JP6476814B2 - Non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material, non-aqueous secondary battery negative electrode and non-aqueous secondary battery using the same - Google Patents

Non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material, non-aqueous secondary battery negative electrode and non-aqueous secondary battery using the same Download PDF

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Description

本発明は、非水系二次電池に用いる非水系二次電池負極用炭素材と、その炭素材を用いて形成された負極と、その負極を備える非水系二次電池に関するものである。   The present invention relates to a carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode used for a non-aqueous secondary battery, a negative electrode formed using the carbon material, and a non-aqueous secondary battery including the negative electrode.

リチウムイオンを吸蔵・放出できる正極及び負極、並びにLiPFおよびLiBFなどのリチウム塩を溶解させた非水系電解液からなる非水系二次電池が開発され、実用に供されている。
この電池の負極材としては種々のものが提案されているが、高容量であること及び放電電位の平坦性に優れていることなどから、天然黒鉛、コークス等の黒鉛化で得られる人造黒鉛や、黒鉛化メソフェーズピッチ、黒鉛化炭素繊維等の黒鉛質の炭素材料が前記負極材として用いられている。
A nonaqueous secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and a nonaqueous electrolyte solution in which lithium salts such as LiPF 6 and LiBF 4 are dissolved has been developed and put into practical use.
Various types of negative electrode materials have been proposed for this battery. From the viewpoint of high capacity and excellent discharge potential flatness, artificial graphite obtained by graphitization of natural graphite, coke, etc. Graphite carbon materials such as graphitized mesophase pitch and graphitized carbon fiber are used as the negative electrode material.

一方、昨今非水系二次電池、とりわけリチウムイオン二次電池の用途展開が図られ、従来のノート型パソコンや、移動通信機器、携帯型カメラ、携帯型ゲーム機等向け用途に加え、電動工具、電気自動車向け等の用途も開発されている。その結果、従来にも増した急速充放電性を有するとともに、高容量であり、かつ、高サイクル特性を併せ持つリチウムイオン二次電池が望まれている。   On the other hand, the application development of non-aqueous secondary batteries, especially lithium ion secondary batteries, has been attempted recently. In addition to conventional notebook PCs, mobile communication devices, portable cameras, portable game machines, etc., electric tools, Applications for electric vehicles are also being developed. As a result, there is a demand for a lithium ion secondary battery that has a rapid charge / discharge property that has been increased as compared with the prior art and that has a high capacity and also has high cycle characteristics.

しかしながら、このように高容量を望まれているのに対して、炭素中心の負極では、炭素の理論容量が372mAhであるため、これ以上の容量を望むことが不可能である。そこで、様々な理論容量の高い物質、特に金属粒子の負極への適用が検討されてきている。
例えば、特許文献1では、Si化合物の微粉末と黒鉛と炭素質物前駆体であるピッチ等との混合物を焼成しSi複合炭素粒子を製造する方法が提案されている。
However, while a high capacity is desired in this way, in a carbon-centered negative electrode, the theoretical capacity of carbon is 372 mAh, so it is impossible to desire a capacity higher than this. Therefore, application of various high capacity materials, particularly metal particles to the negative electrode has been studied.
For example, Patent Document 1 proposes a method for producing Si composite carbon particles by firing a mixture of fine powder of a Si compound, graphite, and a pitch of carbonaceous material precursor.

また、特許文献2では、Si化合物粒子を炭素材料で被覆してなるSi複合炭素粒子と炭素材料を混合して用いることが提案されている。このことにより、高容量で且つサイクル特性の優れた非水系二次電池が提供できると報告されている。   Patent Document 2 proposes to use a mixture of Si composite carbon particles obtained by coating Si compound particles with a carbon material and a carbon material. Thus, it has been reported that a non-aqueous secondary battery having a high capacity and excellent cycle characteristics can be provided.

特開2003−223892号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-223892 特開2003−331832号公報JP 2003-331832 A

しかし、本発明者らの検討によると、特許文献1に記載の技術は、黒鉛とSi化合物微粉末を炭素からなる炭素質物で複合化して得られたSi複合炭素粒子であるが、このSi複合炭素粒子においては、充放電時の結合性の違いや、膨張に伴う粒子内外の導電性低下によりリチウム移動が阻害されてしまう。その結果、高速での充放電では十分に性能が得られない(低出力)問題があり、このSi複合炭素粒子は非水系二次電池における実用レベルには至っていない。加えて、充放電に伴うSi化合物微粉末の体積膨張により、極板からSi複合炭素粒子が剥がれサイクル劣化等々の問題があり実用レベルには至っていない。   However, according to the study by the present inventors, the technique described in Patent Document 1 is Si composite carbon particles obtained by combining graphite and Si compound fine powder with a carbonaceous material composed of carbon. In carbon particles, lithium migration is hindered by differences in connectivity during charging and discharging, and due to a decrease in conductivity inside and outside the particles accompanying expansion. As a result, there is a problem that sufficient performance cannot be obtained (low output) by charging and discharging at high speed, and the Si composite carbon particles have not reached a practical level in non-aqueous secondary batteries. In addition, due to the volume expansion of the Si compound fine powder that accompanies charging and discharging, the Si composite carbon particles are peeled off from the electrode plate, causing problems such as cycle deterioration, and the practical level has not been reached.

一方、特許文献2に記載の技術によれば、充放電に伴うSi複合炭素粒子の体積膨張に
よる導電パス切れを、炭素材料を混合させることで改善し、サイクル劣化を抑制できることが記載されている。しかしながら、高速での充放電において十分に性能が得られない(低出力)問題は解決できず、極板剥がれも十分に抑制できるものではなかった。
本発明は上記従来技術の問題点を解決し、高容量、高出力で且つサイクル特性に優れ、不可逆容量が少ない非水系二次電池負極用炭素材、当該炭素材料を用いて得られる非水系二次電池用負極、及び当該負極を備える非水系二次電池を提供することを目的とする。
On the other hand, according to the technique described in Patent Document 2, it is described that the conduction path breakage due to the volume expansion of the Si composite carbon particles accompanying charge / discharge can be improved by mixing the carbon material, and cycle deterioration can be suppressed. . However, the problem of insufficient performance (low output) cannot be solved in charge and discharge at high speed, and electrode plate peeling cannot be sufficiently suppressed.
The present invention solves the above-described problems of the prior art, and has a high capacity, high output, excellent cycle characteristics, low irreversible capacity, and a non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material obtained by using the carbon material. It aims at providing the non-aqueous secondary battery provided with the negative electrode for secondary batteries, and the said negative electrode.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、少なくとも黒鉛質粒子及び珪素元素を含む複合炭素粒子(A)(以下、Si複合炭素粒子(A)と呼ぶことがある)と、少なくとも黒鉛質粒子、炭素質粒子、及び炭素質物を含む複合炭素粒子(B)(以下、複合炭素粒子(B)と呼ぶことがある)とを混合することで、高容量でサイクル特性に優れ、不可逆容量が少ない非水系二次電池が作成できることを見い出した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have obtained composite carbon particles (A) containing at least graphite particles and silicon element (hereinafter, sometimes referred to as Si composite carbon particles (A)), By mixing at least graphite particles, carbonaceous particles, and composite carbon particles (B) containing carbonaceous material (hereinafter, sometimes referred to as composite carbon particles (B)), the capacity is high and the cycle characteristics are excellent. It has been found that a non-aqueous secondary battery with low irreversible capacity can be produced.

本発明の非水系二次電池負極用炭素材が優れた電池特性を示すメカニズムは明らかとなっていないが、Si複合炭素粒子(A)を用いることで、Si由来の高い容量を有するこ
とが可能となる。また、Si複合炭素粒子(A)の粒子間に、複合炭素粒子(B)が入り込むことで電解液の大きな流路と充填性が確保されたことにより、充放電時の膨張収縮に起因するパス切れが抑制されサイクル特性が向上すると考えられる。複合炭素粒子(B)は表面に炭素質粒子の微小な凹凸を有するため、電解液の細かな流路が確保され、低温時の入出力特性が向上すると考えられる。更には、複合炭素粒子(B)が有する微小な凹凸により粒子同士の接点が増え、極板強度が向上すると考えられる。このため高容量でサイクル特性に優れ、不可逆容量が少ない非水系二次電池負極用炭素材を得ることができたと考えられる。
Although the mechanism by which the carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention exhibits excellent battery characteristics has not been clarified, it is possible to have a high capacity derived from Si by using Si composite carbon particles (A). It becomes. In addition, since the composite carbon particles (B) enter between the Si composite carbon particles (A), a large flow path and a filling property of the electrolyte are ensured, thereby causing a path caused by expansion and contraction during charge and discharge. It is considered that cutting is suppressed and cycle characteristics are improved. Since the composite carbon particles (B) have fine irregularities of carbonaceous particles on the surface, it is considered that a fine flow path for the electrolyte is secured and the input / output characteristics at low temperatures are improved. Further, it is considered that the contact points between the particles are increased by the fine unevenness of the composite carbon particles (B), and the electrode plate strength is improved. For this reason, it is considered that a carbon material for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery having high capacity, excellent cycle characteristics, and low irreversible capacity could be obtained.

即ち、本発明の要旨は、複合炭素粒子(A)及び複合炭素粒子(B)を含有する非水系二次電池負極用炭素材であって、該複合炭素粒子(A)は少なくとも黒鉛質粒子及び珪素元素を含み、該複合炭素粒子(B)は少なくとも黒鉛質粒子、炭素質粒子及び炭素質物を含むことを特徴とする非水系二次電池負極用炭素材に存する。
また、本発明の他の要旨は、上記非水系二次電池負極用炭素材を用いて形成されることを特徴とする、非水系二次電池用負極に存する。
That is, the gist of the present invention is a carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode containing composite carbon particles (A) and composite carbon particles (B), wherein the composite carbon particles (A) include at least graphite particles and The composite carbon particle (B) contains a silicon element, and is present in a carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode characterized by containing at least graphite particles, carbonaceous particles, and carbonaceous materials.
Another gist of the present invention resides in a negative electrode for a non-aqueous secondary battery, characterized by being formed using the carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode.

また、本発明の他の要旨は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに、電解質を備えると共に、該負極が上記非水系二次電池用負極であることを特徴とする非水系二次電池に存する。   Another aspect of the present invention is a non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte, wherein the negative electrode is the negative electrode for a non-aqueous secondary battery. Next battery.

本発明によれば、安定性に優れ、高容量、高出力で、不可逆容量が小さく、サイクル特性に優れた非水系二次電池負極用炭素材、及びそれを用いた非水系二次電池を提供することができる。   According to the present invention, a carbon material for a negative electrode of a nonaqueous secondary battery having excellent stability, high capacity, high output, small irreversible capacity and excellent cycle characteristics, and a nonaqueous secondary battery using the same are provided. can do.

以下、本発明の内容を詳細に述べる。なお、以下に記載する発明構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの形態に特定されるものではない。
本発明の非水系二次電池負極用炭素材はSi複合炭素粒子(A)及び複合炭素粒子(B)を含有し、Si複合炭素粒子(A)は少なくとも黒鉛質粒子及び珪素元素を含み、複合炭素粒子(B)は少なくとも黒鉛質粒子、炭素質粒子及び炭素質物を含むことを特徴とする。
以下、本発明に用いるSi複合炭素粒子(A)と、複合炭素粒子(B)について説明す
る。
The contents of the present invention will be described in detail below. In addition, description of the invention structural requirements described below is an example (representative example) of the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these forms unless it exceeds the gist.
The carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention contains Si composite carbon particles (A) and composite carbon particles (B), and the Si composite carbon particles (A) include at least graphitic particles and silicon elements, The carbon particles (B) include at least graphite particles, carbonaceous particles, and carbonaceous materials.
Hereinafter, the Si composite carbon particles (A) and the composite carbon particles (B) used in the present invention will be described.

[Si複合炭素粒子(A)]
本発明におけるSi複合炭素粒子(A)について以下に説明する。
本発明のSi複合炭素粒子(A)は少なくとも黒鉛質粒子及び珪素元素を含む材料であれば特に限定されない。
[Si composite carbon particles (A)]
The Si composite carbon particles (A) in the present invention will be described below.
The Si composite carbon particle (A) of the present invention is not particularly limited as long as it is a material containing at least graphite particles and silicon element.

(a)Si複合炭素粒子(A)の体積基準平均粒径(d50)
Si複合炭素粒子(A)の体積基準平均粒径(d50)(以下、平均粒径d50ともいう)は、通常1μm以上、好ましくは4μm以上、より好ましくは7μm以上であり、また、通常50μm以下、好ましくは40μm以下、より好ましくは30μm以下、更に好ましくは25μm以下である。平均粒径d50が大きすぎると、総粒子が少なくなり本発明の炭素材中のSi複合炭素粒子(A)の存在割合が低下するため、複合黒鉛粒子(B)を含有する効果が得られ難くなる傾向がある。一方、平均粒径d50が小さすぎると、比表面積が大きくなるため電解液の分解が増え、本発明の炭素材を用いて得られる非水系二次電池(以下、「非水系二次電池」、「電池」とも呼ぶ)の初期効率が低下する傾向がある。
(A) Volume-based average particle diameter (d50) of Si composite carbon particles (A)
The volume-based average particle diameter (d50) (hereinafter also referred to as average particle diameter d50) of the Si composite carbon particles (A) is usually 1 μm or more, preferably 4 μm or more, more preferably 7 μm or more, and usually 50 μm or less. The thickness is preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less, and still more preferably 25 μm or less. If the average particle diameter d50 is too large, the total particles are reduced, and the abundance ratio of the Si composite carbon particles (A) in the carbon material of the present invention is reduced. Therefore, it is difficult to obtain the effect of containing the composite graphite particles (B). Tend to be. On the other hand, if the average particle diameter d50 is too small, the specific surface area increases, so the decomposition of the electrolytic solution increases, and the nonaqueous secondary battery (hereinafter referred to as “nonaqueous secondary battery”) obtained using the carbon material of the present invention, The initial efficiency of “battery”) tends to decrease.

なお平均粒径d50の測定方法は以下の通りである。界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液10mLに、試料0.01gを懸濁させ、市販のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置に導入し、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、測定装置における体積基準のメジアン径として測定したものを、本発明における体積基準平均粒径(d50)と定義する。   In addition, the measuring method of average particle diameter d50 is as follows. 0.01 g of a sample is suspended in 10 mL of a 0.2% by mass aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and introduced into a commercially available laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer, and ultrasonic waves of 28 kHz are used. Is measured as a volume-based median diameter in a measuring apparatus after being irradiated for 1 minute at an output of 60 W, which is defined as a volume-based average particle diameter (d50) in the present invention.

(b)Si複合炭素粒子(A)のアスペクト比
Si複合炭素粒子(A)のアスペクト比は、通常1以上、好ましくは1.3以上、より好ましくは1.4以上、更に好ましくは1.5以上、通常4以下、好ましくは3以下、より好ましくは2.5以下、更に好ましくは2以下である。
アスペクト比が大きすぎると、電極とした際に粒子が集電体と平行方向に並ぶ傾向があるため、電極の厚み方向への連続した空隙が充分確保されず、厚み方向へのリチウムイオン移動性が低下し、非水系二次電池の急速充放電特性の低下を招く傾向がある。アスペクト比は、粒子の樹脂包埋物又は極板を平板に対して垂直に研磨して、その断面写真を撮影し、ランダムに50個以上の粒子を抽出して、粒子の最長径(平板に対して平行方向)と最短径(平板に対して垂直方向)を画像解析により測定し、最長径/最短径の平均を取ることによって測定することができる。樹脂包埋又は極板化した粒子は、通常は平板に対して粒子の厚み方向が垂直に並ぶ傾向があることから、上記の方法より、粒子に特徴的な最長径と最短径を得ることが出来る。
(B) Aspect ratio of Si composite carbon particles (A) The aspect ratio of the Si composite carbon particles (A) is usually 1 or more, preferably 1.3 or more, more preferably 1.4 or more, and still more preferably 1.5. As described above, it is usually 4 or less, preferably 3 or less, more preferably 2.5 or less, and further preferably 2 or less.
If the aspect ratio is too large, the particles tend to be aligned in the direction parallel to the current collector when used as an electrode, so that there are not enough continuous voids in the thickness direction of the electrode, and lithium ion mobility in the thickness direction. However, the rapid charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery tend to be reduced. The aspect ratio is determined by grinding a resin embedding or electrode plate of particles perpendicularly to a flat plate, taking a cross-sectional photograph thereof, extracting 50 or more particles at random, and extracting the longest diameter of the particles (on the flat plate). It can be measured by measuring the parallel direction) and the shortest diameter (perpendicular to the flat plate) by image analysis and taking the average of the longest diameter / shortest diameter. Since particles embedded in a resin or made into an electrode plate usually tend to have the thickness direction of the particles aligned perpendicular to a flat plate, the above-mentioned method can obtain the longest and shortest diameters characteristic of the particles. I can do it.

(c)Si複合炭素粒子(A)の円形度
Si複合炭素粒子(A)の円形度は、通常0.85以上、好ましくは0.88以上、より好ましくは0.89以上、更に好ましくは0.90以上である。また円形度は通常1以下、好ましくは0.99以下、より好ましくは0.98以下、更に好ましくは0.97以下である。なお、本明細書における球状を上記円形度の範囲にて表現することもできる。
(C) Circularity of Si composite carbon particles (A) The circularity of the Si composite carbon particles (A) is usually 0.85 or more, preferably 0.88 or more, more preferably 0.89 or more, and still more preferably 0. .90 or more. The circularity is usually 1 or less, preferably 0.99 or less, more preferably 0.98 or less, and still more preferably 0.97 or less. In addition, the spherical shape in this specification can also be expressed in the range of the circularity.

円形度が小さすぎると、電極とした際に粒子が集電体と平行方向に並ぶ傾向があるため、電極の厚み方向への連続した空隙が充分確保されず、厚み方向へのリチウムイオン移動性が低下し、非水系二次電池の急速充放電特性の低下を招く傾向がある。円形度が大きすぎると導電パス切れ抑制効果の低減、サイクル特性の低下を招く傾向がある。
なお、本発明において円形度は下記式(1)で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
If the circularity is too small, particles tend to be aligned in parallel with the current collector when used as an electrode, so that there is not enough continuous void in the thickness direction of the electrode, and lithium ion mobility in the thickness direction However, the rapid charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery tend to be reduced. If the circularity is too large, there is a tendency that the effect of suppressing the conduction path breakage is reduced and the cycle characteristics are lowered.
In the present invention, the circularity is defined by the following formula (1), and when the circularity is 1, a theoretical sphere is obtained.

式(1)
円形度
=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)
円形度の値は、フロー式粒子像分析装置(例えば、シスメックスインダストリアル社製FPIA)を用い、界面活性剤としてポリオキシエチレン(20)モノラウレートを使用し、分散媒としてイオン交換水を使用し、円相当径による円形度の算出を行うことで求められる。円相当径とは、撮影した粒子像と同じ投影面積を持つ円(相当円)の直径であり、円形度とは、相当円の周囲長を分子とし、撮影された粒子投影像の周囲長を分母とした比率である。測定した相当径が10〜40μmの範囲の粒子の円形度を平均し、本発明における円形度を求める。
Formula (1)
Circularity = (perimeter of equivalent circle having the same area as the particle projection shape) / (actual circumference of particle projection shape)
For the circularity value, a flow type particle image analyzer (for example, FPIA manufactured by Sysmex Industrial Co.) is used, polyoxyethylene (20) monolaurate is used as a surfactant, and ion-exchanged water is used as a dispersion medium. The degree of circularity is calculated by the equivalent circle diameter. The equivalent circle diameter is the diameter of a circle (equivalent circle) having the same projected area as the photographed particle image, and the circularity is the circumference of the equivalent particle as a molecule and the circumference of the photographed particle projection image. The ratio is the denominator. The circularity of particles having a measured equivalent diameter in the range of 10 to 40 μm is averaged to obtain the circularity in the present invention.

(d)Si複合炭素粒子(A)の面間隔(d002)及び結晶子サイズ(Lc)
Si複合炭素粒子(A)のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)は、通常0.337nm以下、好ましくは0.336nm以下である。d値が大きすぎると結晶性が低下し、非水系二次電池の放電容量が低下する傾向がある。一方、下限値は黒鉛の理論値である0.3356nmである。
また、Si複合炭素粒子(A)の結晶子サイズ(Lc)は、通常30nm以上、好ましくは50nm以上、より好ましくは100nm以上の範囲である。この範囲を下回ると、結晶性が低下し、電池の放電容量が低下する傾向がある。
(D) Interplanar spacing (d 002 ) and crystallite size (Lc) of Si composite carbon particles (A)
The interplanar spacing (d 002 ) of the 002 plane by the X-ray wide angle diffraction method of the Si composite carbon particles (A) is usually 0.337 nm or less, preferably 0.336 nm or less. When the d value is too large, the crystallinity is lowered, and the discharge capacity of the nonaqueous secondary battery tends to be lowered. On the other hand, the lower limit is 0.3356 nm, which is the theoretical value of graphite.
The crystallite size (Lc) of the Si composite carbon particles (A) is usually in the range of 30 nm or more, preferably 50 nm or more, more preferably 100 nm or more. Below this range, the crystallinity decreases and the discharge capacity of the battery tends to decrease.

(e)Si複合炭素粒子(A)のラマンR値
Si複合炭素粒子(A)のラマンR値は、Si複合炭素粒子(A)のラマンスペクトルにおいて、1580cm−1付近の最大ピークPの強度Iと、1360cm−1付近の最大ピークPの強度Iとを測定し、その強度比R(R=I/I)を算出して定義する。その値は通常1以下、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.6以下、更に好ましくは0.5以下であり、通常0.05以上、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.25以上である。ラマンR値がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎてLi挿入サイト数が減り、非水系二次電池の急速充放電特性の低下を招く傾向がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が乱れ、電解液との反応性が増し、充放電効率の低下やガス発生の増加を招く傾向がある。
(E) Si Raman R value of the Raman R value Si composite carbon particles (A) of the composite carbon particles (A), in the Raman spectrum of Si composite carbon particles (A), the intensity of the maximum peak P A around 1580 cm -1 I A and the intensity I B of the maximum peak P B near 1360 cm −1 are measured, and the intensity ratio R (R = I B / I A ) is calculated and defined. The value is usually 1 or less, preferably 0.8 or less, more preferably 0.6 or less, still more preferably 0.5 or less, and usually 0.05 or more, preferably 0.1 or more, more preferably 0. 2 or more, more preferably 0.25 or more. If the Raman R value is less than this range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, the number of Li insertion sites decreases, and the rapid charge / discharge characteristics of the nonaqueous secondary battery tend to be reduced. On the other hand, if it exceeds this range, the crystallinity of the particle surface will be disturbed, the reactivity with the electrolyte will increase, and the charge / discharge efficiency will tend to decrease and the gas generation will increase.

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

(f)Si複合炭素粒子(A)の表面官能基量
Si複合炭素粒子(A)は、下記式(2)で表される表面官能基量O/C値が通常0.1%以上であり、好ましくは1%以上、より好ましくは2%以上、一方通常30%以下、好ましくは20%以下、より好ましくは15%以下である。この表面官能基量O/C値が小さすぎると、負極活物質表面におけるLiイオンと電解液溶媒の脱溶媒和反応性が低下し、非水系二次電池の大電流充放電特性が低下する傾向があり、O/Cが大きすぎると、電解液との反応性が増し、充放電効率の低下を招く傾向がある。
(F) Surface functional group amount of Si composite carbon particle (A) The Si composite carbon particle (A) has a surface functional group amount O / C value represented by the following formula (2) of usually 0.1% or more. , Preferably 1% or more, more preferably 2% or more, while usually 30% or less, preferably 20% or less, more preferably 15% or less. If the surface functional group amount O / C value is too small, the desolvation reactivity of the Li ion and the electrolyte solvent on the negative electrode active material surface tends to decrease, and the large current charge / discharge characteristics of the nonaqueous secondary battery tend to decrease. When O / C is too large, the reactivity with the electrolytic solution increases, and the charge / discharge efficiency tends to decrease.

式(2)
O/C値(%)
={(X線光電子分光法(XPS)分析におけるO1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたO原子濃度)/(XPS分析におけるC1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたC原子濃度)}×100
本発明における表面官能基量O/C値はX線光電子分光法(XPS)を用いて以下のように測定することができる。
Formula (2)
O / C value (%)
= {(O atom concentration determined based on peak area of O1s spectrum in X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis) / (C atom concentration determined based on peak area of C1s spectrum in XPS analysis)} × 100
The surface functional group amount O / C value in the present invention can be measured using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) as follows.

X線光電子分光器を用い、測定対象を表面が平坦になるように試料台に載せ、アルミニウムのKα線をX線源とし、マルチプレックス測定により、C1s(280〜300eV)とO1s(525〜545eV)のスペクトルを測定する。得られたC1sのピークトップを284.3eVとして帯電補正し、C1sとO1sのスペクトルのピーク面積を求め、更に装置感度係数を掛けて、CとOの表面原子濃度をそれぞれ算出する。得られたそのOとCの原子濃度の比O/C(O原子濃度/C原子濃度)を百分率で表示したものを、試料(Si複合炭素粒子(A))の表面官能基量と定義する。   Using an X-ray photoelectron spectrometer, the object to be measured is placed on a sample stage so that the surface is flat, and aluminum Kα rays are used as an X-ray source, and C1s (280 to 300 eV) and O1s (525 to 545 eV) are obtained by multiplex measurement. ) Spectrum. The obtained C1s peak top is corrected to be 284.3 eV, the peak areas of the C1s and O1s spectra are obtained, and the device sensitivity coefficient is multiplied to calculate the surface atomic concentrations of C and O, respectively. The obtained ratio of the atomic concentration of O and C, O / C (O atomic concentration / C atomic concentration), expressed as a percentage, is defined as the surface functional group amount of the sample (Si composite carbon particles (A)). .

(g)Si複合炭素粒子(A)のBET比表面積(SA)
Si複合炭素粒子(A)のBET法で測定した比表面積については、通常0.1m/g以上、好ましくは0.7m/g以上、より好ましくは1m/g以上である。また、通常40m/g以下、好ましくは30m/g以下、より好ましくは20m/g以下、更に好ましくは18m/g以下、特に好ましくは17m/g以下である。
(G) BET specific surface area (SA) of Si composite carbon particles (A)
About the specific surface area measured by BET method of Si composite carbon particle (A), it is 0.1 m < 2 > / g or more normally, Preferably it is 0.7 m < 2 > / g or more, More preferably, it is 1 m < 2 > / g or more. Moreover, it is 40 m < 2 > / g or less normally, Preferably it is 30 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 20 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 18 m < 2 > / g or less, Most preferably, it is 17 m < 2 > / g or less.

比表面積が小さすぎると、リチウムイオンが出入りする部位が少なく、高速充放電特性及び出力特性に劣り、一方、比表面積が大きすぎると、活物質の電解液に対する活性が過剰になり、初期不可逆容量が大きくなるため、高容量の非水系二次電池を製造できない傾向がある。
なおBET比表面積は、比表面積測定装置を用いて、窒素ガス吸着流通法によりBET1点法にて測定する。
If the specific surface area is too small, the number of sites where lithium ions enter and exit is small, and the high-speed charge / discharge characteristics and output characteristics are inferior. Therefore, there is a tendency that a high-capacity non-aqueous secondary battery cannot be manufactured.
The BET specific surface area is measured by a BET one-point method using a specific surface area measuring device by a nitrogen gas adsorption flow method.

(h)Si複合炭素粒子(A)のタップ密度
Si複合炭素粒子(A)のタップ密度は、通常0.5g/cm以上であり、好ましくは0.6g/cm以上、より好ましくは0.8g/cm以上、更に好ましくは0.85g/cm以上、特に好ましくは0.9g/cm以上、通常1.3g/cm以下であり、好ましくは1.2g/cm以下であり、より好ましくは1.1g/cm以下である。タップ密度が低すぎると、非水系二次電池の高速充放電特性に劣り、タップ密度が高すぎると、粒子接触性の低下による導電パス切れにより、サイクル特性の低下を招く場合がある。
(H) Tap density of Si composite carbon particles (A) The tap density of Si composite carbon particles (A) is usually 0.5 g / cm 3 or more, preferably 0.6 g / cm 3 or more, more preferably 0. .8g / cm 3 or more, more preferably 0.85 g / cm 3 or more, particularly preferably 0.9 g / cm 3 or more and usually less than 1.3 g / cm 3, preferably 1.2 g / cm 3 or less Yes, more preferably 1.1 g / cm 3 or less. When the tap density is too low, the high-speed charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery are inferior. When the tap density is too high, the cycle characteristics may be deteriorated due to the disconnection of the conductive path due to the decrease in particle contactability.

本発明において、タップ密度は、粉体密度測定器を用い、直径1.6cm、体積容量20cmの円筒状タップセルに、目開き300μmの篩を通して、試料(Si複合炭素粒子(A))を落下させて、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行なって、その時の体積と試料の重量から求めた密度として定義する。
本発明において、タップ密度は、粉体密度測定器を用い、直径1.6cm、体積容量20cmの円筒状タップセルに、目開き300μmの篩を通して、試料(Si複合炭素粒子(A))を落下させて、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行なって、その時の体積と試料の重量から求めた密度をタップ密度として定義する。
In the present invention, the tap density is measured by dropping a sample (Si composite carbon particles (A)) through a sieve having a mesh size of 300 μm through a cylindrical tap cell having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 using a powder density measuring device. Then, after the cell is fully filled, a tap having a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the density is defined as the density obtained from the volume at that time and the weight of the sample.
In the present invention, the tap density is measured by dropping a sample (Si composite carbon particles (A)) through a sieve having a mesh size of 300 μm through a cylindrical tap cell having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 using a powder density measuring device. After the cell is fully filled, a tap with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the density obtained from the volume at that time and the weight of the sample is defined as the tap density.

(i)Si複合炭素粒子(A)のDBP吸油量
Si複合炭素粒子(A)のDBP(フタル酸ジブチル)吸油量は、通常65ml/10
0g以下、好ましくは62ml/100g以下、より好ましくは60ml/100g以下、更に好ましくは57ml/100g以下である。また、通常30ml/100g以上、好ましくは40ml/100g以上、より好ましくは50ml/100g以上である。DBP吸油量が大きすぎると、負極を形成する際の、本発明の炭素材を含むスラリーの塗布時のスジ引きなどを引き起こしやすい傾向があり、小さすぎると、粒子内の細孔構造が殆ど存在していない可能性があり、反応面が少なくなる傾向がある。
(I) DBP oil absorption of Si composite carbon particles (A) The DBP (dibutyl phthalate) oil absorption of Si composite carbon particles (A) is usually 65 ml / 10.
0 g or less, preferably 62 ml / 100 g or less, more preferably 60 ml / 100 g or less, still more preferably 57 ml / 100 g or less. Moreover, it is 30 ml / 100g or more normally, Preferably it is 40 ml / 100g or more, More preferably, it is 50 ml / 100g or more. If the DBP oil absorption is too large, it tends to cause streaking during the application of the slurry containing the carbon material of the present invention when forming the negative electrode, and if it is too small, there is almost no pore structure in the particles. There is a possibility that it has not, and there is a tendency for the reaction surface to decrease.

なお、本発明におけるDBP吸油量は、JIS K6217に準拠し、測定材料を40g投入し、滴下速度4ml/min、回転数125rpm、設定トルクは500N・mとしたときの測定値によって定義される。測定には、あさひ総研の吸収量測定器(S−500)等を用いることができる。   The DBP oil absorption amount in the present invention is defined by measured values when 40 g of a measurement material is added, the dropping speed is 4 ml / min, the rotation speed is 125 rpm, and the set torque is 500 N · m in accordance with JIS K6217. For the measurement, an Asahi Research Institute absorption meter (S-500) or the like can be used.

(j)Si複合炭素粒子(A)中の珪素元素の態様
本発明におけるSi複合炭素粒子(A)中に含有される珪素元素の態様としては、Si,SiOx,SiNx,SiCx、SiZxOy(Z=C、N)などが挙げられ、本発明ではこれらを総称してSi化合物と呼ぶ。中でも非水系二次電池の容量の観点から、好ましくはSi及びSiOxである。この一般式SiOxの化合物は、二酸化Si(SiO)と金属Si(Si)とを原料として得られるが、そのxの値は通常0<x<2であり、好ましくは0.2以上1.8以下、より好ましくは0.4以上1.6以下、更に好ましくは0.6以上1.4以下である。この範囲であれば、非水系二次電池が高容量であると同時に、Liと酸素との結合による不可逆容量を低減させることが可能となる。
(J) Aspect of silicon element in Si composite carbon particle (A) As an aspect of silicon element contained in the Si composite carbon particle (A) in the present invention, Si, SiOx, SiNx, SiCx, SiZxOy (Z = C, N) and the like, and these are collectively referred to as Si compounds in the present invention. Among these, Si and SiOx are preferable from the viewpoint of the capacity of the nonaqueous secondary battery. The compound of the general formula SiOx is obtained using Si dioxide (SiO 2 ) and metal Si (Si) as raw materials, and the value of x is usually 0 <x <2, preferably 0.2 or more and 1. It is 8 or less, more preferably 0.4 or more and 1.6 or less, and still more preferably 0.6 or more and 1.4 or less. Within this range, the non-aqueous secondary battery has a high capacity, and at the same time, the irreversible capacity due to the combination of Li and oxygen can be reduced.

