状粒子の微粒子化と高分散化の効果を高めることができる。In this production method, when a thin film containing the tin oxide precursor is generated in the swirling reactor and shear stress and centrifugal force are applied to the thin film, a large shear stress is applied to the tin oxide precursor in the thin film. Centrifugal force is applied, and further hydrolysis reaction and polycondensation reaction can be promoted. Also in this manufacturing method, for the above reaction, a reactor comprising a concentric cylinder of an outer cylinder and an inner cylinder, a through hole provided in the side surface of the inner cylinder, and a slat plate disposed at the opening of the outer cylinder is preferable. Can be used for Then, the reaction liquid in the inner cylinder is moved to the inner wall surface of the outer cylinder through the through hole of the inner cylinder by the centrifugal force generated by the rotation of the inner cylinder, and a thin film containing the tin oxide precursor is generated on the inner wall surface of the outer cylinder. At the same time, hydrolysis and polycondensation reaction of the tin oxide precursor are promoted while applying shear stress and centrifugal force to the thin film. Here, by setting the thickness of the thin film to 5 mm or less, and setting the centrifugal force applied to the reaction liquid in the inner cylinder of the reactor to 1500 kgms −2 or more, the spherical particles of tin oxide can be made fine particles. The effect of high dispersion can be enhanced.

本発明の第1の負極活物質及び第2の負極活物質は、高い可逆容量を有する上に低減した初期不可逆容量を有するため、リチウムイオン二次電池のために適している。したがって、本発明はさらに、これらの負極活物質を含む負極と、正極と、負極と正極との間に配置された非水系電解液を保持したセパレータとを備えたリチウムイオン二次電池を提供する。この他、本発明の負極活物質は、活性炭などの正極活物質と組み合わせてハイブリッドキャパシタを構成するためにも好適に使用することができる。   Since the first negative electrode active material and the second negative electrode active material of the present invention have a high reversible capacity and a reduced initial irreversible capacity, they are suitable for lithium ion secondary batteries. Therefore, the present invention further provides a lithium ion secondary battery comprising a negative electrode containing these negative electrode active materials, a positive electrode, and a separator holding a non-aqueous electrolyte disposed between the negative electrode and the positive electrode. . In addition, the negative electrode active material of the present invention can also be suitably used to form a hybrid capacitor in combination with a positive electrode active material such as activated carbon.

本発明における、ナノサイズを有する導電性炭素粉末と酸化スズ粉末とが高分散状態で含まれているリチウムの吸蔵及び放出が可能な負極活物質であって、酸化スズ以外の金属酸化物をさらに含み、上記導電性炭素粉末の表面に上記酸化スズ粉末と上記金属酸化物とが接触していることを特徴とする負極活物質、或いは、上記導電性炭素粉末の表面に上記酸化スズ粉末が接触しており、上記導電性炭素粉末の表面を被覆している低導電性の無定形炭素皮膜をさらに含むことを特徴とする負極活物質は、高い可逆容量を有する上に低減した初期不可逆容量を有する。特に、上記金属酸化物と上記無定形炭素皮膜の両方を表面に有する導電性炭素粉末を含む負極活物質は、上記金属酸化物と上記無定形炭素皮膜との相乗効果により、初期不可逆容量が大幅に低減する。したがって、本発明の負極活物質は、リチウムイオン二次電池及びハイブリッドキャパシタにおける黒鉛に代わる負極活物質として極めて有望である。   In the present invention, a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium containing nano-sized conductive carbon powder and tin oxide powder in a highly dispersed state, further comprising a metal oxide other than tin oxide In addition, the tin oxide powder and the metal oxide are in contact with the surface of the conductive carbon powder, or the tin oxide powder is in contact with the surface of the conductive carbon powder. The negative electrode active material further comprising a low-conductivity amorphous carbon film covering the surface of the conductive carbon powder has a high reversible capacity and a reduced initial irreversible capacity. Have. In particular, the negative electrode active material including the conductive carbon powder having both the metal oxide and the amorphous carbon film on the surface has a large initial irreversible capacity due to the synergistic effect of the metal oxide and the amorphous carbon film. To reduce. Therefore, the negative electrode active material of the present invention is extremely promising as a negative electrode active material that can replace graphite in lithium ion secondary batteries and hybrid capacitors.

負極活物質のX線粉末回折図であり、(A)〜(C)は実施例の負極活物質についての回折図であり、(D)は比較例の負極活物質についての回折図である。It is an X-ray powder diffractogram of a negative electrode active material, (A)-(C) are diffractograms about a negative electrode active material of an example, and (D) is a diffractogram about a negative electrode active material of a comparative example. 比較例の負極活物質についてのコンバージョン反応領域を含む電位領域での1回目の充放電における電位と充放電容量の一次微分との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the electric potential in the charging / discharging of the 1st time in the electric potential area | region containing the conversion reaction area | region about the negative electrode active material of a comparative example, and the primary differentiation of charging / discharging capacity | capacitance. 比較例の負極活物質についてのコンバージョン反応領域を含む電位領域での2回目の充放電における電位と充放電容量の一次微分との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the electric potential in the 2nd charging / discharging in the electric potential area | region containing the conversion reaction area | region about the negative electrode active material of a comparative example, and the primary differentiation of charging / discharging capacity | capacitance. 実施例の負極活物質についてのコンバージョン反応領域を含む電位領域での1回目の充放電における電位と充放電容量の一次微分との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the electric potential in the charging / discharging of the 1st time in the electric potential area | region containing the conversion reaction area | region about the negative electrode active material of an Example, and the primary differentiation of charging / discharging capacity | capacitance. 実施例の負極活物質についてのコンバージョン反応領域を含む電位領域での1回目の充放電における電位と充放電容量の一次微分との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the electric potential in the charging / discharging of the 1st time in the electric potential area | region containing the conversion reaction area | region about the negative electrode active material of an Example, and the primary differentiation of charging / discharging capacity | capacitance. 実施例の負極活物質についてのコンバージョン反応領域を含む電位領域での1回目の充放電における電位と充放電容量の一次微分との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the electric potential in the charging / discharging of the 1st time in the electric potential area | region containing the conversion reaction area | region about the negative electrode active material of an Example, and the primary differentiation of charging / discharging capacity | capacitance. ケッチェンブラックについての1回目の放電における電位と放電容量の一次微分との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the electric potential in the 1st discharge about Ketjen Black, and the first derivative of discharge capacity. コンバージョン反応領域を含む電位領域での充放電サイクル試験における放電容量の変化を示した図である。It is the figure which showed the change of the discharge capacity in the charging / discharging cycle test in the electric potential area | region containing a conversion reaction area | region. コンバージョン反応領域を含む電位領域での充放電サイクル試験における容量維持率を示した図である。It is the figure which showed the capacity | capacitance maintenance factor in the charging / discharging cycle test in the electric potential area | region containing a conversion reaction area | region. 負極活物質のX線粉末回折図である。It is an X-ray powder diffractogram of a negative electrode active material.

(1)第1の負極活物質
本発明の第1の負極活物質は、ナノサイズを有する導電性炭素粉末と酸化スズ粉末とが高分散状態で含まれているリチウムの吸蔵及び放出が可能な負極活物質であって、酸化スズ以外の金属酸化物がさらに含まれており、上記導電性炭素粉末の表面に上記酸化スズ粉末と上記金属酸化物とが接触している。リチウムイオン二次電池の電解液の電気化学的分解を触媒する導電性炭素粉末の表面の活性点が金属酸化物により被覆されるためであると思われるが、初期不可逆容量が低減し、且つ、コンバージョン反応の可逆的な進行がそのまま維持される。
(1) 1st negative electrode active material The 1st negative electrode active material of this invention can occlude and discharge | release lithium containing the electroconductive carbon powder and tin oxide powder which have nanosize in a highly dispersed state The negative electrode active material further includes a metal oxide other than tin oxide, and the tin oxide powder and the metal oxide are in contact with the surface of the conductive carbon powder. It seems that the active sites on the surface of the conductive carbon powder that catalyzes the electrochemical decomposition of the electrolyte solution of the lithium ion secondary battery are covered with the metal oxide, but the initial irreversible capacity is reduced, and The reversible progression of the conversion reaction is maintained as it is.

負極活物質に含まれる酸化スズ粉末は、二酸化スズ或いは二酸化スズと一酸化スズとの混合物であることができる。酸化スズ粉末は、ナノサイズを有している必要はないが、酸化スズ粉末がナノサイズを有していると、酸化スズの表面積が増加し、ナノサイズを有する炭素粉末との接触点が増加するため、Sn−O−C結合がより多くのサイトで形成されるようになり、したがってコンバージョン反応後に上記式(III)に示す準安定状態が形成されやすくなるため好ましい。また、酸化スズ粉末の平均粒径が小さいと、コンバージョン反応後に、酸化リチウムマトリックス中に微細なスズが分散することになり、可逆的に生じる合金化反応におけるリチウム吸蔵放出に伴うスズの大きな体積変化が抑制され、酸化スズ粉末の反応サイトが増大し、酸化スズ粉末内の拡散距離が短縮する。ナノサイズの酸化スズとしては、ナノサイズの球状粒子のほか、ナノワイヤ、ナノチューブも使用することができるが、球状粒子、好ましくは1〜10nmの平均粒径を有する球状粒子、特に好ましくは1〜2nmの平均粒径を有する球状粒子を使用するのが好ましい。ナノサイズを有する導電性炭素粉末、好ましくは球状粒子と、これに担持されているナノサイズを有する酸化スズ粉末、好ましくは球状粒子により、高い可逆容量を有し、低減した初期不可逆容量を有し、その上、Li/Li電極に対して0V〜約2Vの範囲での充放電サイクル試験において放電容量の減少が少なく、サイクル特性が極めて良好な負極活物質が得られる。The tin oxide powder contained in the negative electrode active material can be tin dioxide or a mixture of tin dioxide and tin monoxide. The tin oxide powder does not need to have a nano size, but if the tin oxide powder has a nano size, the surface area of the tin oxide increases and the contact point with the carbon powder having the nano size increases. Therefore, the Sn—O—C bond is formed at more sites, and therefore, the metastable state shown in the above formula (III) is easily formed after the conversion reaction, which is preferable. In addition, if the average particle size of the tin oxide powder is small, fine tin will be dispersed in the lithium oxide matrix after the conversion reaction, and a large volume change of tin accompanying lithium occlusion and release in the reversible alloying reaction Is suppressed, the reaction site of the tin oxide powder is increased, and the diffusion distance in the tin oxide powder is shortened. As nano-sized tin oxide, nano-sized spherical particles as well as nanowires and nanotubes can be used, but spherical particles, preferably spherical particles having an average particle diameter of 1 to 10 nm, particularly preferably 1 to 2 nm. It is preferable to use spherical particles having an average particle size of Conductive carbon powder having nanosize, preferably spherical particles, and tin oxide powder having nanosize supported thereon, preferably spherical particles, have high reversible capacity and reduced initial irreversible capacity In addition, in the charge / discharge cycle test in the range of 0 V to about 2 V with respect to the Li / Li + electrode, a negative electrode active material having a very good cycle characteristic can be obtained with little decrease in discharge capacity.

ナノサイズを有する導電性炭素粉末としては、ナノサイズを有するケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャネルブラックなどのカーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、無定形炭素、炭素繊維、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化ケッチェンブラック、活性炭、メソポーラス炭素などを挙げることができる。また、気相法炭素繊維を使用することもできる。これらの炭素粉末は、単独で使用しても良く、2種以上を混合して使用しても良い。   Nano-sized conductive carbon powder includes nano-sized carbon black such as ketjen black, acetylene black, channel black, fullerene, carbon nanotube, carbon nanofiber, amorphous carbon, carbon fiber, natural graphite, artificial graphite , Graphitized ketjen black, activated carbon, mesoporous carbon and the like. Also, vapor grown carbon fiber can be used. These carbon powders may be used alone or in combination of two or more.

コンバーション反応が可逆的に進行するのは、導電性炭素粉末の酸素を介してSn−O−C結合が形成されることに起因すると考えられるため、使用するナノサイズを有する導電性炭素粉末に酸素原子が豊富に含まれているのが好ましい。したがって、表面積が大きい炭素粉末が好ましく、炭素粉末の1gあたりの表面積が1000m以上であるのが特に好ましく、微細な炭素粉末であるのが好ましく、10〜50nmの平均粒径を有する球状粒子を使用するのが特に好ましい。また、上記炭素粉末の酸素量で表わすと、炭素粉末1gあたりの酸素量が5.0ミリモル以上であるのが好ましい。ここで、「炭素粉末1gあたりの酸素量」は、負極活物質のために使用する炭素粉末について、窒素雰囲気中、30〜1000℃の範囲について1℃/分の昇温速度でTG測定を行い、150〜1000℃の範囲の重量減少量を、全てCOとして脱離したと仮定して算出した酸素量を意味する。例えば、炭素粉末1gの150〜1000℃の範囲の重量減少量が22mgであれば、炭素粉末1gあたりの酸素量は1ミリモルと算出される。このような炭素粉末としては、ナノサイズを有する球状のカーボンブラック、好ましくはケッチェンブラックが挙げられる。It is considered that the conversion reaction proceeds reversibly due to the formation of Sn—O—C bonds via oxygen in the conductive carbon powder. It is preferable that oxygen atoms are contained abundantly. Therefore, a carbon powder having a large surface area is preferable, a surface area per 1 g of the carbon powder is particularly preferably 1000 m 2 or more, a fine carbon powder is preferable, and spherical particles having an average particle diameter of 10 to 50 nm are used. It is particularly preferred to use it. In terms of the amount of oxygen in the carbon powder, the amount of oxygen per gram of carbon powder is preferably 5.0 mmol or more. Here, “the amount of oxygen per 1 g of carbon powder” is a TG measurement of the carbon powder used for the negative electrode active material at a temperature rising rate of 1 ° C./min in the range of 30 to 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere. The oxygen amount calculated on the assumption that all the weight loss in the range of 150 to 1000 ° C. was desorbed as CO 2 . For example, if the weight loss amount in the range of 150 to 1000 ° C. of 1 g of carbon powder is 22 mg, the oxygen amount per 1 g of carbon powder is calculated as 1 mmol. Examples of such carbon powder include nano-sized spherical carbon black, preferably ketjen black.

コンバージョン反応領域を含む電位範囲で良好なサイクル特性を有する負極活物質を得るためには、合金化反応領域における体積変化による応力の抑制ばかりでなく、コンバージョン反応領域で生ずる負極活物質の凝集を抑制することが重要であることが分かっている。そして、この凝集を抑制するために、表面積の大きいナノサイズの導電性炭素粉末の使用が有効であり、この炭素粉末と酸化スズとが高分散で存在していることが重要であるが、特に、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、及び多孔質カーボンのように導電性炭素粉末が空隙を有しており、酸化スズ粉末が実質的に上記空隙内に存在しているのが好ましい。負極活物質の凝集は、特に導電性炭素粉末の外面上に担持された酸化スズにより誘発されることが分かっているからである。   In order to obtain a negative electrode active material having good cycle characteristics in the potential range including the conversion reaction region, not only the stress due to volume change in the alloying reaction region but also the aggregation of the negative electrode active material occurring in the conversion reaction region is suppressed. I know it is important to do. In order to suppress this aggregation, it is effective to use nano-sized conductive carbon powder having a large surface area, and it is important that this carbon powder and tin oxide are present in a highly dispersed state. It is preferable that the conductive carbon powder has voids such as ketjen black, carbon nanotube, carbon nanofiber, and porous carbon, and the tin oxide powder is substantially present in the voids. This is because it has been found that the aggregation of the negative electrode active material is particularly induced by tin oxide supported on the outer surface of the conductive carbon powder.

したがって、導電性炭素粉末として、中空シェル構造を有するケッチェンブラックを使用するのが好ましい。ケッチェンブラックは、表面積が大きく、内外面及びエッジ面に多くの酸素(表面官能基の酸素、吸着酸素)を有しているため、Sn−O−C結合が豊富に形成され、したがってまた式(III)に示す準安定状態が豊富に形成される。また、ケッチェンブラックの内部空孔内にナノサイズの酸化スズ粉末を優先的に担持することができるため、コンバージョン反応領域で生ずる負極活物質の凝集が抑制され、さらにシェルが合金化反応領域のスズの体積膨張を抑制するため好ましい。   Therefore, it is preferable to use ketjen black having a hollow shell structure as the conductive carbon powder. Ketjen Black has a large surface area and a large amount of oxygen (surface functional group oxygen, adsorbed oxygen) on the inner and outer surfaces and the edge surface, so that Sn—O—C bonds are abundantly formed. The metastable state shown in (III) is abundantly formed. In addition, since the nano-sized tin oxide powder can be preferentially supported in the internal pores of the ketjen black, the aggregation of the negative electrode active material occurring in the conversion reaction region is suppressed, and the shell is further in the alloying reaction region. This is preferable because volume expansion of tin is suppressed.

少なくとも導電性炭素粉末の表面のうちの酸化スズと接触していない部分と接触している金属酸化物は、無定形又はナノサイズの微結晶である。金属酸化物を構成する金属には特に制限が無く、Fe、Co、Ni、Cu,Zn、Al、Si、Ti、Zr、La、V、Cr、Mo、W、Mn、Re、Ru、Rh、Pd、Pt、Ag、Sb、Pb、Biなどを例示することができる。上記金属酸化物は、三酸化二鉄、四酸化三鉄、一酸化鉄のように同じ種類の金属ではあるが価数の異なる金属を含む複数の酸化物が存在する場合にはいずれの酸化物であっても良く、2種以上の金属を含む複合酸化物であっても良い。上記金属酸化物は、単独の化合物であっても良く、2種以上の化合物の混合物で有っても良い。特に、酸化鉄が微粒子化しやすいため好ましい。   The metal oxide that is in contact with at least the portion of the surface of the conductive carbon powder that is not in contact with tin oxide is amorphous or nano-sized microcrystals. There are no particular limitations on the metal constituting the metal oxide, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Si, Ti, Zr, La, V, Cr, Mo, W, Mn, Re, Ru, Rh, Pd, Pt, Ag, Sb, Pb, Bi etc. can be illustrated. The above-mentioned metal oxide is any oxide in the case where there are a plurality of oxides containing the same kind of metal such as diiron trioxide, triiron tetroxide, and iron monoxide but having different valences. It may be a composite oxide containing two or more metals. The metal oxide may be a single compound or a mixture of two or more compounds. In particular, iron oxide is preferable because it is easy to make fine particles.

