JP6561790B2 - Non-aqueous secondary battery carbon material and non-aqueous secondary battery - Google Patents

Non-aqueous secondary battery carbon material and non-aqueous secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、非水系二次電池用炭素材及びその炭素材を用いた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 and a non-aqueous secondary battery using the carbon material.

近年、電子機器の小型化に伴い、高容量の二次電池に対する需要が高まってきている。特に、ニッケル・カドミウム電池や、ニッケル・水素電池に比べ、よりエネルギー密度の高く、大電流充放電特性に優れたリチウムイオン二次電池が注目されてきている。リチウムイオン二次電池の高容量化は広く検討されているが、リチウムイオン二次電池に対する更なる高性能化の要求が高まってきており、特に自動車向けといった用途において、更なる高容量化、高入出力化、高寿命化を達成することが求められている。   In recent years, demand for high-capacity secondary batteries has increased with the downsizing of electronic devices. In particular, lithium ion secondary batteries having higher energy density and excellent large current charge / discharge characteristics have attracted attention as compared to nickel / cadmium batteries and nickel / hydrogen batteries. Although higher capacity of lithium ion secondary batteries has been widely studied, there is an increasing demand for higher performance of lithium ion secondary batteries, especially in applications such as for automobiles. It is required to achieve input / output and long life.

リチウムイオン二次電池については、負極用活物質として、黒鉛等の炭素材が使用されており、中でも、黒鉛化度の大きい黒鉛は、黒鉛のリチウム吸蔵の理論容量である372mAh/gに近い容量が得られ、更にコスト・耐久性にも優れることから、リチウムイオン二次電池の負極用活物質として好ましいことが知られている。一方、高容量化のために、これらの炭素材を含む活物質層を高密度化すると、材料の破壊・変形により、リチウムイオン二次電池における初期サイクル時の充放電不可逆容量の増加、入出力特性の低下、サイクル特性の低下といった問題点があった。   As for the lithium ion secondary battery, a carbon material such as graphite is used as the negative electrode active material. Among them, graphite having a high degree of graphitization has a capacity close to 372 mAh / g, which is the theoretical capacity of graphite lithium storage. It is known that it is preferable as an active material for a negative electrode of a lithium ion secondary battery. On the other hand, when the active material layer containing these carbon materials is densified to increase the capacity, the charge / discharge irreversible capacity increases during the initial cycle in the lithium ion secondary battery due to the destruction and deformation of the material, and the input / output There were problems such as deterioration of characteristics and cycle characteristics.

上記の問題を解決するために、例えば、特許文献1には、鱗片状天然黒鉛に力学的エネルギー処理を施すことにより球形化天然黒鉛を製造し、更に球形化天然黒鉛を核黒鉛としてその表面に非晶質炭素を被覆することにより、充填性や高速充放電特性を向上させる技術が開示されている。   In order to solve the above problem, for example, in Patent Document 1, spheroidized natural graphite is produced by subjecting scaly natural graphite to mechanical energy treatment, and spheroidized natural graphite is used as nuclear graphite on its surface. A technique for improving fillability and high-speed charge / discharge characteristics by coating amorphous carbon is disclosed.

特許文献2には、球形化した天然黒鉛を、マッフル炉を用いて大気雰囲気中650℃で燃焼処理を行い粒子表面の微粉を除去した炭素材が開示されている。
特許文献3には、球形化天然黒鉛を循環式超音波ホモジナイザー内に送液して超音波照射を行い、微小細孔量を増加させた炭素材が開示されている。
特許文献4には、超音波照射を10分加えた後に測定した粒径5μm以下の粒子個数頻度が40〜85%である炭素材が開示されている。
Patent Document 2 discloses a carbon material obtained by burning spherical natural graphite at 650 ° C. in an air atmosphere using a muffle furnace to remove fine particles on the particle surface.
Patent Document 3 discloses a carbon material in which spherical natural graphite is fed into a circulating ultrasonic homogenizer and subjected to ultrasonic irradiation to increase the amount of micropores.
Patent Document 4 discloses a carbon material having a particle number frequency of 40 to 85% with a particle size of 5 μm or less measured after applying ultrasonic irradiation for 10 minutes.

特許第3534391号公報Japanese Patent No. 3534391 特開2010−251126号公報JP 2010-251126 A 特開2012−84520号公報JP 2012-84520 A 特開2011−86617号公報JP 2011-86617 A

本発明者らの検討によると、特許文献2及び3で開示されている炭素材は、球形化処理の際に原料の鱗片状黒鉛が破壊された微粉を依然として含有し、かつ微粉の母粒子への結着力が弱いために、これらの炭素材を使用して負極を作製する際に物理的衝撃が加わったりすると多量の微粉を発生するおそれがあり、これらの炭素材を使用した非水系二次電池において、初期及びサイクル後の入出力が十分に得られない懸念があることがわかった。
具体的には、特許文献2に記載の炭素材では、大気と接触可能な球形化天然黒鉛の表面の微粉のみが除去されており、物理的衝撃を加えた際に発生する微粉は除去し難い。特許文献3に記載の炭素材に施された処理は、微小細孔量を増加させる程度の微粉しか除去できない処理であり、物理的衝撃を加えた際に発生する微粉を除去し難い。
なお、特許文献4に記載の炭素材は、超音波照射を10分加えた後に測定した粒径5μm以下の粒子個数頻度が40〜85%であることから、物理的衝撃を加えた際に発生する微粉量が多い炭素材といえる。
According to the study by the present inventors, the carbon materials disclosed in Patent Documents 2 and 3 still contain fine powder in which the raw scaly graphite was destroyed during the spheronization treatment, and into the fine powder mother particles. Due to the weak binding power of these materials, there is a risk that a large amount of fine powder may be generated if a physical impact is applied when producing a negative electrode using these carbon materials. It has been found that there is a concern that input / output after the initial cycle and after the cycle cannot be sufficiently obtained.
Specifically, in the carbon material described in Patent Document 2, only the fine powder on the surface of the spheroidized natural graphite that can come into contact with the atmosphere is removed, and the fine powder generated when a physical impact is applied is difficult to remove. . The treatment applied to the carbon material described in Patent Document 3 is a treatment that can remove only fine powder that increases the amount of fine pores, and it is difficult to remove fine powder that is generated when a physical impact is applied.
The carbon material described in Patent Document 4 is generated when a physical impact is applied since the frequency of the number of particles having a particle size of 5 μm or less measured after applying ultrasonic irradiation for 10 minutes is 40 to 85%. It can be said that it is a carbon material with a large amount of fine powder.

本発明は、かかる技術背景に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、物理的衝撃が加わったとしても粒子強度が強いため微粉の発生が少ない非水系二次電池用炭素材を提供することにあり、これを負極活物質として用いることにより、入出力特性に優れ、かつサイクル特性に優れる非水系二次電池、特にリチウムイオン二次電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a technical background, and an object of the present invention is to provide a carbon material for a non-aqueous secondary battery in which generation of fine powder is small due to strong particle strength even when a physical impact is applied. Therefore, it is an object of the present invention to provide a non-aqueous secondary battery, particularly a lithium ion secondary battery, which has excellent input / output characteristics and excellent cycle characteristics by using this as a negative electrode active material.

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、
リチウムイオンを吸蔵・放出することが可能な、複数の黒鉛粒子から形成される非水系二次電池用炭素材であって、
炭素材に、28kHzの超音波を出力60Wで5分間照射した後、フロー式粒子像分析装置により測定した粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)であるQ5min(%)と、
炭素材に、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、レーザー回折/散乱法により測定した体積基準のメジアン径であるD50(μm)が、
式(1):Q5min(%)/D50(μm) ≦ 3.5
を満足することを特徴とする炭素材を負極活物質として用いることにより、入出力特性に優れ、かつサイクル特性に優れる非水系二次電池をもたらすことができることを見出し、本発明を完成するに至った。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors,
A carbon material for non-aqueous secondary batteries formed from a plurality of graphite particles capable of inserting and extracting lithium ions,
After irradiating the carbon material with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 5 minutes, Q 5min (%) which is the number frequency (%) of the particle diameter of 5 μm or less measured by a flow type particle image analyzer,
After irradiating a carbon material with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute, D50 (μm), which is a volume-based median diameter measured by a laser diffraction / scattering method,
Formula (1): Q 5min (%) / D50 (μm) ≦ 3.5
By using a carbon material characterized by satisfying the above as a negative electrode active material, it has been found that a non-aqueous secondary battery having excellent input / output characteristics and excellent cycle characteristics can be provided, and the present invention has been completed. It was.

すなわち本発明の要旨は以下のとおりである。
本発明1は、リチウムイオンを吸蔵・放出することが可能な、複数の黒鉛粒子から形成される非水系二次電池用炭素材であって、
炭素材に、28kHzの超音波を出力60Wで5分間照射した後、フロー式粒子像分析装置により測定した粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)であるQ5min(%)と、
炭素材に、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、レーザー回折/散乱法により測定した体積基準のメジアン径であるD50(μm)が、
式(1):Q5min(%)/D50(μm) ≦ 3.5
を満足することを特徴とする炭素材に関する。
本発明2は、Q5min(%)が40%以下である、本発明1の非水系二次電池用炭素材に関する。
本発明3は、炭素材を室温から1000℃まで昇温させ、熱分解質量分析計(TPD−MS)により測定した脱離CO量と脱離COの合計量が125μmol/g以下である、本発明1又は2の非水系二次電池用炭素材に関する。
本発明4は、炭素材を室温から1000℃まで昇温させ、熱分解質量分析計(TPD−MS)により測定した脱離CO量が100μmol/g以下である、本発明1〜3のいずれかの非水系二次電池用炭素材に関する。
本発明5は、炭素材を室温から1000℃まで昇温させ、熱分解質量分析計(TPD−MS)により測定した脱離CO量が25μmol/g以下である、本発明1〜4のいずれかの非水系二次電池用炭素材に関する。
本発明6は、タップ密度が0.7g/cm以上、1.3g/cm以下ある、本発明1〜5のいずれかの非水系二次電池用炭素材に関する。
本発明7は、平均円形度が0.86以上である、本発明1〜6のいずれかの非水系二次電池用炭素材に関する。
本発明8は、BET比表面積が2m/g以上、30m/g以下である、本発明1〜7のいずれかの非水系二次電池用炭素材に関する。
本発明9は、体積基準のメジアン径(D50)が1μm以上、50μm以下である、本発明1〜8のいずれかの非水系二次電池用炭素材に関する。
本発明10は、X線広角回折法によるLcが90nm以上、d002が0.337nm以下である、本発明1〜9のいずれかの非水系二次電池用炭素材に関する。
本発明11は、黒鉛粒子が天然黒鉛を含有する、本発明1〜10のいずれかの非水系二次電池用炭素材に関する。
本発明12は、本発明1〜11のいずれかの炭素材と炭素質物を複合化したことを特徴とする、非水系二次電池用複合炭素材に関する。
本発明13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、電解質を備えるリチウムイオン二次電池であって、負極が、本発明1〜11のいずれかの非水系二次電池用炭素材又は本発明12の非水系二次電池用複合炭素材を含有することを特徴とする非水系二次電池に関する。
That is, the gist of the present invention is as follows.
The present invention 1 is a carbon material for a non-aqueous secondary battery formed of a plurality of graphite particles capable of inserting and extracting lithium ions,
After irradiating the carbon material with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 5 minutes, Q 5min (%) which is the number frequency (%) of the particle diameter of 5 μm or less measured by a flow type particle image analyzer,
After irradiating a carbon material with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute, D50 (μm), which is a volume-based median diameter measured by a laser diffraction / scattering method,
Formula (1): Q 5min (%) / D50 (μm) ≦ 3.5
It is related with the carbon material characterized by satisfying.
The present invention 2 relates to a carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention 1 having a Q 5min (%) of 40% or less.
In the present invention 3, the carbon material is heated from room temperature to 1000 ° C., and the total amount of desorbed CO and desorbed CO 2 measured by a pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS) is 125 μmol / g or less. The present invention relates to a carbon material for a non-aqueous secondary battery according to the first or second aspect.
Invention 4 is any one of Inventions 1 to 3, wherein the carbon material is heated from room temperature to 1000 ° C., and the amount of desorbed CO measured by a pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS) is 100 μmol / g or less. The non-aqueous secondary battery carbon material.
Invention 5 is any one of Inventions 1 to 4, wherein the carbon material is heated from room temperature to 1000 ° C., and the amount of desorbed CO 2 measured by a pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS) is 25 μmol / g or less. The present invention relates to a carbon material for such a non-aqueous secondary battery.
This invention 6 relates to the carbon material for non-aqueous secondary batteries in any one of this invention 1-5 whose tap density is 0.7 g / cm < 3 > or more and 1.3 g / cm < 3 > or less.
This invention 7 relates to the carbon material for non-aqueous secondary batteries in any one of this invention 1-6 whose average circularity is 0.86 or more.
The present invention 8, BET specific surface area of 2m 2 / g or more and 30 m 2 / g or less, for any of the non-aqueous secondary battery carbon material of the present invention 1-7.
This invention 9 relates to the carbon material for non-aqueous secondary batteries of any one of this invention 1-8 whose volume-based median diameter (D50) is 1 micrometer or more and 50 micrometers or less.
The present invention 10 relates to the carbon material for a non-aqueous secondary battery according to any one of the present inventions 1 to 9, wherein Lc by an X-ray wide angle diffraction method is 90 nm or more and d002 is 0.337 nm or less.
This invention 11 relates to the carbon material for non-aqueous secondary batteries in any one of this invention 1-10 in which a graphite particle contains natural graphite.
The present invention 12 relates to a composite carbon material for a non-aqueous secondary battery, wherein the carbon material according to any one of the present inventions 1 to 11 is combined with a carbonaceous material.
This invention 13 is a lithium ion secondary battery provided with the positive electrode and negative electrode which can occlude / release lithium ion, and an electrolyte, Comprising: A negative electrode is charcoal for nonaqueous secondary batteries in any one of this invention 1-11. The present invention relates to a nonaqueous secondary battery comprising the material or the composite carbon material for a nonaqueous secondary battery of the twelfth aspect of the present invention.

本発明の炭素材を負極活物質として用いることにより、入出力特性に優れ、かつサイクル特性にも優れた非水系二次電池、特にリチウムイオン二次電池をもたらすことができる理由としては、以下が考えられる。
炭素材を負極活物質として、極板を形成する場合、通常、(A)炭素材とバインダ等を混練してスラリーを調製する工程、(B)得られたスラリーを集電体に塗布・乾燥し、更にロールプレス等で圧力を加え高密度化する工程が採用される。(A)のスラリーを調製する工程においては、炭素材の粒子表面にバインダを付着させるため、炭素材とバインダ等を十分に混練する必要がある。混練時には炭素材に力学的な負荷がかかる。(B)の高密度化する工程でも、炭素材に力学的な負荷がかかる。これらの負荷によって、炭素材の破壊等を通じて微粉が発生すると、極板形成後に微粉が炭素材の母粒子と見かけ上接触していても、非水系二次電池の負極として用いた場合、初期コンディショニングの充放電時に容易に炭素材の母粒子から離れてしまうことで、(イ)導電パス切れ(電気伝導性の低減)による粒子間の抵抗上昇や、(ロ)電解液との接触面積が増えることで副反応(被膜形成)の増加による抵抗上昇に繋がり、入出力特性の低下を招くと推定される。
また、非水系二次電池を充電すると、負極活物質である炭素材粒子にリチウム等のイオンが挿入され粒子が膨張し、逆に放電すると炭素材粒子からこれが抜けるため、炭素材粒子が収縮する。非水系二次電池は再充放電可能な電池であるが、充放電を繰り返すと、炭素材粒子の膨張収縮が繰り返されることになる。この炭素材粒子の膨張収縮の際に、炭素材の母粒子から微粉が剥離して孤立化すると、充放電に寄与しなくなり、電池容量の低下を招くと推測される。この剥離孤立化する微粉は、充放電を繰り返すほど増加する傾向があり、結果的にサイクル特性の悪化を招くと推定される。
The reason why the carbon material of the present invention can be used as a negative electrode active material to provide a non-aqueous secondary battery, particularly a lithium ion secondary battery, which has excellent input / output characteristics and excellent cycle characteristics, is as follows. Conceivable.
When forming an electrode plate using a carbon material as a negative electrode active material, usually (A) a step of preparing a slurry by kneading a carbon material and a binder, (B) applying and drying the obtained slurry to a current collector In addition, a step of increasing the density by applying pressure with a roll press or the like is employed. In the step of preparing the slurry (A), it is necessary to sufficiently knead the carbon material and the binder in order to adhere the binder to the particle surface of the carbon material. During kneading, a mechanical load is applied to the carbon material. Even in the step (B) of increasing the density, a mechanical load is applied to the carbon material. When fine powder is generated due to destruction of the carbon material due to these loads, even if the fine powder is apparently in contact with the base material of the carbon material after the electrode plate is formed, initial conditioning is required when used as a negative electrode for a non-aqueous secondary battery. By being easily separated from the carbon material base particles during charging / discharging, (b) increase in resistance between particles due to disconnection of the conductive path (reduction of electrical conductivity) and (b) increase in contact area with the electrolyte It is estimated that this leads to an increase in resistance due to an increase in side reaction (film formation) and a decrease in input / output characteristics.
In addition, when a non-aqueous secondary battery is charged, ions such as lithium are inserted into the carbon material particles that are the negative electrode active material, and the particles expand, and conversely, when discharged, the carbon material particles shrink from the carbon material particles, and the carbon material particles contract. . The non-aqueous secondary battery is a rechargeable / dischargeable battery. However, when charging / discharging is repeated, the expansion and contraction of the carbon material particles are repeated. During the expansion and contraction of the carbon material particles, if the fine powder is separated from the carbon material particles and is isolated, it is assumed that the carbon material particles do not contribute to charge / discharge and cause a decrease in battery capacity. The fine powder that is separated and isolated tends to increase as charge and discharge are repeated, and it is estimated that the cycle characteristics are deteriorated as a result.

本発明の非水系二次電池用炭素材は、炭素材に、28kHzの超音波を出力60Wで5分間照射した後、フロー式粒子像分析装置により測定した粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)であるQ5min(%)と、炭素材に、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、レーザー回折/散乱法により測定した体積基準のメジアン径であるD50(μm)が、式(1):Q5min(%)/D50(μm) ≦ 3.5を満足するものであるが、このことは、炭素材の粒子強度が強く、物理的衝撃といった力学的な負荷が加わった際に微粉の発生が少ないということを示している。よって、上記(A)のスラリーを調製する工程や、(B)の高密度化する工程において、微粉の発生が少ないものといえる。そのため、本発明の炭素材を負極活物質として用いることにより、電気伝導性の低減が抑えられ、副反応の増加も抑制され、入出力特性に優れる非水系二次電池(特に、リチウムイオン二次電池)がもたらされると考えられる。更に、本発明の炭素材は粒子強度が強いため、充放電の繰り返しにおいて、剥離孤立化する微粉が少なく、ひいては電気伝導性の低減が生じ難いことで、サイクル特性に優れる非水系二次電池(リチウムイオン二次電池)がもたらされると考えられる。 The carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention is obtained by irradiating a carbon material with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 5 minutes, and then measuring the number of particles having a particle diameter of 5 μm or less (%) measured by a flow type particle image analyzer. Q5min (%), and D50 (μm), which is a volume-based median diameter measured by a laser diffraction / scattering method after irradiating a carbon material with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute, (1): Q 5 min (%) / D50 (μm) ≦ 3.5 is satisfied, but this is because the carbon material has high particle strength and is subjected to a mechanical load such as physical impact. Shows that the generation of fine powder is small. Therefore, it can be said that there is little generation | occurrence | production of a fine powder in the process of preparing the said slurry of (A), and the process of increasing the density of (B). Therefore, by using the carbon material of the present invention as a negative electrode active material, a non-aqueous secondary battery (particularly a lithium ion secondary battery) that suppresses a decrease in electrical conductivity, suppresses an increase in side reactions, and has excellent input / output characteristics. Battery). Furthermore, since the carbon material of the present invention has a high particle strength, there are few fine powders to be separated and isolated during repeated charge and discharge, and as a result, it is difficult to cause a reduction in electrical conductivity, so that a non-aqueous secondary battery having excellent cycle characteristics ( A lithium ion secondary battery).

本発明の非水系二次電池用炭素材は、物理的衝撃が加わったとしても粒子強度が強いため微粉の発生が少なく、これを負極活物質として用いることにより、入出力特性に優れ、かつサイクル特性に優れる非水系二次電池、特にリチウム二次電池を提供することができる。   The carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention has high particle strength even when a physical impact is applied, so that the generation of fine powder is small, and by using this as a negative electrode active material, the input / output characteristics are excellent, and the cycle It is possible to provide a non-aqueous secondary battery excellent in characteristics, particularly a lithium secondary battery.

複数の黒鉛粒子から形成される炭素材の模式図である(走査型電子顕微鏡観察において、複数の境界線を持つ黒鉛粒子から構成されることが確認された場合に相当する)。It is a schematic diagram of a carbon material formed from a plurality of graphite particles (corresponding to a case where it is confirmed that the carbon material is composed of graphite particles having a plurality of boundary lines in observation with a scanning electron microscope). 複数の黒鉛粒子から形成される炭素材の模式図である(偏光顕微鏡観察に於いて、複数の異なる結晶配向を持つ黒鉛粒子から構成されることが確認された場合に相当する)。It is a schematic diagram of a carbon material formed from a plurality of graphite particles (corresponding to the case where it is confirmed by a polarizing microscope observation that it is composed of graphite particles having a plurality of different crystal orientations).

以下、本発明の内容を詳細に述べるが、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。   The contents of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to these forms unless it exceeds the gist.