本発明におけるSi複合炭素粒子(A)中の珪素元素の態様としては、非水系二次電池の容量の観点から、Si化合物を粒子状にしたSi化合物粒子の態様が好ましい。
また、本発明におけるSi複合炭素粒子(A)中の珪素元素の含有量は、Si複合炭素粒子(A)に対して通常0.5質量%以上、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは5質量%以上、特に好ましくは10質量%以上である。また、通常99質量%以下、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは25質量%以下、特に好ましくは20質量%以下である。この範囲であると、十分な容量の非水系二次電池を得ることが可能となる点で好ましい。
As an aspect of the silicon element in the Si composite carbon particles (A) in the present invention, an aspect of Si compound particles in which the Si compound is formed into particles is preferable from the viewpoint of the capacity of the non-aqueous secondary battery.
Further, the content of silicon element in the Si composite carbon particles (A) in the present invention is usually 0.5% by mass or more, preferably 1% by mass or more, more preferably 2% with respect to the Si composite carbon particles (A). It is at least 5% by mass, more preferably at least 5% by mass, particularly preferably at least 10% by mass. Moreover, it is 99 mass% or less normally, Preferably it is 50 mass% or less, More preferably, it is 30 mass% or less, More preferably, it is 25 mass% or less, Most preferably, it is 20 mass% or less. This range is preferable in that a non-aqueous secondary battery having a sufficient capacity can be obtained.

なお、Si複合炭素粒子(A)中の珪素元素の含有量の測定方法は、以下の通りである。試料をアルカリで完全に溶融した後、水で溶解、定容し、誘導結合プラズマ発光分析装置(堀場製作所 ULTIMA2C)にて測定を行い、検量線から珪素元素量を算出する。その後、珪素元素量をSi複合炭素粒子(A)の重量で割ることで、Si複合炭素粒子(A)中の珪素元素の含有量を算出することができる。   In addition, the measuring method of content of the silicon element in Si composite carbon particle (A) is as follows. After completely melting the sample with alkali, the sample is dissolved and fixed in water, measured with an inductively coupled plasma emission analyzer (Horiba, Ltd. ULTIMA2C), and the amount of silicon element is calculated from the calibration curve. Thereafter, the silicon element content in the Si composite carbon particles (A) can be calculated by dividing the silicon element amount by the weight of the Si composite carbon particles (A).

(k)Si複合炭素粒子(A)における珪素元素の存在比率
本発明に使用されるSi複合炭素粒子(A)における、以下の測定方法にて算出される珪素元素の存在比率は、通常0.2以上であり、好ましくは0.3以上、より好ましくは0.4以上、さらに好ましくは0.5以上、特に好ましくは0.6以上であり、また、通常1.5以下、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.0以下である。この数値が高いほど、Si複合炭素粒子(A)の外部に存在する珪素元素に比べて、Si複合炭素粒子(A)の内部に存在する珪素元素が多くなる可能性があり、負極を形成した際、粒子間の導電パス切れによる充放電効率の減少が抑制できる傾向がある。
(K) The silicon element abundance ratio in the Si composite carbon particles (A) The silicon element abundance ratio calculated by the following measurement method in the Si composite carbon particles (A) used in the present invention is usually 0.8. 2 or more, preferably 0.3 or more, more preferably 0.4 or more, further preferably 0.5 or more, particularly preferably 0.6 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1. 2 or less, more preferably 1.0 or less. The higher this value, the more silicon element present inside the Si composite carbon particles (A) compared to the silicon element present outside the Si composite carbon particles (A), and the negative electrode was formed. At this time, there is a tendency that a decrease in charge / discharge efficiency due to the disconnection of the conductive path between particles can be suppressed.

Si複合炭素粒子(A)中の珪素元素の存在比率は次のように算出する。まず、Si複合炭素粒子(A)の塗布膜、あるいはSi複合炭素粒子(A)を樹脂等に包埋させて樹脂の薄片を作製し、集束イオンビーム(FIB)やイオンミリングにより粒子断面を切り出した後、SEM(走査電子顕微鏡)による粒子断面観察等の観察方法にて観察する。
SEM(走査型電子顕微鏡)にて該Si複合炭素粒子(A)1粒子の断面を観察する際の加速電圧は好ましくは通常1kV以上、より好ましくは2kV以上、更に好ましくは3kV以上であり、通常10kV以下、より好ましくは8kV以下、更に好ましくは5kV以下である。この範囲であれば、SEMの画像において反射二次電子像の違いにより、黒鉛粒子とSi化合物の識別が容易となる。また、撮像倍率は通常500倍以上、より好ましくは1000倍以上、更に好ましくは2000倍以上であり、通常10000倍以下である。上記の範囲であれば、Si複合炭素粒子(A)の1粒子の全体像が取得可能である。解像度は200dpi(ppi)以上、好ましくは256dpi(ppi)以上である。また、画素数は800ピクセル以上で評価することが好ましい。次に像の観察をしながらエネルギー分散型(EDX)及び波長分散型(WDX)にて、黒鉛及び珪素元素の識別を行う。
The abundance ratio of silicon element in the Si composite carbon particles (A) is calculated as follows. First, a coating film of Si composite carbon particles (A) or Si composite carbon particles (A) is embedded in a resin to produce a thin piece of resin, and a cross section of the particle is cut out by focused ion beam (FIB) or ion milling. Then, it observes by observation methods, such as particle | grain cross-section observation by SEM (scanning electron microscope).
The accelerating voltage when observing the cross section of one Si composite carbon particle (A) with an SEM (scanning electron microscope) is preferably 1 kV or more, more preferably 2 kV or more, and further preferably 3 kV or more. 10 kV or less, more preferably 8 kV or less, still more preferably 5 kV or less. Within this range, the graphite particles and the Si compound can be easily identified due to the difference in the reflected secondary electron image in the SEM image. The imaging magnification is usually 500 times or more, more preferably 1000 times or more, still more preferably 2000 times or more, and usually 10000 times or less. If it is said range, the whole image of 1 particle | grains of Si composite carbon particle (A) is acquirable. The resolution is 200 dpi (ppi) or more, preferably 256 dpi (ppi) or more. The number of pixels is preferably evaluated at 800 pixels or more. Next, while observing the image, the graphite and silicon elements are identified by the energy dispersion type (EDX) and the wavelength dispersion type (WDX).

取得した像のうちSi複合炭素粒子(A)1粒子を抽出し、その粒子内のSi化合物の面積(a)を算出する。次に、抽出した1粒子と該1粒子以外の背景を2値化処理した後、粒子に対して収縮処理を繰り返し、抽出した1粒子の面積が70%の図形を抽出し、その図形内に存在する珪素元素の面積(b)を算出する。なお、縮小処理を繰り返し実施した際の面積において、正確に70%の値を示すことができない場合は、70%±3%の値において、70%に最も近い値を、本発明における70%の図形とする。上記、1粒子の抽出・面積の算出・2値化処理・縮小処理は、一般的な画像処理ソフトウェアを使用することで可能であり、当該ソフトウェアとして例えば、「Image J」「Image−Pro plus」などが挙げられる。
上記で算出した面積(b)を面積(a)で割った値を任意の3粒子にて測定し、それら3粒子の値を平均化した値を該Si複合炭素粒子(A)中の珪素元素の存在比率とする。
One Si composite carbon particle (A) particle is extracted from the acquired image, and the area (a) of the Si compound in the particle is calculated. Next, after binarizing the extracted 1 particle and the background other than the 1 particle, the shrinking process is repeated on the particle, and a figure with an area of 70% of the extracted 1 particle is extracted. The area (b) of the silicon element present is calculated. In addition, in the area when the reduction process is repeatedly performed, when the value of 70% cannot be accurately shown, the value closest to 70% in the value of 70% ± 3% is 70% in the present invention. A figure. The extraction of one particle, the calculation of the area, the binarization process, and the reduction process can be performed by using general image processing software. Examples of the software include “Image J” and “Image-Pro plus”. Etc.
The value obtained by dividing the area (b) calculated above by the area (a) is measured with arbitrary three particles, and the value obtained by averaging the values of these three particles is the silicon element in the Si composite carbon particles (A). The abundance ratio.

(Si複合炭素粒子(A)の態様)
以上説明したSi複合炭素粒子(A)の態様としては、珪素元素が含有された炭素材料であれば特に制限されないが、例えば、
(イ)炭素材料からなる造粒体の中にSi化合物粒子が分散したもの、
(ロ)核となる炭素材料の外周にSi化合物粒子が添着又は被覆しているもの、
(ハ)球形化処理された炭素材料の内部にSi化合物粒子が分散したもの、
(ニ)核となるSi化合物粒子の外周に炭素質物が添着又は被覆したもの、
(ホ)これらを組み合わせた態様
等が挙げられる。
(Aspect of Si composite carbon particles (A))
The aspect of the Si composite carbon particles (A) described above is not particularly limited as long as it is a carbon material containing a silicon element.
(I) Si compound particles dispersed in a granulated body made of a carbon material,
(B) Si compound particles are attached or coated on the outer periphery of the carbon material serving as a nucleus,
(C) Si compound particles dispersed inside a spheroidized carbon material,
(D) A carbonaceous material attached or coated on the outer periphery of the Si compound particles as the core,
(E) A combination of these may be used.

Si複合炭素粒子(A)の内部にSi化合物粒子が内包されることにより、Si化合物の充放電に伴う体積膨張による応力を緩和することで粒子破壊、及びそれに伴う導電パス切れを抑制して、非水系二次電池が高容量、高サイクル特性を示す傾向がある点や、電解液との接触を防いで副反応を抑制することで高初期効率を示す傾向がある点などから、(ハ)球形化処理された炭素材料の内部にSi化合物粒子が分散したものが好ましい。また、この時、Si化合物粒子のうち少なくとも1粒子が炭素材料と接触していることが、不可逆容量の増加を抑制できる点から好ましい。   By encapsulating Si compound particles inside the Si composite carbon particles (A), by suppressing the stress due to volume expansion associated with charge and discharge of the Si compound, particle breakage and the accompanying conduction path interruption are suppressed, (C) Because non-aqueous secondary batteries tend to exhibit high capacity and high cycle characteristics, and tend to exhibit high initial efficiency by inhibiting side reactions by preventing contact with the electrolyte. A material in which Si compound particles are dispersed inside a spheroidized carbon material is preferable. At this time, it is preferable that at least one of the Si compound particles is in contact with the carbon material from the viewpoint of suppressing an increase in irreversible capacity.

なお本明細書において、上記添着とは、炭素材料の表面にSi化合物粒子が添着、付着、複合化した状態等を表し、これらの状態は、例えば、電界放射型走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型X線(SEM−EDX)分析、X線光電子分光法(XPS)分析等の手法を用いて粒子断面を観察することにより確認することができる。   In the present specification, the term “adhesion” refers to a state in which Si compound particles are attached to, adhered to, or combined with the surface of the carbon material, and these states include, for example, a field emission scanning electron microscope-energy dispersive type. This can be confirmed by observing the cross section of the particle using techniques such as X-ray (SEM-EDX) analysis and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis.

<Si複合炭素粒子(A)の製造方法>
(Si複合炭素粒子(A)の原料)
上述したSi複合炭素粒子(A)は、珪素元素と炭素材料が複合化したSi複合炭素粒
子であれば、その原料は特に限定されないが、例えば炭素材料、Si化合物粒子、及び炭素質物となる有機化合物を用いて製造することができる。
<Method for producing Si composite carbon particles (A)>
(Raw material for Si composite carbon particles (A))
The Si composite carbon particles (A) described above are not particularly limited as long as they are Si composite carbon particles in which a silicon element and a carbon material are composited. For example, carbon materials, Si compound particles, and organic substances that become carbonaceous materials are used. It can be produced using a compound.

・炭素材料
原料として使用する炭素材料は、特に限定されないが、上記(イ)や(ハ)のSi複合炭素粒子(A)を製造する場合、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛粒子、又は、これらよりもやや結晶性の低い石炭系コークス、石油系コークス、ファーネスブラック、アセチレンブラック及びピッチ系炭素繊維からなる群から選ばれる材料の焼成物等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
-Carbon material The carbon material used as a raw material is not particularly limited, but when producing the Si composite carbon particles (A) of (a) or (c) above, graphite particles such as natural graphite, artificial graphite, or the like Examples thereof include a fired material made of a material selected from the group consisting of coal-based coke, petroleum-based coke, furnace black, acetylene black, and pitch-based carbon fiber having slightly lower crystallinity. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

これらの中でも天然黒鉛は、その性状によって、鱗片状黒鉛(FlakeGraphite)、鱗状黒鉛(CrystalLine(Vein) Graphite)、土壌黒鉛(Amorphous Graphite)に分類される(「粉粒体プロセス技術集成」((株)産業技術センター、昭和49年発行)の黒鉛の項、および「HANDBOOKOF
CARBON,GRAPHITE, DIAMOND AND FULLERENES」(N
oyesPubLications発行)参照)。黒鉛結晶性(黒鉛化度)は、鱗状黒鉛が100%で最も高く、これに次いで鱗片状黒鉛が99.9%で高いので、これらの黒鉛を用いることが好ましい。
Among these, natural graphite is classified into flake graphite (FlakeGraphite), scaly graphite (CrystalLine (Vein) Graphite), and soil graphite (Amorphous Graphite). ) Graphite section of Industrial Technology Center, published in 1974), and "HANDBOOKOF
CARBON, GRAPHITE, DIAMOND AND FULLLINES "(N
(see publishes oysPublications)). Graphite crystallinity (degree of graphitization) is the highest at 100% for scaly graphite, followed by 99.9% for scaly graphite. Therefore, it is preferable to use these graphites.

天然黒鉛である鱗片状黒鉛の産地は、マダガスカル、中国、ブラジル、ウクライナ、カナダ等であり、鱗状黒鉛の産地は、主にスリランカである。土壌黒鉛の主な産地は、朝鮮半島、中国、メキシコ等である。
これらの天然黒鉛の中で、鱗片状黒鉛や鱗状黒鉛は、黒鉛結晶性が高く不純物量が低い等の長所があるため、本発明において好ましく使用することができ、鱗片状黒鉛がより好ましい。黒鉛が鱗片状であることを確認するための視覚的手法としては、走査電子顕微鏡による粒子表面観察、粒子を樹脂に包埋させて樹脂の薄片を作製し粒子断面を切り出す、あるいは粒子からなる塗布膜についてクロスセクションポリッシャーによる塗布膜断面を作製し粒子断面を切り出した後、走査電子顕微鏡による粒子断面を観察する方法などが挙げられる。
The production area of scaly graphite, which is natural graphite, is Madagascar, China, Brazil, Ukraine, Canada, etc., and the production area of scaly graphite is mainly Sri Lanka. The main producers of soil graphite are the Korean Peninsula, China and Mexico.
Among these natural graphites, scaly graphite and scaly graphite have advantages such as high graphite crystallinity and a low amount of impurities, and therefore can be preferably used in the present invention, and scaly graphite is more preferable. Visual methods for confirming that graphite is scaly include particle surface observation with a scanning electron microscope, embedding particles in a resin to produce a thin piece of resin, and cutting out the particle cross section, or coating consisting of particles Examples of the method include a method of observing a particle cross section with a scanning electron microscope after preparing a cross section of a coating film with a cross section polisher and cutting out the particle cross section.

鱗片状黒鉛や鱗状黒鉛は、黒鉛の結晶性が完全に近い結晶を示すように高純度化した天然黒鉛と、人工的に形成した黒鉛とがあり、天然黒鉛であることが、やわらかく、折り畳まれた構造を作製しやすいという点で好ましい。
また、上記(ロ)のSi複合炭素粒子(A)を製造する場合、粒子の核として形を保てる点から例えば鱗片状黒鉛などに機械的応力を加え球形化処理した黒鉛粒子や、黒鉛と炭素質物となる有機化合物を混合し造粒した黒鉛粒子を用いることが好ましい。
Scaly graphite and scaly graphite have natural graphite that is highly purified so that the crystallinity of graphite is almost completely crystallized, and artificially formed graphite. Natural graphite is soft and folded. It is preferable in that it is easy to fabricate the structure.
In addition, when producing the Si composite carbon particles (A) of (b) above, graphite particles obtained by spheroidizing by applying mechanical stress to, for example, flaky graphite, etc., from the point that the shape can be maintained as the core of the particles, or graphite and carbon It is preferable to use graphite particles obtained by mixing and granulating an organic compound that becomes a material.

なお本発明における原料として使用する炭素材料は以下の物性を示すものが好ましい。
原料として使用する炭素材料の体積基準平均粒径(d50)は、特に制限はないが、通常1μm以上120μm以下であり、好ましくは3μm以上100μm以下、より好ましくは5μm以上90μm以下である。原料として使用する炭素材料の平均粒子径d50が大きすぎると、Si複合炭素粒子(A)の粒径が大きくなり、該Si複合炭素粒子(A)を混合した負極用活物質をスラリー状で塗布する工程で、大粒子に起因したスジ引きや凹凸を生じることがある。平体粒径d50が小さすぎると、複合化が難しくなり、Si複合炭素粒子(A)を製造することが困難となる場合がある。
In addition, what shows the following physical properties for the carbon material used as a raw material in this invention is preferable.
The volume-based average particle diameter (d50) of the carbon material used as a raw material is not particularly limited, but is usually 1 μm or more and 120 μm or less, preferably 3 μm or more and 100 μm or less, more preferably 5 μm or more and 90 μm or less. If the average particle diameter d50 of the carbon material used as a raw material is too large, the particle diameter of the Si composite carbon particles (A) becomes large, and the negative electrode active material mixed with the Si composite carbon particles (A) is applied in a slurry form. In this process, streaks or irregularities due to large particles may occur. If the flat body particle size d50 is too small, it is difficult to form a composite, and it may be difficult to produce the Si composite carbon particles (A).

原料として使用する炭素材料のタップ密度は、通常0.1g/cm以上1.0g/cm以下であり、好ましくは0.13g/cm以上0.8g/cm以下、より好ましくは0.15g/cm以上0.6g/cm以下である。タップ密度が上記範囲内であると、Si複合炭素粒子(A)内に、微小な空隙が形成されやすくなるため、Si化合物
粒子の膨張収縮によるSi複合炭素粒子(A)の破壊を抑制できる。
The tap density of the carbon material used as a raw material is usually less than 0.1 g / cm 3 or more 1.0 g / cm 3, preferably 0.13 g / cm 3 or more 0.8 g / cm 3 or less, more preferably 0 .15 g / cm 3 or more and 0.6 g / cm 3 or less. When the tap density is within the above range, minute voids are easily formed in the Si composite carbon particles (A), and thus the destruction of the Si composite carbon particles (A) due to the expansion and contraction of the Si compound particles can be suppressed.

原料として使用する炭素材料のBET法による比表面積は通常1m/g以上40m/g以下、2m/g以上35m/g以下であることが好ましく、3m/g以上30m/g以下であることがより好ましい。原料として使用する炭素材料の比表面積は、Si複合炭素粒子(A)の比表面積に反映され、40m/g以下とすることで該Si複合炭素粒子(A)の不可逆容量の増加による電池容量の減少を防ぐことができる。 BET specific surface area of the carbon material used as a raw material is usually 1 m 2 / g or more 40 m 2 / g or less, preferably less 2m 2 / g or more 35m 2 / g, 3m 2 / g or more 30 m 2 / g The following is more preferable. The specific surface area of the carbon material used as a raw material is reflected in the specific surface area of the Si composite carbon particles (A), and the battery capacity due to an increase in the irreversible capacity of the Si composite carbon particles (A) by being 40 m 2 / g or less. Can be prevented.

原料として使用する炭素材料のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)は通常0.337nm以下である。一方d002は通常0.334nm以上である。また、原料として使用する炭素材料のX線広角回折法によるLcは90nm以上、好ましくは95nm以上である。002面の面間隔(d002)が0.337nm以下であると、原料として使用する炭素材料の結晶性が高いことを示し、高容量の非水系二次電池を与えるSi複合炭素粒子(A)を得ることができる。また、Lcが90nm以上である場合にも、結晶性が高いことを示し、非水系二次電池が高容量となるSi複合炭素粒子(A)を得ることができる。 The interplanar spacing (d 002 ) of the 002 plane according to the X-ray wide angle diffraction method of the carbon material used as a raw material is usually 0.337 nm or less. Meanwhile d 002 is usually 0.334nm more. The carbon material used as a raw material has an Lc of 90 nm or more, preferably 95 nm or more by X-ray wide angle diffraction. When the interplanar spacing (d 002 ) of the 002 plane is 0.337 nm or less, it indicates that the carbon material used as a raw material has high crystallinity, and provides a high capacity non-aqueous secondary battery (A) Can be obtained. In addition, when Lc is 90 nm or more, Si composite carbon particles (A) exhibiting high crystallinity and having a high capacity for the nonaqueous secondary battery can be obtained.

・Si化合物粒子
本発明におけるSi複合炭素粒子(A)の原料として使用するSi化合物粒子としては、以下の物性を示すものが好ましい。
原料として使用するSi化合物粒子の体積平均粒子径(d50)は、サイクル寿命の観点から、通常0.005μm以上、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.02μm以上、更に好ましくは0.03μm以上であり、通常10μm以下、好ましくは9μm以下、より好ましくは8μm以下である。平均粒子径(d50)が前記範囲内であると、非水系二次電池の充放電に伴う体積膨張が低減され、充放電容量を維持しつつ、良好なサイクル特性を得ることができる。
-Si compound particle | grains As a Si compound particle | grain used as a raw material of Si composite carbon particle (A) in this invention, what shows the following physical properties is preferable.
The volume average particle diameter (d50) of the Si compound particles used as a raw material is usually 0.005 μm or more, preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.02 μm or more, and further preferably 0.03 μm, from the viewpoint of cycle life. These are usually 10 μm or less, preferably 9 μm or less, more preferably 8 μm or less. When the average particle diameter (d50) is within the above range, volume expansion associated with charge / discharge of the nonaqueous secondary battery is reduced, and good cycle characteristics can be obtained while maintaining the charge / discharge capacity.

原料として使用するSi化合物粒子のBET法による比表面積は通常0.5m/g以上120m/g以下であり、1m/g以上100m/g以下であることが好ましい。比表面積が前記範囲内であると、非水系二次電池の充放電効率および放電容量が高く、高速充放電においてリチウムの出し入れが速く、レート特性に優れるので好ましい。
原料として使用するSi化合物粒子の含有酸素量には、特に制限はないが、通常0.01質量%以上12質量%以下であり、0.05質量%以上10質量%以下であることが好ましい。
The specific surface area by the BET method of the Si compound particles used as a raw material is usually 0.5 m 2 / g or more and 120 m 2 / g or less, and preferably 1 m 2 / g or more and 100 m 2 / g or less. It is preferable that the specific surface area is within the above range because the charge / discharge efficiency and discharge capacity of the non-aqueous secondary battery are high, lithium is taken in and out quickly during high-speed charge / discharge, and the rate characteristics are excellent.
Although there is no restriction | limiting in particular in the oxygen content of Si compound particle | grains used as a raw material, Usually, 0.01 mass% or more and 12 mass% or less are preferable and they are 0.05 mass% or more and 10 mass% or less.

Si化合物粒子内の酸素分布状態については、表面近傍に存在、粒子内部に存在、または粒子内に一様に存在していてもかまわないが、特に表面近傍に存在していることが好ましい。該粒子の含有酸素量が前記範囲内であると、SiとOの強い結合により、充放電に伴う体積膨張が抑制され、非水系二次電池のサイクル特性に優れるので好ましい。
原料として使用するSi化合物粒子の結晶子サイズには、特に制限はないが、通常、XRDより算出される(111)面の結晶子サイズにおいて通常0.05nm以上、好ましくは1nm以上であり、通常100nm以下であり、50nm以下であることが好ましい。該粒子の結晶子サイズが前記範囲内であると、SiとLiイオンの反応が迅速に進み、電池の入出力に優れるので好ましい。
なお、Si複合炭素粒子(A)中のSi化合物粒子は、原料となるSi化合物粒子の物性と同様の性質を持つことが好ましい。
The oxygen distribution state in the Si compound particles may be present in the vicinity of the surface, in the particle, or uniformly in the particle, but is preferably present in the vicinity of the surface. It is preferable for the oxygen content of the particles to be in the above-mentioned range because the volume expansion associated with charge / discharge is suppressed due to strong bonding between Si and O, and the cycle characteristics of the nonaqueous secondary battery are excellent.
The crystallite size of the Si compound particles used as a raw material is not particularly limited, but is usually 0.05 nm or more, preferably 1 nm or more in the (111) plane crystallite size calculated from XRD. It is 100 nm or less, and preferably 50 nm or less. It is preferable that the crystallite size of the particles is in the above range because the reaction between Si and Li ions proceeds rapidly and is excellent in battery input / output.
In addition, it is preferable that Si compound particle | grains in Si composite carbon particle (A) have the property similar to the physical property of Si compound particle | grains used as a raw material.

・炭素質物となる有機化合物
本発明におけるSi複合炭素粒子(A)の原料として使用する炭素質物となる有機化合物としては、以下の(a)又は(b)に記載の炭素材が好ましい。
(a)石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油、芳香族炭化水素、N環化合物、S環化合物、ポリフェニレン、有機合成高分子、天然高分子、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる群より選ばれた炭化可能な有機物
-Organic compound used as carbonaceous material As an organic compound used as a carbonaceous material used as a raw material of Si composite carbon particles (A) in the present invention, a carbon material described in the following (a) or (b) is preferable.
(A) Coal heavy oil, DC heavy oil, cracked heavy oil, aromatic hydrocarbon, N ring compound, S ring compound, polyphenylene, organic synthetic polymer, natural polymer, thermoplastic resin and Carbonizable organic substance selected from the group consisting of thermosetting resins

(b)炭化可能な有機物を低分子有機溶媒に溶解させたもの
前記石炭系重質油としては、軟ピッチから硬ピッチまでのコールタールピッチ、乾留液化油等が好ましく、前記直流系重質油としては、常圧残油、減圧残油等が好ましく、前記分解系石油重質油としては、原油、ナフサ等の熱分解時に副生するエチレンタール等が好ましく、前記芳香族炭化水素としては、アセナフチレン、デカシクレン、アントラセン、フェナントレン等が好ましく、前記N環化合物としては、フェナジン、アクリジン等が好ましく、前記S環化合物としては、チオフェン、ビチオフェン等が好ましく、前記ポリフェニレンとしては、ビフェニル、テルフェニル等が好ましく、前記有機合成高分子としては、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、これらのものの不溶化処理品、ポリアクリロニトリル、ポリピロール、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミン、ウレタン樹脂、尿素樹脂等の窒素含有高分子、ポリチオフェン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸等が好ましく、前記天然高分子としては、セルロース、リグニン、マンナン、ポリガラクトウロン酸、キトサン、サッカロース等の多糖類等が好ましく、前記熱可塑性樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド等が好ましく、前記熱硬化性樹脂としては、フルフリルアルコール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂等が好ましい。
(B) What dissolved carbonizable organic substance in low molecular organic solvent As said coal type heavy oil, coal tar pitch from a soft pitch to a hard pitch, dry distillation liquefied oil, etc. are preferable, The said DC type heavy oil As preferred, atmospheric residual oil, reduced pressure residual oil, etc., the cracked petroleum heavy oil is preferably ethylene tar produced as a by-product during thermal decomposition of crude oil, naphtha, etc., and the aromatic hydrocarbon is Acenaphthylene, decacyclene, anthracene, phenanthrene and the like are preferable, the N ring compound is preferably phenazine, acridine and the like, the S ring compound is preferably thiophene, bithiophene and the like, and the polyphenylene is biphenyl, terphenyl and the like. Preferably, the organic synthetic polymer includes polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyvinyl Preferred are tyral, insolubilized products of these, polyacrylonitrile, polypyrrole, polyallylamine, polyvinylamine, polyethyleneimine, urethane resin, urea resin, and other nitrogen-containing polymers, polythiophene, polystyrene, polymethacrylic acid, etc. Is preferably a polysaccharide such as cellulose, lignin, mannan, polygalacturonic acid, chitosan, saccharose, etc., and the thermoplastic resin is preferably polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide or the like, and the thermosetting resin is Furyl alcohol resin, phenol-formaldehyde resin, imide resin and the like are preferable.

また、炭化可能な有機物は、ベンゼン、トルエン、キシレン、キノリン、n−へキサン等の低分子有機溶媒に溶解させた溶液等の炭化物であってもよい。
また、これらは1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせで併用してもよい。
なお、Si複合炭素粒子(A)中における炭素質物としては、黒鉛粒子よりも黒鉛結晶性が低いもの(非晶質物)が好ましい。具体的には、以下の物性を示すものが好ましい。
Further, the carbonizable organic substance may be a carbide such as a solution dissolved in a low-molecular organic solvent such as benzene, toluene, xylene, quinoline, and n-hexane.
Moreover, these may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations.
In addition, as a carbonaceous material in Si composite carbon particle (A), the thing (amorphous thing) whose graphite crystallinity is lower than a graphite particle is preferable. Specifically, what shows the following physical properties is preferable.

炭素質物の粉末のX線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)が通常0.340nm以上、好ましくは0.342nm以上である。また、通常0.380nm未満、好ましくは0.370nm以下、より好ましくは0.360nm以下である。d002値が大きすぎるということは結晶性が低いことを示し、非水系二次電池のサイクル特性が低下する傾向があり、d002値が小さすぎると炭素質物を複合化させた効果が得られ難い。 The interplanar spacing (d 002 ) of the (002) plane of the carbonaceous material powder by X-ray wide angle diffraction method is usually 0.340 nm or more, preferably 0.342 nm or more. Moreover, it is less than 0.380 nm normally, Preferably it is 0.370 nm or less, More preferably, it is 0.360 nm or less. If the d 002 value is too large, it indicates that the crystallinity is low, and the cycle characteristics of the non-aqueous secondary battery tend to deteriorate. If the d 002 value is too small, the effect of combining carbonaceous materials is obtained. hard.

炭素質物の粉末の学振法によるX線回折法で求めた炭素質物の結晶子サイズ(Lc(002))は、通常5nm以上、好ましくは10nm以上、より好ましくは20nm以上である。また通常300nm以下、好ましくは200nm以下、より好ましくは100nm以下である。結晶子サイズが大きすぎると、非水系二次電池のサイクル特性が低下する傾向があり、結晶子サイズが小さすぎると、充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加や大電流充放電特性低下の虞がある。   The crystallite size (Lc (002)) of the carbonaceous material obtained by X-ray diffraction based on the Gakushin method of the carbonaceous material powder is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more. Moreover, it is 300 nm or less normally, Preferably it is 200 nm or less, More preferably, it is 100 nm or less. If the crystallite size is too large, the cycle characteristics of the non-aqueous secondary battery tend to decrease.If the crystallite size is too small, the charge / discharge reactivity decreases, resulting in increased gas generation and high current during high-temperature storage. There is a risk of deterioration of charge / discharge characteristics.

<製造方法の種類>
上述したSi複合炭素粒子(A)は、珪素元素と炭素材料とが複合化したSi複合炭素粒子であれば、その製造方法は特に限定されないが、例えば以下の手法(i)〜手法(iii)によって製造することができる。
<Type of manufacturing method>
The Si composite carbon particles (A) described above are not particularly limited as long as they are Si composite carbon particles in which a silicon element and a carbon material are combined. For example, the following methods (i) to (iii) are used. Can be manufactured by.

(手法(i))
上述した(イ)炭素材料からなる造粒体の中にSi化合物粒子が分散したSi複合炭素粒子(A)や(ロ)核となる炭素材料の外周にSi化合物粒子が添着又は被覆しているS
i複合炭素粒子(A)を製造するには、例えば、炭素材料、Si化合物粒子、炭素質物となる有機化合物を混合し、造粒する手法が挙げられる。
(Method (i))
(B) Si compound carbon particles (A) in which Si compound particles are dispersed in the granulated body made of carbon material (A) and (b) Si compound particles are attached or coated on the outer periphery of the carbon material that becomes the nucleus. S
In order to manufacture i composite carbon particle (A), the method of mixing and granulating the carbon material, Si compound particle | grains, and the organic compound used as a carbonaceous material is mentioned, for example.

その手法における具体的な工程としては、
(1)Si化合物粒子、炭素材料、および炭素質物となる有機化合物を混合する工程、及び
(2)(1)で得られた混合物を焼成する工程、が挙げられる。
上記の(1)〜(2)工程を少なくとも含む方法によってSi複合炭素粒子(A)を製造することができる。以下、(1)及び(2)の工程について説明する。
As a concrete process in the method,
(1) A step of mixing Si compound particles, a carbon material, and an organic compound to be a carbonaceous material, and (2) a step of firing the mixture obtained in (1).
Si composite carbon particles (A) can be produced by a method including at least the steps (1) to (2). Hereinafter, the steps (1) and (2) will be described.