第1の負極活物質は、少なくとも導電性炭素粉末の表面のうちの酸化スズ及び金属酸化物と接触していない部分を被覆している低導電性の無定形炭素皮膜を含むのが好ましい。電解液の電気化学的分解を触媒する導電性炭素粉末の表面の活性点のうち、金属酸化物により被覆されていない活性点が低導電性の無定形炭素皮膜により効果的に被覆され、電解液の電気化学的分解が効果的に阻害されるためであると思われるが、金属酸化物と低導電性の無定形炭素皮膜との相乗効果により負極活物質の初期不可逆容量が大幅に低減する。   The first negative electrode active material preferably includes a low-conductivity amorphous carbon film that covers at least a portion of the surface of the conductive carbon powder that is not in contact with tin oxide and metal oxide. Of the active points on the surface of the conductive carbon powder that catalyze the electrochemical decomposition of the electrolytic solution, the active points that are not covered with the metal oxide are effectively covered with the low-conductivity amorphous carbon film, and the electrolytic solution This is thought to be due to the effective inhibition of the electrochemical decomposition of the metal, but the initial irreversible capacity of the negative electrode active material is greatly reduced by the synergistic effect of the metal oxide and the low-conductivity amorphous carbon film.

導電性炭素粉末の表面を被覆する低導電性の無定形炭素皮膜を含まない形態の第1の負極活物質の製造方法には、酸化スズ粉末と導電性炭素粉末との高分散状態が実現される方法であれば特に限定がない。例えば、導電性炭素粉末を分散媒中で酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体と混合し、酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体を導電性炭素粉末の表面官能基と反応させた後、熱処理することにより、酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体を酸化スズ及び金属酸化物に変化させることができる。導電性炭素粉末を分散媒中で酸化スズ前駆体と混合し、酸化スズ前駆体と導電性炭素粉末の表面官能基とを反応させて熱処理することにより、酸化スズ前駆体を酸化スズに変化させた後、得られた生成物と金属酸化物前駆体とを分散媒中で混合し、上記生成物の表面官能基と金属酸化物前駆体とを反応させて熱処理することにより、金属酸化物前駆体を金属酸化物に変化させることもできる。また、導電性炭素粉末を分散媒中で金属酸化物前駆体と混合し、金属酸化物前駆体と導電性炭素粉末の表面官能基とを反応させて熱処理することにより、金属酸化物前駆体を金属酸化物に変化させた後、得られた生成物と酸化スズ前駆体とを分散媒中で混合し、上記生成物の表面官能基と酸化スズ前駆体とを反応させて熱処理することにより、酸化スズ前駆体を酸化スズに変化させることもできる。   In the method for producing the first negative electrode active material that does not include the low-conductivity amorphous carbon film that covers the surface of the conductive carbon powder, a highly dispersed state of the tin oxide powder and the conductive carbon powder is realized. The method is not particularly limited. For example, after the conductive carbon powder is mixed with the tin oxide precursor and the metal oxide precursor in the dispersion medium, and the tin oxide precursor and the metal oxide precursor are reacted with the surface functional groups of the conductive carbon powder, By performing the heat treatment, the tin oxide precursor and the metal oxide precursor can be changed into tin oxide and a metal oxide. Conductive carbon powder is mixed with a tin oxide precursor in a dispersion medium, and the tin oxide precursor and the surface functional group of the conductive carbon powder are reacted and heat-treated to change the tin oxide precursor to tin oxide. After that, the obtained product and the metal oxide precursor are mixed in a dispersion medium, and the surface functional group of the product and the metal oxide precursor are reacted and heat-treated to obtain a metal oxide precursor. The body can also be changed to a metal oxide. In addition, the conductive carbon powder is mixed with the metal oxide precursor in the dispersion medium, and the metal oxide precursor and the surface functional group of the conductive carbon powder are reacted and heat-treated to thereby convert the metal oxide precursor. After changing to a metal oxide, the obtained product and a tin oxide precursor are mixed in a dispersion medium, and the surface functional group of the product and the tin oxide precursor are reacted and heat-treated, It is also possible to change the tin oxide precursor to tin oxide.

酸化スズ前駆体としては、二塩化スズ、四塩化スズ、硝酸スズ、炭酸スズなどの無機金属化合物、酢酸スズ、乳酸スズ、テトラメトキシスズ、テトラエトキシスズ、テトライソプロポキシスズなどの有機金属化合物、或いはこれらの混合物を使用することができる。金属酸化物前駆体としては、各種金属の塩化物、硝酸塩、炭酸塩などの無機金属化合物、酢酸塩、乳酸塩、テトラエトキシド、テトライソプロポキシド、テトラブトキシドなどの有機金属化合物、或いはこれらの混合物を使用することができる。分散媒として酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体を溶解可能であり且つ反応に悪影響を及ぼさない媒体を使用すると、得られる負極活物質における酸化スズ及び金属酸化物が微粒子化するため好ましい。   Examples of the tin oxide precursor include inorganic metal compounds such as tin dichloride, tin tetrachloride, tin nitrate, and tin carbonate; organometallic compounds such as tin acetate, tin lactate, tetramethoxytin, tetraethoxytin, and tetraisopropoxytin; Alternatively, a mixture of these can be used. Examples of the metal oxide precursor include inorganic metal compounds such as chlorides, nitrates, and carbonates of various metals, organic metal compounds such as acetates, lactates, tetraethoxides, tetraisopropoxides, tetrabutoxides, or the like. Mixtures can be used. When a medium that can dissolve the tin oxide precursor and the metal oxide precursor and does not adversely affect the reaction is used as the dispersion medium, it is preferable because the tin oxide and the metal oxide in the negative electrode active material to be obtained become fine particles.

導電性炭素粉末の表面を被覆する低導電性の無定形炭素皮膜を含まない形態の第1の負極活物質は、以下に示す超遠心力場においてゾルゲル法と分散とを同時に行う方法により製造するのが極めて好ましい。この反応により、ナノサイズを有する導電性炭素粉末、好ましくは10〜50nmの粒径を有する球状粒子、特に好ましくはケッチェンブラック、にナノサイズを有する酸化スズの球状粒子、好ましくは1〜10nmの平均粒径を有する球状粒子、特に好ましくは1〜2nmの平均粒径を有する球状粒子を高分散状態で担持することができ、Sn−O−C結合をより多くのサイトで形成することができ、同時に無定形又はナノサイズの微結晶の金属酸化物を少なくとも導電性炭素粉末の表面のうち酸化スズと接触していない部分に担持することができる。特に、導電性炭素粉末としてケッチェンブラックを使用すると、以下の超遠心力場においてゾルゲル法と分散とを同時に行う方法により、ケッチェンブラックの内部空孔内にナノサイズの酸化スズの球状粒子を効果的に担持することができる。   The first negative electrode active material that does not include the low-conductivity amorphous carbon film that covers the surface of the conductive carbon powder is manufactured by a method in which the sol-gel method and the dispersion are simultaneously performed in the ultracentrifugal field shown below. Is very preferred. By this reaction, conductive carbon powder having a nanosize, preferably spherical particles having a particle size of 10 to 50 nm, particularly preferably Ketjen Black, tin oxide spherical particles having a nanosize, preferably 1 to 10 nm. Spherical particles having an average particle diameter, particularly preferably spherical particles having an average particle diameter of 1 to 2 nm can be supported in a highly dispersed state, and Sn—O—C bonds can be formed at more sites. At the same time, the amorphous or nano-sized microcrystalline metal oxide can be supported on at least a portion of the surface of the conductive carbon powder that is not in contact with the tin oxide. In particular, when Ketjen Black is used as the conductive carbon powder, spherical particles of nano-sized tin oxide are formed in the inner pores of Ketjen Black by the method of simultaneously performing the sol-gel method and dispersion in the following ultracentrifugal force field. It can be carried effectively.

超遠心力場においてゾルゲル法と分散とを同時に行う方法は、旋回可能な反応器内に、酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体を溶解させた溶液にナノサイズを有する導電性炭素粉末を添加した反応液を導入する工程、及び、上記反応器を旋回させて、上記反応液にずり応力と遠心力とを加えながら酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体の加水分解反応と重縮合反応とを行うと同時に、得られた反応生成物を上記ナノサイズを有する導電性炭素粉末に高分散状態で担持させる工程を含む。この方法により、反応液にずり応力と遠心力の双方の機械的エネルギーを同時に加えることができ、この機械的エネルギーが化学エネルギーに転化することによるものと思われるが、従来にない速度で酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体の加水分解反応と重縮合反応とを行うことができ、同時に得られた反応生成物を導電性炭素粉末に高分散状態で担持させることができる。この超遠心力場においてゾルゲル法と分散とを同時に行う方法は、出願人による特開2007−160151号公報において、酸化チタンと酸化ルテニウムを炭素粉末上に高分散で担持した例により開示されているが、この公報における旋回可能な反応器に関する記載及びこの反応器を使用したゾルゲル反応に関する記述は、そのまま本明細書に参考として組み入れられる。酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体と導電性炭素粉末とを含む反応液には、加水分解反応及び重縮合反応のための反応抑制剤を添加しないのが極めて好ましい。   In the ultracentrifugal force field, the sol-gel method and dispersion are simultaneously performed by adding nano-sized conductive carbon powder to a solution in which a tin oxide precursor and a metal oxide precursor are dissolved in a swirlable reactor. A step of introducing the reaction solution, and a reaction of hydrolysis and polycondensation reaction of the tin oxide precursor and the metal oxide precursor while rotating the reactor and applying shear stress and centrifugal force to the reaction solution. And simultaneously carrying the obtained reaction product on the conductive carbon powder having the nano size in a highly dispersed state. By this method, mechanical energy of both shear stress and centrifugal force can be applied to the reaction solution at the same time, which is thought to be due to the conversion of this mechanical energy into chemical energy. The hydrolysis reaction and polycondensation reaction of the precursor and the metal oxide precursor can be performed, and the reaction product obtained at the same time can be supported on the conductive carbon powder in a highly dispersed state. A method of simultaneously performing the sol-gel method and dispersion in this ultracentrifugal force field is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-160151 by the applicant by an example in which titanium oxide and ruthenium oxide are supported on carbon powder with high dispersion. However, the description of the swirlable reactor and the description of the sol-gel reaction using this reactor in this publication are incorporated herein by reference in their entirety. It is very preferable not to add a reaction inhibitor for the hydrolysis reaction and polycondensation reaction to the reaction solution containing the tin oxide precursor and metal oxide precursor and the conductive carbon powder.

超遠心力場においてゾルゲル法と分散とを同時に行う方法は、特開2007−160151号公報の図1に示されている、外筒と内筒の同心円筒からなり、内筒の側面に貫通孔が設けられ、外筒の開口部にせき板が配置されている反応器を用いて行うことができる。   A method of simultaneously performing the sol-gel method and dispersion in an ultracentrifugal force field includes a concentric cylinder of an outer cylinder and an inner cylinder, as shown in FIG. 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-160151. Can be carried out using a reactor in which a plate is arranged at the opening of the outer cylinder.

この反応において、酸化スズ前駆体としては、二塩化スズ、四塩化スズ、硝酸スズ、炭酸スズなどの無機金属化合物、酢酸スズ、乳酸スズ、テトラメトキシスズ、テトラエトキシスズ、テトライソプロポキシスズなどの有機金属化合物、或いはこれらの混合物を使用することができる。金属酸化物前駆体としては、各種金属の塩化物、硝酸塩、炭酸塩などの無機金属化合物、酢酸塩、乳酸塩、テトラエトキシド、テトライソプロポキシド、テトラブトキシドなどの有機金属化合物、或いはこれらの混合物を使用することができる。これらの前駆体を溶解するための溶媒としては、これらの前駆体を溶解可能であり且つ反応に悪影響を及ぼさない溶媒であれば特に限定なく使用することができ、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどを好適に使用することができる。また、加水分解のために、NaOH、KOH、NaCO、NaHCO、NHOHなどを上述の溶媒に溶解させた液を使用することができる。水を酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体の加水分解のために使用することもできる。In this reaction, examples of the tin oxide precursor include inorganic metal compounds such as tin dichloride, tin tetrachloride, tin nitrate, and tin carbonate, tin acetate, tin lactate, tetramethoxytin, tetraethoxytin, and tetraisopropoxytin. Organometallic compounds or mixtures thereof can be used. Examples of the metal oxide precursor include inorganic metal compounds such as chlorides, nitrates, and carbonates of various metals, organic metal compounds such as acetates, lactates, tetraethoxides, tetraisopropoxides, tetrabutoxides, or the like. Mixtures can be used. As a solvent for dissolving these precursors, any solvent can be used without particular limitation as long as it can dissolve these precursors and does not adversely affect the reaction. Water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol Etc. can be used suitably. For hydrolysis, a solution in which NaOH, KOH, Na 2 CO 3 , NaHCO 3 , NH 4 OH, or the like is dissolved in the above-described solvent can be used. Water can also be used for hydrolysis of the tin oxide precursor and the metal oxide precursor.

そして、上記反応器の内筒に、酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体を溶解した溶液と、上述した導電性炭素粉末を導入し、内筒を旋回させて酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体と導電性炭素粉末とを混合して分散させる。さらに、酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体の加水分解のためのアルカリ溶液等を添加し、再度内筒を旋回させる。内筒の旋回による遠心力によって、内筒内の反応液が内筒の貫通孔を通じて外筒の内壁面に移動し、外筒の内壁面に酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体を含む薄膜が生成し、この薄膜が外筒内壁上部にずり上がる。その結果、この薄膜にずり応力と遠心力が加わり、この機械的なエネルギーが反応に必要な化学エネルギー、いわゆる活性化エネルギーに転化するものと思われるが、酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体の加水分解と重縮合反応とが短時間で進行する。   And the solution which melt | dissolved the tin oxide precursor and the metal oxide precursor and the conductive carbon powder mentioned above are introduce | transduced into the inner cylinder of the said reactor, a tin oxide precursor and a metal oxide are rotated by rotating an inner cylinder The precursor and conductive carbon powder are mixed and dispersed. Further, an alkaline solution for hydrolysis of the tin oxide precursor and the metal oxide precursor is added, and the inner cylinder is swung again. A thin film containing a tin oxide precursor and a metal oxide precursor on the inner wall surface of the outer cylinder by the reaction liquid in the inner cylinder moving to the inner wall surface of the outer cylinder through the through hole of the inner cylinder by the centrifugal force generated by the rotation of the inner cylinder This thin film rises to the upper part of the inner wall of the outer cylinder. As a result, it seems that shear stress and centrifugal force are applied to this thin film, and this mechanical energy is converted to chemical energy necessary for the reaction, so-called activation energy, but tin oxide precursor and metal oxide precursor. The hydrolysis and polycondensation reaction proceed in a short time.

上記反応において、薄膜の厚さが薄いほど加えられる機械的エネルギーが大きなものとなる。薄膜の厚みは、一般には5mm以下であり、2.5mm以下であるのが好ましく、1.0mm以下であるのが特に好ましい。薄膜の厚みは、反応器のせき板の幅及び反応器に導入される反応液の量によって設定することができる。   In the above reaction, the mechanical energy applied increases as the thickness of the thin film decreases. The thickness of the thin film is generally 5 mm or less, preferably 2.5 mm or less, and particularly preferably 1.0 mm or less. The thickness of the thin film can be set by the width of the reactor plate and the amount of the reaction liquid introduced into the reactor.

また、上記反応は反応液に加えられるずり応力と遠心力の機械的エネルギーによって実現されると考えられるが、このずり応力と遠心力は内筒の旋回により反応液に加えられる遠心力によって生じる。内筒の反応液に加えられる遠心力は、一般には1500kgms−2以上、好ましくは70000kgms−2以上、特に好ましくは270000kgms−2以上である。The reaction is considered to be realized by the mechanical energy of shear stress and centrifugal force applied to the reaction solution, and this shear stress and centrifugal force are generated by the centrifugal force applied to the reaction solution by the rotation of the inner cylinder. The centrifugal force applied to the reaction solution in the inner cylinder is generally 1500 kgms −2 or more, preferably 70000 kgms −2 or more, particularly preferably 270000 kgms −2 or more.

反応終了後に、内筒の旋回を停止し、導電性炭素粉末を回収し、乾燥することにより、ナノサイズを有する酸化スズの球状粒子が導電性炭素粉末の表面に高分散状態で担持されており、無定形又はナノサイズの微結晶の金属酸化物が少なくとも導電性炭素粉末の表面のうちの酸化スズと接触していない部分に担持されている負極活物質を得ることができる。   After the reaction is complete, the inner cylinder stops turning, and the conductive carbon powder is recovered and dried, so that nanosized tin oxide spherical particles are supported in a highly dispersed state on the surface of the conductive carbon powder. A negative electrode active material in which an amorphous or nano-sized microcrystalline metal oxide is supported on at least a portion of the surface of the conductive carbon powder that is not in contact with tin oxide can be obtained.

この反応器を用いた超遠心力場におけるゾルゲル法では、使用する導電性炭素粉末の種類によって、導電性炭素粉末に担持されるナノサイズを有する二酸化スズの球状粒子と一酸化スズの球状粒子との割合が変化する。表面積が大きく且つ酸素原子(表面官能基の酸素、吸着酸素)が豊富に含まれるナノサイズを有する炭素粉末を使用すると、二酸化スズの球状粒子の割合が増加する。導電性炭素粉末として好適なケッチェンブラックを使用した場合には、価数が2価のスズ塩を原料として使用しても、X線粉末回折パターンから判断する限りにおいて、酸化スズは二酸化スズのみからなる。また、TEM写真によると、二酸化スズの球状粒子は優先的にケッチェンブラックの内部空孔内に担持されている。   In the sol-gel method in the ultracentrifugal field using this reactor, depending on the type of conductive carbon powder used, spherical particles of tin dioxide and nanoparticle of tin monoxide supported on the conductive carbon powder The ratio of changes. When a carbon powder having a large surface area and a nanosize containing abundant oxygen atoms (surface functional group oxygen, adsorbed oxygen) is used, the proportion of spherical particles of tin dioxide increases. When ketjen black suitable as conductive carbon powder is used, tin oxide is only tin dioxide as long as it is judged from the X-ray powder diffraction pattern even if a divalent tin salt is used as a raw material. Consists of. Further, according to the TEM photograph, the spherical particles of tin dioxide are preferentially carried in the internal holes of the ketjen black.