本発明の非水系二次電池用炭素材は、リチウムイオンを吸蔵・放出することが可能な、複数の黒鉛粒子から形成される非水系二次電池用炭素材であって、炭素材に、28kHzの超音波を出力60Wで5分間照射した後、フロー式粒子像分析装置により測定した粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)であるQ5min(%)と、炭素材に、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、レーザー回折/散乱法により測定した体積基準のメジアン径であるD50(μm)が、
式(1):Q5min(%)/D50(μm) ≦ 3.5
を満足することを特徴とする。
The carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention is a carbon material for a non-aqueous secondary battery formed of a plurality of graphite particles capable of occluding and releasing lithium ions. After being irradiated for 5 minutes at an output of 60 W, Q 5 min (%), which is the number frequency (%) of particles having a particle diameter of 5 μm or less as measured by a flow particle image analyzer, and an ultrasonic wave of 28 kHz on a carbon material. Is irradiated with an output of 60 W for 1 minute, and D50 (μm), which is a volume-based median diameter measured by a laser diffraction / scattering method,
Formula (1): Q 5min (%) / D50 (μm) ≦ 3.5
It is characterized by satisfying.

本発明において、5分間の超音波照射後の粒径5μm以下の粒子個数頻度であるQ5min(%)と体積基準のメジアン径であるD50(μm)の比が、式(1)で規定する範囲を満足するということは、炭素材の粒子強度が強く、物理的衝撃が加わったとしても微粉の発生が少ないということを示している。そのため、本発明の炭素材を負極活物質として、極板を形成する場合等において微粉の発生が少なく、また、電池の充放電の繰り返しにおいて、剥離孤立化する微粉も少ないため、入出力特性に優れ、かつサイクル特性に優れる非水系二次電池、特にリチウムイオン二次電池を与えることができる。 In the present invention, the ratio of Q 5min (%), which is the frequency of the number of particles having a particle diameter of 5 μm or less after 5 minutes of ultrasonic irradiation, to D50 (μm), which is a volume-based median diameter, is defined by Equation (1). Satisfying the range indicates that the particle strength of the carbon material is strong, and even when a physical impact is applied, the generation of fine powder is small. Therefore, when the electrode plate is formed using the carbon material of the present invention as a negative electrode active material, there is little generation of fine powder. A non-aqueous secondary battery excellent in cycle characteristics, particularly a lithium ion secondary battery can be provided.

本明細書における超音波照射後の粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)及び体積基準のメジアン径の測定方法は以下のとおりである。
<超音波照射後の粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)>
超音波照射後の粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)は、分散媒50mlに試料0.2gを混合し、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−2000)に導入し、28kHzの超音波を出力60Wで所定時間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定して粒子個数を測定し、全体に占める粒径5μm以下の粒子個数の割合を求めたものである。本明細書では、粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)について、超音波の照射時間が5分の場合をQ5min(%)、1分の場合をQ1min(%)、10分の場合をQ10min(%)と表す。
分散媒は、試料を液中に均一に分散できる媒体であれば特に限定されず、例えばエタノール、ブタノール等のアルコール類、水を用いることができる。分散剤を含有させた分散剤溶液も使用することができ、例えば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(登録商標ツィーン20)の0.2体積%水溶液が挙げられる。
The method for measuring the frequency (%) of the number of particles having a particle diameter of 5 μm or less and the volume-based median diameter after ultrasonic irradiation in this specification is as follows.
<Number of particles having a particle size of 5 μm or less after ultrasonic irradiation (%)>
The frequency (%) of the number of particles having a particle diameter of 5 μm or less after ultrasonic irradiation is obtained by mixing 0.2 g of a sample with 50 ml of a dispersion medium and introducing it into a flow type particle image analyzer (for example, FPIA-2000 manufactured by Sysmex Industrial) After irradiating a 28 kHz ultrasonic wave with an output of 60 W for a predetermined time, the number of particles was measured with a detection range of 0.6 to 400 μm, and the ratio of the number of particles having a particle size of 5 μm or less to the whole was obtained. . In the present specification, the particle diameter of 5μm or less of particles number frequency (%), the case where the irradiation time of ultrasonic waves 5 minutes Q 5min (%), in the case of 1 minute Q 1min (%), when the 10-minute Is expressed as Q 10 min (%).
The dispersion medium is not particularly limited as long as it can uniformly disperse the sample in the liquid. For example, alcohols such as ethanol and butanol, and water can be used. A dispersant solution containing a dispersant can also be used, and examples thereof include a 0.2% by volume aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate (registered trademark Tween 20), which is a surfactant.

<体積基準のメジアン径(μm)>
体積基準のメジアン径(μm)は、分散媒10mlに試料0.01gを混合し、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(例えば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、装置において体積基準のメジアン径として測定したものである。本明細書では、一般的な意味においての体積基準のメジアン径についてはd50と表し、本発明の炭素材の関連における体積基準のメジアン径についてはD50と表す。
分散媒は、試料を液中に均一に分散できる媒体であれば特に限定されず、例えばエタノール、ブタノールのアルコール類、水を用いることができる。分散剤を含有させた分散剤溶液も使用することができ、例えば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(登録商標ツィーン20)の0.2体積%水溶液が挙げられる。
<Volume-based median diameter (μm)>
The volume-based median diameter (μm) is obtained by mixing 0.01 g of a sample with 10 ml of a dispersion medium and introducing the mixture into a laser diffraction / scattering type particle size distribution analyzer (for example, LA-920 manufactured by HORIBA), and outputs an ultrasonic wave of 28 kHz at 60 W. And then measured as a volume-based median diameter in the apparatus. In this specification, the volume-based median diameter in a general sense is represented as d50, and the volume-based median diameter in the context of the carbon material of the present invention is represented as D50.
The dispersion medium is not particularly limited as long as it can uniformly disperse the sample in the liquid. For example, ethanol, butanol alcohols, and water can be used. A dispersant solution containing a dispersant can also be used, and examples thereof include a 0.2% by volume aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate (registered trademark Tween 20), which is a surfactant.

<粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)/体積基準のメジアン径D50(μm)の比>
本発明においては、本発明の炭素材について、28kHzの超音波を出力60Wで5分間照射した後の粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)であるQ5min(%)と、体積基準のメジアン径であるD50(μm)の比(Q5min/D50)は3.5以下であり、好ましくは3.0以下、より好ましくは2.5以下である。一方、下限値は特に限定はされないが、0.1以上であることができる。
上記範囲であれば、極板形成時の微粉発生をより抑制することができ、導電パス切れや電解液との副反応による抵抗増加が生じ難く、入出力特性に優れる非水系二次電池、特にリチウムイオン二次電池をもたらすことができ、また、充放電の繰り返しにおける炭素材粒子の膨張収縮の際にも微粉の剥離孤立化による導電パス切れが生じ難く、サイクル特性に優れる非水系二次電池、特にリチウムイオン二次電池をもたらすことができる。
<Ratio of the number of particles having a particle diameter of 5 μm or less (%) / volume-based median diameter D50 (μm)>
In the present invention, for the carbon material of the present invention, Q 5min (%), which is the number frequency (%) of particles having a particle diameter of 5 μm or less after being irradiated with ultrasonic waves of 28 kHz for 5 minutes at an output of 60 W, and volume-based median The ratio of the diameter D50 (μm) (Q 5min / D50) is 3.5 or less, preferably 3.0 or less, more preferably 2.5 or less. On the other hand, the lower limit is not particularly limited, but can be 0.1 or more.
If it is in the above range, the generation of fine powder during electrode plate formation can be further suppressed, resistance increase due to side reactions with conductive paths and electrolytes is unlikely to occur, and non-aqueous secondary batteries excellent in input / output characteristics, particularly A non-aqueous secondary battery that can provide a lithium-ion secondary battery and that is excellent in cycle characteristics because the conductive path is not easily cut off due to separation and isolation of fine particles even during the expansion and contraction of carbon material particles during repeated charging and discharging. In particular, a lithium ion secondary battery can be provided.

また、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後の粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)であるQ1min(%)とD50(μm)の比(Q1min/D50)は、特に限定はされないが、好ましくは2.4以下、より好ましくは2.0以下、更に好ましくは1.8以下、特に好ましくは1.5以下である。一方、下限値は特に限定はされないが、0.1以上とすることができる。
上記範囲であれば、本発明の炭素材を負極活物質として用いた非水系二次電池、特にリチウムイオン二次電池において、充放電時の微粉の剥離孤立化による導電パス切れが生じ難く、優れたサイクル特性を容易にもたらすことができる。
Further, the ratio (Q 1min / D50) between Q 1min (%) and D50 (μm), which is the frequency (%) of the number of particles having a particle size of 5 μm or less after irradiation with 28 kHz ultrasonic waves at 60 W for 1 minute, is particularly Although not limited, it is preferably 2.4 or less, more preferably 2.0 or less, still more preferably 1.8 or less, and particularly preferably 1.5 or less. On the other hand, the lower limit is not particularly limited, but can be 0.1 or more.
Within the above range, in non-aqueous secondary batteries using the carbon material of the present invention as a negative electrode active material, in particular, lithium ion secondary batteries, it is difficult to cause disconnection of conductive paths due to separation and separation of fine powder during charge and discharge, and excellent Cycle characteristics can be easily provided.

更に、28kHzの超音波を出力60Wで10分間照射した後の粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)であるQ10minとD50(μm)の比(Q10min/D50)は、特に限定はされないが、好ましくは4.0以下、より好ましくは3.5以下、更に好ましくは3.3以下、特に好ましくは3.0以下である。一方、下限値は特に限定はされないが、0.1以上とすることができる。
上記範囲であれば、本発明の炭素材を負極活物質として用いた非水系二次電池、特にリチウムイオン二次電池において、充放電時の微粉の剥離孤立化等微粉の剥離孤立化による導電パス切れが生じ難く、優れたサイクル特性を容易にもたらすことができる。
Further, the ratio (Q 10min / D50) between Q 10min and D50 (μm), which is the number frequency (%) of particles having a particle size of 5 μm or less after irradiation with 28 kHz ultrasonic waves at 60 W for 10 minutes, is not particularly limited. However, it is preferably 4.0 or less, more preferably 3.5 or less, still more preferably 3.3 or less, and particularly preferably 3.0 or less. On the other hand, the lower limit is not particularly limited, but can be 0.1 or more.
Within the above range, in a non-aqueous secondary battery using the carbon material of the present invention as a negative electrode active material, in particular, a lithium ion secondary battery, a conductive path due to fine powder separation and isolation such as fine powder separation and isolation during charge and discharge. Cutting is difficult to occur, and excellent cycle characteristics can be easily provided.

<黒鉛粒子>
本発明の炭素材は、複数の黒鉛粒子から形成されるものである。ここで、黒鉛粒子には、天然黒鉛粒子、人造黒鉛粒子等が挙げられる。天然黒鉛粒子、人造黒鉛粒子は商業的に容易に入手可能であり、理論上372mAh/gの高い充放電容量を有し、更には他の負極用活物質を用いた場合と比較して、高電流密度での充放電特性の改善効果が大きいため好ましい。黒鉛粒子としては、不純物の少ないものが好ましく、必要に応じて、公知である種々の精製処理を施して用いることができる。また、上記の中でも、高容量かつ高電流密度での充放電特性が良好な点から天然黒鉛粒子がより好ましい。
<Graphite particles>
The carbon material of the present invention is formed from a plurality of graphite particles. Here, the graphite particles include natural graphite particles, artificial graphite particles and the like. Natural graphite particles and artificial graphite particles are easily available commercially, theoretically have a high charge / discharge capacity of 372 mAh / g, and are higher than those using other negative electrode active materials. This is preferable because the effect of improving charge / discharge characteristics at current density is great. The graphite particles preferably have few impurities, and can be used after being subjected to various known purification treatments, if necessary. Of the above, natural graphite particles are more preferable from the viewpoint of good charge / discharge characteristics at high capacity and high current density.

本発明の炭素材において、複数の黒鉛粒子から形成されるとは、前記黒鉛粒子(天然黒鉛粒子、人造黒鉛粒子)の組み合わせであってもよく、前記単独の黒鉛粒子の2個以上の組み合わせであってもよい。ここで、本発明において、炭素材が「複数の黒鉛粒子から形成される」とは、非水系二次電池用炭素材又は炭素材を含有する電極の断面を、走査型電子顕微鏡及び/又は偏光顕微鏡によって観察したときに、約10〜数10μmの大きさの炭素材粒子の断面において、以下の少なくともいずれかが確認される場合と定義する。
・走査型電子顕微鏡観察において、複数の境界線を持つ黒鉛粒子から構成されることが確認された場合(図1)。
・偏光顕微鏡観察において、複数の異なる結晶配向を持つ黒鉛粒子から構成されることが確認された場合(図2)。
In the carbon material of the present invention, being formed from a plurality of graphite particles may be a combination of the graphite particles (natural graphite particles, artificial graphite particles), or a combination of two or more of the single graphite particles. There may be. Here, in the present invention, the carbon material is “formed from a plurality of graphite particles” means that the carbon material for a non-aqueous secondary battery or the cross section of the electrode containing the carbon material is scanned with a scanning electron microscope and / or polarized light. It is defined as a case where at least one of the following is confirmed in a cross section of carbon material particles having a size of about 10 to several tens of μm when observed with a microscope.
-When it is confirmed by scanning electron microscope observation that it is composed of graphite particles having a plurality of boundary lines (Fig. 1).
-When it is confirmed in the polarizing microscope observation that it is composed of graphite particles having a plurality of different crystal orientations (FIG. 2).

天然黒鉛は、その性状によって、鱗片状黒鉛(Flake Graphite)、鱗状黒鉛(Crystal Line Graphite)、塊状黒鉛(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、及び「HANDBOOK OF CARBON, GRAPHITE, DIAMOND AND FULLERENES」(Noyes Publications発行)参照)。黒鉛化度は、鱗状黒鉛や塊状黒鉛が100%で最も高く、これに次いで鱗片状黒鉛が99.9%で高く、本発明において好適である。中でも不純物の少ないものが好ましく、必要に応じて、公知である種々の精製処理を施して用いることができる。   Natural graphite is classified into flake graphite (Flake Graphite), scale graphite (Crystal Line Graphite), bulk graphite (Vein Graphite), and soil graphite (Amorphous Graphite). (See Graphite section of Industrial Technology Center Co., Ltd., published in 1974, and “HANDBOOK OF CARBON, GRAPHITE, DIAMOND AND FULLERENES” (issued by Noyes Publications)). The degree of graphitization is the highest at 100% for scaly graphite and massive graphite, followed by scaly graphite at 99.9%, which is suitable in the present invention. Among them, those having few impurities are preferable, and can be used after performing various known purification treatments as necessary.

天然黒鉛の産地は、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。天然黒鉛の中でも、例えば、鱗状、鱗片状又は塊状の天然黒鉛、高純度化した鱗片状黒鉛等が挙げられる。   Natural graphite is produced in Madagascar, China, Brazil, Ukraine, Canada, etc., and scaly graphite is produced mainly in Sri Lanka. The main producers of soil graphite are the Korean Peninsula, China and Mexico. Among natural graphites, for example, scaly, scaly or massive natural graphite, highly purified scaly graphite and the like can be mentioned.

人造黒鉛としては、例えば、コールタールピッチ、石炭系重質油、常圧残油、石油系重質油、芳香族炭化水素、窒素含有環状化合物、硫黄含有環状化合物、ポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、天然高分子、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド、フルフリルアルコール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂等の有機物を焼成し、黒鉛化したものが挙げられる。
焼成温度は、2500℃以上、3200℃以下の範囲とすることができ、焼成の際、ケイ素含有化合物やホウ素含有化合物等を黒鉛化触媒として用いることもできる。
As artificial graphite, for example, coal tar pitch, coal heavy oil, atmospheric residue, petroleum heavy oil, aromatic hydrocarbon, nitrogen-containing cyclic compound, sulfur-containing cyclic compound, polyphenylene, polyvinyl chloride, polyvinyl Examples thereof include those obtained by baking and graphitizing organic substances such as alcohol, polyacrylonitrile, polyvinyl butyral, natural polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol-formaldehyde resin, and imide resin.
The firing temperature can be in the range of 2500 ° C. or more and 3200 ° C. or less, and a silicon-containing compound, a boron-containing compound, or the like can be used as a graphitization catalyst during firing.

本発明の炭素材は、本発明の効果を損なわない範囲で、非晶質炭素、その他金属やその酸化物を含むことができ、本発明の炭素材を、複数の天然黒鉛や人造黒鉛から形成する際に含んでいてもよい。その他金属としては、Sn、Si、Al、Bi等のLiと合金化可能な金属が挙げられる。   The carbon material of the present invention can contain amorphous carbon, other metals and oxides thereof as long as the effects of the present invention are not impaired, and the carbon material of the present invention is formed from a plurality of natural graphite and artificial graphite. May be included. Examples of other metals include metals that can be alloyed with Li, such as Sn, Si, Al, and Bi.

上記非晶質炭素は、有機物を通常2500℃未満の温度で焼成することで得ることができる。焼成温度は好ましくは600℃以上、より好ましくは900℃以上、更に好ましくは950℃以上であり、また、好ましくは2000℃以下、より好ましくは1400℃以下である。また、焼成の際、有機物にリン酸、ホウ酸、塩酸等の酸類、水酸化ナトリウム等のアルカリ類等を混合することもできる。
有機物としては、コールタールピッチ、乾留液化油等の石炭系重質油;常圧残油、減圧残油等の直留系重質油;原油、ナフサ等の熱分解時に副生するエチレンタール等の分解系重質油等の石油系重質油;アセナフチレン、デカシクレン、アントラセン等の芳香族炭化水素;フェナジンやアクリジン等の窒素含有環状化合物;チオフェン等の硫黄含有環状化合物;アダマンタン等の脂肪族環状化合物;ビフェニル、テルフェニル等のポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール等のポリビニルエステル類、ポリビニルアルコール等の熱可塑性高分子等が挙げられる。
The amorphous carbon can be obtained by firing an organic substance at a temperature usually less than 2500 ° C. The firing temperature is preferably 600 ° C. or higher, more preferably 900 ° C. or higher, still more preferably 950 ° C. or higher, preferably 2000 ° C. or lower, more preferably 1400 ° C. or lower. Further, at the time of firing, acids such as phosphoric acid, boric acid and hydrochloric acid, alkalis such as sodium hydroxide and the like can be mixed with the organic matter.
Examples of organic substances include coal heavy oils such as coal tar pitch and dry distillation liquefied oil; straight heavy oils such as atmospheric residual oil and vacuum residual oil; ethylene tar by-produced during thermal decomposition of crude oil, naphtha, etc. Heavy oils such as cracked heavy oils; aromatic hydrocarbons such as acenaphthylene, decacyclene and anthracene; nitrogen-containing cyclic compounds such as phenazine and acridine; sulfur-containing cyclic compounds such as thiophene; and aliphatic cyclics such as adamantane Compounds: Polyphenylene such as biphenyl and terphenyl, polyvinyl esters such as polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, and polyvinyl butyral, and thermoplastic polymers such as polyvinyl alcohol.

<非水系二次電池用炭素材の製造方法>
本発明の非水系二次電池用炭素材は、28kHzの超音波を出力60Wで5分間照射した後の粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)であるQ5min(%)と、体積基準のメジアン径であるD50(μm)の比(Q5min/D50)が式(1)で規定する範囲を満足すれば、その製造方法は、特に限定されない。
例えば、鱗片状黒鉛を原料として、球形化処理した黒鉛(以降、球形化黒鉛という)であることができる。ここで、球形化処理とは、機械的作用を繰り返し与えることによって、処理中に生成する微粉を、母粒子に付着及び/又は母粒子に内包させながら、炭素材を得る処理である。
以下、第1工程〜第3工程に分けて説明する。鱗片状黒鉛を原料として説明するが、原料は、黒鉛粒子の種類によって、適宜変更することができる。
(第1工程)原料である鱗片状黒鉛の粒度を調整する工程;
(第2工程)第1工程で得られた鱗片状黒鉛に対して球形化処理を行う工程;
(第3工程)必要に応じ、第2工程で得られた球形化黒鉛を高純度化処理する工程。
<Method for producing carbon material for non-aqueous secondary battery>
The carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention has a volume-based Q 5min (%) which is a particle number frequency (%) of a particle size of 5 μm or less after irradiating an ultrasonic wave of 28 kHz at an output of 60 W for 5 minutes. If the ratio (Q 5min / D50) of D50 (μm), which is the median diameter, satisfies the range defined by the formula (1), the manufacturing method is not particularly limited.
For example, it can be spheroidized graphite (hereinafter referred to as spheroidized graphite) using scaly graphite as a raw material. Here, the spheronization treatment is a treatment for obtaining a carbon material by repeatedly applying a mechanical action so that fine powder generated during the treatment adheres to and / or is included in the mother particles.
Hereinafter, the description will be divided into the first to third steps. Although scaly graphite will be described as a raw material, the raw material can be appropriately changed depending on the type of graphite particles.
(1st process) The process of adjusting the particle size of the scaly graphite which is a raw material;
(Second step) A step of spheroidizing the flaky graphite obtained in the first step;
(Third step) A step of subjecting the spheroidized graphite obtained in the second step to a high-purity treatment as necessary.