(1)Si化合物粒子、炭素材料、および炭素質物となる有機化合物を混合する工程
Si化合物粒子、炭素材料、および炭素質物となる有機化合物を混合し、混合物を得られれば特に原料を仕込む順序に制限はないが、例えば、Si化合物粒子に炭素材料を混合した後に炭素質物となる有機化合物を混合する方法、炭素材料に炭素質物となる有機化合物を混合した後にSi化合物粒子を混合する方法、Si化合物粒子に炭素質物となる有機化合物を混合した後に炭素材料を混合する方法、Si化合物粒子、炭素材料および炭素質物となる有機化合物を一度に混合する方法等の方法が挙げられる。
(1) Step of mixing Si compound particles, carbon material, and organic compound that becomes carbonaceous material Mixing Si compound particles, carbon material, and organic compound that becomes carbonaceous material, and if a mixture can be obtained, in order to prepare the raw materials in particular Although there is no restriction, for example, a method of mixing an organic compound that becomes a carbonaceous material after mixing a carbon material with Si compound particles, a method of mixing an Si compound particle with an organic compound that becomes a carbonaceous material, and Si Examples thereof include a method of mixing a carbon material after mixing an organic compound that becomes a carbonaceous material into compound particles, a method of mixing an Si compound particle, a carbon material, and an organic compound that becomes a carbonaceous material at once.

Si化合物粒子に炭素材料を混合した後に炭素質物となる有機化合物を混合する方法において、炭素材料に、Si化合物粒子を、機械的処理により炭素材料の表面および/または内部に付着させてから炭素質物となる有機化合物を混合してもよい。ここでいう機械的処理は、特に限定されないが、例えば、乾式ボールミル、湿式ビーズミル、遊星式ボールミル、振動ボールミル、メカノフュージョシステム、アグロマスタ(ホソカワミクロン(株))、ハイブリダイゼーションシステム、マイクロス、ミラーロ((株)奈良機械製作所製)などによる処理が挙げられる。   In the method of mixing an organic compound that becomes a carbonaceous material after mixing a carbon material with Si compound particles, the carbonaceous material is adhered to the surface and / or inside of the carbon material by mechanical treatment. You may mix the organic compound which becomes. The mechanical treatment here is not particularly limited, but for example, a dry ball mill, a wet bead mill, a planetary ball mill, a vibrating ball mill, a mechano-fusion system, an agromaster (Hosokawa Micron Corporation), a hybridization system, a micros, a mirror ( (Nara Machinery Co., Ltd.) and the like.

上記した混合方法の中でも、Si化合物粒子に炭素材料を混合した後に炭素質物となる有機化合物を混合する方法が、Si化合物粒子、炭素材料をそれぞれ粉体の状態で混合させるため、分散性が良好であるという点で好ましい。
Si化合物粒子、炭素材料および炭素質物となる有機化合物を混合する方法における具体的な混合方法としては、例えば粉末混合法、溶融混合法、溶液混合法等が挙げられる。
Among the mixing methods described above, the method of mixing an organic compound that becomes a carbonaceous material after mixing a carbon material with Si compound particles mixes the Si compound particles and the carbon material in a powder state, so that the dispersibility is good. It is preferable in that it is.
Specific mixing methods in the method of mixing the Si compound particles, the carbon material, and the organic compound that becomes the carbonaceous material include, for example, a powder mixing method, a melt mixing method, and a solution mixing method.

これらの方法における混合温度は通常は常温以上300℃以下であり、炭素質物となる有機化合物の種類により適宜決定することができる。また混合時間は、通常10分以上1時間以下である。また、Si化合物粒子、炭素材料および炭素質物となる有機化合物との溶液混合法に用いる溶媒には、該有機化合物を溶解または分散する水又は有機溶媒の中から、適宜選択することができる。異なる2種以上の溶媒を混合して用いてもよい。   The mixing temperature in these methods is usually from room temperature to 300 ° C., and can be appropriately determined depending on the type of organic compound to be a carbonaceous material. The mixing time is usually 10 minutes or more and 1 hour or less. In addition, the solvent used in the solution mixing method with the Si compound particles, the carbon material, and the organic compound that becomes the carbonaceous material can be appropriately selected from water or an organic solvent in which the organic compound is dissolved or dispersed. Two or more different solvents may be mixed and used.

Si化合物粒子、炭素材料および炭素質物となる有機化合物との溶液混合法を用いた場合は、通常40℃以上300℃以下の範囲で乾燥させる。乾燥時間は、用いた溶媒の種類に応じて適宜決めることができるが、通常1時間以上24時間以下である。適宜減圧乾燥を選択することができる。
Si化合物粒子、炭素材料および炭素質物となる有機化合物を混合する際、通常は常圧下で行うが、所望ならば、減圧下又は加圧下に行うこともできる。混合は回分方式及び連続方式のいずれで行うこともできる。いずれの場合でも、粗混合に適した装置及び精密混合に適した装置を組合せて用いることにより、混合効率を向上させることができる。
When a solution mixing method with Si compound particles, a carbon material, and an organic compound that becomes a carbonaceous material is used, drying is usually performed in a range of 40 ° C. or more and 300 ° C. or less. Although drying time can be suitably determined according to the kind of solvent used, it is normally 1 hour or more and 24 hours or less. Vacuum drying can be selected as appropriate.
The mixing of the Si compound particles, the carbon material, and the organic compound that becomes the carbonaceous material is usually performed under normal pressure, but can be performed under reduced pressure or under pressure if desired. Mixing can be carried out either batchwise or continuously. In any case, mixing efficiency can be improved by using a combination of an apparatus suitable for rough mixing and an apparatus suitable for fine mixing.

回分方式の混合装置としては、ハイスピードミキサー、ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、2本の枠型が自転しつつ公転する構造の混合機、高速高剪断ミキサーであるディゾルバーや高粘度用のバタフライミキサーの様な、一枚のブレードがタンク内で撹拌・
分散を行う構造の装置、半円筒状混合槽の側面に沿ってシグマ型などの撹拌翼が回転する構造を有する、いわゆるニーダー形式の装置、撹拌翼を3軸にしたトリミックスタイプの装置、容器内に回転ディスクと分散媒体を有するいわゆるビーズミル型式の装置などが用いられる。
Batch-type mixing devices include high-speed mixers, homogenizers, ultrasonic homogenizers, mixers with a structure in which two frame types rotate and revolve, dissolvers that are high-speed, high-shear mixers, and butterfly mixers for high viscosity. A single blade stirs in the tank
Dispersing device, so-called kneader-type device having a structure in which a sigma-type stirring blade rotates along the side surface of a semi-cylindrical mixing tank, a trimix-type device with three stirring blades, and a container A so-called bead mill type apparatus having a rotating disk and a dispersion medium inside is used.

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

連続方式で混合を行うには、パイプラインミキサーや連続式ビーズミルなどを用いればよい。
Si化合物粒子、炭素材料、および炭素質物となる有機化合物の合計に対するSi化合物粒子の混合割合は、通常1質量%以上、好ましくは1.5質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは2.5質量%以上である。また、通常50質量%以下、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。Si化合物粒子が多すぎると、非水系二次電池において充放電に伴う体積膨張が大きくなり、容量劣化が顕著になる傾向がある。また、Si化合物粒子が少なすぎると、十分な容量が得られない傾向がある。
In order to perform mixing in a continuous manner, a pipeline mixer, a continuous bead mill, or the like may be used.
The mixing ratio of the Si compound particles with respect to the total of the Si compound particles, the carbon material, and the organic compound as the carbonaceous material is usually 1% by mass or more, preferably 1.5% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and still more preferably. Is 2.5% by mass or more. Moreover, it is 50 mass% or less normally, Preferably it is 40 mass% or less, More preferably, it is 30 mass% or less, More preferably, it is 20 mass% or less. When there are too many Si compound particles, the volume expansion accompanying charging / discharging will become large in a non-aqueous secondary battery, and there exists a tendency for capacity deterioration to become remarkable. Moreover, when there are too few Si compound particles, there exists a tendency for sufficient capacity | capacitance not to be obtained.

Si化合物粒子、炭素材料および炭素質物となる有機化合物の合計に対する炭素材料の混合割合は、通常1質量%以上、好ましくは2質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上である。また、通常95質量%以下、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下、更に好ましくは80質量%以下である。炭素材料が多すぎると、炭素材料が形成する空隙量が多くなり、電極密度を上げることが困難となる傾向がある。また、炭素材料が少なすぎると、体積膨張を抑制する空隙を形成できず、かつ導電パスを取りにくくなり、非水系二次電池のサイクル特性を向上させる効果が十分得られない傾向がある。   The mixing ratio of the carbon material to the total of the Si compound particles, the carbon material, and the organic compound as the carbonaceous material is usually 1% by mass or more, preferably 2% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and further preferably 5% by mass. That's it. Moreover, it is 95 mass% or less normally, Preferably it is 90 mass% or less, More preferably, it is 85 mass% or less, More preferably, it is 80 mass% or less. If the carbon material is too much, the amount of voids formed by the carbon material increases, and it tends to be difficult to increase the electrode density. Moreover, when there are too few carbon materials, the space | gap which suppresses volume expansion cannot be formed, it becomes difficult to take a conductive path, and there exists a tendency for the effect which improves the cycling characteristics of a non-aqueous secondary battery not fully acquired.

Si化合物粒子、炭素材料および炭素質物となる有機化合物の合計に対する炭素質物となる有機化合物の混合割合は、炭素材料及びSi化合物粒子の合計質量に対して通常1質量%以上、好ましくは1.5質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは2.5質量%以上である。また、通常60質量%以下、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。炭素質物となる有機化合物が多すぎると焼成過程において活物質同士の凝集が生じやすくなる傾向がある。また、炭素質物となる有機化合物が少なすぎると、還元反応の進行や活物質の凝集抑制において十分な効果が得られない傾向がある。   The mixing ratio of the organic compound that becomes the carbonaceous material to the total of the organic compound that becomes the Si compound particles, the carbon material and the carbonaceous material is usually 1% by mass or more, preferably 1.5% with respect to the total mass of the carbon material and the Si compound particles. It is at least 2 mass%, more preferably at least 2.5 mass%. Moreover, it is 60 mass% or less normally, Preferably it is 50 mass% or less, More preferably, it is 40 mass% or less, More preferably, it is 30 mass% or less. When there are too many organic compounds used as a carbonaceous material, there exists a tendency for active material to aggregate easily in a baking process. Moreover, when there are too few organic compounds used as a carbonaceous material, there exists a tendency for sufficient effect not to be acquired in progress of a reductive reaction, or aggregation suppression of an active material.

(2)(1)で得られた混合物を焼成する工程
本工程では(1)工程で得られた、Si化合物粒子、炭素材料および炭素質物となる有機化合物とを含む混合物を焼成する。
焼成する際の雰囲気は、非酸化性雰囲気であり、好ましくは窒素、アルゴン、二酸化炭素、アンモニア、水素などを流通させ非酸化性雰囲気にて焼成する。
(2) The step of firing the mixture obtained in (1) In this step, the mixture containing the Si compound particles, the carbon material, and the organic compound that becomes the carbonaceous material obtained in the step (1) is fired.
The atmosphere at the time of firing is a non-oxidizing atmosphere, and preferably firing is performed in a non-oxidizing atmosphere by circulating nitrogen, argon, carbon dioxide, ammonia, hydrogen, or the like.

このように非酸化性雰囲気で焼成するのは、Si化合物粒子、炭素材料、炭素質物とな
る有機化合物の酸化を防ぐ必要があるからである。
焼成温度は焼成雰囲気及び炭素質物となる有機化合物により異なるが、一例として窒素流通雰囲気下であれば通常は500℃以上、好ましくは800℃以上、より好ましくは850℃以上である。また、通常は高くても3000℃以下、好ましくは2000℃以下であり、1500℃以下がより好ましい。焼成温度が低すぎると炭化が十分に進行せず、非水系二次電池の充放電初期の不可逆容量が増大する虞があり、またSi化合物の還元速度が低下するため、焼成時間をより長くとる必要が生じる。ただし、還元速度については、焼成雰囲気を水素雰囲気などのより強い還元雰囲気にすることで、低温でも速めることが可能である。
The reason for firing in a non-oxidizing atmosphere is that it is necessary to prevent oxidation of Si compound particles, a carbon material, and an organic compound that becomes a carbonaceous material.
The firing temperature varies depending on the firing atmosphere and the organic compound that becomes the carbonaceous material, but as an example, the firing temperature is usually 500 ° C. or higher, preferably 800 ° C. or higher, more preferably 850 ° C. or higher in a nitrogen circulation atmosphere. Further, it is usually at most 3000 ° C., preferably 2000 ° C. or less, more preferably 1500 ° C. or less, even if it is high. If the firing temperature is too low, carbonization does not proceed sufficiently, and the irreversible capacity at the beginning of charge / discharge of the non-aqueous secondary battery may increase, and the reduction rate of the Si compound decreases, so the firing time is increased. Need arises. However, the reduction rate can be increased even at a low temperature by setting the firing atmosphere to a stronger reducing atmosphere such as a hydrogen atmosphere.

一方で焼成温度が高すぎると、炭素質物となる有機化合物の炭化物が、混合物中の原料炭素材の結晶構造と同等の結晶構造に達し、被覆の効果が得難くなることや、珪素元素が気化することによる収率の低下、及び製造コストアップとなる傾向がある。
焼成処理条件において、熱履歴温度条件、昇温速度、冷却速度、熱処理時間等は、適宜設定する。また、比較的低温領域で熱処理した後、所定の温度に昇温することもできる。
On the other hand, if the firing temperature is too high, the carbonized organic compound carbide will reach a crystal structure equivalent to the crystal structure of the raw material carbon material in the mixture, making it difficult to obtain the coating effect, and vaporizing the silicon element. This tends to reduce the yield and increase the manufacturing cost.
In the firing treatment conditions, the heat history temperature condition, the temperature rise rate, the cooling rate, the heat treatment time, etc. are appropriately set. Further, after heat treatment in a relatively low temperature region, the temperature can be raised to a predetermined temperature.

なお、本工程に用いる反応機は回分式でも連続式でも、また一基でも複数基でもよい。焼成に使用する炉は上記要件を満たせば特に、制約はないが、例えば、シャトル炉、トンネル炉、リードハンマー炉、ロータリーキルン、オートクレーブ等の反応槽、コーカー(コークス製造の熱処理槽)、タンマン炉、アチソン炉が挙げられる。加熱方式も、高周波誘導加熱、直接式抵抗加熱、間接式抵抗加熱、直接燃焼加熱、輻射熱加熱等を用いることができる。処理時には、必要に応じて攪拌を行なってもよい。   In addition, the reactor used for this process may be a batch type or a continuous type, and may be one or more. The furnace used for firing is not particularly limited as long as the above requirements are satisfied. For example, a reactor such as a shuttle furnace, a tunnel furnace, a lead hammer furnace, a rotary kiln, an autoclave, a coker (heat treatment tank for coke production), a Tamman furnace, The Atchison furnace can be mentioned. As the heating method, high-frequency induction heating, direct resistance heating, indirect resistance heating, direct combustion heating, radiant heat heating, or the like can be used. During the treatment, stirring may be performed as necessary.

・その他の工程
上記工程を経た複合炭素材に対しては、粉砕、解砕、分級処理等の粉体加工を実施し、Si複合炭素粒子(A)を得る。
粉砕や解砕に用いる装置に特に制限はないが、例えば、粗粉砕機としてはせん断式ミル、ジョークラッシャー、衝撃式クラッシャー、コーンクラッシャー等が挙げられ、中間粉砕機としてはロールクラッシャー、ハンマーミル等が挙げられ、微粉砕機としてはボールミル、振動ミル、ピンミル、攪拌ミル、ジェットミル等が挙げられる。
Other Steps The composite carbon material that has undergone the above steps is subjected to powder processing such as pulverization, crushing, and classification to obtain Si composite carbon particles (A).
There are no particular restrictions on the apparatus used for pulverization and pulverization, for example, the coarse pulverizer includes a shearing mill, jaw crusher, impact crusher, cone crusher, etc., and the intermediate pulverizer includes roll crusher, hammer mill, etc. Examples of the pulverizer include a ball mill, a vibration mill, a pin mill, a stirring mill, and a jet mill.

分級処理に用いる装置としては特に制限はないが、例えば、乾式篩い分けの場合は、回転式篩い、動揺式篩い、旋動式篩い、振動式篩い等を用いることができ、乾式気流式分級の場合は、重力式分級機、慣性力式分級機、遠心力式分級機(クラシファイア、サイクロン等)を用いることができ、また、湿式篩い分け、機械的湿式分級機、水力分級機、沈降分級機、遠心式湿式分級機等を用いることができる。
上述のような製造方法により、Si複合炭素粒子(A)が製造できる。ただし、Si複合炭素粒子(A)は、上記製造方法で製造されたものに限定されない。
There is no particular limitation on the apparatus used for classification, but for example, in the case of dry sieving, a rotary sieving, a swaying sieving, a rotating sieving, a vibrating sieving, etc. can be used. In this case, gravity classifier, inertial classifier, centrifugal classifier (classifier, cyclone, etc.) can be used, wet sieving, mechanical wet classifier, hydraulic classifier, sedimentation classifier A centrifugal wet classifier or the like can be used.
Si composite carbon particles (A) can be produced by the production method as described above. However, Si composite carbon particle (A) is not limited to what was manufactured with the said manufacturing method.

(手法(ii))
上述した(ハ)球形化処理された炭素材料の内部にSi化合物粒子が分散したSi複合炭素粒子(A)を製造する方法としては、例えば、炭素材料とSi化合物粒子を混合し、その後、球形化処理を施すことでSi複合炭素粒子の内側にSi化合物粒子を内包する方法が挙げられる。なお、手法(ii)における原料としての炭素材料、Si化合物粒子、及び後述する工程(3)にて使用される炭素質物となる有機化合物は、特に限定されるものでなく、手法(i)と同じものを用いることができる。
(Method (ii))
Examples of the method for producing the Si composite carbon particles (A) in which the Si compound particles are dispersed inside the spheroidized carbon material described above are, for example, mixing the carbon material and the Si compound particles, and then spherical An example is a method of encapsulating Si compound particles inside Si composite carbon particles by performing a chemical treatment. In addition, the carbon material as a raw material in the method (ii), the Si compound particles, and the organic compound that becomes the carbonaceous material used in the step (3) described later are not particularly limited, and the method (i) and The same can be used.

好ましい製造方法として、以下の工程を含むものが挙げられる。
(1)炭素材料とSi化合物粒子を混合、固定化する工程
(2)(1)で得られたものに対して球形化処理を施す工程
(1)炭素材料とSi化合物粒子を混合、固定化する工程
Si化合物粒子と炭素材料の合計に対するSi化合物粒子の混合割合は、通常1質量%以上、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7質量%以上、特に好ましくは10質量%以上である。また、通常95質量%以下、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは50質量%以下、特に好ましくは40質量%以下、最も好ましくは35質量%以下である。この範囲であると、非水系二次電池において十分な容量を得ることが可能となる点で好ましい。
A preferable production method includes the following steps.
(1) Step of mixing and fixing the carbon material and Si compound particles (2) Step of applying a spheroidizing treatment to the product obtained in (1) (1) Mixing and fixing the carbon material and Si compound particles The mixing ratio of the Si compound particles to the total of the Si compound particles and the carbon material is usually 1% by mass or more, preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, still more preferably 7% by mass or more, particularly preferably. Is 10% by mass or more. Moreover, it is 95 mass% or less normally, Preferably it is 70 mass% or less, More preferably, it is 60 mass% or less, More preferably, it is 50 mass% or less, Most preferably, it is 40 mass% or less, Most preferably, it is 35 mass% or less. This range is preferable in that a sufficient capacity can be obtained in the non-aqueous secondary battery.

炭素材料とSi化合物粒子を混合、固定化する方法については特に制限はない。例えば、Si化合物粒子を溶媒に分散させたSiスラリーを用いて、湿潤しているSi化合物粒子を乾燥させないように炭素材料と混合させる方法が挙げられる。このようなSiスラリーは、Si化合物粒子の凝集を抑制するので、炭素材料の表面にSi化合物粒子を固定化しやすくなり好ましい。   There is no particular limitation on the method for mixing and fixing the carbon material and the Si compound particles. For example, there is a method in which a Si slurry in which Si compound particles are dispersed in a solvent is used and mixed with a carbon material so that the wet Si compound particles are not dried. Since such Si slurry suppresses aggregation of Si compound particles, it is preferable because the Si compound particles are easily fixed on the surface of the carbon material.

Si化合物粒子の分散溶媒としては、芳香環を有した非極性化合物や非プロトン性の極性溶媒が挙げられ、芳香環を有した非極性化合物の種類としては特に制限はないが、Si化合物と反応性を持たないものであればより好ましい。例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン、メチルナフタレンなどの常温で液体の芳香族化合物、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロヘキセン、ビシクロヘキシルのような脂環式炭化水素類、軽油、重質油といった石油化学、石炭化学での残渣油が挙げられる。これらの中でも、キシレンが好ましく、メチルナフタレンがより好ましく、重質油が、沸点が高いという理由で更に好ましい。湿式粉砕では粉砕効率を上げようとすると発熱しやすくなる。沸点が低い溶媒では揮発して高濃度になってしまう恐れがある。一方、非プロトン性の極性溶媒としては、NMP(N―メチルー2―ピロリドン)、GBL(γブチロラクトン)、DMF(NNジメチルホルムアミド)など水だけでなく有機溶媒を溶かすようなものが好ましく、中でも分解しにくく、沸点が高いという点においてNMP(N―メチルー2―ピロリドン)が好ましい。   Examples of the dispersion solvent for the Si compound particles include a nonpolar compound having an aromatic ring and an aprotic polar solvent. The type of the nonpolar compound having an aromatic ring is not particularly limited, but reacts with the Si compound. It is more preferable if it does not have the property. For example, aromatic compounds such as benzene, toluene, xylene, cumene, and methylnaphthalene that are liquid at room temperature, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane, methylcyclohexane, methylcyclohexene, and bicyclohexyl, petrochemicals such as light oil and heavy oil Residual oil in coal chemistry. Among these, xylene is preferred, methylnaphthalene is more preferred, and heavy oil is more preferred because of its high boiling point. In wet pulverization, heat generation tends to occur when the pulverization efficiency is increased. A solvent having a low boiling point may volatilize and become a high concentration. On the other hand, as the aprotic polar solvent, NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), GBL (γ-butyrolactone), DMF (NN dimethylformamide) and the like which dissolve not only water but also organic solvents are preferable. NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) is preferred because it is difficult to resist and has a high boiling point.

Si化合物粒子と分散溶媒の混合割合は、得られる混合物中のSi化合物粒子の割合として通常10質量%以上、好ましくは20質量%以上、通常50質量%以下、好ましくは40質量%以下となる割合である。
分散溶媒の混合割合が高すぎるとコスト増になる傾向があり、分散溶媒の混合割合が低すぎるとSi化合物粒子の均一な分散が困難になる傾向がある。
The mixing ratio of the Si compound particles and the dispersion solvent is a ratio of usually 10% by mass or more, preferably 20% by mass or more, usually 50% by mass or less, preferably 40% by mass or less as the ratio of the Si compound particles in the resulting mixture. It is.
If the mixing ratio of the dispersion solvent is too high, the cost tends to increase, and if the mixing ratio of the dispersion solvent is too low, uniform dispersion of the Si compound particles tends to be difficult.

Si化合物粒子は炭素材料の表面に均一に分散させることが好ましく、そのためにSi化合物粒子を湿式粉砕する際に用いた分散溶媒を混合時に過剰に加えてもよい。本明細書では、炭素材料にSi化合物粒子を混合する際にスラリーとして混合する場合、Si化合物粒子の固形分としては、通常10%以上、好ましくは15%以上、より好ましくは20%以上であり、通常90%以下、好ましくは85%以下、より好ましくは80%以下である。この固形分の割合が多すぎるとスラリーの流動性がなくなり、Si化合物粒子が炭素材料に分散しにくい傾向があり、少なすぎると工程上扱いづらくなる傾向がある。   The Si compound particles are preferably uniformly dispersed on the surface of the carbon material. For this purpose, the dispersion solvent used in wet pulverization of the Si compound particles may be added excessively during mixing. In the present specification, when mixing the Si compound particles into the carbon material as a slurry, the solid content of the Si compound particles is usually 10% or more, preferably 15% or more, more preferably 20% or more. Usually, it is 90% or less, preferably 85% or less, more preferably 80% or less. If the ratio of the solid content is too large, the fluidity of the slurry is lost, and the Si compound particles tend to be difficult to disperse in the carbon material. If the ratio is too small, the process tends to be difficult to handle.

そして、混合した後、エバポレーター、乾燥機等を用いて分散溶媒を蒸発除去・乾燥させることで炭素材料上にSi化合物粒子を固定化することができる。
または、過剰の分散溶媒を加えることなく、そのまま高速撹拌機中で加温しながら分散溶媒を蒸発させながら混合、固定化してもよい。この際、炭素材料にSi化合物粒子を固定化させるために、樹脂やピッチ等の緩衝材を使うことができ、なかでも樹脂を使うことが好ましい。この樹脂は、炭素材料へのSi化合物粒子の固定化の役割を担うだけでなく、球形化工程時に炭素材料からSi化合物粒子が脱離することを防ぐ役割を担うと考えられる。なお、緩衝材を加える場合は、この段階で加えてもよいし、Si化合物粒子の湿式
粉砕時に添加してもよい。
And after mixing, Si compound particle | grains can be fix | immobilized on a carbon material by evaporating and removing a dispersion solvent using an evaporator, a dryer, etc. and drying.
Alternatively, mixing and fixing may be performed while evaporating the dispersion solvent while heating in a high-speed stirrer without adding an excessive dispersion solvent. At this time, in order to immobilize the Si compound particles on the carbon material, a buffer material such as resin or pitch can be used, and it is preferable to use the resin among them. This resin is considered not only to play a role of immobilizing the Si compound particles to the carbon material but also to prevent the Si compound particles from being detached from the carbon material during the spheronization process. In addition, when adding a buffering material, you may add at this stage and may add at the time of the wet grinding | pulverization of Si compound particle | grains.

なお、本(1)工程の緩衝材として用いることができる樹脂は、特に制限はないが、上述した炭素質物となる有機化合物に該当する樹脂であってもよい、好ましくはポリスチレン、ポリメタクリル酸、ポリアクリロニトリルである。焼成時の残炭量が多く、分解温度が比較的高い点からポリアクリロニトリルが特に好ましく用いることができる。なお、樹脂の分解温度は示差走査熱量分析(DSC)にて不活性ガス雰囲気下で測定することが可能である。樹脂の分解温度は好ましくは50℃以上、より好ましくは75℃以上、更に好ましくは100℃以上である。分解温度が高すぎる際は特に問題ないが、低すぎる場合は以下記載の乾燥工程で分解する可能性がある。   The resin that can be used as the buffer material in the step (1) is not particularly limited, but may be a resin corresponding to the organic compound that becomes the carbonaceous material described above, preferably polystyrene, polymethacrylic acid, Polyacrylonitrile. Polyacrylonitrile can be particularly preferably used because it has a large amount of residual carbon during firing and a relatively high decomposition temperature. The decomposition temperature of the resin can be measured in an inert gas atmosphere by differential scanning calorimetry (DSC). The decomposition temperature of the resin is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 75 ° C. or higher, and still more preferably 100 ° C. or higher. When the decomposition temperature is too high, there is no particular problem. However, when the decomposition temperature is too low, there is a possibility of decomposition in the drying step described below.

緩衝材は溶媒に分散した状態、乾燥した状態のどちらで用いてもよいが、溶媒を用いる場合は、Si化合物粒子の分散溶媒と同じ溶媒を用いることができる。
混合は通常は常圧下で行うが、所望ならば、減圧下又は加圧下で行うこともできる。混合は回分方式及び連続方式のいずれで行うこともできる。いずれの場合でも、粗混合に適した装置及び精密混合に適した装置を組合せて用いることにより、混合効率を向上させることができる。また、混合・固定化(乾燥)を同時に行う装置を利用してもよい。乾燥は通常は減圧下又は加圧下で行うこともでき、好ましくは減圧にて乾燥させる。
The buffer material may be used in a state where it is dispersed in a solvent or in a dry state, but when a solvent is used, the same solvent as the dispersion solvent of the Si compound particles can be used.
Mixing is usually carried out under normal pressure, but if desired, it can also be carried out under reduced pressure or under pressure. Mixing can be carried out either batchwise or continuously. In any case, mixing efficiency can be improved by using a combination of an apparatus suitable for rough mixing and an apparatus suitable for fine mixing. Moreover, you may utilize the apparatus which performs mixing and fixation (drying) simultaneously. Drying can usually be carried out under reduced pressure or under pressure, and preferably dried under reduced pressure.

乾燥時間は、通常5分以上、好ましくは10分以上、より好ましくは20分以上、更に好ましくは30分以上であり、通常5時間以下、好ましくは3時間以下、より好ましくは1時間以下である。時間が長すぎるとコスト増につながり、短すぎると均一な乾燥が困難になる傾向がある。
乾燥温度は、溶媒によって異なるが上記時間を実現できる時間であることが好ましい。また、樹脂が変性しない温度以下であることが好ましい。
The drying time is usually 5 minutes or longer, preferably 10 minutes or longer, more preferably 20 minutes or longer, more preferably 30 minutes or longer, and usually 5 hours or shorter, preferably 3 hours or shorter, more preferably 1 hour or shorter. . If the time is too long, the cost increases. If the time is too short, uniform drying tends to be difficult.
Although drying temperature changes with solvents, it is preferable that it is time which can implement | achieve the said time. Moreover, it is preferable that it is below the temperature which resin does not modify | denature.

回分方式の混合装置としては、2本の枠型が自転しつつ公転する構造の混合機;高速高剪断ミキサーであるディゾルバーや高粘度用のバタフライミキサーの様な、一枚のブレードがタンク内で撹拌・分散を行う構造の装置;半円筒状混合槽の側面に沿ってシグマ型などの撹拌翼が回転する構造を有する、いわゆるニーダー形式の装置;撹拌翼を3軸にしたトリミックスタイプの装置;容器内に回転ディスクと分散溶媒体を有するいわゆるビーズミル型式の装置などが用いられる。   As a batch-type mixing device, a mixer with a structure in which two frame molds rotate and revolve; a blade such as a dissolver that is a high-speed high-shear mixer and a butterfly mixer for high viscosity is placed in the tank. A device having a structure for stirring and dispersing; a so-called kneader-type device having a structure in which a stirring blade such as a sigma type rotates along the side surface of a semi-cylindrical mixing tank; a trimix type device having three stirring blades A so-called bead mill type apparatus having a rotating disk and a dispersion solvent body in a container is used.

またシャフトによって回転されるパドルが内装された容器を有し、容器内壁面はパドルの回転の最外線に実質的に沿って、好ましくは長い双胴型に形成され、パドルは互いに対向する側面を摺動可能に咬合するようにシャフトの軸方向に多数対配列された構造の装置(例えば栗本鉄工所製のKRCリアクタ、SCプロセッサ、東芝機械セルマック社製のTEM、日本製鋼所製のTEX−Kなど);更には内部一本のシャフトと、シャフトに固定された複数のすき状又は鋸歯状のパドルが位相を変えて複数配置された容器を有し、その内壁面はパドルの回転の最外線に実質的に沿って、好ましくは円筒型に形成された構造の(外熱式)装置(例えばレーディゲ社製のレディゲミキサー、大平洋機工社製のフローシェアーミキサー、月島機械社製のDTドライヤーなど)を用いることもできる。連続方式で混合を行うには、パイプラインミキサーや連続式ビーズミルなどを用いればよい。また、超音波分散等の手段で均質化することも可能である。   It also has a container with a paddle that is rotated by a shaft, and the inner wall surface of the container is formed substantially along the outermost line of rotation of the paddle, preferably in a long twin cylinder shape, and the paddle has side surfaces facing each other. A device having a structure in which many pairs are arranged in the axial direction of the shaft so as to be slidably engaged (for example, KRC reactor manufactured by Kurimoto Iron Works, SC processor, TEM manufactured by Toshiba Machine Celmac, TEX-K manufactured by Nippon Steel Works) Furthermore, it has a container in which a single inner shaft and a plurality of pavement or sawtooth paddles fixed to the shaft are arranged in different phases, and the inner wall surface is the outermost line of rotation of the paddle (External heat type) apparatus (for example, a Redige mixer manufactured by Redige Co., Ltd., a flow share mixer manufactured by Taiyo Koki Co., Ltd., and Tsukishima Kikai Co., Ltd.) DT dryers, etc.) can also be used. In order to perform mixing in a continuous manner, a pipeline mixer, a continuous bead mill, or the like may be used. It is also possible to homogenize by means such as ultrasonic dispersion.

(2)(1)で得られたものに対して球形化処理を施す工程
本(2)工程を経ることにより、炭素材料が折り畳まれた構造が観察され、且つ該折り畳まれた構造内の間隙にSi化合物粒子が存在するSi複合炭素粒子(A)を製造することができる。なお、前記の構造は、例えば、電界放射型走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型X線(SEM−EDX)分析、X線光電子分光法(XPS)分析等の手法を用いSi
複合炭素粒子(A)の粒子断面を観察することにより確認することができる。
(2) A step of spheroidizing the product obtained in (1) Through this step (2), a structure in which a carbon material is folded is observed, and a gap in the folded structure is observed. Si composite carbon particles (A) in which Si compound particles are present can be produced. Note that the above structure is obtained by using, for example, a technique such as field emission scanning electron microscope-energy dispersive X-ray (SEM-EDX) analysis or X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis.
This can be confirmed by observing the particle cross section of the composite carbon particle (A).