さらに、上述したゾルゲル法と分散とを同時に行う方法において、酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体と共に、ポリビニルアルコールを併用することができる。ここで、「ポリビニルアルコール」の語は、ポリ酢酸ビニルのけん化度が100%のものを限定的に意味する語ではなく、けん化度が80%以上のものを意味する。この形態では、酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体の加水分解反応と重縮合反応とを行うことができ、ナノサイズを有する球状の酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体の反応生成物を得ることができ、同時に、酸化スズ前駆体及び金属酸化物前駆体の反応生成物を導電性炭素粉末に高分散状態で担持させることができる。また、同時に、酸化スズ前駆体及び/又は酸化スズ前駆体の反応生成物とポリビニルアルコールの水酸基及び/又は水酸基が解離した酸素イオンとの間の強い相互作用により、ポリビニルアルコールを酸化スズ前駆体の反応生成物の表面に付着させることができる。しかも、酸化スズ前駆体の反応生成物の粒径が、ポリビニルアルコールを使用しない反応液から得られた反応生成物のものと比較して微細化する。次いで、得られた生成物を乾燥し、ポリビニルアルコールを非酸化雰囲気下、好適には窒素、アルゴン等の不活性雰囲気中における約500℃以下の条件下で熱分解(不完全燃焼)すると、ナノサイズを有する酸化スズの球状粒子、好ましくは1〜10nmの平均粒径を有する球状粒子、特に好ましくは1〜2nmの平均粒径を有する球状粒子の表面のうちの上記導電性炭素粉末の表面と接触していない部分がポリビニルアルコールに由来する無定形炭素の薄膜で被覆される。非酸化雰囲気下での熱分解(不完全燃焼)は、以下の負極活物質の製造における無定形炭素前駆体の熱分解と同時に行うこともできる。このポリビニルアルコールに由来する無定形炭素膜により、充放電サイクル経験における負極活物質の凝集が抑制されるため、この形態では、酸化スズ粉末が導電性炭素粉末の外面上に存在しても、良好なサイクル特性が得られる。好適なケッチェンブラックを導電性炭素粉末として使用した場合には、ケッチェンブラックの内部空孔内に収容可能な量を超える量の酸化スズを複合体に含めることができ、旋回可能な反応器に導入する反応液における酸化スズ前駆体の質量を二酸化スズ換算でケッチェンブラックの質量の1.5〜4倍の範囲に高めても、良好なサイクル特性が得られる。なお、「二酸化スズ換算」とは、酸化スズ前駆体に含まれるスズの全てが二酸化スズに変化したと仮定して質量を算出することを意味する。   Furthermore, in the method of simultaneously performing the sol-gel method and the dispersion described above, polyvinyl alcohol can be used in combination with the tin oxide precursor and the metal oxide precursor. Here, the term “polyvinyl alcohol” does not mean that polyvinyl acetate has a saponification degree of 100%, but a saponification degree of 80% or more. In this form, the hydrolysis reaction and polycondensation reaction of the tin oxide precursor and the metal oxide precursor can be performed, and the reaction product of the nano-sized spherical tin oxide precursor and metal oxide precursor is obtained. At the same time, the reaction product of the tin oxide precursor and the metal oxide precursor can be supported in a highly dispersed state on the conductive carbon powder. At the same time, the strong interaction between the tin oxide precursor and / or the reaction product of the tin oxide precursor and the hydroxyl group of the polyvinyl alcohol and / or the oxygen ion from which the hydroxyl group is dissociated causes polyvinyl alcohol to react with the tin oxide precursor. It can be attached to the surface of the reaction product. Moreover, the particle size of the reaction product of the tin oxide precursor is made finer than that of the reaction product obtained from the reaction solution that does not use polyvinyl alcohol. Next, the obtained product is dried, and polyvinyl alcohol is subjected to thermal decomposition (incomplete combustion) under a non-oxidizing atmosphere, preferably in an inert atmosphere such as nitrogen or argon, at a temperature of about 500 ° C. or lower. A spherical particle of tin oxide having a size, preferably a spherical particle having an average particle diameter of 1 to 10 nm, particularly preferably a surface of the conductive carbon powder among the surfaces of spherical particles having an average particle diameter of 1 to 2 nm; The non-contact portion is covered with an amorphous carbon thin film derived from polyvinyl alcohol. Thermal decomposition (incomplete combustion) in a non-oxidizing atmosphere can be performed simultaneously with thermal decomposition of the amorphous carbon precursor in the production of the following negative electrode active material. Since the amorphous carbon film derived from this polyvinyl alcohol suppresses the aggregation of the negative electrode active material in the charge / discharge cycle experience, even if the tin oxide powder is present on the outer surface of the conductive carbon powder, this form is good. Cycle characteristics can be obtained. When a suitable ketjen black is used as the conductive carbon powder, the composite can contain more tin oxide than can be accommodated in the inner cavities of the ketjen black, and a swivelable reactor. Even if the mass of the tin oxide precursor in the reaction solution introduced into the quaternary is increased to a range of 1.5 to 4 times the mass of ketjen black in terms of tin dioxide, good cycle characteristics can be obtained. “Tin dioxide conversion” means that the mass is calculated on the assumption that all of the tin contained in the tin oxide precursor has changed to tin dioxide.

導電性炭素粉末の表面のうちの酸化スズ及び金属酸化物と接触していない部分を被覆している低導電性の無定形炭素皮膜をさらに含む負極活物質は、上述の超遠心力場においてゾルゲル法と分散とを同時に行う方法により得られた負極活物質(複合体)と無定形炭素前駆体とを混錬して混錬物を得る混錬工程、及び、上記混錬物を熱処理することにより上記無定形炭素前駆体を熱分解して低導電性の無定形炭素皮膜を形成する熱処理工程を実施することにより好適に得ることができる。この製造方法により、金属酸化物と低導電性の無定形炭素との相乗効果により初期不可逆容量が大幅に低減した負極活物質を得ることができる。   The negative electrode active material further comprising a low-conductivity amorphous carbon film covering a portion of the surface of the conductive carbon powder that is not in contact with tin oxide and metal oxide is a sol-gel in the ultracentrifugal field described above. A kneading step of kneading a negative electrode active material (composite) and an amorphous carbon precursor obtained by the method of simultaneously performing the process and dispersion to obtain a kneaded product, and heat treating the kneaded product Can be suitably obtained by carrying out a heat treatment step of thermally decomposing the amorphous carbon precursor to form a low-conductivity amorphous carbon film. By this production method, a negative electrode active material in which the initial irreversible capacity is significantly reduced by the synergistic effect of the metal oxide and the low-conductivity amorphous carbon can be obtained.

無定形炭素前駆体としては、グルタミン酸、アスパラギン酸等のアミノ酸、グルコース、マンノース等の単糖、ラクトース、マルトトリオース等のオリゴ糖、でん粉、セルロース、デキストリン等の多糖、りんご酸、酒石酸、シトラマル酸等のヒドロキシ酸、パルチミン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸等の脂肪酸、エチレングリコール、グリセリン、エリトリトール、アラビニトール、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール等のポリオール、及びこれらの誘導体、例えば、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、オレオジステアリン,オレオジパルミチンなどを例示することができる。グルタミン酸を無定形炭素前駆体として特に好ましく使用することができる。熱処理工程によりグルタミン酸から緻密な無定形炭素皮膜が得られる。そして、電解液の電気化学的分解を触媒する導電性炭素粉末の表面の活性点のうち、金属酸化物により被覆されていない活性点がこの緻密な皮膜により被覆されるためであると思われるが、負極活物質の初期不可逆容量が顕著に低減する。   Amorphous carbon precursors include amino acids such as glutamic acid and aspartic acid, monosaccharides such as glucose and mannose, oligosaccharides such as lactose and maltotriose, polysaccharides such as starch, cellulose and dextrin, malic acid, tartaric acid and citramalic acid Hydroxy acids such as, fatty acids such as palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, polyols such as ethylene glycol, glycerin, erythritol, arabinitol, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, and derivatives thereof such as carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl Examples thereof include cellulose, oleodistearin, oleodipalmitin and the like. Glutamic acid can be particularly preferably used as the amorphous carbon precursor. A dense amorphous carbon film is obtained from glutamic acid by the heat treatment step. And, it seems that the active points that are not covered with the metal oxide among the active points on the surface of the conductive carbon powder that catalyze the electrochemical decomposition of the electrolytic solution are covered with this dense film. The initial irreversible capacity of the negative electrode active material is significantly reduced.

混錬工程では、複合体と無定形炭素前駆体と適量の分散媒とを組み合わせ、必要に応じて分散媒を蒸発させながら混錬することにより混錬物を得る。混錬のための分散媒としては、複合体に悪影響を及ぼさない媒体であれば特に限定なく使用することができ、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどを好適に使用することができる。無定形炭素前駆体を溶解可能な分散媒を使用すると均一な無定形炭素皮膜が形成されやすいため好ましく、必要に応じて酸性分散液又はアルカリ性分散液を使用することができる。複合体と無定形炭素前駆体との割合は、質量比で、一般には3:1〜1:3の範囲であり、好適には1.5:1〜1:1.5の範囲である。この混錬工程により、少なくとも導電性炭素粉末の表面のうちの酸化スズ及び金属酸化物と接触していない部分に無定形炭素前駆体の層が形成される。また、一般的には複合体の隣り合う粒の間に形成された間隙部分にも無定形炭素前駆体が侵入する。次いで、熱処理工程では、得られた混錬物を必要に応じて乾燥した後に熱処理を行い、好適には窒素、アルゴン等の不活性雰囲気中における約500℃以下での熱処理或いは真空中における約200℃以下での熱処理を行い、無定形炭素前駆体を熱分解(不完全燃焼)して低導電性の無定形炭素に変化させる。この熱処理工程により、少なくとも導電性炭素粉末の表面のうちの酸化スズ及び金属酸化物と接触していない部分に低導電性の無定形炭素皮膜が形成される。また、一般的には複合体の隣り合う粒の間に形成された間隙部分にも低導電性の無定形炭素層が形成される。したがって、最終的に得られた負極活物質の比表面積は、一般に複合体の比表面積より低下する。このことも初期不可逆容量の低下に寄与していると考えられる。   In the kneading process, a composite, an amorphous carbon precursor, and an appropriate amount of a dispersion medium are combined, and a kneaded product is obtained by kneading while evaporating the dispersion medium as necessary. As a dispersion medium for kneading, any medium that does not adversely affect the composite can be used without particular limitation, and water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and the like can be preferably used. Use of a dispersion medium capable of dissolving the amorphous carbon precursor is preferable because a uniform amorphous carbon film is easily formed, and an acidic dispersion or an alkaline dispersion can be used as necessary. The ratio of the composite to the amorphous carbon precursor is generally in the range of 3: 1 to 1: 3, preferably in the range of 1.5: 1 to 1: 1.5, by mass ratio. By this kneading step, an amorphous carbon precursor layer is formed at least on the surface of the conductive carbon powder that is not in contact with the tin oxide and the metal oxide. In general, the amorphous carbon precursor also enters a gap formed between adjacent grains of the composite. Next, in the heat treatment step, the kneaded product obtained is dried as necessary and then heat treated, and preferably heat treatment at about 500 ° C. or less in an inert atmosphere such as nitrogen or argon, or about 200 in vacuum. The amorphous carbon precursor is thermally decomposed (incomplete combustion) and converted into amorphous carbon having a low conductivity by performing a heat treatment at a temperature not higher than ° C. By this heat treatment step, a low-conductivity amorphous carbon film is formed on at least a portion of the surface of the conductive carbon powder that is not in contact with tin oxide and metal oxide. In general, a low-conductivity amorphous carbon layer is also formed in a gap formed between adjacent grains of the composite. Accordingly, the specific surface area of the finally obtained negative electrode active material is generally lower than the specific surface area of the composite. This is also considered to contribute to a decrease in the initial irreversible capacity.

(2)第2の負極活物質
本発明の第2の負極活物質は、ナノサイズを有する導電性炭素粉末と、酸化スズ粉末と、が高分散状態で含まれているリチウムの吸蔵及び放出が可能な負極活物質であって、上記酸化スズ粉末が上記導電性炭素粉末の表面に接触しており、上記導電性炭素粉末の表面を被覆している低導電性の無定形炭素皮膜がさらに含まれている。リチウムイオン二次電池の電解液の電気化学的分解を触媒する導電性炭素粉末の表面の活性点が低導電性の無定形炭素皮膜により被覆されるためであると思われるが、初期不可逆容量が低減し、且つ、コンバージョン反応の可逆的な進行がそのまま維持される。
(2) Second negative electrode active material The second negative electrode active material of the present invention is capable of occluding and releasing lithium containing a conductive carbon powder having a nanosize and a tin oxide powder in a highly dispersed state. A further negative electrode active material, wherein the tin oxide powder is in contact with the surface of the conductive carbon powder, and further includes a low conductive amorphous carbon film covering the surface of the conductive carbon powder It is. This is probably because the active sites on the surface of the conductive carbon powder that catalyze the electrochemical decomposition of the electrolyte solution of the lithium ion secondary battery are covered with a low-conductivity amorphous carbon film. And the reversible progress of the conversion reaction is maintained as it is.

負極活物質に含まれる酸化スズ粉末は、二酸化スズ或いは二酸化スズと一酸化スズとの混合物であることができる。第2の負極活物質における酸化スズ粉末及びその好適な形態については、上の第1の負極活物質における酸化スズ粉末及びその好適な形態についての説明がこの場合も当てはまるため、これ以上の説明を省略する。   The tin oxide powder contained in the negative electrode active material can be tin dioxide or a mixture of tin dioxide and tin monoxide. Regarding the tin oxide powder in the second negative electrode active material and its preferred form, the description of the tin oxide powder in the first negative electrode active material and its preferred form also applies in this case. Omitted.

ナノサイズを有する導電性炭素粉末としては、ナノサイズを有するケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャネルブラックなどのカーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、無定形炭素、炭素繊維、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化ケッチェンブラック、活性炭、メソポーラス炭素などを挙げることができる。また、気相法炭素繊維を使用することもできる。これらの炭素粉末は、単独で使用しても良く、2種以上を混合して使用しても良い。第2の負極活物質における導電性炭素粉末及びその好適な形態については、上の第1の負極活物質における導電性炭素粉末及びその好適な形態についての説明がこの場合も当てはまるため、これ以上の説明を省略する。   Nano-sized conductive carbon powder includes nano-sized carbon black such as ketjen black, acetylene black, channel black, fullerene, carbon nanotube, carbon nanofiber, amorphous carbon, carbon fiber, natural graphite, artificial graphite , Graphitized ketjen black, activated carbon, mesoporous carbon and the like. Also, vapor grown carbon fiber can be used. These carbon powders may be used alone or in combination of two or more. Regarding the conductive carbon powder in the second negative electrode active material and preferred forms thereof, the description of the conductive carbon powder in the first negative electrode active material and preferred forms thereof also applies to this case. Description is omitted.

第2の負極活物質の製造方法には、酸化スズ粉末と導電性炭素粉末との高分散状態が実現される方法であれば特に限定がない。例えば、導電性炭素粉末を分散媒中で酸化スズ前駆体と混合し、酸化スズ前駆体を導電性炭素粉末の表面官能基と反応させた後、熱処理することにより、酸化スズ前駆体を酸化スズに転化させることができる。酸化スズ前駆体としては、二塩化スズ、四塩化スズ、硝酸スズ、炭酸スズなどの無機金属化合物、酢酸スズ、乳酸スズ、テトラメトキシスズ、テトラエトキシスズ、テトライソプロポキシスズなどの有機金属化合物、或いはこれらの混合物を使用することができる。分散媒として酸化スズ前駆体を溶解可能であり且つ反応に悪影響を及ぼさない媒体を使用すると、得られる負極活物質における酸化スズが微粒子化するため好ましい。   The method for producing the second negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a method that realizes a highly dispersed state of tin oxide powder and conductive carbon powder. For example, a conductive carbon powder is mixed with a tin oxide precursor in a dispersion medium, the tin oxide precursor is reacted with a surface functional group of the conductive carbon powder, and then heat-treated to convert the tin oxide precursor into tin oxide. Can be converted to Examples of the tin oxide precursor include inorganic metal compounds such as tin dichloride, tin tetrachloride, tin nitrate, and tin carbonate; organometallic compounds such as tin acetate, tin lactate, tetramethoxytin, tetraethoxytin, and tetraisopropoxytin; Alternatively, a mixture of these can be used. When a medium that can dissolve the tin oxide precursor and does not adversely affect the reaction is used as the dispersion medium, it is preferable because the tin oxide in the obtained negative electrode active material becomes fine particles.

第2の負極活物質は、以下に示す超遠心力場においてゾルゲル法と分散とを同時に行う方法により製造するのが極めて好ましい。超遠心力場においてゾルゲル法と分散とを同時に行う方法により、ナノサイズを有する導電性炭素粉末、好ましくは10〜50nmの粒径を有する球状粒子、特に好ましくはケッチェンブラック、にナノサイズを有する酸化スズの球状粒子、好ましくは1〜10nmの平均粒径を有する球状粒子、特に好ましくは1〜2nmの平均粒径を有する球状粒子を高分散状態で担持することができ、Sn−O−C結合をより多くのサイトで形成することができる。特に、導電性炭素粉末としてケッチェンブラックを使用すると、このゾルゲル法と分散とを同時に行う方法により、ケッチェンブラックの内部空孔内にナノサイズの酸化スズの球状粒子を効果的に担持することができる。そして、これに続く混錬と熱処理とを実施することにより、低導電性の無定形炭素皮膜で少なくとも導電性炭素粉末の表面のうちの酸化スズと接触していない部分を被覆することができる。   The second negative electrode active material is very preferably produced by a method in which the sol-gel method and the dispersion are simultaneously performed in the following ultracentrifugal force field. By conducting the sol-gel method and dispersion simultaneously in an ultracentrifugal force field, nano-sized conductive carbon powder, preferably spherical particles having a particle size of 10 to 50 nm, particularly preferably Ketjen Black, has nano-size Tin particles of tin oxide, preferably spherical particles having an average particle diameter of 1 to 10 nm, particularly preferably spherical particles having an average particle diameter of 1 to 2 nm can be supported in a highly dispersed state, and Sn—O—C Bonds can be formed at more sites. In particular, when ketjen black is used as the conductive carbon powder, spherical particles of nano-sized tin oxide can be effectively supported in the inner pores of the ketjen black by the method of simultaneously performing the sol-gel method and the dispersion. Can do. Then, by performing the subsequent kneading and heat treatment, at least a portion of the surface of the conductive carbon powder that is not in contact with tin oxide can be covered with the low-conductivity amorphous carbon film.