(第1工程)原料である鱗片状黒鉛の粒度を調整する工程
第1工程は、原料である鱗片状黒鉛の粒度を調整する工程である。粒度の調整は、第1工程で得られる鱗片状黒鉛の体積基準のメジアン径(d50)が、好ましくは1μm以上、より好ましくは2μm以上、更に好ましくは3μm以上、また、好ましくは200μm以下、より好ましくは100μm以下、更に好ましくは50μm以下、非常に好ましくは35μm以下、特に好ましくは20μm以下、最も好ましくは10μm以下となるように行うことができる。第1工程で得られる鱗片状黒鉛の体積基準のメジアン径(d50)が上記範囲にあれば、第2工程での球形化処理を進めやすく、非水系二次電池における不可逆容量の増加やサイクル特性の低下を防ぐことができる。
(1st process) The process of adjusting the particle size of the flaky graphite which is a raw material The 1st process is a process of adjusting the particle size of the flaky graphite which is a raw material. For the adjustment of the particle size, the volume-based median diameter (d50) of the scaly graphite obtained in the first step is preferably 1 μm or more, more preferably 2 μm or more, still more preferably 3 μm or more, and preferably 200 μm or less. It can be carried out so that the thickness is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, very preferably 35 μm or less, particularly preferably 20 μm or less, and most preferably 10 μm or less. If the volume-based median diameter (d50) of the scaly graphite obtained in the first step is within the above range, the spheroidization treatment in the second step is easy to proceed, and the increase in irreversible capacity and cycle characteristics in the nonaqueous secondary battery. Can be prevented.

第1工程で得られる鱗片状黒鉛の体積基準のメジアン径(d50)を上記範囲に調整する方法として、例えば天然黒鉛を粉砕及び/又は分級する方法が挙げられる。
粉砕処理に用いる装置は、特に限定されず、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、微粉砕機としては機械式粉砕機、気流式粉砕機、旋回流式粉砕機等が挙げられる。具体的には、ボールミル、振動ミル、ピンミル、攪拌ミル、ジェットミル、サイクロンミル、ターボミル等が挙げられる。
分級処理に用いる装置は、特に限定されず、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。
Examples of a method for adjusting the volume-based median diameter (d50) of the scaly graphite obtained in the first step to the above range include a method of pulverizing and / or classifying natural graphite.
The apparatus used for the pulverization is not particularly limited. For example, the coarse pulverizer includes a shearing mill, a jaw crusher, an impact crusher, a cone crusher, and the like, and the intermediate pulverizer includes a roll crusher, a hammer mill, and the like. Examples of the fine pulverizer include a mechanical pulverizer, an airflow pulverizer, and a swirl flow pulverizer. Specific examples include a ball mill, a vibration mill, a pin mill, a stirring mill, a jet mill, a cyclone mill, and a turbo mill.
The apparatus used for the classification process is not particularly limited. For example, in the case of dry sieving, a rotary sieve, a swaying sieve, a rotating sieve, a vibrating sieve, etc. can be used. Can use gravity classifiers, inertial force classifiers, centrifugal classifiers (classifiers, cyclones, etc.), wet sieving, mechanical wet classifiers, hydraulic classifiers, settling classifiers, A centrifugal wet classifier or the like can be used.

第1工程で得られる鱗片状黒鉛は、上記条件以外の条件として、以下のような物性を選択することが好ましい。鱗片状黒鉛に含まれる灰分は、全質量に対して、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下、更に好ましくは0.1質量%以下である。また、灰分の下限は1ppm以上であることが好ましい。   The scale-like graphite obtained in the first step preferably has the following physical properties as conditions other than the above conditions. The ash content in the scaly graphite is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, and still more preferably 0.1% by mass or less with respect to the total mass. Moreover, it is preferable that the minimum of ash content is 1 ppm or more.

上記範囲にあれば、リチウム二次電池とした場合に、充放電時の炭素材と電解液との反応による電池性能の劣化を無視できる程度に抑えることができる。また、炭素材の製造に多大な時間とエネルギーと汚染防止のための設備とを必要としないため、コストの上昇も抑えられる。   If it is in the said range, when it is set as a lithium secondary battery, the deterioration of the battery performance by reaction with the carbon material and electrolyte solution at the time of charging / discharging can be suppressed to such an extent that it can be disregarded. Further, since a great amount of time, energy, and equipment for preventing contamination are not required for producing the carbon material, an increase in cost can be suppressed.

鱗片状黒鉛のアスペクト比は、通常3以上、好ましくは5以上、より好ましくは10以上、更に好ましくは15以上であり、また、通常1000以下、好ましくは500以下、より好ましくは100以下、更に好ましくは50以下である。上記範囲にあれば、一方向からの加圧をした際に接触面積が適度なため、強固な造粒体が形成することができる。   The aspect ratio of the flaky graphite is usually 3 or more, preferably 5 or more, more preferably 10 or more, still more preferably 15 or more, and usually 1000 or less, preferably 500 or less, more preferably 100 or less, still more preferably. Is 50 or less. If it exists in the said range, since the contact area is moderate when it pressurizes from one direction, a strong granulated body can be formed.

鱗片状黒鉛の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、結晶子サイズLcは通常90nm以上、好ましくは95nm以上である。面間隔(d002)及び結晶子の大きさ(Lc)は、負極材バルクの結晶性を示す値であり、(002)面の面間隔(d002)の値が小さいほど、また結晶子の大きさ(Lc)が大きいほど結晶性が高い負極材であることを示し、黒鉛層間に入るリチウムの量が理論値に近づくので容量が増加する。結晶性が低いと高結晶性黒鉛を電極に用いた場合の優れた電池特性(高容量で、かつ不可逆容量が低い)が発現されない。面間隔(d002)と結晶子サイズ(Lc)は、上記範囲が組み合わされていることが特に好ましい。X線回折は、後述する方法により測定する。   The interplanar spacing (d002) of the 002 plane of the scaly graphite by the X-ray wide angle diffraction method is usually 0.337 nm or less, preferably 0.336 nm or less, and the crystallite size Lc is usually 90 nm or more, preferably 95 nm or more. The face spacing (d002) and the crystallite size (Lc) are values indicating the crystallinity of the negative electrode material bulk. The smaller the (002) face spacing (d002) value, the larger the crystallite size. A larger (Lc) indicates a negative electrode material with higher crystallinity, and the amount of lithium entering the graphite layer approaches the theoretical value, so the capacity increases. When the crystallinity is low, excellent battery characteristics (high capacity and low irreversible capacity) when high crystalline graphite is used for the electrode are not exhibited. It is particularly preferable that the above-mentioned ranges are combined for the interplanar spacing (d002) and the crystallite size (Lc). X-ray diffraction is measured by the method described later.

鱗片状黒鉛のタップ密度は、通常0.1g/cm以上であり、好ましくは0.15g/cm以上、より好ましくは0.2g/cm以上である。タップ密度は、後述する方法により測定する。 The tap density of the flaky graphite 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. The tap density is measured by the method described later.

鱗片状黒鉛のアルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおける1580cm−1付近のピーク強度に対する1360cm−1付近のピーク強度の比であるラマンR値は通常0.05以上であり、また、通常0.9以下、好ましくは0.7以下、より好ましくは0.5以下である。R値は、後述する方法により測定する。 Raman R value is the ratio of the peak intensity at around 1360 cm -1 to the peak intensity near 1580 cm -1 in the argon ion laser Raman spectrum of the flake graphite is usually 0.05 or more, and usually 0.9 or less, preferably Is 0.7 or less, more preferably 0.5 or less. The R value is measured by the method described later.

鱗片状黒鉛のBET法による比表面積は、通常0.3m/g以上、好ましくは0.5m/g以上、より好ましくは1m/g以上であり、また、通常30m/g以下、好ましくは20m/g以下、より好ましくは15m/g以下である。BET法による比表面積は、後述する方法により測定する。 The specific surface area of the scaly graphite by the BET method is usually 0.3 m 2 / g or more, preferably 0.5 m 2 / g or more, more preferably 1 m 2 / g or more, and usually 30 m 2 / g or less. Preferably it is 20 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 15 m < 2 > / g or less. The specific surface area by the BET method is measured by the method described later.

(第2工程)鱗片状黒鉛に対して球形化処理を行う工程
第2工程は、第1工程で得られる鱗片状黒鉛に、機械的作用を与えることにより球形化処理を行う工程である。第1の工程で得られた鱗片状黒鉛に加えて、更なる鱗片状黒鉛、鱗状黒鉛、磨砕された黒鉛微粉を併用することができる。
(2nd process) The process of spheroidizing a flaky graphite The 2nd process is a process of performing a spheroidizing process by giving a mechanical action to the flaky graphite obtained at the 1st process. In addition to the scaly graphite obtained in the first step, further scaly graphite, scaly graphite, and ground graphite fine powder can be used in combination.

球形化処理に用いる装置としては、例えば、衝撃力を主体に、処理対象の粒子の相互作用も含めた圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を繰り返し粒子に与える装置を用いることができる。   As an apparatus used for the spheroidization process, for example, an apparatus that repeatedly gives mechanical action such as compression, friction, shearing force, etc. including interaction of particles to be processed, mainly to impact force, to the particles can be used.

具体的には、ケーシング内部に多数のブレードを設置したローターを有し、そのローターが高速回転することによって、内部に導入された鱗片状黒鉛に対して衝撃圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を与え、表面処理を行なう装置が好ましい。また、処理対象の粒子を循環させることによって機械的作用を繰り返し与える機構を有する装置が好ましい。処理対象の粒子を循環させる方式としては、循環機構を有した装置1台で処理対象の粒子を循環することで繰り返し機械的作用を与える方式でも、数台から数十台の装置を直列につなぎ、その中を処理対象の粒子が連続的に処理されていくことで、繰り返し処理を与える方式でもよい。機械的作用を与える好ましい装置としては、例えば、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロン、クリプトロンオーブ(アーステクニカ社製)、CFミル(宇部興産社製)、ジェットミル、メカノフュージョンシステム、ファカルティー、ACMパルペライザー、イノマイザー(ホソカワミクロン社製)、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)等が挙げられる。   Specifically, it has a rotor with a large number of blades installed inside the casing, and when the rotor rotates at high speed, mechanical properties such as impact compression, friction, and shear force are applied to the flake graphite introduced inside. An apparatus that provides an action and performs surface treatment is preferable. Further, an apparatus having a mechanism that repeatedly gives mechanical action by circulating particles to be treated is preferable. As a method of circulating the particles to be treated, even a method in which mechanical treatment is repeatedly performed by circulating particles to be treated by one device having a circulation mechanism, several to several tens of devices are connected in series. In addition, a method may be used in which the processing target particles are continuously processed to give repeated processing. Preferable devices that give mechanical action include, for example, a hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), kryptron, kryptron orb (manufactured by Earth Technica), CF mill (manufactured by Ube Industries), jet mill, mechanofusion. Examples thereof include a system, a faculty, an ACM pulperizer, an inomizer (manufactured by Hosokawa Micron Co.), and a theta composer (manufactured by Deoksugaku Kogyo Co., Ltd.).

上記装置を用いて処理する場合、例えば、回転するローターの周速度は、30m/秒以上とすることができ、好ましくは50m/秒以上、より好ましくは60m/秒以上、更に好ましくは70m/秒以上、また、100m/秒以下とすることができる。上記範囲であれば、より効率的に球形化できると同時に、微粉を、母粒子に付着及び/又は母粒子に内包させることができるため好ましい。
また、鱗片状黒鉛に機械的作用を与える処理は、単に鱗片状黒鉛を通過させるだけでも可能であるが、鱗片状黒鉛を装置に導入してから30秒以上装置内を循環又は滞留させて処理するのが好ましく、より好ましくは1分以上、更に好ましくは3分以上、特に好ましくは5分以上装置内を循環又は滞留させて処理する。
When processing using the above apparatus, for example, the peripheral speed of the rotating rotor can be 30 m / second or more, preferably 50 m / second or more, more preferably 60 m / second or more, and even more preferably 70 m / second. In addition, it can be set to 100 m / second or less. If it is the said range, since it can spheroidize more efficiently and a fine powder can adhere to a mother particle and / or be included in a mother particle, it is preferable.
In addition, the treatment that gives mechanical action to the flake graphite can be performed simply by passing the flake graphite, but the treatment is performed by circulating or staying in the apparatus for 30 seconds or more after the flake graphite is introduced into the apparatus. More preferably, the treatment is performed by circulating or staying in the apparatus for 1 minute or longer, more preferably for 3 minutes or longer, particularly preferably for 5 minutes or longer.

ここで、球形化処理中に鱗片状黒鉛の破壊によって生成される微粉を、母粒子に付着及び/又は母粒子に内包させながら球形化処理して、球形化黒鉛を調製することにより、粒子強度を高め、物理的衝撃を加えても微粉の発生量を少なくすることができる。球形化処理中に生成する微粉を、母粒子に付着及び/又は母粒子に内包させるためには、母粒子−母粒子間、母粒子−微粉間、母粒子−微粉間の結着力を強くすることが好ましい。例えば、鱗片状黒鉛に、衝撃力を主体に処理対象の粒子の相互作用も含めた圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を繰り返し与え球形化処理を行う際に、黒鉛と大気中の酸素とが反応してCO、COが発生する。本発明者等は、鋭意検討の結果、発生するCO、COの量を特定の範囲とする条件で球形化処理することで、母粒子−母粒子間、母粒子−微粉間、微粉−微粉間の結着力を高められることを見出し、本発明の非水系二次電池用炭素材を得るに至った。 Here, the particle strength is obtained by preparing the spheroidized graphite by spheronizing the fine powder produced by the destruction of the scaly graphite during the spheroidizing process while adhering to the mother particle and / or enclosing it in the mother particle. Even if a physical impact is applied, the amount of fine powder generated can be reduced. In order to attach the fine powder generated during the spheroidizing treatment to the mother particle and / or to enclose it in the mother particle, the binding force between the mother particle and the mother particle, between the mother particle and the fine particle, or between the mother particle and the fine particle is increased. It is preferable. For example, when spheroidizing treatment is performed by repeatedly applying mechanical actions such as compression, friction, shearing force, etc., including the interaction of particles to be processed, mainly on impact force, to flaky graphite, graphite and atmospheric oxygen Reacts to generate CO 2 and CO. As a result of intensive studies, the present inventors have made spheroidizing treatment under conditions where the amount of generated CO 2 and CO is in a specific range, so that the particle size is between mother particles and mother particles, between mother particles and fine particles, and between fine particles and fine particles. It has been found that the binding force can be increased, and the carbon material for non-aqueous secondary batteries of the present invention has been obtained.

具体的には、球形化処理において、鱗片状黒鉛1kgから発生するCOの量が5mmol以下となる条件での処理が好ましく、より好ましくは4mmol以下、更に好ましくは3mmol以下である。下限は、特に限定されないが、例えば0.05mmol以上とすることができる。また、鱗片状黒鉛1kgから発生するCOの量が9mmol以下となる条件での処理が好ましく、より好ましくは8mmol以下、更に好ましくは7mmol以下である。下限は、特に限定されないが、例えば0.1mmol以上とすることができる。また、鱗片状黒鉛1kgから発生するCOとCOの合計量が14mmol以下となる条件での処理が好ましく、より好ましくは12mmol以下、更に好ましくは10mmol以下である。下限は、特に限定されないが、例えば0.15mmol以上とすることができる。上記範囲で処理することで、鱗片状黒鉛粒子のヒドロキシ基(−OH)、カルボキシル基(−C=O(−OH))、カルボニル基(=C=O)、キノン基等の黒鉛官能基量が少なくなるため、母粒子−母粒子間、母粒子-微粉間、微粉−微粉間の結着の妨げを少なくすることができ、粒子強度の強い炭素材が得られる。その結果、本発明の炭素材に物理的衝撃を加えた場合でも微粉の発生を抑制できると考えられる。 Specifically, in the spheronization treatment, treatment under conditions where the amount of CO generated from 1 kg of scaly graphite is 5 mmol or less is preferable, more preferably 4 mmol or less, and even more preferably 3 mmol or less. Although a minimum is not specifically limited, For example, it can be 0.05 mmol or more. Further, the treatment under the condition that the amount of CO 2 generated from 1 kg of scaly graphite is 9 mmol or less is preferable, more preferably 8 mmol or less, and still more preferably 7 mmol or less. Although a minimum is not specifically limited, For example, it can be set as 0.1 mmol or more. Further, the treatment under the condition that the total amount of CO and CO 2 generated from 1 kg of scaly graphite is 14 mmol or less is preferable, more preferably 12 mmol or less, and still more preferably 10 mmol or less. Although a minimum is not specifically limited, For example, it can be set to 0.15 mmol or more. By processing within the above range, the amount of graphite functional groups such as hydroxy group (—OH), carboxyl group (—C═O (—OH)), carbonyl group (═C═O), quinone group, etc. of the scaly graphite particles Therefore, the hindering of binding between the mother particles and the mother particles, between the mother particles and the fine particles, and between the fine particles and the fine particles can be reduced, and a carbon material having a high particle strength can be obtained. As a result, it is considered that the generation of fine powder can be suppressed even when a physical impact is applied to the carbon material of the present invention.

上記範囲に、球形化処理において発生するCO、COの量を制御する方法として、機械的作用を加える装置内を窒素等の不活性ガス雰囲気下にしたり、減圧下として酸素濃度を少なくする方法;鱗片状黒鉛を酸素に直接触れさせないように処理する方法;鱗片状黒鉛より酸素と反応しやすい助剤を混合することで助剤に酸素を優先的に反応させ、鱗片状黒鉛と酸素の反応を抑制する方法;原料の天然黒鉛が酸素に触れてしまった場合には不活性雰囲気での焼成処理を行い脱酸素して使用する等の方法がある。これらの方法は、適宜、組み合わせてもよい。
これらの中でも、鱗片状黒鉛を酸素に直接触れさせないように処理する方法を用いることが、窒素による窒息の懸念が無いこと、装置を減圧に耐えるような高価な密閉式構造にする必要がないこと、使用する助剤の除去工程が不要なこと、脱酸素を行うための焼成設備等の付帯設備を設ける必要がないことから好ましい。
In the above range, as a method of controlling the amount of CO 2 and CO generated in the spheronization treatment, a method of reducing the oxygen concentration by placing the inside of the device to which mechanical action is applied in an inert gas atmosphere such as nitrogen or under reduced pressure A method of treating flaky graphite so that it does not come into direct contact with oxygen; by mixing an auxiliary agent that reacts more easily with oxygen than flaky graphite, oxygen is preferentially reacted with the auxiliary agent, and the reaction between flaky graphite and oxygen In the case where the natural graphite as a raw material has come into contact with oxygen, there is a method of performing a baking treatment in an inert atmosphere and deoxidizing it. These methods may be appropriately combined.
Among these, it is not necessary to use a method of treating scaly graphite so that it does not come into direct contact with oxygen, there is no concern about suffocation due to nitrogen, and there is no need to make the device an expensive closed structure that can withstand decompression It is preferable because a step of removing the auxiliary agent to be used is unnecessary and it is not necessary to provide ancillary facilities such as a firing facility for performing deoxygenation.

鱗片状黒鉛を酸素に直接触れさせないように処理する方法としては、鱗片状黒鉛を下記1)及び2)の条件を満足する造粒剤の存在下で、球形化処理する方法が挙げられる。
1)前記鱗片状黒鉛に対して球形化処理を行う工程時に液体である;
2)造粒剤が有機溶剤を含まないか、有機溶剤を含む場合、有機溶剤の内、少なくとも1種は引火点を有さない、又は引火点を有するときには該引火点が5℃以上である。
Examples of the method for treating the flaky graphite so as not to directly contact oxygen include a method for spheroidizing the flaky graphite in the presence of a granulating agent that satisfies the following conditions 1) and 2).
1) It is a liquid during the step of spheroidizing the flaky graphite;
2) When the granulating agent does not contain an organic solvent or contains an organic solvent, at least one of the organic solvents does not have a flash point or has a flash point of 5 ° C. or higher. .

上記要件を満たす造粒剤を有することで、鱗片状黒鉛表面に液体による皮膜ができ、鱗片状黒鉛と酸素との接触が抑制できる。
本発明の実施形態で用いる造粒剤は、有機溶剤を含まないか、有機溶剤を含む場合、有機溶剤の内、少なくとも1種は引火点を有さない、あるいは引火点を有するときは引火点が5℃以上のものである。これにより、鱗片状黒鉛を球形化する際に、衝撃や発熱に誘発される有機化合物の引火、火災、及び爆発の危険を防止することができるため、安定的に効率良く製造を実施することが出来る。
By having a granulating agent that satisfies the above requirements, a film of liquid can be formed on the surface of the flaky graphite, and contact between the flaky graphite and oxygen can be suppressed.
The granulating agent used in the embodiment of the present invention does not contain an organic solvent, or when it contains an organic solvent, at least one of the organic solvents does not have a flash point or has a flash point. Is 5 ° C. or higher. As a result, when flaky graphite is spheroidized, it is possible to prevent the danger of ignition, fire, and explosion of organic compounds induced by impact or heat generation, so that stable and efficient production can be carried out. I can do it.