つまり、Si複合炭素粒子(A)を得るための製造方法において好ましいのは、上記(1)工程で得られた折り畳まれる前の炭素材料の表面にSi化合物粒子が固定化された複合体(以下では、複合体ともいう)に対し球形化処理を施すことであるが、特に本発明では所定の範囲内のSi化合物粒子を折り畳まれた構造内の間隙に存在させるように、後述するような製造条件を適宜設定することが好ましい。   That is, in the production method for obtaining the Si composite carbon particles (A), a composite in which Si compound particles are immobilized on the surface of the carbon material before being folded obtained in the step (1) (hereinafter referred to as the composite material) In the present invention, the spheroidizing treatment is performed. In particular, in the present invention, the Si compound particles within a predetermined range are present in the gaps in the folded structure as described later. It is preferable to set conditions appropriately.

なお、球形化処理は、基本的には力学的エネルギー(衝撃圧縮、摩擦及びせん断力等の機械的作用)を利用した処理であり、具体的にはハイブリダイゼーションシステムを用いた処理が好ましい。該システムは、衝撃圧縮、摩擦及びせん断力等の機械的作用を加える多数のブレードを有するローターを有し、ローターの回転により、大きな気流が発生し、それにより上記(1)工程で得られた複合体中の炭素材料に大きな遠心力がかかり、上記(1)工程で得られた複合体中の炭素材料同士、および上記(1)工程で得られた複合体中の炭素材料と壁およびブレードに衝突することによって、上記(1)工程で得られた複合体中の炭素材料を綺麗に折りたたむことができる。   The spheronization process is basically a process using mechanical energy (mechanical action such as impact compression, friction and shear force), and specifically, a process using a hybridization system is preferable. The system has a rotor having a large number of blades that apply mechanical actions such as impact compression, friction and shearing force, and a large air flow is generated by the rotation of the rotor, and thus obtained in step (1) above. A large centrifugal force is applied to the carbon material in the composite, the carbon materials in the composite obtained in the step (1), and the carbon material, the wall and the blade in the composite obtained in the (1) step. The carbon material in the composite obtained in the step (1) can be neatly folded.

球形化処理に用いる装置としては、例えばケーシング内部に多数のブレードを設置したローターを有し、そのローターが高速回転することによって、内部に導入された上記(1)工程で得られた複合体中の炭素材料に対して衝撃圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を与え、表面処理を行なう装置等を用いることができる。例えば、乾式ボールミル、湿式ビーズミル、遊星式ボールミル、振動ボールミル、メカノフュージョシステム、アグロマスタ(ホソカワミクロン(株))、ハイブリダイゼーションシステム、マイクロス、ミラーロ((株)奈良機械製作所製)、CFミル(宇部興産社製)、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)等といった装置が挙げられるが、好ましい装置として、例えば、乾式ボールミル、湿式ビーズミル、遊星式ボールミル、振動ボールミル、メカノフュージョシステム、アグロマスタ(ホソカワミクロン(株))、ハイブリダイゼーションシステム、マイクロス、ミラーロ((株)奈良機械製作所製)、CFミル(宇部興産社製)、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)、パルペライザー等が挙げられる。これらの中で、奈良機械製作所社製のハイブリダイゼーションシステムが特に好ましい。   As an apparatus used for the spheroidization treatment, for example, a rotor having a large number of blades installed in a casing, and the rotor is rotated at a high speed, whereby the composite obtained in the step (1) introduced into the interior is used. A device for applying a mechanical action such as impact compression, friction, shearing force, etc. to the carbon material and performing a surface treatment can be used. For example, dry ball mill, wet bead mill, planetary ball mill, vibrating ball mill, mechano-fusion system, Agromaster (Hosokawa Micron Corporation), hybridization system, Micros, Miraro (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), CF mill (Ube) And theta composer (manufactured by Deoksugaku Kogyo Co., Ltd.). Preferred examples of the apparatus include a dry ball mill, a wet bead mill, a planetary ball mill, a vibration ball mill, a mechano-fusion system, an agromaster (Hosokawa Micron ( Co., Ltd.), hybridization system, Micros, Miraro (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), CF mill (manufactured by Ube Industries, Ltd.), theta composer (manufactured by Tokuju Kosakusho Co., Ltd.), pulperizer and the like. Among these, a hybridization system manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. is particularly preferable.

なお、球形化処理に付する上記(1)工程で得られた複合体中の炭素材料は、すでに従来法の条件で一定の球形化処理を受けたものであってもよい。また、上記(1)工程で得られた複合体を循環又は本工程を複数回経ることによって機械的作用を繰り返して与えてもよい。
このような装置を使用して球形化処理を行うが、この処理の際には、ローターの回転数を通常2000rpm以上8000rpm以下、好ましくは4000rpm以上7000rpm以下として、通常1分以上60分以下の範囲で、球形化処理を行う。
Note that the carbon material in the composite obtained in the step (1) to be subjected to the spheronization treatment may have already been subjected to a certain spheronization treatment under the conditions of the conventional method. Moreover, you may give a mechanical action repeatedly by circulating the composite_body | complex obtained at the said (1) process, or passing through this process in multiple times.
A spheronization process is performed using such an apparatus. In this process, the rotation speed of the rotor is usually 2000 rpm or more and 8000 rpm or less, preferably 4000 rpm or more and 7000 rpm or less, and usually in a range of 1 minute or more and 60 minutes or less. Then, the spheronization process is performed.

なお、ローターの回転数が小さすぎると球状になる処理が弱く、得られるSi複合炭素粒子(A)のタッピング密度が十分に上昇しない可能性があり、一方大きすぎると球状になる処理よりも粉砕される効果が強くなり、粒子が崩壊してタッピング密度が低下してしまう可能性がある。さらに球形化処理時間が短すぎると粒径を十分に小さくしつつ、かつ高いタッピング密度を達成することができず、一方長すぎると、上記(1)工程で得られた複合体中の炭素材料が粉々になってしまう可能性がある。   In addition, if the number of rotations of the rotor is too small, the process of forming a sphere is weak, and the tapping density of the resulting Si composite carbon particles (A) may not be sufficiently increased. This may increase the effect, and the particles may collapse to reduce the tapping density. Further, if the spheroidizing time is too short, the particle size is sufficiently reduced and a high tapping density cannot be achieved. On the other hand, if it is too long, the carbon material in the composite obtained in the step (1) is used. May be shattered.

得られたSi複合炭素粒子(A)に対しては分級処理を行ってもよい。なお、得られたSi複合炭素粒子(A)が本発明の規定の物性範囲にない場合には、繰り返し(通常2〜10回、好ましくは2〜5回)分級処理することによって、所望の物性範囲にすることができる。分級には、乾式(気力分級、篩)、湿式分級等が挙げられるが、乾式分級、特に
気力分級がコストや生産性の面から好ましい。
Classification processing may be performed on the obtained Si composite carbon particles (A). In addition, when the obtained Si composite carbon particle (A) is not in the physical property range defined in the present invention, desired physical properties are obtained by repeated (usually 2 to 10 times, preferably 2 to 5 times) classification treatment. Can range. Examples of the classification include dry (aerodynamic classification, sieving), wet classification, and the like, but dry classification, particularly aerodynamic classification is preferable from the viewpoint of cost and productivity.

(3)(2)で得られたSi複合炭素粒子(A)に炭素質物を被覆する工程
上記工程(2)のようにしてSi複合炭素粒子(A)が得られるが、当該Si複合炭素粒子(A)は、炭素質物を含有することが好ましく、より具体的な態様として、炭素質物でその表面の少なくとも一部が被覆されていることがより好ましい(以下、このようなSi複合炭素粒子(A)を炭素質物被覆Si複合炭素粒子ともいう)。なお、本明細書では炭素質物被覆Si複合炭素粒子は、便宜上Si複合炭素粒子(A)と区別して記載しているが、本明細書では炭素質物被覆Si複合炭素粒子もSi複合炭素粒子(A)に含まれて解釈されるものとする。
(3) The step of coating the Si composite carbon particles (A) obtained in (2) with a carbonaceous material The Si composite carbon particles (A) are obtained as in the above step (2). (A) preferably contains a carbonaceous material, and as a more specific embodiment, it is more preferable that at least a part of the surface thereof is coated with the carbonaceous material (hereinafter, such Si composite carbon particles ( A) is also referred to as a carbonaceous material-coated Si composite carbon particle). In the present specification, the carbonaceous material-coated Si composite carbon particles are described separately from the Si composite carbon particles (A) for convenience, but in this specification, the carbonaceous material-coated Si composite carbon particles are also referred to as Si composite carbon particles (A). ) To be interpreted.

被覆処理においては、上述したSi複合炭素粒子(A)に対して、炭素質物となる有機化合物を被覆原料として用い、これらを混合、焼成することで、炭素質物被覆Si複合炭素粒子が得られる。
焼成温度を、通常600℃以上、好ましくは700℃以上、より好ましくは900℃以上、通常2000℃以下、好ましくは1500℃以下、より好ましくは1200℃以下とすると炭素質物として非晶質物が得られ、通常2000℃以上、好ましくは2500℃以上、通常3200℃以下で熱処理を行うと炭素質物として黒鉛質物が得られる。前記非晶質物とは結晶性の低い炭素であり、前記黒鉛質物とは結晶性の高い炭素である。
In the coating treatment, an organic compound that becomes a carbonaceous material is used as a coating material for the Si composite carbon particles (A) described above, and these are mixed and fired to obtain carbonaceous material-coated Si composite carbon particles.
When the firing temperature is usually 600 ° C. or higher, preferably 700 ° C. or higher, more preferably 900 ° C. or higher, usually 2000 ° C. or lower, preferably 1500 ° C. or lower, more preferably 1200 ° C. or lower, an amorphous material is obtained as a carbonaceous material. When a heat treatment is usually performed at 2000 ° C. or higher, preferably 2500 ° C. or higher and usually 3200 ° C. or lower, a graphite material is obtained as a carbonaceous material. The amorphous material is carbon with low crystallinity, and the graphite material is carbon with high crystallinity.

被覆処理においては、上述したSi複合炭素粒子(A)を芯材とし、炭素質物となる有機化合物を被覆原料として用い、これらを混合、焼成することで炭素質物被覆Si複合炭素粒子が得られる。当該被覆層の中に、Si化合物粒子や炭素微粒子が含まれてもよい。炭素微粒子の形状は特に限定されず、粒状、球状、鎖状、針状、繊維状、板状、鱗片状等の何れであってもよい。   In the coating treatment, the above-mentioned Si composite carbon particles (A) are used as a core material, an organic compound that becomes a carbonaceous material is used as a coating material, and these are mixed and fired to obtain carbonaceous material-coated Si composite carbon particles. The coating layer may contain Si compound particles and carbon fine particles. The shape of the carbon fine particles is not particularly limited, and may be any of granular, spherical, chain-like, needle-like, fibrous, plate-like, and scale-like shapes.

具体的に、炭素微粒子は特に限定されないが、その例として石炭微粉、気相炭素粉、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノファイバー等が挙げられる。この中でもカーボンブラックが特に好ましい。カーボンブラックであると、非水系二次電池が低温下においても入出力特性が高くなり、同時に安価・簡便に入手が可能という利点がある。   Specifically, the carbon fine particles are not particularly limited, but examples thereof include coal fine powder, vapor phase carbon powder, carbon black, ketjen black, and carbon nanofiber. Among these, carbon black is particularly preferable. Carbon black has the advantage that non-aqueous secondary batteries have high input / output characteristics even at low temperatures, and at the same time are inexpensive and easily available.

炭素微粒子の平均粒子径d50は、通常0.01μm以上10μm以下、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.07μm以上であり、更に好ましくは0.1μm以上であり、好ましくは8μm以下、より好ましくは5μm以下、更に好ましくは1μm以下である。
炭素微粒子が、1次粒子が集合・凝集した2次構造を有する場合、1次粒径が3nm以上、500nm以下であればその他の物性や種類は特に限定されないが、1次粒径は、好ましくは3nm以上、より好ましくは15nm以上であり、更に好ましくは30nm以上であり、特に好ましくは40nm以上であり、好ましくは500nm以下、より好ましくは200nm以下、更に好ましくは100nm以下、特に好ましくは70nm以下である。炭素微粒子の1次粒径は、SEM等の電子顕微鏡観察やレーザー回折式粒度分布計などによって測定することができる。
The average particle diameter d50 of the carbon fine particles is usually 0.01 μm or more and 10 μm or less, preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.07 μm or more, further preferably 0.1 μm or more, preferably 8 μm or less, more Preferably it is 5 micrometers or less, More preferably, it is 1 micrometer or less.
When the carbon fine particles have a secondary structure in which primary particles are aggregated and aggregated, other physical properties and types are not particularly limited as long as the primary particle size is 3 nm or more and 500 nm or less, but the primary particle size is preferable. Is at least 3 nm, more preferably at least 15 nm, even more preferably at least 30 nm, particularly preferably at least 40 nm, preferably at most 500 nm, more preferably at most 200 nm, still more preferably at most 100 nm, particularly preferably at most 70 nm. It is. The primary particle size of the carbon fine particles can be measured by observation with an electron microscope such as SEM or a laser diffraction particle size distribution analyzer.

(炭素質物被覆Si複合炭素粒子の物性)
炭素質物被覆Si複合炭素粒子は上述したSi複合炭素粒子(A)と同じ物性を示すものであるが、とりわけ被覆処理により変化する炭素質物被覆Si複合炭素粒子の好ましい物性を以下に記載する。
(Physical properties of carbonaceous material-coated Si composite carbon particles)
The carbonaceous material-covered Si composite carbon particles exhibit the same physical properties as the Si composite carbon particles (A) described above, but the preferred physical properties of the carbonaceous material-coated Si composite carbon particles that vary depending on the coating treatment are described below.

・(002)面の面間隔(d002
炭素質物被覆Si複合炭素粒子のX線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)は通常0.336nm以上、好ましくは0.337nm以上、より好ましくは0.340nm以上、更に好ましくは0.342nm以上である。また、通常0.380nm未満、好ましくは0.370nm以下、より好ましくは0.360nm以下である。d002値が大きすぎるということは結晶性が低いことを示し、非水系二次電池のサイクル特性が低下する傾向があり、d002値が小さすぎると炭素質物を複合化させた効果が得られ難い。
-(002) plane spacing (d 002 )
The interplanar spacing (d 002 ) of the (002) plane of the carbonaceous material-coated Si composite carbon particles by X-ray wide angle diffraction method is usually 0.336 nm or more, preferably 0.337 nm or more, more preferably 0.340 nm or more, and still more preferably. 0.342 nm or more. Moreover, it is less than 0.380 nm normally, Preferably it is 0.370 nm or less, More preferably, it is 0.360 nm or less. If the d 002 value is too large, it indicates that the crystallinity is low, and the cycle characteristics of the non-aqueous secondary battery tend to deteriorate. If the d 002 value is too small, the effect of combining carbonaceous materials is obtained. hard.

・含有量
炭素質物被覆Si複合炭素粒子は、非晶質物又は黒鉛質物を含有しているものであるが、この中でも非晶質炭素質物が含有されていることがリチウムイオンの受入性の点から好ましい。非晶質炭素質物の含有量は、通常0.5質量%以上30質量%以下、好ましくは1質量%以上25質量%以下、より好ましくは2質量%以上20質量%以下である。この含有量が大きすぎると負極材の非晶質物部分が多くなり、電池を組んだ際の可逆容量が小さくなる傾向がある。一方含有量が小さすぎると、核となるSi複合炭素粒子(A)に対して非晶質物が均一にコートされないとともに強固な造粒がなされず、焼成後に粉砕した際、粒径が小さくなりすぎる傾向がある。
-Content The carbonaceous material-coated Si composite carbon particles contain an amorphous material or a graphite material, and among them, the amorphous carbonaceous material is contained from the point of acceptability of lithium ions. preferable. The content of the amorphous carbonaceous material is usually 0.5% by mass or more and 30% by mass or less, preferably 1% by mass or more and 25% by mass or less, more preferably 2% by mass or more and 20% by mass or less. When this content is too large, the amorphous material portion of the negative electrode material increases, and the reversible capacity when the battery is assembled tends to be small. On the other hand, if the content is too small, the amorphous Si compound carbon particles (A) that are the core are not uniformly coated and strong granulation is not performed, and the particle size becomes too small when pulverized after firing. Tend.

なお、最終的に得られる有機化合物由来の非晶質物の含有量(被覆率)は、用いるSi複合炭素粒子(A)の量と、炭素質物となる有機化合物の量及びJIS K 2270に準拠したミクロ法により測定される残炭率により、下記式(3)で算出することができる。
式(3)
炭素質物の含有量(質量%)
=(炭素質物となる有機化合物の質量×残炭率×100)/{試料(Si複合炭素粒子(
A))に含有される黒鉛粒子とSi化合物粒子の合計の質量+(炭素質物となる有機化合物の質量×残炭率)}
手法(ii)には、前述した炭素質物の被覆工程のほか、粉砕処理工程、粒径の分級処理工程、他の負極活物質との混合工程が含まれてもよい。
In addition, content (coverage) of the amorphous substance derived from the organic compound finally obtained was based on the amount of Si composite carbon particles (A) to be used, the amount of organic compound to be a carbonaceous material, and JIS K 2270. It can be calculated by the following formula (3) based on the residual carbon ratio measured by the micro method.
Formula (3)
Carbonaceous material content (% by mass)
= (Mass of organic compound that becomes carbonaceous material × residual carbon ratio × 100) / {sample (Si composite carbon particles (
A)) Total mass of graphite particles and Si compound particles + (mass of organic compound to be carbonaceous material x residual carbon ratio)}
The method (ii) may include a pulverization process, a particle size classification process, and a mixing process with another negative electrode active material in addition to the above-described carbonaceous material coating process.

(手法(iii))
上述した(ニ)核となるSi化合物粒子の外周に炭素質物が添着又は被覆したSi複合炭素粒子(A)を製造する方法としては、例えば、固相反応、液相反応、スパッタ、化学蒸着などを用いた手法が挙げられる。
ここでは、固相反応を利用した合成方法について説明する。固相反応とは、粉末状等の固体原料を所定の組成となるように秤量、混合した後、加熱処理を行って複合粒子を合成する方法である。本発明におけるSi複合炭素粒子(A)については、例えばSi化合物粒子及び炭素質物となる有機化合物を、高温下で接触させて反応させる方法がこれに該当する。
(Method (iii))
Examples of the method for producing the Si composite carbon particles (A) in which the carbon compound is attached to or coated on the outer periphery of the Si compound particles as the nucleus described above (solid phase reaction, liquid phase reaction, sputtering, chemical vapor deposition, etc.) The method using is mentioned.
Here, a synthesis method using a solid phase reaction will be described. The solid phase reaction is a method of synthesizing composite particles by weighing and mixing solid raw materials such as powders so as to have a predetermined composition and then performing a heat treatment. With respect to the Si composite carbon particles (A) in the present invention, for example, a method in which an Si compound particle and an organic compound that becomes a carbonaceous material are brought into contact with each other at a high temperature to cause a reaction is applicable.

固相反応工程におけるSi化合物粒子及び炭素質物となる有機化合物の接触は、無酸素(低酸素)環境下、1000℃以上の高温下で行われるものであるため、そのような環境を設定できる装置、例えば高周波誘導加熱炉、黒鉛炉、電気炉等を用いて当該工程を行うことができる。固相反応工程における温度条件は特に限定されないが、通常Si化合物粒子の溶融温度以上、好ましくはSi化合物粒子の溶融温度より10℃以上、より好ましくはSi化合物粒子の溶融温度より30℃以上高い温度である。具体的な温度としては、通常1420℃以上、好ましくは1430℃以上、より好ましくは1450℃以上であり、通常2000℃以下、好ましくは1900℃以下、より好ましくは1800℃以下である。また、無酸素(低酸素)環境としては、アルゴンなどの不活性雰囲気下、減圧(真空)下で行うことが好ましく、減圧(真空)下で行う場合、圧力は通常2000Pa以下、好
ましくは1000Pa以下、より好ましくは500Pa以下である。さらに処理時間は通常0.1時間以上、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1時間以上、また通常3時間以下、好ましくは2.5時間以下、より好ましくは2時間以下である。
The contact between the Si compound particles and the carbonaceous organic compound in the solid phase reaction step is performed under an oxygen-free (low oxygen) environment at a high temperature of 1000 ° C. or higher, and thus an apparatus capable of setting such an environment. For example, the process can be performed using a high-frequency induction heating furnace, a graphite furnace, an electric furnace, or the like. The temperature conditions in the solid phase reaction step are not particularly limited, but are usually higher than the melting temperature of the Si compound particles, preferably 10 ° C. or higher, more preferably 30 ° C. higher than the melting temperature of the Si compound particles. It is. The specific temperature is usually 1420 ° C. or higher, preferably 1430 ° C. or higher, more preferably 1450 ° C. or higher, and usually 2000 ° C. or lower, preferably 1900 ° C. or lower, more preferably 1800 ° C. or lower. The oxygen-free (low oxygen) environment is preferably performed under an inert atmosphere such as argon and under reduced pressure (vacuum). When performed under reduced pressure (vacuum), the pressure is usually 2000 Pa or less, preferably 1000 Pa or less. More preferably, it is 500 Pa or less. Further, the treatment time is usually 0.1 hour or longer, preferably 0.5 hour or longer, more preferably 1 hour or longer, and usually 3 hours or shorter, preferably 2.5 hours or shorter, more preferably 2 hours or shorter.

手法(iii)には、前述した固相反応工程のほか、粉砕処理工程、粒径の分級処理工程、他の負極活物質との混合工程が含まれてもよい。
粉砕処理工程に使用する粗粉砕機としては、ジョークラッシャー、衝撃式クラッシャー、コ−ンクラッシャー等が挙げられ、中間粉砕機としてはロールクラッシャー、ハンマーミル等が挙げられ、微粉砕機としてはボールミル、振動ミル、ピンミル、攪拌ミル、ジェットミル等が挙げられる。
The technique (iii) may include a pulverization process, a particle size classification process, and a mixing process with another negative electrode active material, in addition to the solid phase reaction process described above.
Examples of the coarse pulverizer used in the pulverization process include a jaw crusher, an impact crusher, and a cone crusher. Examples of the intermediate pulverizer include a roll crusher and a hammer mill. Examples of the fine pulverizer include a ball mill, A vibration mill, a pin mill, a stirring mill, a jet mill, etc. are mentioned.

これらの中でも、ボールミル、振動ミル等が、粉砕時間が短く、処理速度の観点から好ましい。
粉砕速度は、装置の種類、大きさによって適宜設定するものであるが、例えば、ボールミルの場合、通常50rpm以上、好ましくは100rpm以上、より好ましくは150rpm以上、更に好ましくは200rpm以上である。また、通常2500rpm以下、好ましくは2300rpm以下、より好ましくは2000rpm以下である。速度が速すぎると、粒径の制御が難しくなる傾向があり、速度が遅すぎると処理速度が遅くなる傾向がある。
Among these, a ball mill, a vibration mill, and the like are preferable from the viewpoint of processing speed because of a short grinding time.
The grinding speed is appropriately set depending on the type and size of the apparatus. For example, in the case of a ball mill, it is usually 50 rpm or more, preferably 100 rpm or more, more preferably 150 rpm or more, and further preferably 200 rpm or more. Moreover, it is 2500 rpm or less normally, Preferably it is 2300 rpm or less, More preferably, it is 2000 rpm or less. If the speed is too high, control of the particle size tends to be difficult, and if the speed is too low, the processing speed tends to be slow.

粉砕時間は、通常30秒以上、好ましくは1分以上、より好ましくは1分30秒以上、更に好ましくは2分以上である。また、通常3時間以下、好ましくは2.5時間以下、より好ましくは2時間以下である。粉砕時間が短すぎると粒径制御が難しくなる傾向があり、粉砕時間が長すぎると、Si複合炭素粒子(A)の生産性が低下する傾向がある。
振動ミルの場合、粉砕速度は、通常50rpm以上、好ましくは100rpm以上、より好ましくは150rpm以上、更に好ましくは200rpm以上である。また、通常2500rpm以下、好ましくは2300rpm以下、より好ましくは2000rpm以下である。速度が速すぎると、粒径の制御が難しくなる傾向があり、速度が遅すぎると処理速度が遅くなる傾向がある。
The grinding time is usually 30 seconds or longer, preferably 1 minute or longer, more preferably 1 minute 30 seconds or longer, and further preferably 2 minutes or longer. Moreover, it is usually 3 hours or less, preferably 2.5 hours or less, more preferably 2 hours or less. If the pulverization time is too short, particle size control tends to be difficult, and if the pulverization time is too long, the productivity of the Si composite carbon particles (A) tends to decrease.
In the case of a vibration mill, the grinding speed is usually 50 rpm or more, preferably 100 rpm or more, more preferably 150 rpm or more, and still more preferably 200 rpm or more. Moreover, it is 2500 rpm or less normally, Preferably it is 2300 rpm or less, More preferably, it is 2000 rpm or less. If the speed is too high, control of the particle size tends to be difficult, and if the speed is too low, the processing speed tends to be slow.

粉砕時間は、通常30秒以上、好ましくは1分以上、より好ましくは1分30秒以上、更に好ましくは2分以上である。また、通常3時間以下、好ましくは2.5時間以下、より好ましくは2時間以下である。粉砕時間が短すぎると粒径制御が難しくなる傾向があり、粉砕時間が長すぎると、生産性が低下する傾向がある。
分級処理工程の分級処理条件としては、上記粒径になるように、目開きが、通常53μm以下、好ましくは45μm以下、より好ましくは38μm以下である。
The grinding time is usually 30 seconds or longer, preferably 1 minute or longer, more preferably 1 minute 30 seconds or longer, and further preferably 2 minutes or longer. Moreover, it is usually 3 hours or less, preferably 2.5 hours or less, more preferably 2 hours or less. If the pulverization time is too short, the particle size control tends to be difficult, and if the pulverization time is too long, the productivity tends to decrease.
As the classification treatment condition of the classification treatment step, the opening is usually 53 μm or less, preferably 45 μm or less, more preferably 38 μm or less so as to have the above particle diameter.

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

以上説明した手法(i)〜(iii)の中でも、珪素元素を球形化処理した黒鉛内部に内包することにより、極板の膨れと粒子の破壊を抑制でき、また電解液と珪素元素との反応性を抑制できる点から手法(ii)がより好ましい。
[複合炭素粒子(B)]
本発明における複合炭素粒子(B)について以下に説明する。
Among the above-described methods (i) to (iii), by encapsulating silicon element in the spheroidized graphite, electrode plate swelling and particle destruction can be suppressed, and the reaction between the electrolyte and silicon element The method (ii) is more preferable from the viewpoint of suppressing the property.
[Composite carbon particles (B)]
The composite carbon particles (B) in the present invention will be described below.

本発明の複合炭素粒子(B)は、黒鉛質粒子、炭素質粒子及び炭素質物を含む複合粒子
である。炭素質粒子を含有させることで、複合炭素粒子(B)の表面に均一かつ連続的な微細流路が生成し、低温下においてもスムーズなリチウムイオンの移動が可能となるため、非水系二次電池の低温時における入出力特性を向上させることが可能となる。なお、本発明でいう「黒鉛質粒子、炭素質粒子及び炭素質物を含む複合粒子」とは、黒鉛質粒子に下記に例示する炭素質粒子及・BR>ム炭素質物が添着、付着、複合化した状態、より具体
的には、黒鉛質粒子の細孔内に付着している状態、黒鉛質粒子の表面全体又は一部に結着し複合化した状態等を表す。
The composite carbon particles (B) of the present invention are composite particles containing graphite particles, carbonaceous particles, and carbonaceous materials. By containing the carbonaceous particles, a uniform and continuous fine flow path is generated on the surface of the composite carbon particles (B), and the lithium ions can move smoothly even at low temperatures. It is possible to improve the input / output characteristics of the battery at a low temperature. As used herein, “graphite particles, carbonaceous particles and carbonaceous material-containing composite particles” means that carbonaceous particles and BR carbonaceous materials exemplified below are attached to, adhered to, and combined with graphite particles. More specifically, it represents a state of adhering in the pores of the graphite particles, a state of being bound to the entire or part of the surface of the graphite particles, and a composite state.

(複合炭素粒子(B)の特性)
本発明の複合炭素粒子(B)は以下のような特性を持つことが好ましい。
(a)複合炭素粒子(B)のX線パラメータ
複合炭素粒子(B)の、X線広角回折法による002面の面間隔(d002)は、通常0.337nm以下、好ましくは0.336nm以下である。d002値が大きすぎるということは結晶性が低いことを示し、非水系二次電池とした場合に初期不可逆容量が増加する場合がある。一方、黒鉛の002面の面間隔の理論値は0.3354nmであるため、前記d値は通常0.3354nm以上である。
(Characteristics of composite carbon particles (B))
The composite carbon particles (B) of the present invention preferably have the following characteristics.
(A) X-ray parameters of composite carbon particles (B) The interplanar spacing (d 002 ) of the composite carbon particles (B) according to the X-ray wide angle diffraction method is usually 0.337 nm or less, preferably 0.336 nm or less. It is. If the d002 value is too large, it indicates that the crystallinity is low, and the initial irreversible capacity may increase when a non-aqueous secondary battery is used. On the other hand, since the theoretical value of the interplanar spacing of the 002 plane of graphite is 0.3354 nm, the d value is usually 0.3354 nm or more.

また、複合炭素粒子(B)の結晶子サイズ(Lc)は、通常30nm以上、好ましくは50nm以上、より好ましくは100nm以上の範囲である。この範囲を下回ると、結晶性が低下し、電池の放電容量が低下する傾向がある。なお、Lcの下限は黒鉛の理論値である。   The crystallite size (Lc) of the composite carbon particles (B) is usually in the range of 30 nm or more, preferably 50 nm or more, more preferably 100 nm or more. Below this range, the crystallinity decreases and the discharge capacity of the battery tends to decrease. The lower limit of Lc is the theoretical value of graphite.

(b)複合炭素粒子(B)の体積基準平均粒径(d50)
複合炭素粒子(B)の平均粒径d50は通常50μm以下、好ましくは40μm以下、より好ましくは30μm以下、更に好ましくは20μm以下であり、通常5μm以上、好ましくは、7μm以上、より好ましくは10μm以上である。平均粒径d50が小さすぎると、比表面積が大きくなるため電解液の分解が増え、非水系二次電池の初期効率が低下する傾向があり、平均粒径d50が大きすぎると急速充放電特性の低下を招く傾向がある。
(B) Volume-based average particle diameter (d50) of composite carbon particles (B)
The average particle diameter d50 of the composite carbon particles (B) is usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less, still more preferably 20 μm or less, usually 5 μm or more, preferably 7 μm or more, more preferably 10 μm or more. It is. If the average particle diameter d50 is too small, the specific surface area becomes large, so that the decomposition of the electrolytic solution increases and the initial efficiency of the non-aqueous secondary battery tends to decrease. If the average particle diameter d50 is too large, the rapid charge / discharge characteristics are reduced. It tends to cause a decline.

(c)複合炭素粒子(B)のアスペクト比
複合炭素粒子(B)のアスペクト比は、通常1以上、好ましくは1.5以上、より好ましくは1.6以上、更に好ましくは1.7以上、通常4以下、好ましくは3以下、より好ましくは2.5以下、更に好ましくは2以下である。
アスペクト比が大きすぎると、電極とした際に粒子が集電体と平行方向に並ぶ傾向があるため、電極の厚み方向への連続した空隙が充分確保されず、厚み方向へのリチウムイオン移動性が低下し、非水系二次電池の急速充放電特性の低下を招く傾向がある。
(C) Aspect ratio of composite carbon particles (B) The aspect ratio of the composite carbon particles (B) is usually 1 or more, preferably 1.5 or more, more preferably 1.6 or more, still more preferably 1.7 or more, Usually, it is 4 or less, preferably 3 or less, more preferably 2.5 or less, and still more preferably 2 or less.
If the aspect ratio is too large, the particles tend to be aligned in the direction parallel to the current collector when used as an electrode, so that there are not enough continuous voids in the thickness direction of the electrode, and lithium ion mobility in the thickness direction. However, the rapid charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery tend to be reduced.

(d)複合炭素粒子(B)のBET比表面積(SA)
複合炭素粒子(B)のBET法による比表面積は通常0.5m/g以上、好ましくは1m/g以上、より好ましくは2m/g以上、更に好ましくは3m/g以上である。また、通常15m/g以下、好ましくは12m/g以下、より好ましくは10m/g以下、更に好ましくは8m/g以下、特に好ましくは6m/g以下である。比表面積が大きすぎると負極活物質として用いた時に電解液に露出した部分と電解液との反応性が増加し、初期効率の低下、ガス発生量の増大を招きやすく、好ましい電池が得られにくい傾向がある。比表面積が小さすぎるとリチウムイオンが出入りする部位が少なく、高速充放電特性及び出力特性に劣る傾向がある。
(D) BET specific surface area (SA) of composite carbon particles (B)
The specific surface area according to the BET method of the composite carbon particles (B) is usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 1 m 2 / g or more, more preferably 2 m 2 / g or more, and further preferably 3 m 2 / g or more. Moreover, it is 15 m < 2 > / g or less normally, Preferably it is 12 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 10 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 8 m < 2 > / g or less, Most preferably, it is 6 m < 2 > / g or less. If the specific surface area is too large, the reactivity between the portion exposed to the electrolyte and the electrolyte when used as the negative electrode active material is increased, which tends to cause a decrease in initial efficiency and an increase in the amount of gas generated, making it difficult to obtain a preferable battery. Tend. When the specific surface area is too small, there are few sites where lithium ions enter and exit, and the high-speed charge / discharge characteristics and output characteristics tend to be inferior.