超遠心力場においてゾルゲル法と分散とを同時に行う方法については、第1の負極活物質の好適な形態の製造方法、すなわち、ナノサイズを有する炭素粉末にナノサイズを有する酸化スズ球状粒子を高分散状態で担持すると同時に金属酸化物を少なくとも導電性炭素粉末の表面のうちの酸化スズと接触していない部分に担持する方法についてした上述の説明が、酸化スズ前駆体と金属酸化物前駆体の両方を使用する代わりに酸化スズ前駆体のみを使用することを除いてこの場合も当てはまるため、これ以上の説明を省略する。また、混錬と熱処理を行う方法についても、導電性炭素粉末の表面を被覆している低導電性の無定形炭素皮膜を含む好適な第1の負極活物質を混錬工程及び熱処理工程により得る方法についてした上述の説明が、混錬工程において無定形炭素前駆体と組み合わせる粉末が酸化スズの球状粒子のみを担持した導電性炭素粉末である点を除いてこの場合にも当てはまるため、これ以上の説明を省略する。   Regarding the method of simultaneously performing the sol-gel method and the dispersion in the ultracentrifugal force field, a manufacturing method of a suitable form of the first negative electrode active material, that is, a nanosized carbon powder having high nanoparticle size tin oxide spherical particles. The above description of the method of supporting the metal oxide in a dispersed state and simultaneously supporting the metal oxide on at least a portion of the surface of the conductive carbon powder that is not in contact with the tin oxide indicates that the tin oxide precursor and the metal oxide precursor are Since this is also true except that only the tin oxide precursor is used instead of using both, further explanation is omitted. As for the method of kneading and heat treatment, a suitable first negative electrode active material including a low-conductivity amorphous carbon film covering the surface of the conductive carbon powder is obtained by the kneading step and the heat treatment step. Since the above description of the method is also applicable in this case except that the powder combined with the amorphous carbon precursor in the kneading process is a conductive carbon powder supporting only spherical particles of tin oxide, no more Description is omitted.

(3)負極活物質の用途
本発明の第1の負極活物質及び第2の負極活物質は、リチウムイオン二次電池のために好適である。したがって、本発明はまた、本発明の第1の負極活物質又は第2の負極活物質を含む負極と、正極と、負極と正極との間に配置された非水系電解液を保持したセパレータとを備えたリチウムイオン二次電池を提供する。
(3) Use of negative electrode active material The first negative electrode active material and the second negative electrode active material of the present invention are suitable for a lithium ion secondary battery. Therefore, the present invention also provides a negative electrode including the first negative electrode active material or the second negative electrode active material of the present invention, a positive electrode, and a separator holding a non-aqueous electrolyte disposed between the negative electrode and the positive electrode. A lithium ion secondary battery comprising:

本発明のリチウムイオン二次電池における負極は、本発明の第1の負極活物質又は第2の負極活物質を含有する活物質層を集電体上に設けることにより形成することができる。   The negative electrode in the lithium ion secondary battery of the present invention can be formed by providing an active material layer containing the first negative electrode active material or the second negative electrode active material of the present invention on a current collector.

集電体としては、白金、金、ニッケル、アルミニウム、チタン、鋼、カーボンなどの導電材料を使用することができる。集電体の形状は、膜状、箔状、板状、網状、エキスパンドメタル状、円筒状などの任意の形状を採用することができる。   As the current collector, a conductive material such as platinum, gold, nickel, aluminum, titanium, steel, or carbon can be used. As the shape of the current collector, any shape such as a film shape, a foil shape, a plate shape, a net shape, an expanded metal shape, and a cylindrical shape can be adopted.

活物質層は、本発明の第1の負極活物質又は第2の負極活物質に、必要に応じてバインダ、導電材などを添加した混合材料を用いて形成する。   The active material layer is formed using a mixed material in which a binder, a conductive material, or the like is added to the first negative electrode active material or the second negative electrode active material of the present invention as necessary.

バインダとしては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、ポリフッ化ビニル、カルボキシメチルセルロースなどの公知のバインダが使用される。バインダの含有量は、混合材料の総量に対して1〜30質量%であるのが好ましい。1質量%以下であると活物質層の強度が十分でなく、30質量%以上であると、負極の放電容量が低下する、内部抵抗が過大になるなどの不都合が生じる。導電材としては、カーボンブラック、天然黒鉛、人造黒鉛などの炭素粉末を使用することができる。   As the binder, known binders such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polyvinyl fluoride, and carboxymethyl cellulose are used. The content of the binder is preferably 1 to 30% by mass with respect to the total amount of the mixed material. If it is 1% by mass or less, the strength of the active material layer is not sufficient, and if it is 30% by mass or more, disadvantages such as a decrease in the discharge capacity of the negative electrode and an excessive internal resistance occur. As the conductive material, carbon powder such as carbon black, natural graphite, and artificial graphite can be used.

上記混合材料を用いた負極は、バインダを溶解した溶媒に本発明の第1の負極活物質又は第2の負極活物質及び必要に応じて他の添加物を分散させ、得られた分散液をドクターブレード法などによって集電体上に塗工し、乾燥することにより作成することができる。また、得られた混合材料に必要に応じて溶媒を添加して所定形状に成形し、集電体上に圧着しても良い。   The negative electrode using the above mixed material is obtained by dispersing the first negative electrode active material or the second negative electrode active material of the present invention and, if necessary, other additives in a solvent in which a binder is dissolved. It can be prepared by coating on a current collector by a doctor blade method or the like and drying. Moreover, a solvent may be added to the obtained mixed material as necessary to form into a predetermined shape, and may be pressure-bonded on the current collector.

セパレータとしては、例えばポリオレフィン繊維不織布、ガラス繊維不織布などが好適に使用される。セパレータに保持される電解液は、非水系溶媒に電解質を溶解させた電解液が使用され、公知の非水系電解液を特に制限なく使用することができる。   As the separator, for example, a polyolefin fiber nonwoven fabric or a glass fiber nonwoven fabric is preferably used. As the electrolytic solution retained in the separator, an electrolytic solution in which an electrolyte is dissolved in a non-aqueous solvent is used, and a known non-aqueous electrolytic solution can be used without any particular limitation.

非水系電解液の溶媒としては、電気化学的に安定な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、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、スルホラン、3−メチルスルホラン、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル及びジメトキシエタン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド又はこれらの混合物を好適に使用することができる。   As the solvent for the non-aqueous electrolyte, electrochemically stable ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, sulfolane, 3-methyl sulfolane, γ-butyrolactone, acetonitrile and dimethoxyethane, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide or a mixture thereof can be preferably used.

非水系電解液の溶質としては、有機電解液に溶解したときにリチウムイオンを生成する塩を、特に限定なく使用することができる。例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiN(CFSO、LiCFSO、LiC(SOCF、LiN(SO、LiAsF、LiSbF、又はこれらの混合物を好適に使用することができる。非水系電解液の溶質としてさらに、第4級アンモニウムカチオン又は第4級ホスホニウムカチオンを有する第4級アンモニウム塩又は第4級ホスホニウム塩を使用することができる。例えば、R又はRで表されるカチオン(ただし、R、R、R、Rは炭素数1〜6のアルキル基を表す)と、PF 、BF 、ClO 、N(CFSO 、CFSO 、C(SOCF 、N(SO 、AsF 又はSbF からなるアニオンとからなる塩、又はこれらの混合物を好適に使用することができる。As a solute of the nonaqueous electrolytic solution, a salt that generates lithium ions when dissolved in an organic electrolytic solution can be used without any particular limitation. For example, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiCF 3 SO 3, LiC (SO 2 CF 3) 3, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, LiAsF 6, LiSbF 6 Or a mixture thereof can be preferably used. Further, a quaternary ammonium salt or a quaternary phosphonium salt having a quaternary ammonium cation or a quaternary phosphonium cation can be used as a solute of the nonaqueous electrolytic solution. For example, a cation represented by R 1 R 2 R 3 R 4 N + or R 1 R 2 R 3 R 4 P + (where R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are alkyl having 1 to 6 carbon atoms) Group), PF 6 , BF 4 , ClO 4 , N (CF 3 SO 3 ) 2 , CF 3 SO 3 , C (SO 2 CF 3 ) 3 , N (SO 2 C 2 A salt composed of an anion composed of F 5 ) 2 , AsF 6 or SbF 6 , or a mixture thereof can be suitably used.

正極を構成するための正極活物質として、公知のリチウムの吸蔵及び放出が可能な正極活物質を特に限定なく使用することができる。例えば、LiMn、LiMnO、LiV、LiNiO、LiCoOなどのリチウムと遷移金属との複合酸化物、TiS、MoSなどの硫化物、NbSeなどのセレン化物、Cr、V、V13、VO、Cr、MnO、TiO、MoVなどの遷移金属の酸化物、ポリフルオレン、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリパラフェニレンなどの導電性高分子を使用することができる。As a positive electrode active material for constituting the positive electrode, a known positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium can be used without particular limitation. For example, composite oxides of lithium and transition metals such as LiMn 2 O 4 , LiMnO 2 , LiV 3 O 5 , LiNiO 2 and LiCoO 2 , sulfides such as TiS 2 and MoS 2 , selenides such as NbSe 3 , Cr Transition metal oxides such as 3 O 8 , V 2 O 5 , V 5 O 13 , VO 2 , Cr 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , MoV 2 O 8 , polyfluorene, polythiophene, polyaniline, polyparaphenylene Conductive polymers such as can be used.

正極のための活物質層は、上記正極活物質に必要に応じて負極に関して例示したバインダ、導電材などを加えた混合材料を用いて形成することができる。この混合材料を用いた正極は、バインダを溶解した溶媒に正極活物質及び必要に応じて他の添加物を分散させ、得られた分散液をドクターブレード法などによって負極に関して例示した集電体上に塗工し、乾燥することにより作成することができる。また、得られた混合材料に必要に応じて溶媒を添加して所定形状に成形し、集電体上に圧着しても良い。   The active material layer for the positive electrode can be formed using a mixed material in which the binder, the conductive material, and the like exemplified for the negative electrode are added to the positive electrode active material as necessary. In the positive electrode using this mixed material, the positive electrode active material and other additives as necessary are dispersed in a solvent in which a binder is dissolved, and the obtained dispersion is applied to the negative electrode by a doctor blade method or the like. It can be made by coating and drying. Moreover, a solvent may be added to the obtained mixed material as necessary to form into a predetermined shape, and may be pressure-bonded on the current collector.

本発明の第1の負極活物質及び第2の負極活物質は、リチウムイオン二次電池のほか、ハイブリッドキャパシタのための負極活物質としても好適である。ハイブリッドキャパシタにおいては、正極活物質として、活性炭、カーボンナノチューブ、メソポーラス炭素などが使用され、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの非水系溶媒にLiPF、LiBF、LiClOなどのリチウム塩を溶解した電解液が使用される。The first negative electrode active material and the second negative electrode active material of the present invention are suitable not only as a lithium ion secondary battery but also as a negative electrode active material for a hybrid capacitor. In the hybrid capacitor, activated carbon, carbon nanotube, mesoporous carbon, etc. are used as the positive electrode active material, and lithium salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 are dissolved in non-aqueous solvents such as ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and the like. The electrolyte is used.

本発明を以下の実施例を用いて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。   The present invention will be described with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples.

1:金属酸化物及び低導電性の無定形炭素皮膜の影響
a.負極活物質の製造
実施例1:
特開2007−160151号公報の図1に示されている、外筒と内筒の同心円筒からなり、内筒の側面に貫通孔が設けられ、外筒の開口部にせき板が配置されている反応器の内筒に、10.8gのSnCl・2HO及び0.870gのFe(CHCOO)を水120mLに溶解させた液を導入し、さらに濃度6Mの塩酸0.6mLと4.80gのケッチェンブラック(商品名ケッチェンブラックEC600J、ケッチェンブラック・インターナショナル社製、一次粒子径34nm、細孔径4nm、比表面積1520m/g、酸素量6.1ミリモル/g)とを導入し、70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させ、SnCl・2HO、Fe(CHCOO)及びケッチェンブラックを分散させた。一旦内筒の旋回を停止し、内筒内に濃度12MのNaOH水溶液8.3mLを添加し、再び70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させた。この間に、外筒の内壁に薄膜が形成され、この薄膜にずり応力と遠心力が印加され、SnCl及びFe(CHCOO)の加水分解と重縮合反応が進行した。内筒の旋回停止後に、ケッチェンブラックをろ過して回収し、真空中180℃で12時間乾燥し、さらに窒素中500℃で1時間乾燥することにより、負極活物質を得た。
1: Effect of metal oxide and low-conductivity amorphous carbon film a. Production of negative electrode active material Example 1
As shown in FIG. 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-160151, it is composed of a concentric cylinder of an outer cylinder and an inner cylinder, a through hole is provided in the side surface of the inner cylinder, and a skirting plate is disposed at the opening of the outer cylinder. 10.8 g SnCl 2 .2H 2 O and 0.870 g Fe (CH 3 COO) 2 dissolved in 120 mL water are introduced into the inner cylinder of the reactor, and 0.6 mL hydrochloric acid having a concentration of 6M is further introduced. And 4.80 g of ketjen black (trade name ketjen black EC600J, manufactured by ketjen black international, primary particle size 34 nm, pore size 4 nm, specific surface area 1520 m 2 / g, oxygen content 6.1 mmol / g) introduced, the inner cylinder is pivoted for 300 seconds as the centrifugal force of 70000Kgms -2 is applied to the reaction solution, SnCl 2 · 2H 2 O, Fe (CH 3 COO) 2 and ketch The down black was dispersed. The turning of the inner cylinder was once stopped, 8.3 mL of a 12M NaOH aqueous solution was added to the inner cylinder, and the inner cylinder was turned for 300 seconds so that a centrifugal force of 70000 kgms- 2 was applied to the reaction solution again. During this time, a thin film was formed on the inner wall of the outer cylinder, shear stress and centrifugal force were applied to the thin film, and hydrolysis and polycondensation reaction of SnCl 2 and Fe (CH 3 COO) 2 proceeded. After the inner cylinder stopped rotating, the ketjen black was recovered by filtration, dried in vacuum at 180 ° C. for 12 hours, and further dried in nitrogen at 500 ° C. for 1 hour to obtain a negative electrode active material.

得られた負極活物質をX線粉末回折により確認したところ(図1(A)参照)、二酸化スズ及び微量のスズが生成していた。酸化鉄の回折ピークは確認されず、無定形又はナノサイズの微結晶の酸化鉄が生成していた。また、TG−DTA測定を空気雰囲気中で昇温速度1℃/分の条件で行い、200℃以上の重量減少量を炭素分として二酸化スズと炭素との組成比を計算したところ、反応時における仕込み量(質量比でSnO:ケッチェンブラック=60:40)と略一致した値が得られた。さらに、TEM写真により、粒径が1〜2nmの二酸化スズの球状粒子が実質的にケッチェンブラックの内部空孔内に存在しており、一次粒子の96質量%が非凝集状態で存在していることが確認された。また、得られた負極活物質を濃度5質量%の硝酸水溶液に浸漬し、水溶液中に溶解したFeをICP分光分析により確認したところ、反応時における仕込み量(モル比でSn:Fe=1:0.1)と略一致した値が得られた。When the obtained negative electrode active material was confirmed by X-ray powder diffraction (see FIG. 1A), tin dioxide and a small amount of tin were produced. The diffraction peak of iron oxide was not confirmed, and amorphous or nano-sized microcrystalline iron oxide was generated. In addition, TG-DTA measurement was performed in an air atmosphere at a heating rate of 1 ° C./min, and the composition ratio between tin dioxide and carbon was calculated using a weight loss of 200 ° C. or more as the carbon content. A value substantially coincided with the charged amount (SnO 2 : ketjen black = 60: 40 in mass ratio) was obtained. Further, according to the TEM photograph, tin dioxide spherical particles having a particle diameter of 1 to 2 nm are substantially present in the inner pores of the ketjen black, and 96% by mass of the primary particles are present in a non-aggregated state. It was confirmed that Further, the obtained negative electrode active material was immersed in an aqueous nitric acid solution having a concentration of 5% by mass, and Fe dissolved in the aqueous solution was confirmed by ICP spectroscopic analysis. As a result, the charged amount during the reaction (Mn ratio: Sn: Fe = 1: A value approximately in agreement with 0.1) was obtained.

実施例2:
実施例1において用いた反応器の内筒に、10.8gのSnCl・2HOを水120mLに溶解させた液を導入し、さらに濃度6Mの塩酸0.6mLと4.80gのケッチェンブラック(商品名ケッチェンブラックEC600J、ケッチェンブラック・インターナショナル社製、一次粒子径34nm、細孔径4nm、比表面積1520m/g、酸素量6.1ミリモル/g)とを導入し、70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させ、SnCl・2HO及びケッチェンブラックを分散させた。一旦内筒の旋回を停止し、内筒内に濃度12MのNaOH水溶液8.3mLを添加し、再び70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させた。この間に、外筒の内壁に薄膜が形成され、この薄膜にずり応力と遠心力が印加され、SnClの加水分解と重縮合反応が進行した。内筒の旋回停止後に、ケッチェンブラックをろ過して回収し、真空中180℃で12時間乾燥した。次いで、乾燥後のケッチェンブラックと、水と、グルコースとを1:0.5:1の質量比で混合し、混錬して混錬物を得た。混錬物から水を蒸発させた後、窒素中500℃で1時間熱処理することによりグルコースを熱分解し、ケッチェンブラックの表面がグルコースの熱分解物(低導電性の無定形炭素皮膜)で被覆された負極活物質を得た。
Example 2:
A solution prepared by dissolving 10.8 g of SnCl 2 .2H 2 O in 120 mL of water was introduced into the inner cylinder of the reactor used in Example 1, and 0.6 mL of 6M hydrochloric acid and 4.80 g of ketjen were further introduced. Black (trade name Ketjen Black EC600J, manufactured by Ketjen Black International Co., Ltd., primary particle size 34 nm, pore size 4 nm, specific surface area 1520 m 2 / g, oxygen content 6.1 mmol / g) was introduced, and 70000 kgms −2 The inner cylinder was swirled for 300 seconds so that the centrifugal force was applied to the reaction solution, and SnCl 2 .2H 2 O and ketjen black were dispersed. The turning of the inner cylinder was once stopped, 8.3 mL of a 12M NaOH aqueous solution was added to the inner cylinder, and the inner cylinder was turned for 300 seconds so that a centrifugal force of 70000 kgms- 2 was applied to the reaction solution again. During this time, a thin film was formed on the inner wall of the outer cylinder, and shear stress and centrifugal force were applied to the thin film, and SnCl 2 hydrolysis and polycondensation reaction proceeded. After the inner cylinder stopped rotating, the ketjen black was collected by filtration and dried in vacuum at 180 ° C. for 12 hours. Next, the dried ketjen black, water, and glucose were mixed at a mass ratio of 1: 0.5: 1 and kneaded to obtain a kneaded product. After evaporating water from the kneaded product, the glucose is thermally decomposed by heat treatment in nitrogen at 500 ° C. for 1 hour, and the surface of the ketjen black is a pyrolytic product of glucose (a low conductivity amorphous carbon film). A coated negative electrode active material was obtained.