造粒剤としては、例えば、コールタール、石油系重質油、流動パラフィンなどのパラフィン系オイルやオレフィン系オイルやナフテン系オイルや芳香族系オイルなどの合成油、植物系油脂類や動物系脂肪族類やエステル類や高級アルコール類などの天然油、引火点5℃以上、好ましくは21℃以上の有機溶媒中に樹脂バインダを溶解させた樹脂バインダ溶液などの有機化合物、水などの水系溶媒、及びそれらの混合物などが挙げられる。
引火点5℃以上の有機溶剤としては、キシレン、イソプロピルベンゼン、エチルベンゼン、プロピルベンゼンなどのアルキルベンゼン、メチルナフタレン、エチルナフタレン、プロピルナフタレンなどのアルキルナフタレン、スチレンなどのアリルベンゼン、アリルナフタレンなどの芳香族炭化水素類、オクタン、ノナン、デカンなどの脂肪族炭化水素類、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類や、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸アミルなどのエステル類、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、グリセリンなどのアルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、メトキシプロパノール、メトキシプロピル−2−アセテート、メトキシメチルブタノール、メトキシブチルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテルなどのグリコール類誘導体類、1,4−ジオキサンなどのエーテル類、ジメチルホルムアミド、ピリジン、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドンなどの含窒素化合物、ジメチルスルホキシドなどの含硫黄化合物、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエタン、クロロベンゼンなどの含ハロゲン化合物、及びそれらの混合物などがあげられ、例えばトルエンのような引火点が低い物は含まれない。これら有機溶剤は単体で造粒剤としても用いることが出来る。なお、本明細書において、引火点は、公知の方法により測定できる。
Examples of granulating agents include, for example, coal tar, petroleum heavy oil, paraffinic oil such as liquid paraffin, synthetic oil such as olefinic oil, naphthenic oil and aromatic oil, vegetable oil and animal fat, and the like. An organic compound such as a resin binder solution in which a resin binder is dissolved in an organic solvent having a flash point of 5 ° C or higher, preferably 21 ° C or higher, an aqueous solvent such as water, And mixtures thereof.
Organic solvents with a flash point of 5 ° C or higher include alkylbenzenes such as xylene, isopropylbenzene, ethylbenzene, and propylbenzene; Hydrogens, aliphatic hydrocarbons such as octane, nonane, decane, ketones such as methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, esters such as propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, amyl acetate, methanol, ethanol, Propanol, butanol, isopropyl alcohol, isobutyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene Recall, alcohols such as glycerin, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monobutyl ether, methoxypropanol, methoxypropyl-2-acetate, Methoxymethylbutanol, methoxybutyl acetate, diethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monophenyl ether Glycol derivatives such as ter, ethers such as 1,4-dioxane, nitrogen-containing compounds such as dimethylformamide, pyridine, 2-pyrrolidone and N-methyl-2-pyrrolidone, sulfur-containing compounds such as dimethyl sulfoxide, dichloromethane, Examples include halogen-containing compounds such as chloroform, carbon tetrachloride, dichloroethane, trichloroethane, and chlorobenzene, and mixtures thereof. For example, those having a low flash point such as toluene are not included. These organic solvents can be used alone as a granulating agent. In the present specification, the flash point can be measured by a known method.

樹脂バインダとしては、公知のものを使用することができる。例えば、エチルセルロース、メチルセルロース、及びそれらの塩等のセルロース系の樹脂バインダ、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリアクリル酸、及びそれらの塩等のアクリル系の樹脂バインダ、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のメタクリル系の樹脂バインダ、フェノール樹脂バインダ等を使用することができる。以上の中でも、コールタール、石油系重質油、流動パラフィンなどのパラフィン系オイル、芳香族系オイルが、球形化度(円形度)が高く微粉が少ない炭素材を製造できるため好ましい。   A well-known thing can be used as a resin binder. For example, cellulose-based resin binders such as ethyl cellulose, methyl cellulose, and salts thereof, acrylic resin binders such as polymethyl acrylate, polyethyl acrylate, polybutyl acrylate, polyacrylic acid, and salts thereof, polymethyl methacrylate, Methacrylic resin binders such as polyethyl methacrylate and polybutyl methacrylate, and phenol resin binders can be used. Among these, coal tar, petroleum heavy oil, paraffinic oil such as liquid paraffin, and aromatic oil are preferable because they can produce a carbon material having a high degree of sphericity (roundness) and a small amount of fine powder.

造粒剤としては、熱処理により、効率よく除去が可能であり、容量や出力特性や保存・サイクル特性などの電池特性への悪影響を与えることが無い性状のものが好ましい。具体的には、不活性雰囲気下700℃に加熱した時に通常50%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは95%以上、更に好ましくは99%以上、特に好ましくは99.9%以上重量減少するものを適宜選択することが出来る。   The granulating agent is preferably a granulating agent that can be efficiently removed by heat treatment and does not adversely affect battery characteristics such as capacity, output characteristics, storage / cycle characteristics, and the like. Specifically, when heated to 700 ° C. in an inert atmosphere, the weight loss is usually 50% or more, preferably 80% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 99% or more, and particularly preferably 99.9% or more. Can be selected as appropriate.

鱗片状黒鉛と造粒剤を混合する方法として、例えば、鱗片状黒鉛と造粒剤とをミキサーやニーダーを用いて混合する方法や、有機化合物を低粘度希釈溶媒(有機溶剤)に溶解させた造粒剤と鱗片状黒鉛を混合した後に該希釈溶媒(有機溶剤)を除去する方法等が挙げられる。また、鱗片状黒鉛を球形化処理する際に、球形化装置に造粒剤と鱗片状黒鉛とを投入して、鱗片状黒鉛と造粒剤を混合する工程と球形化する工程とを同時に行う方法も挙げられる。   As a method of mixing the flaky graphite and the granulating agent, for example, a method of mixing the flaky graphite and the granulating agent using a mixer or a kneader, or an organic compound dissolved in a low viscosity diluent solvent (organic solvent). Examples thereof include a method of removing the dilution solvent (organic solvent) after mixing the granulating agent and the flaky graphite. Further, when spheroidizing graphite, the step of mixing the flaky graphite and the granulating agent and the step of spheroidizing are performed simultaneously by introducing the granulating agent and the flaky graphite into the spheronizing device. A method is also mentioned.

造粒剤の添加量は、鱗片状黒鉛100質量部に対して好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは3質量部以上、より更に好ましくは6質量部以上、こと更に好ましくは10質量部以上、特に好ましくは12質量部以上、最も好ましくは15質量部以上であり、好ましくは1000質量部以下、より好ましくは100質量部以下、更に好ましくは80質量部以下、特に好ましくは50質量部以下、最も好ましくは20質量部以下である。上記範囲内にあると、粒子間付着力の低下による球形化度の低下や、装置への鱗片状黒鉛の付着による生産性の低下といった問題が生じ難くなる。   The amount of the granulating agent added is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, still more preferably 3 parts by mass or more, and still more preferably 6 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the flake graphite. More preferably, it is 10 parts by mass or more, particularly preferably 12 parts by mass or more, most preferably 15 parts by mass or more, preferably 1000 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or less, still more preferably 80 parts by mass or less. Particularly preferably, it is 50 parts by mass or less, and most preferably 20 parts by mass or less. Within the above range, problems such as a decrease in spheroidization due to a decrease in adhesion between particles and a decrease in productivity due to adhesion of flake graphite to the apparatus are less likely to occur.

(第3工程)必要に応じ、得られた球形化黒鉛を高純度化処理する工程
第3工程は、必要に応じ、得られた球形化黒鉛を高純度化処理する工程である。高純度化処理としては、フッ酸、硝酸及び塩酸のいずれかを含む酸処理が挙げられる。このような酸処理は、活性の高い硫黄源となり得る硫酸塩を系内に導入することなく、炭素材中の金属、金属化合物、無機化合物等の不純物を除去できるため好ましい。
(3rd process) The process of highly purifying the obtained spheroidized graphite as needed The 3rd process is a process of highly purifying the obtained spheroidized graphite as needed. Examples of the purification treatment include acid treatment containing any one of hydrofluoric acid, nitric acid, and hydrochloric acid. Such an acid treatment is preferable because impurities such as metals, metal compounds, and inorganic compounds in the carbon material can be removed without introducing a sulfate that can be a highly active sulfur source into the system.

上記酸処理は、フッ酸、硝酸及び塩酸のいずれかを含む酸を用いればよく、その他の酸、例えば、臭素酸、ホウ酸もしくはヨウ素酸等の無機酸、又はクエン酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸、トリクロロ酢酸もしくはトリフルオロ酢酸等の有機酸を適宜混合した酸を用いることもできる。好ましくは濃フッ酸、濃硝酸、濃塩酸であり、より好ましくは濃硝酸、濃塩酸である。なお、酸処理において硫酸を使用してもよいが、使用する場合は、本発明の効果や物性を損なわない程度の量と濃度にて用いることとする。酸を複数用いる場合は、例えば、フッ酸、硝酸、塩酸の組み合わせが、上記不純物を効率よく除去できるため好ましい。   For the acid treatment, an acid containing any one of hydrofluoric acid, nitric acid and hydrochloric acid may be used. Other acids such as inorganic acids such as bromic acid, boric acid or iodic acid, or citric acid, formic acid, acetic acid, An acid in which an organic acid such as acid, trichloroacetic acid or trifluoroacetic acid is appropriately mixed can also be used. Concentrated hydrofluoric acid, concentrated nitric acid and concentrated hydrochloric acid are preferable, and concentrated nitric acid and concentrated hydrochloric acid are more preferable. In addition, although you may use a sulfuric acid in an acid treatment, when using, it shall use by the quantity and density | concentration of the grade which does not impair the effect and physical property of this invention. When a plurality of acids are used, for example, a combination of hydrofluoric acid, nitric acid, and hydrochloric acid is preferable because the impurities can be efficiently removed.

<炭素質物複合炭素材>
更に、本発明の炭素材は、必要に応じて、電解液との副反応抑制や、急速充放電性の更なる向上を目的とし、炭素質物を複合化し、複合炭素材とすることができる。以下、本発明の炭素材に炭素質物を複合化して得られた複合炭素材を「炭素質物複合炭素材」ともいう。
<Carbonaceous composite carbon material>
Furthermore, the carbon material of the present invention can be combined with a carbonaceous material to obtain a composite carbon material for the purpose of suppressing side reactions with the electrolyte and further improving rapid charge / discharge characteristics, if necessary. Hereinafter, a composite carbon material obtained by combining a carbonaceous material with the carbon material of the present invention is also referred to as a “carbonaceous material composite carbon material”.

炭素質物を複合化する処理として、本発明の炭素材に、有機化合物を均一に被覆する処理が挙げられる。具体的には、本発明の炭素材と有機化合物を混合し、非酸化性雰囲気下、好ましくは窒素、アルゴン、二酸化炭素等の流通下に加熱して、有機化合物を炭素化又は黒鉛化させる処理が挙げられる。   An example of the treatment for compounding the carbonaceous material is a treatment for uniformly covering the carbon material of the present invention with an organic compound. Specifically, the carbon material of the present invention and an organic compound are mixed and heated in a non-oxidizing atmosphere, preferably under a flow of nitrogen, argon, carbon dioxide, etc., to carbonize or graphitize the organic compound. Is mentioned.

有機化合物としては、軟質又は硬質の種々のコールタールピッチ、石炭液化油等の炭素系重質油、原油の常圧又は減圧蒸留残渣油等の石油系重質油、ナフサ分解によるエチレン製造の副生物である分解系重質油等が挙げられる。
更に、分解系重質油を熱処理することで得られるエチレンタールピッチ、FCCデカントオイル、アシュランドピッチ等の熱処理ピッチ等が挙げられる。ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール等のビニル系高分子と3−メチルフェノールホルムアルデヒド樹脂、3,5−ジメチルフェノールホルムアルデヒド樹脂等の置換フェノール樹脂、アセナフチレン、デカシクレン、アントラセン等の芳香族炭化水素、フェナジン、アクリジン等の窒素環化合物、チオフェン等の硫黄環化合物等が挙げられる。
Organic compounds include various soft or hard coal tar pitches, heavy carbon oils such as coal liquefied oil, heavy petroleum oils such as crude oil at normal pressure or reduced pressure distillation residue, and a secondary product of ethylene production by naphtha cracking. Degradable heavy oil that is a living organism can be used.
Furthermore, heat treatment pitches such as ethylene tar pitch, FCC decant oil, and Ashland pitch obtained by heat-treating cracked heavy oil can be mentioned. Vinyl polymers such as polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl butyral, and polyvinyl alcohol, substituted phenol resins such as 3-methylphenol formaldehyde resin and 3,5-dimethylphenol formaldehyde resin, and aromatic carbonization such as acenaphthylene, decacyclene, and anthracene Examples thereof include nitrogen ring compounds such as hydrogen, phenazine and acridine, and sulfur ring compounds such as thiophene.

固相で炭素化を進行させる有機化合物としては、セルロース等の天然高分子、ポリ塩化ビニリデンやポリアクリロニトリル等の鎖状ビニル樹脂、ポリフェニレン等の芳香族系ポリマー、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、イミド樹脂等熱硬化性樹脂やフルフリルアルコールのような熱硬化性樹脂原料等が挙げられる。中でも石油系重質油が好ましい。   Organic compounds that promote carbonization in the solid phase include natural polymers such as cellulose, chain vinyl resins such as polyvinylidene chloride and polyacrylonitrile, aromatic polymers such as polyphenylene, furfuryl alcohol resins, and phenol-formaldehyde resins. And thermosetting resin raw materials such as thermosetting resins such as imide resins and furfuryl alcohol. Of these, petroleum heavy oil is preferred.

加熱温度(焼成温度)は、混合物の調製に用いた有機化合物により適宜選択することができるが、通常800℃以上、好ましくは900℃以上、より好ましくは950℃以上に加熱して十分に炭素化又は黒鉛化させる。加熱温度の上限は有機化合物の炭化物が、混合物中の鱗片状黒鉛の結晶構造と同等の結晶構造に達しない温度であり、通常は高くても3500℃である。加熱温度の上限は3000℃に止めるのが好ましく、より好ましくは2000℃、更に好ましくは1500℃である。   The heating temperature (firing temperature) can be appropriately selected depending on the organic compound used for the preparation of the mixture, but is normally 800 ° C or higher, preferably 900 ° C or higher, more preferably 950 ° C or higher and fully carbonized. Or graphitize. The upper limit of the heating temperature is a temperature at which the carbide of the organic compound does not reach a crystal structure equivalent to that of the scaly graphite in the mixture, and is usually 3500 ° C. at the highest. The upper limit of the heating temperature is preferably stopped at 3000 ° C, more preferably 2000 ° C, still more preferably 1500 ° C.

上記のような処理を行った後、解砕及び/又は粉砕処理を施すことにより、炭素質物複合炭素材とすることができる。炭素質物複合炭素材の形状は任意であるが、平均粒径は、2〜50μmとすることができ、5〜35μmが好ましく、より好ましくは8〜30μmである。上記平均粒径の範囲となるよう、必要に応じて、解砕及び/又は粉砕及び/又は分級を行う。   After performing the above-mentioned treatment, a carbonaceous material composite carbon material can be obtained by performing crushing and / or grinding treatment. Although the shape of the carbonaceous material composite carbon material is arbitrary, the average particle size can be 2 to 50 μm, preferably 5 to 35 μm, and more preferably 8 to 30 μm. Crushing and / or pulverization and / or classification is performed as necessary so that the average particle diameter is in the above range.

本発明の効果を損なわない限り、他の工程の追加、及び/又は記載のない制御条件を追加してもよい。   As long as the effects of the present invention are not impaired, addition of other steps and / or control conditions not described may be added.

炭素質物複合炭素材中の炭素質物の含有量は、本発明の炭素材に対して、0.01質量%以上とすることができ、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは1.5質量%以上であり、また、20質量%以下とすることができ、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下である。   The content of the carbonaceous material in the carbonaceous material composite carbon material can be 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass with respect to the carbon material of the present invention. More preferably, it is 1.5% by mass or more, and can be 20% by mass or less, preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less.

炭素質物複合炭素材中の炭素質物の含有量は、下記式のように炭素質物複合炭素材焼成前後のサンプル質量より算出できる。算出において、炭素材の焼成前後の質量変化はないものとする。   The content of the carbonaceous material in the carbonaceous material composite carbon material can be calculated from the sample mass before and after firing the carbonaceous material composite carbon material as shown in the following formula. In the calculation, it is assumed that there is no mass change before and after firing the carbon material.

炭素質物の含有量(質量%)=[(w2−w1)/w1]×100
(w1を炭素材の質量(kg)、w2を炭素質物複合炭素材の質量(kg)とする)
Content of carbonaceous material (mass%) = [(w2-w1) / w1] × 100
(W1 is the mass (kg) of the carbon material, and w2 is the mass (kg) of the carbonaceous composite carbon material)

<混合炭素材>
本発明の炭素材は、極板の配向性、電解液の浸透性、導電パス等を向上させ、サイクル特性、極版膨れ等の改善を目的として、本発明の炭素材とは異なる炭素材料を混合することができる。以下、本発明の炭素材に、本発明の炭素材とは異なる炭素材料を混合して得られた炭素材を「混合炭素材」ともいう。
<Mixed carbon material>
The carbon material of the present invention is a carbon material different from the carbon material of the present invention for the purpose of improving the orientation of the electrode plate, the permeability of the electrolytic solution, the conductive path, etc., and improving the cycle characteristics, plate swelling, etc. Can be mixed. Hereinafter, the carbon material obtained by mixing the carbon material of the present invention with a carbon material different from the carbon material of the present invention is also referred to as “mixed carbon material”.

本発明の炭素材とは異なる炭素材料としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、炭素材料を炭素質物で被覆した被覆黒鉛、非晶質炭素、金属粒子や金属化合物を含有した炭素材料が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び組成で併用してもよい。   Examples of the carbon material different from the carbon material of the present invention include natural graphite, artificial graphite, coated graphite obtained by coating a carbon material with a carbonaceous material, amorphous carbon, and a carbon material containing metal particles or a metal compound. . These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and compositions.

天然黒鉛としては、例えば、以下の特性を有するものを用いることができる。
天然黒鉛の体積基準のメジアン径は、通常5μm以上、好ましくは8μm以上、より好ましくは10μm以上、更に好ましくは12μm以上であり、また、通常60μm以下、好ましくは40μm以下、より好ましくは30μm以下である。上記範囲であれば、高速充放電特性、工程性が良好となるため好ましい。
天然黒鉛のBET比表面積は、通常1m/g以上、好ましくは2m/g以上であり、また、通常30m/g以下、好ましくは15m/g以下である。上記範囲であれば、高速充放電特性、工程性が良好となるため好ましい。
天然黒鉛のタップ密度は、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0.85g/cm以上であり、また、通常1.3g/cm以下、好ましくは1.2g/cm以下、より好ましくは1.1g/cm以下である。上記範囲であれば高速充放電特性、工程性が良好となるため好ましい。
As natural graphite, what has the following characteristics can be used, for example.
The volume-based median diameter of natural graphite is usually 5 μm or more, preferably 8 μm or more, more preferably 10 μm or more, further preferably 12 μm or more, and usually 60 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less. is there. If it is the said range, since a high-speed charge / discharge characteristic and process property become favorable, it is preferable.
The BET specific surface area of natural graphite is usually 1 m 2 / g or more, preferably 2 m 2 / g or more, and usually 30 m 2 / g or less, preferably 15 m 2 / g or less. If it is the said range, since a high-speed charge / discharge characteristic and process property become favorable, it is preferable.
The tap density of natural graphite is 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, still more preferably 0.85 g / cm 3 or more, Moreover, it is 1.3 g / cm < 3 > or less normally, Preferably it is 1.2 g / cm < 3 > or less, More preferably, it is 1.1 g / cm < 3 > or less. If it is the said range, since a high-speed charge / discharge characteristic and process property become favorable, it is preferable.

人造黒鉛としては、炭素材を黒鉛化した粒子等が挙げられ、例えば、単一の黒鉛前駆体粒子を粉状のまま焼成、黒鉛化した粒子や、複数の黒鉛前駆体粒子を成形して、焼成して黒鉛化し、解砕した造粒粒子等を用いることができる。
人造黒鉛の体積基準のメジアン径は、通常5μm以上、好ましくは10μm以上であり、また、通常60μm以下、好ましくは40μm以下、より好ましくは30μm以下である。上記範囲であれば、極板膨れの抑制や工程性が良好となるため好ましい。
人造黒鉛のBET比表面積は、通常0.5m/g以上、好ましくは1.0m/g以上であり、また、通常8m/g以下、好ましくは6m/g以下、より好ましくは4m/g以下である。上記範囲であれば、極板膨れの抑制や工程性が良好となるため好ましい。
人造黒鉛のタップ密度は、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0.85g/cm以上、また、通常1.5g/cm以下、好ましくは1.4g/cm以下、より好ましくは1.3g/cm以下である。上記範囲であれば、極板膨れの抑制や工程性が良好となるため好ましい。
Examples of the artificial graphite include particles obtained by graphitizing a carbon material. For example, a single graphite precursor particle is baked while powdered, graphitized particles, and a plurality of graphite precursor particles are formed, Granulated particles that have been calcined, graphitized, and crushed can be used.
The volume-based median diameter of artificial graphite is usually 5 μm or more, preferably 10 μm or more, and is usually 60 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less. If it is the said range, since suppression of an electrode plate swelling and process property become favorable, it is preferable.
The artificial graphite has a BET specific surface area of usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 1.0 m 2 / g or more, and usually 8 m 2 / g or less, preferably 6 m 2 / g or less, more preferably 4 m. 2 / g or less. If it is the said range, since suppression of an electrode plate swelling and process property become favorable, it is preferable.
The tap density of the artificial graphite is 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, still more preferably 0.85 g / cm 3 or more, Usually, it is 1.5 g / cm 3 or less, preferably 1.4 g / cm 3 or less, more preferably 1.3 g / cm 3 or less. If it is the said range, since suppression of an electrode plate swelling and process property become favorable, it is preferable.

炭素材料を炭素質物で被覆した被覆黒鉛としては、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛に上述した炭素質物の前駆体である有機化合物を被覆、焼成及び/又は黒鉛化した粒子、天然黒鉛及び/又は人造黒鉛に炭素質物を化学気相蒸着(CVD)により被覆した粒子が挙げられる。   Examples of coated graphite obtained by coating a carbon material with a carbonaceous material include, for example, particles obtained by coating, firing and / or graphitizing natural graphite or artificial graphite with the organic compound that is the precursor of the above-described carbonaceous material, natural graphite and / or artificial graphite. Examples include particles obtained by coating graphite with a carbonaceous material by chemical vapor deposition (CVD).

被覆黒鉛の体積基準のメジアン径は、通常5μm以上、好ましくは8μm以上、より好ましくは10μm以上、更に好ましくは12μm以上であり、また、通常60μm以下、好ましくは40μm以下、より好ましくは30μm以下である。上記範囲であれば、高速充放電特性、工程性が良好となるため好ましい。
被覆黒鉛のBET比表面積は、通常1m/g以上、好ましくは2m/g以上、より好ましくは2.5m/g以上であり、また、通常20m/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5m/g以下である。上記範囲であれば、高速充放電特性、工程性が良好となるため好ましい。
被覆黒鉛のタップ密度は、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0.85g/cm以上であり、また、通常1.3g/cm以下、好ましくは1.2g/cm以下、より好ましくは1.1g/cm以下である。上記範囲であれば、高速充放電特性、工程性が良好となるため好ましい。
The volume-based median diameter of the coated graphite is usually 5 μm or more, preferably 8 μm or more, more preferably 10 μm or more, further preferably 12 μm or more, and usually 60 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less. is there. If it is the said range, since a high-speed charge / discharge characteristic and process property become favorable, it is preferable.
BET specific surface area of the coated graphite is usually 1 m 2 / g or more, preferably 2m 2 / g or more, more preferably 2.5 m 2 / g or more and usually 20 m 2 / g or less, preferably 10 m 2 / g or less, more preferably 8 m 2 / g or less, still more preferably 5 m 2 / g or less. If it is the said range, since a high-speed charge / discharge characteristic and process property become favorable, it is preferable.
The tap density of the coated graphite is 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, still more preferably 0.85 g / cm 3 or more, Moreover, it is 1.3 g / cm < 3 > or less normally, Preferably it is 1.2 g / cm < 3 > or less, More preferably, it is 1.1 g / cm < 3 > or less. If it is the said range, since a high-speed charge / discharge characteristic and process property become favorable, it is preferable.

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、易黒鉛化性有機化合物を不融化処理し、焼成した粒子が挙げられる。
非晶質炭素の体積基準のメジアン径は、通常5μm以上、好ましくは12μm以上であり、また、通常60μm以下、好ましくは40μm以下である。上記範囲であれば、高速充放電特性、工程性が良好となるため好ましい。
非晶質炭素のBET比表面積は、通常1m/g以上、好ましくは2m/g以上、より好ましくは2.5m/g以上であり、また、通常8m/g以下、好ましくは6m/g以下、より好ましくは4m/g以下である。上記範囲であれば、高速充放電特性、工程性が良好となるため好ましい。
非晶質炭素のタップ密度は、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0.85g/cm以上であり、また、通常1.3g/cm以下、好ましくは1.2g/cm以下、より好ましくは1.1g/cm以下である。上記範囲であれば、高速充放電特性、工程性が良好となるため好ましい。
Examples of the amorphous carbon include particles obtained by firing a bulk mesophase, and particles obtained by infusibilizing an easily graphitizable organic compound and firing.
The volume-based median diameter of amorphous carbon is usually 5 μm or more, preferably 12 μm or more, and is usually 60 μm or less, preferably 40 μm or less. If it is the said range, since a high-speed charge / discharge characteristic and process property become favorable, it is preferable.
The BET specific surface area of the amorphous carbon is usually 1 m 2 / g or more, preferably 2 m 2 / g or more, more preferably 2.5 m 2 / g or more, and usually 8 m 2 / g or less, preferably 6 m. 2 / g or less, and more preferably not more than 4m 2 / g. If it is the said range, since a high-speed charge / discharge characteristic and process property become favorable, it is preferable.
The tap density of the amorphous carbon is 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, and further preferably 0.85 g / cm 3 or more. In addition, it is usually 1.3 g / cm 3 or less, preferably 1.2 g / cm 3 or less, more preferably 1.1 g / cm 3 or less. If it is the said range, since a high-speed charge / discharge characteristic and process property become favorable, it is preferable.

金属粒子及び/又は金属化合物を含有した炭素材料としては、例えば、Fe、Co、W、As、Sb、Bi、Pb、Ni、Ag、Si、Sn、Al、Zr、Cr、P、S、V、Mn、Nb、Mo、Cu、Zn、Ge、In、Ti等からなる群から選ばれる金属及び/又はその化合物を黒鉛と複合化した材料が挙げられる。金属は、2種以上であってもよく、2種以上の金属からなる合金であってもよい。金属粒子は、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。   Examples of carbon materials containing metal particles and / or metal compounds include Fe, Co, W, As, Sb, Bi, Pb, Ni, Ag, Si, Sn, Al, Zr, Cr, P, S, V. , Mn, Nb, Mo, Cu, Zn, Ge, In, Ti, etc., and / or a material obtained by combining a compound thereof and / or a compound thereof with graphite. Two or more metals may be used, and an alloy composed of two or more metals may be used. The metal particles may be alloy particles formed of two or more metal elements.

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及び/又はその化合物が好ましく、より好ましくはSi及びSiOxである。一般式SiOxは、二酸化ケイ素(SiO)と金属ケイ素(Si)とを原料として得られ、そのxの値は通常0<x<2であり、好ましくは0.2以上、より好ましくは0.4以上、更に好ましくは0.6以上であり、また、好ましくは1.8以下、より好ましくは1.6以下、更に好ましくは1.4以下である。上記範囲であれば、高容量であると同時に、Liと酸素との結合による不可逆容量を低減させることが可能となる。 Among them, a metal selected from the group consisting of Si, Sn, As, Sb, Al, Zn, and W and / or a compound thereof is preferable, and Si and SiOx are more preferable. The general formula SiOx is obtained using silicon dioxide (SiO 2 ) and metal silicon (Si) as raw materials, and the value of x is usually 0 <x <2, preferably 0.2 or more, more preferably 0.8. It is 4 or more, more preferably 0.6 or more, preferably 1.8 or less, more preferably 1.6 or less, and still more preferably 1.4 or less. If it is the said range, it will become high capacity | capacitance and it will become possible to reduce the irreversible capacity | capacitance by the coupling | bonding of Li and oxygen.

金属粒子の体積基準のメジアン径は、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、また、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。上記範囲であると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。
金属粒子のBET比表面積は、通常0.5m/g以上、好ましくは1m/g以上であり、また、通常120m/g以下、好ましくは100m/g以下である。上記範囲であれば、電池の充放電効率及び放電容量が高く、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。
The volume-based median diameter of the metal particles is usually 0.005 μm or more, preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.02 μm or more, still more preferably 0.03 μm or more, from the viewpoint of cycle life. It is 10 μm or less, preferably 9 μm or less, more preferably 8 μm or less. Within the above range, volume expansion associated with charge / discharge is reduced, and good cycle characteristics can be obtained while maintaining charge / discharge capacity.
BET specific surface area of the metal particles is usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 1 m 2 / g or more and usually 120 m 2 / g or less, preferably 100 m 2 / g or less. If it is the said range, since the charging / discharging efficiency and discharge capacity of a battery are high, in and out of lithium in high speed charging / discharging is quick, it is preferable since it is excellent in a rate characteristic.

混合炭素材を調製するために用いる装置は、特に限定されず、例えば、回転型混合機の場合、円筒型混合機、双子円筒型混合機、二重円錐型混合機、正立方型混合機、鍬形混合機等が挙げられ、固定型混合機の場合、螺旋型混合機、リボン型混合機、Muller型混合機、Helical Flight型混合機、Pugmill型混合機、流動化型混合機等が挙げられる。   The apparatus used for preparing the mixed carbon material is not particularly limited. For example, in the case of a rotary mixer, a cylindrical mixer, a twin cylindrical mixer, a double cone mixer, a regular cubic mixer, In the case of a stationary mixer, a spiral mixer, a ribbon mixer, a Muller mixer, a Helical Flyt mixer, a Pugmill mixer, a fluidized mixer, etc. .

<非水系二次電池用炭素材の物性>
・粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)
本発明の炭素材について、28kHzの超音波を出力60Wで5分間照射した際の粒径5μm以下の粒子個数頻度であるQ5min(%)は、好ましくは40%以下、より好ましくは35%以下、更に好ましくは30%以下である。
また、本発明の炭素材について、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した際の粒径5μm以下の粒子個数頻度であるQ1min(%)は、好ましくは30%以下、より好ましくは27%以下、更に好ましくは23%以下である。
更に、本発明の炭素材について、28kHzの超音波を出力60Wで10分間照射した際の粒径5μm以下の粒子個数頻度であるQ10min(%)は、好ましくは60%以下で、より好ましくは50%以下、更に好ましくは45%以下、最も好ましくは40%以下である。
上記範囲であれば、スラリー混練、電極圧延、充放電等の際に炭素材の崩壊や微粉剥離を生じ難くなり、低温入出力特性やサイクル特性が良好となる傾向がある。
<Physical properties of carbon materials for non-aqueous secondary batteries>
-Number of particles with a particle size of 5 μm or less (%)
With respect to the carbon material of the present invention, Q 5min (%), which is the frequency of the number of particles having a particle diameter of 5 μm or less when irradiated with ultrasonic waves of 28 kHz for 5 minutes at an output of 60 W, is preferably 40% or less, more preferably 35% or less. More preferably, it is 30% or less.
In the carbon material of the present invention, Q 1min (%), which is the frequency of the number of particles having a particle diameter of 5 μm or less when irradiated with an ultrasonic wave of 28 kHz for 1 minute at an output of 60 W, is preferably 30% or less, more preferably 27 % Or less, more preferably 23% or less.
Further, with respect to the carbon material of the present invention, the Q 10min (%), which is the frequency of the number of particles having a particle diameter of 5 μm or less when irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at 60 W for 10 minutes, is preferably 60% or less, more preferably It is 50% or less, more preferably 45% or less, and most preferably 40% or less.
If it is the said range, at the time of slurry kneading | mixing, electrode rolling, charging / discharging, etc., it will become difficult to produce collapse of carbon material and fine powder peeling, and there exists a tendency for low-temperature input / output characteristics and cycling characteristics to become favorable.

・体積基準のメジアン径(μm)
本発明の炭素材について、体積基準のメジアン径であるD50(μm)は、好ましくは1μm以上、より好ましくは5μm以上、更に好ましくは8μm以上であり、また、好ましくは50μm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。
上記範囲であれば、本発明の炭素材を用いて得られる非水系二次電池の不可逆容量が増加し難く、初期電池容量の損失を回避しやすくなる。また、スラリー塗布における筋引き等の工程不都合の発生、高電流密度充放電特性の低下、低温入出力特性の低下を回避することができる。
-Volume-based median diameter (μm)
With respect to the carbon material of the present invention, the volume-based median diameter D50 (μm) is preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, still more preferably 8 μm or more, and preferably 50 μm or less, more preferably 30 μm. Hereinafter, it is more preferably 25 μm or less.
If it is the said range, the irreversible capacity | capacitance of the nonaqueous secondary battery obtained using the carbon material of this invention will not increase easily, and it will become easy to avoid the loss of an initial stage battery capacity. In addition, it is possible to avoid the occurrence of process inconveniences such as streaking in slurry application, deterioration of high current density charge / discharge characteristics, and deterioration of low temperature input / output characteristics.

・熱分解質量分析計(TPD−MS)による室温から1000℃までの脱離CO量と脱離CO量の合計量
本発明の炭素材について、室温から1000℃まで昇温させ、熱分解質量分析計(TPD−MS)により測定した脱離CO量と脱離CO量の合計は、好ましくは125μmol/g以下、より好ましくは100μmol/g以下、更に好ましくは75μmol/g以下である。一方、下限値は特に限定されないが、1μmol/g以上とすることができる。本明細書において、室温とは、20〜25℃を意味する。
-Total amount of desorbed CO and desorbed CO 2 from room temperature to 1000 ° C by pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS) For the carbon material of the present invention, the temperature was raised from room temperature to 1000 ° C, and the pyrolysis mass The total of the amount of desorbed CO and the amount of desorbed CO 2 measured by an analyzer (TPD-MS) is preferably 125 μmol / g or less, more preferably 100 μmol / g or less, and even more preferably 75 μmol / g or less. On the other hand, the lower limit is not particularly limited, but can be 1 μmol / g or more. In this specification, room temperature means 20-25 degreeC.

・熱分解質量分析計(TPD−MS)による室温から1000℃までの脱離CO量
本発明の炭素材について、室温から1000℃まで昇温させ、熱分解質量分析計(TPD−MS)により測定した脱離CO量は、好ましくは100μmol/g以下、より好ましくは80μmol/g以下、更に好ましくは60μmol/g以下である。一方、下限値は特に限定されないが、1μmol/g以上とすることができる。
-Desorption CO amount from room temperature to 1000 ° C by pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS) About the carbon material of the present invention, the temperature was raised from room temperature to 1000 ° C and measured by pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS) The amount of desorbed CO is preferably 100 μmol / g or less, more preferably 80 μmol / g or less, and still more preferably 60 μmol / g or less. On the other hand, the lower limit is not particularly limited, but can be 1 μmol / g or more.

・熱分解質量分析計(TPD−MS)による室温から1000℃までの脱離CO
本発明の炭素材について、室温から1000℃まで昇温させ、熱分解質量分析計(TPD−MS)により測定した脱離CO量は、好ましくは25μmol/g以下、より好ましくは20μmol/g以下、更に好ましくは15μmol/g以下である。一方、下限値は特に限定されないが、1μmol/g以上とすることができる。
-Desorption CO 2 amount from room temperature to 1000 ° C by pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS) About the carbon material of the present invention, the temperature was raised from room temperature to 1000 ° C, and by pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS) The measured amount of desorbed CO 2 is preferably 25 μmol / g or less, more preferably 20 μmol / g or less, and still more preferably 15 μmol / g or less. On the other hand, the lower limit is not particularly limited, but can be 1 μmol / g or more.

上記範囲であれば、炭素材の黒鉛粒子のヒドロキシ基(−OH)、カルボキシル基(−C=O(−OH))、カルボニル基(=C=O)、キノン基等の黒鉛官能基量が少なく、これらの官能基による、母粒子−母粒子間、母粒子−微粉間、微粉−微粉間の結着の妨げが少なく、粒子強度の強い炭素材が得られる。その結果、本発明の炭素材に物理的衝撃を加えた場合でも微粉の発生を抑制できると考えられる。また、官能基が少ないため、電池の負極として用いた場合に、電解液との副反応が生じにくく、電池内で発生するガス量を減らす効果が期待できる。   If it is the said range, graphite functional group amounts, such as a hydroxyl group (-OH), a carboxyl group (-C = O (-OH)), a carbonyl group (= C = O), a quinone group, of the graphite particle | grains of carbon material will be sufficient. A carbon material having a high particle strength can be obtained with a small amount of hindering of binding between the mother particles and the mother particles, between the mother particles and the fine particles, and between the fine particles and the fine particles due to these functional groups. As a result, it is considered that the generation of fine powder can be suppressed even when a physical impact is applied to the carbon material of the present invention. Moreover, since there are few functional groups, when using as a negative electrode of a battery, the side reaction with an electrolyte solution is hard to occur, and the effect of reducing the amount of gas generated in the battery can be expected.

・タップ密度
本発明の炭素材のタップ密度は、好ましくは0.7g/cm以上、より好ましくは0.85g/cm以上、更に好ましくは0.90g/cm以上、特に好ましくは0.95g/cm以上であり、また、好ましくは1.3g/cm以下であり、より好ましくは1.2g/cm以下である。上記範囲であれば、極板化作製時のスジ引き等の工程性が良好になり高速充放電特性に優れる。また、粒子内炭素密度が上昇し難いため圧延性も良好で、高密度の負極シートを形成し易くなる傾向にある。
-Tap density The tap density of the carbon material of the present invention is preferably 0.7 g / cm 3 or more, more preferably 0.85 g / cm 3 or more, still more preferably 0.90 g / cm 3 or more, and particularly preferably 0.8. It is 95 g / cm 3 or more, preferably 1.3 g / cm 3 or less, more preferably 1.2 g / cm 3 or less. If it is the said range, process characteristics, such as a stripe drawing at the time of electrode plate preparation, will become favorable and it will be excellent in a high-speed charge / discharge characteristic. In addition, since the carbon density in the particles is difficult to increase, the rolling property is good, and a high-density negative electrode sheet tends to be easily formed.

タップ密度は、粉体密度測定器を用い、試料を目開き300μmの篩を通して、直径1.6cm、体積容量20cmの円筒状タップセルに落下させて、セルを試料で満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行なったときの体積を測定し、この体積と試料の質量から求めた密度とする。 The tap density is measured by using a powder density measuring device to drop the sample through a sieve having an opening of 300 μm onto a cylindrical tap cell having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3. The volume when a tap with a length of 10 mm is performed 1000 times is measured, and the density is determined from this volume and the mass of the sample.

・平均円形度
本発明の炭素材の平均円形度は、好ましくは0.86以上、より好ましくは0.88以上、更に好ましくは0.90以上であり、また、1以下とすることができ、好ましくは0.99以下、より好ましくは0.98以下である。なお、円形度は以下の式で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
-Average circularity The average circularity of the carbon material of the present invention is preferably 0.86 or more, more preferably 0.88 or more, still more preferably 0.90 or more, and can be 1 or less, Preferably it is 0.99 or less, More preferably, it is 0.98 or less. The circularity is defined by the following formula, and when the circularity is 1, a theoretical sphere is obtained.

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) Circularity = (perimeter of equivalent circle having the same area as the particle projection shape) / (actual circumference of particle projection shape)

上記範囲であれば、非水系二次電池の高電流密度充放電特性の低下を抑制できる傾向にある。上記範囲であれば、リチウムイオン二次電池に用いた場合、リチウムイオン拡散の屈曲度が下がって粒子間空隙中の電解液移動がスムーズになり、かつ適度に炭素材同士が接触することが可能なため、良好な急速充放電特性、及びサイクル特性を示す傾向がある。   If it is the said range, it exists in the tendency which can suppress the fall of the high current density charge / discharge characteristic of a non-aqueous secondary battery. Within the above range, when used in a lithium ion secondary battery, the degree of flexion of lithium ion diffusion decreases, the electrolyte solution in the interparticle voids moves smoothly, and the carbon materials can be in proper contact with each other. Therefore, there is a tendency to exhibit good rapid charge / discharge characteristics and cycle characteristics.

平均円形度は、試料0.2gを、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(登録商標ツィーン20)の0.2質量%水溶液50mlに懸濁させ、例えば、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)に導入し、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定し、粒径が1.5〜40μmの範囲の粒子について測定した値を用いる。測定した粒子投影形状と同じ面積を持つ円(相当円)の周囲長を分子とし、測定した粒子投影形状の周囲長を分母とした比率を求め、平均を算出して、平均円形度とする。   The average circularity is determined by suspending 0.2 g of a sample in 50 ml of a 0.2% by mass aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate (registered trademark Tween 20), for example, a flow particle image analyzer (for example, Sysmex Industrial). FPIA), 28 kHz ultrasonic wave was irradiated for 1 minute at an output of 60 W, the detection range was specified as 0.6 to 400 μm, and the values measured for particles with a particle size in the range of 1.5 to 40 μm Is used. The ratio of the circumference of a circle (equivalent circle) having the same area as the measured particle projection shape as the numerator and the circumference of the measured particle projection shape as the denominator is obtained, and the average is calculated to obtain the average circularity.

・BET比表面積(SA)
本発明の炭素材のBET法により測定したBET比表面積(SA)は、好ましくは2m/g以上、より好ましくは3m/g以上、更に好ましくは4m/g以上、特に好ましくは5m/g以上であり、また、好ましくは30m/g以下、より好ましくは25m/g以下、更に好ましくは20m/g以下、特に好ましくは18m/g以下である。
・ BET specific surface area (SA)
The BET specific surface area (SA) measured by the BET method of the carbon material of the present invention is preferably 2 m 2 / g or more, more preferably 3 m 2 / g or more, still more preferably 4 m 2 / g or more, and particularly preferably 5 m 2. / M or more, preferably 30 m 2 / g or less, more preferably 25 m 2 / g or less, still more preferably 20 m 2 / g or less, and particularly preferably 18 m 2 / g or less.

上記範囲であれば、リチウムイオン二次電池に用いた場合、リチウムが出入りする部位を十分確保することができるため高速充放電特性出力特性に優れ、活物質の電解液に対する活性も適度に抑えることができるため、初期不可逆容量が大きくならず、高容量電池を製造できる傾向にある。また、本発明の炭素材を使用して負極を形成した場合の、その電解液との反応性の増加を抑制でき、ガス発生を抑えることができるため、好ましい非水系二次電池を提供することができる。   If it is in the above range, when used in a lithium ion secondary battery, it is possible to secure a sufficient area for lithium to enter and exit, so it has excellent high-speed charge / discharge characteristics and output characteristics, and moderately suppresses the activity of the active material against the electrolyte. Therefore, the initial irreversible capacity does not increase, and a high capacity battery tends to be manufactured. In addition, when a negative electrode is formed using the carbon material of the present invention, an increase in reactivity with the electrolyte can be suppressed, and gas generation can be suppressed, so that a preferable non-aqueous secondary battery is provided. Can do.

BET比表面積は、表面積計(例えば、島津製作所製比表面積測定装置「ジェミニ2360」)を用い、試料に対して窒素流通下100℃、3時間の予備減圧乾燥を行なった後、液体窒素温度まで冷却し、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用い、ガス流動法による窒素吸着BET6点法によって測定した値とする。   The BET specific surface area is measured using a surface area meter (for example, a specific surface area measuring device “Gemini 2360” manufactured by Shimadzu Corporation), and after preliminary preliminary drying at 100 ° C. for 3 hours in a nitrogen stream on the sample, up to the liquid nitrogen temperature. Cooling and using a nitrogen helium mixed gas that is accurately adjusted so that the relative pressure value of nitrogen with respect to atmospheric pressure is 0.3, a value measured by a nitrogen adsorption BET 6-point method using a gas flow method is used.

・X線パラメータ
本発明の炭素材について、学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)は、好ましくは0.337nm以下であり、より好ましくは0.336nm以下であり、通常0.335nm以上である。上記範囲であれば、黒鉛の結晶性が高いため、初期不可逆容量の増加が抑制される傾向にある。なお、0.335nmは黒鉛の理論値である。
-X-ray parameter About the carbon material of this invention, d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) calculated | required by the X-ray diffraction by the Gakushin method is preferably 0.337 nm or less, More preferably, it is 0.8. 336 nm or less, usually 0.335 nm or more. If it is the said range, since the crystallinity of graphite is high, it exists in the tendency for the increase in an initial irreversible capacity | capacitance to be suppressed. Note that 0.335 nm is a theoretical value of graphite.

本発明の炭素材について、学振法によるX線回折で求めた結晶子サイズ(Lc)は、好ましくは90nm以上、より好ましくは100nm以上である。上記範囲であれば、結晶性が低過ぎない粒子となり、非水系二次電池とした場合に可逆容量が減少し難くなる。なお、Lcが100nm以上は学振法における黒鉛の上限測定値を意味する。   About the carbon material of this invention, the crystallite size (Lc) calculated | required by the X-ray diffraction by the Gakushin method becomes like this. Preferably it is 90 nm or more, More preferably, it is 100 nm or more. If it is the said range, it will become the particle | grains whose crystallinity is not too low, and when it is set as a non-aqueous secondary battery, a reversible capacity | capacitance becomes difficult to reduce. Note that Lc of 100 nm or more means an upper limit measurement value of graphite in the Gakushin method.

X線回折は、以下の手法により測定する。試料に総量の約15質量%のX線標準高純度シリコン粉末を加えて混合物とし、この混合物にグラファイトモノクロメーターで単色化したCuKα線を線源とし、反射式ディフラクトメーター法で広角X線回折曲線を測定する。その後、学振法を用いて面間隔(d002)及び結晶子の大きさ(Lc)を求める。   X-ray diffraction is measured by the following method. X-ray standard high-purity silicon powder of about 15% by mass of the total amount is added to the sample to make a mixture, and CuKα ray monochromatized with a graphite monochromator is used as a radiation source, and wide-angle X-ray diffraction is performed by a reflective diffractometer method. Measure the curve. Thereafter, the interplanar spacing (d002) and the crystallite size (Lc) are obtained using the Gakushin method.

・ラマンR値
本発明の炭素材のラマンR値は、特に限定されないが、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.1以上、更に好ましくは0.15以上、特に好ましくは0.2以上であり、また、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0.4以下である。本明細書において、ラマンR値は、ラマン分光法で求めたラマンスペクトルにおける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(I/I)として算出されたものと定義する。ここで、「1580cm−1付近」とは1580〜1620cm−1の範囲を、「1360cm−1付近」とは1350〜1370cm-1の範囲を指す。
-Raman R value The Raman R value of the carbon material of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.01 or more, more preferably 0.1 or more, still more preferably 0.15 or more, and particularly preferably 0.2 or more. Moreover, it is preferably 0.8 or less, more preferably 0.6 or less, and still more preferably 0.4 or less. In this specification, the Raman R value is measured and the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1 in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy, the intensity I B of a peak P B in the vicinity of 1360 cm -1, It is defined as that calculated as the intensity ratio (I B / I A ). Here, the range of 1580~1620Cm -1 A "1580cm around -1", the "1360cm around -1" refers to the range of 1350 -1.

上記範囲にあれば、炭素材の粒子表面の結晶性は高くなり難く、高密度化した場合に負極板と平行方向に結晶が配向し難くなり、負荷特性の低下を回避する傾向にある。更に、粒子表面の結晶も乱れ難く、負極の電解液との反応性の増大を抑制し、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回避できる傾向にある。   Within the above range, the crystallinity of the carbon material particle surface is unlikely to be high, and when the density is increased, it becomes difficult for crystals to be oriented in a direction parallel to the negative electrode plate, thereby tending to avoid deterioration of load characteristics. Further, the crystal on the particle surface is not easily disturbed, and the increase in reactivity with the electrolyte of the negative electrode is suppressed, and the decrease in charge / discharge efficiency and increase in gas generation of the nonaqueous secondary battery tend to be avoided.

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。測定条件は以下の通りである。   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. The measurement conditions are as follows.

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)
Argon ion laser light wavelength: 514.5 nm
Laser power on sample: 25 mW
Resolution: 4cm -1
Measurement range: 1100 cm −1 to 1730 cm −1
Peak intensity measurement, peak half-width measurement: background processing, smoothing processing (convolution 5 points by simple averaging)

・真密度
本発明の炭素材の真密度は、特に限定されないが、好ましくは2.24g/cm3以上、より好ましくは2.25g/cm3以上であり、上限は2.26g/cm3である。なお、上限である2.26g/cm3は黒鉛の理論値である。上記範囲内であれば、炭素の結晶性が低すぎず、非水系二次電池とした場合の、その初期不可逆容量の増大を抑制できる傾向にある。
-True density Although the true density of the carbon material of this invention is not specifically limited, Preferably it is 2.24 g / cm < 3 > or more, More preferably, it is 2.25 g / cm < 3 > or more, and an upper limit is 2.26 g / cm < 3 >. is there. The upper limit of 2.26 g / cm 3 is the theoretical value of graphite. If it is in the said range, the crystallinity of carbon is not too low, and when it is set as a non-aqueous secondary battery, it exists in the tendency which can suppress the increase in the initial irreversible capacity | capacitance.

・表面官能基量O/C値(%)
本発明の炭素材について、X線光電子分光法測定(XPS)により求められるO/C値は、特に限定されないが、好ましくは0以上、より好ましくは0.1以上、更に好ましくは0.2以上、また、好ましくは4以下、より好ましくは3以下、更に好ましくは2.5以下である。上記範囲であれば、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促進され急速充放電特性が良好となり、電解液との反応性が抑制され充放電効率が良好となる傾向がある。
-Surface functional group amount O / C value (%)
With respect to the carbon material of the present invention, the O / C value obtained by X-ray photoelectron spectroscopy measurement (XPS) is not particularly limited, but is preferably 0 or more, more preferably 0.1 or more, still more preferably 0.2 or more. Also, it is preferably 4 or less, more preferably 3 or less, and still more preferably 2.5 or less. If it is the said range, the desolvation reactivity of Li ion and electrolyte solution solvent in a negative electrode active material surface will be accelerated | stimulated, rapid charge / discharge characteristics will become favorable, the reactivity with electrolyte solution will be suppressed, and charge / discharge efficiency will become favorable. Tend.

X線光電子分光法測定(XPS)により求められるO/C値は、X線光電子分光器(例えば、アルバック・ファイ社製ESCA)を用い、試料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し、得られたC1sのピークトップを284.3eVとして帯電補正し、C1sとO1sのスペクトルのピーク面積を求め、更に装置感度係数を掛けて、CとOの表面原子濃度をそれぞれ算出する。得られたそのOとCの原子濃度比O/C(O原子濃度/C原子濃度)×100を炭素材料の表面官能基量O/C値と定義する。   The O / C value obtained by X-ray photoelectron spectroscopy measurement (XPS) is measured using an X-ray photoelectron spectrometer (for example, ESCA manufactured by ULVAC-PHI), and the sample is placed on a sample stage so that the surface becomes flat. The spectrum of C1s (280-300 eV) and O1s (525-545 eV) is measured by multiplex measurement using the Kα ray of aluminum as the X-ray source, and the obtained C1s peak top is 284.3 eV, and the charge is corrected. The peak areas of the C1s and O1s spectra are obtained and further multiplied by the device sensitivity coefficient to calculate the surface atomic concentrations of C and O, respectively. The obtained O / C atomic concentration ratio O / C (O atom concentration / C atom concentration) × 100 is defined as the surface functional group amount O / C value of the carbon material.

<非水系二次電池用負極>
本発明はまた、上記の本発明の炭素材を含有する負極に関する。本発明の負極について、基本構成、製造方法は、特に限定されない。例えば、負極は、集電体と、集電体上に形成された負極活物質層とを備えることができ、活物質層を少なくとも本発明の炭素材を含有するものとすることができる。負極は、更に好ましくはバインダを含有する。
<Negative electrode for non-aqueous secondary battery>
The present invention also relates to a negative electrode containing the above carbon material of the present invention. Regarding the negative electrode of the present invention, the basic configuration and the production method are not particularly limited. For example, the negative electrode can include a current collector and a negative electrode active material layer formed on the current collector, and the active material layer can contain at least the carbon material of the present invention. The negative electrode further preferably contains a binder.

バインダとしては、分子内にオレフィン性不飽和結合を有するものが挙げられる。例えば、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・ジエン共重合体等が挙げられる。このようなオレフィン性不飽和結合を有するバインダを用いることにより、活物質層の電解液に対する膨潤性を低減することができる。中でも入手の容易性から、スチレン−ブタジエンゴムが好ましい。   Examples of the binder include those having an olefinically unsaturated bond in the molecule. Examples thereof include styrene-butadiene rubber, styrene / isoprene / styrene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, butadiene rubber, and ethylene / propylene / diene copolymer. By using such a binder having an olefinically unsaturated bond, the swellability of the active material layer with respect to the electrolytic solution can be reduced. Of these, styrene-butadiene rubber is preferred because of its availability.

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

オレフィン性不飽和結合を有するバインダとしては、その分子量が大きいものか、又は不飽和結合の割合が大きいものが好ましい。分子量が大きいバインダの場合、その重量平均分子量が好ましくは1万以上、より好ましくは5万以上、また、好ましくは100万以下、より好ましくは30万以下である。不飽和結合の割合が大きいバインダの場合、全バインダの1g当たりのオレフィン性不飽和結合のモル数が、好ましくは2.5×10−7モル以上、より好ましくは8×10−7モル以上、また、好ましくは5×10−6モル以下、より好ましくは1×10−6モル以下の範囲である。バインダとしては、これらの分子量に関する規定と不飽和結合の割合に関する規定のうち、少なくともいずれかを満たしているものが好ましく、両方の規定を同時に満たすものがより好ましい。オレフィン性不飽和結合を有するバインダの分子量が上記範囲内であると機械的強度と可撓性に優れる。 The binder having an olefinically unsaturated bond is preferably one having a large molecular weight or a large proportion of unsaturated bonds. In the case of a binder having a large molecular weight, the weight average molecular weight is preferably 10,000 or more, more preferably 50,000 or more, and preferably 1,000,000 or less, more preferably 300,000 or less. In the case of a binder having a large ratio of unsaturated bonds, the number of moles of olefinically unsaturated bonds per gram of the total binder is preferably 2.5 × 10 −7 mol or more, more preferably 8 × 10 −7 mol or more, Further, the range is preferably 5 × 10 −6 mol or less, more preferably 1 × 10 −6 mol or less. As the binder, those satisfying at least one of these regulations regarding molecular weight and regulations regarding the ratio of unsaturated bonds are preferable, and those satisfying both regulations simultaneously are more preferable. When the molecular weight of the binder having an olefinically unsaturated bond is within the above range, mechanical strength and flexibility are excellent.

オレフィン性不飽和結合を有するバインダの不飽和度は、好ましくは15%以上、より好ましくは20%以上、更に好ましくは40%以上、また、好ましくは90%以下、より好ましくは80%以下である。なお、不飽和度とは、ポリマーの繰り返し単位に対する二重結合の割合(%)を表す。   The degree of unsaturation of the binder having an olefinically unsaturated bond is preferably 15% or more, more preferably 20% or more, still more preferably 40% or more, and preferably 90% or less, more preferably 80% or less. . The degree of unsaturation represents the ratio (%) of the double bond to the repeating unit of the polymer.

本発明においては、オレフィン性不飽和結合を有さないバインダも、本発明の効果が損なわれない範囲において使用することができる。オレフィン性不飽和結合を有さないバインダは、上記のオレフィン性不飽和結合を有するバインダと併用することができる。オレフィン性不飽和結合を有するバインダに対する、オレフィン性不飽和結合を有さないバインダの混合比率は、好ましくは150質量%以下、より好ましくは120質量%以下である。この範囲であれば、オレフィン性不飽和結合を有さないバインダを併用することにより、活物質層の強度が低下することを抑制しつつ、塗布性を向上させることできる。   In the present invention, a binder having no olefinically unsaturated bond can also be used as long as the effects of the present invention are not impaired. The binder having no olefinically unsaturated bond can be used in combination with the binder having the olefinically unsaturated bond. The mixing ratio of the binder having no olefinically unsaturated bond to the binder having an olefinically unsaturated bond is preferably 150% by mass or less, more preferably 120% by mass or less. If it is this range, application property can be improved, suppressing that the intensity | strength of an active material layer falls by using together the binder which does not have an olefinically unsaturated bond.

オレフィン性不飽和結合を有さないバインダの例としては、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、澱粉、カラギナン、プルラン、グアーガム、ザンサンガム(キサンタンガム)等の増粘多糖類、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル類、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のビニルアルコール類、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等のポリ酸、或いはこれらポリマーの金属塩、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン等のアルカン系ポリマー及びこれらの共重合体等が挙げられる。   Examples of the binder having no olefinic unsaturated bond include thickening polysaccharides such as methylcellulose, carboxymethylcellulose, starch, carrageenan, pullulan, guar gum, xanthan gum (xanthan gum), polyethers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide, Vinyl alcohols such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral, polyacids such as polyacrylic acid and polymethacrylic acid, or metal salts of these polymers, fluorine-containing polymers such as polyvinylidene fluoride, alkane polymers such as polyethylene and polypropylene, and these A copolymer etc. are mentioned.

本発明の炭素材は、上述のオレフィン性不飽和結合を有するバインダとを組み合わせて用いた場合、活物質層に用いるバインダの比率を従来に比べて低減することができる。具体的に、本発明の炭素材と、バインダ(これは場合によっては、上述のように不飽和結合を有するバインダと、不飽和結合を有さないバインダとの混合物であってもよい。)との質量比率は、それぞれの乾燥質量比で、好ましくは90/10以上、より好ましくは95/5以上であり、また、好ましくは99.9/0.1以下、より好ましくは99.5/0.5以下の範囲である。上記範囲であれば、容量の減少や抵抗増大を抑制でき、更に極板強度にも優れる。   When the carbon material of the present invention is used in combination with the above-mentioned binder having an olefinically unsaturated bond, the ratio of the binder used for the active material layer can be reduced as compared with the conventional material. Specifically, the carbon material of the present invention and a binder (in some cases, it may be a mixture of a binder having an unsaturated bond and a binder having no unsaturated bond as described above). The weight ratio of each is preferably 90/10 or more, more preferably 95/5 or more, and preferably 99.9 / 0.1 or less, more preferably 99.5 / 0 in terms of dry mass ratio. .5 or less. If it is the said range, the reduction | decrease in a capacity | capacitance and resistance increase can be suppressed, and also it is excellent also in electrode plate strength.

本発明の負極は、本発明の炭素材とバインダとを分散媒に分散させてスラリーとし、これを集電体に塗布することにより形成される。分散媒としては、アルコール等の有機溶媒、水等が挙げられる。スラリーには、更に、所望により導電剤を加えてもよい。導電剤としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラック、平均粒子径1μm以下のCu、Ni又はこれらの合金からなる微粉末等が挙げられる。導電剤の添加量は、本発明の炭素材に対して好ましくは10質量%以下である。   The negative electrode of the present invention is formed by dispersing the carbon material of the present invention and a binder in a dispersion medium to form a slurry, which is applied to a current collector. Examples of the dispersion medium include organic solvents such as alcohol, water, and the like. If necessary, a conductive agent may be added to the slurry. Examples of the conductive agent include carbon black such as acetylene black, ketjen black, and furnace black, and fine powder made of Cu, Ni, or an alloy thereof having an average particle diameter of 1 μm or less. The addition amount of the conductive agent is preferably 10% by mass or less with respect to the carbon material of the present invention.

スラリーを塗布する集電体としては、従来公知のものを用いることができる。具体的には、圧延銅箔、電解銅箔、ステンレス箔等の金属薄膜が挙げられる。集電体の厚さは、好ましくは4μm以上、より好ましくは6μm以上であり、また、好ましくは30μm以下、より好ましくは20μm以下である。   A conventionally well-known thing can be used as a collector which apply | coats a slurry. Specific examples include metal thin films such as rolled copper foil, electrolytic copper foil, and stainless steel foil. The thickness of the current collector is preferably 4 μm or more, more preferably 6 μm or more, and preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less.

スラリーを集電体上に塗布した後、好ましくは60℃以上、より好ましくは80℃以上、また、好ましくは200℃以下、より好ましくは195℃以下の温度で、乾燥空気又は不活性雰囲気下で乾燥し、活物質層を形成する。
スラリーを塗布、乾燥して得られる活物質層の厚さは、好ましくは5μm以上、より好ましくは20μm以上、更に好ましくは30μm以上であり、また、好ましくは200μm以下、より好ましくは100μm以下、更に好ましくは75μm以下である。活物質層の厚みが上記範囲内であると、活物質の粒径との兼ね合いから負極としての実用性に優れ、高密度の電流値に対する十分なLiの吸蔵・放出の機能を得ることができる。
After applying the slurry on the current collector, it is preferably 60 ° C. or higher, more preferably 80 ° C. or higher, and preferably 200 ° C. or lower, more preferably 195 ° C. or lower, in dry air or an inert atmosphere. Dry to form an active material layer.
The thickness of the active material layer obtained by applying and drying the slurry is preferably 5 μm or more, more preferably 20 μm or more, still more preferably 30 μm or more, and preferably 200 μm or less, more preferably 100 μm or less, further Preferably it is 75 micrometers or less. When the thickness of the active material layer is within the above range, it is excellent in practicality as a negative electrode in consideration of the particle size of the active material, and a sufficient Li occlusion / release function for a high-density current value can be obtained. .

活物質層における炭素材の密度は、用途により異なるが、容量を重視する用途では、好ましくは1.55g/cm3以上、より好ましくは1.6g/cm3以上、更に好ましくは1.65g/cm3以上、特に好ましくは1.7g/cm3以上であり、また、好ましくは1.9g/cm以下である。上記範囲であれば、単位体積あたりの電池の容量は充分確保でき、レート特性も低下し難くなる。 The density of the carbon material in the active material layer varies depending on the application, but in an application in which capacity is important, it is preferably 1.55 g / cm 3 or more, more preferably 1.6 g / cm 3 or more, and still more preferably 1.65 g / cm. It is cm 3 or more, particularly preferably 1.7 g / cm 3 or more, and preferably 1.9 g / cm 3 or less. If it is the said range, the capacity | capacitance of the battery per unit volume can fully be ensured, and a rate characteristic will become difficult to fall.

<非水系二次電池>
本発明はまた、本発明の負極を備えた非水系二次電池にも関する。本発明の非水系二次電池、特にリチウムイオン二次電池について、基本的構成、製造方法は、特に限定されない。例えば、リチウムイオン二次電池は、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ことができ、負極を本発明の負極とすることができる。正極は、正極活物質及びバインダを含有する正極活物質層を、集電体上に形成したものとすることができる。
<Non-aqueous secondary battery>
The present invention also relates to a non-aqueous secondary battery provided with the negative electrode of the present invention. With respect to the non-aqueous secondary battery of the present invention, particularly the lithium ion secondary battery, the basic configuration and manufacturing method are not particularly limited. For example, a lithium ion secondary battery can include a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte, and the negative electrode can be used as the negative electrode of the present invention. The positive electrode can have a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a binder formed on a current collector.

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

中でも、V、V13、VO、Cr、MnO、TiO、MoV、LiCoO、LiNiO、LiMn、TiS、V、Cr0.250.75、Cr0.50.5等が好ましく、特に好ましいのはLiCoO、LiNiO、LiMn、これらの遷移金属の一部を他の金属で置換したリチウム遷移金属複合酸化物である。これらの正極活物質は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。 Among them, 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 particularly preferable are LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , some of these transition metals and other It is a lithium transition metal composite oxide substituted with a metal. These positive electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.

正極活物質を結着するバインダとしては、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。例えば、シリケート、水ガラス等の無機化合物、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等が挙げられる。中でも、酸化反応時に分解され難いため、不飽和結合を有さない樹脂が好ましい。これらの樹脂の重量平均分子量は通常1万以上、好ましくは10万以上であり、また、通常300万以下、好ましくは100万以下の範囲である。   The binder for binding the positive electrode active material is not particularly limited, and any known one can be selected and used. Examples thereof include inorganic compounds such as silicate and water glass, 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 be decomposed during the oxidation reaction. The weight average molecular weight of these resins is usually 10,000 or more, preferably 100,000 or more, and usually 3 million or less, preferably 1 million or less.

正極活物質層中には、電極の導電性を向上させるために、導電材を含有させてもよい。導電材としては、活物質に適量混合して導電性を付与できるものであれば特に制限はないが、通常、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等の炭素粉末、各種の金属の繊維、粉末、箔等が挙げられる。   The positive electrode active material layer may contain a conductive material in order to improve the conductivity of the electrode. The conductive material is not particularly limited as long as it is capable of imparting conductivity by mixing an appropriate amount in the active material. Usually, carbon powder such as acetylene black, carbon black and graphite, various metal fibers, powder, and foil. Etc.

正極板は、上記したような負極の製造と同様の手法で、正極活物質やバインダを溶剤でスラリー化し、集電体上に塗布、乾燥することにより形成する。正極の集電体としては、アルミニウム、ニッケル、ステンレススチール(SUS)等が用いられるが、特に限定されない。   The positive electrode plate is formed by slurrying a positive electrode active material or a binder with a solvent in the same manner as in the production of the negative electrode as described above, and applying and drying on a current collector. As the positive electrode current collector, aluminum, nickel, stainless steel (SUS) or the like is used, but it is not particularly limited.

電解質としては、非水系溶媒にリチウム塩を溶解させた非水系電解液、この非水系電解液を有機高分子化合物等によりゲル状、ゴム状、固体シート状にしたもの等が挙げられる。   Examples of the electrolyte include a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent, and a non-aqueous electrolyte obtained by forming a gel, rubber, or solid sheet with an organic polymer compound.

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、公知のものを任意に選択して用いることができる。例えば、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート類;1,2−ジメトキシエタン等の鎖状エーテル類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、スルホラン、1,3−ジオキソラン等の環状エーテル類;ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等の鎖状エステル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル類等が挙げられる。   The non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, and any known one can be selected and used. For example, chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate; cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate and butylene carbonate; chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane; tetrahydrofuran, 2-methyl Examples include cyclic ethers such as tetrahydrofuran, sulfolane and 1,3-dioxolane; chain esters such as methyl formate, methyl acetate and methyl propionate; cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone.

これらの非水系溶媒は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。混合溶媒の場合、環状カーボネートと鎖状カーボネートの組合せが好ましい。更に、環状カーボネートが、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの組み合わせであると、低温でも高いイオン電導度を発現でき、低温充電不可特性が向上するという点で好ましい。中でもプロピレンカーボネートが非水系溶媒全体に対し、2質量%以上80質量%以下の範囲が好ましく、5質量%以上70質量%以下の範囲がより好ましく、10質量%以上60質量%以下の範囲が更に好ましい。プロピレンカーボネートの割合が上記より低いと低温でのイオン電導度が低下し、プロピレンカーボネートの割合が上記より高いと、黒鉛系電極を用いた場合にはリチウムイオンに溶媒和したプロピレンカーボネートが黒鉛層間へ共挿入することにより黒鉛系負極活物質の層間剥離劣化がおこり、十分な容量が得られなくなる問題がある。   These non-aqueous solvents may be used alone or in combination of two or more. In the case of a mixed solvent, a combination of a cyclic carbonate and a chain carbonate is preferable. Furthermore, when the cyclic carbonate is a combination of ethylene carbonate and propylene carbonate, it is preferable in that high ionic conductivity can be exhibited even at a low temperature, and the low-temperature unchargeable characteristics are improved. Among them, propylene carbonate is preferably in the range of 2% by mass to 80% by mass, more preferably in the range of 5% by mass to 70% by mass, and further in the range of 10% by mass to 60% by mass with respect to the entire non-aqueous solvent. preferable. When the proportion of propylene carbonate is lower than the above, the ionic conductivity at low temperature decreases, and when the proportion of propylene carbonate is higher than the above, when a graphite-based electrode is used, propylene carbonate solvated with lithium ions enters the graphite layer. The co-insertion causes a delamination degradation of the graphite-based negative electrode active material, and there is a problem that a sufficient capacity cannot be obtained.

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

リチウム塩は、1種を単独で用いても、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、通常0.5mol/L以上、2.0mol/L以下の範囲である。
また、上記非水系電解液に有機高分子化合物を含ませ、ゲル状、ゴム状、又は固体シート状にして使用する場合、有機高分子化合物としては、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等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等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等が挙げられる。
A lithium salt may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. The concentration of the lithium salt in the nonaqueous electrolytic solution is usually in the range of 0.5 mol / L or more and 2.0 mol / L or less.
In addition, when an organic polymer compound is included in the non-aqueous electrolyte and used in the form of a gel, rubber, or solid sheet, the organic polymer compound may be a polyether-based polymer such as polyethylene oxide or polypropylene oxide. Molecular compound; Cross-linked polymer of polyether polymer compound; Vinyl alcohol polymer compound such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral; Insolubilized product of vinyl alcohol polymer compound; Polyepichlorohydrin; Polyphosphazene; Polysiloxane; , Vinyl polymer compounds such as polyvinylidene carbonate and polyacrylonitrile; poly (ω-methoxyoligooxyethylene methacrylate), poly (ω-methoxyoligooxyethylene methacrylate-co-methyl methacrylate), poly ( And polymer copolymers such as hexafluoropropylene-vinylidene fluoride).

上記非水系電解液は、更に被膜形成剤を含んでいても良い。被膜形成剤としては、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等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等のアルケンサルファイド;1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン等のスルトン化合物;マレイン酸無水物、コハク酸無水物等の酸無水物等が挙げられる。更に、ジフェニルエーテル、シクロヘキシルベンゼン等の過充電防止剤が添加されていても良い。
上記添加剤を用いる場合、その含有量は、上記非水系電解液の総質量に対して通常10質量%以下、好ましくは8質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは2質量%以下の範囲が好ましい。上記範囲であれば、添加剤の含有量が多過ぎて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影響が及ぼくことを回避できる。
The non-aqueous electrolyte may further contain a film forming agent. Examples of the film forming agent include carbonate compounds such as vinylene carbonate, vinyl ethyl carbonate, and methylphenyl carbonate; alken sulfides such as ethylene sulfide and propylene sulfide; sultone compounds such as 1,3-propane sultone and 1,4-butane sultone; maleic acid Acid anhydrides such as anhydride and succinic anhydride are listed. Furthermore, an overcharge inhibitor such as diphenyl ether or cyclohexylbenzene may be added.
When the additive is used, the content thereof is usually 10% by mass or less, preferably 8% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and further preferably 2% by mass with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte solution. The following ranges are preferred. If it is the said range, it can avoid affecting other battery characteristics, such as increase of initial irreversible capacity | capacitance, a low temperature characteristic, and a fall of a rate characteristic, because there is too much content of an additive.

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

本発明の非水系二次電池の形態は特に限定されない。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にして用いることができる。   The form of the non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited. For example, a cylinder type in which a sheet electrode and a separator are spirally formed, a cylinder type having an inside-out structure in which a pellet electrode and a separator are combined, a coin type in which a pellet electrode and a separator are stacked, and the like can be given. In addition, by storing batteries of these forms in an optional outer case, the battery can be used in an arbitrary shape such as a coin shape, a cylindrical shape, or a square shape.

本発明の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ればよい。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、更に負極と対向するように正極を乗せて、ガスケット、封口板と共にかしめて電池にすることができる。   The procedure for assembling the non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited, and may be assembled by an appropriate procedure according to the structure of the battery. For example, a negative electrode can be placed on an outer case, an electrolytic solution 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.

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、本発明はこれらによって限定されるものではない。   EXAMPLES Specific examples of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例又は比較例の炭素材の特性は、以下のようにして測定した。
<体積基準のメジアン径D50の測定>
試料0.01gを、エタノール10mlに懸濁させ、レーザー回折/散乱式粒度分布装置(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、体積基準のメジアン径D50を測定した(超音波強度4、相対屈折率1.50)。ただし、実施例3及び4、比較例3及び4では、分散媒としてエタノールの代わりにポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(登録商標ツィーン20)の0.2体積%水溶液10mlを使用した。
The characteristics of the carbon materials of the examples or comparative examples were measured as follows.
<Measurement of volume-based median diameter D50>
0.01 g of sample was suspended in 10 ml of ethanol, introduced into a laser diffraction / scattering particle size distribution device (LA-920 manufactured by HORIBA), irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at 60 W output for 1 minute, and then volume-based median The diameter D50 was measured (ultrasound intensity 4, relative refractive index 1.50). However, in Examples 3 and 4 and Comparative Examples 3 and 4, 10 ml of a 0.2 vol% aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate (registered trademark Tween 20) was used as a dispersion medium instead of ethanol.

<粒径5μm以下の粒子個数頻度>
試料0.2gを、エタノール50mlに懸濁させ、フロー式粒子像分析装置(シスメックスインダストリアル社製FPIA−2000)に導入し、28kHzの超音波を出力60Wで所定時間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定して粒子個数を測定し、全体に占める粒径5μm以下の粒子個数の割合を求めた。ただし、実施例3及び4、比較例3及び4では、分散媒としてエタノールの代わりにポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(登録商標ツィーン20)の0.2体積%水溶液50mlを使用した。超音波の照射時間が5分の場合の粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)をQ5min(%)、1分の場合の粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)をQ1min(%)、10分の場合の粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)をQ10min(%)と表した。
<Frequency of the number of particles having a particle size of 5 μm or less>
A sample of 0.2 g was suspended in 50 ml of ethanol, introduced into a flow particle image analyzer (FPIA-2000 manufactured by Sysmex Industrial Co., Ltd.), irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for a predetermined time, and the detection range was 0. The number of particles was measured by designating from 6 to 400 μm, and the ratio of the number of particles having a particle diameter of 5 μm or less to the whole was determined. However, in Examples 3 and 4 and Comparative Examples 3 and 4, 50 ml of a 0.2% by volume aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate (registered trademark Tween 20) was used as a dispersion medium instead of ethanol. When the irradiation time of ultrasonic waves is 5 minutes, the number frequency (%) of particles having a particle diameter of 5 μm or less is Q 5 min (%). When the number of particles is 1 minute, the frequency of particle numbers (%) having a particle diameter of 5 μm or less is Q 1 min (%). ) The frequency (%) of the number of particles having a particle diameter of 5 μm or less in the case of 10 minutes was expressed as Q 10min (%).

<タップ密度>
粉末密度測定器(ホソカワミクロン社製タップデンサー)を用いて測定を行った。試料を、目開き300μmの篩を通して、直径1.6cm、体積容量20cmの円筒状タップセルに落下させて、セルに満杯に充填し、ストローク長10mmのタップを1000回行なったときの体積を測定し、この体積と試料の質量から密度を求め、タップ密度とした。
<Tap density>
The measurement was performed using a powder density measuring device (Tap Denser manufactured by Hosokawa Micron Corporation). The sample is passed through a sieve having a mesh opening of 300 μm, dropped into a cylindrical tap cell having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 , filled into the cell, and measuring the volume when a tap with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times. Then, the density was obtained from the volume and the mass of the sample, and was defined as the tap density.

<平均円形度>
試料0.2gを、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(登録商標ツィーン20)の0.2質量%水溶液50mlに懸濁させ、フロー式粒子像分析装置(シスメックスインダストリアル社製「FPIA」)に導入し、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定し、粒径が1.5〜40μmの範囲の粒子について測定した値を用いた。測定した粒子投影形状と同じ面積を持つ円(相当円)の周囲長を分子とし、測定した粒子投影形状の周囲長を分母とした比率を求め、平均を算出して、平均円形度とした。
<Average circularity>
0.2 g of a sample was suspended in 50 ml of a 0.2 mass% aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate (registered trademark Tween 20) and introduced into a flow type particle image analyzer (“FPIA” manufactured by Sysmex Industrial). After irradiating a 28 kHz ultrasonic wave with an output of 60 W for 1 minute, the detection range was specified as 0.6 to 400 μm, and the values measured for particles having a particle size in the range of 1.5 to 40 μm were used. The ratio of the circumference of the circle having the same area as the measured particle projection shape (equivalent circle) as the numerator and the circumference of the measured particle projection shape as the denominator was obtained, and the average was calculated to obtain the average circularity.

<BET比表面積>
表面積計(島津製作所製比表面積測定装置「ジェミニ2360」)を用い、試料に対して窒素流通下100℃、3時間の予備減圧乾燥を行なった後、液体窒素温度まで冷却し、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用い、ガス流動法による窒素吸着BET6点法により測定した。
<BET specific surface area>
Using a surface area meter (specific surface area measuring device “Gemini 2360” manufactured by Shimadzu Corporation), the sample was subjected to preliminary vacuum drying at 100 ° C. for 3 hours under nitrogen flow, then cooled to liquid nitrogen temperature, and nitrogen with respect to atmospheric pressure. Using a nitrogen helium mixed gas that was accurately adjusted so that the relative pressure value of the gas was 0.3, the nitrogen adsorption BET 6-point method by gas flow method was used.

<Lc及びd002>
試料にX線標準高純度シリコン粉末を加えて、試料が15質量%の混合物を得て、グラファイトモノクロメーターで単色化したCuKα線を線源とし、反射式ディフラクトメーター法で広角X線回折曲線を測定した。学振法を用いて面間隔(d002)及び結晶子の大きさ(Lc)を求めた。
<Lc and d002>
X-ray standard high-purity silicon powder is added to the sample, a 15% by mass sample is obtained, CuKα ray monochromatized with a graphite monochromator is used as a radiation source, and a wide angle X-ray diffraction curve is obtained by a reflection diffractometer method. Was measured. The interplanar spacing (d002) and crystallite size (Lc) were determined using the Gakushin method.

<熱分解質量分析計(TPD−MS)による室温から1000℃までの脱離CO量及びCO量>
試料を、窒素流通下200℃、5時間で熱処理した。その後、Heガス50ml/分流通下、10℃/分の昇温速度で、室温から1000℃まで昇温させ、そのときに発生したCO量及びCO量を熱分解質量分析計(TPD−MS)で定量し、試料1g当たりの脱離CO量(μmol/g)及び脱離CO量(μmol/g)を求めた。
<Desorption CO amount and CO 2 amount from room temperature to 1000 ° C. by pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS)>
The sample was heat-treated at 200 ° C. for 5 hours under nitrogen flow. Thereafter, the mixture was heated from room temperature to 1000 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min under a flow of He gas at 50 ml / min, and the amount of CO and CO 2 generated at that time were measured using a pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS). The amount of desorbed CO per 1 g of sample (μmol / g) and the amount of desorbed CO 2 (μmol / g) were determined.

実施例又は比較例の炭素材を用いた電極シート及び非水系電池(ラミネート型電池)の作製は、以下のようにして行った。
<電極シートの作製>
実施例又は比較例の炭素材を用い、活物質層密度1.60±0.03g/cm3の活物質層を有する極板を作製した。具体的には、炭素材50.00±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50.00±0.02g(固形分換算で0.500g)、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1.00±0.05g(固形分換算で0.5g)を、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 an electrode sheet and a non-aqueous battery (laminated battery) using the carbon materials of Examples or Comparative Examples was performed as follows.
<Production of electrode sheet>
An electrode plate having an active material layer with an active material layer density of 1.60 ± 0.03 g / cm 3 was produced using the carbon material of the example or the comparative example. Specifically, 50.00 ± 0.02 g of a carbon material, 50.00 ± 0.02 g (0.500 g in terms of solid content) of a 1 mass% carboxymethylcellulose sodium salt aqueous solution, and styrene having a weight average molecular weight of 270,000 -Aqueous dispersion of butadiene rubber 1.00 ± 0.05 g (0.5 g in terms of solid content) was stirred for 5 minutes with a hybrid mixer manufactured by Keyence and defoamed for 30 seconds to obtain a slurry.

上記スラリーを、集電体である厚さ10μmの銅箔上に、炭素材が12.00±0.3mg/cm2付着するように、伊藤忠マシニング製小型ダイコーターを用いて幅10cmに塗布し、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/cm3になるよう調整し電極シートを得た。 The slurry is applied to a width of 10 cm using a small die coater made by ITOCHU machining so that the carbon material adheres to 12.00 ± 0.3 mg / cm 2 on a 10 μm thick copper foil as a current collector. Then, roll pressing was performed using a roller having a diameter of 20 cm to adjust the density of the active material layer to 1.60 ± 0.03 g / cm 3 to obtain an electrode sheet.

<非水系二次電池(ラミネート型電池)の作製方法>
上記電極シートを4cm×3cmに切り出し負極とし、LiNi1/3Mn1/3Co1/3(NMC)からなる正極を同面積で切り出し、負極と正極の間にはセパレータ(多孔性ポリエチレンフィルム製)を置き、組み合わせた。エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジメチルカーボネートの混合溶媒(容積比=3:3:4)に、LiPFを1.2mol/Lになるように溶解させた電解液を250μl注液してラミネート型電池を作製した。
<Production method of non-aqueous secondary battery (laminated battery)>
The electrode sheet is cut into 4 cm × 3 cm to form a negative electrode, a positive electrode made of LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 (NMC) is cut out with the same area, and a separator (porous polyethylene) is formed between the negative electrode and the positive electrode. (Made of film) and put together. A laminate type battery was prepared by injecting 250 μl of an electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate (volume ratio = 3: 3: 4) so as to be 1.2 mol / L. Was made.

<非水系二次電池(2016コイン型電池)の作製>
上記電極シートを直径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 was punched into a disk shape with a diameter of 12.5 mm, and the lithium metal foil was punched into a disk shape with a diameter of 14 mm as a counter electrode. Between the two electrodes, a separator (porous polyethylene film) impregnated with an electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved at 1 mol / L in a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate (volume ratio = 3: 7). 2016 coin type batteries were prepared.

得られたラミネート型電池の特性は、以下のようにして測定した。
<初期低温出力特性>
上記ラミネート型電池について、以下の方法で初期の低温出力特性を測定した。
充放電サイクルを経ていないラミネート型電池に対して、25℃で電圧範囲4.1V〜3.0V、電流値0.2C(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする。以下同様とする)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にて定電圧充電を更に2.5時間実施した)2サイクル、初期充放電を行った。
この初期充放電を行った電池について、更に、充電率(SOC、State Of Charge)50%まで電流値0.2Cで充電を行った後、−30℃の低温環境下で、1/8C、1/4C、1/2C、1.5C、2Cの各電流値で2秒間定電流放電させ、各条件の放電における2秒後の電池電圧の降下を測定した。測定値から充電上限電圧を3Vとした際に、2秒間に流すことのできる電流値Iを算出し、式:3×I(W)で計算される値を各電池の初期2秒低温出力特性とした。
同様に10秒間に流すことのできる電流値Iを算出して、計算した値を初期10秒低温出力特性とした。
The characteristics of the obtained laminate type battery were measured as follows.
<Initial low temperature output characteristics>
With respect to the laminate type battery, initial low-temperature output characteristics were measured by the following method.
For a laminated battery that has not undergone a charge / discharge cycle, a voltage range of 4.1 V to 3.0 V at 25 ° C., a current value of 0.2 C (the current value that discharges the rated capacity with a discharge capacity of 1 hour rate in 1 hour) 1 C. The same shall apply hereinafter. 3 cycles, voltage range 4.2 V to 3.0 V, current value 0.2 C (when charging, constant voltage charging was further performed at 4.2 V for 2.5 hours) ) Initial charge / discharge was performed for 2 cycles.
About the battery which performed this initial charging / discharging, after charging with a current value of 0.2 C to a charge rate (SOC, State Of Charge) 50%, in a low temperature environment of −30 ° C., 1/8 C, 1 / 4C, 1 / 2C, 1.5C, and 2C were discharged at a constant current for 2 seconds, and a drop in battery voltage after 2 seconds in each condition discharge was measured. Calculate the current value I that can flow for 2 seconds when the upper limit of charge voltage is 3V from the measured value, and use the formula: 3 x I (W) as the initial 2 second low temperature output characteristics of each battery. It was.
Similarly, a current value I that can flow for 10 seconds was calculated, and the calculated value was used as an initial 10-second low-temperature output characteristic.

<サイクル後低温出力特性>
上記ラミネート型電池について、以下の方法でサイクル後低温出力特性を測定した。
充放電サイクルを経ていないラミネート型電池に対して、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にて定電圧充電を更に2.5時間実施した)300サイクルの充放電を行った。
この300サイクルの充放電を行った電池に、充電率(SOC)50%まで電流値0.2Cで充電を行った後、−30℃の低温環境下で、1/8C、1/4C、1/2C、1.5C、2Cの各電流値で2秒間定電流放電させ、各条件の放電における2秒後の電池電圧の降下を測定した。測定値から充電上限電圧を3Vとした際に、2秒間に流すことのできる電流値Iを算出し、式:3×I(W)で計算される値を各電池のサイクル後2秒低温出力特性とした。
同様に10秒間に流すことのできる電流値Iを算出して、計算した値をサイクル後10秒低温出力特性とした。
<Low-temperature output characteristics after cycle>
About the said laminate type battery, the low-temperature output characteristic after a cycle was measured with the following method.
For a laminated battery that has not undergone a charge / discharge cycle, a voltage range of 4.1 V to 3.0 V at 25 ° C., a current value of 0.2 C for 3 cycles, a voltage range of 4.2 V to 3.0 V, a current value of 0. Charge / discharge of 300 cycles was performed at 2C (at the time of charging, constant voltage charging was further performed at 4.2 V for 2.5 hours).
The battery that was charged / discharged for 300 cycles was charged at a current value of 0.2 C up to a charge rate (SOC) of 50%, and then at 1-30 C, 1/4 C, 1 A constant current discharge was performed for 2 seconds at each current value of / 2C, 1.5C, and 2C, and a drop in battery voltage after 2 seconds in each condition discharge was measured. Calculate the current value I that can flow for 2 seconds when the upper limit of charge voltage is 3V from the measured value, and calculate the value calculated by the formula: 3 x I (W) for 2 seconds after each battery cycle. Characteristic.
Similarly, a current value I that can flow for 10 seconds was calculated, and the calculated value was defined as a low-temperature output characteristic for 10 seconds after the cycle.

<放電容量>
上記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。引き続き同電流密度で2回目の充放電を行い、この2サイクル目の放電容量を本材料の放電容量とした。
<Discharge capacity>
Using the non-aqueous secondary battery (2016 coin type battery) produced by the above method, 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, and further charge to a current density of 0.005 C at a constant voltage of 5 mV. After doping lithium into the negative electrode, the current density of 0.1 C Then, the lithium counter electrode was discharged to 1.5V. Subsequently, the second charge / discharge was performed at the same current density, and the discharge capacity of the second cycle was defined as the discharge capacity of the material.

(実施例1)
体積基準のメジアン径d50が100μmの鱗片状天然黒鉛を、粉砕ローターとライナーを有する機械式粉砕機(フロイント工業社製「ターボミル」)により粉砕し、体積基準のメジアン径d50が30μmの鱗片状天然黒鉛を得た。得られた鱗片状天然黒鉛300g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を用い、球形化処理中に生成する微粉を母材に付着、及び球形化粒子に内包させながら、ローター周速度88m/秒で1分間の機械的作用による球形化処理を行った。次に、流動パラフィン(和光純薬工業社製、一級、引火点238℃)30gを球形化処理された黒鉛に添加することで黒鉛に触れる酸素量を減らしつつ、さらに2分間球形化処理を行った。前記処理中の気相をサンプリングし、ガスクロマトグラフィーにて分析した結果、鱗片状天然黒鉛1kg当たりから発生したCO量は0.3mmol、CO量は0.9mmolであった。
Example 1
The flaky natural graphite having a volume-based median diameter d50 of 100 μm is pulverized by a mechanical pulverizer (“Turbo Mill” manufactured by Freund Kogyo Co., Ltd.) having a pulverizing rotor and liner, and the flaky natural graphite having a volume-based median diameter d50 of 30 μm. Graphite was obtained. While using 300 g of the obtained scaly natural graphite with a hybridization system NHS-1 manufactured by Nara Machinery Co., Ltd., the fine powder produced during the spheronization treatment is attached to the base material and encapsulated in the spheroidized particles, the rotor peripheral speed is 88 m. A spheronization treatment was performed by mechanical action for 1 minute per second. Next, by adding 30 g of liquid paraffin (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., first grade, flash point 238 ° C.) to the spheroidized graphite, the amount of oxygen touching the graphite is reduced, and the spheronization process is further performed for 2 minutes. It was. The gas phase during the treatment was sampled and analyzed by gas chromatography. As a result, the amount of CO generated from 1 kg of scaly natural graphite was 0.3 mmol, and the amount of CO 2 was 0.9 mmol.

得られた炭素材の体積基準のメジアン径であるD50(μm)は15.0μm、超音波照射5分後の粒径5μm以下の粒子個数頻度(微粉量)であるQ5min(%)は13%、Q5min(%)/D50(μm)は0.9であった。
得られた炭素材の超音波照射1分後及び超音波照射10分後の粒径5μm以下の粒子個数頻度(微粉量)であるQ1min(%)及びQ10min(%)は、それぞれ5%及び27%であり、Q1min(%)/D50(μm)及びQ10min(%)/D50(μm)は、それぞれ0.3と1.8であった。
得られた炭素材の平均円形度は0.89、タップ密度は0.79g/cm、BET比表面積は12.9m/gであった。
得られた炭素材を樹脂包埋し、断面観察用のサンプルを作製し、走査型電子顕微鏡にて断面観察を行ったところ、図1のような形状が確認され、炭素材は複数の黒鉛粒子が形成されていることがわかった。
得られた炭素材の熱分解質量分析計(TPD−MS)による室温から1000℃までの脱離CO量及びCO量は、脱離CO量が9μmol/g、脱離CO量は2μmol/gであった。
得られた炭素材のX線広角回折法によるLcは100nm以上、d002は0.336nmであった。
得られた炭素材の物性を表1〜3に示す。また、得られた炭素材を使用して作製したラミネート型電池の初期出力、サイクル後出力特性を表4に示す。さらに、得られた炭素材を使用して作製した2016コイン型電池の放電容量特性を表4に示す。
The volume-based median diameter D50 (μm) of the obtained carbon material is 15.0 μm, and the number frequency (fine powder amount) Q 5min (%) of the particle diameter of 5 μm or less after 5 minutes of ultrasonic irradiation is 13. %, Q 5min (%) / D50 (μm) was 0.9.
Q 1min (%) and Q 10min (%), which are the number frequency (fine powder amount) of particles having a particle diameter of 5 μm or less after 1 minute of ultrasonic irradiation and 10 minutes after ultrasonic irradiation of the obtained carbon material, are each 5%. Q 1 min (%) / D50 (μm) and Q 10 min (%) / D50 (μm) were 0.3 and 1.8, respectively.
The obtained carbon material had an average circularity of 0.89, a tap density of 0.79 g / cm 3 , and a BET specific surface area of 12.9 m 2 / g.
The obtained carbon material was embedded in a resin, a sample for cross-sectional observation was prepared, and cross-sectional observation was performed with a scanning electron microscope. As a result, the shape as shown in FIG. Was found to be formed.
The amount of desorbed CO and CO 2 from room temperature to 1000 ° C. by pyrolysis mass spectrometry (TPD-MS) of the obtained carbon material is 9 μmol / g for desorbed CO and 2 μmol / g for desorbed CO 2. g.
The obtained carbon material had an Lc of 100 nm or more and a d002 of 0.336 nm according to the X-ray wide angle diffraction method.
The physical properties of the obtained carbon material are shown in Tables 1-3. In addition, Table 4 shows the initial output and post-cycle output characteristics of a laminate type battery manufactured using the obtained carbon material. Furthermore, Table 4 shows the discharge capacity characteristics of the 2016 coin-type battery produced using the obtained carbon material.

(実施例2)
鱗片状天然黒鉛1kg当たりから発生するCO量が0.3mmol、CO量が1.0mmolとなるように、鱗片状天然黒鉛と流動パラフィンを球形化処理前に混合し、3分間球形化処理を行ったこと以外は、実施例1と同様に実施した。
得られた炭素材のQ5min(%)/D50(μm)は1.1であった。
得られた炭素材を樹脂包埋し、断面観察用のサンプルを作製し、走査型電子顕微鏡にて断面観察を行ったところ、図1のような形状が確認され、炭素材は複数の黒鉛粒子から形成されていることがわかった。
得られた炭素材の物性を表1〜3に示す。また、得られた炭素材を使用して作製したラミネート型電池及び2016コイン型電池の特性を表4に示す。
(Example 2)
Scalar natural graphite and liquid paraffin are mixed before spheronization treatment so that the amount of CO generated from 1 kg of flaky natural graphite is 0.3 mmol and the amount of CO 2 is 1.0 mmol, and the spheronization treatment is performed for 3 minutes. The same procedure as in Example 1 was performed except that the test was performed.
Q 5 min (%) / D50 (μm) of the obtained carbon material was 1.1.
The obtained carbon material was embedded in a resin, a sample for cross-sectional observation was prepared, and cross-sectional observation was performed with a scanning electron microscope. As a result, the shape as shown in FIG. It was found that it was formed from.
The physical properties of the obtained carbon material are shown in Tables 1-3. Table 4 shows the characteristics of the laminate type battery and the 2016 coin type battery manufactured using the obtained carbon material.

(実施例3)
鱗片状天然黒鉛1kg当たりから発生するCO量が2.1mmol、CO量が4.0mmolとなるように、流動パラフィンの代わりにエチレングリコール(和光純薬工業社製、一級、引火点110℃)を用いて球形化処理を行ったこと以外は、実施例1と同様に実施した。さらに、得られた炭素材を、窒素雰囲気下で250℃の条件で乾燥させた。
得られた炭素材のQ5min(%)/D50(μm)は1.9であった。
得られた炭素材を樹脂包埋し、断面観察用のサンプルを作製し、走査型電子顕微鏡にて断面観察を行ったところ、図1のような形状が確認され、炭素材は複数の黒鉛粒子から形成されていることがわかった。
得られた炭素材の物性を表1〜3に示す。また、得られた炭素材を使用して作製したラミネート型電池及び2016コイン型電池の特性を表4に示す。
(Example 3)
Instead of liquid paraffin, ethylene glycol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., first grade, flash point 110 ° C.) so that the amount of CO generated from 1 kg of scaly natural graphite is 2.1 mmol and the amount of CO 2 is 4.0 mmol. This was carried out in the same manner as in Example 1 except that the spheronization treatment was performed using. Furthermore, the obtained carbon material was dried at 250 ° C. under a nitrogen atmosphere.
Q 5min (%) / D50 (μm) of the obtained carbon material was 1.9.
The obtained carbon material was embedded in a resin, a sample for cross-sectional observation was prepared, and cross-sectional observation was performed with a scanning electron microscope. As a result, the shape as shown in FIG. It was found that it was formed from.
The physical properties of the obtained carbon material are shown in Tables 1-3. Table 4 shows the characteristics of the laminate type battery and the 2016 coin type battery manufactured using the obtained carbon material.

(実施例4)
鱗片状天然黒鉛1kg当たりから発生するCO量が2.5mmol、CO量が5.0mmolとなるように、鱗片状黒鉛とエチレングリコールを球形化処理前に混合し、機械的作用を加える装置内に入れて3分間球形化処理を行ったこと以外は、実施例3と同様に実施した。
得られた炭素材のQ5min(%)/D50(μm)は2.3であった。
得られた炭素材を樹脂包埋し、断面観察用のサンプルを作製し、走査型電子顕微鏡にて断面観察を行ったところ、図1のような形状が確認され、炭素材は複数の黒鉛粒子から形成されていることがわかった。
得られた炭素材の物性を表1〜3に示す。また、得られた炭素材を使用して作製したラミネート型電池及び2016コイン型電池の特性を表4に示す。
Example 4
Inside the device where the scaly graphite and ethylene glycol are mixed before spheronization treatment and mechanical action is applied so that the amount of CO generated from 1 kg of scaly natural graphite is 2.5 mmol and the amount of CO 2 is 5.0 mmol. Was carried out in the same manner as in Example 3 except that the spheronization treatment was performed for 3 minutes.
Q 5min (%) / D50 (μm) of the obtained carbon material was 2.3.
The obtained carbon material was embedded in a resin, a sample for cross-sectional observation was prepared, and cross-sectional observation was performed with a scanning electron microscope. As a result, the shape as shown in FIG. It was found that it was formed from.
The physical properties of the obtained carbon material are shown in Tables 1-3. Table 4 shows the characteristics of the laminate type battery and the 2016 coin type battery manufactured using the obtained carbon material.

(比較例1)
実施例1で用いた体積基準のメジアン径d50が30μmの鱗片状天然黒鉛を大気雰囲気下で球形化処理した以外は、実施例1と同様に実施した。前記処理中の気相をサンプリングし、ガスクロマトグラフィーにて分析した結果、鱗片状天然黒鉛1kg当たりから発生したCO量は7.2mmol、CO量は11.2mmolであった。
得られた炭素材の体積基準のメジアン径であるD50(μm)は14.4μm、超音波5分後の粒径5μm以下の粒子個数頻度(微粉量)であるQ5min(%)は75%、Q5min(%)/D50(μm)は5.2であった。
得られた炭素材を樹脂包埋し、断面観察用のサンプルを作製し、走査型電子顕微鏡にて断面観察を行ったところ、図1のような形状が確認され、炭素材は複数の黒鉛粒子から形成されていることがわかった。
得られた炭素材の物性を表1〜3に示す。また、得られた炭素材を使用して作製したラミネート型電池及び2016コイン型電池の特性を表4に示す。
(Comparative Example 1)
The same procedure as in Example 1 was performed except that flaky natural graphite having a volume-based median diameter d50 of 30 μm used in Example 1 was spheroidized in an air atmosphere. As a result of sampling the gas phase during the treatment and analyzing by gas chromatography, the amount of CO generated from 1 kg of scaly natural graphite was 7.2 mmol, and the amount of CO 2 was 11.2 mmol.
Resulting a volume median diameter of the carbon material D50 ([mu] m) is 14.4μm, Q 5min (%) is a particle diameter of 5μm or smaller particles number frequency of ultrasound after 5 minutes (amount of fine powder) 75% , Q 5min (%) / D50 (μm) was 5.2.
The obtained carbon material was embedded in a resin, a sample for cross-sectional observation was prepared, and cross-sectional observation was performed with a scanning electron microscope. As a result, the shape as shown in FIG. It was found that it was formed from.
The physical properties of the obtained carbon material are shown in Tables 1-3. Table 4 shows the characteristics of the laminate type battery and the 2016 coin type battery manufactured using the obtained carbon material.

(比較例2)
比較例1の球形化処理で得られた炭素材を、実施例3と同様にして窒素雰囲気下で乾燥処理させ、比較例2の炭素材を調製した。
得られた炭素材のQ5min(%)/D50(μm)は5.3であった。
得られた炭素材を樹脂包埋し、断面観察用のサンプルを作製し、走査型電子顕微鏡にて断面観察を行ったところ、図1のような形状が確認され、炭素材は複数の黒鉛粒子から形成されていることがわかった。
得られた炭素材の物性を表1〜3に示す。また、得られた炭素材を使用して作製したラミネート型電池及び2016コイン型電池の特性を表4に示す。
(Comparative Example 2)
The carbon material obtained by the spheroidizing treatment of Comparative Example 1 was dried in a nitrogen atmosphere in the same manner as in Example 3 to prepare the carbon material of Comparative Example 2.
Q 5min (%) / D50 (μm) of the obtained carbon material was 5.3.
The obtained carbon material was embedded in a resin, a sample for cross-sectional observation was prepared, and cross-sectional observation was performed with a scanning electron microscope. As a result, the shape as shown in FIG. It was found that it was formed from.
The physical properties of the obtained carbon material are shown in Tables 1-3. Table 4 shows the characteristics of the laminate type battery and the 2016 coin type battery manufactured using the obtained carbon material.

(比較例3)
市販の球形化処理された天然黒鉛Aについて、実施例3と同様に測定したD50(μm)は20.3μm、Q5min(%)は76%、Q5min(%)/D50(μm)は3.7であった。
天然黒鉛Aを樹脂包埋し、断面観察用のサンプルを作製し、走査型電子顕微鏡にて断面観察を行ったところ、図1のような形状が確認され、天然黒鉛Aは複数の黒鉛粒子から形成されていることがわかった。
天然黒鉛Aの物性を表1〜3に示す。また、天然黒鉛Aを使用して作製したラミネート型電池及び2016コイン型電池の特性を表4に示す。
(Comparative Example 3)
For the commercially available natural graphite A subjected to spheronization treatment, D50 (μm) measured in the same manner as in Example 3 was 20.3 μm, Q 5min (%) was 76%, and Q 5min (%) / D50 (μm) was 3. .7.
Natural graphite A was embedded in a resin, a sample for cross-sectional observation was prepared, and cross-sectional observation was performed with a scanning electron microscope. As a result, a shape as shown in FIG. 1 was confirmed. It was found that it was formed.
The physical properties of natural graphite A are shown in Tables 1-3. Table 4 shows the characteristics of a laminate type battery and a 2016 coin type battery manufactured using natural graphite A.

(比較例4)
市販の球形化処理された天然黒鉛Bについて、比較例3と同様に測定したD50(μm)は16.0μm、Q5min(%)は69%、Q5min(%)/D50(μm)は4.3であった。
天然黒鉛Bを樹脂包埋し、断面観察用のサンプルを作製し、走査型電子顕微鏡にて断面観察を行ったところ、図1のような形状が確認され、天然黒鉛Bは複数の黒鉛粒子から形成されていることがわかった。
天然黒鉛Bの物性を表1〜3に示す。また、天然黒鉛Bを使用して作製したラミネート型電池及び2016コイン型電池の特性を表4に示す。
(Comparative Example 4)
With respect to commercially available natural graphite B subjected to spheronization treatment, D50 (μm) measured in the same manner as in Comparative Example 3 was 16.0 μm, Q 5min (%) was 69%, and Q 5min (%) / D50 (μm) was 4 .3.
A natural graphite B was embedded in a resin, a sample for cross-sectional observation was prepared, and the cross-section was observed with a scanning electron microscope. As a result, the shape as shown in FIG. 1 was confirmed. It was found that it was formed.
The physical properties of natural graphite B are shown in Tables 1-3. Table 4 shows the characteristics of the laminate type battery and the 2016 coin type battery manufactured using natural graphite B.


※11*(μmol/g)は、脱離CO量9.7(μmol/g)と脱離CO2量1.6(μmol/g)の合計量11.3(μmol/g)を四捨五入した値である。

* 11 * (μmol / g) is calculated by rounding off the total amount 11.3 (μmol / g) of the desorbed CO amount 9.7 (μmol / g) and the desorbed CO 2 amount 1.6 (μmol / g). Value.

本発明の炭素材である実施例1〜4を使用した電池は、初期及びサイクル後の低温出力特性が高く優れている。一方で、比較例1〜4で使用した炭素材は、超音波照射5分後の粒径5μm以下の粒子個数頻度(微粉量)であるQ5min(%)と体積基準のメジアン径であるD50(μm)の比が規定範囲外であるため、初期及びサイクル後の低温入出力特性は低い。 The batteries using Examples 1 to 4 which are the carbon materials of the present invention are excellent in the low temperature output characteristics at the initial stage and after the cycle. On the other hand, the carbon materials used in Comparative Examples 1 to 4 are Q 5min (%) which is the number frequency (fine powder amount) of particle diameter 5 μm or less 5 minutes after ultrasonic irradiation and D50 which is a volume-based median diameter. Since the ratio of (μm) is outside the specified range, the low-temperature input / output characteristics at the initial stage and after the cycle are low.

本発明の炭素材は、それを非水系二次電池負極用の活物質として用いることにより、高容量かつ、入出力特性、サイクル特性に優れる非水系二次電池を提供することができる。   By using the carbon material of the present invention as an active material for a non-aqueous secondary battery negative electrode, it is possible to provide a non-aqueous secondary battery with high capacity, excellent input / output characteristics, and cycle characteristics.

Claims (13)

リチウムイオンを吸蔵・放出することが可能な、複数の黒鉛粒子から形成される非水系二次電池用炭素材であって、
炭素材に、28kHzの超音波を出力60Wで5分間照射した後、フロー式粒子像分析装置により測定した粒径5μm以下の粒子個数頻度(%)であるQ5min(%)と、
炭素材に、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、レーザー回折/散乱法により測定した体積基準のメジアン径であるD50(μm)が、
式(1):Q5min(%)/D50(μm) ≦ 3.5
を満足することを特徴とする炭素材。
A carbon material for non-aqueous secondary batteries formed from a plurality of graphite particles capable of inserting and extracting lithium ions,
After irradiating the carbon material with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 5 minutes, Q 5min (%) which is the number frequency (%) of the particle diameter of 5 μm or less measured by a flow type particle image analyzer,
After irradiating a carbon material with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute, D50 (μm), which is a volume-based median diameter measured by a laser diffraction / scattering method,
Formula (1): Q 5min (%) / D50 (μm) ≦ 3.5
A carbon material characterized by satisfying
5min(%)が40%以下である、請求項1に記載の非水系二次電池用炭素材。 The carbon material for nonaqueous secondary batteries according to claim 1, wherein Q 5min (%) is 40% or less. 炭素材を室温から1000℃まで昇温させ、熱分解質量分析計(TPD−MS)により測定した脱離CO量と脱離COの合計量が125μmol/g以下である、請求項1又は2に記載の非水系二次電池用炭素材。 The carbon material is heated from room temperature to 1000 ° C., and the total amount of desorbed CO and desorbed CO 2 measured by a pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS) is 125 μmol / g or less. The carbon material for non-aqueous secondary batteries described in 1. 炭素材を室温から1000℃まで昇温させ、熱分解質量分析計(TPD−MS)により測定した脱離CO量が100μmol/g以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材。   The carbon material is heated from room temperature to 1000 ° C., and the amount of desorbed CO measured by a pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS) is 100 μmol / g or less, according to claim 1. Carbon material for non-aqueous secondary batteries. 炭素材を室温から1000℃まで昇温させ、熱分解質量分析計(TPD−MS)により測定した脱離CO量が25μmol/g以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材。 The carbon material is heated from room temperature to 1000 ° C., and the amount of desorbed CO 2 measured by a pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS) is 25 μmol / g or less. Carbon material for non-aqueous secondary batteries. タップ密度が0.7g/cm以上、1.3g/cm以下ある、請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材。 The carbon material for nonaqueous secondary batteries according to any one of claims 1 to 5, wherein the tap density is 0.7 g / cm 3 or more and 1.3 g / cm 3 or less. 平均円形度が0.86以上である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材。   The carbon material for nonaqueous secondary batteries according to any one of claims 1 to 6, wherein the average circularity is 0.86 or more. BET比表面積が2m/g以上、30m/g以下である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材。 BET specific surface area of 2m 2 / g or more and 30 m 2 / g or less, a non-aqueous secondary battery carbon material according to any one of claims 1 to 7. 体積基準のメジアン径(D50)が1μm以上、50μm以下である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材。   The carbon material for nonaqueous secondary batteries according to any one of claims 1 to 8, wherein a volume-based median diameter (D50) is 1 µm or more and 50 µm or less. X線広角回折法によるLcが90nm以上、d002が0.337nm以下である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材。   The carbon material for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 9, wherein Lc by an X-ray wide angle diffraction method is 90 nm or more and d002 is 0.337 nm or less. 黒鉛粒子が天然黒鉛を含有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材。   The carbon material for nonaqueous secondary batteries according to claim 1, wherein the graphite particles contain natural graphite. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の炭素材と炭素質物を複合化したことを特徴とする、非水系二次電池用複合炭素材。   A composite carbon material for a non-aqueous secondary battery, wherein the carbon material according to any one of claims 1 to 11 is combined with a carbonaceous material. リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに、電解質を備えるリチウムイオン二次電池であって、負極が、請求項1〜11のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材又は請求項12項に記載の非水系二次電池用複合炭素材を含有することを特徴とする非水系二次電池。   It is a lithium ion secondary battery provided with the positive electrode and negative electrode which can occlude / release lithium ion, and an electrolyte, Comprising: A negative electrode is a carbon material for non-aqueous secondary batteries of any one of Claims 1-11 A nonaqueous secondary battery comprising the composite carbon material for a nonaqueous secondary battery according to claim 12.
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