(e)複合炭素粒子(B)のタップ密度
複合炭素粒子(B)のタップ密度は、0.8g/cm以上が好ましく、0.9g/c
以上がより好ましく、0.95g/cm以上が更に好ましい。また、通常1.8g/cm以下、1.5g/cm以下が好ましく、1.3g/cm以下がより好ましい。
(E) Tap density of composite carbon particles (B) The tap density of the composite carbon particles (B) is preferably 0.8 g / cm 3 or more, and 0.9 g / c.
m 3 or more is more preferable, and 0.95 g / cm 3 or more is still more preferable. Moreover, 1.8 g / cm 3 or less is usually preferable and 1.5 g / cm 3 or less is preferable, and 1.3 g / cm 3 or less is more preferable.

タップ密度が0.8g/cm以上であるということは、複合炭素粒子(B)が球状を呈していることを示す指標の一つである。タップ密度が0.8g/cmより小さいというのは、複合炭素粒子(B)の原料である黒鉛質粒子が充分な球形粒子となっていないことを示す指標の一つである。タップ密度が0.8g/cmより小さいと、電極内で充分な連続空隙が確保されず、空隙に保持された電解液内のリチウムイオンの移動性が落ちることで、非水系二次電池の急速充放電特性が低下する傾向がある。 That the tap density is 0.8 g / cm 3 or more is one of the indexes indicating that the composite carbon particles (B) are spherical. That the tap density is smaller than 0.8 g / cm 3 is one of the indicators that the graphite particles as the raw material of the composite carbon particles (B) are not sufficiently spherical particles. If the tap density is less than 0.8 g / cm 3 , sufficient continuous voids are not ensured in the electrode, and the mobility of lithium ions in the electrolyte held in the voids is reduced. The rapid charge / discharge characteristics tend to decrease.

(f)複合炭素粒子(B)の円形度
複合炭素粒子(B)の円形度は、通常0.88以上、より好ましくは0.9以上、更に好ましくは0.92以上である。また、円形度は通常1以下、好ましくは0.99以下、より好ましくは0.97以下である。円形度が小さすぎると、非水系二次電池の高電流密度充放電特性が低下する傾向がある。
(F) Circularity of the composite carbon particles (B) The circularity of the composite carbon particles (B) is usually 0.88 or more, more preferably 0.9 or more, and further preferably 0.92 or more. Further, the circularity is usually 1 or less, preferably 0.99 or less, more preferably 0.97 or less. If the circularity is too small, the high current density charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery tend to deteriorate.

(g)複合炭素粒子(B)のラマンR値
複合炭素粒子(B)のラマンR値(定義は上述の通りである)は通常1以下、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.6以下、更に好ましくは0.5以下であり、通常0.05以上、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.25以上である。ラマンR値がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎてLi挿入サイト数が減り、非水系二次電池の急速充放電特性の低下を招く傾向がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が乱れ、電解液との反応性が増し、充放電効率の低下やガス発生の増加を招く傾向がある。
(G) Raman R value of composite carbon particle (B) The Raman R value (as defined above) of composite carbon particle (B) is usually 1 or less, preferably 0.8 or less, more preferably 0.6. In the following, it is more preferably 0.5 or less, usually 0.05 or more, preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, and further preferably 0.25 or more. If the Raman R value is less than this range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, the number of Li insertion sites decreases, and the rapid charge / discharge characteristics of the nonaqueous secondary battery tend to be reduced. On the other hand, if it exceeds this range, the crystallinity of the particle surface will be disturbed, the reactivity with the electrolyte will increase, and the charge / discharge efficiency will tend to decrease and the gas generation will increase.

<複合炭素粒子(B)の製造方法>
(複合炭素粒子(B)の原料)
上述した複合炭素粒子(B)は、少なくとも黒鉛質粒子、炭素質粒子及び炭素質物を含む複合炭素粒子であれば、その原料は特に限定されないが、例えば黒鉛質粒子、炭素質粒子、及び炭素質物となる有機化合物を用いて製造することができる。
<Method for producing composite carbon particle (B)>
(Raw material for composite carbon particles (B))
The composite carbon particles (B) described above are not particularly limited as long as they are composite carbon particles containing at least graphite particles, carbonaceous particles, and carbonaceous materials. For example, graphite particles, carbonaceous particles, and carbonaceous materials are used. It can manufacture using the organic compound used.

・黒鉛質粒子
本発明の複合炭素粒子(B)の原料として使用する黒鉛質粒子(以下黒鉛粒子(C)ということがある)としては、前述のSi複合炭素粒子(A)の項に記載の天然黒鉛、人造黒鉛の何れを用いてもよいが、極板構造を制御しやすい等の理由から球形化処理した天然黒鉛を用いることが好ましい。
Graphite particles As the graphite particles used as raw materials for the composite carbon particles (B) of the present invention (hereinafter sometimes referred to as graphite particles (C)), as described in the above-mentioned section of the Si composite carbon particles (A) Either natural graphite or artificial graphite may be used, but it is preferable to use spheroidized natural graphite for reasons such as easy control of the electrode plate structure.

本発明における複合炭素粒子(B)の原料として使用する黒鉛質粒子(黒鉛粒子(C))は、次に示す物性の何れか1つ又は複数を満たしていることが好ましい。本発明においては、かかる物性を示す黒鉛質粒子(C)1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせで併用してもよい。   The graphite particles (graphite particles (C)) used as raw materials for the composite carbon particles (B) in the present invention preferably satisfy any one or more of the following physical properties. In the present invention, one type of graphite particles (C) exhibiting such physical properties may be used alone, or two or more types may be used in combination in any combination.

(a)黒鉛質粒子(C)の体積基準平均粒径d50
黒鉛質粒子(C)の平均粒径d50は通常50μm以下、好ましくは40μm以下、より好ましくは30μm以下、更に好ましくは25μm以下であり、通常1μm以上、好ましくは、4μm以上、より好ましくは10μm以上である。平均粒径d50が小さすぎると、比表面積が大きくなるため電解液の分解が増え、初期効率が低下する傾向があり、平均粒径d50が大きすぎると急速充放電特性の低下を招く傾向がある。
(A) Volume-based average particle diameter d50 of graphite particles (C)
The average particle diameter d50 of the graphite particles (C) is usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less, still more preferably 25 μm or less, usually 1 μm or more, preferably 4 μm or more, more preferably 10 μm or more. It is. If the average particle diameter d50 is too small, the specific surface area increases, so that the decomposition of the electrolyte increases, and the initial efficiency tends to decrease. If the average particle diameter d50 is too large, the rapid charge / discharge characteristics tend to decrease. .

(b)黒鉛質粒子(C)のアスペクト比
黒鉛質粒子(C)のアスペクト比は、通常1以上、好ましくは1.5以上、より好ましくは1.6以上、更に好ましくは1.7以上、通常4以下、好ましくは3以下、より好ましくは2.5以下、更に好ましくは2以下である。
アスペクト比が大きすぎると、電極とした際に粒子が集電体と平行方向に並ぶ傾向があるため、電極の厚み方向への連続した空隙が充分確保されず、厚み方向へのリチウムイオン移動性が低下し、急速充放電特性の低下を招く傾向がある。
(B) Aspect ratio of the graphite particles (C) The aspect ratio of the graphite particles (C) is usually 1 or more, preferably 1.5 or more, more preferably 1.6 or more, still more preferably 1.7 or more, Usually, it is 4 or less, preferably 3 or less, more preferably 2.5 or less, and still more preferably 2 or less.
If the aspect ratio is too large, the particles tend to be aligned in the direction parallel to the current collector when used as an electrode, so that there are not enough continuous voids in the thickness direction of the electrode, and lithium ion mobility in the thickness direction. Tends to decrease, leading to a decrease in rapid charge / discharge characteristics.

(c)黒鉛質粒子(C)BET比表面積(SA)
黒鉛質粒子(C)のBET法による比表面積は通常0.5m/g以上、好ましくは1m/g以上、より好ましくは2m/g以上、更に好ましくは3m/g以上である。また、通常15m/g以下、好ましくは10m/g以下、より好ましくは8m/g以下、更に好ましくは7m/g以下、特に好ましくは6.5m/g以下である。比表面積が大きすぎると負極活物質として用いた時に電解液に露出した部分と電解液との反応性が増加し、初期効率の低下、ガス発生量の増大を招きやすく、好ましい電池が得られにくい傾向がある。比表面積が小さすぎるとリチウムイオンが出入りする部位が少なく、高速充放電特性及び出力特性に劣る傾向がある。
(C) Graphite particles (C) BET specific surface area (SA)
The specific surface area of the graphite particles (C) by the BET method is usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 1 m 2 / g or more, more preferably 2 m 2 / g or more, and further preferably 3 m 2 / g or more. Moreover, it is 15 m < 2 > / g or less normally, Preferably it is 10 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 8 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 7 m < 2 > / g or less, Especially preferably, it is 6.5 m < 2 > / g or less. If the specific surface area is too large, the reactivity between the portion exposed to the electrolyte and the electrolyte when used as the negative electrode active material is increased, which tends to cause a decrease in initial efficiency and an increase in the amount of gas generated, making it difficult to obtain a preferable battery. Tend. When the specific surface area is too small, there are few sites where lithium ions enter and exit, and the high-speed charge / discharge characteristics and output characteristics tend to be inferior.

(d)黒鉛質粒子(C)タップ密度
黒鉛質粒子(C)のタップ密度は、0.8g/cm以上が好ましく、0.9g/cm以上がより好ましく、0.95g/cm以上が更に好ましい。また、通常1.8g/cm以下、1.5g/cm以下が好ましく、1.3g/cm以下がより好ましい。
タップ密度が0.8g/cm以上であるということは、黒鉛質粒子(C)が球状を呈していることを示す指標の一つである。タップ密度が0.8g/cmより小さいと、電極内で充分な連続空隙が確保されず、空隙に保持された電解液内のリチウムイオンの移動性が落ちることで、急速充放電特性が低下する傾向がある。
(D) Graphite Particle (C) Tap Density The tap density of the graphite particles (C) is preferably 0.8 g / cm 3 or more, more preferably 0.9 g / cm 3 or more, and 0.95 g / cm 3 or more. Is more preferable. Moreover, 1.8 g / cm 3 or less is usually preferable and 1.5 g / cm 3 or less is preferable, and 1.3 g / cm 3 or less is more preferable.
That the tap density is 0.8 g / cm 3 or more is one of the indexes indicating that the graphite particles (C) are spherical. If the tap density is less than 0.8 g / cm 3 , sufficient continuous voids are not secured in the electrode, and the mobility of lithium ions in the electrolyte held in the voids is reduced, resulting in reduced rapid charge / discharge characteristics. Tend to.

(e)黒鉛質粒子(C)円形度
黒鉛質粒子(C)の円形度は、通常0.88以上、より好ましくは0.9以上、更に好ましくは0.92以上である。また、円形度は通常1以下、好ましくは0.99以下、より好ましくは0.97以下である。円形度が小さすぎると、非水系二次電池の高電流密度充放電特性が低下する傾向がある。
(E) Graphite Particle (C) Circularity The circularity of the graphite particles (C) is usually 0.88 or more, more preferably 0.9 or more, and still more preferably 0.92 or more. Further, the circularity is usually 1 or less, preferably 0.99 or less, more preferably 0.97 or less. If the circularity is too small, the high current density charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery tend to deteriorate.

(f)黒鉛質粒子(C)ラマンR値
黒鉛質粒子(C)のラマンR値は通常1以下、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.6以下、更に好ましくは0.5以下であり、通常0.05以上、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.15以上、更に好ましくは0.2以上である。ラマンR値がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎてLi挿入サイト数が減り、急速充放電特性の低下を招く傾向がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が乱れ、電解液との反応性が増し、充放電効率の低下やガス発生の増加を招く傾向がある。
なお、複合炭素粒子(B)中の黒鉛質粒子は、黒鉛質粒子(C)の物性と同様の性質を持つことが好ましい。
(F) Graphite particles (C) Raman R value The Raman R value of the graphite particles (C) is usually 1 or less, preferably 0.8 or less, more preferably 0.6 or less, and even more preferably 0.5 or less. Yes, usually 0.05 or more, preferably 0.1 or more, more preferably 0.15 or more, still more preferably 0.2 or more. When the Raman R value is less than this range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, the number of Li insertion sites decreases, and rapid charge / discharge characteristics tend to be deteriorated. On the other hand, if it exceeds this range, the crystallinity of the particle surface will be disturbed, the reactivity with the electrolyte will increase, and the charge / discharge efficiency will tend to decrease and the gas generation will increase.
The graphite particles in the composite carbon particles (B) preferably have properties similar to the physical properties of the graphite particles (C).

・炭素質粒子
本発明の複合炭素粒子を構成する材となる、炭素質粒子としては種類も特に限定されないが、石炭微粉、気相炭素粉、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノファイバー等が挙げられる。この中でもカーボンブラックが特に好ましい。カーボンブラックであると、低温下においても入出力特性が高くなり、同時に安価・簡便に入手が可能という利点がある。
Carbonaceous particles The material constituting the composite carbon particles of the present invention, the type of carbonaceous particles is not particularly limited, but coal fine powder, vapor phase carbon powder, carbon black, ketjen black, carbon nanofiber, etc. It is done. Among these, carbon black is particularly preferable. Carbon black has the advantage that the input / output characteristics are improved even at low temperatures, and at the same time, it can be obtained inexpensively and easily.

また、形状は特に限定されず、粒状、球状、鎖状、針状、繊維状、板状、鱗片状等の何れであってもよい。
本発明における炭素質粒子は、次に示す物性の何れか1つ又は複数を満たしていることが好ましい。本発明においては、かかる物性を示す炭素質粒子1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせで併用してもよい。
The shape is not particularly limited, and may be any of granular, spherical, chain-like, needle-like, fibrous, plate-like, and scale-like shapes.
The carbonaceous particles in the present invention preferably satisfy any one or more of the following physical properties. In the present invention, one kind of carbonaceous particles exhibiting such physical properties may be used alone, or two or more kinds may be used in any combination.

(a)炭素質粒子の1次粒径
本発明における炭素質粒子の1次粒径は、通常3nm以上、好ましくは10nm以上、より好ましくは15nm以上であり、更に好ましくは20nm以上であり、通常500nm以下、好ましくは300nm以下、より好ましくは200nm以下、更に好ましくは100nm以下、特に好ましくは70nm以下である。なお、炭素質粒子の1次粒子径は、SEM等の電子顕微鏡観察やレーザー回折式粒度分布計などによって測定することができる。
1次粒径が大きすぎる場合、比表面積が小さくなり、低温時の入出力特性が低下する傾向がある。また、1次粒径が小さすぎる場合、比表面積が大きくなりとなり、容量が低下する傾向がある
(A) Primary particle size of carbonaceous particles The primary particle size of the carbonaceous particles in the present invention is usually 3 nm or more, preferably 10 nm or more, more preferably 15 nm or more, still more preferably 20 nm or more, usually It is 500 nm or less, preferably 300 nm or less, more preferably 200 nm or less, still more preferably 100 nm or less, and particularly preferably 70 nm or less. The primary particle diameter of the carbonaceous particles can be measured by observation with an electron microscope such as SEM or a laser diffraction particle size distribution analyzer.
When the primary particle size is too large, the specific surface area becomes small, and the input / output characteristics at low temperatures tend to deteriorate. Also, if the primary particle size is too small, the specific surface area becomes large and the capacity tends to decrease.

(b)炭素質粒子のBET比表面積(SA)
炭素質粒子のBET法による比表面積は、通常1m/g以上、好ましくは10m/g以上、より好ましくは30m/g以上、更に好ましくは50m/g以上、特に好ましくは70m/g以上であり、通常は1000m/g以下、好ましくは500m/g以下、より好ましくは200m/g以下、更に好ましくは150m/g以下の範囲である。比表面積が大きすぎると負極活物質として用いた時に電解液に露出した部分と電解液との反応性が増加し、初期効率の低下、ガス発生量の増大を招きやすく、好ましい電池が得られにくい傾向がある。比表面積が小さすぎるとリチウムイオンが出入りする部位が少なく、高速充放電特性及び出力特性に劣る傾向がある。
(B) BET specific surface area (SA) of carbonaceous particles
BET specific surface area of the carbonaceous particles is usually 1 m 2 / g or more, preferably 10 m 2 / g or more, more preferably 30 m 2 / g or more, more preferably 50 m 2 / g or more, particularly preferably 70m 2 / g or more, usually in the range of 1000 m 2 / g or less, preferably 500 m 2 / g or less, more preferably 200 m 2 / g or less, still more preferably 150 m 2 / g or less. If the specific surface area is too large, the reactivity between the portion exposed to the electrolyte and the electrolyte when used as the negative electrode active material is increased, which tends to cause a decrease in initial efficiency and an increase in the amount of gas generated, making it difficult to obtain a preferable battery. Tend. When the specific surface area is too small, there are few sites where lithium ions enter and exit, and the high-speed charge / discharge characteristics and output characteristics tend to be inferior.

(c)炭素質粒子の嵩密度
炭素質粒子の嵩密度は、通常0.01g/cm以上、好ましくは0.1g/cm以上、より好ましくは0.15g/cm以上であり、更に好ましくは0.17g/cm以上であり、通常1g/cm以下、好ましくは0.8g/cm以下、より好ましくは0.6g/cm以下である。
(C) Bulk density of carbonaceous particles The bulk density of carbonaceous particles is usually 0.01 g / cm 3 or more, preferably 0.1 g / cm 3 or more, more preferably 0.15 g / cm 3 or more, and Preferably it is 0.17 g / cm 3 or more, usually 1 g / cm 3 or less, preferably 0.8 g / cm 3 or less, more preferably 0.6 g / cm 3 or less.

嵩密度が大きすぎる場合、低温入出力特性が低下する傾向がある。また、嵩密度が小さすぎる場合、電池容量が低下する傾向がある。
嵩密度は、粉体密度測定器を用い、直径1.6cm、体積容量20cmの円筒状タップセルに、目開き300μmの篩を通して、原料炭素材を落下させて、セルに満杯に充填した後、その時の体積と試料の重量から密度を求めることによって測定することができる。
When the bulk density is too large, the low-temperature input / output characteristics tend to deteriorate. Moreover, when the bulk density is too small, the battery capacity tends to decrease.
The bulk density was measured by using a powder density measuring device to drop the raw carbon material into a cylindrical tap cell having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 through a sieve having an opening of 300 μm, and filling the cell to the full. It can be measured by determining the density from the volume at that time and the weight of the sample.

(d)炭素質粒子のタップ密度
炭素質粒子のタップ密度は、通常0.1g/cm以上、好ましくは0.15g/cm以上、より好ましくは0.2g/cm以上であり、通常2g/cm以下、好ましくは1g/cm以下、より好ましくは0.8g/cm以下である。タップ密度が大きすぎる場合、低温入出力特性が低下する傾向があり、小さすぎる場合、電池容量が低下する傾向がある。
(D) Tap density of carbonaceous particles The tap density of carbonaceous particles is usually 0.1 g / cm 3 or more, preferably 0.15 g / cm 3 or more, more preferably 0.2 g / cm 3 or more. It is 2 g / cm 3 or less, preferably 1 g / cm 3 or less, more preferably 0.8 g / cm 3 or less. If the tap density is too high, the low-temperature input / output characteristics tend to be reduced, and if it is too low, the battery capacity tends to be reduced.

(e)炭素質粒子のDBP吸油量
炭素質粒子のDBP吸油量は、通常10ml/100g以上、好ましくは50ml/100g以上、より好ましくは60ml/100g以上、通常1000ml/100g以下
、好ましくは500ml/100g以下、より好ましくは200ml/100g以下、更に好ましくは150ml/100g以下である。
DBP吸油量が大きすぎる場合、容量が低下する傾向があり、小さすぎる場合、低温入出力特性が低下する傾向がある。
(E) DBP oil absorption amount of carbonaceous particles The DBP oil absorption amount of carbonaceous particles is usually 10 ml / 100 g or more, preferably 50 ml / 100 g or more, more preferably 60 ml / 100 g or more, usually 1000 ml / 100 g or less, preferably 500 ml / The amount is 100 g or less, more preferably 200 ml / 100 g or less, still more preferably 150 ml / 100 g or less.
When the DBP oil absorption is too large, the capacity tends to decrease, and when it is too small, the low temperature input / output characteristics tend to decrease.

・炭素質物となる有機化合物
本発明の複合炭素粒子(B)の原料となる、炭素質物となる有機化合物としては、前述のSi複合炭素粒子(A)の項に記載の炭素質物となる有機化合物の何れを用いてもよい。
Organic compound that becomes carbonaceous material The organic compound that becomes the carbonaceous material used as the raw material of the composite carbon particle (B) of the present invention is the organic compound that becomes the carbonaceous material described in the above-mentioned section of Si composite carbon particles (A). Any of these may be used.

(製造方法)
本発明の複合炭素粒子(B)としては、黒鉛質粒子と炭素質粒子と炭素質物との複合粒子であれば特に製造方法は限定されないが、例えば、以下の(1)及び(2)の観点を考慮した製造方法を採用することが好ましい。
(1)黒鉛質粒子(C)と炭素質粒子を混合した混合粉体を準備し、それに炭素質物となる有機化合物を混合して、これを不活性ガス中で熱処理すること。
このような製造方法を採用することにより、本発明の複合炭素粒子(B)の好ましい形態である、複合炭素粒子(B)の一部若しくは全面を炭素質粒子と炭素質物が被覆した複層構造炭素材を作製し易くなる利点がある。
(Production method)
The composite carbon particles (B) of the present invention are not particularly limited as long as the composite carbon particles (B) are composite particles of graphite particles, carbonaceous particles, and carbonaceous materials. For example, the following viewpoints (1) and (2) It is preferable to adopt a manufacturing method that takes into account.
(1) A mixed powder obtained by mixing graphite particles (C) and carbonaceous particles is prepared, and an organic compound that becomes a carbonaceous material is mixed therewith and heat-treated in an inert gas.
By adopting such a production method, a multilayer structure in which carbonaceous particles and carbonaceous materials cover a part or the entire surface of the composite carbon particles (B), which is a preferred form of the composite carbon particles (B) of the present invention. There exists an advantage which becomes easy to produce a carbon material.

(2)黒鉛質粒子(C)と炭素質粒子を混合する装置として、黒鉛質粒子(C)と炭素質粒子を混合・撹拌する混合撹拌機構のみならず、黒鉛質粒子(C)や炭素質粒子を解砕する解砕機構を備える装置、いわゆる解砕混合機を採用して混合すること。
このような解砕混合機を用いて黒鉛質粒子(C)と炭素質粒子を混合することにより、黒鉛質粒子(C)や炭素質粒子の凝集体を解砕して均一に混合することができる。複合化する前に黒鉛質粒子(C)や炭素質粒子の凝集体を十分に解砕して均一に混合しておくことにより、その後の工程において生じる炭素質粒子同士の凝集も抑制することができる。例えば、炭素質粒子の凝集体が多く残存する炭素材は、合計細孔体積及び顕微ラマン分光装置によるラマンR値の比が大きくなる傾向にあり、保存特性が低下する傾向がある。
(2) As a device for mixing the graphite particles (C) and the carbonaceous particles, not only the mixing and stirring mechanism for mixing and stirring the graphite particles (C) and the carbonaceous particles, but also the graphite particles (C) and the carbonaceous particles Adopting a device equipped with a crushing mechanism for crushing particles, a so-called crushing mixer, and mixing.
By mixing the graphite particles (C) and the carbonaceous particles using such a crushing mixer, the aggregates of the graphite particles (C) and the carbonaceous particles can be crushed and mixed uniformly. it can. By sufficiently crushing the graphite particles (C) and the aggregates of the carbonaceous particles and mixing them uniformly before compositing, the aggregation of the carbonaceous particles generated in the subsequent steps can be suppressed. it can. For example, a carbon material in which many aggregates of carbonaceous particles remain has a tendency that the ratio between the total pore volume and the Raman R value measured by a microscopic Raman spectroscopic device tends to increase, and the storage characteristics tend to deteriorate.

以上の(1)及び(2)の観点を考慮した製造方法としては、以下の工程(a)〜(c)を含むことを特徴とする製造方法が挙げられる。
工程(a):黒鉛質粒子(C)と炭素質粒子を解砕しながら混合撹拌する工程
工程(b):工程(a)で得られた粉体に炭素質物となる有機化合物を混合する工程
工程(c):工程(b)で得られた混合物を、不活性ガス中2600℃以下の温度で熱処理する工程
なお、黒鉛質粒子(C)、炭素質粒子及び炭素質物となる有機化合物はそれぞれ1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
As a manufacturing method in consideration of the above viewpoints (1) and (2), a manufacturing method including the following steps (a) to (c) can be given.
Step (a): Step of mixing and stirring the graphite particles (C) and carbonaceous particles while pulverizing Step (b): Step of mixing an organic compound that becomes a carbonaceous material into the powder obtained in step (a) Step (c): a step of heat-treating the mixture obtained in step (b) at a temperature of 2600 ° C. or lower in an inert gas. In addition, graphitic particles (C), carbonaceous particles, and organic compounds that become carbonaceous materials are each One type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

<工程(a)>
黒鉛質粒子(C)と炭素質粒子を解砕しながら混合撹拌する方法は、常法により行うことができる。以下に一例を示す。
(1)黒鉛質粒子(C)と炭素質粒子の混合比率
黒鉛質粒子(C)と炭素質粒子の混合比率は、目的とする複合粒子の組成に基づいて適宜選択されるべきものであるが、黒鉛質粒子(C)に対して、炭素質粒子は、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.15質量%以上であり、通常20質量%以下、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。上記範囲であると、電池の充放電効率および放電容量などリチウムイオン二次電池に求められる諸特性を満足しつつ、低温下においても入出力特性が高くなる利点がある。
<Process (a)>
The method of mixing and stirring the graphite particles (C) and the carbonaceous particles while pulverizing them can be performed by a conventional method. An example is shown below.
(1) Mixing ratio of graphite particles (C) and carbonaceous particles The mixing ratio of graphite particles (C) and carbonaceous particles should be appropriately selected based on the composition of the target composite particles. The carbonaceous particles are usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.15% by mass or more, and usually 20% by mass or less with respect to the graphite particles (C). Preferably, it is 10 mass% or less, More preferably, it is 5 mass% or less, More preferably, it is 3 mass% or less. Within the above range, there are advantages that the input / output characteristics are enhanced even at low temperatures while satisfying various characteristics required for the lithium ion secondary battery such as the charge / discharge efficiency and discharge capacity of the battery.

(2)混合装置
黒鉛質粒子(C)と炭素質粒子を混合する装置として解砕混合機を採用する場合、具体的な装置は特に限定されず、市販されているものを適宜採用することができるが、例えばロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ヘンシェルミキサー等が挙げられる。また、解砕混合条件も特に限定されないが、解砕羽根(チョッパー)の回転数は、通常100rpm以上、好ましくは1000rpm以上、より好ましくは2000rpm以上であり、通常100000rpm以下、好ましくは30000rpm以下、好ましくは10000rpm以下である。さらに解砕混合時間は、通常30秒以上、好ましくは1分以上、より好ましくは10分以上であり、通常24時間以下、好ましくは3時間以下、より好ましくは1時間以下である。上記範囲内であると、黒鉛質粒子(C)や炭素質粒子の凝集を効果的に防止することができる。
(2) Mixing device When a crushing mixer is used as a device for mixing the graphite particles (C) and the carbonaceous particles, the specific device is not particularly limited, and a commercially available one may be appropriately adopted. For example, a rocking mixer, a Roedige mixer, a Henschel mixer, and the like can be given. Moreover, although the crushing and mixing conditions are not particularly limited, the rotation speed of the crushing blade (chopper) is usually 100 rpm or more, preferably 1000 rpm or more, more preferably 2000 rpm or more, and usually 100,000 rpm or less, preferably 30000 rpm or less, preferably Is 10,000 rpm or less. Furthermore, the crushing and mixing time is usually 30 seconds or longer, preferably 1 minute or longer, more preferably 10 minutes or longer, and is usually 24 hours or shorter, preferably 3 hours or shorter, more preferably 1 hour or shorter. Within the above range, aggregation of the graphite particles (C) and the carbonaceous particles can be effectively prevented.

<工程(b)>
工程(a)で得られた粉体と炭素質物となる有機化合物との混合は常法により行うことができる。以下に、一例を示す。
(1)混合温度
混合温度は炭素質物となる有機化合物の軟化点以上である。通常5℃以上であり、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上、一方通常250℃以下、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下、さらに好ましくは150℃以下である。軟化点より低い温度で混合した場合、炭素質物となる有機化合物の流動性が悪くなり、均一に混合できないばかりではなく、加圧処理の際に液漏れの原因となる傾向がある。一方、温度が高すぎる場合、均一に混合又は捏合することが困難になり、且つ液状にするまでの加熱時間の長期化や高温で取り扱う必要が生じるため生産性に欠ける傾向がある。
<Step (b)>
Mixing of the powder obtained in the step (a) and the organic compound to be a carbonaceous material can be performed by a conventional method. An example is shown below.
(1) Mixing temperature The mixing temperature is equal to or higher than the softening point of the organic compound that becomes the carbonaceous material. It is usually 5 ° C. or higher, preferably 40 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, and usually 250 ° C. or lower, preferably 200 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower. When mixed at a temperature lower than the softening point, the fluidity of the organic compound that becomes the carbonaceous material is deteriorated and not only cannot be mixed uniformly, but also tends to cause liquid leakage during the pressure treatment. On the other hand, when the temperature is too high, it becomes difficult to uniformly mix or combine, and there is a tendency for productivity to be lacking because it is necessary to extend the heating time until it becomes liquid or to handle it at a high temperature.

(2)工程(a)で得られた粉体と炭素質物となる有機化合物の混合比率
工程(a)で得られた粉体と炭素質物となる有機化合物の混合比率は、目的とする複合粒子の組成に基づいて適宜選択されるべきものであるが、黒鉛質粒子(C)に対して、炭素質物となる有機化合物は、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上であり、更に好ましくは1質量%以上であり、通常60質量%以下、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下であり、更に好ましくは10質量%以下であり、特に好ましくは5質量%以下である。上記範囲であると、電池の充放電効率、放電容量、および低温下における入出力特性が高くなる利点がある。
(2) Mixing ratio of powder obtained in step (a) and organic compound that becomes carbonaceous material The mixing ratio of powder obtained in step (a) and organic compound that becomes carbonaceous material is the target composite particle The organic compound to be a carbonaceous material is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, based on the graphite particles (C). More preferably, it is 0.5 mass% or more, More preferably, it is 1 mass% or more, Usually 60 mass% or less, Preferably it is 30 mass% or less, More preferably, it is 20 mass% or less, More preferably, it is 10 mass% % Or less, and particularly preferably 5% by mass or less. Within the above range, there is an advantage that the charge / discharge efficiency of the battery, the discharge capacity, and the input / output characteristics at a low temperature are improved.

また、工程(a)で得られた粉体と混合する際に、炭素質物となる有機化合物は有機溶媒によって希釈してもよい。希釈する理由としては、有機溶媒で希釈することで混合する有機化合物の粘度を下げ、より効率良く、均一に原料炭素材を被覆できるからである。
有機溶媒の種類としては、ペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、ジメチルブタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の炭化水素;エチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジイソアミルエーテル、メチルフェニルエーテル、アミルフェニルエーテル、エチルベンジルエーテル等のエーテル;アセトン、メチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン等のケトン;ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸イソブチル、酢酸メチル、酢酸イソアミル、酢酸メトキシブチル、酢酸シクロヘキシル、酪酸メチル、酪酸エチル、安息香酸ブチル、安息香酸イソアミル等のエステル;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、アミルベンゼン、ジアミルベンゼン、トリアミルベンゼン、テトラアミルベンゼン、ドデシルベンゼン、ジドデシルベンゼン、アミルトルエン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素等があるが、これらに限定されるものではない。
Moreover, when mixing with the powder obtained at the process (a), the organic compound used as a carbonaceous material may be diluted with an organic solvent. The reason for diluting is that by diluting with an organic solvent, the viscosity of the organic compound to be mixed is lowered, and the raw material carbon material can be coated more efficiently and uniformly.
Organic solvents include pentane, hexane, isohexane, heptane, octane, isooctane, decane, dimethylbutane, cyclohexane, methylcyclohexane and other hydrocarbons; ethyl ether, isopropyl ether, diisoamyl ether, methylphenyl ether, amylphenyl ether Ethers such as ethyl benzyl ether; ketones such as acetone, methyl acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diethyl ketone; methyl formate, ethyl formate, isobutyl formate, methyl acetate, isoamyl acetate, methoxybutyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl butyrate, Esters such as ethyl butyrate, butyl benzoate, isoamyl benzoate; benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, diethylbenzene, isopropylben Aromatic hydrocarbons such as but not limited to benzene, amylbenzene, diamylbenzene, triamylbenzene, tetraamylbenzene, dodecylbenzene, didodecylbenzene, amyltoluene, tetralin, cyclohexylbenzene, etc. .