得られた負極活物質をX線粉末回折により確認したところ(図1(B)参照)、二酸化スズに加えて微量の一酸化スズとスズが生成していた。グルコースの熱分解物の回折ピークは確認されず、無定形炭素の皮膜が生成していた。また、実施例1における方法と同時方法により二酸化スズと炭素との組成比を計算したところ、反応時における仕込み量(質量比でSnO:ケッチェンブラック=60:40)と略一致した値が得られた。さらに、TEM写真により、粒径が1〜2nmの二酸化スズの球状粒子が実質的にケッチェンブラックの内部空孔内に存在しており、一次粒子の96質量%が非凝集状態で存在していることが確認された。When the obtained negative electrode active material was confirmed by X-ray powder diffraction (see FIG. 1B), a small amount of tin monoxide and tin were produced in addition to tin dioxide. The diffraction peak of the pyrolysis product of glucose was not confirmed, and an amorphous carbon film was formed. Moreover, when the composition ratio of tin dioxide and carbon was calculated by the method similar to the method in Example 1, a value substantially coinciding with the charged amount at the time of reaction (SnO 2 : Ketjen Black = 60: 40 in mass ratio) was obtained. Obtained. Further, according to the TEM photograph, tin dioxide spherical particles having a particle diameter of 1 to 2 nm are substantially present in the inner pores of the ketjen black, and 96% by mass of the primary particles are present in a non-aggregated state. It was confirmed that

実施例3:
実施例1において用いた反応器の内筒に、10.8gのSnCl・2HO及び0.870gのFe(CHCOO)を水120mLに溶解させた液を導入し、さらに濃度6Mの塩酸0.6mLと4.80gのケッチェンブラック(商品名ケッチェンブラックEC600J、ケッチェンブラック・インターナショナル社製、一次粒子径34nm、細孔径4nm、比表面積1520m/g、酸素量6.1ミリモル/g)とを導入し、70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させ、SnCl・2HO、Fe(CHCOO)及びケッチェンブラックを分散させた。一旦内筒の旋回を停止し、内筒内に濃度12MのNaOH水溶液8.3mLを添加し、再び70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させた。この間に、外筒の内壁に薄膜が形成され、この薄膜にずり応力と遠心力が印加され、SnCl及びFe(CHCOO)の加水分解と重縮合反応が進行した。内筒の旋回停止後に、ケッチェンブラックをろ過して回収し、真空中180℃で12時間乾燥した。次いで、乾燥後のケッチェンブラックと、水と、グルコースとを1:0.5:1の質量比で混合し、混錬して混錬物を得た。混錬物から水を蒸発させた後、窒素中500℃で1時間熱処理することによりグルコースを熱分解し、ケッチェンブラックの表面がグルコースの熱分解物(低導電性の無定形炭素皮膜)で被覆された負極活物質を得た。
Example 3:
A solution prepared by dissolving 10.8 g of SnCl 2 .2H 2 O and 0.870 g of Fe (CH 3 COO) 2 in 120 mL of water was introduced into the inner cylinder of the reactor used in Example 1, and the concentration was 6M. 0.6 mL of hydrochloric acid and 4.80 g of ketjen black (trade name ketjen black EC600J, manufactured by Ketjenblack International Co., Ltd., primary particle size 34 nm, pore size 4 nm, specific surface area 1520 m 2 / g, oxygen content 6.1 The inner cylinder was swirled for 300 seconds so that a centrifugal force of 70000 kgms −2 was applied to the reaction solution, and SnCl 2 .2H 2 O, Fe (CH 3 COO) 2 and Ketjen Black Was dispersed. The turning of the inner cylinder was once stopped, 8.3 mL of a 12M NaOH aqueous solution was added to the inner cylinder, and the inner cylinder was turned for 300 seconds so that a centrifugal force of 70000 kgms- 2 was applied to the reaction solution again. During this time, a thin film was formed on the inner wall of the outer cylinder, shear stress and centrifugal force were applied to the thin film, and hydrolysis and polycondensation reaction of SnCl 2 and Fe (CH 3 COO) 2 proceeded. After the inner cylinder stopped rotating, the ketjen black was collected by filtration and dried in vacuum at 180 ° C. for 12 hours. Next, the dried ketjen black, water, and glucose were mixed at a mass ratio of 1: 0.5: 1 and kneaded to obtain a kneaded product. After evaporating water from the kneaded product, the glucose is thermally decomposed by heat treatment in nitrogen at 500 ° C. for 1 hour, and the surface of the ketjen black is a pyrolytic product of glucose (a low conductivity amorphous carbon film). A coated negative electrode active material was obtained.

得られた負極活物質をX線粉末回折により確認したところ(図1(C)参照)、二酸化スズに加えて微量の一酸化スズとスズが生成していた。酸化鉄及びグルコースの熱分解物の回折ピークは確認されず、無定形又はナノサイズの微結晶の酸化鉄及び無定形炭素の皮膜が生成していた。また、実施例1における方法と同時方法により二酸化スズと炭素との組成比を計算したところ、反応時における仕込み量(質量比でSnO:ケッチェンブラック=60:40)と略一致した値が得られた。さらに、TEM写真により、粒径が1〜2nmの二酸化スズの球状粒子が実質的にケッチェンブラックの内部空孔内に存在しており、一次粒子の96質量%が非凝集状態で存在していることが確認された。また、得られた負極活物質を濃度5質量%の硝酸水溶液に浸漬し、水溶液中に溶解したFeをICP分光分析により確認したところ、反応時における仕込み量(モル比でSn:Fe=1:0.1)と略一致した値が得られた。When the obtained negative electrode active material was confirmed by X-ray powder diffraction (see FIG. 1C), a small amount of tin monoxide and tin were generated in addition to tin dioxide. The diffraction peaks of the pyrolyzate of iron oxide and glucose were not confirmed, and an amorphous or nano-sized microcrystalline iron oxide and amorphous carbon film was formed. Moreover, when the composition ratio of tin dioxide and carbon was calculated by the method similar to the method in Example 1, a value substantially coinciding with the charged amount at the time of reaction (SnO 2 : Ketjen Black = 60: 40 in mass ratio) was obtained. Obtained. Further, according to the TEM photograph, tin dioxide spherical particles having a particle diameter of 1 to 2 nm are substantially present in the inner pores of the ketjen black, and 96% by mass of the primary particles are present in a non-aggregated state. It was confirmed that Further, the obtained negative electrode active material was immersed in an aqueous nitric acid solution having a concentration of 5% by mass, and Fe dissolved in the aqueous solution was confirmed by ICP spectroscopic analysis. As a result, the charged amount during the reaction (Mn ratio: Sn: Fe = 1: A value approximately in agreement with 0.1) was obtained.

比較例1
実施例1において用いた反応器の内筒に、10.8gのSnCl・2HOを水120mLに溶解させた液を導入し、さらに濃度6Mの塩酸0.6mLと4.80gのケッチェンブラック(商品名ケッチェンブラックEC600J、ケッチェンブラック・インターナショナル社製、一次粒子径34nm、細孔径4nm、比表面積1520m/g、酸素量6.1ミリモル/g)とを導入し、70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させ、SnCl・2HO及びケッチェンブラックを分散させた。一旦内筒の旋回を停止し、内筒内に濃度12MのNaOH水溶液8.3mLを添加し、再び70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させた。この間に、外筒の内壁に薄膜が形成され、この薄膜にずり応力と遠心力が印加され、SnClの加水分解と重縮合反応が進行した。内筒の旋回停止後に、ケッチェンブラックをろ過して回収し、真空中180℃で12時間乾燥し、さらに窒素中500℃で1時間乾燥することにより、負極活物質を得た。
Comparative Example 1
A solution prepared by dissolving 10.8 g of SnCl 2 .2H 2 O in 120 mL of water was introduced into the inner cylinder of the reactor used in Example 1, and 0.6 mL of 6M hydrochloric acid and 4.80 g of ketjen were further introduced. Black (trade name Ketjen Black EC600J, manufactured by Ketjen Black International Co., Ltd., primary particle size 34 nm, pore size 4 nm, specific surface area 1520 m 2 / g, oxygen content 6.1 mmol / g) was introduced, and 70000 kgms −2 The inner cylinder was swirled for 300 seconds so that the centrifugal force was applied to the reaction solution, and SnCl 2 .2H 2 O and ketjen black were dispersed. The turning of the inner cylinder was once stopped, 8.3 mL of a 12M NaOH aqueous solution was added to the inner cylinder, and the inner cylinder was turned for 300 seconds so that a centrifugal force of 70000 kgms- 2 was applied to the reaction solution again. During this time, a thin film was formed on the inner wall of the outer cylinder, and shear stress and centrifugal force were applied to the thin film, and SnCl 2 hydrolysis and polycondensation reaction proceeded. After the inner cylinder stopped rotating, the ketjen black was recovered by filtration, dried in vacuum at 180 ° C. for 12 hours, and further dried in nitrogen at 500 ° C. for 1 hour to obtain a negative electrode active material.

得られた負極活物質をX線粉末回折により確認したところ(図1(D)参照)、二酸化スズが生成していた。また、実施例1における方法と同時方法により二酸化スズと炭素との組成比を計算したところ、反応時における仕込み量(質量比でSnO:ケッチェンブラック=60:40)と略一致した値が得られた。さらに、TEM写真により、粒径が1〜2nmの二酸化スズの球状粒子が実質的にケッチェンブラックの内部空孔内に存在しており、一次粒子の96質量%が非凝集状態で存在していることが確認された。When the obtained negative electrode active material was confirmed by X-ray powder diffraction (see FIG. 1D), tin dioxide was produced. Moreover, when the composition ratio of tin dioxide and carbon was calculated by the method similar to the method in Example 1, a value substantially coinciding with the charged amount at the time of reaction (SnO 2 : Ketjen Black = 60: 40 in mass ratio) was obtained. Obtained. Further, according to the TEM photograph, tin dioxide spherical particles having a particle diameter of 1 to 2 nm are substantially present in the inner pores of the ketjen black, and 96% by mass of the primary particles are present in a non-aggregated state. It was confirmed that

b.半電池の作成
実施例1〜3及び比較例1の各負極活物質0.7mgにポリフッ化ビニリデンを全体の30質量%加えて成形したものを負極とし、1MのLiPFのエチレンカーボネート/ジエチルカーボネート1:1溶液を電解液とし、対極をリチウムとした半電池を作成した。
b. Preparation of Half Battery 1M LiPF 6 ethylene carbonate / diethyl carbonate obtained by adding 30% by mass of polyvinylidene fluoride to 0.7 mg of each of the negative electrode active materials of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 to form a negative electrode A half-cell was prepared using the 1: 1 solution as the electrolyte and the counter electrode as lithium.

c.充放電特性
実施例1〜3及び比較例1の各負極活物質を使用した半電池について、レート0.2C(298mAg−1)の定電流条件で0〜2Vの電位範囲(コンバージョン反応領域を含む範囲)で充放電特性を評価した。この評価は半電池としての評価であるが、正極を用いた全電池においても同様の効果が期待できる。
c. Charge / Discharge Characteristics About half-cells using the negative electrode active materials of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, a potential range of 0 to 2 V (including a conversion reaction region) under constant current conditions at a rate of 0.2 C (298 mAg −1 ). The range was evaluated for charge / discharge characteristics. Although this evaluation is an evaluation as a half battery, the same effect can be expected in all batteries using the positive electrode.

まず、比較例1の負極活物質を使用した半電池について、1回目の充放電と2回目の充放電とを比較した。図2は、コンバージョン反応領域を含む0〜2Vの電位領域での1回目の充放電における電位と充放電容量の一次微分との関係(dQ/dEプロット)を示した図であり、図3は、2回目の充放電における電位と充放電容量の一次微分との関係(dQ/dEプロット)を示した図である。   First, with respect to the half battery using the negative electrode active material of Comparative Example 1, the first charge / discharge was compared with the second charge / discharge. FIG. 2 is a diagram showing a relationship (dQ / dE plot) between the potential in the first charge / discharge in the potential region of 0 to 2 V including the conversion reaction region and the first derivative of the charge / discharge capacity, and FIG. It is the figure which showed the relationship (dQ / dE plot) with the electric potential in the charging / discharging of the 2nd time, and the first derivative of charging / discharging capacity | capacitance.

図2と図3の比較より、1回目の放電において、電位約1.2V、約0.8V及び約0.2Vに最大値を有する3つの不可逆容量のピークが認められることがわかる。以下、電位1.0〜1.4Vの範囲に認められる不可逆容量を領域Iの不可逆容量、電位0.6〜1.0Vの範囲に認められる不可逆容量を領域IIの不可逆容量、電位0〜0.6Vの範囲に認められる不可逆容量を領域IIIの不可逆容量と表わす。   From the comparison between FIG. 2 and FIG. 3, it can be seen that in the first discharge, three irreversible capacity peaks having maximum values at potentials of about 1.2 V, about 0.8 V and about 0.2 V are recognized. Hereinafter, the irreversible capacity recognized in the range of potential 1.0 to 1.4 V is the irreversible capacity of region I, the irreversible capacity recognized in the range of potential 0.6 to 1.0 V is the irreversible capacity of region II, potential 0 to 0 The irreversible capacity recognized in the range of 6V is represented as the irreversible capacity of region III.

図4は、実施例1の負極活物質を使用した半電池についての、コンバージョン反応領域を含む0〜2Vの電位領域での1回目の充放電における電位と充放電容量の一次微分との関係(dQ/dEプロット)を示した図であり、図5は実施例2の負極活物質を使用した半電池についての対応する図であり、図6は実施例3の負極活物質を使用した半電池についての対応する図である。   FIG. 4 shows the relationship between the potential in the first charge / discharge in the potential region of 0 to 2 V including the conversion reaction region and the first derivative of the charge / discharge capacity for the half cell using the negative electrode active material of Example 1 ( dQ / dE plot), FIG. 5 is a corresponding diagram for a half cell using the negative electrode active material of Example 2, and FIG. 6 is a half cell using the negative electrode active material of Example 3. FIG.

図7は、ケッチェンブラックのみを負極活物質として使用した半電池について充放電試験を行った際の1回目の放電における電位と放電容量の一次微分との関係(dQ/dEプロット)を示した図である。電位約0.8V及び約0.2Vに最大値を有する2つのピークが認められることがわかる。この2つのピークが認められる電位範囲は、図2及び図4〜6における領域II及び領域IIIの不可逆容量が認められる電位範囲とほぼ一致する。この結果を参照し、図2及び図4〜6における領域Iの不可逆容量は、極わずかに残存しているコンバージョン反応の不可逆性に起因する不可逆容量、領域IIの不可逆容量は、ケッチェンブラックの表面での電解液の電気化学的分解反応に起因する不可逆容量、領域IIIの不可逆容量は、ケッチェンブラックの表面やコンバージョン反応後に生じるスズの表面における電解液の電気化学的分解反応等の複数の要因に起因する不可逆容量であると判断された。また、図2及び図4〜6の比較より、実施例1〜3の負極活物質における微量のスズと一酸化スズの生成は不可逆容量に影響を及ぼさないことがわかった。   FIG. 7 shows the relationship (dQ / dE plot) between the potential in the first discharge and the first derivative of the discharge capacity when a charge / discharge test was performed on a half cell using only ketjen black as the negative electrode active material. FIG. It can be seen that two peaks with maximum values at potentials of about 0.8V and about 0.2V are observed. The potential range in which these two peaks are recognized substantially matches the potential range in which the irreversible capacities in the regions II and III in FIGS. 2 and 4 to 6 are recognized. With reference to this result, the irreversible capacity of region I in FIGS. 2 and 4 to 6 is the irreversible capacity due to the irreversible conversion reaction that remains very slightly, and the irreversible capacity of region II is that of Ketjen Black. The irreversible capacity due to the electrochemical decomposition reaction of the electrolyte solution on the surface, the irreversible capacity of region III, the erosion capacity of the electrolyte solution on the surface of the ketjen black and the tin surface generated after the conversion reaction, etc. The irreversible capacity due to the factors was judged. Moreover, it turned out that the production | generation of a trace amount tin and tin monoxide in the negative electrode active material of Examples 1-3 does not affect an irreversible capacity | capacitance from the comparison of FIG.

実施例1〜3及び比較例1の負極活物質を用いた半電池についての1回目の充放電における不可逆容量と可逆容量とを表1にまとめた。

Figure 0006124784
Table 1 shows the irreversible capacity and the reversible capacity in the first charge / discharge of the half cells using the negative electrode active materials of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
Figure 0006124784

表1より、実施例1のケッチェンブラック表面に酸化鉄を担持した負極活物質も、実施例2のケッチェンブラック表面を低導電性の無定形炭素皮膜により被覆した負極活物質も、比較例1の負極活物質と比較して、可逆容量の減少量よりも不可逆容量の減少量が大きく、したがって実施例1,2の負極活物質が可逆容量の低減を抑制しつつ不可逆容量の低減を達成していることがわかる。さらに、実施例3のケッチェンブラックの表面に酸化鉄と低導電性の無定形炭素皮膜とを有する負極活物質は、実施例2の負極活物質よりもわずかに大きい可逆容量を有し、比較例1の負極活物質を基準とした不可逆容量の減少量(1377−670mAhg−1)は、実施例2の負極活物質における減少量(1377−1077mAhg−1)と実施例3の負極活物質における減少量(1377−1010mAhg−1)との合計量よりも大きかった。したがって、実施例3の負極活物質において、ケッチェンブラックの表面の酸化鉄と低導電性の無定形炭素皮膜との相乗効果により、大幅な不可逆容量の低減が達成されたことがわかる。From Table 1, the negative electrode active material carrying iron oxide on the ketjen black surface of Example 1 and the negative electrode active material having the ketjen black surface of Example 2 coated with a low conductivity amorphous carbon film are also comparative examples. Compared with the negative electrode active material of No. 1, the reduction amount of the irreversible capacity is larger than the reduction amount of the reversible capacity. You can see that Furthermore, the negative electrode active material having iron oxide and a low-conductivity amorphous carbon film on the surface of the ketjen black of Example 3 has a slightly larger reversible capacity than the negative electrode active material of Example 2, and The amount of decrease in irreversible capacity (1377-670 mAhg −1 ) based on the negative electrode active material of Example 1 is the same as the amount of decrease in the negative electrode active material of Example 2 (1377-1077 mAhg −1 ) and the amount of negative electrode active material of Example 3. It was larger than the total amount with the decrease amount (1377-1010 mAhg −1 ). Therefore, it can be seen that, in the negative electrode active material of Example 3, a significant reduction in irreversible capacity was achieved due to the synergistic effect of the iron oxide on the surface of ketjen black and the amorphous carbon film having low conductivity.