また、これらを2種以上混合したものでもよい。この中でも、ベンゼン、トルエン、キシレンが比較的沸点が高く粘度の低い有機溶媒であり、揮発による濃度変化等が起こり難く、炭素質物前駆体の粘度を下げられる点で特に好ましい。
また、有機溶媒による希釈比率は、有機溶媒の質量に対して、炭素質物となる有機化合物が、通常5質量%以上、好ましくは25質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは質量50%以上であり、通常90質量%以下、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、更に好ましくは60質量%以下である。この希釈倍率が大きすぎると炭素質物となる有機化合物の濃度が低下し、効率的に原料炭素材を被覆することができない傾向がある。希釈倍率が小さすぎると炭素質物となる有機化合物の濃度が充分に低下せず、効率的に原料炭素材を被覆することができない傾向がある。
Moreover, what mixed these 2 or more types may be used. Among these, benzene, toluene, and xylene are organic solvents having a relatively high boiling point and a low viscosity, and are particularly preferable in that the concentration change due to volatilization hardly occurs and the viscosity of the carbonaceous material precursor can be lowered.
The dilution ratio with the organic solvent is such that the organic compound that becomes a carbonaceous material is usually 5% by mass or more, preferably 25% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and still more preferably mass, with respect to the mass of the organic solvent. It is 50% or more, usually 90% by mass or less, preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, and still more preferably 60% by mass or less. If the dilution ratio is too large, the concentration of the organic compound that becomes a carbonaceous material tends to decrease, and the raw carbon material tends not to be efficiently coated. If the dilution ratio is too small, the concentration of the organic compound that becomes a carbonaceous material is not sufficiently lowered, and the raw material carbon material tends not to be efficiently coated.

混合は通常は常圧下で行うが、所望ならば、減圧下又は加圧下で行うこともできる。混合は回分方式及び連続方式のいずれで行うこともできる。いずれの場合でも、粗混合に適した装置及び精密混合に適した装置を組合せて用いることにより、混合効率を向上させることができる。
本工程で得られた混合物又は希釈混合物の粘度は、通常100cP以下、好ましくは70cP以下、より好ましくは50cP以下である。また1cP以上、好ましくは10cP以上である。粘度が高すぎると、サイクル時の劣化が起こり易く、サイクル特性が悪くなる傾向がある。
Mixing is usually carried out under normal pressure, but if desired, it can also be carried out under reduced pressure or under pressure. Mixing can be carried out either batchwise or continuously. In any case, mixing efficiency can be improved by using a combination of an apparatus suitable for rough mixing and an apparatus suitable for fine mixing.
The viscosity of the mixture or diluted mixture obtained in this step is usually 100 cP or less, preferably 70 cP or less, more preferably 50 cP or less. Moreover, it is 1 cP or more, preferably 10 cP or more. If the viscosity is too high, deterioration during cycling tends to occur, and cycle characteristics tend to deteriorate.

(3)混合装置
回分方式の混合装置としては、2本の枠型が自転しつつ公転する構造の混合機;高速高剪断ミキサーであるディゾルバーや高粘度用のバタフライミキサーの様な、一枚のブレートがタンク内で撹拌・分散を行う構造の装置;半円筒状混合槽の側面に沿ってシグマ型などの撹拌翼が回転する構造を有する、いわゆるニーダー形式の装置;撹拌翼を3軸にしたトリミックスタイプの装置;容器内に回転ディスクと分散媒体を有するいわゆるビーズミル型式の装置などが用いられる。
(3) Mixing device As a batch mixing device, a mixer with a structure in which two frame molds rotate and revolve; a single high-speed, high-shear mixer, such as a dissolver and a high-viscosity butterfly mixer A device with a structure in which the blade stirs and disperses in the tank; a so-called kneader-type device in which a stirring blade such as a sigma type rotates along the side surface of the semi-cylindrical mixing tank; the stirring blade has three axes A so-called bead mill type apparatus having a rotating disk and a dispersion medium in a container is used.

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

また、混合条件も特に限定されないが、回転翼の回転数は、通常5rpm以上、好ましくは10rpm以上、より好ましくは50rpm以上であり、更に好ましくは100rpm、特に好ましくは150rpm、また通常100000rpm以下、好ましくは10000rpm以下、より好ましくは1000rpm以下、更に好ましくは500rpm以下、特に好ましくは200rpm以下である。さらに混合時間は、通常30秒以上、好ましくは1分以上、より好ましくは10分以上であり、通常24時間以下、好ましくは3時間以下、より好ましくは1時間以下である。上記範囲内であると、黒鉛質粒子(C)に炭素質物となる有機化合物を均一に被覆することができる。   Further, the mixing conditions are not particularly limited, but the rotational speed of the rotor blade is usually 5 rpm or more, preferably 10 rpm or more, more preferably 50 rpm or more, further preferably 100 rpm, particularly preferably 150 rpm, and usually 100000 rpm or less, preferably Is 10,000 rpm or less, more preferably 1000 rpm or less, still more preferably 500 rpm or less, and particularly preferably 200 rpm or less. Furthermore, the mixing time is usually 30 seconds or longer, preferably 1 minute or longer, more preferably 10 minutes or longer, and is usually 24 hours or shorter, preferably 3 hours or shorter, more preferably 1 hour or shorter. Within the above range, the graphite particles (C) can be uniformly coated with an organic compound that becomes a carbonaceous material.

<工程(c)>
(1)焼成温度
焼成温度は混合物の調製に用いた炭素質物となる有機化合物により異なるが、炭素化する場合、通常は600℃以上、好ましくは700℃以上、より好ましくは800℃以上に加熱し、通常1500℃以下、好ましくは1400℃以下、より好ましくは1200℃以下に止めるのが好ましい。
<Step (c)>
(1) Firing temperature The calcining temperature varies depending on the organic compound used as the carbonaceous material used for the preparation of the mixture, but when carbonizing, it is usually heated to 600 ° C or higher, preferably 700 ° C or higher, more preferably 800 ° C or higher. In general, it is preferable to stop at 1500 ° C. or less, preferably 1400 ° C. or less, more preferably 1200 ° C. or less.

黒鉛化する場合、通常は2500℃以上、好ましくは2700℃以上、より好ましくは2900℃以上に加熱する。加熱温度の上限は有機化合物の炭化物が、通常は高くても3500℃以下であり、好ましくは3200℃以下、より好ましくは3100℃以下に止めるのが好ましい。
焼成処理条件において、熱履歴温度条件、昇温速度、冷却速度、熱処理時間等は、適宜設定する。また、比較的低温領域で熱処理した後、所定の温度に昇温することもできる。なお、本工程に用いる反応機は回分式でも連続式でも、また一基でも複数基でもよい。
When graphitizing, it is usually heated to 2500 ° C. or higher, preferably 2700 ° C. or higher, more preferably 2900 ° C. or higher. The upper limit of the heating temperature is usually 3500 ° C. or lower, preferably 3200 ° C. or lower, more preferably 3100 ° C. or lower, even if the carbide of the organic compound is usually high.
In the firing treatment conditions, the heat history temperature condition, the temperature rise rate, the cooling rate, the heat treatment time, etc. are appropriately set. Further, after heat treatment in a relatively low temperature region, the temperature can be raised to a predetermined temperature. In addition, the reactor used for this process may be a batch type or a continuous type, and may be one or more.

(2)焼成に使用する炉
焼成に使用する炉は上記要件を満たせば特に制約はないが、例えば、シャトル炉、トンネル炉、リードハンマー炉、ロータリーキルン、オートクレーブ等の反応槽、コーカー(コークス製造の熱処理槽)、タンマン炉、アチソン炉、高周波誘導加熱炉などを用いることができ、加熱方式も、直接式抵抗加熱、間接式抵抗加熱、直接燃焼加熱、輻射熱加熱等を用いることができる。熱処理時には、必要に応じて攪拌を行なってもよい。
(2) Furnace used for firing The furnace used for firing is not particularly limited as long as the above requirements are satisfied. A heat treatment tank), a Tamman furnace, an Atchison furnace, a high-frequency induction heating furnace, or the like can be used, and a direct resistance heating, an indirect resistance heating, a direct combustion heating, a radiant heat heating or the like can also be used as a heating method. During the heat treatment, stirring may be performed as necessary.

<その他の工程>
前述の製造方法によって得られた複合粒子について、別途粉砕処理を行ってもよい。
粉砕処理に使用する粗粉砕機としては、ジョークラッシャー、衝撃式クラッシャー、コ−ンクラッシャー等が挙げられ、中間粉砕機としてはロールクラッシャー、ハンマーミル等が挙げられ、微粉砕機としてはボールミル、振動ミル、ピンミル、攪拌ミル、ジェットミル等が挙げられる。
<Other processes>
You may grind | pulverize separately about the composite particle obtained by the above-mentioned manufacturing method.
Examples of the coarse pulverizer used in the pulverization process include a jaw crusher, an impact crusher, and a cone crusher. Examples of the intermediate pulverizer include a roll crusher and a hammer mill. Examples of the fine pulverizer include a ball mill and vibration. Examples thereof include a mill, a pin mill, a stirring mill, and a jet mill.

この中でも、ボールミル、振動ミル等が、粉砕時間が短く、処理速度の観点から好ましい。
粉砕速度は、装置の種類、大きさによって適宜設定するものであるが、例えば、ボールミルの場合、通常50rpm以上、好ましい100rpm以上、より好ましくは150rpm以上、更に好ましくは200rpm以上である。また、通常2500rpm以下、好ましくは2300rpm以下、より好ましくは2000rpm以下である。速度が速すぎると、粒径の制御が難しくなる傾向があり、速度が遅すぎると処理速度が遅くなる傾向がある。
Among these, a ball mill, a vibration mill and the like are preferable from the viewpoint of processing speed because of a short grinding time.
The grinding speed is appropriately set depending on the type and size of the apparatus. For example, in the case of a ball mill, it is usually 50 rpm or more, preferably 100 rpm or more, more preferably 150 rpm or more, and further preferably 200 rpm or more. Moreover, it is 2500 rpm or less normally, Preferably it is 2300 rpm or less, More preferably, it is 2000 rpm or less. If the speed is too high, control of the particle size tends to be difficult, and if the speed is too low, the processing speed tends to be slow.

粉砕時間は、通常30秒以上、好ましい1分以上、より好ましくは1分30秒以上、更に好ましくは2分以上である。また、通常3時間以下、好ましくは2.5時間以下、より好ましくは2時間以下である。粉砕時間が短すぎると粒径制御が難しくなる傾向があり、粉砕時間が長すぎると、生産性が低下する傾向がある。
振動ミルの場合、粉砕速度は、通常50rpm以上、好ましい100rpm以上、より好ましくは150rpm以上、更に好ましくは200rpm以上である。また、通常2500rpm以下、好ましくは2300rpm以下、より好ましくは2000rpm以下である。速度が速すぎると、粒径の制御が難しくなる傾向があり、速度が遅すぎると処理速度が遅くなる傾向がある。
The grinding time is usually 30 seconds or longer, preferably 1 minute or longer, more preferably 1 minute 30 seconds or longer, and still more preferably 2 minutes or longer. Moreover, it is usually 3 hours or less, preferably 2.5 hours or less, more preferably 2 hours or less. If the pulverization time is too short, the particle size control tends to be difficult, and if the pulverization time is too long, the productivity tends to decrease.
In the case of a vibration mill, the grinding speed is usually 50 rpm or more, preferably 100 rpm or more, more preferably 150 rpm or more, and still more preferably 200 rpm or more. Moreover, it is 2500 rpm or less normally, Preferably it is 2300 rpm or less, More preferably, it is 2000 rpm or less. If the speed is too high, control of the particle size tends to be difficult, and if the speed is too low, the processing speed tends to be slow.

粉砕時間は、通常30秒以上、好ましくは1分以上、より好ましくは1分30秒以上、更に好ましくは2分以上である。また、通常3時間以下、好ましくは2.5時間以下、より好ましくは2時間以下である。粉砕時間が短すぎると粒径制御が難しくなる傾向があり、粉砕時間が長すぎると、生産性が低下する傾向がある。
さらに、前述の製造方法によって得られた複合粒子について、粒径の分級処理を行ってもよい。
The grinding time is usually 30 seconds or longer, preferably 1 minute or longer, more preferably 1 minute 30 seconds or longer, and further preferably 2 minutes or longer. Moreover, it is usually 3 hours or less, preferably 2.5 hours or less, more preferably 2 hours or less. If the pulverization time is too short, the particle size control tends to be difficult, and if the pulverization time is too long, the productivity tends to decrease.
Further, the composite particles obtained by the above-described production method may be subjected to a particle size classification treatment.

分級処理条件としては、目開きが、通常53μm以下、好ましくは45μm以下、より好ましくは38μm以下である。
分級処理に用いる装置としては特に制限はないが、例えば、乾式篩い分けの場合:回転式篩い、動揺式篩い、旋動式篩い、振動式篩い等を用いることができ、乾式気流式分級の場合:重力式分級機、慣性力式分級機、遠心力式分級機(クラシファイア、サイクロン等)等を用いることができ、湿式篩い分けの場合:機械的湿式分級機、水力分級機、沈降分級機、遠心式湿式分級機等を用いることができる。
As classification treatment conditions, the opening is usually 53 μm or less, preferably 45 μm or less, more preferably 38 μm or less.
There are no particular restrictions on the equipment used for classification, but for example, when dry sieving: rotary sieving, oscillating sieving, rotating sieving, vibrating sieving, etc. can be used. : Gravity classifier, inertial classifier, centrifugal classifier (classifier, cyclone, etc.) can be used. For wet sieving: mechanical wet classifier, hydraulic classifier, settling classifier, A centrifugal wet classifier or the like can be used.

(炭素質物の含有量)
本発明の複合炭素粒子(B)における炭素質物の含有量は、複合炭素粒子(B)中の黒鉛質粒子に対して、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.3%以上、特に好ましくは0.7質量%以上であり、また前記含有量は、通常20質量%以下、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは7質量%以下、特に好ましくは5質量%以下である。
(Content of carbonaceous material)
The content of the carbonaceous material in the composite carbon particles (B) of the present invention is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, and more preferably 0.1% by mass or more, based on the graphite particles in the composite carbon particles (B). Preferably it is 0.3% or more, particularly preferably 0.7% by weight or more, and the content is usually 20% by weight or less, preferably 15% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, still more preferably. It is 7 mass% or less, Most preferably, it is 5 mass% or less.

含有量が多すぎると、非水系二次電池において高容量を達成する為に十分な圧力で圧延を行った場合に、炭素材にダメージが与えられて材料破壊が起こり、初期サイクル時充放電不可逆容量の増大、初期効率の低下を招く傾向がある。
一方、含有量が少なすぎると、被覆による効果が得られにくくなる傾向がある。すなわち、電池において電解液との副反応を十分に抑制できず、初期サイクル時充放電不可逆容量の増大、初期効率の低下を招く傾向がある。
If the content is too high, the carbon material will be damaged and material destruction will occur when rolling at a sufficient pressure to achieve a high capacity in a non-aqueous secondary battery. There is a tendency to increase capacity and decrease initial efficiency.
On the other hand, if the content is too small, the effect of coating tends to be difficult to obtain. That is, the side reaction with the electrolytic solution in the battery cannot be sufficiently suppressed, and the charge / discharge irreversible capacity during the initial cycle tends to increase and the initial efficiency tends to decrease.

なお、炭素質物の含有量は、複合炭素粒子(B)に含有される黒鉛質粒子の質量及び炭素質粒子の質量と、炭素質物となる有機化合物の量及びJIS K 2270に準拠したミクロ法により測定される残炭率により、下記式(4)で算出することができる。
式(4)
炭素質物の含有量(質量%)
=(炭素質物となる有機化合物の質量×残炭率×100)/{試料(複合炭素粒子(B)
)に含有される黒鉛質粒子(C)と炭素質粒子の合計の質量+(炭素質物となる有機化合物の質量×残炭率)}
The content of the carbonaceous material is determined by the mass of the graphite particles and the mass of the carbonaceous particles contained in the composite carbon particles (B), the amount of the organic compound that becomes the carbonaceous material, and the micro method based on JIS K 2270. It can be calculated by the following formula (4) based on the measured residual carbon ratio.
Formula (4)
Carbonaceous material content (% by mass)
= (Mass of organic compound to be carbonaceous material × residual carbon ratio × 100) / {sample (composite carbon particle (B)
) Total mass of graphitic particles (C) and carbonaceous particles contained in) + (mass of organic compound to be carbonaceous material × residual carbon ratio)}

(炭素質粒子の含有量)
本発明の複合炭素粒子(B)における炭素質粒子の含有量は、複合炭素粒子(B)中の黒鉛質粒子に対する炭素質粒子の含有量を示すものであり、本発明においてこれは通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.3%以上、特に好ましくは0.7質量%以上であり、また前記含有量は、通常20質量%以下、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは7質量%以下、特に好ましくは5質量%以下である。
(Content of carbonaceous particles)
The content of the carbonaceous particles in the composite carbon particles (B) of the present invention indicates the content of the carbonaceous particles relative to the graphite particles in the composite carbon particles (B). 01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% or more, particularly preferably 0.7% by mass or more, and the content is usually 20% by mass or less, preferably 15%. It is not more than mass%, more preferably not more than 10 mass%, still more preferably not more than 7 mass%, particularly preferably not more than 5 mass%.

含有量が多すぎると、電解液との反応性が高まり、電池のサイクル特性が低下する傾向がある。
一方、含有量が少なすぎると、被覆による効果が得られにくくなる傾向がある。すなわち、電池において電解液との副反応を十分に抑制できず、初期サイクル時充放電不可逆容量の増大、初期効率の低下を招く傾向がある。
また、炭素質粒子の含有量は、炭素質粒子の混合時における添加量とする。
When there is too much content, the reactivity with electrolyte solution will increase and there exists a tendency for the cycling characteristics of a battery to fall.
On the other hand, if the content is too small, the effect of coating tends to be difficult to obtain. That is, the side reaction with the electrolytic solution in the battery cannot be sufficiently suppressed, and the charge / discharge irreversible capacity during the initial cycle tends to increase and the initial efficiency tends to decrease.
The content of the carbonaceous particles is the amount added when the carbonaceous particles are mixed.

[非水系二次電池負極用炭素材]
本発明の非水系二次電池負極用炭素材は、以上説明したSi複合炭素粒子(A)及び複合黒鉛粒子(B)を含有したものであれば特に限定されないが、以下の特性を持つものが好ましい。
なお、本発明の炭素材の各種特性は、それを構成するSi複合炭素粒子(A)及び非晶質複合黒鉛粒子(B)、ならびに存在する場合は天然黒鉛粒子(D)や後述するその他の材料の、対応する特性の値を加重平均することで、おおよそ予測可能である。
[Carbon material for negative electrode of non-aqueous secondary battery]
The carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention is not particularly limited as long as it contains the Si composite carbon particles (A) and the composite graphite particles (B) described above, but has the following characteristics. preferable.
The various characteristics of the carbon material of the present invention include Si composite carbon particles (A) and amorphous composite graphite particles (B) constituting the carbon material, natural graphite particles (D) when present, and other properties described later. It can be roughly predicted by weighted averaging the values of the corresponding properties of the material.

(a)非水系二次電池負極用炭素材のX線パラメータ
本発明の非水系二次電池負極用炭素材の、X線広角回折法による002面の面間隔(d002)は、通常0.337nm以下、好ましくは0.336nm以下である。d002値が大きすぎるということは黒鉛結晶性が低いことを示し、非水系二次電池とした場合に初期不可逆容量が増加する場合がある。一方、黒鉛の002面の面間隔の理論値は0.3356nmであるため、前記d値は通常0.3356nm以上である。
また、本発明の非水系二次電池負極用炭素材の結晶子サイズ(Lc)は、通常30nm以上、好ましくは50nm以上、より好ましくは100nm以上の範囲である。この範囲を下回ると、結晶性が低下し、電池の放電容量が低下する傾向がある。なお、Lcの下限は黒鉛の理論値である。
(A) X-ray parameter of carbon material for negative electrode of non-aqueous secondary battery The interplanar spacing (d 002 ) of the 002 surface according to the X-ray wide angle diffraction method of the carbon material for negative electrode of the non-aqueous secondary battery of the present invention is usually 0. It is 337 nm or less, preferably 0.336 nm or less. An excessively high d 002 value indicates that the graphite crystallinity is low, and the initial irreversible capacity may increase when a non-aqueous secondary battery is used. On the other hand, since the theoretical value of the surface spacing of the 002 plane of graphite is 0.3356 nm, the d value is usually 0.3356 nm or more.
In addition, the crystallite size (Lc) of the carbon material for a nonaqueous secondary battery negative electrode of the present invention is usually in the range of 30 nm or more, preferably 50 nm or more, more preferably 100 nm or more. Below this range, the crystallinity decreases and the discharge capacity of the battery tends to decrease. The lower limit of Lc is the theoretical value of graphite.

(b)非水系二次電池負極用炭素材の体積基準平均粒径(d50)
本発明の非水系二次電池負極用炭素材の平均粒径d50は通常50μm以下、好ましくは40μm以下、より好ましくは30μm以下、更に好ましくは25μm以下であり、特に好ましくは22μm以下であり、通常1μm以上、好ましくは5μm以上、より好ましくは10μm以上、更に好ましくは15μm、特に好ましくは18μm以上である。平均粒径d50が小さすぎると、比表面積が大きくなるため電解液の分解が増え、非水系二次電池の初期効率が低下する傾向があり、平均粒径d50が大きすぎると急速充放電特性の低下を招く傾向がある。
(B) Volume-based average particle diameter (d50) of carbon material for negative electrode of non-aqueous secondary battery
The average particle diameter d50 of the carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention is usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less, still more preferably 25 μm or less, particularly preferably 22 μm or less. It is 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, further preferably 15 μm, and particularly preferably 18 μm or more. If the average particle diameter d50 is too small, the specific surface area becomes large, so that the decomposition of the electrolytic solution increases and the initial efficiency of the non-aqueous secondary battery tends to decrease. If the average particle diameter d50 is too large, the rapid charge / discharge characteristics are reduced. It tends to cause a decline.

(c)非水系二次電池負極用炭素材のアスペクト比
本発明の非水系二次電池負極用炭素材のアスペクト比は、通常1以上、好ましくは1.3以上、より好ましくは1.4以上、更に好ましくは1.5以上、通常4以下、好ましくは3以下、より好ましくは2.5以下、更に好ましくは2以下である。
アスペクト比が大きすぎると、電極とした際に粒子が集電体と平行方向に並ぶ傾向があるため、電極の厚み方向への連続した空隙が充分確保されず、厚み方向へのリチウムイオン移動性が低下し、非水系二次電池の急速充放電特性の低下を招く傾向がある。
(C) Aspect ratio of carbon material for non-aqueous secondary battery negative electrode The aspect ratio of the carbon material for non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention is usually 1 or more, preferably 1.3 or more, more preferably 1.4 or more. More preferably, it is 1.5 or more, usually 4 or less, preferably 3 or less, more preferably 2.5 or less, and still more preferably 2 or less.
If the aspect ratio is too large, the particles tend to be aligned in the direction parallel to the current collector when used as an electrode, so that there are not enough continuous voids in the thickness direction of the electrode, and lithium ion mobility in the thickness direction. However, the rapid charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery tend to be reduced.

(d)非水系二次電池負極用炭素材のBET比表面積(SA)
本発明の非水系二次電池負極用炭素材のBET法による比表面積は通常0.5m/g以上、好ましくは1m/g以上、より好ましくは3m/g以上、更に好ましくは5m/g以上、特に好ましくは8m/gである。また、通常30m/g以下、好ましくは20m/g以下、より好ましくは18m/g以下、更に好ましくは16m/g以下、特に好ましくは14m/g以下である。比表面積が大きすぎると負極活物質として用いた時に電解液に露出した部分と電解液との反応性が増加し、初期効率の低下、ガス発生量の増大を招きやすく、好ましい電池が得られにくい傾向がある。比表面積が小さすぎるとリチウムイオンが出入りする部位が少なく、非水系二次電池の高速充放電特性及び出力特性に劣る傾向がある。
(D) BET specific surface area (SA) of carbon material for negative electrode of non-aqueous secondary battery
The specific surface area by the BET method of the carbon material for a nonaqueous secondary battery negative electrode of the present invention is usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 1 m 2 / g or more, more preferably 3 m 2 / g or more, and further preferably 5 m 2. / G or more, particularly preferably 8 m 2 / g. Moreover, it is 30 m < 2 > / g or less normally, Preferably it is 20 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 18 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 16 m < 2 > / g or less, Most preferably, it is 14 m < 2 > / g or less. If the specific surface area is too large, the reactivity between the portion exposed to the electrolyte and the electrolyte when used as the negative electrode active material is increased, which tends to cause a decrease in initial efficiency and an increase in the amount of gas generated, making it difficult to obtain a preferable battery. Tend. When the specific surface area is too small, there are few sites where lithium ions enter and exit, and the high-speed charge / discharge characteristics and output characteristics of the nonaqueous secondary battery tend to be inferior.

(e)非水系二次電池負極用炭素材の円形度
本発明の非水系二次電池負極用炭素材の円形度は、通常0.85以上、好ましくは0.88以上、より好ましくは0.89以上、更に好ましくは0.90以上である。また、円形度は・BR>ハ常1以下、好ましくは0.99以下、より好ましくは0.98以下、更に
好ましくは0.97以下である。円形度が小さすぎると、電極とした際に粒子が集電体と平行方向に並ぶ傾向があるため、電極の厚み方向への連続した空隙が充分確保されず、厚み方向へのリチウムイオン移動性が低下し、急速充放電特性の低下を招く傾向がある。円形度が大きすぎると導電パス切れ抑制効果の低減、非水系二次電池のサイクル特性の低下を招く傾向がある。
(E) Circularity of carbon material for negative electrode of nonaqueous secondary battery The circularity of the carbon material for negative electrode of the nonaqueous secondary battery of the present invention is usually 0.85 or more, preferably 0.88 or more, more preferably 0.8. 89 or more, more preferably 0.90 or more. Further, the circularity is as follows: · BR> C is usually 1 or less, preferably 0.99 or less, more preferably 0.98 or less, and still more preferably 0.97 or less. If the circularity is too small, particles tend to be aligned in parallel with the current collector when used as an electrode, so that there is not enough continuous void in the thickness direction of the electrode, and lithium ion mobility in the thickness direction Tends to decrease, leading to a decrease in rapid charge / discharge characteristics. If the circularity is too large, there is a tendency that the effect of suppressing the conduction path breakage is reduced and the cycle characteristics of the nonaqueous secondary battery are lowered.

(f)非水系二次電池負極用炭素材のラマンR値
本発明の非水系二次電池負極用炭素材のラマンR値(定義は上述の通りである)は通常1以下、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.6以下、更に好ましくは0.5以下であり、通常0.05以上、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.25以上である。ラマンR値がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎてLi挿入サイト数が減り、非水系二次電池の急速充放電特性の低下を招く傾向がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が乱れ、電解液との反応性が増し、非水系二次電池の充放電効率の低下やガス発生の増加を招く傾向がある。
(F) Raman R value of carbon material for nonaqueous secondary battery negative electrode The Raman R value (as defined above) of the carbon material for nonaqueous secondary battery negative electrode of the present invention is usually 1 or less, preferably 0. 8 or less, more preferably 0.6 or less, still more preferably 0.5 or less, usually 0.05 or more, preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, still more preferably 0.25 or more. is there. If the Raman R value is less than this range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, the number of Li insertion sites decreases, and the rapid charge / discharge characteristics of the nonaqueous secondary battery tend to be reduced. On the other hand, if it exceeds this range, the crystallinity of the particle surface is disturbed, the reactivity with the electrolytic solution is increased, and the charge / discharge efficiency of the nonaqueous secondary battery tends to decrease and the gas generation tends to increase.

(g)非水系二次電池負極用炭素材のタップ密度
本発明の非水系二次電池負極用炭素材は、タップ密度は通常0.6g/cm以上、好ましくは0.7g/cm以上、より好ましくは0.8g/cm以上、更に好ましくは0.9g/cm以上、特に好ましくは1.1g/cm以上であり、一方、通常1.8g/cm以下、好ましくは1.5g/cm以下、より好ましくは1.3g/cm以下であり、更に好ましくは1.2g/cm以下である。
タップ密度が上記範囲より小さいと、電極内で充分な連続空隙が確保されず、空隙に保持された電解液内のリチウムイオンの移動性が落ちることで、非水系二次電池の急速充放電特性が低下する傾向がある。
(G) Tap density of carbon material for non-aqueous secondary battery negative electrode The carbon material for non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention has a tap density of usually 0.6 g / cm 3 or more, preferably 0.7 g / cm 3 or more. , more preferably 0.8 g / cm 3 or more, more preferably 0.9 g / cm 3 or more, and particularly preferably 1.1 g / cm 3 or more, whereas, usually 1.8 g / cm 3 or less, preferably 1 .5g / cm 3 or less, more preferably 1.3 g / cm 3 or less, further preferably 1.2 g / cm 3 or less.
If the tap density is smaller than the above range, sufficient continuous voids are not secured in the electrode, and the mobility of lithium ions in the electrolyte held in the voids is reduced, so that the rapid charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery Tends to decrease.

<Si複合炭素粒子(A)及び複合炭素粒子(B)の質量割合>
本発明の非水系二次電池負極用炭素材において、Si複合炭素粒子(A)及び複合炭素粒子(B)の総量に対する複合炭素粒子(B)の質量割合は、特に制限はないが、0質量%より大きく、好ましくは1質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは20質量%以上、特に好ましくは30質量%以上であり、通常90質量%以下、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、更に好ましくは60質量%以下、特に好ましくは50質量%以下である。
<Mass ratio of Si composite carbon particles (A) and composite carbon particles (B)>
In the carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention, the mass ratio of the composite carbon particles (B) to the total amount of the Si composite carbon particles (A) and the composite carbon particles (B) is not particularly limited, but is 0 mass. %, Preferably 1% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, further preferably 20% by mass or more, particularly preferably 30% by mass or more, and usually 90% by mass or less, preferably 80% by mass or less, More preferably, it is 70 mass% or less, More preferably, it is 60 mass% or less, Most preferably, it is 50 mass% or less.

Si複合炭素粒子(A)及び複合炭素粒子(B)の総量に対するSi複合炭素粒子(A)の割合が多すぎると、非水系二次電池の初期効率の低下、極板強度の低下を招く傾向がある。また、複合炭素粒子(A)の割合が少なすぎると、容量の低下を招く傾向がある。
なお、本発明の炭素材を得るにあたって、これらのSi複合炭素粒子(A)及び複合炭素粒子(B)が均一に混合されればそれらの混合方法は特に制限はないが、例えば、回分方式の混合装置としては、2本の枠型が自転しつつ公転する構造の混合機;高速高剪断ミキサーであるディゾルバーや高粘度用のバタフライミキサーの様な、一枚のブレードがタンク内で撹拌・分散を行う構造の装置;半円筒状混合槽の側面に沿ってシグマ型などの撹拌翼が回転する構造を有する、いわゆるニーダー形式の装置;撹拌翼を3軸にしたトリミックスタイプの装置;容器内に回転ディスクと分散媒体を有するいわゆるビーズミル型式の装置などが用いられる。
When the ratio of the Si composite carbon particles (A) to the total amount of the Si composite carbon particles (A) and the composite carbon particles (B) is too large, the initial efficiency of the non-aqueous secondary battery is decreased and the electrode plate strength is decreased. There is. Moreover, when there is too little ratio of composite carbon particle (A), there exists a tendency which causes the fall of a capacity | capacitance.
In obtaining the carbon material of the present invention, the mixing method is not particularly limited as long as these Si composite carbon particles (A) and composite carbon particles (B) are uniformly mixed. As a mixing device, a mixer with a structure in which two frame molds rotate and revolve; a single blade, such as a dissolver that is a high-speed high-shear mixer and a butterfly mixer for high viscosity, is stirred and dispersed in a tank. A so-called kneader-type device having a structure in which a stirring blade such as a sigma type rotates along the side surface of a semi-cylindrical mixing tank; a trimix type device with three stirring blades; A so-called bead mill type apparatus having a rotating disk and a dispersion medium is used.

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

<他の材料との混合>
本発明の非水系二次電池負極用炭素材は、Si複合炭素粒子(A)及び複合炭素粒子(B)を任意の組成及び組み合わせで併用して、非水系二次電池の負極材として好適に使用することができるが、一種又は二種以上の、上述の材料に該当しないその他の材料と混合し、これを非水系二次電池、好ましくは非水系二次電池の負極材料として用いてもよい。
<Mixing with other materials>
The carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention is suitably used as a negative electrode material for a non-aqueous secondary battery by using Si composite carbon particles (A) and composite carbon particles (B) in any composition and combination. Although it can be used, it may be used as a negative electrode material for non-aqueous secondary batteries, preferably non-aqueous secondary batteries, by mixing with one or more other materials not corresponding to the above-mentioned materials. .

その他炭素材料を混合する場合、非水系二次電池負極用炭素材の総量に対するその他の材の混合量は、通常10質量%以上、好ましくは20質量%以上、また、通常90質量%以下、好ましくは70質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは40質量%以下、特に好ましくは30質量%以下の範囲である。
その他炭素材料の混合割合が、前記範囲を下回ると、添加した効果が現れ難い傾向がある。一方、前記範囲を上回ると、本発明の非水系二次電池負極用炭素材の特性が現れ難い傾向がある。
When other carbon materials are mixed, the mixing amount of the other materials with respect to the total amount of the carbon material for the nonaqueous secondary battery negative electrode is usually 10% by mass or more, preferably 20% by mass or more, and usually 90% by mass or less, preferably Is 70% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, still more preferably 40% by mass or less, and particularly preferably 30% by mass or less.
When the mixing ratio of other carbon materials is less than the above range, the added effect tends to hardly appear. On the other hand, when the above range is exceeded, the characteristics of the carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention tend to hardly appear.