実施例1〜3及び比較例1の負極活物質を用いた半電池についての各領域における不可逆容量を表2にまとめた。

Figure 0006124784
Table 2 summarizes the irreversible capacities in each region for the half cells using the negative electrode active materials of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
Figure 0006124784

表2より、実施例1〜3の負極活物質の不可逆容量は、比較例1の負極活物質のものと比較して、領域Iにおいてわずかに増加しているものの、領域II及び領域IIIにおいて大幅に減少していることがわかる。   From Table 2, although the irreversible capacity | capacitance of the negative electrode active material of Examples 1-3 is increasing slightly in the area | region I compared with the negative electrode active material of the comparative example 1, it is large in the area | region II and the area | region III. It can be seen that the number has decreased.

上述したように、領域IIの不可逆容量は、ケッチェンブラックの表面での電解液の電気化学的分解反応に起因する不可逆容量、領域IIIの不可逆容量は、ケッチェンブラックの表面やコンバージョン反応後に生じるスズの表面における電解液の電気化学的分解反応等の複数の要因に起因する不可逆容量であると考えられるが、実施例1〜3の負極活物質において、領域II及び領域IIIにおいて不可逆容量の減少が認められ、特に領域IIの不可逆容量の減少率が著しいことから、ケッチェンブラックの表面に存在する電解液の電気化学的分解反応を触媒する活性点が酸化鉄及び/又は低導電性の無定形炭素皮膜により被覆され、したがって電解液の電気化学的分解反応が阻害されたことが不可逆容量全体の低減に導いていると判断された。特に、実施例3の負極活物質は、領域Iにおける不可逆容量の増加が実施例1,2の負極活物質におけるものより少なく、領域II及び領域IIIにおける不可逆容量が著しく減少しており、極めて良好であった。   As described above, the irreversible capacity in the region II is irreversible due to the electrochemical decomposition reaction of the electrolyte on the surface of the ketjen black, and the irreversible capacity in the region III is generated on the surface of the ketjen black or after the conversion reaction. Although it is thought that it is an irreversible capacity | capacitance resulting from several factors, such as the electrochemical decomposition reaction of the electrolyte solution in the surface of tin, in the negative electrode active material of Examples 1-3, the reduction | decrease in an irreversible capacity | capacitance in the area | region II and the area | region III In particular, since the reduction rate of the irreversible capacity in region II is remarkable, the active sites that catalyze the electrochemical decomposition reaction of the electrolyte present on the surface of the ketjen black are not oxidized by iron oxide and / or low conductivity. It was judged that the coating with a regular carbon film and, therefore, the inhibition of the electrochemical decomposition reaction of the electrolyte led to a reduction in the overall irreversible capacity. It was. In particular, the negative electrode active material of Example 3 has an increase in irreversible capacity in region I that is less than that in the negative electrode active materials of Examples 1 and 2, and the irreversible capacity in region II and region III is remarkably reduced, which is extremely good. Met.

実施例1〜3及び比較例1の負極活物質を用いた半電池について、レート0.5Cの定電流条件で、0〜2Vの電位範囲(コンバージョン反応領域を含む範囲)での充放電サイクル試験を行った。図8は、充放電サイクル経験における放電容量の変化を示した図であり、図9は容量維持率を示した図である。いずれの負極活物質も、従来の黒鉛の理論容量372mAhg−1よりも大幅に増加した可逆容量を示し、その上、放電容量が安定してからはほとんど放電容量の減少が認められず、優れたサイクル性を示した。したがって、実施例1〜3の負極活物質は、高い可逆容量を有し、低減した初期不可逆容量を有する上に、優れたサイクル特性を有する負極活物質であった。For the half-cells using the negative electrode active materials of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, a charge / discharge cycle test in a potential range of 0 to 2 V (a range including a conversion reaction region) under a constant current condition of a rate of 0.5 C. Went. FIG. 8 is a diagram showing a change in discharge capacity in the charge / discharge cycle experience, and FIG. 9 is a diagram showing a capacity retention rate. Each negative electrode active material showed a reversible capacity significantly increased from the theoretical capacity of 372 mAhg −1 of conventional graphite, and furthermore, after the discharge capacity was stabilized, almost no decrease in the discharge capacity was observed. Cycling was shown. Therefore, the negative electrode active materials of Examples 1 to 3 were negative electrode active materials having high reversible capacity, reduced initial irreversible capacity, and excellent cycle characteristics.

2.無定形炭素前駆体の影響
a.負極活物質の製造
実施例4:
実施例1において用いた反応器の内筒に、10.8gのSnCl・2HO及び0.870gのFe(CHCOO)を水120mLに溶解させた液を導入し、さらに濃度6Mの塩酸0.6mLと4.80gのケッチェンブラック(商品名ケッチェンブラックEC600J、ケッチェンブラック・インターナショナル社製、一次粒子径34nm、細孔径4nm、比表面積1520m/g、酸素量6.1ミリモル/g)とを導入し、70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させ、SnCl・2HO、Fe(CHCOO)及びケッチェンブラックを分散させた。一旦内筒の旋回を停止し、内筒内に濃度12MのNaOH水溶液8.3mLを添加し、再び70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させた。この間に、外筒の内壁に薄膜が形成され、この薄膜にずり応力と遠心力が印加され、SnCl及びFe(CHCOO)の加水分解と重縮合反応が進行した。内筒の旋回停止後に、ケッチェンブラックをろ過して回収し、真空中180℃で12時間乾燥した。次いで、乾燥後のケッチェンブラックと、水と、グルタミン酸とを1:0.5:1の質量比で混合し、混錬して混錬物を得た。混錬物から水を蒸発させた後、窒素中500℃で1時間熱処理することによりグルタミン酸を熱分解し、ケッチェンブラックの表面がグルタミン酸の熱分解物(低導電性の無定形炭素皮膜)で被覆された負極活物質を得た。
2. Effect of amorphous carbon precursor a. Production of negative electrode active material Example 4:
A solution prepared by dissolving 10.8 g of SnCl 2 .2H 2 O and 0.870 g of Fe (CH 3 COO) 2 in 120 mL of water was introduced into the inner cylinder of the reactor used in Example 1, and the concentration was 6M. 0.6 mL of hydrochloric acid and 4.80 g of ketjen black (trade name ketjen black EC600J, manufactured by Ketjenblack International Co., Ltd., primary particle size 34 nm, pore size 4 nm, specific surface area 1520 m 2 / g, oxygen content 6.1 The inner cylinder was swirled for 300 seconds so that a centrifugal force of 70000 kgms −2 was applied to the reaction solution, and SnCl 2 .2H 2 O, Fe (CH 3 COO) 2 and Ketjen Black Was dispersed. The turning of the inner cylinder was once stopped, 8.3 mL of a 12M NaOH aqueous solution was added to the inner cylinder, and the inner cylinder was turned for 300 seconds so that a centrifugal force of 70000 kgms- 2 was applied to the reaction solution again. During this time, a thin film was formed on the inner wall of the outer cylinder, shear stress and centrifugal force were applied to the thin film, and hydrolysis and polycondensation reaction of SnCl 2 and Fe (CH 3 COO) 2 proceeded. After the inner cylinder stopped rotating, the ketjen black was collected by filtration and dried in vacuum at 180 ° C. for 12 hours. Next, the dried ketjen black, water, and glutamic acid were mixed at a mass ratio of 1: 0.5: 1 and kneaded to obtain a kneaded product. After evaporating water from the kneaded product, the glutamic acid is thermally decomposed by heat treatment in nitrogen at 500 ° C. for 1 hour, and the surface of the ketjen black is a thermal decomposition product of glutamic acid (a low conductivity amorphous carbon film). A coated negative electrode active material was obtained.

得られた負極活物質をX線粉末回折により確認したところ、二酸化スズに加えて微量の一酸化スズとスズが生成していた。酸化鉄及びグルタミン酸の熱分解物の回折ピークは確認されず、無定形又はナノサイズの微結晶の酸化鉄及び無定形炭素の皮膜が生成していた。また、実施例1における方法と同時方法により二酸化スズと炭素との組成比を計算したところ、反応時における仕込み量(質量比でSnO:ケッチェンブラック=60:40)と略一致した値が得られた。さらに、TEM写真により、粒径が1〜2nmの二酸化スズの球状粒子が実質的にケッチェンブラックの内部空孔内に存在しており、一次粒子の96質量%が非凝集状態で存在していることが確認された。また、得られた負極活物質を濃度5質量%の硝酸水溶液に浸漬し、水溶液中に溶解したFeをICP分光分析により確認したところ、反応時における仕込み量(モル比でSn:Fe=1:0.1)と略一致した値が得られた。When the obtained negative electrode active material was confirmed by X-ray powder diffraction, a small amount of tin monoxide and tin were produced in addition to tin dioxide. Diffraction peaks of thermal decomposition products of iron oxide and glutamic acid were not confirmed, and amorphous or nano-sized microcrystalline iron oxide and amorphous carbon films were formed. Moreover, when the composition ratio of tin dioxide and carbon was calculated by the method similar to the method in Example 1, a value substantially coinciding with the charged amount at the time of reaction (SnO 2 : Ketjen Black = 60: 40 in mass ratio) was obtained. Obtained. Further, according to the TEM photograph, tin dioxide spherical particles having a particle diameter of 1 to 2 nm are substantially present in the inner pores of the ketjen black, and 96% by mass of the primary particles are present in a non-aggregated state. It was confirmed that Further, the obtained negative electrode active material was immersed in an aqueous nitric acid solution having a concentration of 5% by mass, and Fe dissolved in the aqueous solution was confirmed by ICP spectroscopic analysis. As a result, the charged amount during the reaction (Mn ratio: Sn: Fe = 1: A value approximately in agreement with 0.1) was obtained.

実施例5:
実施例1において用いた反応器の内筒に、5.64gのSnCl・2HO及び0.56gのポリビニルアルコールを水120mLに溶解させた液を導入し、さらに濃度2Mの塩酸3.2mLと1.62gのケッチェンブラック(商品名ケッチェンブラックEC600J、ケッチェンブラック・インターナショナル社製、一次粒子径34nm、細孔径4nm、比表面積1520m/g、酸素量6.1ミリモル/g)とを導入し、70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させ、SnCl・2HO、ポリビニルアルコール及びケッチェンブラックを分散させた。一旦内筒の旋回を停止し、内筒内に濃度1MのNaOH水溶液56.4mLを添加し、再び70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させた。この間に、外筒の内壁に薄膜が形成され、この薄膜にずり応力と遠心力が印加され、SnClの加水分解と重縮合反応が進行した。内筒の旋回停止後に、ケッチェンブラックをろ過して回収し、真空中180℃で12時間乾燥した。次いで、乾燥後のケッチェンブラックと、水と、グルタミン酸とを1:0.5:1の質量比で混合し、混錬して混錬物を得た。混錬物から水を蒸発させた後、窒素中500℃で1時間熱処理することによりポリビニルアルコール及びグルタミン酸を熱分解し、酸化スズ粒子の表面及びケッチェンブラックの表面がそれぞれポリビニルアルコールの熱分解物及びグルタミン酸の熱分解物(低導電性の無定形炭素皮膜)で被覆された負極活物質を得た。
Example 5:
A solution prepared by dissolving 5.64 g of SnCl 2 .2H 2 O and 0.56 g of polyvinyl alcohol in 120 mL of water was introduced into the inner cylinder of the reactor used in Example 1, and further 3.2 mL of hydrochloric acid having a concentration of 2 M was introduced. And 1.62 g of ketjen black (trade name ketjen black EC600J, manufactured by ketjen black international, primary particle size 34 nm, pore size 4 nm, specific surface area 1520 m 2 / g, oxygen content 6.1 mmol / g) The inner cylinder was swirled for 300 seconds so that a centrifugal force of 70000 kgms- 2 was applied to the reaction solution, and SnCl 2 .2H 2 O, polyvinyl alcohol and ketjen black were dispersed. The turning of the inner cylinder was once stopped, 56.4 mL of 1 M NaOH aqueous solution was added into the inner cylinder, and the inner cylinder was turned for 300 seconds so that a centrifugal force of 70000 kgms- 2 was applied to the reaction solution again. During this time, a thin film was formed on the inner wall of the outer cylinder, and shear stress and centrifugal force were applied to the thin film, and SnCl 2 hydrolysis and polycondensation reaction proceeded. After the inner cylinder stopped rotating, the ketjen black was collected by filtration and dried in vacuum at 180 ° C. for 12 hours. Next, the dried ketjen black, water, and glutamic acid were mixed at a mass ratio of 1: 0.5: 1 and kneaded to obtain a kneaded product. After evaporating water from the kneaded product, the polyvinyl alcohol and glutamic acid are thermally decomposed by heat treatment at 500 ° C. for 1 hour in nitrogen, and the surface of the tin oxide particles and the surface of the ketjen black are thermally decomposed products of polyvinyl alcohol, respectively. And the negative electrode active material coat | covered with the thermal decomposition product (low conductivity amorphous carbon film) of glutamic acid was obtained.

得られた負極活物質をX線粉末回折により確認したところ、二酸化スズに加えて微量のスズが生成していた。ポリビニルアルコール及びグルタミン酸の熱分解物の回折ピークは確認されず、無定形炭素の皮膜が生成していた。また、TG−DTA測定を空気雰囲気中で昇温速度1℃/分の条件で行い、200℃以上の重量減少量を炭素分として二酸化スズと炭素との組成比を計算したところ、反応時における仕込み量(質量比でSnO:ケッチェンブラック=70:30)と略一致した値が得られた。さらに、TEM写真により、粒径が1〜2nmの二酸化スズの球状粒子がケッチェンブラックの内面と外面とに担持されており、一次粒子の96質量%が非凝集状態で存在していることが確認された。When the obtained negative electrode active material was confirmed by X-ray powder diffraction, a small amount of tin was generated in addition to tin dioxide. A diffraction peak of thermal decomposition products of polyvinyl alcohol and glutamic acid was not confirmed, and an amorphous carbon film was formed. In addition, TG-DTA measurement was performed in an air atmosphere at a heating rate of 1 ° C./min, and the composition ratio between tin dioxide and carbon was calculated using a weight loss of 200 ° C. or more as the carbon content. A value substantially coincided with the charged amount (SnO 2 : Ketjen black = 70: 30 in mass ratio) was obtained. Furthermore, according to a TEM photograph, spherical particles of tin dioxide having a particle diameter of 1 to 2 nm are supported on the inner and outer surfaces of Ketjen Black, and 96% by mass of the primary particles are present in a non-aggregated state. confirmed.

実施例6:
実施例1において用いた反応器の内筒に、5.64gのSnCl・2HO、0.43gのFe(CHCOO)及び0.56gのポリビニルアルコールを水120mLに溶解させた液を導入し、さらに濃度2Mの塩酸3.2mLと1.62gのケッチェンブラック(商品名ケッチェンブラックEC600J、ケッチェンブラック・インターナショナル社製、一次粒子径34nm、細孔径4nm、比表面積1520m/g、酸素量6.1ミリモル/g)とを導入し、70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させ、SnCl・2HO、Fe(CHCOO)、ポリビニルアルコール及びケッチェンブラックを分散させた。一旦内筒の旋回を停止し、内筒内に濃度1MのNaOH水溶液56.4mLを添加し、再び70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させた。この間に、外筒の内壁に薄膜が形成され、この薄膜にずり応力と遠心力が印加され、SnCl及びFe(CHCOO)の加水分解と重縮合反応が進行した。内筒の旋回停止後に、ケッチェンブラックをろ過して回収し、真空中180℃で12時間乾燥した。次いで、乾燥後のケッチェンブラックと、水と、グルタミン酸とを1:0.5:1の質量比で混合し、混錬して混錬物を得た。混錬物から水を蒸発させた後、窒素中500℃で1時間熱処理することによりポリビニルアルコール及びグルタミン酸を熱分解し、酸化スズ粒子の表面及びケッチェンブラックの表面がそれぞれポリビニルアルコールの熱分解物及びグルタミン酸の熱分解物(低導電性の無定形炭素皮膜)で被覆された負極活物質を得た。
Example 6:
A solution prepared by dissolving 5.64 g of SnCl 2 .2H 2 O, 0.43 g of Fe (CH 3 COO) 2 and 0.56 g of polyvinyl alcohol in 120 mL of water in the inner cylinder of the reactor used in Example 1. Further, 3.2 mL of 2M hydrochloric acid and 1.62 g of Ketjen black (trade name Ketjen Black EC600J, manufactured by Ketjen Black International Co., Ltd., primary particle size 34 nm, pore size 4 nm, specific surface area 1520 m 2 / g, oxygen amount 6.1 mmol / g), and the inner cylinder was swirled for 300 seconds so that a centrifugal force of 70000 kgms- 2 was applied to the reaction solution, and SnCl 2 .2H 2 O, Fe (CH 3 COO) 2 , polyvinyl alcohol and ketjen black were dispersed. The turning of the inner cylinder was once stopped, 56.4 mL of 1 M NaOH aqueous solution was added into the inner cylinder, and the inner cylinder was turned for 300 seconds so that a centrifugal force of 70000 kgms- 2 was applied to the reaction solution again. During this time, a thin film was formed on the inner wall of the outer cylinder, shear stress and centrifugal force were applied to the thin film, and hydrolysis and polycondensation reaction of SnCl 2 and Fe (CH 3 COO) 2 proceeded. After the inner cylinder stopped rotating, the ketjen black was collected by filtration and dried in vacuum at 180 ° C. for 12 hours. Next, the dried ketjen black, water, and glutamic acid were mixed at a mass ratio of 1: 0.5: 1 and kneaded to obtain a kneaded product. After evaporating water from the kneaded product, the polyvinyl alcohol and glutamic acid are thermally decomposed by heat treatment at 500 ° C. for 1 hour in nitrogen, and the surface of the tin oxide particles and the surface of the ketjen black are thermally decomposed products of polyvinyl alcohol, respectively. And the negative electrode active material coat | covered with the thermal decomposition product (low conductivity amorphous carbon film) of glutamic acid was obtained.

得られた負極活物質をX線粉末回折により確認したところ、二酸化スズに加えて微量のスズが生成していた。酸化鉄、ポリビニルアルコール及びグルタミン酸の熱分解物の回折ピークは確認されず、無定形又はナノサイズの微結晶の酸化鉄及び無定形炭素の皮膜が生成していた。また、実施例1における方法と同時方法により二酸化スズと炭素との組成比を計算したところ、反応時における仕込み量(質量比でSnO:ケッチェンブラック=70:30)と略一致した値が得られた。さらに、TEM写真により、粒径が1〜2nmの二酸化スズの球状粒子がケッチェンブラックの内面と外面とに担持されており、一次粒子の96質量%が非凝集状態で存在していることが確認された。また、得られた負極活物質を濃度5質量%の硝酸水溶液に浸漬し、水溶液中に溶解したFeをICP分光分析により確認したところ、反応時における仕込み量(モル比でSn:Fe=1:0.1)と略一致した値が得られた。When the obtained negative electrode active material was confirmed by X-ray powder diffraction, a small amount of tin was generated in addition to tin dioxide. Diffraction peaks of thermal decomposition products of iron oxide, polyvinyl alcohol and glutamic acid were not confirmed, and amorphous or nanosized microcrystalline iron oxide and amorphous carbon films were formed. Moreover, when the composition ratio of tin dioxide and carbon was calculated by the method similar to the method in Example 1, the value substantially coincided with the charged amount at the time of reaction (SnO 2 : Ketjen Black = 70: 30 in mass ratio). Obtained. Furthermore, according to a TEM photograph, spherical particles of tin dioxide having a particle diameter of 1 to 2 nm are supported on the inner and outer surfaces of Ketjen Black, and 96% by mass of the primary particles are present in a non-aggregated state. confirmed. Further, the obtained negative electrode active material was immersed in an aqueous nitric acid solution having a concentration of 5% by mass, and Fe dissolved in the aqueous solution was confirmed by ICP spectroscopic analysis. As a result, the charged amount during the reaction (Mn ratio: Sn: Fe = 1: A value approximately in agreement with 0.1) was obtained.

実施例7:
実施例1において用いた反応器の内筒に、5.64gのSnCl・2HO、0.43gのFe(CHCOO)及び0.56gのポリビニルアルコールを水120mLに溶解させた液を導入し、さらに濃度2Mの塩酸3.2mLと1.62gのケッチェンブラック(商品名ケッチェンブラックEC600J、ケッチェンブラック・インターナショナル社製、一次粒子径34nm、細孔径4nm、比表面積1520m/g、酸素量6.1ミリモル/g)とを導入し、70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させ、SnCl・2HO、Fe(CHCOO)、ポリビニルアルコール及びケッチェンブラックを分散させた。一旦内筒の旋回を停止し、内筒内に濃度1MのNaOH水溶液56.4mLを添加し、再び70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させた。この間に、外筒の内壁に薄膜が形成され、この薄膜にずり応力と遠心力が印加され、SnCl及びFe(CHCOO)の加水分解と重縮合反応が進行した。内筒の旋回停止後に、ケッチェンブラックをろ過して回収し、真空中180℃で12時間乾燥した。次いで、乾燥後のケッチェンブラックと、水と、グルコースとを1:0.5:1の質量比で混合し、混錬して混錬物を得た。混錬物から水を蒸発させた後、窒素中500℃で1時間熱処理することによりポリビニルアルコール及びグルコースを熱分解し、酸化スズ粒子の表面及びケッチェンブラックの表面がポリビニルアルコールの熱分解物及びグルコースの熱分解物(低導電性の無定形炭素皮膜)で被覆された負極活物質を得た。
Example 7:
A solution prepared by dissolving 5.64 g of SnCl 2 .2H 2 O, 0.43 g of Fe (CH 3 COO) 2 and 0.56 g of polyvinyl alcohol in 120 mL of water in the inner cylinder of the reactor used in Example 1. Further, 3.2 mL of hydrochloric acid having a concentration of 2 M and 1.62 g of Ketjen Black (trade name Ketjen Black EC600J, manufactured by Ketjen Black International Co., Ltd., primary particle size 34 nm, pore size 4 nm, specific surface area 1520 m 2 / g, oxygen amount 6.1 mmol / g), and the inner cylinder was swirled for 300 seconds so that a centrifugal force of 70000 kgms- 2 was applied to the reaction solution, and SnCl 2 .2H 2 O, Fe (CH 3 COO) 2 , polyvinyl alcohol and ketjen black were dispersed. The turning of the inner cylinder was once stopped, 56.4 mL of 1 M NaOH aqueous solution was added into the inner cylinder, and the inner cylinder was turned for 300 seconds so that a centrifugal force of 70000 kgms- 2 was applied to the reaction solution again. During this time, a thin film was formed on the inner wall of the outer cylinder, shear stress and centrifugal force were applied to the thin film, and hydrolysis and polycondensation reaction of SnCl 2 and Fe (CH 3 COO) 2 proceeded. After the inner cylinder stopped rotating, the ketjen black was collected by filtration and dried in vacuum at 180 ° C. for 12 hours. Next, the dried ketjen black, water, and glucose were mixed at a mass ratio of 1: 0.5: 1 and kneaded to obtain a kneaded product. After evaporating water from the kneaded product, the polyvinyl alcohol and glucose are thermally decomposed by heat treatment at 500 ° C. for 1 hour in nitrogen, and the surface of the tin oxide particles and the surface of the ketjen black are the pyrolyzed product of polyvinyl alcohol and A negative electrode active material coated with a pyrolyzate of glucose (low conductivity amorphous carbon film) was obtained.

得られた負極活物質をX線粉末回折により確認したところ、二酸化スズに加えて一酸化スズとスズが生成していた。酸化鉄、ポリビニルアルコール及びグルコースの熱分解物の回折ピークは確認されず、無定形又はナノサイズの微結晶の酸化鉄及び無定形炭素の皮膜が生成していた。また、実施例1における方法と同時方法により二酸化スズと炭素との組成比を計算したところ、反応時における仕込み量(質量比でSnO:ケッチェンブラック=70:30)と略一致した値が得られた。さらに、TEM写真により、粒径が1〜2nmの二酸化スズの球状粒子がケッチェンブラックの内面と外面とに担持されており、一次粒子の96質量%が非凝集状態で存在していることが確認された。また、得られた負極活物質を濃度5質量%の硝酸水溶液に浸漬し、水溶液中に溶解したFeをICP分光分析により確認したところ、反応時における仕込み量(モル比でSn:Fe=1:0.1)と略一致した値が得られた。When the obtained negative electrode active material was confirmed by X-ray powder diffraction, tin monoxide and tin were produced in addition to tin dioxide. Diffraction peaks of thermal decomposition products of iron oxide, polyvinyl alcohol and glucose were not confirmed, and amorphous or nano-sized microcrystalline iron oxide and amorphous carbon films were formed. Moreover, when the composition ratio of tin dioxide and carbon was calculated by the method similar to the method in Example 1, the value substantially coincided with the charged amount at the time of reaction (SnO 2 : Ketjen Black = 70: 30 in mass ratio). Obtained. Furthermore, according to a TEM photograph, spherical particles of tin dioxide having a particle diameter of 1 to 2 nm are supported on the inner and outer surfaces of Ketjen Black, and 96% by mass of the primary particles are present in a non-aggregated state. confirmed. Further, the obtained negative electrode active material was immersed in an aqueous nitric acid solution having a concentration of 5% by mass, and Fe dissolved in the aqueous solution was confirmed by ICP spectroscopic analysis. As a result, the charged amount during the reaction (Mn ratio: Sn: Fe = 1: A value approximately in agreement with 0.1) was obtained.

比較例2:
実施例1において用いた反応器の内筒に、5.64gのSnCl・2HO及び0.56gのポリビニルアルコールを水120mLに溶解させた液を導入し、さらに濃度2Mの塩酸3.2mLと1.62gのケッチェンブラック(商品名ケッチェンブラックEC600J、ケッチェンブラック・インターナショナル社製、一次粒子径34nm、細孔径4nm、比表面積1520m/g、酸素量6.1ミリモル/g)とを導入し、70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させ、SnCl・2HO、ポリビニルアルコール及びケッチェンブラックを分散させた。一旦内筒の旋回を停止し、内筒内に濃度1MのNaOH水溶液56.4mLを添加し、再び70000kgms−2の遠心力が反応液に印加されるように内筒を300秒間旋回させた。この間に、外筒の内壁に薄膜が形成され、この薄膜にずり応力と遠心力が印加され、SnClの加水分解と重縮合反応が進行した。内筒の旋回停止後に、ケッチェンブラックをろ過して回収し、真空中180℃で12時間乾燥し、さらに窒素中500℃で1時間乾燥することにより、酸化スズ粒子の表面がポリビニルアルコールの熱分解物で被覆された負極活物質を得た。さらに、TEM写真により、粒径が1〜2nmの二酸化スズの球状粒子がケッチェンブラックの内面と外面とに担持されており、一次粒子の96質量%が非凝集状態で存在していることが確認された。
Comparative Example 2:
A solution prepared by dissolving 5.64 g of SnCl 2 .2H 2 O and 0.56 g of polyvinyl alcohol in 120 mL of water was introduced into the inner cylinder of the reactor used in Example 1, and further 3.2 mL of hydrochloric acid having a concentration of 2 M was introduced. And 1.62 g of ketjen black (trade name ketjen black EC600J, manufactured by ketjen black international, primary particle size 34 nm, pore size 4 nm, specific surface area 1520 m 2 / g, oxygen content 6.1 mmol / g) The inner cylinder was swirled for 300 seconds so that a centrifugal force of 70000 kgms- 2 was applied to the reaction solution, and SnCl 2 .2H 2 O, polyvinyl alcohol and ketjen black were dispersed. The turning of the inner cylinder was once stopped, 56.4 mL of 1 M NaOH aqueous solution was added into the inner cylinder, and the inner cylinder was turned for 300 seconds so that a centrifugal force of 70000 kgms- 2 was applied to the reaction solution again. During this time, a thin film was formed on the inner wall of the outer cylinder, and shear stress and centrifugal force were applied to the thin film, and SnCl 2 hydrolysis and polycondensation reaction proceeded. After stopping the swiveling of the inner cylinder, the ketjen black is recovered by filtration, dried in vacuum at 180 ° C. for 12 hours, and further dried in nitrogen at 500 ° C. for 1 hour, so that the surface of the tin oxide particles becomes the heat of polyvinyl alcohol. A negative electrode active material coated with a decomposition product was obtained. Furthermore, according to a TEM photograph, spherical particles of tin dioxide having a particle diameter of 1 to 2 nm are supported on the inner and outer surfaces of Ketjen Black, and 96% by mass of the primary particles are present in a non-aggregated state. confirmed.

得られた負極活物質をX線粉末回折により確認したところ、二酸化スズが生成していた。また、実施例1における方法と同時方法により二酸化スズと炭素との組成比を計算したところ、反応時における仕込み量(質量比でSnO:ケッチェンブラック=70:30)と略一致した値が得られた。さらに、TEM写真により、粒径が1〜2nmの二酸化スズ粒子が実質的にケッチェンブラックの内部空孔内に存在しており、一次粒子の96質量%が非凝集状態で存在していることが確認された。When the obtained negative electrode active material was confirmed by X-ray powder diffraction, tin dioxide was produced. Moreover, when the composition ratio of tin dioxide and carbon was calculated by the method similar to the method in Example 1, the value substantially coincided with the charged amount at the time of reaction (SnO 2 : Ketjen Black = 70: 30 in mass ratio). Obtained. Furthermore, according to a TEM photograph, tin dioxide particles having a particle diameter of 1 to 2 nm are substantially present in the internal pores of the ketjen black, and 96% by mass of the primary particles are present in a non-aggregated state. Was confirmed.

実施例6の負極活物質では二酸化スズに加えて微量のスズが生成しており、実施例7の負極活物質では二酸化スズに加えて一酸化スズとスズが生成していた(図10参照)が、この原因を調査するために以下の試験を行った。グルタミン酸或いはグルコースを環状炉に導入し、窒素気流を通過させながら1.5時間で環状炉を室温から500℃まで昇温し、次いで500℃に温度を維持した。そして、温度維持開始時から10分間に環状炉から排出された気体を採取し、ガスクロマトグラフィーにより採取した気体中の成分を定量した。   The negative electrode active material of Example 6 produced a small amount of tin in addition to tin dioxide, and the negative electrode active material of Example 7 produced tin monoxide and tin in addition to tin dioxide (see FIG. 10). However, the following test was conducted to investigate the cause. Glutamic acid or glucose was introduced into the annular furnace, the temperature of the annular furnace was increased from room temperature to 500 ° C. over 1.5 hours while passing a nitrogen stream, and then the temperature was maintained at 500 ° C. And the gas discharged | emitted from the annular furnace for 10 minutes from the time of the temperature maintenance start was extract | collected, and the component in the gas extract | collected by gas chromatography was quantified.

表3に、発生したガスの種類及び水素、一酸化炭素、及び二酸化炭素の組成比を示す。

Figure 0006124784
Table 3 shows the types of generated gas and the composition ratio of hydrogen, carbon monoxide, and carbon dioxide.
Figure 0006124784

表3から、グルコースの熱分解過程では、グルタミン酸の熱分解過程に比較して、還元性の化学種である水素及び一酸化炭素が多く発生していることがわかる。実施例7の負極活物質の熱処理工程において、これらの還元性の化学種により複合体の二酸化スズが還元され、一酸化スズとスズが多く生成したものと考えられる。   It can be seen from Table 3 that hydrogen and carbon monoxide, which are reducing chemical species, are generated more in the pyrolysis process of glucose than in the pyrolysis process of glutamic acid. In the heat treatment step of the negative electrode active material of Example 7, it is considered that the tin dioxide of the composite was reduced by these reducing chemical species, and a large amount of tin monoxide and tin were generated.

実施例6、実施例7及び比較例2の負極活物質について、負極活物質1gあたりの比表面積を窒素吸着法により測定した。表4にその結果を示す。

Figure 0006124784
About the negative electrode active material of Example 6, Example 7, and Comparative Example 2, the specific surface area per 1g of negative electrode active materials was measured by the nitrogen adsorption method. Table 4 shows the results.
Figure 0006124784

表4から、グルコースの熱分解により得られた無定形炭素層を含む実施例7の負極活物質が、無定形炭素層を含まない比較例2の負極活物質より低下した比表面積を有していることがわかる。また、グルタミン酸の熱分解により得られた無定形炭素層を含む実施例6の負極活物質は、実施例7及び比較例2の負極活物質より著しく低下した比表面積を有していることがわかる。これらの結果から、無定形炭素層の形成により負極活物質(複合体)の比表面積が低下することがわかった。また、実施例7の負極活物質では複合体が疎な無定形炭素層により覆われているのに対し、実施例6の負極活物質では複合体が緻密な無定形炭素層により覆われていると判断された。   From Table 4, the negative electrode active material of Example 7 containing an amorphous carbon layer obtained by pyrolysis of glucose had a specific surface area lower than that of the negative electrode active material of Comparative Example 2 not containing an amorphous carbon layer. I understand that. Moreover, it turns out that the negative electrode active material of Example 6 containing the amorphous carbon layer obtained by thermal decomposition of glutamic acid has a specific surface area significantly lower than the negative electrode active materials of Example 7 and Comparative Example 2. . From these results, it was found that the specific surface area of the negative electrode active material (composite) was reduced by forming the amorphous carbon layer. In the negative electrode active material of Example 7, the composite is covered with a sparse amorphous carbon layer, whereas in the negative electrode active material of Example 6, the composite is covered with a dense amorphous carbon layer. It was judged.

b.半電池の作成
実施例4〜7及び比較例2の各負極活物質0.7mgにポリフッ化ビニリデンを全体の30質量%加えて成形したものを負極とし、1MのLiPFのエチレンカーボネート/ジエチルカーボネート1:1溶液を電解液とし、対極をリチウムとした半電池を作成した。
b. Preparation of half-cell 1M LiPF 6 ethylene carbonate / diethyl carbonate obtained by adding 30% by mass of polyvinylidene fluoride to 0.7 mg of each of the negative electrode active materials of Examples 4 to 7 and Comparative Example 2 to form a negative electrode A half-cell was prepared using the 1: 1 solution as the electrolyte and the counter electrode as lithium.

c.充放電特性
実施例4〜7及び比較例2の各負極活物質を使用した半電池について、レート0.2C(298mA/g)の定電流条件で0〜2Vの電位範囲(コンバージョン反応領域を含む範囲)で充放電特性を評価した。この評価は半電池としての評価であるが、正極を用いた全電池においても同様の効果が期待できる。表5に、1回目の充放電における不可逆容量と可逆容量とをまとめた。

Figure 0006124784
c. Charging / Discharging Characteristics For the half-cells using the negative electrode active materials of Examples 4 to 7 and Comparative Example 2, a potential range of 0 to 2 V (including a conversion reaction region) under constant current conditions at a rate of 0.2 C (298 mA / g). The range was evaluated for charge / discharge characteristics. Although this evaluation is an evaluation as a half battery, the same effect can be expected in all batteries using the positive electrode. Table 5 summarizes the irreversible capacity and the reversible capacity in the first charge / discharge.
Figure 0006124784

表5より、いずれの負極活物質も従来の黒鉛の理論容量372mAh/gよりも大幅に増加した可逆容量を有していることがわかる。また、比較例1の負極活物質についての測定結果(表2参照)を比較例2の負極活物質についての測定結果(表5参照)と比較すると、比較例2の負極活物質が低下した不可逆容量を有していることがわかる。この結果は、比較例2の負極活物質の製造過程において酸化スズ粒子をポリビニルアルコールの熱分解物で被覆することにより、負極活物質における酸化スズの含有量を増加させ、ケッチェンブラックの含有量を低下させることができたことを反映したものであると考えられる。さらに、表5から把握されるように、実施例5〜7の負極活物質、すなわち、ケッチェンブラックの表面を被覆している無定形炭素皮膜を有する負極活物質は、比較例2の負極活物質、すなわち、ケッチェンブラックの表面を被覆している無定形炭素皮膜を有しておらず且つ同量のスズ含有量を有する負極活物質と比較して、わずかに低下した可逆容量と大幅に低下した不可逆容量を有していた。したがって、実施例5〜7の負極活物質が可逆容量の低減の抑制と不可逆容量の大幅な低減を達成していることがわかる。   From Table 5, it can be seen that any of the negative electrode active materials has a reversible capacity significantly increased from the theoretical capacity of 372 mAh / g of conventional graphite. Moreover, when the measurement result (refer Table 2) about the negative electrode active material of the comparative example 1 is compared with the measurement result (refer Table 5) about the negative electrode active material of the comparative example 2, the negative electrode active material of the comparative example 2 fell. It turns out that it has capacity. This result shows that the content of tin oxide in the negative electrode active material is increased by coating the tin oxide particles with the pyrolyzate of polyvinyl alcohol in the production process of the negative electrode active material of Comparative Example 2, and the content of ketjen black This is considered to reflect the fact that it was possible to reduce Further, as can be seen from Table 5, the negative electrode active materials of Examples 5 to 7, that is, the negative electrode active material having an amorphous carbon film covering the surface of ketjen black, are the negative electrode active materials of Comparative Example 2. Compared with negative electrode active material that does not have an amorphous carbon coating covering the surface of the material, ketjen black and has the same amount of tin content, the reversible capacity is slightly reduced and greatly It had a reduced irreversible capacity. Therefore, it can be seen that the negative electrode active materials of Examples 5 to 7 achieve a reduction in reversible capacity and a significant reduction in irreversible capacity.