本発明に該当しないその他の材料としては、例えば天然黒鉛、人造黒鉛、非晶質炭素被覆黒鉛、非晶質炭素、金属粒子、金属化合物の中から選ばれる材料を用いることができる。これらの材料は、何れかを一種を単独で用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び組成で併用してもよい。
前記天然黒鉛としては、例えば、高純度化した鱗片状黒鉛質粒子や鱗状黒鉛を用いることができる。
As other materials not corresponding to the present invention, for example, materials selected from natural graphite, artificial graphite, amorphous carbon-coated graphite, amorphous carbon, metal particles, and metal compounds can be used. Any one of these materials may be used alone, or two or more of these materials may be used in any combination and composition.
As the natural graphite, for example, highly purified scaly graphite particles or scaly graphite can be used.

前記人造黒鉛としては、炭素材料を黒鉛化した粒子等が挙げられ、例えば、単一の黒鉛前駆体粒子を粉状のまま焼成、黒鉛化した粒子などを用いることができる。
前記非晶質炭素被覆黒鉛としては、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛に非晶質炭素前駆体を被覆、焼成した粒子や、天然黒鉛や人造黒鉛に非晶質炭素をCVDにより被覆した粒子を用いることができる。
前記非晶質炭素としては、例えば、バルクメソフェーズを焼成した粒子や、炭素化可能なピッチ等を不融化処理し、焼成した粒子を用いることができる。
Examples of the artificial graphite include particles obtained by graphitizing a carbon material. For example, particles obtained by firing and graphitizing a single graphite precursor particle while it is powdered can be used.
As the amorphous carbon-coated graphite, for example, natural graphite or artificial graphite coated with an amorphous carbon precursor and fired particles, or natural graphite or artificial graphite coated with amorphous carbon by CVD are used. be able to.
As the amorphous carbon, for example, particles obtained by firing a bulk mesophase, or particles obtained by firing an infusible carbonizable pitch or the like can be used.

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

前記金属化合物としては、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等が挙げられる。また、2種以上の金属からなる合金を使用しても良い。
この中でも、Si化合物好ましい。Si化合物としては、Si複合炭素粒子(A)中のSi化合物と同様のものを用いることができる。
非水系二次電池負極用炭素材の必須成分とその他材料との混合に用いる装置としては、特に制限はないが、例えば、回転型混合機の場合:円筒型混合機、双子円筒型混合機、二重円錐型混合機、正立方型混合機、鍬形混合機、固定型混合機の場合:螺旋型混合機、リボン型混合機、Muller型混合機、Helical Flight型混合機、Pug
mill型混合機、流動化型混合機等を用いることができる。
Examples of the metal compound include metal oxides, metal nitrides, and metal carbides. Moreover, you may use the alloy which consists of 2 or more types of metals.
Among these, Si compounds are preferable. As the Si compound, the same compound as the Si compound in the Si composite carbon particles (A) can be used.
There are no particular restrictions on the device used for mixing the essential components of the non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material with other materials. For example, in the case of a rotary mixer: a cylindrical mixer, a twin cylindrical mixer, Double cone type mixer, regular cubic type mixer, saddle type mixer, fixed type mixer: spiral type mixer, ribbon type mixer, Muller type mixer, Helical Flight type mixer, Pug
A mill type mixer, a fluidized type mixer, or the like can be used.

[非水系二次電池用負極]
本発明はまた、本発明の非水系二次電池負極用炭素材を用いて形成される非水系二次電池用負極に関するものであり、その具体例として、リチウムイオン二次電池用負極が挙げられる。
非水系二次電池用負極の製造方法や非水系二次電池用負極を構成する本発明の非水系二次電池負極用炭素材以外の材料の選択については、特に限定されない。
[Negative electrode for non-aqueous secondary battery]
The present invention also relates to a negative electrode for a non-aqueous secondary battery formed using the carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention, and a specific example thereof includes a negative electrode for a lithium ion secondary battery. .
The method for producing the negative electrode for nonaqueous secondary battery and the selection of materials other than the carbon material for nonaqueous secondary battery negative electrode of the present invention constituting the negative electrode for nonaqueous secondary battery are not particularly limited.

本発明の非水系二次電池用負極は、集電体と、集電体上に形成された活物質層とを備え、かつ前記活物質層が本発明の非水系二次電池負極用炭素材を含有するものである。前記活物質層は、好ましくは、さらにバインダを含有する。
バインダは、特に限定されないが、分子内にオレフィン性不飽和結合を有するものが好ましい。具体例としては、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン・イソプレン・スチレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体などが挙げられる。
The negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention includes a current collector and an active material layer formed on the current collector, and the active material layer is a carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention. It contains. The active material layer preferably further contains a binder.
The binder is not particularly limited, but a binder having an olefinically unsaturated bond in the molecule is preferable. Specific examples include styrene-butadiene rubber, styrene / isoprene / styrene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, butadiene rubber, and ethylene / propylene / diene copolymer.

このような分子内にオレフィン性不飽和結合を有するバインダを用いることにより、活物質層の電解液に対する膨潤性を低減することができる。中でも入手の容易性から、スチレン−ブタジエンゴムが好ましい。
このような分子内にオレフィン性不飽和結合を有するバインダと、本発明の非水系二次電池負極用炭素材とを組み合わせて用いることにより、負極板の機械的強度を高くすることができる。負極板の機械的強度が高いと、非水系二次電池の充放電による負極の劣化が抑制され、サイクル寿命を長くすることができる。
By using such a binder having an olefinically unsaturated bond in the molecule, the swellability of the active material layer with respect to the electrolytic solution can be reduced. Of these, styrene-butadiene rubber is preferred because of its availability.
By using such a binder having an olefinically unsaturated bond in the molecule and the carbon material for a nonaqueous secondary battery negative electrode of the present invention in combination, the mechanical strength of the negative electrode plate can be increased. When the mechanical strength of the negative electrode plate is high, deterioration of the negative electrode due to charging / discharging of the nonaqueous secondary battery is suppressed, and the cycle life can be extended.

分子内にオレフィン性不飽和結合を有するバインダは、分子量が大きいもの及び/又は不飽和結合の割合が大きいものが好ましい。
バインダの分子量としては、重量平均分子量を通常1万以上とすることができ、また、通常100万以下とすることができる。この範囲であれば、機械的強度及び可撓性の両面を良好な範囲に制御できる。重量平均分子量は、好ましくは5万以上であり、また、好ましくは30万以下の範囲である。
The binder having an olefinically unsaturated bond in the molecule preferably has a large molecular weight and / or a large proportion of unsaturated bonds.
As the molecular weight of the binder, the weight average molecular weight can usually be 10,000 or more, and can usually be 1,000,000 or less. If it is this range, both mechanical strength and flexibility can be controlled to a favorable range. The weight average molecular weight is preferably 50,000 or more, and preferably 300,000 or less.

バインダの分子内のオレフィン性不飽和結合の割合としては、全バインダ1g当たりのオレフィン性不飽和結合のモル数を通常2.5×10−7モル以上とすることができ、また、通常5×10−6モル以下とすることができる。この範囲であれば、強度向上効果が十分に得られ、可撓性も良好である。モル数は、好ましくは8×10−7モル以上であり、また、好ましくは1×10−6モル以下である。 As the ratio of olefinically unsaturated bonds in the binder molecule, the number of moles of olefinically unsaturated bonds per 1 g of the total binder can be usually 2.5 × 10 −7 mol or more, and usually 5 × It can be 10 <-6> mol or less. If it is this range, the intensity | strength improvement effect will be acquired sufficiently and flexibility will also be favorable. The number of moles is preferably 8 × 10 −7 mol or more, and preferably 1 × 10 −6 mol or less.

また、分子内にオレフィン性不飽和結合を有するバインダについては、その不飽和度を、通常15%以上90%以下とすることができる。不飽和度は、好ましくは20%以上、より好ましくは40%以上であり、また、好ましくは80%以下である。本願明細書において、不飽和度とは、ポリマーの繰り返し単位に対する二重結合の割合(%)を表す。
バインダとして、分子内にオレフィン性不飽和結合を有さないバインダも、使用することができる。分子内にオレフィン性不飽和結合を有するバインダと分子内にオレフィン性不飽和結合を有さないバインダとを併用することによって、塗布性の向上等が期待できる。
Moreover, about the binder which has an olefinically unsaturated bond in a molecule | numerator, the unsaturation degree can be normally 15% or more and 90% or less. The degree of unsaturation is preferably 20% or more, more preferably 40% or more, and preferably 80% or less. In the present specification, the degree of unsaturation represents the ratio (%) of the double bond to the repeating unit of the polymer.
As the binder, a binder having no olefinically unsaturated bond in the molecule can also be used. By using a binder having an olefinically unsaturated bond in the molecule and a binder having no olefinically unsaturated bond in the molecule, improvement in coating property can be expected.

分子内にオレフィン性不飽和結合を有するバインダを100質量%とした場合、分子内にオレフィン性不飽和結合を有さないバインダの混合比率は、活物質層の強度が低下するのを抑制するため、通常150質量%以下とすることができ、好ましくは120質量%以
下である。
分子内にオレフィン性不飽和結合を有さないバインダの例としては、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、澱粉、カラギーナン、プルラン、グアーガム、ザンサンガム(キサンタンガム)等の増粘多糖類;
ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル類;
ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のビニルアルコール類;
ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等のポリ酸またはこれらの金属塩;
ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素ポリマー;
ポリエチレン、ポリプロピレンなどのアルカン系ポリマーまたはこれらの共重合体などが挙げられる。
When the binder having an olefinically unsaturated bond in the molecule is 100% by mass, the mixing ratio of the binder having no olefinically unsaturated bond in the molecule is to suppress the strength of the active material layer from being lowered. Usually, it can be 150 mass% or less, Preferably it is 120 mass% or less.
Examples of the binder having no olefinically unsaturated bond in the molecule include thickening polysaccharides such as methylcellulose, carboxymethylcellulose, starch, carrageenan, pullulan, guar gum, xanthan gum (xanthan gum);
Polyethers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide;
Vinyl alcohols such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral;
Polyacids such as polyacrylic acid and polymethacrylic acid or metal salts thereof;
Fluorine-containing polymers such as polyvinylidene fluoride;
Examples thereof include alkane polymers such as polyethylene and polypropylene, and copolymers thereof.

本発明の非水系二次電池用負極における活物質層には、負極の導電性を向上させるために、導電助剤を含有させてもよい。導電助剤は、特に限定されず、その例として、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラックなどのカーボンブラック、平均粒径1μm以下のCu、Ni又はこれらの合金からなる微粉末などが挙げられる。
導電助剤の添加量は、本発明の非水系二次電池負極用炭素材100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましい。
In order to improve the electroconductivity of a negative electrode, you may make the active material layer in the negative electrode for non-aqueous secondary batteries of this invention contain a conductive support agent. The conductive aid is not particularly limited, and examples thereof include carbon black such as acetylene black, ketjen black, and furnace black, fine powder made of Cu, Ni having an average particle size of 1 μm or less, or an alloy thereof.
It is preferable that the addition amount of a conductive support agent is 10 mass parts or less with respect to 100 mass parts of carbon materials for non-aqueous secondary battery negative electrodes of this invention.

本発明の非水系二次電池用負極は、本発明の非水系二次電池負極用炭素材と場合によりバインダ及び/又は導電助剤とを分散媒に分散させてスラリーとし、これを集電体に塗布、乾燥することにより形成することができる。分散媒としては、アルコールなどの有機溶媒や、水を用いることができる。
スラリーを塗布する集電体としては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。具体的には、圧延銅箔、電解銅箔、ステンレス箔等の金属薄膜などが挙げられる。
The negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention is a slurry obtained by dispersing the carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention and optionally a binder and / or a conductive additive in a dispersion medium. It can be formed by coating and drying. As the dispersion medium, an organic solvent such as alcohol or water can be used.
It does not specifically limit as a collector which apply | coats a slurry, A well-known thing can be used. Specific examples include metal thin films such as rolled copper foil, electrolytic copper foil, and stainless steel foil.

集電体の厚さは通常4μm以上とすることができ、また、通常30μm以下とすることができる。厚さは、好ましくは6μm以上であり、また、好ましくは20μm以下である。
スラリーを塗布、乾燥して得られる活物質層の厚さは、負極としての実用性及び高密度の電流値に対する十分なリチウムイオンの吸蔵・放出の機能の点から、通常5μm以上とすることができ、また、通常200μm以下とすることができる。好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上であり、また、好ましくは100μm以下、より好ましくは75μm以下である。
The thickness of the current collector can usually be 4 μm or more, and can usually be 30 μm or less. The thickness is preferably 6 μm or more, and preferably 20 μm or less.
The thickness of the active material layer obtained by applying and drying the slurry is usually 5 μm or more from the viewpoint of practicality as a negative electrode and sufficient lithium ion occlusion / release function for high-density current values. In addition, it can usually be 200 μm or less. Preferably it is 20 micrometers or more, More preferably, it is 30 micrometers or more, Preferably it is 100 micrometers or less, More preferably, it is 75 micrometers or less.

活物質層の厚さは、スラリーの塗布、乾燥後にプレスすることにより、上記範囲の厚さになるように調整してもよい。
活物質層における非水系二次電池負極用炭素材の密度は、用途により異なるものの、例えば車載用途やパワーツール用途などの入出力特性を重視する用途においては、通常1.1g/cm以上、1.65g/cm以下である。 この範囲であれば、密度が低すぎることによる粒子同士の接触抵抗の増大を回避することができ、一方、密度が高すぎることによるレート特性の低下も抑制することができる。
You may adjust the thickness of an active material layer so that it may become the thickness of the said range by pressing after application | coating of a slurry and drying.
Although the density of the carbon material for the non-aqueous secondary battery negative electrode in the active material layer varies depending on the application, for example, in an application in which input / output characteristics such as an in-vehicle application and a power tool application are emphasized, usually 1.1 g / cm 3 or more, 1.65 g / cm 3 or less. Within this range, it is possible to avoid an increase in contact resistance between particles due to the density being too low, and it is also possible to suppress a decrease in rate characteristics due to the density being too high.

密度は、好ましくは1.2g/cm以上、さらに好ましくは1.25g/cm以上である。
携帯電話やパソコンといった携帯機器用途などの容量を重視する用途では、通常1.45g/cm以上とすることができ、また、通常1.9g/cm以下とすることができる。
The density is preferably 1.2 g / cm 3 or more, more preferably 1.25 g / cm 3 or more.
In applications in which capacity is important, such as portable device applications such as mobile phones and personal computers, it is usually 1.45 g / cm 3 or more, and usually 1.9 g / cm 3 or less.

この範囲であれば、密度が低すぎることによる単位体積あたりの電池の容量低下を回避することができ、一方、密度が高すぎることによるレート特性の低下も抑制することがで
きる。
密度は、好ましくは1.55g/cm以上、さらに好ましくは1.65g/cm以上、特に好ましくは1.7g/cm以上である。
If it is this range, the capacity | capacitance fall of the battery per unit volume by a density being too low can be avoided, On the other hand, the fall of the rate characteristic by a density being too high can also be suppressed.
Density is preferably 1.55 g / cm 3 or more, more preferably 1.65 g / cm 3 or more, and particularly preferably 1.7 g / cm 3 or more.

[非水系二次電池]
本発明に係る非水系二次電池の基本的構成は、例えば、公知のリチウムイオン二次電池と同様とすることができ、通常、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備え、前記負極は上述した本発明に係る非水系二次電池用負極である。
[Non-aqueous secondary battery]
The basic configuration of the nonaqueous secondary battery according to the present invention can be the same as, for example, a known lithium ion secondary battery, and usually includes a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte. The negative electrode is a negative electrode for a non-aqueous secondary battery according to the present invention described above.

<正極>
正極は、集電体と、集電体上に形成された活物質層とを備えることができる。活物質層は、正極用活物質の他に、好ましくはバインダを含有する。
正極用活物質としては、リチウムイオンなどのアルカリ金属カチオンを充放電時に吸蔵、放出できる金属カルコゲン化合物などが挙げられる。中でもリチウムイオンを吸蔵・放出可能な金属カルコゲン化合物が好ましい。
金属カルコゲン化合物としては、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物、マンガン酸化物、クロム酸化物、チタン酸化物、タングステン酸化物などの遷移金属酸化物;
バナジウム硫化物、モリブデン硫化物、チタン硫化物、CuSなどの遷移金属硫化物;
NiPS、FePS等の遷移金属のリン−硫黄化合物;
VSe、NbSeなどの遷移金属のセレン化合物;
Fe0.250.75、Na0.1CrSなどの遷移金属の複合酸化物;
LiCoS、LiNiSなどの遷移金属の複合硫化物等が挙げられる。
<Positive electrode>
The positive electrode can include a current collector and an active material layer formed on the current collector. The active material layer preferably contains a binder in addition to the positive electrode active material.
Examples of the positive electrode active material include metal chalcogen compounds that can occlude and release alkali metal cations such as lithium ions during charge and discharge. Of these, metal chalcogen compounds capable of inserting and extracting lithium ions are preferred.
Examples of metal chalcogen compounds include transition metal oxides such as vanadium oxide, molybdenum oxide, manganese oxide, chromium oxide, titanium oxide, and tungsten oxide;
Transition metal sulfides such as vanadium sulfide, molybdenum sulfide, titanium sulfide, CuS;
Phosphorus-sulfur compounds of transition metals such as NiPS 3 and FePS 3 ;
Selenium compounds of transition metals such as VSe 2 and NbSe 3 ;
Complex oxides of transition metals such as Fe 0.25 V 0.75 S 2 , Na 0.1 CrS 2 ;
Examples thereof include composite sulfides of transition metals such as LiCoS 2 and LiNiS 2 .

中でも、リチウムイオンの吸蔵・放出の観点から、V、V13、VO、Cr、MnO、TiO、MoV、LiCoO、LiNiO、LiMn、TiS、V、Cr0.250.75、Cr0.50.5などが好ましく、LiCoO、LiNiO、LiMnや、これらの遷移金属の一部を他の金属で置換したリチウム遷移金属複合酸化物が特に好ましい。 Among them, from the viewpoint of occlusion / release of lithium ions, V 2 O 5 , V 5 O 13 , VO 2 , Cr 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , MoV 2 O 8 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , TiS 2 , V 2 S 5 , Cr 0.25 V 0.75 S 2 , Cr 0.5 V 0.5 S 2 and the like are preferable, and LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4, and their transitions A lithium transition metal composite oxide in which a part of the metal is substituted with another metal is particularly preferable.

これらの正極活物質は、単独で用いても複数を混合して用いてもよい。
正極用のバインダは、特に限定されず、公知のものを任意に選択して用いることができる。例としては、シリケート、水ガラス等の無機化合物や、テフロン(登録商標)、ポリフッ化ビニリデン等の不飽和結合を有さない樹脂などが挙げられる。中でも好ましいのは、酸化反応時に分解しにくいため、不飽和結合を有さない樹脂である。
These positive electrode active materials may be used alone or in combination.
The binder for positive electrodes is not specifically limited, A well-known thing can be selected arbitrarily and can be used. Examples include inorganic compounds such as silicate and water glass, and resins having no unsaturated bond such as Teflon (registered trademark) and polyvinylidene fluoride. Among them, a resin having no unsaturated bond is preferable because it is difficult to decompose during the oxidation reaction.

バインダの重量平均分子量は、通常1万以上とすることができ、また、通常300万以下とすることができる。重量平均分子量は、好ましくは10万以上であり、また、好ましくは100万以下である。
正極活物質層中には、正極の導電性を向上させるために、導電助剤を含有させてもよい。導電助剤は、特に限定されず、その例として、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛などの炭素粉末、各種の金属の繊維、粉末、箔などが挙げられる。
The weight average molecular weight of the binder can usually be 10,000 or more, and can usually be 3 million or less. The weight average molecular weight is preferably 100,000 or more, and preferably 1,000,000 or less.
The positive electrode active material layer may contain a conductive additive in order to improve the conductivity of the positive electrode. The conductive auxiliary agent is not particularly limited, and examples thereof include carbon powders such as acetylene black, carbon black, and graphite, and various metal fibers, powders, and foils.

本発明において正極は、上述したような負極の製造方法と同様にして、活物質と、場合によりバインダ及び/又は導電助剤を分散媒に分散させてスラリーとし、これを集電体表面に塗布することにより形成することができる。正極の集電体は、特に限定されず、その例として、アルミニウム、ニッケル、ステンレススチール(SUS)などが挙げられる。   In the present invention, in the same manner as the above-described negative electrode manufacturing method, the positive electrode is dispersed in a dispersion medium with an active material and, optionally, a binder and / or a conductive auxiliary agent, and this is applied to the surface of the current collector. Can be formed. The current collector of the positive electrode is not particularly limited, and examples thereof include aluminum, nickel, stainless steel (SUS), and the like.

<電解質>
電解質(「電解液」と称することもある。)は、特に限定されず、非水系溶媒に電解質としてリチウム塩を溶解させた非水系電解液や、該非水系電解液に有機高分子化合物等を
添加することによりゲル状、ゴム状、または固体シート状にしたものなどが挙げられる。
非水系電解液に使用される非水系溶媒は、特に限定されず、公知の非水系溶媒を用いることができる。
<Electrolyte>
The electrolyte (sometimes referred to as “electrolyte”) is not particularly limited, and a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt as an electrolyte in a non-aqueous solvent, or an organic polymer compound or the like is added to the non-aqueous electrolyte. By doing so, a gel-like, rubber-like, or solid sheet-like shape can be mentioned.
The non-aqueous solvent used for the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, and a known non-aqueous solvent can be used.

その例として、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;
エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート類;
1,2−ジメトキシエタン等の鎖状エーテル類;
テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、スルホラン、1,3−ジオキソラン等の環状エーテル類;
ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等の鎖状エステル類;
γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル類などが挙げられる。
Examples thereof include chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate;
Cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate;
Chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane;
Cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, sulfolane, 1,3-dioxolane;
Chain esters such as methyl formate, methyl acetate and methyl propionate;
and cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone.

非水系溶媒は、単独でも、2種以上を併用してもよい。混合溶媒の場合は、環状カーボネートと鎖状カーボネートを含む混合溶媒の組み合わせが導電性と粘度のバランスから好ましく、環状カーボネートが、エチレンカーボネートであることが好ましい。
非水系電解液に使用されるリチウム塩も特に制限されず、公知のリチウム塩を用いることができる。例えば、LiCl、LiBrなどのハロゲン化物;
LiClO、LiBrO、LiClOなどの過ハロゲン酸塩;
LiPF、LiBF、LiAsFなどの無機フッ化物塩などの無機リチウム塩;
LiCFSO、LiCSOなどのパーフルオロアルカンスルホン酸塩;
Liトリフルオロメタンスルフォニルイミド((CFSONLi)などのパーフルオロアルカンスルホン酸イミド塩などの含フッ素有機リチウム塩などが使用可能である。これらの中でもLiClO、LiPF、LiBFが好ましい。
A non-aqueous solvent may be individual or may use 2 or more types together. In the case of a mixed solvent, a combination of a mixed solvent containing a cyclic carbonate and a chain carbonate is preferable from the balance of conductivity and viscosity, and the cyclic carbonate is preferably ethylene carbonate.
The lithium salt used in the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, and a known lithium salt can be used. For example, halides such as LiCl and LiBr;
Perhalogenates such as LiClO 4 , LiBrO 4 , LiClO 4 ;
Inorganic lithium salts such as inorganic fluoride salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 ;
Perfluoroalkanesulfonates such as LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 ;
Fluorine-containing organic lithium salts such as perfluoroalkanesulfonic acid imide salts such as Li trifluoromethanesulfonylimide ((CF 3 SO 2 ) 2 NLi) can be used. Among these, LiClO 4 , LiPF 6 , and LiBF 4 are preferable.

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

上述の非水系電解液は、さらに被膜形成剤を含んでいてもよい。
被膜形成剤の具体例としては、ビニレンカーボネート、ビニルエチルカーボネート、メチルフェニルカーボネートなどのカーボネート化合物;
エチレンサルファイド、プロピレンサルファイドなどのアルケンサルファイド;
1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトンなどのスルトン化合物;
マレイン酸無水物、コハク酸無水物などの酸無水物などが挙げられる。
The non-aqueous electrolyte solution described above may further contain a film forming agent.
Specific examples of the film forming agent include carbonate compounds such as vinylene carbonate, vinyl ethyl carbonate, and methyl phenyl carbonate;
Alkene sulfides such as ethylene sulfide and propylene sulfide;
Sultone compounds such as 1,3-propane sultone and 1,4-butane sultone;
Examples of the acid anhydride include maleic acid anhydride and succinic acid anhydride.

非水系電解液にはさらに、ジフェニルエーテル、シクロヘキシルベンゼン等の過充電防止剤が添加されていてもよい。
上記各種添加剤を用いる場合、初期不可逆容量の増加や低温特性、レート特性の低下等、他の電池特性に悪影響を及ぼさないようにするために、添加剤の総含有量は非水系電解液全体に対して通常10質量%以下とすることができ、中でも8質量%以下、さらには5質量%以下、特に2質量%以下の範囲が好ましい。
Further, an overcharge inhibitor such as diphenyl ether or cyclohexylbenzene may be added to the non-aqueous electrolyte.
When using the above-mentioned various additives, the total content of the additives is the total amount of the non-aqueous electrolyte so as not to adversely affect other battery characteristics such as an increase in initial irreversible capacity, low temperature characteristics, and deterioration in rate characteristics. In general, it can be 10% by mass or less, in particular, 8% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 2% by mass or less.

また、電解質として、リチウムイオン等のアルカリ金属カチオンの導電体である高分子固体電解質を用いることもできる。
高分子固体電解質としては、前述のポリエーテル系高分子化合物にLi塩を溶解させたものや、ポリエーテルの末端水酸基がアルコキシドに置換されているポリマーなどが挙げられる。
Further, as the electrolyte, a polymer solid electrolyte which is a conductor of an alkali metal cation such as lithium ion can be used.
Examples of the polymer solid electrolyte include those obtained by dissolving a Li salt in the aforementioned polyether polymer compound, and polymers in which the terminal hydroxyl group of the polyether is substituted with an alkoxide.

<その他>
正極と負極との間には、通常、電極間の短絡を防止するために、多孔膜や不織布などの多孔性のセパレータを介在させることができ、非水系電解液は、多孔性のセパレータに含浸させて用いることが便利である。セパレータの材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエーテルスルホンなどが用いられ、好ましくはポリオレフィンである。
<Others>
In order to prevent a short circuit between the electrodes, a porous separator such as a porous membrane or a nonwoven fabric can usually be interposed between the positive electrode and the negative electrode, and the non-aqueous electrolyte is impregnated into the porous separator. It is convenient to use it. As a material for the separator, polyolefin such as polyethylene and polypropylene, polyethersulfone, and the like are used, and polyolefin is preferable.

非水系二次電池の形態は特に限定されず、例えば、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ;
ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ;ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプ等が挙げられる。
また、これらの形態の電池を任意の外装ケースに収めることにより、コイン型、円筒型、角型等の任意の形状及び大きさにして用いることができる。
The form of the non-aqueous secondary battery is not particularly limited, for example, a cylinder type in which a sheet electrode and a separator are spiraled;
Examples include an inside-out structure cylinder type in which a pellet electrode and a separator are combined; a coin type in which a pellet electrode and a separator are stacked, and the like.
Further, by storing batteries of these forms in an optional outer case, the battery can be used in an arbitrary shape and size such as a coin shape, a cylindrical shape, and a square shape.

非水系二次電池を組み立てる手順も特に限定されず、電池の構造に応じて適切な手順で組み立てることができる。例えば、外装ケース上に負極を乗せ、その上に電解液とセパレータを設け、さらに負極と対向するように正極を乗せて、ガスケット、封口板と共にかしめて電池にすることができる。
本発明の非水系二次電池負極用炭素材を用いることで、安定性に優れ、高出力、高容量で、不可逆容量が小さく、サイクル維持率に優れた非水系二次電池を提供することができる。
The procedure for assembling the non-aqueous secondary battery is not particularly limited, and can be assembled by an appropriate procedure according to the structure of the battery. For example, a negative electrode can be placed on an outer case, an electrolyte and a separator can be provided thereon, and a positive electrode can be placed so as to face the negative electrode, and can be caulked together with a gasket and a sealing plate to form a battery.
By using the carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention, it is possible to provide a non-aqueous secondary battery having excellent stability, high output, high capacity, small irreversible capacity, and excellent cycle retention. it can.

次に実施例により本発明の具体的態様を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、各物性の測定方法等は、下記の通りである。
<平均粒径d50の測定方法>
平均粒径d50の測定方法は、以下の通りである。界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(例として、ツィーン20(登録商標))の0.2質量%水溶液10mLに、試料0.01gを懸濁させ、市販のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置「HORIBA製LA−920」に導入し、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、測定装置における体積基準のメジアン径を測定し、これを本発明における平均粒径d50と定義した。
EXAMPLES Next, specific embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, the measuring method of each physical property is as follows.
<Measuring method of average particle diameter d50>
The measuring method of the average particle diameter d50 is as follows. A commercially available laser diffraction / scattering particle size is prepared by suspending 0.01 g of a sample in 10 mL of a 0.2 mass% aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate (for example, Tween 20 (registered trademark)) as a surfactant. The sample was introduced into a distribution measuring device “LA-920 manufactured by HORIBA” and irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute, and then the volume-based median diameter in the measuring device was measured. Defined.

<BET比表面積(SA)の測定方法>
BET比表面積(SA)は、大倉理研社製比表面積測定装置「AMS8000」を用いて、窒素ガス吸着流通法によりBET1点法にて測定した。具体的には、試料0.4gを
セルに充填し、350℃に加熱して前処理を行った後、液体窒素温度まで冷却して、窒素30%、He70%のガスを飽和吸着させ、その後室温まで加熱して脱着したガス量を計測した。得られた結果から、通常のBET法により比表面積を算出した。
<Measurement method of BET specific surface area (SA)>
The BET specific surface area (SA) was measured by a BET 1-point method by a nitrogen gas adsorption flow method using a specific surface area measuring device “AMS8000” manufactured by Okura Riken. Specifically, 0.4 g of a sample is filled in a cell, heated to 350 ° C., pretreated, cooled to liquid nitrogen temperature, and saturated adsorption of 30% nitrogen and 70% He gas is performed. The amount of gas desorbed by heating to room temperature was measured. From the obtained results, the specific surface area was calculated by a normal BET method.

<ラマンR値>
測定対象試料を測定セル内へ自然落下させることで充填し、測定セル内にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、測定セルをこのレーザー光と垂直な面内で回転させながら測定した。ラマンスペクトルの測定条件を下記に示す。
ラマン分光器 :日本分光社製「ラマン分光器」
アルゴンイオンレーザー光の波長 :514.5nm
試料上のレーザーパワー :25mW
分解能 :4cm−1
測定範囲 :1100cm−1〜1730cm−1
ピーク強度測定、ピーク半値幅測定:バックグラウンド処理、スムージング処理(単純平均によるコンボリューション5ポイント)
得られたラマンスペクトルについて、1580cm−1付近のピークPの強度Iと、1360cm−1付近のピークPの強度Iとを測定し、その強度比R(R=I/I)を算出し、これをラマンR値とした。
<Raman R value>
The sample to be measured was filled by naturally dropping into the measurement cell, and measurement was performed while rotating the measurement cell in a plane perpendicular to the laser beam while irradiating the measurement cell with an argon ion laser beam. The measurement conditions of the Raman spectrum are shown below.
Raman spectrometer: "Raman spectrometer" manufactured by JASCO
Argon ion laser light wavelength: 514.5 nm
Laser power on sample: 25 mW
Resolution: 4cm -1
Measurement range: 1100 cm −1 to 1730 cm −1
Peak intensity measurement, peak half-width measurement: background processing, smoothing processing (convolution 5 points by simple average)
The obtained Raman spectrum, the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1, and measuring the intensity I B of a peak P B in the vicinity of 1360 cm -1, the intensity ratio R (R = I B / I A ) And calculated as the Raman R value.

<タップ密度>
タップ密度の測定方法は、以下の通りである。粉体密度測定器を用い、直径1.6cm、体積容量20cmの円筒状タップセルに、目開き300μmの篩を通して試料を落下させて、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行なって、その時の体積と試料の質量から求めた密度をタップ密度と定義した。
<Tap density>
The method for measuring the tap density is as follows. Using a powder density measuring device, a sample was dropped into a cylindrical tap cell having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 through a sieve having an opening of 300 μm, and the cell was fully filled. The density obtained from the volume and the mass of the sample was defined as the tap density.

<DBP吸油量>
DBP吸油量は、JIS K6217に準拠し、測定材料を40g投入し、滴下速度4ml/min、回転数125rpm、設定トルクは500N・mとしたときの測定値によって定義される。測定には、あさひ総研の吸収量測定器(S−500)を用いた。
<DBP oil absorption>
The DBP oil absorption amount is defined by measured values when 40 g of measurement material is added, the dropping speed is 4 ml / min, the rotation speed is 125 rpm, and the set torque is 500 N · m, in accordance with JIS K6217. For the measurement, an absorption measuring device (S-500) from Asahi Research Institute was used.

<複合炭素粒子のSi含有量>
複合炭素粒子のSi含有量は、以下のようにして求めた。複合炭素粒子をアルカリで完全に溶融した後、水で溶解、定容し、誘導結合プラズマ発光分析装置(堀場製作所 ULTIMA2C)にて測定を行い、検量線からSi量を算出した。その後、Si量を複合炭素粒子の重量で割ることで、複合炭素粒子のSi含有量を算出した。
<Si content of composite carbon particles>
The Si content of the composite carbon particles was determined as follows. The composite carbon particles were completely melted with an alkali, then dissolved and fixed in water, measured with an inductively coupled plasma emission spectrometer (HORIBA, Ltd. ULTIMA2C), and the amount of Si was calculated from a calibration curve. Thereafter, the Si content of the composite carbon particles was calculated by dividing the Si amount by the weight of the composite carbon particles.

<複合炭素粒子の断面構造の観察>
複合炭素粒子の断面構造は次のように測定した。後述する<電極シートの作製>で作製した極板を、クロスセクションポリッシャー(日本電子 IB−09020CP)で加工し極板断面を得た。得られた極板断面を、SEM(日立ハイテク SU−70)で観察しながらEDXを用いて黒鉛、Siのマッピングを行った。なお、SEM取得条件は加速電圧3kV、倍率2000倍であり、解像度256dpiにて1粒子が取得できる範囲の像を得た。
<Observation of cross-sectional structure of composite carbon particles>
The cross-sectional structure of the composite carbon particles was measured as follows. The electrode plate prepared in <Preparation of Electrode Sheet> described later was processed with a cross section polisher (JEOL IB-09020CP) to obtain an electrode plate cross section. While observing the obtained electrode plate cross section with SEM (Hitachi High-Tech SU-70), mapping of graphite and Si was performed using EDX. The SEM acquisition conditions were an acceleration voltage of 3 kV and a magnification of 2000 times, and an image in a range where one particle could be acquired at a resolution of 256 dpi was obtained.

<初期放電容量、初期効率>
後述の方法で作製した非水系二次電池(2016コイン型電池)を用いて、下記の測定方法で電池充放電時の容量を測定した。
0.05C(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする、以下同様)の電流密度でリチウム対極に対して5mVまで充電し、さらに5mVの一定電圧で電流密度が0.005Cになるまで充電し、負極中にリチウムをドープした後、
0.1Cの電流密度でリチウム対極に対して1.5Vまで放電を行った。このときの放電容量(mAh/g)を試験した炭素材の放電容量(mAh/g)とし、充電容量(mAh/g)と放電容量(mAh/g)の差分を不可逆容量(mAh/g)とした。また、ここで得られた1サイクル目の放電容量(mAh/g)を充電容量(mAh/g)で割り返し、100倍した値を初期効率(%)とした。
<Initial discharge capacity, initial efficiency>
Using a non-aqueous secondary battery (2016 coin type battery) produced by the method described later, the capacity during battery charging / discharging was measured by the following measurement method.
Charge to 5 mV with respect to the lithium counter electrode at a current density of 0.05 C (the current value for discharging the rated capacity with a 1 hour rate discharge capacity in 1 hour is assumed to be 1 C), and the current at a constant voltage of 5 mV. After charging until the density is 0.005 C, after doping lithium in the negative electrode,
The battery was discharged to 1.5 V with respect to the lithium counter electrode at a current density of 0.1 C. The discharge capacity (mAh / g) at this time is taken as the discharge capacity (mAh / g) of the tested carbon material, and the difference between the charge capacity (mAh / g) and the discharge capacity (mAh / g) is the irreversible capacity (mAh / g). It was. Moreover, the discharge capacity (mAh / g) of the first cycle obtained here was divided by the charge capacity (mAh / g), and the value obtained by multiplying by 100 was defined as the initial efficiency (%).

<入出力抵抗>
25℃環境下で0.2Cの定電流により150分間充電を行い、その後25℃の恒温槽に3時間以上保管した後に各々0.25C、1.00C、3.00C、4.50Cで10秒間の放電と充電を行い、その10秒目の電圧を測定した。
測定して得られた電流−電圧直線の傾きを入出力抵抗(Ω)とした。
<Input / output resistance>
The battery is charged for 150 minutes at a constant current of 0.2C in a 25 ° C environment, and then stored in a constant temperature bath at 25 ° C for 3 hours or more, and then for 10 seconds at 0.25C, 1.00C, 3.00C, and 4.50C, respectively. The battery was discharged and charged, and the voltage at 10 seconds was measured.
The slope of the current-voltage line obtained by measurement was defined as the input / output resistance (Ω).

<サイクル特性>
下記非水系二次電池の作製法により作製したラミネート型非水系二次電池を用いて、下記の測定方法でサイクル特性を測定した。
充放電サイクルを経ていない非水系二次電池に対して、25℃で電圧範囲4.1V〜3.0V、電流値0.2Cにて3サイクル、電圧範囲4.2V〜3.0V、電流値0.2Cにて(充電時には4.2Vにて定電圧充電をさらに2.5時間実施)2サイクル、初期充放電を行った。
さらに、60℃で電圧範囲4.2V〜3.0V、電流値2.0Cにて10サイクル充放電を行った後、10サイクル目の放電容量を1サイクル目の放電容量で割った値を放電容量維持率(サイクル維持率)として算出した。
<Cycle characteristics>
The cycle characteristics were measured by the following measuring method using a laminate type non-aqueous secondary battery manufactured by the following non-aqueous secondary battery manufacturing method.
For non-aqueous secondary batteries that have not undergone a charge / discharge cycle, voltage range 4.1 V to 3.0 V at 25 ° C., current cycle 0.2 C, 3 cycles, voltage range 4.2 V to 3.0 V, current value Initial charge / discharge was performed for 2 cycles at 0.2 C (constant voltage charging was further performed for 2.5 hours at 4.2 V during charging).
Further, after charging and discharging for 10 cycles at 60 ° C. in a voltage range of 4.2 V to 3.0 V and a current value of 2.0 C, a value obtained by dividing the discharge capacity at the 10th cycle by the discharge capacity at the 1st cycle is discharged. The capacity maintenance rate (cycle maintenance rate) was calculated.

<電極シートの作製>
実施例又は比較例の炭素材(負極材料)を用い、活物質層密度1.6±0.03g/cm3の活物質層を有する極板を作製した。具体的には、負極材料20.00±0.02g
に、1質量%カルボキシメチルセルロースナトリウム塩水溶液を20.00±0.02g(固形分換算で0.200g)、及び重量平均分子量27万のスチレン・ブタジエンゴム水性ディスパージョン0.75±0.05g(固形分換算で0.3g)を加えて、キーエンス製ハイブリッドミキサーで5分間撹拌し、30秒脱泡してスラリーを得た。
<Production of electrode sheet>
Using the carbon material (negative electrode material) of the example or the comparative example, an electrode plate having an active material layer with an active material layer density of 1.6 ± 0.03 g / cm 3 was produced. Specifically, negative electrode material 20.00 ± 0.02 g
20.00 ± 0.02 g (0.200 g in terms of solid content) of a 1% by mass carboxymethylcellulose sodium salt aqueous solution and 0.75 ± 0.05 g of a styrene / butadiene rubber aqueous dispersion having a weight average molecular weight of 270,000 ( 0.3 g in terms of solid content) was added, stirred for 5 minutes with a Keyence hybrid mixer, and defoamed for 30 seconds to obtain a slurry.

このスラリーを、集電体である厚さ18μmの銅箔上に、負極材が12.0±0.3mg/cm付着するように、ドクターブレードを用いて幅5cmに塗布し、室温で風乾を行った。更に110℃で30分乾燥後、直径20cmのローラを用いてロールプレスして、活物質層の密度が1.60±0.03g/cmになるよう調整し電極シートを得た。 This slurry was applied to a width of 5 cm using a doctor blade so that the negative electrode material was 12.0 ± 0.3 mg / cm 2 on a 18 μm-thick copper foil as a current collector, and air-dried at room temperature. Went. Further, after drying at 110 ° C. for 30 minutes, roll pressing was performed using a roller having a diameter of 20 cm to adjust the density of the active material layer to be 1.60 ± 0.03 g / cm 3 to obtain an electrode sheet.

<非水系二次電池(2016コイン型電池)の作製>
上記方法で作製した電極シートを直径12.5mmの円盤状に打ち抜き、リチウム金属箔を直径14mmの円板状に打ち抜き対極とした。両極の間には、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合溶媒(容積比=3:7)に、LiPF6を1mol/
Lになるように溶解させた電解液を含浸させたセパレータ(多孔性ポリエチレンフィルム製)を置き、2016コイン型電池をそれぞれ作製した。
<Preparation of non-aqueous secondary battery (2016 coin type battery)>
The electrode sheet produced by the above method was punched into a disk shape with a diameter of 12.5 mm, and a lithium metal foil was punched into a disk shape with a diameter of 14 mm as a counter electrode. Between both electrodes, a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate (volume ratio = 3: 7) and LiPF 6 of 1 mol /
A separator (made of a porous polyethylene film) impregnated with an electrolytic solution dissolved so as to be L was placed, and 2016 coin-type batteries were produced.

<非水系二次電池(ラミネートセル)の作成>
正極活物質としてニッケルマンガンコバルト酸リチウム(LiNi1/3Mn1/3Co1/3)を用い、これに導電剤と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを混合してスラリー化した。得られたスラリーを厚さ15μmのアルミ箔に塗布して乾燥し、プレス機で圧延したものを、正極活物質層のサイズとして幅30mm、長さ40mm及び集電用の未塗工部を有する形状に切り出して正極とした。正極活物質層の密度は2.6g/cmであった。
<Creation of non-aqueous secondary battery (laminate cell)>
Lithium nickel manganese cobaltate (LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ) is used as the positive electrode active material, and this is mixed with a conductive agent and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder to form a slurry. did. The obtained slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and rolled with a press, and the positive electrode active material layer had a width of 30 mm, a length of 40 mm, and an uncoated portion for current collection. A positive electrode was cut out into a shape. The density of the positive electrode active material layer was 2.6 g / cm 3 .

負極としては、上記記載の方法で作製した電極シートを、負極活物質層のサイズとして幅32mm、長さ42mm及び集電部タブ溶接部として未塗工部を有する形状に切り出したものを用いた。この時の負極活物質層の密度は1.35g/cmであった。
正極と負極をそれぞれの活物質面が対向するように配置し、電極の間に多孔製ポリエチレンシートのセパレータが挟まれるようにした。この際、正極活物質面が負極活物質面内から外れないよう対面させた。
As the negative electrode, an electrode sheet produced by the above-described method was cut out into a shape having a width of 32 mm as a size of the negative electrode active material layer, a length of 42 mm, and an uncoated portion as a current collector tab welded portion. . At this time, the density of the negative electrode active material layer was 1.35 g / cm 3 .
The positive electrode and the negative electrode were arranged so that the active material surfaces face each other, and a porous polyethylene sheet separator was sandwiched between the electrodes. At this time, the positive electrode active material surface was faced so as not to deviate from the negative electrode active material surface.

この正極と負極それぞれの未塗工部に集電タブを溶接して電極体としたものを、ポリプロピレンフィルム、厚さ0.04mmのアルミニウム箔、及びナイロンフィルムをこの順に積層したラミネートシート(合計厚さ0.1mm)を用いて、内面側に前記ポリプロピレンフィルムがくるようにして挟み、電解液を注入するための一辺を除いて、電極のない領域をヒートシールした。   A laminate sheet (total thickness) obtained by laminating a polypropylene film, an aluminum foil having a thickness of 0.04 mm, and a nylon film in this order by welding current collecting tabs to uncoated portions of each of the positive electrode and the negative electrode. 0.1 mm) was used to sandwich the polypropylene film on the inner surface side, and the region without electrodes was heat sealed except for one side for injecting the electrolyte solution.

その後、活物質層に非水系電解液(エチレンカーボネート(EC)/ジメチルカーボネート(DMC)/エチルメチルカーボネート(EMC)=3/3/4(体積比)に1.2mol/Lの濃度でヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)を溶解させたもの)を200μL注入して、電極に充分浸透させ、密閉して、ラミネートセルを作製した。この電池の定格容量は、20mAhである。 Then, the non-aqueous electrolyte solution (ethylene carbonate (EC) / dimethyl carbonate (DMC) / ethyl methyl carbonate (EMC) = 3/3/4 (volume ratio)) was added to the active material layer at a concentration of 1.2 mol / L. 200 μL of lithium phosphate (LiPF 6 ) dissolved therein was injected, sufficiently infiltrated into the electrode, and sealed to prepare a laminate cell. The rated capacity of this battery is 20 mAh.

25℃環境下で、下記のような条件にて初期コンディショニングを行った。
1サイクル:0.2Cで1時間充電後、0.2Cで3Vまで放電
2サイクル:0.2Cで4.1Vまで充電後、0.2Cで3Vまで放電
3サイクル:0.5Cで4.2Vcccv充電(電流量0.05Cカット条件)後、0
.2Cで3Vまで放電
4サイクル:0.5Cで4.2Vcccv充電(電流量0.05Cカット条件)
( “cccv充電”とは定電流で一定量充電した後に、定電圧で終止条件になるまで充
電することを表す。)
Initial conditioning was performed under the following conditions in a 25 ° C. environment.
1 cycle: Charged for 1 hour at 0.2C, then discharged to 3V at 0.2C. 2 cycles: Charged to 4.1V at 0.2C, then discharged to 3V at 0.2C. 3 cycles: 4.2V cccv at 0.5C. 0 after charging (current amount 0.05C cut condition)
. Discharge to 3V at 2C 4 cycles: 4.2V cccv charge at 0.5C (current amount 0.05C cut condition)
("Ccvv charge" means charging after a certain amount of charge at a constant current until a termination condition is reached at a constant voltage.)

(黒鉛粒子の作成)
下記表1に、実施例及び比較例で用いた黒鉛粒子の物性を記載する。
なお、Si複合炭素粒子(A)、複合炭素粒子(B)、複合炭素粒子(X)、天然黒鉛粒子(D1)及び天然黒鉛粒子(D2)は以下の様に作成した。
(Creation of graphite particles)
Table 1 below shows the physical properties of the graphite particles used in the examples and comparative examples.
Si composite carbon particles (A), composite carbon particles (B), composite carbon particles (X), natural graphite particles (D1), and natural graphite particles (D2) were prepared as follows.

・Si複合炭素粒子(A)
d50が30μmの単結晶Siを、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)とともに、ビーズミル(アシザワファインテック)でd50:0.17μmまで粉砕し、Siスラリー(I)を作製した。このSiスラリー(I)4050g(固形分9.8%)に、NMP650gを加えたのち、ポリアクリロニトリル90gを加え、均一に溶解させた。次いで、鱗片状天然黒鉛(d50:8μm)3000gを投入、混合し、ポリアクリロニトリル、Si、黒鉛が均一に分散したスラリー(II)を得た。このスラリー(II)からポリアクリロニトリルが変性しないよう、ポリアクリロニトリルの熱分解温度以下である150℃にて3時間減圧下で適度に乾燥を行った。なお、DSC分析よりポリアクリロニトリルの分解温度は270度であった。得られた塊状物を、ハンマーミル(IKA社製MF10)で回転数6000rpmにて解砕した後、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所製)に投入、ローター回転数7000rpm、180秒間の条件にて、装置内を循環または滞留させて球形化処理を行い、Si粒子を内包したSi複合黒鉛粒子(E)を得た。
・ Si composite carbon particles (A)
Single-crystal Si having a d50 of 30 μm was pulverized together with NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) to a d50 of 0.17 μm with a bead mill (Ashizawa Finetech) to prepare Si slurry (I). After adding 650 g of NMP to 4050 g of this Si slurry (I) (solid content 9.8%), 90 g of polyacrylonitrile was added and dissolved uniformly. Next, 3000 g of scaly natural graphite (d50: 8 μm) was added and mixed to obtain slurry (II) in which polyacrylonitrile, Si, and graphite were uniformly dispersed. The slurry (II) was appropriately dried under reduced pressure for 3 hours at 150 ° C., which is lower than the thermal decomposition temperature of polyacrylonitrile, so that the polyacrylonitrile is not denatured. In addition, the decomposition temperature of polyacrylonitrile was 270 degree | times from DSC analysis. The obtained lump was crushed with a hammer mill (MF10 manufactured by IKA) at a rotation speed of 6000 rpm, and then charged into a hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.). A spheroidizing treatment was performed by circulating or staying in the apparatus, and Si composite graphite particles (E) enclosing Si particles were obtained.

Si複合黒鉛粒子(E)に、焼成後の被覆率が7.5%になるようにコールタールピッ
チを混合し、2軸混練機により混練・分散させた。
得られた分散物を、焼成炉に導入し、窒素雰囲気下1100℃、1時間焼成した。焼成収率から、得られた炭素質粒子(B)において、非晶質炭素の添着量は7.5質量%であることが確認された。焼成した塊状物は上記記載のミルを用いて回転数3000rpmの条件で解砕し、次いで目開き45μmの振動ふるいで分級し、非晶質炭素が被覆されたSi複合黒鉛粒子(A)を得た(Si含有量は8.2質量%)。
また、上記測定法で断面構造を観察したところ、Si複合炭素粒子(A)は鱗片状黒鉛が折り畳まれた構造を有しており、該折り畳まれた構造内の間隙にSi化合物粒子が存在していた。また、Si化合物粒子と鱗片状黒鉛が接触している部分があることが観察された。
Coal tar pitch was mixed with Si composite graphite particles (E) so that the coverage after firing was 7.5%, and kneaded and dispersed by a biaxial kneader.
The obtained dispersion was introduced into a firing furnace and fired at 1100 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. From the firing yield, it was confirmed that the amount of amorphous carbon added was 7.5% by mass in the obtained carbonaceous particles (B). The fired lump is crushed using the mill described above under the condition of 3000 rpm, and then classified with a vibrating screen having an opening of 45 μm to obtain Si composite graphite particles (A) coated with amorphous carbon. (Si content is 8.2% by mass).
In addition, when the cross-sectional structure was observed by the above measurement method, the Si composite carbon particles (A) had a structure in which flaky graphite was folded, and Si compound particles were present in the gaps in the folded structure. It was. Moreover, it was observed that there is a portion where the Si compound particles and the scaly graphite are in contact.

・複合炭素粒子(B)
d50が100μmの鱗片状天然黒鉛を、奈良機械製作所製ハイブリダイゼーションシステムNHS−1型にて、ローター周速度85m/秒で3分間の機械的作用による球形化処理を行った。このサンプルを分級により処理し、d50が15.7μmの球形化黒鉛粒子(C1)を得た。得られた球形化黒鉛粒子(C)に、一次粒子径が24nm、BET比表面積(SA)が115m/g、DBP吸油量が110ml/100gのカーボンブラックを、黒鉛質粒子に対して2.0質量%添加し、混合・攪拌した。その混合粉体と炭素質物前駆体としてナフサ熱分解時に得られる石油系重質油を混合し、不活性ガス中で1300℃熱処理を施した後、焼成物を粉砕・分級処理することにより、黒鉛質粒子の表面にカーボンブラック微粒子と非晶質炭素とが添着された複合炭素粒子(B)を得た。
残炭率から、得られた複合炭素粒子(B)において、球形化黒鉛粒子(C)と非晶質炭素との質量比率(球形化黒鉛粒子:非晶質炭素)は1:0.03であることが確認された。
・ Composite carbon particles (B)
The scaly natural graphite having a d50 of 100 μm was spheroidized by a mechanical action for 3 minutes at a rotor peripheral speed of 85 m / sec using a hybridization system NHS-1 manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. This sample was processed by classification to obtain spherical graphite particles (C1) having a d50 of 15.7 μm. Carbon black having a primary particle diameter of 24 nm, a BET specific surface area (SA) of 115 m 2 / g, and a DBP oil absorption of 110 ml / 100 g is added to the obtained spheroidized graphite particles (C) with respect to the graphite particles. 0% by mass was added and mixed and stirred. The mixed powder and a heavy petroleum oil obtained at the time of naphtha pyrolysis as a carbonaceous material precursor are mixed, subjected to heat treatment at 1300 ° C. in an inert gas, and then the fired product is pulverized and classified to obtain graphite. Composite carbon particles (B) in which carbon black fine particles and amorphous carbon were attached to the surface of the carbonaceous particles were obtained.
From the residual carbon ratio, in the obtained composite carbon particles (B), the mass ratio of spheroidized graphite particles (C) to amorphous carbon (spheroidized graphite particles: amorphous carbon) is 1: 0.03. It was confirmed that there was.

・複合炭素粒子(X)
d50が100μmの鱗片状天然黒鉛を、奈良機械製作所製ハイブリダイゼーションシステムNHS−1型にて、ローター周速度85m/秒で3分間の機械的作用による球形化処理を行った。このサンプルを分級により処理し、d50が22.7μmの球形化黒鉛粒子(C2)を得た。得られた球形化黒鉛粒子(C2)と非晶質炭素前駆体としてコールタールピッチを混合し、不活性ガス中で1300℃熱処理を施した後、焼成物を解砕・分級処理することにより、球形化黒鉛粒子と非晶質炭素とが複合化した複層構造炭素材を得た。残炭率から、得られた複層構造炭素材において、球形化黒鉛粒子と非晶質炭素との質量比率(球形化黒鉛粒子:非晶質炭素)は1:0.03であることが確認された。
・ Composite carbon particles (X)
The scaly natural graphite having a d50 of 100 μm was spheroidized by a mechanical action for 3 minutes at a rotor peripheral speed of 85 m / sec using a hybridization system NHS-1 manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. This sample was processed by classification to obtain spherical graphite particles (C2) having a d50 of 22.7 μm. By mixing the obtained spheroidized graphite particles (C2) and coal tar pitch as an amorphous carbon precursor and subjecting to 1300 ° C. heat treatment in an inert gas, the fired product is crushed and classified, A multilayered carbon material in which spheroidized graphite particles and amorphous carbon were combined was obtained. From the residual carbon ratio, it was confirmed that the mass ratio of spheroidized graphite particles to amorphous carbon (spheroidized graphite particles: amorphous carbon) was 1: 0.03 in the obtained multilayer carbon material. It was done.

・天然黒鉛粒子(D1)
複合炭素粒子(B)を製造する際に用いた球形化黒鉛粒子(C1)を天然黒鉛粒子(D1)とした。
・天然黒鉛粒子(D2)
複合炭素粒子(X)を製造する際に用いた球形化黒鉛粒子(C2)を天然黒鉛粒子(D2)とした。
・ Natural graphite particles (D1)
Spherical graphite particles (C1) used when producing the composite carbon particles (B) were natural graphite particles (D1).
・ Natural graphite particles (D2)
Spherical graphite particles (C2) used when producing composite carbon particles (X) were natural graphite particles (D2).

・MCMB
市販のメソカーボンマイクロビーズ(MCMB)を用いた。
以上の各種材料の各種特性を、下記表1にまとめる。
・ MCMB
Commercially available mesocarbon microbeads (MCMB) were used.
The various properties of the above various materials are summarized in Table 1 below.

Figure 0006476814
Figure 0006476814

[実施例1]
Si複合炭素粒子(A)と複合炭素粒子(B)をSi複合炭素粒子(A)/複合炭素粒子(B)=70/30(質量比)で混合し、非水系二次電池負極用炭素材とした。このサンプルについて、前記測定法で初期放電容量、初期効率、入出力抵抗、放電容量維持率(サイクル維持率)を測定した。結果を下記表2に示す。
[Example 1]
Si composite carbon particles (A) and composite carbon particles (B) are mixed at Si composite carbon particles (A) / composite carbon particles (B) = 70/30 (mass ratio), and a carbon material for a nonaqueous secondary battery negative electrode It was. With respect to this sample, the initial discharge capacity, the initial efficiency, the input / output resistance, and the discharge capacity retention ratio (cycle retention ratio) were measured by the above measurement methods. The results are shown in Table 2 below.

[実施例2]
Si複合炭素粒子(A)と複合炭素粒子(B)をSi複合炭素粒子(A)/複合炭素粒子(B)=50/50(質量比)で混合し、非水系二次電池負極用炭素材とした。このサンプルについて、前記測定法で初期放電容量、初期効率、入出力抵抗、放電容量維持率(サイクル維持率)を測定した。結果を下記表2に示す。
[Example 2]
Si composite carbon particles (A) and composite carbon particles (B) are mixed at Si composite carbon particles (A) / composite carbon particles (B) = 50/50 (mass ratio), and a carbon material for a nonaqueous secondary battery negative electrode It was. With respect to this sample, the initial discharge capacity, the initial efficiency, the input / output resistance, and the discharge capacity retention ratio (cycle retention ratio) were measured by the above measurement methods. The results are shown in Table 2 below.

[実施例3]
Si複合炭素粒子(A)と複合炭素粒子(B)をSi複合炭素粒子(A)/複合炭素粒子(B)=30/70(質量比)で混合し、非水系二次電池負極用炭素材とした。このサンプルについて、前記測定法で初期放電容量、初期効率、入出力抵抗、放電容量維持率(サイクル維持率)を測定した。結果を下記表2に示す。
[Example 3]
Si composite carbon particles (A) and composite carbon particles (B) are mixed at Si composite carbon particles (A) / composite carbon particles (B) = 30/70 (mass ratio), and a carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode It was. With respect to this sample, the initial discharge capacity, the initial efficiency, the input / output resistance, and the discharge capacity retention ratio (cycle retention ratio) were measured by the above measurement methods. The results are shown in Table 2 below.

[比較例1]
Si複合炭素粒子(A)を非水系二次電池負極用炭素材とした。このサンプルについて、前記測定法で初期放電容量、初期効率、入出力抵抗、放電容量維持率(サイクル維持率)を測定した。結果を下記表2に示す。
[比較例2]
複合炭素粒子(B)を非水系二次電池負極用炭素材とした。このサンプルについて、前記測定法で初期放電容量、初期効率、入出力抵抗、放電容量維持率(サイクル維持率)を測定した。結果を下記表2に示す。
[Comparative Example 1]
Si composite carbon particles (A) were used as a carbon material for a nonaqueous secondary battery negative electrode. With respect to this sample, the initial discharge capacity, the initial efficiency, the input / output resistance, and the discharge capacity retention ratio (cycle retention ratio) were measured by the above measurement methods. The results are shown in Table 2 below.
[Comparative Example 2]
The composite carbon particle (B) was used as a carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode. With respect to this sample, the initial discharge capacity, the initial efficiency, the input / output resistance, and the discharge capacity retention ratio (cycle retention ratio) were measured by the above measurement methods. The results are shown in Table 2 below.

[比較例3]
Si複合炭素粒子(A)及び複合黒鉛粒子(X)をSi複合炭素粒子(A)/複合黒鉛粒子(X)=70/30(質量比)で混合し、非水系二次電池負極用炭素材とした。このサンプルについて、前記測定法で初期放電容量、初期効率、入出力抵抗、放電容量維持率(サイクル維持率)を測定した。結果を下記表2に示す。
[Comparative Example 3]
Si composite carbon particles (A) and composite graphite particles (X) are mixed at Si composite carbon particles (A) / composite graphite particles (X) = 70/30 (mass ratio), and a carbon material for a nonaqueous secondary battery negative electrode It was. With respect to this sample, the initial discharge capacity, the initial efficiency, the input / output resistance, and the discharge capacity retention ratio (cycle retention ratio) were measured by the above measurement methods. The results are shown in Table 2 below.

[比較例4]
Si複合炭素粒子(A)及びMCMBをSi複合炭素粒子(A)/MCMB=70/30(質量比)で混合し、非水系二次電池負極用炭素材とした。このサンプルについて、前記測定法で初期放電容量、初期効率、入出力抵抗、放電容量維持率(サイクル維持率)を測定した。結果を下記表2に示す。
[Comparative Example 4]
Si composite carbon particles (A) and MCMB were mixed at Si composite carbon particles (A) / MCMB = 70/30 (mass ratio) to obtain a carbon material for a nonaqueous secondary battery negative electrode. With respect to this sample, the initial discharge capacity, the initial efficiency, the input / output resistance, and the discharge capacity retention ratio (cycle retention ratio) were measured by the above measurement methods. The results are shown in Table 2 below.

Figure 0006476814
Figure 0006476814

表2から判るように、Si複合炭素粒子(A)と複合炭素粒子(B)を含有する非水系二次電池負極用炭素材(実施例1〜3)は、単材である比較例1、2と比較して、初期放電容量、初期効率、入出力抵抗、放電容量維持率のバランスが優れている。
また、実施例1とSi複合炭素粒子(A)を同じ量含有している比較例3及び比較例4とを比較すると、初期放電容量、入出力抵抗、放電容量維持率が高いことが分かる。
これは、複合炭素粒子(B)表面の炭素質粒子の微小な凹凸により、電解液の細かな流路が確保され、低温時の入出力特性が向上したこと、更には、複合炭素粒子(B)が有する微小な凹凸により粒子同士の接点が増えているためであると考えられる。
As can be seen from Table 2, the non-aqueous secondary battery negative electrode carbon materials (Examples 1 to 3) containing the Si composite carbon particles (A) and the composite carbon particles (B) are comparative examples 1 that are single materials. Compared with 2, the balance of initial discharge capacity, initial efficiency, input / output resistance, and discharge capacity maintenance ratio is excellent.
Moreover, when Example 1 and Comparative Example 3 and Comparative Example 4 containing the same amount of Si composite carbon particles (A) are compared, it can be seen that the initial discharge capacity, input / output resistance, and discharge capacity retention ratio are high.
This is because the fine irregularities of the carbonaceous particles on the surface of the composite carbon particles (B) ensure a fine flow path of the electrolyte, and improve the input / output characteristics at low temperatures. Furthermore, the composite carbon particles (B This is thought to be due to the increase in the number of contact points between the particles due to the minute irregularities of

これより、本発明の非水系二次電池負極用炭素材を用いることで、初期放電容量、初期効率、入出力抵抗、放電容量維持率が高いレベルでバランスが取れた非水系二次電池を提供することができる。   Thus, by using the carbon material for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery according to the present invention, a non-aqueous secondary battery balanced at a high level of initial discharge capacity, initial efficiency, input / output resistance, and discharge capacity maintenance ratio is provided. can do.

Claims (6)

複合炭素粒子(A)及び複合炭素粒子(B)を含有する非水系二次電池負極用炭素材で
あって、
該複合炭素粒子(A)は少なくとも黒鉛質粒子及び珪素元素を含み、
該複合炭素粒子(B)は少なくとも黒鉛質粒子、炭素質粒子及び炭素質物を含み、
炭素質粒子は、石炭微粉、気相炭素粉、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボ
ンナノファイバーの群より選ばれるいずれか一つであり、該炭素質物は黒鉛粒子よりも黒
鉛結晶性が低い非晶質物である
ことを特徴とする非水系二次電池負極用炭素材。
A carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode containing composite carbon particles (A) and composite carbon particles (B),
The composite carbon particles (A) include at least graphite particles and silicon element,
The composite carbon particles (B) comprising at least graphite particles, carbonaceous particles, and a carbonaceous material, the
Carbonaceous particles include coal fine powder, vapor phase carbon powder, carbon black, ketjen black, carbon
Selected from the group of nanofibers, and the carbonaceous material is blacker than graphite particles.
A carbon material for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery, wherein the carbon material is an amorphous material having low lead crystallinity .
前記黒鉛質粒子が、天然黒鉛であることを特徴とする請求項1に記載の非水系二次電池
負極用炭素材。
The carbon material for a nonaqueous secondary battery negative electrode according to claim 1, wherein the graphite particles are natural graphite.
前記珪素元素がSi及びSiOx(0<x<2)からなる群より選ばれる少なくとも一
種のSi化合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載の非水系二次電池負極用炭
素材。
The carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode according to claim 1 or 2 , wherein the silicon element is at least one Si compound selected from the group consisting of Si and SiOx (0 <x <2).
前記複合炭素粒子(A)は、鱗片状黒鉛が折り畳まれた構造を有し、該折り畳まれた構
造内の間隙にSi化合物粒子が存在していることを特徴とする請求項1乃至のいずれか
一項に記載の非水系二次電池負極用炭素材。
It said composite carbon particles (A) has a flake graphite are folded structure, more of claims 1 to 3, characterized in that the gap in the folded structure Si compound particles are present The carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode according to claim 1.
集電体と、前記集電体上に形成された活物質層とを備える非水系二次電池用負極であっ
て、前記活物質層が、請求項1乃至のいずれか一項に記載の非水系二次電池負極用炭素
材を含有することを特徴とする非水系二次電池用負極。
It is a negative electrode for non-aqueous secondary batteries provided with a collector and the active material layer formed on the said collector, Comprising: The said active material layer is as described in any one of Claims 1 thru | or 4 . A negative electrode for a non-aqueous secondary battery, comprising a carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode.
正極及び負極、並びに、電解質を備える非水系二次電池であって、前記負極が請求項
に記載の非水系二次電池用負極であることを特徴とする非水系二次電池。
A non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, wherein the negative electrode is claim 5.
A non-aqueous secondary battery, which is the negative electrode for a non-aqueous secondary battery described in 1.
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