実施例4の負極活物質と実施例3の負極活物質は、いずれもケッチェンブラックの表面に酸化スズ粉末、酸化鉄及び無定形炭素皮膜を有する負極活物質であり、負極活物質における酸化スズ及び酸化鉄の含有量が同じであり、製造過程で使用された無定形炭素前駆体の種類のみが異なる負極活物質である。また、実施例6の負極活物質と実施例7の負極活物質は、いずれもケッチェンブラックの表面にポリビニルアルコールの熱分解物で被覆された酸化スズ粉末、酸化鉄及び無定形炭素皮膜を有する負極活物質であり、負極活物質における酸化スズ及び酸化鉄の含有量が同じであり、製造過程で使用された無定形炭素前駆体の種類のみが異なる負極活物質である。表2及び表5より、グルタミン酸由来の無定形炭素皮膜を有する実施例4及び実施例6の負極活物質が、グルコース由来の無定形炭素皮膜を有する実施例3及び実施例7の負極活物質と比較して、顕著に低下した不可逆容量を有していることがわかる。この結果は、グルタミン酸由来の無定形炭素皮膜がグルコース由来の無定形炭素皮膜より緻密であり、この緻密な無定形炭素皮膜により電解液の電気化学的分解が効果的に抑制されたことを反映したものであると考えられる。特にグルタミン酸の熱分解から得られた緻密な無定形炭素層と酸化鉄とを含む実施例6の負極活物質は、顕著に低減した初期不可逆容量を有していた。   The negative electrode active material of Example 4 and the negative electrode active material of Example 3 are both negative electrode active materials having tin oxide powder, iron oxide and an amorphous carbon film on the surface of ketjen black, and tin oxide in the negative electrode active material And the content of the iron oxide is the same, and the anode active material is different only in the kind of the amorphous carbon precursor used in the production process. The negative electrode active material of Example 6 and the negative electrode active material of Example 7 both have tin oxide powder, iron oxide, and an amorphous carbon film coated on the surface of ketjen black with a pyrolyzate of polyvinyl alcohol. It is a negative electrode active material, the content of tin oxide and iron oxide in the negative electrode active material is the same, and the negative electrode active material is different only in the type of amorphous carbon precursor used in the production process. From Table 2 and Table 5, the negative electrode active material of Example 4 and Example 6 having an amorphous carbon film derived from glutamic acid is the negative electrode active material of Example 3 and Example 7 having an amorphous carbon film derived from glucose. In comparison, it can be seen that it has a significantly reduced irreversible capacity. This result reflected that the amorphous carbon film derived from glutamic acid was denser than the amorphous carbon film derived from glucose, and the electrochemical decomposition of the electrolyte was effectively suppressed by this dense amorphous carbon film. It is thought to be a thing. In particular, the negative electrode active material of Example 6 containing a dense amorphous carbon layer obtained from pyrolysis of glutamic acid and iron oxide had a significantly reduced initial irreversible capacity.

同量のスズ含有量を有する実施例5〜7及び比較例2の負極活物質を用いた半電池について、レート0.5Cの定電流条件で、0〜2Vの電位範囲(コンバージョン反応領域を含む範囲)での充放電サイクル試験を行った。表6に、20回目及び100回目の充放電サイクル試験後の可逆容量の維持率をまとめた。

Figure 0006124784
About the half cells using the negative electrode active materials of Examples 5 to 7 and Comparative Example 2 having the same tin content, a potential range of 0 to 2 V (including a conversion reaction region) under a constant current condition of a rate of 0.5 C. Range) was conducted. Table 6 summarizes the reversible capacity maintenance rates after the 20th and 100th charge / discharge cycle tests.
Figure 0006124784

実施例5,6及び比較例2の負極活物質は同等の容量維持率を示し、100回の充放電サイクル試験を経験後でも75%を超える容量維持率を示した。したがって、実施例5,6の負極活物質は、高い可逆容量を有し、大幅に低減した初期不可逆容量を有する上に、優れたサイクル特性を有する負極活物質であった。実施例7の負極活物質では、還元性の化学種により複合体の二酸化スズが還元され、凝集したスズが多く発生していたため、充放電サイクル試験における安定性が低下したものと考えられる。   The negative electrode active materials of Examples 5 and 6 and Comparative Example 2 showed an equivalent capacity maintenance rate, and showed a capacity maintenance rate exceeding 75% even after experiencing 100 charge / discharge cycle tests. Therefore, the negative electrode active materials of Examples 5 and 6 were negative electrode active materials having a high reversible capacity, a significantly reduced initial irreversible capacity, and excellent cycle characteristics. In the negative electrode active material of Example 7, the complex tin dioxide was reduced by the reducing chemical species, and a large amount of aggregated tin was generated. Therefore, it is considered that the stability in the charge / discharge cycle test was lowered.

本発明の負極活物質は、低減した初期不可逆容量を有する上に高い可逆容量を有するため、黒鉛に代わる負極活物質として有望であり、次世代のリチウムイオン二次電池のために好適に使用することができ、ハイブリッドキャパシタのための負極活物質としても好適である。   Since the negative electrode active material of the present invention has a reduced initial irreversible capacity and a high reversible capacity, it is promising as a negative electrode active material replacing graphite, and is suitably used for the next-generation lithium ion secondary battery. And is also suitable as a negative electrode active material for a hybrid capacitor.

Claims (12)

ナノサイズを有する導電性炭素粉末と、酸化スズ粉末と、が含まれているリチウムの吸蔵及び放出が可能な負極活物質であって、
酸化スズ以外の金属酸化物をさらに含み、
前記導電性炭素粉末が空隙を有しており、
前記酸化スズ粉末が前記導電性炭素粉末より小さい平均粒径を有しており、
前記酸化スズ粉末の一次粒子の96質量%が非凝集状態で存在しており、
前記導電性炭素粉末の空隙内に前記酸化スズ粉末が存在して前記導電性炭素粉末の表面に接触しており、
前記金属酸化物が、無定形又はナノサイズの微結晶であり、前記導電性炭素粉末の表面に接触している
ことを特徴とする負極活物質。
A negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium containing nano-sized conductive carbon powder and tin oxide powder,
It further contains a metal oxide other than tin oxide,
The conductive carbon powder has voids;
The tin oxide powder has an average particle size smaller than the conductive carbon powder;
96% by mass of primary particles of the tin oxide powder are present in a non-aggregated state,
The tin oxide powder is present in the voids of the conductive carbon powder and is in contact with the surface of the conductive carbon powder;
The negative electrode active material, wherein the metal oxide is amorphous or nano-sized microcrystals and is in contact with the surface of the conductive carbon powder.
前記酸化スズ粉末が球状粒子である、請求項1に記載の負極活物質。   The negative electrode active material according to claim 1, wherein the tin oxide powder is a spherical particle. 前記導電性炭素粉末がケッチェンブラック(登録商標)である、請求項2に記載の負極活物質。 The negative electrode active material according to claim 2, wherein the conductive carbon powder is ketjen black (registered trademark) . 前記導電性炭素粉末の表面を被覆している低導電性の無定形炭素皮膜をさらに含む、請求項2又は3に記載の負極活物質。   The negative electrode active material according to claim 2 or 3, further comprising a low-conductivity amorphous carbon film covering the surface of the conductive carbon powder. ナノサイズを有する導電性炭素粉末と、酸化スズ粉末と、が含まれているリチウムの吸蔵及び放出が可能な負極活物質であって、
前記導電性炭素粉末が空隙を有しており、
前記酸化スズ粉末が前記導電性炭素粉末より小さい平均粒径を有しており、
前記酸化スズ粉末の一次粒子の96質量%が非凝集状態で存在しており、
前記導電性炭素粉末の空隙内に前記酸化スズ粉末が存在して前記導電性炭素粉末の表面に接触しており、
前記導電性炭素粉末の表面を被覆している低導電性の無定形炭素皮膜をさらに含む
ことを特徴とする負極活物質。
A negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium containing nano-sized conductive carbon powder and tin oxide powder,
The conductive carbon powder has voids;
The tin oxide powder has an average particle size smaller than the conductive carbon powder;
96% by mass of primary particles of the tin oxide powder are present in a non-aggregated state,
The tin oxide powder is present in the voids of the conductive carbon powder and is in contact with the surface of the conductive carbon powder;
A negative electrode active material, further comprising an amorphous carbon film having low conductivity and covering a surface of the conductive carbon powder.
前記酸化スズ粉末が球状粒子である、請求項に記載の負極活物質。 The negative electrode active material according to claim 5 , wherein the tin oxide powder is a spherical particle. 前記導電性炭素粉末がケッチェンブラック(登録商標)である、請求項に記載の負極活物質。 The negative electrode active material according to claim 6 , wherein the conductive carbon powder is ketjen black (registered trademark) . 請求項2又は3に記載の負極活物質の製造方法であって、
旋回可能な反応器内に、酸化スズ前駆体及び酸化スズ前駆体以外の金属酸化物前駆体を溶解させた溶液に前記導電性炭素粉末を添加した反応液を導入する工程、及び、
前記反応器を旋回させて、前記反応液にずり応力と遠心力とを加えながら前記酸化スズ前駆体及び前記金属酸化物前駆体の加水分解反応と重縮合反応とを行うと同時に、得られた反応生成物を前記導電性炭素粉末に担持させる工程
を含むことを特徴とする負極活物質の製造方法。
It is a manufacturing method of the negative electrode active material of Claim 2 or 3,
Introducing a reaction solution in which the conductive carbon powder is added to a solution in which a tin oxide precursor and a metal oxide precursor other than the tin oxide precursor are dissolved in a swirlable reactor; and
The reactor was swirled, and a hydrolysis reaction and a polycondensation reaction of the tin oxide precursor and the metal oxide precursor were performed while applying a shear stress and a centrifugal force to the reaction solution. A method for producing a negative electrode active material, comprising a step of supporting a reaction product on the conductive carbon powder.
請求項に記載の負極活物質の製造方法であって、
請求項に記載の負極活物質の製造方法により得られた負極活物質と無定形炭素前駆体との混錬物を得る工程、及び、
前記混錬物を熱処理することにより前記無定形炭素前駆体を熱分解して低導電性の無定形炭素皮膜を形成する工程
を含むことを特徴とする負極活物質の製造方法。
It is a manufacturing method of the negative electrode active material of Claim 4 , Comprising:
A step of obtaining a kneaded product of the negative electrode active material and the amorphous carbon precursor obtained by the method for producing a negative electrode active material according to claim 8 , and
A method for producing a negative electrode active material, comprising: thermally treating the kneaded material to thermally decompose the amorphous carbon precursor to form a low-conductivity amorphous carbon film.
請求項又はに記載の負極活物質の製造方法であって、
旋回可能な反応器内に、酸化スズ前駆体を溶解させた溶液に前記導電性炭素粉末を添加した反応液を導入する工程、
前記反応器を旋回させて、前記反応液にずり応力と遠心力とを加えながら前記酸化スズ前駆体の加水分解反応と重縮合反応とを行うと同時に、得られた反応生成物を前記導電性炭素粉末に担持させる工程、
前記反応生成物を担持した導電性炭素粉末と無定形炭素前駆体との混錬物を得る工程、及び、
前記混錬物を熱処理することにより前記無定形炭素前駆体を熱分解して低導電性の無定形炭素皮膜を形成する工程
を含むことを特徴とする負極活物質の製造方法。
It is a manufacturing method of the negative electrode active material of Claim 6 or 7 ,
Introducing a reaction solution in which the conductive carbon powder is added to a solution in which a tin oxide precursor is dissolved in a swirlable reactor,
The reactor is swirled to perform hydrolysis reaction and polycondensation reaction of the tin oxide precursor while applying shear stress and centrifugal force to the reaction solution, and at the same time, the obtained reaction product is converted to the conductive property. A process of supporting the carbon powder;
Obtaining a kneaded product of the conductive carbon powder carrying the reaction product and an amorphous carbon precursor; and
A method for producing a negative electrode active material, comprising: thermally treating the kneaded material to thermally decompose the amorphous carbon precursor to form a low-conductivity amorphous carbon film.
前記無定形炭素前駆体がグルタミン酸である、請求項9又は10に記載の負極活物質の製造方法。The method for producing a negative electrode active material according to claim 9 or 10, wherein the amorphous carbon precursor is glutamic acid. 請求項1〜のいずれか1項に記載の負極活物質を含む負極と、正極と、負極と正極との間に配置された非水系電解液を保持したセパレータとを備えたリチウムイオン二次電池。 A negative electrode containing a negative active material according to any one of claims 1 to 7 positive and negative electrode and a lithium ion secondary that includes a separator which holds the placed nonaqueous electrolyte between the positive electrode battery.
JP2013501124A 2011-02-23 2012-02-23 Negative electrode active material, method for producing the negative electrode active material, and lithium ion secondary battery using the negative electrode active material Expired - Fee Related JP6124784B2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011037711 2011-02-23
JP2011037711 2011-02-23
JP2011076780 2011-03-30
JP2011076780 2011-03-30
PCT/JP2012/054458 WO2012115206A1 (en) 2011-02-23 2012-02-23 Negative-electrode active material, method for producing negative-electrode active material, lithium-ion secondary battery using negative-electrode active material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2012115206A1 JPWO2012115206A1 (en) 2014-07-07
JP6124784B2 true JP6124784B2 (en) 2017-05-10

Family

ID=46720980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013501124A Expired - Fee Related JP6124784B2 (en) 2011-02-23 2012-02-23 Negative electrode active material, method for producing the negative electrode active material, and lithium ion secondary battery using the negative electrode active material

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6124784B2 (en)
WO (1) WO2012115206A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7237062B2 (en) * 2017-04-10 2023-03-10 ヒーリー,エルエルシー Batteries containing novel components
KR20200008587A (en) 2017-05-17 2020-01-28 에이치헬리, 엘엘씨 Battery cell with new configuration
CA3172066A1 (en) 2017-05-17 2018-11-22 HHeLI, LLC Battery with acidified cathode and lithium anode

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002117835A (en) * 2000-10-11 2002-04-19 Toyo Tanso Kk Negative electrode for lithium ion secondary battery
JP2007160151A (en) * 2005-12-09 2007-06-28 K & W Ltd Reaction method, metal oxide nanoparticle or metal oxide nanoparticle-deposited carbon obtained thereby, electrode containing the carbon and electrochemical element using the electrode

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100570637B1 (en) * 2003-05-21 2006-04-12 삼성에스디아이 주식회사 Negative active material for lithium secondary battery and method of preparing same
JP2008162821A (en) * 2006-12-27 2008-07-17 Tokyo Institute Of Technology Carbon composite material and its manufacturing method
JP5516929B2 (en) * 2008-11-25 2014-06-11 独立行政法人産業技術総合研究所 Carbon nanotube material for negative electrode and lithium ion secondary battery using the same as negative electrode
CN101771146B (en) * 2009-01-07 2012-08-29 清华大学 Lithium ion battery anode material and preparation method thereof
WO2011040222A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 テルモ株式会社 Hypodermic needle assembly and medicine injection device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002117835A (en) * 2000-10-11 2002-04-19 Toyo Tanso Kk Negative electrode for lithium ion secondary battery
JP2007160151A (en) * 2005-12-09 2007-06-28 K & W Ltd Reaction method, metal oxide nanoparticle or metal oxide nanoparticle-deposited carbon obtained thereby, electrode containing the carbon and electrochemical element using the electrode

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2012115206A1 (en) 2014-07-07
WO2012115206A1 (en) 2012-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6124786B2 (en) Negative electrode active material, method for producing the negative electrode active material, and lithium ion secondary battery using the negative electrode active material
WO2011040022A1 (en) Negative electrode active material, method for producing the negative electrode active material, and lithium ion secondary battery using the negative electrode active material
Aravindan et al. High power lithium-ion hybrid electrochemical capacitors using spinel LiCrTiO 4 as insertion electrode
JP6236006B2 (en) Electrode material for lithium ion secondary battery, method for producing the electrode material, and lithium ion secondary battery
CN106463696B (en) Conductive carbon mixture and method for producing electrode
WO2012163426A1 (en) Electrode material for lithium and lithium ion batteries
JP6689741B2 (en) Conductive carbon, method for producing this conductive carbon, method for producing an electrode material containing this conductive carbon, and method for producing an electrode using this electrode material
JP2019149356A (en) Electrode material and manufacturing method thereof, electrode and lithium ion battery
JP2019019014A (en) Conductive carbon mixture, electrode using the mixture, and power storage device equipped with the electrode
JP6095331B2 (en) Electrode material for lithium ion secondary battery, method for producing the electrode material, and lithium ion secondary battery
KR101226245B1 (en) Negative active material for rechargeable lithium battery, method of preparing the same, and rechargeable lithium battery including the same
JP6124784B2 (en) Negative electrode active material, method for producing the negative electrode active material, and lithium ion secondary battery using the negative electrode active material
JP6319741B2 (en) Electrode manufacturing method
JP6138554B2 (en) COMPOSITE MATERIAL, METHOD FOR PRODUCING THE COMPOSITE MATERIAL, LITHIUM ION SECONDARY BATTERY AND ELECTROCHEMICAL CAPACITOR USING THE COMPOSITE MATERIAL
JP6743513B2 (en) Hybrid capacitor and manufacturing method thereof
JP2019021421A (en) Conductive carbon mixture, electrode arranged by use of the mixture, and power storage device having the electrode
JP2013073816A (en) Negative electrode active material, production method therefor, and lithium ion secondary battery using negative electrode active material
JP2019021427A (en) Carbon slurry and active material slurry arranged by use thereof
US20230395805A1 (en) Conductive carbon, method for producing same, method for producing conductive carbon mixture containing said conductive carbon, and method for producing electrode using said conductive carbon or conductive carbon mixture
JP6775937B2 (en) Electrode material, method of manufacturing electrode material, and power storage device with electrode material
Taşdemir Development of metal&metal oxides decorated graphene-based electrode materials for next generation LI-ION LI-O2 batteries
WO2014098007A1 (en) Electrode material, electricity storage device provided with electrode material, and method for producing electrode material
JP6090497B1 (en) Positive electrode material for lithium ion secondary battery
KR20170005012A (en) Electrode, method for producing said electrode, electricity storage device provided with said electrode, and conductive carbon mixture for electricity storage device electrode
JP2013222634A (en) Lithium ion conductor, electrode active material and production method therefor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150216

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160308

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160428

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160913

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161102

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170328

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170404

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6124784

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees