JP6765984B2 - Method for manufacturing negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法、非水電解質二次電池用負極の製造方法、及び非水電解質二次電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a method for producing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery.

近年、モバイル端末などに代表される小型の電子機器が広く普及しており、さらなる小型化、軽量化、及び長寿命化が強く求められている。このような市場要求に対し、特に小型かつ軽量で高エネルギー密度を得ることが可能な二次電池の開発が進められている。この二次電池は、小型の電子機器に限らず、自動車などに代表される大型の電子機器、家屋などに代表される電力貯蔵システムへの適用も検討されている。 In recent years, small electronic devices represented by mobile terminals and the like have become widespread, and further miniaturization, weight reduction, and long life are strongly required. In response to such market demands, the development of a secondary battery that is particularly compact, lightweight, and capable of obtaining a high energy density is being promoted. This secondary battery is being considered for application not only to small electronic devices but also to large electronic devices such as automobiles and electric power storage systems such as houses.

その中でも、リチウムイオン二次電池は小型かつ高容量化が行いやすく、また、鉛電池、ニッケルカドミウム電池よりも高いエネルギー密度が得られるため、大いに期待されている。 Among them, lithium-ion secondary batteries are highly expected because they are compact and easy to increase in capacity, and can obtain higher energy density than lead batteries and nickel-cadmium batteries.

リチウムイオン二次電池は、正極及び負極、セパレータと共に電解液を備えている。この負極は充放電反応に関わる負極活物質を含んでいる。 The lithium ion secondary battery includes an electrolytic solution together with a positive electrode, a negative electrode, and a separator. This negative electrode contains a negative electrode active material involved in the charge / discharge reaction.

負極活物質としては、炭素材料が広く使用されている一方で、最近の市場要求から、電池容量のさらなる向上が求められている。電池容量向上の要素として、負極活物質材として、ケイ素を用いることが検討されている。ケイ素の理論容量(4199mAh/g)は黒鉛の理論容量(372mAh/g)よりも10倍以上大きいため、電池容量の大幅な向上が期待できるからである。負極活物質としてのケイ素材の開発はケイ素単体だけではなく、合金、酸化物に代表される化合物などについても検討されている。活物質形状は炭素材で標準的な塗布型から、集電体に直接堆積する一体型まで検討されている。 While carbon materials are widely used as negative electrode active materials, recent market demands require further improvement in battery capacity. As an element for improving the battery capacity, the use of silicon as the negative electrode active material is being studied. This is because the theoretical capacity of silicon (4199 mAh / g) is more than 10 times larger than the theoretical capacity of graphite (372 mAh / g), so that a significant improvement in battery capacity can be expected. The development of Kay material as a negative electrode active material is being studied not only for silicon alone, but also for compounds such as alloys and oxides. The shape of the active material has been studied from the standard coating type of carbon material to the integrated type that deposits directly on the current collector.

しかしながら、負極活物質としてケイ素を主原料として用いると、充放電時に負極活物質粒子が膨張収縮するため、主に負極活物質粒子の表層近傍が割れやすくなる。また、活物質内部にイオン性物質が生成し、負極活物質粒子が割れやすくなる。負極活物質粒子の表層が割れることで新生面が生じ、負極活物質粒子の反応面積が増加する。この時、新生面において電解液の分解反応が生じるとともに、新生面に電解液の分解物である被膜が形成されるため電解液が消費される。このため、電池のサイクル特性が低下しやすくなる。 However, when silicon is used as the main raw material as the negative electrode active material, the negative electrode active material particles expand and contract during charging and discharging, so that the vicinity of the surface layer of the negative electrode active material particles is liable to crack. In addition, an ionic substance is generated inside the active material, and the negative electrode active material particles are easily broken. The cracking of the surface layer of the negative electrode active material particles creates a new surface, and the reaction area of the negative electrode active material particles increases. At this time, the decomposition reaction of the electrolytic solution occurs on the new surface, and the electrolytic solution is consumed because a film which is a decomposition product of the electrolytic solution is formed on the new surface. Therefore, the cycle characteristics of the battery tend to deteriorate.

これまでに、電池の初期効率やサイクル特性を向上させるために、ケイ素材を主材としたリチウムイオン二次電池用負極材料、電極構成についてさまざまな検討が成されている。 So far, in order to improve the initial efficiency and cycle characteristics of the battery, various studies have been made on the negative electrode material for lithium ion secondary batteries and the electrode configuration, which are mainly made of Kay material.

具体的には、良好なサイクル特性や高い安全性を得る目的で、気相法を用いケイ素及びアモルファス二酸化ケイ素を同時に堆積させている(例えば、特許文献1参照)。また、高い電池容量や安全性を得るために、ケイ素酸化物粒子の表層に炭素材(電子伝導材)を設けている(例えば、特許文献2参照)。さらに、サイクル特性を改善するとともに高入出力特性を得るために、ケイ素及び酸素を含有する活物質を作製し、かつ集電体近傍での酸素比率が高い活物質層を形成している(例えば、特許文献3参照)。また、サイクル特性を向上させるために、ケイ素活物質中に酸素を含有させ、平均酸素含有量が40at%以下であり、かつ集電体に近い場所で酸素含有量が多くなるように形成している(例えば、特許文献4参照)。 Specifically, silicon and amorphous silicon dioxide are simultaneously deposited using the vapor phase method for the purpose of obtaining good cycle characteristics and high safety (see, for example, Patent Document 1). Further, in order to obtain high battery capacity and safety, a carbon material (electron conductive material) is provided on the surface layer of the silicon oxide particles (see, for example, Patent Document 2). Further, in order to improve the cycle characteristics and obtain high input / output characteristics, an active material containing silicon and oxygen is prepared, and an active material layer having a high oxygen ratio in the vicinity of the current collector is formed (for example). , Patent Document 3). Further, in order to improve the cycle characteristics, oxygen is contained in the silicon active material, and the silicon active material is formed so that the average oxygen content is 40 at% or less and the oxygen content is high near the current collector. (See, for example, Patent Document 4).

また、初回充放電効率を改善するためにSi相、SiO、MO金属酸化物を含有するナノ複合体を用いている(例えば、特許文献5参照)。また、初回充放電効率を改善するためにLi含有物を負極に添加し、負極電位が高いところでLiを分解しLiを正極に戻すプレドープを行っている(例えば、特許文献6参照)。 Further, Si phase in order to improve the initial charge-discharge efficiency is used nanocomposites containing SiO 2, M y O metal oxide (e.g., see Patent Document 5). Further, in order to improve the initial charge / discharge efficiency, a Li-containing substance is added to the negative electrode, and Li is decomposed at a high negative electrode potential to return Li to the positive electrode by predoping (see, for example, Patent Document 6).

また、サイクル特性改善のため、SiOx(0.8≦x≦1.5、粒径範囲=1μm〜50μm)と炭素材を混合し高温焼成している(例えば、特許文献7参照)。また、サイクル特性改善のために、負極活物質中におけるケイ素に対する酸素のモル比を0.1〜1.2とし、活物質と集電体との界面近傍における、ケイ素量に対する酸素量のモル比の最大値と最小値との差が0.4以下となる範囲で活物質の制御を行っている(例えば、特許文献8参照)。また、電池負荷特性を向上させるため、リチウムを含有した金属酸化物を用いている(例えば、特許文献9参照)。また、サイクル特性を改善させるために、ケイ素材表層にシラン化合物などの疎水層を形成している(例えば、特許文献10参照)。 Further, in order to improve the cycle characteristics, SiOx (0.8 ≦ x ≦ 1.5, particle size range = 1 μm to 50 μm) and a carbon material are mixed and fired at a high temperature (see, for example, Patent Document 7). Further, in order to improve the cycle characteristics, the molar ratio of oxygen to silicon in the negative electrode active material is set to 0.1 to 1.2, and the molar ratio of oxygen amount to silicon amount in the vicinity of the interface between the active material and the current collector is set. The active material is controlled within a range in which the difference between the maximum value and the minimum value of is 0.4 or less (see, for example, Patent Document 8). Further, in order to improve the battery load characteristics, a metal oxide containing lithium is used (see, for example, Patent Document 9). Further, in order to improve the cycle characteristics, a hydrophobic layer such as a silane compound is formed on the surface layer of the Kay material (see, for example, Patent Document 10).

また、サイクル特性改善のため、酸化ケイ素を用い、その表層に黒鉛被膜を形成することで導電性を付与している(例えば、特許文献11参照)。この場合、特許文献11では、黒鉛被膜に関するラマンスペクトルから得られるシフト値に関して、1330cm−1及び1580cm−1にブロードなピークが現れるとともに、それらの強度比I1330/I1580が1.5<I1330/I1580<3である。 Further, in order to improve the cycle characteristics, silicon oxide is used and a graphite film is formed on the surface layer thereof to impart conductivity (see, for example, Patent Document 11). In this case, in Patent Document 11, with respect to the shift value obtained from the Raman spectra for graphite coating, with broad peaks appearing at 1330 cm -1 and 1580 cm -1, their intensity ratio I 1330 / I 1580 is 1.5 <I 1330 / I 1580 <3.

また、高い電池容量、サイクル特性の改善のため、二酸化ケイ素中に分散されたケイ素微結晶相を有する粒子を用いている(例えば、特許文献12参照)。また、過充電、過放電特性を向上させるために、ケイ素と酸素の原子数比を1:y(0<y<2)と制御したケイ素酸化物を用いている(例えば、特許文献13参照)。 Further, in order to improve the high battery capacity and cycle characteristics, particles having a silicon microcrystalline phase dispersed in silicon dioxide are used (see, for example, Patent Document 12). Further, in order to improve the overcharge and overdischarge characteristics, a silicon oxide in which the atomic number ratio of silicon and oxygen is controlled to 1: y (0 <y <2) is used (see, for example, Patent Document 13). ..

また、高い電池容量、初回効率改善のため、合金系の材料をアルカリ金属及び多環芳香族化合物を含む溶液に接触させ、さらに、アルカリ金属元素を脱離する液体に浸す方法がある(例えば、特許文献14参照)。 Further, in order to increase the battery capacity and improve the initial efficiency, there is a method in which the alloy-based material is brought into contact with a solution containing an alkali metal and a polycyclic aromatic compound, and further immersed in a liquid that desorbs the alkali metal element (for example,). See Patent Document 14).

特開2001−185127号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-185127 特開2002−042806号公報JP-A-2002-042806 特開2006−164954号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-164954 特開2006−114454号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-114454 特開2009−070825号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-070825 特表2013−513206号公報Special Table 2013-513206 特開2008−282819号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-282819 特開2008−251369号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-251369 特開2008−177346号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-177346 特開2007−234255号公報JP-A-2007-234255 特開2009−212074号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-21204 特開2009−205950号公報JP-A-2009-205950 特許第2997741号公報Japanese Patent No. 2997741 特開2005−235439号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-235439

上述のように、近年、モバイル端末などに代表される小型の電子機器は高性能化、多機能化がすすめられており、その主電源である二次電池、特にリチウムイオン二次電池は電池容量の増加が求められている。この問題を解決する1つの手法として、ケイ素材を主材として用いた負極からなる非水電解質二次電池の開発が望まれている。また、ケイ素材を用いた非水電解質二次電池は炭素材を用いた非水電解質二次電池と同等に近いサイクル特性が望まれている。 As mentioned above, in recent years, small electronic devices such as mobile terminals have been promoted to have higher performance and more functions, and secondary batteries, which are the main power sources thereof, especially lithium ion secondary batteries, have a battery capacity. Is required to increase. As one method for solving this problem, it is desired to develop a non-aqueous electrolyte secondary battery composed of a negative electrode using a Kay material as a main material. Further, a non-aqueous electrolyte secondary battery using a Kay material is desired to have cycle characteristics close to those of a non-aqueous electrolyte secondary battery using a carbon material.

そこで、熱的なLi挿入反応、電気的なLi挿入反応、浸漬法(酸化還元法)によるLi挿入反応などをそれぞれ単独で用いて、電池のサイクル維持率、及び初回効率を改善してきた。しかしながら、改質後のケイ素酸化物はLiを用いて改質されたため、比較的耐水性が低い。そのため、負極の製造時に作製する、改質後のケイ素酸化物を含むスラリーの安定化が不十分となりやすいという問題があった。 Therefore, the thermal Li insertion reaction, the electrical Li insertion reaction, the Li insertion reaction by the immersion method (oxidation-reduction method), and the like have been used independently to improve the cycle maintenance rate and the initial efficiency of the battery. However, since the modified silicon oxide was modified using Li, its water resistance is relatively low. Therefore, there is a problem that the stabilization of the slurry containing the modified silicon oxide, which is produced at the time of manufacturing the negative electrode, tends to be insufficient.

本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、電池容量を増加させ、初回効率及びサイクル特性を向上させることが可能な非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法を提供することを目的とする。また、そのような非水電解質二次電池用負極活物質を用いる非水電解質二次電池用負極の製造方法を提供することを目的とする。また、そのような非水電解質二次電池用負極を用いる非水電解質二次電池の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which can increase the battery capacity and improve the initial efficiency and cycle characteristics. The purpose is. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery using such a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery using such a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

上記目的を達成するために、本発明では、リチウムを含むケイ素化合物粒子を含む非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法であって、
ケイ素化合物(SiO:0.5≦x≦1.6)を含むケイ素化合物粒子を準備する工程と、
該ケイ素化合物粒子とリチウム単体又はリチウム化合物を混合し、加熱して第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程と、
該第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、リチウムを含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液Aに接触させることにより、第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程と、
を含むことを特徴とする非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention is a method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing silicon compound particles containing lithium.
A step of preparing silicon compound particles containing a silicon compound (SiO x : 0.5 ≦ x ≦ 1.6) and
A step of mixing the silicon compound particles with a simple substance of lithium or a lithium compound and heating to obtain the first lithium-containing silicon compound particles.
A step of obtaining the second lithium-containing silicon compound particles by contacting the first lithium-containing silicon compound particles with a solution A containing lithium and the solvent is an ether solvent.
Provided is a method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which comprises.

このような本発明の負極活物質の製造方法で製造されたリチウムを含むケイ素化合物粒子を含む負極活物質は、ケイ素化合物を主体とするケイ素系活物質であるので、電池容量を大きくすることができる。また、このケイ素化合物が一般式SiO(但し、0.5≦x≦1.6)で表されるものであり、かつ、ケイ素化合物粒子がリチウムを含むものであるため、サイクル特性を向上させることができる。 Since the negative electrode active material containing silicon compound particles containing lithium produced by the method for producing the negative electrode active material of the present invention is a silicon-based active material mainly composed of a silicon compound, the battery capacity can be increased. it can. Further, since this silicon compound is represented by the general formula SiO x (however, 0.5 ≦ x ≦ 1.6) and the silicon compound particles contain lithium, the cycle characteristics can be improved. it can.

また、本発明の負極活物質の製造方法では、リチウム(Li)を挿入する工程として、第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程(以下、加熱Li挿入工程とも称する)と第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程(以下、浸漬Li挿入工程とも称する)の2種類を経ることで、ケイ素化合物粒子内の異なるサイトの不可逆容量を選択的に改質することが可能である。これによって、当該負極活物質を用いた非水電解質二次電池の初回効率を向上させ、さらにLi挿入によるケイ素結晶子の成長、スラリー化時のゲル化を防ぐことが可能である。さらに、加熱Li挿入工程を先に行い、続けて浸漬Li挿入工程を行うことで、浸漬Li挿入工程で生成した熱に弱いLi含有化学種が、加熱により破壊されるのを防ぐことができる。 Further, in the method for producing a negative electrode active material of the present invention, as a step of inserting lithium (Li), a step of obtaining first lithium-containing silicon compound particles (hereinafter, also referred to as a heated Li insertion step) and a second lithium-containing step. The irreversible capacity of different sites in the silicon compound particles can be selectively modified by going through two types of steps of obtaining the silicon compound particles (hereinafter, also referred to as a dipping Li insertion step). This makes it possible to improve the initial efficiency of the non-aqueous electrolyte secondary battery using the negative electrode active material, and further prevent the growth of silicon crystallites due to the insertion of Li and the gelation during slurrying. Further, by performing the heating Li insertion step first and then the immersion Li insertion step, it is possible to prevent the heat-sensitive Li-containing chemical species generated in the immersion Li insertion step from being destroyed by heating.

また、前記第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程より前に、前記ケイ素化合物粒子に、炭素被膜を形成する工程を有することが好ましい。 Further, it is preferable to have a step of forming a carbon film on the silicon compound particles before the step of obtaining the first lithium-containing silicon compound particles.

このようにケイ素化合物粒子が炭素被膜を有することで、Li挿入による導電性の低下にある程度歯止めをかけることができる。 Since the silicon compound particles have a carbon film as described above, the decrease in conductivity due to Li insertion can be stopped to some extent.

また、前記ケイ素化合物粒子を準備する工程において、前記ケイ素化合物粒子として、ケイ素の結晶子サイズが3nm以上10nm以下であるものを準備することが好ましい。 Further, in the step of preparing the silicon compound particles, it is preferable to prepare the silicon compound particles having a silicon crystallite size of 3 nm or more and 10 nm or less.

このように、ケイ素化合物粒子におけるSi結晶子サイズを適度に調整することで、初回効率を高め、サイクル特性を維持することができる。 By appropriately adjusting the Si crystallite size in the silicon compound particles in this way, the initial efficiency can be improved and the cycle characteristics can be maintained.

また、前記第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程において、加熱温度を400℃以上とすることが好ましい。この際の加熱温度は、より好ましくは400℃以上800℃以下、特に好ましくは600℃以上800℃以下である。 Further, in the step of obtaining the first lithium-containing silicon compound particles, the heating temperature is preferably 400 ° C. or higher. The heating temperature at this time is more preferably 400 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, and particularly preferably 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.

加熱温度を上記の範囲内とすることで、ケイ素化合物粒子内でのケイ素の結晶成長を抑え、サイクル維持率が悪化するのを防ぐことができる。また、リチウムを十分挿入することができ、初回効率を十分向上させることができる。 By setting the heating temperature within the above range, it is possible to suppress the crystal growth of silicon in the silicon compound particles and prevent the cycle maintenance rate from deteriorating. In addition, lithium can be sufficiently inserted, and the initial efficiency can be sufficiently improved.

また、前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程において、前記溶液Aに接触させる時間を3分以上とすることが好ましい。 Further, in the step of obtaining the second lithium-containing silicon compound particles, it is preferable that the contact time with the solution A is 3 minutes or more.

溶液Aに3分以上接触させることで、ケイ素化合物粒子にLiをより十分に挿入することができる。 By contacting the solution A for 3 minutes or more, Li can be more sufficiently inserted into the silicon compound particles.

また、前記溶液Aとして、リチウムを含み、かつ直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体並びに多環芳香族化合物及びその誘導体から選ばれる1種以上を含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液A又はリチウム及びアミン類を含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液Aを用いることが好ましい。 Further, as the solution A, solution A 1 or lithium containing lithium and one or more selected from a linear polyphenylene compound and its derivative, and a polycyclic aromatic compound and its derivative, and the solvent is an ether solvent, and It is preferable to use solution A 2 containing amines and the solvent being an ether solvent.

リチウムを含む溶液Aとして、これらのような溶液を使用すれば、ケイ素化合物粒子へのより均一なLiの挿入を行うことができ、また、効率良くLiの挿入を行うことができる。なお、以下、「直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体並びに多環芳香族化合物及びその誘導体から選ばれる1種以上」のことを「直鎖ポリフェニレン化合物等」とも呼称する。 If a solution such as these is used as the solution A containing lithium, more uniform Li can be inserted into the silicon compound particles, and Li can be efficiently inserted. Hereinafter, "one or more selected from linear polyphenylene compounds and derivatives thereof and polycyclic aromatic compounds and derivatives thereof" is also referred to as "linear polyphenylene compounds and the like".

この場合、前記溶液Aとして、前記溶液Aを用いることが好ましい。 In this case, as the solution A, it is preferable to use the solution A 1.

溶液Aを使用した場合、特に効率よくLiの挿入を行うことができる。 When the solution A 1 is used, Li can be inserted particularly efficiently.

この場合、前記溶液Aとして、リチウムを含み、かつ直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体から選ばれる1種以上を含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液を用いることが好ましい。 In this case, as the solution A 1, comprises lithium, and include one or more selected from linear polyphenylene compounds and derivatives thereof, it is preferable to use a solution in which the solvent is an ether solvent.

このように、溶液Aとして、直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体から選ばれる1種以上を含むものを用いることが特に好ましい。 Thus, as a solution A 1, it is particularly preferred to use those containing one or more selected from linear polyphenylene compounds and derivatives thereof.

また、前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子のTPD−MSで測定した直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体並びに多環芳香族化合物及びその誘導体から選ばれる1種以上の合計含有率を1質量ppm以上4000質量ppm以下とすることが好ましい。 Further, the total content of one or more selected from the linear polyphenylene compound and its derivative and the polycyclic aromatic compound and its derivative measured by TPD-MS of the second lithium-containing silicon compound particle is 1 mass ppm or more 4000. The mass is preferably ppm or less.

直鎖ポリフェニレン化合物等の合計含有率を上記の範囲内とすることで、直鎖ポリフェニレン化合物等により第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子の表面の安定性が向上する。 By setting the total content of the linear polyphenylene compound or the like within the above range, the surface stability of the second lithium-containing silicon compound particles is improved by the linear polyphenylene compound or the like.

また、前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程の後に、前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、溶媒としてエーテル系材料、ケトン系材料、及びエステル系材料から選ばれる1種以上を含み、溶質として分子中にキノイド構造を持つ化合物を含む溶液Bに接触させる工程を有することが好ましい。 Further, after the step of obtaining the second lithium-containing silicon compound particles, the second lithium-containing silicon compound particles contain one or more selected from an ether-based material, a ketone-based material, and an ester-based material as a solvent. It is preferable to have a step of contacting the solution B containing a compound having a quinoid structure in the molecule as a solute.

溶液Bの溶質である、分子中にキノイド構造を持つ化合物は、上記のような溶媒中で、活性なLiを含むケイ素化合物粒子から、Liを引き抜き、Liとキノン類体の塩となって溶媒に溶解するため、平衡状態となるまでLiを引き抜くことが可能である。 The compound having a quinoid structure in the molecule, which is the solute of the solution B, extracts Li from the silicon compound particles containing active Li in the above solvent to form a salt of Li and a quinone analog, which is a solvent. Since it dissolves in, Li can be withdrawn until it reaches an equilibrium state.

この場合、前記分子中にキノイド構造を持つ化合物を、ベンゾキノン、キノジメタン、キノジイミン、又はそれらの誘導体とすることが好ましい。 In this case, it is preferable that the compound having a quinoid structure in the molecule is benzoquinone, quinodimethane, quinodiimine, or a derivative thereof.

溶液Bの溶質としては、これらのようなものを用いることができる。分子中にキノイド構造を持つ化合物の中でも、特に、これらの化合物を用いれば、溶媒中で、活性なLiを含むケイ素化合物粒子から、効率よく活性なLiを引き抜くことが可能である。 As the solute of the solution B, those such as these can be used. Among the compounds having a quinoid structure in the molecule, in particular, by using these compounds, it is possible to efficiently extract active Li from silicon compound particles containing active Li in a solvent.

また、前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、該粒子のXRDスペクトルにおいて、LiSiOの(011)面に由来するピーク、及びLiSiOの(001)面に由来するピークを有するものとすることが好ましい。 Further, the second lithium-containing silicon compound particle has a peak derived from the (011) plane of Li 4 SiO 4 and a peak derived from the (001) plane of Li 2 SiO 3 in the XRD spectrum of the particles. It is preferable that the particle is used.

第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子中にLiSiOとLiSiOを共存させることによって、負極スラリー(特に水系スラリー)作製時にLiSiOが第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子から溶出するのを十分に抑制することができる。 By coexisting Li 4 SiO 4 and Li 2 SiO 3 in the second lithium-containing silicon compound particles, Li 4 SiO 4 is eluted from the second lithium-containing silicon compound particles when the negative electrode slurry (particularly an aqueous slurry) is produced. Can be sufficiently suppressed.

また、前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子のリチウム含有量を4質量%以上30質量%以下とすることが好ましい。 Further, it is preferable that the lithium content of the second lithium-containing silicon compound particles is 4% by mass or more and 30% by mass or less.

このように第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子のリチウム含有量を適度に調整することで、初回効率を高めつつ、放電容量を適度に調整することができる。 By appropriately adjusting the lithium content of the second lithium-containing silicon compound particles in this way, the discharge capacity can be appropriately adjusted while increasing the initial efficiency.

さらに本発明では、リチウムを含むケイ素化合物粒子を含む非水電解質二次電池用負極の製造方法であって、
ケイ素化合物(SiO:0.5≦x≦1.6)を含むケイ素化合物粒子を準備する工程と、
該ケイ素化合物粒子とリチウム単体又はリチウム化合物を混合し、加熱して第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程と、
該第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を含む電極を形成する工程と、
前記電極に含まれる第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、リチウムを含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液Aに接触させることにより、第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を含む電極を得る工程と、
を含むことを特徴とする非水電解質二次電池用負極の製造方法を提供する。
Further, the present invention is a method for manufacturing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing silicon compound particles containing lithium.
A step of preparing silicon compound particles containing a silicon compound (SiO x : 0.5 ≦ x ≦ 1.6) and
A step of mixing the silicon compound particles with a simple substance of lithium or a lithium compound and heating to obtain the first lithium-containing silicon compound particles.
A step of forming an electrode containing the first lithium-containing silicon compound particles, and
A step of contacting the first lithium-containing silicon compound particles contained in the electrode with a solution A containing lithium and the solvent being an ether solvent to obtain an electrode containing the second lithium-containing silicon compound particles.
Provided is a method for manufacturing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which comprises.

このような本発明の負極の製造方法で製造されたリチウムを含むケイ素化合物粒子を含む負極は、ケイ素化合物を主体とするケイ素系活物質を含むので、電池容量を大きくすることができる。また、このケイ素化合物が一般式SiO(但し、0.5≦x≦1.6)で表されるものであり、かつ、ケイ素化合物粒子がリチウムを含むものであるため、サイクル特性を向上させることができる。 Since the negative electrode containing silicon compound particles containing lithium produced by the method for producing a negative electrode of the present invention contains a silicon-based active material mainly composed of a silicon compound, the battery capacity can be increased. Further, since this silicon compound is represented by the general formula SiO x (however, 0.5 ≦ x ≦ 1.6) and the silicon compound particles contain lithium, the cycle characteristics can be improved. it can.

また、本発明の負極の製造方法では、リチウム(Li)を挿入する工程として、第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程と第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を含む電極を得る工程の2種類を経ることで、ケイ素化合物粒子内の異なるサイトの不可逆容量を選択的に改質することが可能である。これによって、当該負極を用いた非水電解質二次電池の初回効率を向上させ、さらにLi挿入によるケイ素結晶子の成長、スラリー化時のゲル化を防ぐことが可能である。さらに、第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程を先に行い、続けて第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を含む電極を得る工程を行うことで、第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を含む電極を得る工程で生成した熱に弱いLi含有化学種が、加熱により破壊されるのを防ぐことができる。 Further, in the method for producing a negative electrode of the present invention, there are two types of steps for inserting lithium (Li): a step of obtaining first lithium-containing silicon compound particles and a step of obtaining an electrode containing a second lithium-containing silicon compound particles. It is possible to selectively modify the irreversible capacity of different sites in the silicon compound particles. This makes it possible to improve the initial efficiency of the non-aqueous electrolyte secondary battery using the negative electrode, and further prevent the growth of silicon crystallites due to Li insertion and gelation during slurry formation. Further, by first performing the step of obtaining the first lithium-containing silicon compound particles and then performing the step of obtaining the electrode containing the second lithium-containing silicon compound particles, the electrode containing the second lithium-containing silicon compound particles is performed. It is possible to prevent the heat-sensitive Li-containing chemical species generated in the process of obtaining the above-mentioned chemical species from being destroyed by heating.

また、前記第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程より前に、前記ケイ素化合物粒子に、炭素被膜を形成する工程を有することが好ましい。 Further, it is preferable to have a step of forming a carbon film on the silicon compound particles before the step of obtaining the first lithium-containing silicon compound particles.

このようにケイ素化合物粒子が炭素被膜を有することで、Li挿入による導電性の低下にある程度歯止めをかけることができる。 Since the silicon compound particles have a carbon film as described above, the decrease in conductivity due to Li insertion can be stopped to some extent.

また、前記ケイ素化合物粒子を準備する工程において、前記ケイ素化合物粒子として、ケイ素の結晶子サイズが3nm以上10nm以下であるものを準備することが好ましい。 Further, in the step of preparing the silicon compound particles, it is preferable to prepare the silicon compound particles having a silicon crystallite size of 3 nm or more and 10 nm or less.

このように、ケイ素化合物粒子におけるSi結晶子サイズを適度に調整することで、初回効率を高め、サイクル特性を維持することができる。 By appropriately adjusting the Si crystallite size in the silicon compound particles in this way, the initial efficiency can be improved and the cycle characteristics can be maintained.

また、前記第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程において、加熱温度を400℃以上とすることが好ましい。この際の加熱温度は、より好ましくは400℃以上800℃以下、特に好ましくは600℃以上800℃以下である。 Further, in the step of obtaining the first lithium-containing silicon compound particles, the heating temperature is preferably 400 ° C. or higher. The heating temperature at this time is more preferably 400 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, and particularly preferably 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.

加熱温度を上記の範囲内とすることで、ケイ素化合物粒子内でのケイ素の結晶成長を抑え、サイクル維持率が悪化するのを防ぐことができる。また、リチウムを十分挿入することができ、初回効率を十分向上させることができる。 By setting the heating temperature within the above range, it is possible to suppress the crystal growth of silicon in the silicon compound particles and prevent the cycle maintenance rate from deteriorating. In addition, lithium can be sufficiently inserted, and the initial efficiency can be sufficiently improved.

また、前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を含む電極を得る工程において、前記溶液Aに接触させる時間を3分以上とすることが好ましい。 Further, in the step of obtaining the electrode containing the second lithium-containing silicon compound particles, it is preferable that the contact time with the solution A is 3 minutes or more.

溶液Aに3分以上接触させることで、ケイ素化合物粒子にLiをより十分に挿入することができる。 By contacting the solution A for 3 minutes or more, Li can be more sufficiently inserted into the silicon compound particles.

また、前記溶液Aとして、リチウムを含み、かつ直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体並びに多環芳香族化合物及びその誘導体から選ばれる1種以上を含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液A又はリチウム及びアミン類を含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液Aを用いることが好ましい。 Further, as the solution A, solution A 1 or lithium containing lithium and one or more selected from a linear polyphenylene compound and its derivative, and a polycyclic aromatic compound and its derivative, and the solvent is an ether solvent, and It is preferable to use solution A 2 containing amines and the solvent being an ether solvent.

リチウムを含む溶液Aとして、これらのような溶液を使用すれば、ケイ素化合物粒子へのより均一なLiの挿入を行うことができ、また、効率良くLiの挿入を行うことができる。 If a solution such as these is used as the solution A containing lithium, more uniform Li can be inserted into the silicon compound particles, and Li can be efficiently inserted.

この場合、前記溶液Aとして、前記溶液Aを用いることが好ましい。 In this case, as the solution A, it is preferable to use the solution A 1.

溶液Aを使用した場合、特に効率よくLiの挿入を行うことができる。 When the solution A 1 is used, Li can be inserted particularly efficiently.

この場合、前記溶液Aとして、リチウムを含み、かつ直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体から選ばれる1種以上を含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液を用いることが好ましい。 In this case, as the solution A 1, comprises lithium, and include one or more selected from linear polyphenylene compounds and derivatives thereof, it is preferable to use a solution in which the solvent is an ether solvent.

このように、溶液Aとして、直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体から選ばれる1種以上を含むものを用いることが特に好ましい。 Thus, as a solution A 1, it is particularly preferred to use those containing one or more selected from linear polyphenylene compounds and derivatives thereof.

また、前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子のTPD−MSで測定した直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体並びに多環芳香族化合物及びその誘導体から選ばれる1種以上の合計含有率を1質量ppm以上4000質量ppm以下とすることが好ましい。 Further, the total content of one or more selected from the linear polyphenylene compound and its derivative and the polycyclic aromatic compound and its derivative measured by TPD-MS of the second lithium-containing silicon compound particle is 1 mass ppm or more 4000. The mass is preferably ppm or less.

直鎖ポリフェニレン化合物等の合計含有率を上記の範囲内とすることで、直鎖ポリフェニレン化合物等により第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子の表面の安定性が向上する。 By setting the total content of the linear polyphenylene compound or the like within the above range, the surface stability of the second lithium-containing silicon compound particles is improved by the linear polyphenylene compound or the like.

また、前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を含む電極を得る工程の後に、前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、溶媒としてエーテル系材料、ケトン系材料、及びエステル系材料から選ばれる1種以上を含み、溶質として分子中にキノイド構造を持つ化合物を含む溶液Bに接触させる工程を有することが好ましい。 Further, after the step of obtaining the electrode containing the second lithium-containing silicon compound particles, one selected from an ether-based material, a ketone-based material, and an ester-based material using the second lithium-containing silicon compound particles as a solvent. Including the above, it is preferable to have a step of contacting the solution B containing a compound having a quinoid structure in the molecule as a solute.

溶液Bの溶質である、分子中にキノイド構造を持つ化合物は、上記のような溶媒中で、活性なLiを含むケイ素化合物粒子から、Liを引き抜き、Liとキノン類体の塩となって溶媒に溶解するため、平衡状態となるまでLiを引き抜くことが可能である。 The compound having a quinoid structure in the molecule, which is the solute of the solution B, extracts Li from the silicon compound particles containing active Li in the above solvent to form a salt of Li and a quinone analog, which is a solvent. Since it dissolves in, Li can be withdrawn until it reaches an equilibrium state.

この場合、前記分子中にキノイド構造を持つ化合物を、ベンゾキノン、キノジメタン、キノジイミン、又はそれらの誘導体とすることが好ましい。 In this case, it is preferable that the compound having a quinoid structure in the molecule is benzoquinone, quinodimethane, quinodiimine, or a derivative thereof.

溶液Bの溶質としては、これらのようなものを用いることができる。分子中にキノイド構造を持つ化合物の中でも、特に、これらの化合物を用いれば、溶媒中で、活性なLiを含むケイ素化合物粒子から、効率よく活性なLiを引き抜くことが可能である。 As the solute of the solution B, those such as these can be used. Among the compounds having a quinoid structure in the molecule, in particular, by using these compounds, it is possible to efficiently extract active Li from silicon compound particles containing active Li in a solvent.

また、前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、該粒子のXRDスペクトルにおいて、LiSiOの(011)面に由来するピーク、及びLiSiOの(001)面に由来するピークを有するものとすることが好ましい。 Further, the second lithium-containing silicon compound particle has a peak derived from the (011) plane of Li 4 SiO 4 and a peak derived from the (001) plane of Li 2 SiO 3 in the XRD spectrum of the particles. It is preferable that the particle is used.

第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子中にLiSiOとLiSiOを共存させることによって、負極スラリー(特に水系スラリー)作製時にLiSiOが第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子から溶出するのを十分に抑制することができる。 By coexisting Li 4 SiO 4 and Li 2 SiO 3 in the second lithium-containing silicon compound particles, Li 4 SiO 4 is eluted from the second lithium-containing silicon compound particles when the negative electrode slurry (particularly an aqueous slurry) is produced. Can be sufficiently suppressed.

また、前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子のリチウム含有量を4質量%以上30質量%以下とすることが好ましい。 Further, it is preferable that the lithium content of the second lithium-containing silicon compound particles is 4% by mass or more and 30% by mass or less.

このように第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子のリチウム含有量を適度に調整することで、初回効率を高めつつ、放電容量を適度に調整することができる。 By appropriately adjusting the lithium content of the second lithium-containing silicon compound particles in this way, the discharge capacity can be appropriately adjusted while increasing the initial efficiency.

さらに本発明では、上記本発明の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法で非水電解質二次電池用負極活物質を製造し、該非水電解質二次電池用負極活物質を用いて非水電解質二次電池用負極を製造することを特徴とする非水電解質二次電池用負極の製造方法を提供する。 Further, in the present invention, the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery is produced by the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, and the negative electrode active material for the non-aqueous electrolyte secondary battery is used. Provided is a method for manufacturing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which comprises manufacturing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

さらに本発明では、上記本発明の非水電解質二次電池用負極の製造方法で非水電解質二次電池用負極を製造し、該非水電解質二次電池用負極を用いて非水電解質二次電池を製造することを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法を提供する。 Further, in the present invention, a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery is manufactured by the method for manufacturing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, and the negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery is used to produce a non-aqueous electrolyte secondary battery. Provided is a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery, which comprises manufacturing the above.

上述のように、本発明の負極活物質の製造方法では、ケイ素化合物粒子内の異なるサイトの不可逆容量を選択的に改質することが可能である。これによって、当該負極活物質を用いた非水電解質二次電池の初回効率を向上させ、さらにLi挿入によるケイ素結晶子の成長、スラリー化時のゲル化を防ぐことが可能である。従って、当該負極活物質を用いて製造された負極及びこの負極を用いて製造された非水電解質二次電池は、良好な電池特性を有するものとなる。 As described above, in the method for producing a negative electrode active material of the present invention, it is possible to selectively modify the irreversible capacity of different sites in the silicon compound particles. This makes it possible to improve the initial efficiency of the non-aqueous electrolyte secondary battery using the negative electrode active material, and further prevent the growth of silicon crystallites due to the insertion of Li and the gelation during slurrying. Therefore, the negative electrode manufactured by using the negative electrode active material and the non-aqueous electrolyte secondary battery manufactured by using this negative electrode have good battery characteristics.

本発明の負極活物質の製造方法は、非水電解質二次電池に用いた際に、高容量で良好なサイクル特性及び初期充放電特性が得られる負極活物質を製造できる。 The method for producing a negative electrode active material of the present invention can produce a negative electrode active material having a high capacity and good cycle characteristics and initial charge / discharge characteristics when used in a non-aqueous electrolyte secondary battery.

また、本発明の負極活物質の製造方法により製造された負極活物質を含む二次電池においても同様の特性を得ることができる。また、この二次電池を用いた電子機器、電動工具、電気自動車及び電力貯蔵システムなどでも同様の効果を得ることができる。 Further, the same characteristics can be obtained in the secondary battery containing the negative electrode active material produced by the method for producing the negative electrode active material of the present invention. Further, the same effect can be obtained in electronic devices, electric tools, electric vehicles, power storage systems, etc. using this secondary battery.

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法の一例を示すフロー図である。It is a flow chart which shows an example of the manufacturing method of the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of this invention. 本発明の非水電解質二次電池用負極の製造方法で製造された負極の構成の一例を示す概略断面図である。It is schematic cross-sectional view which shows an example of the structure of the negative electrode manufactured by the manufacturing method of the negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of this invention. 本発明の二次電池の製造方法を用いて製造される非水電解質二次電池(ラミネートフィルム型リチウムイオン二次電池)の構成の一例を示す分解図である。It is an exploded view which shows an example of the structure of the non-aqueous electrolyte secondary battery (laminate film type lithium ion secondary battery) manufactured by using the manufacturing method of the secondary battery of this invention.

以下、本発明をより詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

前述のように、非水電解質二次電池の電池容量を増加させる1つの手法として、ケイ素材を主材として用いた負極を非水電解質二次電池の負極として用いることが検討されている。 As described above, as one method for increasing the battery capacity of the non-aqueous electrolyte secondary battery, it has been studied to use a negative electrode using a Kay material as a main material as a negative electrode of the non-aqueous electrolyte secondary battery.

このケイ素材を用いた非水電解質二次電池は、炭素材を用いた非水電解質二次電池と同等に近いサイクル特性が望まれているが、炭素材を用いた非水電解質二次電池と同等のサイクル安定性を示す負極材は提案されていなかった。また、特に酸素を含むケイ素化合物は、炭素材と比較し初回効率が低いため、その分電池容量の向上は限定的であった。 A non-aqueous electrolyte secondary battery using this Kay material is desired to have cycle characteristics close to those of a non-aqueous electrolyte secondary battery using a carbon material, but a non-aqueous electrolyte secondary battery using a carbon material and No negative electrode material showing equivalent cycle stability has been proposed. In addition, since the initial efficiency of the silicon compound containing oxygen is lower than that of the carbon material, the improvement of the battery capacity is limited accordingly.

そこで、Liの挿入、一部脱離により改質されたケイ素酸化物を負極活物質として使用することで、電池のサイクル維持率、及び初回効率を改善してきた。しかしながら、熱的なLi挿入反応のみを用いてLi挿入を行うと、Liの挿入に伴い、ケイ素化合物粒子中のケイ素結晶子が成長し、サイクル特性が悪化し、また、浸漬法によるLi挿入反応のみを用いてLi挿入を行うと、Liの挿入によってケイ素化合物粒子内に生成したLi含有化学種が、負極スラリー作製時にアルカリ性を高め、バインダ(結着剤)の分子鎖を切断し、スラリーの低粘度化を招いたり、負極スラリーのバインダ、溶媒分子と反応したりし、スラリー化が難しいという問題があった。 Therefore, the cycle maintenance rate and the initial efficiency of the battery have been improved by using the silicon oxide modified by inserting and partially removing Li as the negative electrode active material. However, when Li insertion is performed using only the thermal Li insertion reaction, the silicon crystallites in the silicon compound particles grow with the Li insertion, the cycle characteristics deteriorate, and the Li insertion reaction by the immersion method When Li is inserted using only Li, the Li-containing chemical species generated in the silicon compound particles by Li insertion increase the alkalinity at the time of preparing the negative electrode slurry, cut the molecular chain of the binder (binding agent), and the slurry There is a problem that it is difficult to make a slurry because it causes a low viscosity and reacts with a binder of a negative electrode slurry and a solvent molecule.

そこで、本発明者らは、非水電解質二次電池に用いた際に、高い電池容量が得られ、良好なサイクル特性及び初回効率が得られる負極活物質の製造方法について鋭意検討を重ね、本発明に至った。 Therefore, the present inventors have made extensive studies on a method for producing a negative electrode active material, which can obtain a high battery capacity, good cycle characteristics and initial efficiency when used in a non-aqueous electrolyte secondary battery. It led to the invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

図1は、本発明の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法の一例を示すフロー図である。 FIG. 1 is a flow chart showing an example of a method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention.

まず、実施手順の全体の流れについて述べる。本発明の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法では、図1に示すように、まず、ケイ素化合物(SiO:0.5≦x≦1.6)を含むケイ素化合物粒子を準備する(工程1)。 First, the overall flow of the implementation procedure will be described. In the method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, first, as shown in FIG. 1, silicon compound particles containing a silicon compound (SiO x : 0.5 ≦ x ≦ 1.6) are prepared. (Step 1).

次に、図1に示すように、工程1で準備したケイ素化合物粒子と、炭素材料を複合化することができる(工程2)。但し、この工程は必須ではない。 Next, as shown in FIG. 1, the silicon compound particles prepared in step 1 and the carbon material can be composited (step 2). However, this step is not essential.

続いて、図1に示すように、工程1で準備したケイ素化合物粒子又は工程2で炭素材料を複合化したケイ素化合物粒子に、リチウム単体又はリチウム化合物を混合し、加熱して第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る(工程3:加熱Li挿入工程)。 Subsequently, as shown in FIG. 1, lithium alone or a lithium compound is mixed with the silicon compound particles prepared in step 1 or the silicon compound particles in which the carbon material is composited in step 2, and heated to contain the first lithium. Obtain silicon compound particles (step 3: heating Li insertion step).

続いて、図1に示すように、工程3で得られた第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、リチウムを含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液Aに接触させることにより、第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る(工程4:浸漬Li挿入工程)。 Subsequently, as shown in FIG. 1, the first lithium-containing silicon compound particles obtained in step 3 are brought into contact with a solution A containing lithium and the solvent is an ether solvent to contain a second lithium. Obtain silicon compound particles (step 4: immersion Li insertion step).

続いて、図1に示すように、工程4で得られた第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、溶媒としてエーテル系材料、ケトン系材料、及びエステル系材料から選ばれる1種以上を含み、溶質として分子中にキノイド構造を持つ化合物を含む溶液Bに接触させることができる(工程5)。但し、この工程は必須ではない。 Subsequently, as shown in FIG. 1, the second lithium-containing silicon compound particles obtained in step 4 contain at least one selected from an ether-based material, a ketone-based material, and an ester-based material as a solvent, and are a solute. It can be brought into contact with solution B containing a compound having a quinoid structure in the molecule (step 5). However, this step is not essential.

このような本発明の負極活物質の製造方法で製造されたリチウムを含むケイ素化合物粒子を含む負極活物質は、ケイ素化合物を主体とするケイ素系活物質であるので、電池容量を大きくすることができる。また、このケイ素化合物が一般式SiO(但し、0.5≦x≦1.6)で表されるものであり、かつ、ケイ素化合物粒子がリチウムを含むものであるため、サイクル特性を向上させることができる。また、ケイ素化合物粒子に、Liを含ませることで、ケイ素系活物質を含む電池の初回充放電に際し、不可逆容量が低減される。 Since the negative electrode active material containing silicon compound particles containing lithium produced by the method for producing the negative electrode active material of the present invention is a silicon-based active material mainly composed of a silicon compound, the battery capacity can be increased. it can. Further, since this silicon compound is represented by the general formula SiO x (however, 0.5 ≦ x ≦ 1.6) and the silicon compound particles contain lithium, the cycle characteristics can be improved. it can. Further, by including Li in the silicon compound particles, the irreversible capacity is reduced at the time of initial charging / discharging of the battery containing the silicon-based active material.

また、本発明の負極活物質の製造方法では、ケイ素化合物粒子内へ熱的にLiを挿入後、浸漬Li挿入工程を経ることで、熱的なLi挿入と、速度論的なLi挿入(室温付近で行うことができる浸漬Li挿入)により、上記ケイ素化合物粒子の異なるサイトにLiを挿入することができる。これによって、当該負極活物質を用いた非水電解質二次電池の初回効率を向上させることができる。 Further, in the method for producing a negative electrode active material of the present invention, Li is thermally inserted into the silicon compound particles and then a dipping Li insertion step is performed to perform thermal Li insertion and rhythmic Li insertion (room temperature). By dipping Li insertion) that can be performed in the vicinity, Li can be inserted into different sites of the silicon compound particles. Thereby, the initial efficiency of the non-aqueous electrolyte secondary battery using the negative electrode active material can be improved.

また、このように、2種類のLi挿入工程を経ることで、それぞれのLi挿入工程のメリットを生かしつつ、デメリットを軽減することができる。例えば、当該負極活物質は、Li挿入工程として加熱Li挿入工程のみを行って得られた負極活物質に比べて、ケイ素結晶子の成長が緩和されたものとなる。また、当該負極活物質は、Li挿入工程として浸漬Li挿入工程のみを行って得られた負極活物質に比べて、ケイ素化合物粒子内に熱力学的に安定なLi化合物(Li含有化学種)を多く含むものとなる。これにより、当該負極活物質をバインダ、溶媒等と混合し負極スラリーを作製した際の問題、すなわち、このLi化合物がスラリーのアルカリ性を高め、バインダの分子鎖を切断し、スラリーの低粘度化を招いたり、このLi化合物がこれらのバインダ、溶媒分子等と反応し、スラリーがゲル化したり、反応熱で過熱するという問題を防ぐことができる。従って、当該負極活物質を用いて製造された負極及びこの負極を用いて製造された非水電解質二次電池は、良好な電池特性を有するものとなる。 Further, by going through the two types of Li insertion steps in this way, it is possible to reduce the demerits while taking advantage of the advantages of each Li insertion step. For example, the negative electrode active material has less growth of silicon crystallites than the negative electrode active material obtained by performing only the heating Li insertion step as the Li insertion step. Further, the negative electrode active material has a Li compound (Li-containing chemical species) that is thermodynamically stable in the silicon compound particles as compared with the negative electrode active material obtained by performing only the immersion Li insertion step as the Li insertion step. It will include many. As a result, the problem when the negative electrode active material is mixed with a binder, a solvent, etc. to prepare a negative electrode slurry, that is, this Li compound increases the alkalinity of the slurry, cuts the molecular chain of the binder, and lowers the viscosity of the slurry. It is possible to prevent the problem that the Li compound reacts with these binders, solvent molecules, etc., and the slurry gels or overheats due to the reaction heat. Therefore, the negative electrode manufactured by using the negative electrode active material and the non-aqueous electrolyte secondary battery manufactured by using this negative electrode have good battery characteristics.

なお、浸漬Li挿入工程の後に加熱Li挿入工程を行う場合、十分に初回効率を向上させることができない。浸漬Li挿入法でLiを挿入すると、ケイ素化合物粒子内に熱によって失活してしまうLi含有化学種が生成するためである。また、この場合、容量維持率の低下も招く。より多くのLiを含有したケイ素活物質を加熱することで、不均化が進み、Si結晶子が成長するためである。 When the heating Li insertion step is performed after the immersion Li insertion step, the initial efficiency cannot be sufficiently improved. This is because when Li is inserted by the immersion Li insertion method, Li-containing chemical species that are deactivated by heat are generated in the silicon compound particles. Further, in this case, the capacity retention rate is also lowered. This is because by heating the silicon active material containing a larger amount of Li, disproportionation proceeds and Si crystallites grow.

続いて、本発明の負極活物質の製造方法をより具体的に説明する。 Subsequently, the method for producing the negative electrode active material of the present invention will be described more specifically.

<1.負極活物質の製造方法>
まず、ケイ素化合物(SiO:0.5≦x≦1.6)を含むケイ素化合物粒子を準備する(図1の工程1)。このような、一般式SiO(但し、0.5≦x≦1.6)で表されるケイ素化合物は、例えば、以下のような手法により作製できる。まず、酸化珪素ガスを発生する原料を不活性ガスの存在下もしくは減圧下900℃〜1600℃の温度範囲で加熱し、酸化ケイ素ガスを発生させる。この場合、原料は金属珪素粉末と二酸化珪素粉末との混合物を用いることができ、金属珪素粉末の表面酸素及び反応炉中の微量酸素の存在を考慮すると、混合モル比が、0.8<金属珪素粉末/二酸化珪素粉末<1.3の範囲であることが望ましい。原料から発生したガスは吸着板に堆積される。続いて、反応炉内温度を100℃以下に下げた状態で堆積物を取出し、ボールミル、ジェットミルなどを用いて粉砕、粉末化を行う。なお、ケイ素化合物粒子におけるSi結晶子のサイズなどの結晶性は、仕込み範囲(混合モル比)や原料の加熱温度を調整することによって制御することができる。また、結晶性はケイ素化合物粒子の生成後、熱処理することで制御することもできる。
<1. Manufacturing method of negative electrode active material>
First, silicon compound particles containing a silicon compound (SiO x : 0.5 ≦ x ≦ 1.6) are prepared (step 1 in FIG. 1). Such a silicon compound represented by the general formula SiO x (however, 0.5 ≦ x ≦ 1.6) can be produced, for example, by the following method. First, a raw material that generates silicon oxide gas is heated in the presence of an inert gas or under reduced pressure in a temperature range of 900 ° C. to 1600 ° C. to generate silicon oxide gas. In this case, a mixture of metallic silicon powder and silicon dioxide powder can be used as the raw material, and considering the presence of surface oxygen of the metallic silicon powder and trace oxygen in the reaction furnace, the mixed molar ratio is 0.8 <metal. It is desirable that the range is silicon powder / silicon dioxide powder <1.3. The gas generated from the raw material is deposited on the adsorption plate. Subsequently, the deposits are taken out in a state where the temperature in the reactor is lowered to 100 ° C. or lower, and pulverized and pulverized using a ball mill, a jet mill or the like. The crystallinity of the silicon compound particles, such as the size of Si crystallinity, can be controlled by adjusting the charging range (mixed molar ratio) and the heating temperature of the raw material. Crystallinity can also be controlled by heat treatment after the formation of silicon compound particles.

この工程1において、ケイ素化合物粒子として、ケイ素の結晶子サイズが3nm以上10nm以下であるものを準備することが好ましい。結晶子サイズが10nm以下であると、充放電に伴うケイ素化合物粒子の膨張収縮が小さくなり、容量維持率が増加する。結晶子サイズが3nm以上であると、Li挿入による初回効率の向上率が十分なものとなる。従って、結晶子サイズをこの範囲内とすることで、容量維持率及び初回効率を向上させることができる。なお、この結晶子サイズは、X線回折により得られるSi(111)結晶面に起因する回折ピークの半価幅(半値幅)より算出することができる。 In this step 1, it is preferable to prepare silicon compound particles having a silicon crystallite size of 3 nm or more and 10 nm or less. When the crystallite size is 10 nm or less, the expansion and contraction of the silicon compound particles due to charging and discharging becomes small, and the capacity retention rate increases. When the crystallite size is 3 nm or more, the improvement rate of the initial efficiency by Li insertion becomes sufficient. Therefore, by setting the crystallite size within this range, the capacity retention rate and the initial efficiency can be improved. The crystallite size can be calculated from the half-value width (half-value width) of the diffraction peak caused by the Si (111) crystal plane obtained by X-ray diffraction.

また、作製するケイ素化合物の組成としてはxが1に近い方が好ましい。これは、高いサイクル特性が得られるからである。また、本発明におけるケイ素化合物の組成は必ずしも純度100%を意味しているわけではなく、微量の不純物元素を含んでいても良い。 Moreover, it is preferable that x is close to 1 as the composition of the silicon compound to be produced. This is because high cycle characteristics can be obtained. Further, the composition of the silicon compound in the present invention does not necessarily mean 100% purity, and may contain a trace amount of impurity elements.

また、ケイ素化合物粒子には炭素材料が複合化されていてもよい(図1の工程2)。複合化の方法としては、熱CVD(Chemical Vapor Deposition)法によりケイ素化合物粒子の表面に炭素被膜を作製する方法や、物理的にケイ素化合物粒子と炭素材料を混合する方法などがある。ケイ素化合物粒子に炭素材料を複合化することで、高い導電性を付与することが可能である。特に、ケイ素化合物粒子が炭素被膜を有することで、Li挿入による導電性の低下にある程度歯止めをかけることができる。 Further, a carbon material may be compounded with the silicon compound particles (step 2 in FIG. 1). Examples of the compounding method include a method of forming a carbon film on the surface of silicon compound particles by a thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and a method of physically mixing silicon compound particles and a carbon material. By combining a carbon material with silicon compound particles, it is possible to impart high conductivity. In particular, since the silicon compound particles have a carbon film, the decrease in conductivity due to Li insertion can be suppressed to some extent.

特に、ケイ素化合物粒子の表面に炭素被膜を生成する手法としては、熱CVD法が望ましい。熱CVD法では、まず、ケイ素化合物粒子を炉内にセットする。続いて、炉内に炭化水素ガスを充満させ炉内温度を昇温させる。炉内温度を上昇させることで、炭化水素ガスが分解し、ケイ素化合物粒子の表面に炭素被膜が形成される。炭化水素ガスの分解温度は、特に限定されないが、1200℃以下が望ましく、特に望ましいのは1050℃以下である。これは、ケイ素化合物粒子の意図しない不均化を抑制することが可能であるからである。 In particular, a thermal CVD method is desirable as a method for forming a carbon film on the surface of silicon compound particles. In the thermal CVD method, first, the silicon compound particles are set in the furnace. Subsequently, the furnace is filled with hydrocarbon gas to raise the temperature inside the furnace. By raising the temperature inside the furnace, the hydrocarbon gas is decomposed and a carbon film is formed on the surface of the silicon compound particles. The decomposition temperature of the hydrocarbon gas is not particularly limited, but is preferably 1200 ° C. or lower, and particularly preferably 1050 ° C. or lower. This is because it is possible to suppress unintended disproportionation of silicon compound particles.

熱CVD法によって炭素被膜を生成する場合、例えば、炉内の圧力、温度を調節することによって、炭素被膜の被覆率や厚さを調節しながら炭素被膜を粉末材料の表層に形成することができる。 When a carbon film is formed by the thermal CVD method, for example, by adjusting the pressure and temperature in the furnace, the carbon film can be formed on the surface layer of the powder material while adjusting the coverage and thickness of the carbon film. ..

熱CVD法で使用する炭化水素ガスは特に限定することはないが、C組成のうち3≧nが望ましい。製造コストを低くすることができ、分解生成物の物性が良いからである。 The hydrocarbon gas used in the thermal CVD method is not particularly limited, but it is desirable that 3 ≧ n in the C n H m composition. This is because the manufacturing cost can be lowered and the physical properties of the decomposition products are good.

続いて、工程1で準備したケイ素化合物粒子又は工程2で炭素材料を複合化したケイ素化合物粒子とリチウム単体又はリチウム化合物を混合し、加熱して第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る(図1の工程3:加熱Li挿入工程)。 Subsequently, the silicon compound particles prepared in step 1 or the silicon compound particles in which the carbon material is composited in step 2 are mixed with lithium alone or a lithium compound and heated to obtain the first lithium-containing silicon compound particles (FIG. 1). Step 3: Heating Li insertion step).

このように、ケイ素化合物粒子とリチウム単体又はリチウム化合物を混合し、加熱することで、ケイ素化合物粒子へのLi挿入を行い、内部までLiを拡散させることができる。これは、加熱により、Li原子がケイ素化合物粒子内を拡散するのに十分なエネルギーを与えているためである。これによって、Li化合物がケイ素化合物粒子内に生成するとともに、当該Li化合物がある程度熱力学的に安定な化学種となる。すなわち、加熱Li挿入工程では、Liが挿入されるとともに、活性なLi化合物が加熱により安定化され、水系スラリーを作製する際に用いる水と反応しにくいものとなる。従って、このようにして得られた第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子は、その先の工程で安全に取り扱うことができる。 In this way, by mixing the silicon compound particles with lithium alone or the lithium compound and heating the particles, Li can be inserted into the silicon compound particles and Li can be diffused to the inside. This is because heating gives sufficient energy for the Li atom to diffuse in the silicon compound particles. As a result, the Li compound is generated in the silicon compound particles, and the Li compound becomes a thermodynamically stable chemical species to some extent. That is, in the heating Li insertion step, Li is inserted and the active Li compound is stabilized by heating, so that it does not easily react with water used for producing an aqueous slurry. Therefore, the first lithium-containing silicon compound particles thus obtained can be safely handled in the subsequent steps.

加熱Li挿入工程においては、加熱温度を400℃以上とすることが好ましい。この際の加熱温度は、より好ましくは400℃以上800℃以下、特に好ましくは600℃以上800℃以下である。加熱温度が800℃以下であれば、ケイ素化合物粒子内でのケイ素の結晶成長を抑え、サイクル維持率が悪化するのを防ぐことができる。加熱温度が400℃以上であれば、熱的に安定なLi化合物が生成し、水系スラリーに適用した場合でも、初回効率を十分向上させることができる。 In the heating Li insertion step, the heating temperature is preferably 400 ° C. or higher. The heating temperature at this time is more preferably 400 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, and particularly preferably 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower. When the heating temperature is 800 ° C. or lower, it is possible to suppress the crystal growth of silicon in the silicon compound particles and prevent the cycle maintenance rate from deteriorating. When the heating temperature is 400 ° C. or higher, a thermally stable Li compound is produced, and the initial efficiency can be sufficiently improved even when applied to an aqueous slurry.

加熱Li挿入工程においては、Li源としてリチウム単体又はリチウム化合物を用いるが、これらの混合物を用いることもできる。Li源の具体例としては、リチウム金属、水素化リチウム、窒化リチウムなどが挙げられる。これらのLi源は活性が高く、リチウム挿入反応がより進みやすいため好ましい。これらは一種単独でも二種以上を組み合わせても使用できる。なお、本発明においては、少なくとも一部にリチウム化合物などを含むものであれば、Li源として用いることができる。 In the heating Li insertion step, lithium simple substance or a lithium compound is used as the Li source, but a mixture thereof can also be used. Specific examples of the Li source include lithium metal, lithium hydride, lithium nitride and the like. These Li sources are preferable because they have high activity and the lithium insertion reaction can proceed more easily. These can be used alone or in combination of two or more. In the present invention, any material containing at least a part of a lithium compound or the like can be used as a Li source.

加熱Li挿入工程における加熱時間は特に限定されないが、例えば、1分以上10時間以下とすることができる。 The heating time in the heating Li insertion step is not particularly limited, but can be, for example, 1 minute or more and 10 hours or less.

加熱Li挿入工程後のケイ素化合物粒子のリチウム含有量は、ケイ素化合物に対して、リチウム換算で4質量%以上20質量%以下とすることが好ましい。4質量%以上の量であれば、十分な初回効率の向上が望め、また20質量%以下であれば、加熱Li挿入工程において、加熱温度を過度に高めたり、加熱時間を過度に長くしたりする必要もないため、ケイ素化合物粒子内でのケイ素結晶子の成長が進むのを防ぐことができ、サイクル維持率の悪化を防ぐことができる。 The lithium content of the silicon compound particles after the heating Li insertion step is preferably 4% by mass or more and 20% by mass or less in terms of lithium with respect to the silicon compound. If the amount is 4% by mass or more, sufficient improvement in initial efficiency can be expected, and if it is 20% by mass or less, the heating temperature may be excessively increased or the heating time may be excessively lengthened in the heating Li insertion step. Therefore, it is possible to prevent the growth of silicon crystallites in the silicon compound particles from progressing, and it is possible to prevent deterioration of the cycle maintenance rate.

続いて、工程3で得られた第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、リチウムを含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液Aに接触させることにより、第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る(図1の工程4:浸漬Li挿入工程)。このように浸漬Li挿入法でLiを挿入することで、加熱Li挿入法で挿入したLiと異なるサイトにLiが挿入されるため、さらなる初回効率の向上が可能になるとともに、加熱Li挿入法でのケイ素結晶子の成長を緩和することが可能である。 Subsequently, the first lithium-containing silicon compound particles obtained in step 3 are brought into contact with a solution A containing lithium and the solvent is an ether solvent to obtain second lithium-containing silicon compound particles (FIG. 6). Step 4: Immersion Li insertion step). By inserting Li by the immersion Li insertion method in this way, Li is inserted at a site different from the Li inserted by the heating Li insertion method, so that the initial efficiency can be further improved and the heating Li insertion method can be used. It is possible to alleviate the growth of silicon crystallites.

溶液Aとしては、リチウムを含み、かつ直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体並びに多環芳香族化合物及びその誘導体から選ばれる1種以上を含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液A又はリチウム及びアミン類を含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液Aを用いることが好ましい。 The solution A contains lithium and contains at least one selected from a linear polyphenylene compound and its derivative, and a polycyclic aromatic compound and its derivative, and the solvent is an ether solvent. Solution A 1 or lithium and amines. It is preferable to use the solution A 2 containing the above and the solvent is an ether solvent.

このように、溶液Aをケイ素化合物粒子に接触させることで、リチウムを挿入する方法を用いると、例えば、上記の加熱Li挿入法などを用いる場合と比較し、ケイ素化合物粒子内部の不均化が抑えられ、サイクル特性がより向上する。また、リチウムは直鎖ポリフェニレン化合物等やアミン類と錯化して溶液に溶解するため、ケイ素化合物粒子へのより均一なLi挿入が行える。中でも、リチウム及び直鎖ポリフェニレン化合物等を含む溶液Aを用いることが特に好ましい。これは、溶液Aによるリチウムの挿入反応は室温付近で取り扱え、なおかつリチウムが直鎖ポリフェニレン化合物等と錯化して溶液に溶解するため、ケイ素化合物粒子へのより均一なLi挿入が行えるためである。また、溶媒としてエーテル系溶媒を用いることで、リチウムと直鎖ポリフェニレン化合物等やアミン類との錯体がより安定するため、ケイ素化合物粒子へのリチウム挿入が効率よく起こる。この中でも特に溶液Aとして、リチウムを含み、かつ直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体から選ばれる1種以上を含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液を用いることが好ましい。 In this way, when the method of inserting lithium by contacting the solution A with the silicon compound particles is used, the disproportionation inside the silicon compound particles is increased as compared with the case of using, for example, the above-mentioned heating Li insertion method. It is suppressed and the cycle characteristics are further improved. Further, since lithium is dissolved in a solution by being complexed with a linear polyphenylene compound or the like or amines, more uniform Li insertion into silicon compound particles can be performed. Among them, it is particularly preferable to use a solution A 1 comprising lithium and straight chain polyphenylene compounds. This insertion reaction of lithium with a solution A 1 handled at around room temperature, yet because lithium is dissolved in a solution complexed with such linear polyphenylene compounds, in order to enable a more uniform Li insertion into silicon compound particles .. Further, by using an ether solvent as the solvent, the complex of lithium with a linear polyphenylene compound or the like or amines is more stable, so that lithium can be efficiently inserted into the silicon compound particles. Particularly solutions A 1 Among comprises lithium, and include one or more selected from linear polyphenylene compounds and derivatives thereof, it is preferable to use a solution in which the solvent is an ether solvent.

このような手法による選択的改質では、Liをケイ素化合物粒子に挿入する過程で、温度を大きく上げないため、結晶性Liシリケートの生成を抑制することができる。結晶性のLiシリケートの生成を抑制できれば、ケイ素化合物粒子内のLiイオン伝導性が向上し、さらにケイ素化合物粒子内の結晶化が進み難くなるため、サイクル特性が一層向上する。 In the selective modification by such a method, the temperature is not raised significantly in the process of inserting Li into the silicon compound particles, so that the formation of crystalline Li silicate can be suppressed. If the formation of crystalline Li silicate can be suppressed, the Li ion conductivity in the silicon compound particles will be improved, and further, crystallization in the silicon compound particles will be difficult to proceed, so that the cycle characteristics will be further improved.

溶液A、A、Aに用いるエーテル系溶媒としては、ジエチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、又はこれらの混合溶媒等を用いることができる。この中でも特にテトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2−ジメトキシエタンを用いることが好ましい。これらの溶媒は、脱水されていることが好ましく、脱酸素されていることが好ましい。 As the ether solvent used for the solutions A, A 1 and A 2 , diethyl ether, tert-butyl methyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, 1,2-dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, or A mixed solvent of these can be used. Of these, tetrahydrofuran, dioxane and 1,2-dimethoxyethane are particularly preferable. These solvents are preferably dehydrated and preferably deoxygenated.

また、溶液Aに含まれる直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体としては、ビフェニル、ターフェニル、及びこれらの誘導体から選ばれる1種以上を用いることができる。また、溶液Aに含まれる多環芳香族化合物及びその誘導体としては、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、ペンタセン、ピレン、ピセン、トリフェニレン、コロネン、クリセン及びこれらの誘導体から選ばれる1種以上を用いることができる。 As the linear polyphenylene compounds and derivatives thereof contained in the solution A 1, it can be used biphenyl, terphenyl, and one or more selected from these derivatives. As the polycyclic aromatic compound and a derivative thereof contained in the solution A 1, using naphthalene, anthracene, phenanthrene, naphthacene, pentacene, pyrene, picene, triphenylene, coronene, chrysene, and one or more selected from these derivatives be able to.

溶液A中の直鎖ポリフェニレン化合物等の合計濃度としては、10−3mol/Lから5mol/Lの間が好ましく、10−1mol/Lから3mol/Lの間がより好ましい。直鎖ポリフェニレン化合物等の合計濃度が10−3mol/L以上であれば、リチウム金属と直鎖ポリフェニレン化合物等との反応が進みやすく、反応時間を短縮できる。直鎖ポリフェニレン化合物等の合計濃度の濃度が、5mol/L以下であれば、直鎖ポリフェニレン化合物等とリチウム金属との反応物がケイ素化合物粒子に付着し難く、ケイ素化合物粉末の分離が容易となる。また、負極活物質を非水電解質二次電池とした際に、反応残が電解液に流出せず、副反応による電池特性の低下を抑制できる。また、リチウム金属は、直鎖ポリフェニレン化合物等に対し、0.5当量以上含まれていることが好ましく、一部が溶解していなくてもよい。 The total concentration of such linear polyphenylene compound in the solution A 1, preferably between 5 mol / L from 10 -3 mol / L, more preferably between 10 -1 mol / L of 3 mol / L. When the total concentration of the linear polyphenylene compound or the like is 10 -3 mol / L or more, the reaction between the lithium metal and the linear polyphenylene compound or the like can easily proceed, and the reaction time can be shortened. When the total concentration of the linear polyphenylene compound or the like is 5 mol / L or less, the reaction product of the linear polyphenylene compound or the like and the lithium metal is unlikely to adhere to the silicon compound particles, and the silicon compound powder can be easily separated. .. Further, when the negative electrode active material is a non-aqueous electrolyte secondary battery, the reaction residue does not flow out to the electrolytic solution, and deterioration of battery characteristics due to side reactions can be suppressed. Further, the lithium metal is preferably contained in an amount of 0.5 equivalent or more with respect to the linear polyphenylene compound or the like, and a part thereof may not be dissolved.

また、溶液Aに含まれるアミン類としては、ジメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン、トリエチレントリアミンなどを用いることができる。 Further, as the amines contained in the solution A 2 , dimethylamine, ethylamine, diethylamine, ethylenediamine, triethylenetriamine and the like can be used.

また、ケイ素化合物粒子と溶液A、A、又はAを接触させる時間は、3分以上とすることが好ましく、3分以上100時間以下とすることがより好ましい。接触時間が3分以上であれば、十分なリチウムのドープ量が得られる。また、接触時間が100時間となった時点で、ケイ素化合物粒子へのリチウム挿入がほぼ平衡状態に達する。また、反応温度は−20℃から200℃が好ましく、さらに0℃から50℃が好ましい。この中でも特に反応温度を20℃付近とすることが好ましい。上記のような温度範囲であれば、反応速度の低下が起こり難く、かつ、副反応によるリチウム化合物の沈殿等が生じ難いため、ケイ素化合物粒子へのリチウム挿入反応の反応率が向上する。 The time for contacting the silicon compound particles with the solution A, A 1 or A 2 is preferably 3 minutes or more, and more preferably 3 minutes or more and 100 hours or less. If the contact time is 3 minutes or more, a sufficient amount of lithium dope can be obtained. Further, when the contact time reaches 100 hours, the lithium insertion into the silicon compound particles reaches an almost equilibrium state. The reaction temperature is preferably −20 ° C. to 200 ° C., more preferably 0 ° C. to 50 ° C. Of these, the reaction temperature is particularly preferably around 20 ° C. In the temperature range as described above, the reaction rate is unlikely to decrease, and the precipitation of the lithium compound due to the side reaction is unlikely to occur, so that the reaction rate of the lithium insertion reaction into the silicon compound particles is improved.

また、第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子のTPD−MS(Temperature Programmed Desorption−Mass Spectroscopy:昇温熱脱離・質量分析法)で測定した直鎖ポリフェニレン化合物等の合計含有率を1質量ppm以上4000質量ppm以下とすることが好ましい。直鎖ポリフェニレン化合物等の合計含有率を上記の範囲内とすることで、直鎖ポリフェニレン化合物等により第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子の表面の安定性が向上する。このため、このようなケイ素化合物粒子を含む負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、高い電池容量を有するとともに、良好なサイクル特性及び初期充放電特性が得られる。ここで、TPD−MSの測定は、例えば、試料50mgをシリカ製セルに入れ、50mL/分のヘリウムガスフロー中で、室温から1000℃まで10℃/分の速度で昇温し、そして、発生したガスを質量分析計(株式会社島津製作所製、GC/MS QP5050A)で分析することにより行うことができる。 In addition, the total content of the linear polyphenylene compound and the like measured by TPD-MS (Temperature Projection-Mass Spectroscopy) of the second lithium-containing silicon compound particles is 1 mass ppm or more and 4000 mass. It is preferably ppm or less. By setting the total content of the linear polyphenylene compound or the like within the above range, the surface stability of the second lithium-containing silicon compound particles is improved by the linear polyphenylene compound or the like. Therefore, when the negative electrode active material containing such silicon compound particles is used as the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery, it has a high battery capacity, and good cycle characteristics and initial charge / discharge characteristics can be obtained. Here, in the measurement of TPD-MS, for example, 50 mg of a sample is placed in a silica cell, the temperature is raised from room temperature to 1000 ° C. at a rate of 10 ° C./min in a helium gas flow of 50 mL / min, and the sample is generated. This can be performed by analyzing the resulting gas with a mass spectrometer (manufactured by Shimadzu Corporation, GC / MS QP5050A).

また、第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、該粒子のXRD(X線回折)スペクトルにおいて、LiSiOの(011)面に由来するピーク、及びLiSiOの(001)面に由来するピークを有するものとすることが好ましい。LiSiOはSiに対するLi量が多いので初回効率をより向上させるが、水に溶けやすい。従って、負極スラリー(特に水系スラリー)作製時にLiSiOが第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子から溶出するのを十分に抑制するために、第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子中にLiSiOとLiSiOを共存させることが好ましい。これにより電池特性が向上する。 Further, the second lithium-containing silicon compound particles are derived from the peak derived from the (011) plane of Li 4 SiO 4 and the (001) plane of Li 2 SiO 3 in the XRD (X-ray diffraction) spectrum of the particles. It is preferable that the peak has a peak. Li 4 SiO 4 has a large amount of Li with respect to Si, so that the initial efficiency is further improved, but it is easily dissolved in water. Therefore, in order to sufficiently suppress the negative electrode slurry Li 4 SiO 4 (particularly aqueous slurries) during the production is to elute from the second lithium-containing silicon compound particles, Li 4 SiO 4 to the second lithium-containing silicon compound particles in And Li 2 SiO 3 coexist. This improves the battery characteristics.

また、第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子のリチウム含有量は、ケイ素化合物に対して、リチウム換算で4質量%以上30質量%以下とすることが好ましい。リチウム含有量が4質量%以上であると、初回効率が十分向上する。リチウム含有量が30質量%以下であると、高い放電容量を有する非水電解質二次電池を製造できる。 The lithium content of the second lithium-containing silicon compound particles is preferably 4% by mass or more and 30% by mass or less in terms of lithium with respect to the silicon compound. When the lithium content is 4% by mass or more, the initial efficiency is sufficiently improved. When the lithium content is 30% by mass or less, a non-aqueous electrolyte secondary battery having a high discharge capacity can be manufactured.

また、工程4で得られた第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、溶媒としてエーテル系材料、ケトン系材料、及びエステル系材料から選ばれる1種以上を含み、溶質として分子中にキノイド構造を持つ化合物を含む溶液Bに接触させてもよい(図1の工程5)。 Further, the second lithium-containing silicon compound particles obtained in step 4 contain at least one selected from an ether-based material, a ketone-based material, and an ester-based material as a solvent, and have a quinoid structure in the molecule as a solute. It may be brought into contact with solution B containing the compound (step 5 in FIG. 1).

溶液Bの溶質である、分子中にキノイド構造を持つ化合物は、上記のような溶媒中で、活性なLiを含むケイ素化合物粒子から、Liを引き抜き、Liとキノン類体の塩となって溶媒に溶解するため、平衡状態となるまでLiを引き抜くことが可能である。 The compound having a quinoid structure in the molecule, which is the solute of the solution B, extracts Li from the silicon compound particles containing active Li in the above solvent to form a salt of Li and a quinone analog, which is a solvent. Since it dissolves in, Li can be extracted until it reaches an equilibrium state.

また、エーテル系材料、ケトン系材料、及びエステル系材料のような溶媒中では、溶媒分子に含まれるプロトンの活性が低く、とりわけエーテル系溶媒ではその活性が特に低いため、リチウムを挿入されたケイ素化合物粒子からのLiの脱離反応における副反応が起こり難い。 Further, in a solvent such as an ether-based material, a ketone-based material, and an ester-based material, the activity of protons contained in the solvent molecule is low, and especially in an ether-based solvent, the activity is particularly low, so that silicon in which lithium is inserted. Side reactions in the elimination reaction of Li from the compound particles are unlikely to occur.

このように、工程5において、溶液Bとケイ素化合物粒子を接触させることにより活性なLiをほぼ完全に失活させる。これにより、水系スラリーへの、Liを含むケイ素系活物質の適用を容易にしている。 In this way, in step 5, the active Li is almost completely inactivated by bringing the solution B into contact with the silicon compound particles. This facilitates the application of the silicon-based active material containing Li to the aqueous slurry.

溶液Bの溶媒として用いるエーテル系材料としては、ジエチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、及びテトラエチレングリコールジメチルエーテル、又はこれらの混合溶媒等を用いることができる。 As the ether-based material used as the solvent of the solution B, diethyl ether, tert-butyl methyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, 1,2-dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, and tetraethylene glycol dimethyl ether, or a mixture thereof. A solvent or the like can be used.

溶液Bの溶媒として用いるケトン系材料としては、アセトン及びアセトフェノン、又はこれらの混合溶媒等を用いることができる。 As the ketone material used as the solvent of the solution B, acetone and acetophenone, a mixed solvent thereof and the like can be used.

溶液Bの溶媒として用いるエステル系材料としては、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、及び酢酸イソプロピル、又はこれらの混合溶媒等を用いることができる。 As the ester-based material used as the solvent of the solution B, methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, a mixed solvent thereof and the like can be used.

また、上記のエーテル系材料、ケトン系材料、及びエステル系材料のうち、2種以上を組み合わせた混合溶媒等を用いても良い。 Further, a mixed solvent or the like in which two or more of the above ether-based materials, ketone-based materials, and ester-based materials are combined may be used.

また、溶液Bの溶質として用いる分子中にキノイド構造を持つ化合物としては、ベンゾキノン、キノジメタン、キノジイミン、又はそれらの誘導体を用いることができる。キノイド構造とは、キノン構造又は単にキノイドとも呼ばれ、通常の芳香族化合物の環内二重結合が1つ減って、代わりにパラ又はオルト位置に環外二重結合2個を持つ構造である。溶液Bの溶質として用いる分子中のキノイド構造は、p−キノイド及びo−キノイドのいずれであっても良い。なお、「分子中にキノイド構造を持つ化合物」とは、例えば、分子中に下記の式(1)又は式(2)で表される構造を有する化合物である。 Further, as the compound having a quinoid structure in the molecule used as the solute of the solution B, benzoquinone, quinodimethane, quinodiimine, or a derivative thereof can be used. The quinoid structure, also called a quinone structure or simply a quinoid, is a structure in which the inner ring double bond of an ordinary aromatic compound is reduced by one and instead has two outer ring double bonds at the para or ortho position. .. The quinoid structure in the molecule used as the solute of the solution B may be either p-quinoid or o-quinoid. The "compound having a quinoid structure in the molecule" is, for example, a compound having a structure represented by the following formula (1) or formula (2) in the molecule.

Figure 0006765984
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上記式(1)のR、R、R、及びRは、それぞれ独立に、水素原子若しくは置換基を表していても良いし、又は、RとRと、若しくは、RとRとが、互いに結合して、R、R、R、及びRのそれぞれが結合している炭素原子と共に置換基を有していても良い環、特に芳香環を形成していても良い。この芳香環としては、ベンゼン環及びナフタレン環などが挙げられる。X及びXは、例えば、酸素原子を表していても良く、窒素原子を含み、その窒素原子が上記式(1)に示す炭素環を構成する炭素と二重結合を形成している原子団を表していても良く、又は炭素原子を含み、その炭素原子が上記式(1)に示す炭素環を構成する炭素と二重結合を形成している原子団を表していても良い。 R 1 , R 2 , R 3 and R 4 of the above formula (1) may independently represent a hydrogen atom or a substituent, or R 1 and R 2 or R 3 respectively. And R 4 bond with each other to form a ring, particularly an aromatic ring, which may have a substituent with the carbon atom to which each of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is bonded. You may be. Examples of this aromatic ring include a benzene ring and a naphthalene ring. For example, X 1 and X 2 may represent an oxygen atom, and the atom contains a nitrogen atom, and the nitrogen atom forms a double bond with the carbon constituting the carbon ring represented by the above formula (1). It may represent a group, or may represent an atomic group containing a carbon atom and the carbon atom forms a double bond with the carbon constituting the carbon ring represented by the above formula (1).

上記式(2)のR、R、R、及びRは、それぞれ独立に、水素原子若しくは置換基を表していても良いし、RとRと、RとRと、若しくは、RとRとが、互いに結合して、R、R、R、及びRのそれぞれが結合している炭素原子と共に置換基を有していても良い環、特に芳香環を形成していても良い。この芳香環としては、ベンゼン環及びナフタレン環などが挙げられる。X及びXは、上記式(1)と同様に、例えば、酸素原子を表していても良く、窒素原子を含み、その窒素原子が上記式(2)に示す炭素環を構成する炭素と二重結合を形成している原子団を表していても良く、又は炭素原子を含み、その炭素原子が上記式(2)に示す炭素環を構成する炭素と二重結合を形成している原子団を表していても良い。 R 5 , R 6 , R 7 and R 8 of the above formula (2) may independently represent a hydrogen atom or a substituent, and R 5 and R 6 and R 6 and R 7 Alternatively, a ring in which R 7 and R 8 may be bonded to each other and have a substituent together with a carbon atom to which each of R 5 , R 6 , R 7 and R 8 is bonded, in particular. It may form an aromatic ring. Examples of this aromatic ring include a benzene ring and a naphthalene ring. Similar to the above formula (1), X 3 and X 4 may represent, for example, an oxygen atom, and include a nitrogen atom, and the nitrogen atom is a carbon constituting the carbon ring represented by the above formula (2). It may represent an atomic group forming a double bond, or an atom containing a carbon atom and the carbon atom forms a double bond with the carbon constituting the carbon ring represented by the above formula (2). It may represent a group.

本発明において用いることができる、分子中にキノイド構造を持つ化合物として、好ましいものとして、より具体的には、p−ベンゾキノン、o−ベンゾキノン、ナフトキノン、アントラキノン、テトラシアノキノジメタン、N,N’−ジシアノキノジイミン及びそれらの誘導体が挙げられる。 Preferable compounds having a quinoid structure in the molecule that can be used in the present invention, more specifically, p-benzoquinone, o-benzoquinone, naphthoquinone, anthraquinone, tetracyanoquinodimethane, N, N'. -Dicyanoquinodiimine and derivatives thereof.

また、反応時に用いる溶液B中の溶質(分子中にキノイド構造を持つ化合物)の濃度は、10−3mol/L以上1×10mol/L以下であれば良好な電池特性が得られる。 The concentration of the solute in the solution B used in the reaction (compound having a quinoid structure in the molecule) is good battery characteristics can be obtained if 10 -3 mol / L or more 1 × 10 0 mol / L or less.

また、得られた第一又は第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子に、水洗などを行い、余分なLiを落とす工程を行ってもよい。 Further, the obtained first or second lithium-containing silicon compound particles may be washed with water or the like to remove excess Li.

以上のようにして、本発明の負極活物質の製造方法により負極活物質を製造できる。このようにして製造した負極活物質は、以下に説明するような負極を構成するものとすることができる。 As described above, the negative electrode active material can be produced by the method for producing the negative electrode active material of the present invention. The negative electrode active material produced in this manner can constitute a negative electrode as described below.

<2.非水電解質二次電池用負極の製造方法>
次に、本発明の非水電解質二次電池用負極の製造方法を説明する。本発明の非水電解質二次電池用負極の製造方法は、上記本発明の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法で非水電解質二次電池用負極活物質を製造し、該非水電解質二次電池用負極活物質を用いて非水電解質二次電池用負極を製造する方法である。まず、このようにして得られる負極の構成について説明する。
<2. Manufacturing method of negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery>
Next, a method for manufacturing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described. In the method for producing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery is produced by the above method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and the non-water electrolyte secondary battery is produced. This is a method of manufacturing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery using a negative electrode active material for an electrolyte secondary battery. First, the configuration of the negative electrode thus obtained will be described.

[負極の構成]
図2に示すように、負極10は、負極集電体11の上に負極活物質層12を有する構成になっている。この負極活物質層12は負極集電体11の両面、又は、片面だけに設けられていても良い。
[Construction of negative electrode]
As shown in FIG. 2, the negative electrode 10 has a negative electrode active material layer 12 on the negative electrode current collector 11. The negative electrode active material layer 12 may be provided on both sides or only one side of the negative electrode current collector 11.

[負極集電体]
負極集電体は、優れた導電性材料であり、かつ、機械的な強度に長けた物で構成される。負極集電体11に用いることができる導電性材料として、例えば銅(Cu)やニッケル(Ni)が挙げられる。この導電性材料は、リチウム(Li)と金属間化合物を形成しない材料であることが好ましい。
[Negative electrode current collector]
The negative electrode current collector is made of an excellent conductive material and having excellent mechanical strength. Examples of the conductive material that can be used for the negative electrode current collector 11 include copper (Cu) and nickel (Ni). The conductive material is preferably a material that does not form an intermetallic compound with lithium (Li).

負極集電体11は、主元素以外に炭素(C)や硫黄(S)を含んでいることが好ましい。これは、負極集電体11の物理的強度が向上するためである。特に、充電時に膨張する活物質層を有する場合、負極集電体が上記の元素を含んでいれば、負極集電体を含む電極の変形を抑制する効果があるからである。上記の含有元素の含有量は、特に限定されないが、中でも、それぞれ100質量ppm以下であることが好ましい。より高い変形抑制効果が得られるからである。 The negative electrode current collector 11 preferably contains carbon (C) and sulfur (S) in addition to the main element. This is because the physical strength of the negative electrode current collector 11 is improved. In particular, when the negative electrode current collector has an active material layer that expands during charging, if the negative electrode current collector contains the above elements, there is an effect of suppressing deformation of the electrode including the negative electrode current collector. The content of the above-mentioned contained elements is not particularly limited, but is preferably 100 mass ppm or less. This is because a higher deformation suppressing effect can be obtained.

負極集電体11の表面は、粗化されていても、粗化されていなくても良い。表面を粗化されている負極集電体は、例えば、電解処理、エンボス処理、又は化学エッチングされた金属箔などである。表面を粗化されていない負極集電体は例えば、圧延金属箔などである。 The surface of the negative electrode current collector 11 may or may not be roughened. The negative electrode current collector whose surface is roughened is, for example, an electrolytic treatment, an embossing treatment, or a chemically etched metal foil. The negative electrode current collector whose surface is not roughened is, for example, a rolled metal foil.

[負極活物質層]
本発明の負極活物質の製造方法で製造されたケイ素系活物質は、負極活物質層12を構成する材料となる。負極活物質層12は、ケイ素系活物質を含んでおり、電池設計上、さらに負極結着剤や負極導電助剤など、他の材料を含んでいても良い。負極活物質として、ケイ素系活物質の他に、炭素系活物質なども含んでいても良い。
[Negative electrode active material layer]
The silicon-based active material produced by the method for producing a negative electrode active material of the present invention serves as a material constituting the negative electrode active material layer 12. The negative electrode active material layer 12 contains a silicon-based active material, and may further contain other materials such as a negative electrode binder and a negative electrode conductive auxiliary agent in terms of battery design. As the negative electrode active material, a carbon-based active material or the like may be contained in addition to the silicon-based active material.

このような負極は、上述の本発明の負極活物質の製造方法により製造したケイ素系活物質を使用した塗布法により製造することができる。塗布法とはケイ素系活物質粒子と下記の結着剤など、また必要に応じて下記の導電助剤、炭素系活物質を混合したのち、有機溶剤や水などに分散させ塗布する方法である。 Such a negative electrode can be produced by a coating method using a silicon-based active material produced by the above-mentioned method for producing a negative electrode active material of the present invention. The coating method is a method in which silicon-based active material particles are mixed with the following binders, and if necessary, the following conductive aids and carbon-based active materials are mixed, and then dispersed in an organic solvent or water for coating. ..

この場合、まず、本発明の負極活物質の製造方法により製造したケイ素系活物質と、導電助剤、結着剤、及び水などの溶媒とを混合し、水系スラリーを得る。このとき、必要に応じて、炭素系活物質も混合しても良い。次に、水系スラリーを負極集電体11の表面に塗布し、乾燥させて、図2の負極活物質層12を形成する。 In this case, first, the silicon-based active material produced by the method for producing the negative electrode active material of the present invention is mixed with a solvent such as a conductive auxiliary agent, a binder, and water to obtain an aqueous slurry. At this time, if necessary, a carbon-based active material may also be mixed. Next, the aqueous slurry is applied to the surface of the negative electrode current collector 11 and dried to form the negative electrode active material layer 12 of FIG.

導電助剤としては、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、鱗片状黒鉛等の黒鉛、ケチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーなどのうちいずれか1種以上を使用できる。これらの導電助剤は、リチウムを含むケイ素化合物粒子よりもメディアン径の小さい粒子状のものであることが好ましい。その場合、例えば、導電助剤としてアセチレンブラックを選択することができる。 As the conductive auxiliary agent, for example, any one or more of carbon black, acetylene black, graphite such as scaly graphite, kechen black, carbon nanotubes, carbon nanofibers and the like can be used. These conductive auxiliaries are preferably in the form of particles having a median diameter smaller than that of silicon compound particles containing lithium. In that case, for example, acetylene black can be selected as the conductive auxiliary agent.

また、結着剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸などを使用することができる。 Further, as the binder, for example, carboxymethyl cellulose, styrene-butadiene rubber, polyacrylic acid and the like can be used.

また、炭素系活物質としては、例えば、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、カーボンブラック類などを使用できる。これにより、負極活物質層12の電気抵抗を低下させるとともに、充電に伴う膨張応力を緩和することが可能となる。 Further, as the carbon-based active material, for example, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbon fibers, calcined organic polymer compounds, carbon blacks and the like can be used. As a result, it is possible to reduce the electrical resistance of the negative electrode active material layer 12 and relax the expansion stress associated with charging.

また、本発明では、ケイ素化合物(SiO:0.5≦x≦1.6)を含むケイ素化合物粒子を準備する工程と、該ケイ素化合物粒子とリチウム単体又はリチウム化合物を混合し、加熱して第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程を行った後に、該第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を含む電極を形成する工程を行い、電極に含まれる第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、リチウムを含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液Aに接触させることにより、第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を含む電極を得る工程を行うことにより、負極を製造してよい。この本発明の非水電解質二次電池用負極の製造方法では、上述の本発明の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法と同様に、ケイ素化合物粒子を準備する工程の後かつ第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程の前に、炭素被膜を形成する工程を有しても良い。また、第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を含む電極を得る工程の後に、上記溶液Bに接触させる工程を有しても良い。なお、電極中のケイ素化合物粒子に溶液A、Bを接触させるには、例えば、電極を溶液A、Bに浸漬(含浸)したり、溶液A、Bを電極にふりかけるなどしたりして、電極に含まれているケイ素化合物粒子に溶液A、Bを接触させればよい。なお、当該負極の製造方法におけるその他の製造条件等の詳細については、上述の本発明の負極活物質の製造方法と同様である。 Further, in the present invention, there is a step of preparing silicon compound particles containing a silicon compound (SiO x : 0.5 ≦ x ≦ 1.6), and the silicon compound particles are mixed with lithium alone or a lithium compound and heated. After the step of obtaining the first lithium-containing silicon compound particles, the step of forming the electrode containing the first lithium-containing silicon compound particles is performed, and the first lithium-containing silicon compound particles contained in the electrode are obtained from lithium. The negative electrode may be produced by performing a step of obtaining an electrode containing the second lithium-containing silicon compound particles by contacting the solution A which contains the above and the solvent is an ether solvent. In the method for producing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, similarly to the above-mentioned method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, after the step of preparing silicon compound particles and after the first step. A step of forming a carbon film may be provided before the step of obtaining one lithium-containing silicon compound particle. Further, after the step of obtaining the electrode containing the second lithium-containing silicon compound particles, there may be a step of contacting the solution B. In order to bring the solutions A and B into contact with the silicon compound particles in the electrode, for example, the electrode is immersed (impregnated) in the solutions A and B, or the solutions A and B are sprinkled on the electrode. The solutions A and B may be brought into contact with the silicon compound particles contained in the above. The details of other manufacturing conditions and the like in the method for manufacturing the negative electrode are the same as the above-described method for manufacturing the negative electrode active material of the present invention.

<3.非水電解質二次電池の製造方法>
次に、本発明の非水電解質二次電池の製造方法を説明する。本発明の非水電解質二次電池の製造方法は、上記本発明の非水電解質二次電池用負極の製造方法で非水電解質二次電池用負極を製造し、該非水電解質二次電池用負極を用いて非水電解質二次電池を製造する方法である。以下、ラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池(以下、ラミネートフィルム型二次電池と呼称することも有る)を製造する場合を例に、本発明の非水電解質二次電池の製造方法をより具体的に説明する。
<3. Manufacturing method of non-aqueous electrolyte secondary battery>
Next, a method for manufacturing the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described. In the method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery is manufactured by the above method for manufacturing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, and the negative electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery is manufactured. It is a method of manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery using. Hereinafter, the method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be more concretely described by taking as an example the case of producing a laminated film type lithium ion secondary battery (hereinafter, also referred to as a laminated film type secondary battery). To explain.

[ラミネートフィルム型二次電池の構成]
図3に示すラミネートフィルム型二次電池30は、主にシート状の外装部材35の内部に巻回電極体31が収納されたものである。この巻回電極体31は正極、負極間にセパレータを有し、巻回されたものである。また、正極、負極間にセパレータを有し積層体を収納した場合も存在する。どちらの電極体においても、正極に正極リード32が取り付けられ、負極に負極リード33が取り付けられている。電極体の最外周部は保護テープにより保護されている。
[Structure of laminated film type secondary battery]
The laminated film type secondary battery 30 shown in FIG. 3 is mainly a sheet-shaped exterior member 35 in which a wound electrode body 31 is housed. The wound electrode body 31 has a separator between the positive electrode and the negative electrode, and is wound. Further, there is also a case where a separator is provided between the positive electrode and the negative electrode and the laminated body is housed. In both electrode bodies, the positive electrode lead 32 is attached to the positive electrode, and the negative electrode lead 33 is attached to the negative electrode. The outermost peripheral portion of the electrode body is protected by a protective tape.

正負極リードは、例えば外装部材35の内部から外部に向かって一方向で導出されている。正極リード32は、例えば、アルミニウムなどの導電性材料により形成され、負極リード33は、例えば、ニッケル、銅などの導電性材料により形成される。 The positive and negative electrode leads are led out in one direction from the inside of the exterior member 35 toward the outside, for example. The positive electrode lead 32 is formed of a conductive material such as aluminum, and the negative electrode lead 33 is formed of a conductive material such as nickel or copper.

外装部材35は、例えば融着層、金属層、表面保護層がこの順に積層されたラミネートフィルムであり、このラミネートフィルムは融着層が巻回電極体31と対向するように、2枚のフィルムの融着層における外周縁部同士が融着、又は接着剤などで張り合わされている。融着部は、例えばポリエチレンやポリプロピレンなどのフィルムであり、金属部はアルミ箔などである。保護層は例えば、ナイロンなどである。 The exterior member 35 is, for example, a laminated film in which a fused layer, a metal layer, and a surface protective layer are laminated in this order, and the laminated film is two films so that the fused layer faces the wound electrode body 31. The outer peripheral edges of the fusing layer are fused or bonded with an adhesive or the like. The fused portion is a film such as polyethylene or polypropylene, and the metal portion is an aluminum foil or the like. The protective layer is, for example, nylon.

外装部材35と正負極リードとの間には、外気侵入防止のため密着フィルム34が挿入されている。この材料は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン樹脂である。 An adhesive film 34 is inserted between the exterior member 35 and the positive and negative electrode leads to prevent outside air from entering. This material is, for example, polyethylene, polypropylene, polyolefin resin.

[正極]
正極は、例えば、図2の負極10と同様に、正極集電体の両面又は片面に正極活物質層を有している。
[Positive electrode]
The positive electrode has a positive electrode active material layer on both sides or one side of the positive electrode current collector, as in the negative electrode 10 of FIG. 2, for example.

正極集電体は、例えば、アルミニウムなどの導電性材により形成されている。 The positive electrode current collector is formed of, for example, a conductive material such as aluminum.

正極活物質層は、リチウムイオンの吸蔵放出可能な正極材のいずれか1種又は2種以上を含んでおり、設計に応じて結着剤、導電助剤、分散剤などの他の材料を含んでいても良い。この場合、結着剤、導電助剤に関する詳細は、例えば既に記述した負極結着剤、負極導電助剤と同様である。 The positive electrode active material layer contains any one or more of the positive electrode materials capable of occluding and releasing lithium ions, and contains other materials such as a binder, a conductive auxiliary agent, and a dispersant depending on the design. You can go out. In this case, the details regarding the binder and the conductive auxiliary agent are the same as those of the negative electrode binder and the negative electrode conductive auxiliary agent described above.

正極材料としては、リチウム含有化合物が望ましい。このリチウム含有化合物は、例えばリチウムと遷移金属元素からなる複合酸化物、又はリチウムと遷移金属元素を有するリン酸化合物が挙げられる。これらの正極材の中でもニッケル、鉄、マンガン、コバルトの少なくとも1種以上を有する化合物が好ましい。これらの化学式として、例えば、LiあるいはLiPOで表される。式中、M、Mは少なくとも1種以上の遷移金属元素を示す。x、yの値は電池充放電状態によって異なる値を示すが、一般的に0.05≦x≦1.10、0.05≦y≦1.10で示される。 A lithium-containing compound is desirable as the positive electrode material. Examples of the lithium-containing compound include a composite oxide composed of lithium and a transition metal element, and a phosphoric acid compound having lithium and a transition metal element. Among these positive electrode materials, a compound having at least one of nickel, iron, manganese, and cobalt is preferable. These chemical formulas are represented by, for example, Li x M 1 O 2 or Li y M 2 PO 4 . In the formula, M 1 and M 2 represent at least one transition metal element. The values of x and y show different values depending on the battery charge / discharge state, but are generally shown by 0.05 ≦ x ≦ 1.10 and 0.05 ≦ y ≦ 1.10.

リチウムと遷移金属元素とを有する複合酸化物としては、例えば、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)、リチウムニッケル複合酸化物(LiNiO)、リチウムと遷移金属元素とを有するリン酸化合物としては、例えば、リチウム鉄リン酸化合物(LiFePO)あるいはリチウム鉄マンガンリン酸化合物(LiFe1−uMnPO(0<u<1))などが挙げられる。これらの正極材を用いれば、高い電池容量が得られるとともに、優れたサイクル特性も得られるからである。 Examples of the composite oxide having lithium and a transition metal element include lithium cobalt composite oxide (Li x CoO 2 ), lithium nickel composite oxide (Li x NiO 2 ), and phosphoric acid having lithium and a transition metal element. Examples of the compound include a lithium iron phosphate compound (LiFePO 4 ) and a lithium iron manganese phosphate compound (LiFe 1-u Mn u PO 4 (0 <u <1)). This is because when these positive electrode materials are used, a high battery capacity can be obtained and also excellent cycle characteristics can be obtained.

[負極]
負極は、上記した図2の負極10と同様の構成を有し、例えば、負極集電体11の両面に負極活物質層12を有している。この負極は、正極活物質剤から得られる電気容量(電池としての充電容量)に対して、負極充電容量が大きくなることが好ましい。これは、負極上でのリチウム金属の析出を抑制することができるためである。
[Negative electrode]
The negative electrode has the same configuration as the negative electrode 10 of FIG. 2 described above, and has, for example, negative electrode active material layers 12 on both sides of the negative electrode current collector 11. It is preferable that the negative electrode has a larger negative electrode charge capacity than the electric capacity (charge capacity as a battery) obtained from the positive electrode active material. This is because the precipitation of lithium metal on the negative electrode can be suppressed.

正極活物質層は、正極集電体の両面の一部に設けられており、負極活物質層も負極集電体の両面の一部に設けられている。この場合、例えば、負極集電体上に設けられた負極活物質層は対向する正極活物質層が存在しない領域が設けられている。これは、安定した電池設計を行うためである。 The positive electrode active material layer is provided on a part of both sides of the positive electrode current collector, and the negative electrode active material layer is also provided on a part of both sides of the negative electrode current collector. In this case, for example, the negative electrode active material layer provided on the negative electrode current collector is provided with a region in which the opposite positive electrode active material layer does not exist. This is for stable battery design.

非対向領域、即ち、上記の負極活物質層と正極活物質層とが対向しない領域では、充放電の影響をほとんど受けることが無い。そのため負極活物質層の状態が形成直後のまま維持される。これによって負極活物質の組成など、充放電の有無に依存せずに再現性良く組成などを正確に調べることができる。 In the non-opposing region, that is, the region where the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer do not face each other, the influence of charging and discharging is hardly affected. Therefore, the state of the negative electrode active material layer is maintained as it is immediately after formation. As a result, the composition of the negative electrode active material can be accurately investigated with good reproducibility regardless of the presence or absence of charge / discharge.

[セパレータ]
セパレータは正極と負極を隔離し、両極接触に伴う電流短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。このセパレータは、例えば合成樹脂、あるいはセラミックからなる多孔質膜により形成されており、2種以上の多孔質膜が積層された積層構造を有しても良い。合成樹脂として例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどが挙げられる。
[Separator]
The separator separates the positive electrode and the negative electrode, and allows lithium ions to pass through while preventing a current short circuit due to contact between the two electrodes. This separator is formed of, for example, a porous film made of synthetic resin or ceramic, and may have a laminated structure in which two or more kinds of porous films are laminated. Examples of the synthetic resin include polytetrafluoroethylene, polypropylene and polyethylene.

[電解液]
活物質層の少なくとも一部、又はセパレータには液状の電解質(電解液)が含浸されている。この電解液は、溶媒中に電解質塩が溶解されており、添加剤など他の材料を含んでいても良い。
[Electrolytic solution]
At least a part of the active material layer or the separator is impregnated with a liquid electrolyte (electrolyte solution). The electrolyte salt has an electrolyte salt dissolved in the solvent, and may contain other materials such as additives.

溶媒は、例えば非水溶媒を用いることができる。非水溶媒としては、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、炭酸メチルプロピル、1,2−ジメトキシエタン、又はテトラヒドロフランが挙げられる。 As the solvent, for example, a non-aqueous solvent can be used. Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, methylpropyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, and tetrahydrofuran.

この中でも、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチルのうちの少なくとも1種以上を用いることが望ましい。より良い特性が得られるからである。またこの場合、炭酸エチレン、炭酸プロピレンなどの高粘度溶媒と、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチルなどの低粘度溶媒を組み合わせるとより優位な特性を得ることができる。これは、電解質塩の解離性やイオン移動度が向上するためである。 Among these, it is desirable to use at least one of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. This is because better characteristics can be obtained. Further, in this case, more superior characteristics can be obtained by combining a high-viscosity solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate with a low-viscosity solvent such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate or diethyl carbonate. This is because the dissociability and ion mobility of the electrolyte salt are improved.

溶媒添加物として、不飽和炭素結合環状炭酸エステルを含んでいることが好ましい。充放電時に負極表面に安定な被膜が形成され、電解液の分解反応が抑制できるからである。不飽和炭素結合環状炭酸エステルとして、例えば炭酸ビニレン又は炭酸ビニルエチレンなどが挙げられる。 It is preferable to contain unsaturated carbon-bonded cyclic carbonate as a solvent additive. This is because a stable film is formed on the surface of the negative electrode during charging and discharging, and the decomposition reaction of the electrolytic solution can be suppressed. Examples of the unsaturated carbon-bonded cyclic carbonate include vinylene carbonate and vinyl acetate.

また、溶媒添加物として、スルトン(環状スルホン酸エステル)を含んでいることが好ましい。電池の化学的安定性が向上するからである。スルトンとしては、例えばプロパンスルトン、プロペンスルトンが挙げられる。 Moreover, it is preferable to contain sultone (cyclic sulfonic acid ester) as a solvent additive. This is because the chemical stability of the battery is improved. Examples of the sultone include propane sultone and propene sultone.

さらに、溶媒は、酸無水物を含んでいることが好ましい。電解液の化学的安定性が向上するからである。酸無水物としては、例えば、プロパンジスルホン酸無水物が挙げられる。 Further, the solvent preferably contains an acid anhydride. This is because the chemical stability of the electrolytic solution is improved. Examples of the acid anhydride include propanedisulfonic anhydride.

電解質塩は、例えば、リチウム塩などの軽金属塩のいずれか1種類以上含むことができる。リチウム塩として、例えば、次の材料が挙げられる。六フッ化リン酸リチウム(LiPF)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)などが挙げられる。 The electrolyte salt can include, for example, any one or more of light metal salts such as lithium salts. Examples of the lithium salt include the following materials. Examples thereof include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and lithium tetrafluoroboate (LiBF 4 ).

電解質塩の含有量は、溶媒に対して0.5mol/kg以上2.5mol/kg以下であることが好ましい。高いイオン伝導性が得られるからである。 The content of the electrolyte salt is preferably 0.5 mol / kg or more and 2.5 mol / kg or less with respect to the solvent. This is because high ionic conductivity can be obtained.

[ラミネートフィルム型二次電池の製造方法]
最初に上記した正極材を用い正極電極を作製する。まず、正極活物質と、必要に応じて結着剤、導電助剤などを混合し正極合剤としたのち、有機溶剤に分散させ正極合剤スラリーとする。続いて、ナイフロール又はダイヘッドを有するダイコーターなどのコーティング装置で正極集電体に合剤スラリーを塗布し、熱風乾燥させて正極活物質層を得る。最後に、ロールプレス機などで正極活物質層を圧縮成型する。この時、加熱を行っても良い。また、圧縮、加熱を複数回繰り返しても良い。
[Manufacturing method of laminated film type secondary battery]
First, a positive electrode is prepared using the above-mentioned positive electrode material. First, the positive electrode active material is mixed with a binder, a conductive auxiliary agent, etc., if necessary, to form a positive electrode mixture, and then dispersed in an organic solvent to prepare a positive electrode mixture slurry. Subsequently, the mixture slurry is applied to the positive electrode current collector with a coating device such as a knife roll or a die coater having a die head, and dried with hot air to obtain a positive electrode active material layer. Finally, the positive electrode active material layer is compression-molded with a roll press or the like. At this time, heating may be performed. Further, compression and heating may be repeated a plurality of times.

次に、上記した負極10の作製と同様の作業手順を用い、負極集電体に負極活物質層を形成し負極を作製する(図2を参照)。 Next, using the same work procedure as the production of the negative electrode 10 described above, a negative electrode active material layer is formed on the negative electrode current collector to produce a negative electrode (see FIG. 2).

正極及び負極を上記した同様の作製手順により作製する。この場合、正極及び負極集電体の両面にそれぞれの活物質層を形成することができる。この時、図2に示すように、どちらの電極においても両面部の活物質塗布長がずれていても良い。 The positive electrode and the negative electrode are manufactured by the same manufacturing procedure as described above. In this case, the active material layers can be formed on both sides of the positive electrode and the negative electrode current collectors. At this time, as shown in FIG. 2, the active material coating lengths on both sides of both electrodes may be deviated.

続いて、電解液を調製する。続いて、超音波溶接などにより、正極集電体に、図3の正極リード32を取り付けると共に、負極集電体に負極リード33を取り付ける。続いて、正極と負極とをセパレータを介して積層、又は巻回させて巻回電極体を作製し、その最外周部に保護テープを接着させる。次に、扁平な形状となるように巻回体を成型する。続いて、折りたたんだフィルム状の外装部材35の間に巻回電極体を挟み込んだ後、熱融着法により外装部材の絶縁部同士を接着させ、一方向のみ開放状態にて、巻回電極体を封入する。正極リード32、及び負極リード33と外装部材35の間に密着フィルム34を挿入する。開放部から上記調製した電解液を所定量投入し、真空含浸を行う。含浸後、開放部を真空熱融着法により接着させる。 Subsequently, the electrolytic solution is prepared. Subsequently, the positive electrode lead 32 of FIG. 3 is attached to the positive electrode current collector by ultrasonic welding or the like, and the negative electrode lead 33 is attached to the negative electrode current collector. Subsequently, the positive electrode and the negative electrode are laminated or wound via a separator to prepare a wound electrode body, and a protective tape is adhered to the outermost peripheral portion thereof. Next, the wound body is molded so as to have a flat shape. Subsequently, after sandwiching the wound electrode body between the folded film-shaped exterior members 35, the insulating portions of the exterior members are adhered to each other by a heat fusion method, and the wound electrode body is opened in only one direction. Is enclosed. The adhesion film 34 is inserted between the positive electrode lead 32 and the negative electrode lead 33 and the exterior member 35. A predetermined amount of the electrolytic solution prepared above is charged from the open portion, and vacuum impregnation is performed. After impregnation, the open portion is bonded by a vacuum heat fusion method.

以上のようにして、ラミネートフィルム型二次電池30を製造することができる。 As described above, the laminated film type secondary battery 30 can be manufactured.

以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples of the present invention, but the present invention is not limited to these Examples.

(実施例1−1)
最初に、ケイ素系活物質を以下のように作製した。
(Example 1-1)
First, a silicon-based active material was prepared as follows.

まず、金属ケイ素と二酸化ケイ素を混合した原料(気化出発材)を反応炉へ設置し、10Paの真空度の雰囲気中で気化させたものを吸着板上に堆積させ、十分に冷却した後、堆積物(SiO:x=0.5)を取出しジェットミルで粉砕した。その後、メタンガスを用いた熱CVDを行うことで、ケイ素化合物の粒子の表面に炭素被膜を被覆した。 First, a raw material (vaporization starting material) in which metallic silicon and silicon dioxide are mixed is installed in a reaction furnace, and the material vaporized in an atmosphere of 10 Pa of vacuum is deposited on an adsorption plate, cooled sufficiently, and then deposited. The material (SiO x : x = 0.5) was taken out and crushed with a jet mill. Then, the surface of the silicon compound particles was coated with a carbon film by performing thermal CVD using methane gas.

なお、下記表1にも示すように、上記の炭素被膜後のケイ素化合物粒子において、X線回折により得られるSi(111)結晶面に起因する回折ピークの半価幅(半値幅)より算出されるケイ素の結晶子サイズは3.77nmであった。また、炭素の被覆量は、ケイ素化合物粒子に対して、5質量%であった。 As shown in Table 1 below, it is calculated from the half-value width (half-value width) of the diffraction peak caused by the Si (111) crystal plane obtained by X-ray diffraction in the above-mentioned silicon compound particles after the carbon coating. The crystal face size of silicon was 3.77 nm. The amount of carbon coated was 5% by mass with respect to the silicon compound particles.

続いて、炭素被膜を被覆した後のケイ素化合物粒子に、不活性雰囲気下で金属Li粉末(平均粒径200μm未満)をケイ素化合物に対して4.5質量%混合し、得られた混合物をるつぼに仕込んで400℃で焼成し、第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得た。 Subsequently, 4.5% by mass of metal Li powder (average particle size of less than 200 μm) was mixed with the silicon compound particles after coating the carbon film in an inert atmosphere with respect to the silicon compound, and the obtained mixture was placed in a pot. And fired at 400 ° C. to obtain the first lithium-containing silicon compound particles.

続いて、得られた第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、リチウム片とビフェニルをテトラヒドロフラン(以下、THFとも呼称する)に溶解させた溶液(溶液A)に浸漬した。実施例1−1の溶液Aは、THF溶媒にビフェニルを1mol/Lの濃度で溶解させた後に、このTHFとビフェニルの混合液に対して10質量%の質量分のリチウム片を加えることで作製した。また、第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を浸漬する際の溶液の温度は20℃で、浸漬時間は10時間とした。その後、ケイ素化合物粒子を濾取した。以上の処理により、第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子にリチウムを挿入し、第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得た。 Subsequently, the obtained first lithium-containing silicon compound particles, the lithium piece and biphenyl tetrahydrofuran (hereinafter, THF also referred) was immersed in a solution obtained by dissolving (solution A 1). Solution A 1 of Example 1-1 is prepared by dissolving biphenyl in a THF solvent at a concentration of 1 mol / L, and then adding 10% by mass of lithium pieces to this mixed solution of THF and biphenyl. Made. The temperature of the solution when immersing the first lithium-containing silicon compound particles was 20 ° C., and the immersion time was 10 hours. Then, the silicon compound particles were collected by filtration. Through the above treatment, lithium was inserted into the first lithium-containing silicon compound particles to obtain second lithium-containing silicon compound particles.

続いて、得られた第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、THFにp−ベンゾキノンを1mol/Lの濃度で溶解させた溶液(溶液B)に浸漬した。浸漬時間は2時間とした。その後、ケイ素化合物粒子を濾取した。 Subsequently, the obtained second lithium-containing silicon compound particles were immersed in a solution (solution B) in which p-benzoquinone was dissolved in THF at a concentration of 1 mol / L. The immersion time was 2 hours. Then, the silicon compound particles were collected by filtration.

次に、溶液Bに浸漬させた後のケイ素化合物粒子を洗浄処理し、洗浄処理後のケイ素化合物粒子を減圧下で乾燥処理した。以上のようにして、ケイ素系活物質を製造した。 Next, the silicon compound particles after being immersed in the solution B were washed, and the washed silicon compound particles were dried under reduced pressure. As described above, the silicon-based active material was produced.

続いて、上記のように製造したケイ素系活物質を含む電極と対極リチウムから成る試験セルを作製し、初回充放電における初回充放電特性を調べた。この場合、試験セルとして2032型コイン電池を組み立てた。 Subsequently, a test cell composed of the electrode containing the silicon-based active material produced as described above and the counter electrode lithium was prepared, and the initial charge / discharge characteristics in the initial charge / discharge were investigated. In this case, a 2032 type coin battery was assembled as a test cell.

ケイ素系活物質粒子を含む電極は以下のように作製した。まず、黒鉛、作製したケイ素系活物質粒子、導電助剤1(カーボンナノチューブ、CNT)、導電助剤2(メジアン径が約50nmの炭素微粒子)、導電助剤3(鱗片状黒鉛)、スチレンブタジエンゴム(スチレンブタジエンコポリマー、以下、SBRと称する)、カルボキシメチルセルロース(以下、CMCと称する)を82:9:1.5:1:1:2.5:3の乾燥質量比で混合した後、純水で希釈し負極合剤スラリーとした。すなわち、活物質として混合した黒鉛と、ケイ素系活物質との質量比は約9:1である。尚、上記のSBR、CMCは負極バインダー(負極結着剤)である。続いて、コーティング装置で集電体の両面に合剤スラリーを塗布してから乾燥させた。この集電体としては、電解銅箔(厚さ=20μm)を用いた。最後に、真空雰囲気中90℃で1時間焼成した。これにより、負極活物質層が形成された。 Electrodes containing silicon-based active material particles were prepared as follows. First, graphite, prepared silicon-based active material particles, conductive auxiliary agent 1 (carbon nanotube, CNT), conductive auxiliary agent 2 (carbon fine particles having a median diameter of about 50 nm), conductive auxiliary agent 3 (scaly graphite), styrene butadiene. Rubber (styrene-butadiene copolymer, hereinafter referred to as SBR) and carboxymethyl cellulose (hereinafter, referred to as CMC) are mixed at a dry mass ratio of 82: 9: 1.5: 1: 1: 2.5: 3, and then pure. It was diluted with water to prepare a negative electrode mixture slurry. That is, the mass ratio of the graphite mixed as the active material and the silicon-based active material is about 9: 1. The above SBR and CMC are negative electrode binders (negative electrode binders). Subsequently, the mixture slurry was applied to both sides of the current collector with a coating device and then dried. As this current collector, an electrolytic copper foil (thickness = 20 μm) was used. Finally, it was fired at 90 ° C. for 1 hour in a vacuum atmosphere. As a result, a negative electrode active material layer was formed.

試験セルの電解液は以下のように作製した。溶媒(4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)、エチレンカーボネート(EC)及びジメチルカーボネート(DMC))を混合したのち、電解質塩(六フッ化リン酸リチウム:LiPF)を溶解させて電解液を調製した。この場合には、溶媒の組成を体積比でFEC:EC:DMC=10:20:70とし、電解質塩の含有量を溶媒に対して1.0mol/kgとした。 The electrolytic solution of the test cell was prepared as follows. After mixing the solvent (4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC), ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC)), an electrolyte salt (lithium hexafluorophosphate: LiPF 6 ) is added. It was dissolved to prepare an electrolytic solution. In this case, the composition of the solvent was FEC: EC: DMC = 10: 20: 70 in terms of volume ratio, and the content of the electrolyte salt was 1.0 mol / kg with respect to the solvent.

対極としては、厚さ0.5mmの金属リチウム箔を使用した。また、セパレータとして、厚さ20μmのポリエチレンを用いた。 As the counter electrode, a metal lithium foil having a thickness of 0.5 mm was used. Further, as a separator, polyethylene having a thickness of 20 μm was used.

続いて、2032型コイン電池の底ブタ、リチウム箔、セパレータを重ねて、電解液150mLを注液し、続けて負極、スペーサ(厚さ1.0mm)を重ねて、電解液150mLを注液し、続けてスプリング、コイン電池の上ブタの順にくみ上げ、自動コインセルカシメ機でかしめることで、2032型コイン電池を作製した。 Subsequently, the bottom cover, lithium foil, and separator of the 2032 type coin battery are overlaid and 150 mL of the electrolytic solution is injected, and then the negative electrode and the spacer (thickness 1.0 mm) are overlapped and 150 mL of the electrolytic solution is injected. Then, the spring and the upper pig of the coin battery were pumped up in this order and crimped with an automatic coin cell caulking machine to produce a 2032 type coin battery.

続いて、作製した2032型コイン電池を、0.0Vに達するまで定電流密度、0.2mA/cmで充電し、電圧が0.0Vに達した段階で0.0V定電圧で電流密度が0.02mA/cmに達するまで充電し、放電時は0.2mA/cmの定電流密度で電圧が1.2Vに達するまで放電した。そして、この初回充放電における初回充放電特性を調べた。なお、初回充放電特性については、初回効率(初期効率)(%)=(初回放電容量/初回充電容量)×100を算出した。 Subsequently, the produced 2032 type coin battery is charged at a constant current density of 0.2 mA / cm 2 until it reaches 0.0 V, and when the voltage reaches 0.0 V, the current density reaches 0.0 V constant voltage. was charged to reach 0.02 mA / cm 2, when the discharge was discharged until the voltage reached 1.2V at a constant current density of 0.2 mA / cm 2. Then, the initial charge / discharge characteristics in this initial charge / discharge were investigated. For the initial charge / discharge characteristics, the initial efficiency (initial efficiency) (%) = (initial discharge capacity / initial charge capacity) × 100 was calculated.

続いて、本発明の負極活物質の製造方法で製造された負極活物質を用いた非水電解質二次電池のサイクル特性を評価するために、図3に示したようなラミネートフィルム型二次電池30を、以下のように作製した。 Subsequently, in order to evaluate the cycle characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery using the negative electrode active material produced by the method for producing the negative electrode active material of the present invention, the laminated film type secondary battery as shown in FIG. 3 is subsequently evaluated. 30 was prepared as follows.

最初にラミネートフィルム型の二次電池に使用する正極を作製した。正極活物質はリチウムコバルト複合酸化物であるLiCoOを95質量部と、正極導電助剤(アセチレンブラック)2.5質量部と、正極結着剤(ポリフッ化ビニリデン:Pvdf)2.5質量部とを混合し正極合剤とした。続いて正極合剤を有機溶剤(N−メチル−2−ピロリドン:NMP)に分散させてペースト状のスラリーとした。続いてダイヘッドを有するコーティング装置で正極集電体の両面にスラリーを塗布し、熱風式乾燥装置で乾燥した。この時正極集電体としては、厚み15μmのものを用いた。最後にロールプレスで圧縮成型を行った。 First, a positive electrode used for a laminated film type secondary battery was prepared. The positive electrode active material is 95 parts by mass of LiCoO 2, which is a lithium cobalt composite oxide, 2.5 parts by mass of a positive electrode conductive auxiliary agent (acetylene black), and 2.5 parts by mass of a positive electrode binder (polyvinylidene fluoride: Pvdf). Was mixed to obtain a positive electrode mixture. Subsequently, the positive electrode mixture was dispersed in an organic solvent (N-methyl-2-pyrrolidone: NMP) to prepare a paste-like slurry. Subsequently, the slurry was applied to both sides of the positive electrode current collector with a coating device having a die head, and dried with a hot air drying device. At this time, a positive electrode current collector having a thickness of 15 μm was used. Finally, compression molding was performed with a roll press.

負極としては、上記の試験セルのケイ素系活物質を含む電極と同様の手順で作製したものを使用した。 As the negative electrode, one prepared by the same procedure as the electrode containing the silicon-based active material of the above test cell was used.

電解液としては、上記の試験セルの電解液と同様の手順で作製したものを使用した。 As the electrolytic solution, one prepared by the same procedure as the electrolytic solution in the above test cell was used.

次に、以下のようにしてラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池を組み立てた。最初に、正極集電体の一端にアルミリードを超音波溶接し、負極集電体にはニッケルリードを溶接した。続いて、正極、セパレータ、負極、セパレータをこの順に積層し、長手方向に巻回させ巻回電極体を得た。その捲き終わり部分をPET保護テープで固定した。セパレータは多孔性ポリプロピレンを主成分とするフィルムにより多孔性ポリエチレンを主成分とするフィルムに挟まれた積層フィルム12μmを用いた。続いて、外装部材間に電極体を挟んだのち、一辺を除く外周縁部同士を熱融着し、内部に電極体を収納した。外装部材はナイロンフィルム、アルミ箔及び、ポリプロピレンフィルムが積層されたアルミラミネートフィルムを用いた。続いて、開口部から調製した電解液を注入し、真空雰囲気下で含浸した後、熱融着し封止した。 Next, a laminated film type lithium ion secondary battery was assembled as follows. First, an aluminum lead was ultrasonically welded to one end of the positive electrode current collector, and a nickel lead was welded to the negative electrode current collector. Subsequently, the positive electrode, the separator, the negative electrode, and the separator were laminated in this order and wound in the longitudinal direction to obtain a wound electrode body. The winding end portion was fixed with PET protective tape. As the separator, a laminated film of 12 μm sandwiched between a film containing porous polypropylene as a main component and a film containing porous polyethylene as a main component was used. Subsequently, after sandwiching the electrode body between the exterior members, the outer peripheral edges excluding one side were heat-sealed to each other, and the electrode body was housed inside. As the exterior member, a nylon film, an aluminum foil, and an aluminum laminated film in which a polypropylene film was laminated were used. Subsequently, the electrolytic solution prepared from the opening was injected, impregnated in a vacuum atmosphere, and then heat-sealed and sealed.

このようにして作製したラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池のサイクル特性(維持率%)を調べた。 The cycle characteristics (maintenance rate%) of the laminated film type lithium ion secondary battery produced in this manner were investigated.

サイクル特性については、以下のようにして調べた。最初に電池安定化のため25℃の雰囲気下、2サイクル充放電を行い、2サイクル目の放電容量を測定した。続いて総サイクル数が100サイクルとなるまで充放電を行い、その都度放電容量を測定した。最後に100サイクル目の放電容量を2サイクル目の放電容量で割り(%表示のため×100)、容量維持率を算出した。サイクル条件として、4.3Vに達するまで定電流密度、2.5mA/cmで充電し、電圧4.3Vに達した段階で4.3V定電圧で電流密度が0.25mA/cmに達するまで充電した。また、放電時は2.5mA/cmの定電流密度で電圧が3.0Vに達するまで放電した。 The cycle characteristics were investigated as follows. First, in order to stabilize the battery, charging and discharging were performed for two cycles in an atmosphere of 25 ° C., and the discharge capacity of the second cycle was measured. Subsequently, charging and discharging were performed until the total number of cycles reached 100 cycles, and the discharge capacity was measured each time. Finally, the discharge capacity in the 100th cycle was divided by the discharge capacity in the second cycle (× 100 for% display) to calculate the capacity retention rate. As cycling conditions, a constant current density until reaching 4.3V, and charged at 2.5 mA / cm 2, current density reached 0.25 mA / cm 2 at 4.3V constant voltage at the stage of reaching the voltage 4.3V Charged up to. At the time of discharge, the battery was discharged at a constant current density of 2.5 mA / cm 2 until the voltage reached 3.0 V.

(実施例1−2〜1−5、比較例1−1、1−2)
SiOのxを変えたこと以外は、実施例1−1と同様に負極活物質(ケイ素系活物質)を作製した。そして、実施例1−1と同様に、電池特性を評価した。
(Examples 1-2 to 1-5, Comparative Examples 1-1 and 1-2)
A negative electrode active material (silicon-based active material) was produced in the same manner as in Example 1-1 except that x of SiO x was changed. Then, the battery characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1-1.

実施例1−1〜1−5、比較例1−1、1−2において作製した試験セル(コイン電池)の初回充放電特性及びラミネートフィルム型二次電池の容量維持率を調べたところ、表1に示した結果が得られた。なお、初回放電容量が、実施例1−3は1360mAh/gであった。 The initial charge / discharge characteristics of the test cells (coin batteries) produced in Examples 1-1 to 1-5 and Comparative Examples 1-1 and 1-2 and the capacity retention rate of the laminated film type secondary battery were examined. The result shown in 1 was obtained. The initial discharge capacity was 1360 mAh / g in Examples 1-3.

Figure 0006765984
Figure 0006765984

表1から分かるように、SiOxで表されるケイ素化合物において、xの値が、0.5≦x≦1.6の範囲外の場合、電池特性が悪化した。例えば、比較例1−1に示すように、酸素が十分にない場合(x=0.3)、二次電池の容量維持率が著しく悪化する。一方、比較例1−2に示すように、酸素量が多い場合(x=1.8)、ケイ素化合物の導電性の低下が生じ二次電池の容量維持率が低下した。 As can be seen from Table 1, in the silicon compound represented by SiOx, when the value of x was out of the range of 0.5 ≦ x ≦ 1.6, the battery characteristics deteriorated. For example, as shown in Comparative Example 1-1, when there is not enough oxygen (x = 0.3), the capacity retention rate of the secondary battery is significantly deteriorated. On the other hand, as shown in Comparative Example 1-2, when the amount of oxygen was large (x = 1.8), the conductivity of the silicon compound was lowered and the capacity retention rate of the secondary battery was lowered.

(実施例2−1、比較例2−1〜2−5)
Li挿入方法、ケイ素化合物粒子の炭素被膜の有無を変えたこと以外は、実施例1−3と同様に負極活物質を作製した。そして、実施例1−3と同様に、電池特性を評価した。比較例2−1では、Li挿入を行わなかった。
(Example 2-1 and Comparative Examples 2-1 to 2-5)
A negative electrode active material was prepared in the same manner as in Examples 1-3 except that the Li insertion method and the presence or absence of the carbon film of the silicon compound particles were changed. Then, the battery characteristics were evaluated in the same manner as in Examples 1-3. In Comparative Example 2-1 Li was not inserted.

実施例2−1、比較例2−1〜2−5の試験セルの初回充放電特性及びラミネートフィルム型二次電池の容量維持率を調べたところ、表2に示した結果が得られた。なお、下記表2〜8には上記の実施例1−3の結果も併記してある。 When the initial charge / discharge characteristics of the test cells of Example 2-1 and Comparative Examples 2-1 to 2-5 and the capacity retention rate of the laminated film type secondary battery were examined, the results shown in Table 2 were obtained. The results of Examples 1-3 above are also shown in Tables 2 to 8 below.

Figure 0006765984
Figure 0006765984

表2から分かるように、Li挿入法として、接触法(接触法とは、Li金属とSi化合物を接触する方法である。)を用いた場合や、加熱Li挿入法、浸漬Li挿入法をそれぞれ単独で用いた場合では、初回効率(初期効率)の向上が不十分な結果となった。これは、これらの方法で改質できるケイ素化合物粒子内のサイトの量が決まっており、初回効率向上に限界があるためである。また、浸漬Li挿入法を先に行った後、加熱Li挿入法を行った場合(比較例2−5)は、初回効率が向上するものの、容量維持率が低下する。これは、より多くのLiを含有したケイ素活物質を加熱することで、不均化が進み、Si結晶子が成長し、容量維持率の低下を招くためである。また、比較例2−5は、実施例1−3と比べて初回効率の結果が悪かった。これは、浸漬Li挿入法によって生成したLi含有化学種が熱に弱く、加熱ドープの際に破壊されてしまったためであると考えられる。また、炭素被膜を含む場合の方が、容量維持率、初回効率ともによい結果となった。これは炭素被膜によってLi挿入による粉体抵抗率の上昇を抑えられているためである。 As can be seen from Table 2, as the Li insertion method, the contact method (the contact method is a method of contacting a Li metal and a Si compound), the heated Li insertion method, and the immersion Li insertion method are used, respectively. When used alone, the improvement in initial efficiency (initial efficiency) was insufficient. This is because the amount of sites in the silicon compound particles that can be modified by these methods is fixed, and there is a limit to the improvement in initial efficiency. Further, when the immersion Li insertion method is performed first and then the heating Li insertion method is performed (Comparative Example 2-5), the initial efficiency is improved, but the capacity retention rate is lowered. This is because heating a silicon active material containing a larger amount of Li promotes disproportionation, causes Si crystallites to grow, and lowers the capacity retention rate. In addition, Comparative Example 2-5 had a poorer initial efficiency result than Example 1-3. It is considered that this is because the Li-containing chemical species produced by the immersion Li insertion method is sensitive to heat and is destroyed during heat doping. In addition, when the carbon film was included, both the capacity retention rate and the initial efficiency were better. This is because the carbon film suppresses the increase in powder resistivity due to Li insertion.

(実施例3−1〜3−8)
Li挿入工程の前に準備するケイ素化合物粒子の結晶性を変化させた他は、実施例1−3と同様に負極活物質を作製した。そして、実施例1−3と同様に、電池特性を評価した。
(Examples 3-1 to 3-8)
A negative electrode active material was prepared in the same manner as in Examples 1-3, except that the crystallinity of the silicon compound particles prepared before the Li insertion step was changed. Then, the battery characteristics were evaluated in the same manner as in Examples 1-3.

実施例3−1〜3−8において作製した試験セル(コイン電池)の初回充放電特性及びラミネートフィルム型二次電池の容量維持率を調べたところ、表3に示した結果が得られた。 When the initial charge / discharge characteristics of the test cells (coin batteries) produced in Examples 3-1 to 3-8 and the capacity retention rate of the laminated film type secondary battery were examined, the results shown in Table 3 were obtained.

Figure 0006765984
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表3から分かるように、ケイ素化合物粒子の結晶性を変化させたところ、Si(111)結晶子サイズが3nm以上10nm以下の範囲で良好な電池特性が得られた。結晶子サイズが10nm以下であると、充放電に伴うケイ素化合物粒子の膨張収縮が小さくなり、容量維持率が増加する。結晶子サイズが3nm以上であると、Li挿入による初回効率の向上率が十分なものとなる。従って、結晶子サイズをこの範囲内とすることで、容量維持率及び初回効率を向上させることができる。なお、実施例3−8では、Si(111)面のピークがブロードであり、ケイ素の微小領域は実質的にアモルファス状であった。 As can be seen from Table 3, when the crystallinity of the silicon compound particles was changed, good battery characteristics were obtained in the range of Si (111) crystallite size of 3 nm or more and 10 nm or less. When the crystallite size is 10 nm or less, the expansion and contraction of the silicon compound particles due to charging and discharging becomes small, and the capacity retention rate increases. When the crystallite size is 3 nm or more, the improvement rate of the initial efficiency by Li insertion becomes sufficient. Therefore, by setting the crystallite size within this range, the capacity retention rate and the initial efficiency can be improved. In Example 3-8, the peak of the Si (111) plane was broad, and the minute region of silicon was substantially amorphous.

(実施例4−1〜4−5)
ケイ素化合物粒子へのLi挿入量を変化させた他は、実施例1−3と同様に負極活物質を作製した。そして、実施例1−3と同様に、電池特性を評価した。
(Examples 4-1 to 4-5)
A negative electrode active material was prepared in the same manner as in Examples 1-3 except that the amount of Li inserted into the silicon compound particles was changed. Then, the battery characteristics were evaluated in the same manner as in Examples 1-3.

実施例4−1〜4−5において作製した試験セル(コイン電池)の初回充放電特性及びラミネートフィルム型二次電池の容量維持率を調べたところ、表4に示した結果が得られた。 When the initial charge / discharge characteristics of the test cells (coin batteries) produced in Examples 4-1 to 4-5 and the capacity retention rate of the laminated film type secondary battery were examined, the results shown in Table 4 were obtained.

Figure 0006765984
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表4から分かるように、リチウム含有量が4質量%以上であると、初回効率が十分向上する。また、リチウム含有量が30質量%以下であると、1000mAh/g以上の高い初回放電容量を有する非水電解質二次電池を製造できる。従って、初回効率と初回放電容量のバランスをとるため、これらの間にリチウム含有量を調整することが好ましい。 As can be seen from Table 4, when the lithium content is 4% by mass or more, the initial efficiency is sufficiently improved. Further, when the lithium content is 30% by mass or less, a non-aqueous electrolyte secondary battery having a high initial discharge capacity of 1000 mAh / g or more can be manufactured. Therefore, in order to balance the initial efficiency and the initial discharge capacity, it is preferable to adjust the lithium content between them.

(実施例5−1〜5−9)
加熱Li挿入工程において、Li源の種類、Li源の配合質量比、及び加熱温度を変化させたこと以外は、実施例1−3と同様に負極活物質を作製した。そして、実施例1−3と同様に、電池特性を評価した。
(Examples 5-1 to 5-9)
A negative electrode active material was produced in the same manner as in Examples 1-3 except that the type of Li source, the compounding mass ratio of the Li source, and the heating temperature were changed in the heating Li insertion step. Then, the battery characteristics were evaluated in the same manner as in Examples 1-3.

実施例5−1〜5−9において作製した試験セル(コイン電池)の初回充放電特性及びラミネートフィルム型二次電池の容量維持率を調べたところ、表5に示した結果が得られた。 When the initial charge / discharge characteristics of the test cells (coin batteries) produced in Examples 5-1 to 5-9 and the capacity retention rate of the laminated film type secondary battery were examined, the results shown in Table 5 were obtained.

Figure 0006765984
Figure 0006765984

表5から分かるように、Li源としては、Li金属、LiH又はLiNを用いた方が電池特性がよい。これらのLi源は活性が高く、Li挿入が内部までスムーズに起こるため、ケイ素化合物粒子内部まで均一に反応し、ケイ素結晶子の成長を抑えられる。そのため、高い初回効率と容量維持率を両立できる。また、加熱温度は400℃以上800℃以下が好ましく、600℃以上800℃以下が特に好ましい。加熱温度が800℃以下であれば、ケイ素化合物粒子内でのケイ素の結晶成長を抑え、サイクル維持率が悪化するのを防ぐことができる。加熱温度が400℃以上であれば、リチウム挿入過程が十分に完了し、初回効率を十分向上させることができる。また、LiシリケートのXRDピークとして、LiSiOの(011)面に由来するピークと、LiSiOの(001)面に由来するピークが、ともに検出されることが好ましい。LiSiOはSiに対するLi量が多いので初回効率をより向上させるが、水に溶けやすい。従って、負極スラリー(特に水系スラリー)作製時にLiSiOが第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子から溶出するのを十分に抑制するために、第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子中にLiSiOとLiSiOを共存させることが好ましい。これにより電池特性が向上する。 As can be seen from Table 5, as the Li source, Li metal, preferable to use the LiH or Li 3 N good battery characteristics. Since these Li sources have high activity and Li insertion occurs smoothly to the inside, they react uniformly to the inside of the silicon compound particles, and the growth of silicon crystallites can be suppressed. Therefore, both high initial efficiency and capacity retention rate can be achieved. The heating temperature is preferably 400 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, and particularly preferably 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower. When the heating temperature is 800 ° C. or lower, it is possible to suppress the crystal growth of silicon in the silicon compound particles and prevent the cycle maintenance rate from deteriorating. When the heating temperature is 400 ° C. or higher, the lithium insertion process is sufficiently completed, and the initial efficiency can be sufficiently improved. Further, as the XRD peak of Li silicate, it is preferable that both the peak derived from the (011) plane of Li 4 SiO 4 and the peak derived from the (001) plane of Li 2 SiO 3 are detected. Li 4 SiO 4 has a large amount of Li with respect to Si, so that the initial efficiency is further improved, but it is easily dissolved in water. Therefore, in order to sufficiently suppress the negative electrode slurry Li 4 SiO 4 (particularly aqueous slurries) during the production is to elute from the second lithium-containing silicon compound particles, Li 4 SiO 4 to the second lithium-containing silicon compound particles in And Li 2 SiO 3 coexist. This improves the battery characteristics.

(実施例6−1〜6−17)
Liを含む溶液Aの芳香族化合物種、溶媒種、芳香族化合物の濃度、溶液Aへの浸漬時間、溶液Aの温度を表6に示すように変えたこと以外は、実施例1−3と同様に負極活物質を作製した。そして、実施例1−3と同様に、電池特性を評価した。
(Examples 6-1 to 6-17)
Examples 1-3 and Example 1-3, except that the aromatic compound species, the solvent species, the concentration of the aromatic compound, the immersion time in the solution A, and the temperature of the solution A of the solution A containing Li were changed as shown in Table 6. Similarly, a negative electrode active material was prepared. Then, the battery characteristics were evaluated in the same manner as in Examples 1-3.

(比較例6−1)
比較例6−1では、溶液Aとしてエーテル系溶媒を用いなかった。それ以外は、実施例1−3と同様に負極活物質を作製した。そして、実施例1−3と同様に、電池特性を評価した。
(Comparative Example 6-1)
In Comparative Example 6-1, an ether solvent was not used as the solution A. Other than that, a negative electrode active material was prepared in the same manner as in Examples 1-3. Then, the battery characteristics were evaluated in the same manner as in Examples 1-3.

実施例6−1〜6−17、比較例6−1において作製した試験セル(コイン電池)の初回充放電特性及びラミネートフィルム型二次電池の容量維持率を調べたところ、表6に示した結果が得られた。 Table 6 shows the initial charge / discharge characteristics of the test cells (coin batteries) produced in Examples 6-1 to 6-17 and Comparative Example 6-1 and the capacity retention rate of the laminated film type secondary battery. Results were obtained.

Figure 0006765984
Figure 0006765984

浸漬Li挿入工程では、第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、リチウムを含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液Aに接触させることにより、第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る。この工程では、リチウムを含む溶液Aとして、リチウム及び直鎖ポリフェニレン化合物等を含む溶液Aを用いること、又はリチウム及びアミン類を含む溶液Aを用いることが好ましく、このうち溶液Aを用いることが特に好ましい。これは、溶液Aは室温付近で取り扱えるためである。また、特に、実施例1−3、6−1、6−2を比較すると、ポリフェニレン化合物としてビフェニルを使用した実施例1−3の場合に、電池特性がより向上した。これは、リチウムとビフェニルとの反応で生成した錯体が高活性かつ安定なため、ケイ素化合物粒子へのリチウム挿入がより速い速度で持続するためである。 In the immersion Li insertion step, the first lithium-containing silicon compound particles are brought into contact with the solution A containing lithium and the solvent is an ether solvent to obtain the second lithium-containing silicon compound particles. In this step, as the solution A containing lithium, it is preferable to use the solution A 1 containing lithium and a linear polyphenylene compound or the like, or the solution A 2 containing lithium and amines, of which the solution A 1 is used. Is particularly preferred. This is because the solution A 1 can be handled near room temperature. Further, in particular, when comparing Examples 1-3, 6-1 and 6-2, the battery characteristics were further improved in the case of Example 1-3 in which biphenyl was used as the polyphenylene compound. This is because the complex formed by the reaction of lithium and biphenyl is highly active and stable, so that the insertion of lithium into the silicon compound particles continues at a faster rate.

また、エーテル系溶媒を用いた場合の方が、エーテル系溶媒を用いなかった比較例6−1よりも電池特性が向上した。これは、エーテル系溶媒の中では、リチウムと直鎖ポリフェニレン化合物等との錯体が安定に存在できるため、ケイ素化合物粒子へのリチウム挿入が持続しやすいためである。さらに、エーテル系溶媒として、ジエチルエーテルやtert−ブチルメチルエーテルを用いた場合(実施例6−3、6−4)よりもTHFを用いた場合(実施例1−3)の方が、電池特性がより向上した。これは、エーテル系溶媒の中で、比較的誘電率の高いTHFでは、リチウムと直鎖ポリフェニレン化合物等との錯体が特に安定に存在するため、ケイ素化合物粒子へのリチウム挿入が持続しやすいからである。 In addition, the battery characteristics were improved when the ether solvent was used as compared with Comparative Example 6-1 which did not use the ether solvent. This is because the complex of lithium and the linear polyphenylene compound or the like can stably exist in the ether solvent, so that lithium insertion into the silicon compound particles can be easily sustained. Furthermore, the battery characteristics are better when THF is used (Examples 1-3) than when diethyl ether or tert-butyl methyl ether is used as the ether solvent (Examples 6-3 and 6-4). Has improved. This is because in THF, which has a relatively high dielectric constant among ether solvents, a complex of lithium and a linear polyphenylene compound or the like exists particularly stably, so that lithium insertion into silicon compound particles is likely to be sustained. is there.

また、溶液Aにおける直鎖ポリフェニレン化合物等の合計濃度としては、10−3mol/Lから5mol/Lの間が好ましい。実施例6−5のような直鎖ポリフェニレン化合物等の合計濃度が10−3mol/L未満である場合に比べ、直鎖ポリフェニレン化合物等の合計濃度が10−3mol/L以上5mol/L以下である場合(例えば、実施例1−3、6−6、6−7)は、維持率、初回効率が向上する。これは、ケイ素化合物粒子へのリチウムの挿入が、より効率よく進んだためである。また、実施例6−8のように、直鎖ポリフェニレン化合物等の合計濃度が5mol/Lを超える場合と比べ、直鎖ポリフェニレン化合物等の合計濃度が10−3mol/L以上5mol/L以下である場合は、維持率、初回効率が向上する。これは、負極活物質を非水電解質二次電池とした際に、反応残が電解液に流出せず、副反応による電池特性の低下を抑制できたためである。なお、実施例6−8ではビフェニルは一部溶け残っていた。 The total concentration of the linear polyphenylene compound and the like in the solution A is preferably between 10-3 mol / L and 5 mol / L. Compared with the case where the total concentration of the linear polyphenylene compound or the like as in Example 6-5 is less than 10 -3 mol / L, the total concentration of the linear polyphenylene compound or the like is 10 -3 mol / L or more and 5 mol / L or less. In the case of (for example, Examples 1-3, 6-6, 6-7), the maintenance rate and the initial efficiency are improved. This is because the insertion of lithium into the silicon compound particles proceeded more efficiently. Further, as compared with the case where the total concentration of the linear polyphenylene compound or the like exceeds 5 mol / L as in Example 6-8, the total concentration of the linear polyphenylene compound or the like is 10 -3 mol / L or more and 5 mol / L or less. In some cases, maintenance rate and initial efficiency are improved. This is because when the negative electrode active material is a non-aqueous electrolyte secondary battery, the reaction residue does not flow out to the electrolytic solution, and deterioration of battery characteristics due to side reactions can be suppressed. In Examples 6-8, a part of biphenyl remained undissolved.

また、溶液Aの温度は20℃に近いことが好ましい。溶液Aの温度が20℃付近であれば、反応速度の低下が起こり難く、かつ、副反応によるリチウム化合物の沈殿等が生じ難いため、ケイ素化合物粒子からのリチウム挿入反応の反応率が向上するためである。従って、実施例6−9、6−10のように、溶液Aの温度が20℃より高い又は低い場合に比べ、溶液の温度が20℃の実施例(例えば、実施例1−3)の方が、電池特性がより良好となった。 Further, the temperature of the solution A is preferably close to 20 ° C. When the temperature of the solution A is around 20 ° C., the reaction rate is unlikely to decrease, and the precipitation of the lithium compound due to the side reaction is unlikely to occur, so that the reaction rate of the lithium insertion reaction from the silicon compound particles is improved. Is. Therefore, as compared with the cases where the temperature of the solution A is higher or lower than 20 ° C. as in Examples 6-9 and 6-10, the example (for example, Example 1-3) having a solution temperature of 20 ° C. However, the battery characteristics became better.

また、ケイ素化合物粉末と溶液Aとの接触時間は3分以上100時間以下であることが望ましい。接触時間が3分以上(例えば、実施例6−15)であれば、3分未満の場合(実施例6−14)と比べて、ケイ素化合物粒子へのリチウム挿入が十分に起きる。また、接触時間が100時間に至る頃に、ケイ素化合物粒子へのリチウム挿入がほぼ平衡状態に達する。 Further, it is desirable that the contact time between the silicon compound powder and the solution A is 3 minutes or more and 100 hours or less. If the contact time is 3 minutes or more (for example, Example 6-15), lithium insertion into the silicon compound particles occurs more sufficiently than when it is less than 3 minutes (Example 6-14). Further, when the contact time reaches 100 hours, the lithium insertion into the silicon compound particles reaches an almost equilibrium state.

(実施例7−1〜7−9)
溶液Bの溶媒種、溶質種、溶質の濃度を表7に示すように変えたこと以外は、実施例1−3と同様に負極活物質を作製した。そして、実施例1−3と同様に、電池特性を評価した。
(Examples 7-1 to 7-9)
A negative electrode active material was prepared in the same manner as in Example 1-3, except that the solvent type, solute type, and solute concentration of the solution B were changed as shown in Table 7. Then, the battery characteristics were evaluated in the same manner as in Examples 1-3.

実施例7−1〜7−9の試験セル(コイン電池)の初回充放電特性及びラミネートフィルム型二次電池の容量維持率を調べたところ、表7に示した結果が得られた。 When the initial charge / discharge characteristics of the test cells (coin batteries) of Examples 7-1 to 7-9 and the capacity retention rate of the laminated film type secondary battery were examined, the results shown in Table 7 were obtained.

Figure 0006765984
Figure 0006765984

表7から分かるように、溶液Bとして分子中にキノイド構造(実施例1−3、7−1〜7−6はp−キノイド構造、実施例7−7はo−キノイド構造)を有する化合物を溶質として含むもの用いた場合、実施例7−8、7−9のように、分子中にキノイド構造を持つ化合物を含む溶液Bを用いなかった場合と比べて良好な電池特性が得られた。溶液Bの溶媒としては、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましく、特に、エーテル系溶媒が好ましい。これらの溶媒では、溶媒分子に含まれるプロトンの活性が低く、とりわけエーテル系溶媒ではその活性が特に低いため、酸化剤とケイ素化合物粒子中の活性リチウムとの反応における副反応を生じにくいためである。また、反応時に用いる溶液B中の溶質の濃度は、10−3mol/L以上1×10mol/L以下であれば良好な電池特性が得られる。 As can be seen from Table 7, as solution B, compounds having a quinoid structure in the molecule (Examples 1-3, 7-1 to 7-6 have a p-quinoid structure, and Examples 7-7 have an o-quinoid structure) are used. When a solute containing the solute was used, better battery characteristics were obtained as compared with the case where the solution B containing the compound having a quinoid structure in the molecule was not used as in Examples 7-8 and 7-9. As the solvent of the solution B, an ether solvent, an ester solvent, and a ketone solvent are preferable, and an ether solvent is particularly preferable. This is because the activity of protons contained in the solvent molecules is low in these solvents, and the activity is particularly low in ether-based solvents, so that side reactions in the reaction between the oxidizing agent and the active lithium in the silicon compound particles are unlikely to occur. .. The concentration of the solute in the solution B used in the reaction is, good battery characteristics can be obtained if 10 -3 mol / L or more 1 × 10 0 mol / L or less.

(実施例8−1〜実施例8−6)
第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子の直鎖ポリフェニレン化合物等の合計含有率を表8に示すように変化させたこと以外は、実施例1−3と同様に負極活物質を作製した。そして、実施例1−3と同様に、電池特性を評価した。なお、直鎖ポリフェニレン化合物等の合計含有率は、酸化還元法によるリチウム挿入工程において使用した各溶液への直鎖ポリフェニレン化合物等の添加量、浸漬時間等を制御することにより、負極活物質に残留する量を変化させて調整した。
(Examples 8-1 to 8-6)
A negative electrode active material was prepared in the same manner as in Examples 1-3, except that the total content of the linear polyphenylene compound and the like of the second lithium-containing silicon compound particles was changed as shown in Table 8. Then, the battery characteristics were evaluated in the same manner as in Examples 1-3. The total content of the linear polyphenylene compound and the like remains in the negative electrode active material by controlling the amount of the linear polyphenylene compound and the like added to each solution used in the lithium insertion step by the redox method, the immersion time, and the like. The amount to be adjusted was changed.

実施例8−1〜8−6の試験セル(コイン電池)の初回充放電特性及びラミネートフィルム型二次電池の容量維持率を調べたところ、表8に示した結果が得られた。 When the initial charge / discharge characteristics of the test cells (coin batteries) of Examples 8-1 to 8-6 and the capacity retention rate of the laminated film type secondary battery were examined, the results shown in Table 8 were obtained.

Figure 0006765984
Figure 0006765984

表8から分かるように、実施例8−2〜8−5のように、直鎖ポリフェニレン化合物等の合計含有率が1質量ppm以上4000質量ppm以下の範囲であれば、この範囲外となる実施例8−1、8−6と比べてサイクル特性、初期充放電特性が向上した。特に、直鎖ポリフェニレン化合物等の合計含有率が1質量ppm以上1000質量ppm以下の範囲において、特に電池特性が優れていた。 As can be seen from Table 8, if the total content of the linear polyphenylene compound or the like is in the range of 1 mass ppm or more and 4000 mass ppm or less as in Examples 8-2 to 8-5, the implementation is out of this range. The cycle characteristics and initial charge / discharge characteristics were improved as compared with Examples 8-1 and 8-6. In particular, the battery characteristics were particularly excellent in the range where the total content of the linear polyphenylene compound and the like was 1 mass ppm or more and 1000 mass ppm or less.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an example, and any object having substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibiting the same effect and effect is the present invention. Is included in the technical scope of.

10…負極、 11…負極集電体、 12…負極活物質層、
30…ラミネートフィルム型二次電池、 31…巻回電極体、
32…正極リード(正極アルミリード)、
33…負極リード(負極ニッケルリード)、 34…密着フィルム、
35…外装部材。
10 ... Negative electrode, 11 ... Negative electrode current collector, 12 ... Negative electrode active material layer,
30 ... Laminated film type secondary battery, 31 ... Winding electrode body,
32 ... Positive electrode lead (positive electrode aluminum lead),
33 ... Negative electrode lead (negative electrode nickel lead), 34 ... Adhesive film,
35 ... Exterior member.

Claims (30)

リチウムを含むケイ素化合物粒子を含む非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法であって、
ケイ素化合物(SiO:0.5≦x≦1.6)を含むケイ素化合物粒子を準備する工程と、
該ケイ素化合物粒子とリチウム単体又はリチウム化合物を混合し、加熱して第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程と、
該第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、リチウムを含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液Aに接触させることにより、第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程と、
を含むことを特徴とする非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法。
A method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing silicon compound particles containing lithium.
A step of preparing silicon compound particles containing a silicon compound (SiO x : 0.5 ≦ x ≦ 1.6) and
A step of mixing the silicon compound particles with a simple substance of lithium or a lithium compound and heating to obtain the first lithium-containing silicon compound particles.
A step of obtaining the second lithium-containing silicon compound particles by contacting the first lithium-containing silicon compound particles with a solution A containing lithium and the solvent is an ether solvent.
A method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which comprises.
前記第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程より前に、前記ケイ素化合物粒子に、炭素被膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法。 The negative electrode activity for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, further comprising a step of forming a carbon film on the silicon compound particles before the step of obtaining the first lithium-containing silicon compound particles. Method of manufacturing the substance. 前記ケイ素化合物粒子を準備する工程において、前記ケイ素化合物粒子として、ケイ素の結晶子サイズが3nm以上10nm以下であるものを準備することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法。 The non-aqueous electrolyte according to claim 1 or 2, wherein in the step of preparing the silicon compound particles, the silicon compound particles having a silicon crystallite size of 3 nm or more and 10 nm or less are prepared. A method for manufacturing a negative electrode active material for a secondary battery. 前記第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程において、加熱温度を400℃以上とすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法。 The negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating temperature is set to 400 ° C. or higher in the step of obtaining the first lithium-containing silicon compound particles. Manufacturing method of active material. 前記第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程において、加熱温度を400℃以上800℃以下とすることを特徴とする請求項4に記載の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法。 The method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 4, wherein the heating temperature is set to 400 ° C. or higher and 800 ° C. or lower in the step of obtaining the first lithium-containing silicon compound particles. 前記第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程において、加熱温度を600℃以上800℃以下とすることを特徴とする請求項5に記載の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法。 The method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 5, wherein the heating temperature is set to 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower in the step of obtaining the first lithium-containing silicon compound particles. 前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程において、前記溶液Aに接触させる時間を3分以上とすることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法。 The non-aqueous electrolyte according to any one of claims 1 to 6, wherein in the step of obtaining the second lithium-containing silicon compound particles, the contact time with the solution A is 3 minutes or more. A method for manufacturing a negative electrode active material for a secondary battery. 前記溶液Aとして、リチウムを含み、かつ直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体並びに多環芳香族化合物及びその誘導体から選ばれる1種以上を含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液A又はリチウム及びアミン類を含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液Aを用いることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法。 As the solution A, solution A 1 or lithium and amines containing lithium and containing at least one selected from a linear polyphenylene compound and its derivative and a polycyclic aromatic compound and its derivative, and the solvent being an ether solvent. The method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein a solution A 2 containing an ether solvent is used. 前記溶液Aとして、前記溶液Aを用いることを特徴とする請求項8に記載の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法。 Wherein a solution A, method of preparing a negative active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 8, characterized by using the solution A 1. 前記溶液Aとして、リチウムを含み、かつ直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体から選ばれる1種以上を含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液を用いることを特徴とする請求項9に記載の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法。 The non-water solution according to claim 9, wherein the solution A 1 contains a solution containing lithium, one or more selected from a linear polyphenylene compound and a derivative thereof, and the solvent being an ether solvent. A method for producing a negative electrode active material for an electrolyte secondary battery. 前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子のTPD−MSで測定した直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体並びに多環芳香族化合物及びその誘導体から選ばれる1種以上の合計含有率を1質量ppm以上4000質量ppm以下とすることを特徴とする請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法。 The total content of one or more selected from the linear polyphenylene compound and its derivative and the polycyclic aromatic compound and its derivative measured by TPD-MS of the second lithium-containing silicon compound particle is 1 mass ppm or more and 4000 mass ppm. The method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 8 to 10, wherein the method is as follows. 前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程の後に、前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、溶媒としてエーテル系材料、ケトン系材料、及びエステル系材料から選ばれる1種以上を含み、溶質として分子中にキノイド構造を持つ化合物を含む溶液Bに接触させる工程を有することを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法。 After the step of obtaining the second lithium-containing silicon compound particles, the solute contains the second lithium-containing silicon compound particles as a solvent and contains one or more selected from ether-based materials, ketone-based materials, and ester-based materials. The negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 11, which comprises a step of contacting the solution B containing a compound having a quinoid structure in the molecule. Production method. 前記分子中にキノイド構造を持つ化合物を、ベンゾキノン、キノジメタン、キノジイミン、又はそれらの誘導体とすることを特徴とする請求項12に記載の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法。 The method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 12, wherein the compound having a quinoid structure in the molecule is benzoquinone, quinodimethane, quinodiimine, or a derivative thereof. 前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、該粒子のXRDスペクトルにおいて、LiSiOの(011)面に由来するピーク、及びLiSiOの(001)面に由来するピークを有するものとすることを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法。 The second lithium-containing silicon compound particle has a peak derived from the (011) plane of Li 4 SiO 4 and a peak derived from the (001) plane of Li 2 SiO 3 in the XRD spectrum of the particles. The method for producing a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 13, wherein the negative electrode active material is produced. 前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子のリチウム含有量を4質量%以上30質量%以下とすることを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 14, wherein the lithium content of the second lithium-containing silicon compound particles is 4% by mass or more and 30% by mass or less. A method for producing a negative electrode active material for use. リチウムを含むケイ素化合物粒子を含む非水電解質二次電池用負極の製造方法であって、
ケイ素化合物(SiO:0.5≦x≦1.6)を含むケイ素化合物粒子を準備する工程と、
該ケイ素化合物粒子とリチウム単体又はリチウム化合物を混合し、加熱して第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程と、
該第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を含む電極を形成する工程と、
前記電極に含まれる第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、リチウムを含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液Aに接触させることにより、第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を含む電極を得る工程と、
を含むことを特徴とする非水電解質二次電池用負極の製造方法。
A method for manufacturing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing silicon compound particles containing lithium.
A step of preparing silicon compound particles containing a silicon compound (SiO x : 0.5 ≦ x ≦ 1.6) and
A step of mixing the silicon compound particles with a simple substance of lithium or a lithium compound and heating to obtain the first lithium-containing silicon compound particles.
A step of forming an electrode containing the first lithium-containing silicon compound particles, and
A step of contacting the first lithium-containing silicon compound particles contained in the electrode with a solution A containing lithium and the solvent being an ether solvent to obtain an electrode containing the second lithium-containing silicon compound particles.
A method for manufacturing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which comprises.
前記第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程より前に、前記ケイ素化合物粒子に、炭素被膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項16に記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。 The negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 16, further comprising a step of forming a carbon film on the silicon compound particles prior to the step of obtaining the first lithium-containing silicon compound particles. Production method. 前記ケイ素化合物粒子を準備する工程において、前記ケイ素化合物粒子として、ケイ素の結晶子サイズが3nm以上10nm以下であるものを準備することを特徴とする請求項16又は請求項17に記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。 The non-aqueous electrolyte according to claim 16 or 17, wherein in the step of preparing the silicon compound particles, the silicon compound particles having a silicon crystallite size of 3 nm or more and 10 nm or less are prepared. A method for manufacturing a negative electrode for a secondary battery. 前記第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程において、加熱温度を400℃以上とすることを特徴とする請求項16から請求項18のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。 The negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 16 to 18, wherein the heating temperature is set to 400 ° C. or higher in the step of obtaining the first lithium-containing silicon compound particles. Manufacturing method. 前記第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程において、加熱温度を400℃以上800℃以下とすることを特徴とする請求項19に記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。 The method for producing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 19, wherein the heating temperature is set to 400 ° C. or higher and 800 ° C. or lower in the step of obtaining the first lithium-containing silicon compound particles. 前記第一のリチウム含有ケイ素化合物粒子を得る工程において、加熱温度を600℃以上800℃以下とすることを特徴とする請求項20に記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。 The method for manufacturing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 20, wherein the heating temperature is set to 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower in the step of obtaining the first lithium-containing silicon compound particles. 前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を含む電極を得る工程において、前記溶液Aに接触させる時間を3分以上とすることを特徴とする請求項16から請求項21のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。 The method according to any one of claims 16 to 21, wherein in the step of obtaining the electrode containing the second lithium-containing silicon compound particles, the contact time with the solution A is 3 minutes or more. A method for manufacturing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery. 前記溶液Aとして、リチウムを含み、かつ直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体並びに多環芳香族化合物及びその誘導体から選ばれる1種以上を含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液A又はリチウム及びアミン類を含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液Aを用いることを特徴とする請求項16から請求項22のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。 As the solution A, solution A 1 or lithium and amines containing lithium and containing at least one selected from a linear polyphenylene compound and its derivative and a polycyclic aromatic compound and its derivative, and the solvent being an ether solvent. wherein the method for producing a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claims 16 to any one of claims 22 to solvent is characterized by using a solution a 2 is an ether-based solvent. 前記溶液Aとして、前記溶液Aを用いることを特徴とする請求項23に記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。 Wherein a solution A, method for producing a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 23, characterized by using the solution A 1. 前記溶液Aとして、リチウムを含み、かつ直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体から選ばれる1種以上を含み、溶媒がエーテル系溶媒である溶液を用いることを特徴とする請求項24に記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。 The non-water solution according to claim 24, wherein the solution A 1 contains a solution containing lithium, one or more selected from a linear polyphenylene compound and a derivative thereof, and the solvent being an ether solvent. A method for manufacturing a negative electrode for an electrolyte secondary battery. 前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子のTPD−MSで測定した直鎖ポリフェニレン化合物及びその誘導体並びに多環芳香族化合物及びその誘導体から選ばれる1種以上の合計含有率を1質量ppm以上4000質量ppm以下とすることを特徴とする請求項23から請求項25のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。 The total content of one or more selected from the linear polyphenylene compound and its derivative and the polycyclic aromatic compound and its derivative measured by TPD-MS of the second lithium-containing silicon compound particle is 1 mass ppm or more and 4000 mass ppm. The method for producing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 23 to 25, which comprises the following. 前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を含む電極を得る工程の後に、前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、溶媒としてエーテル系材料、ケトン系材料、及びエステル系材料から選ばれる1種以上を含み、溶質として分子中にキノイド構造を持つ化合物を含む溶液Bに接触させる工程を有することを特徴とする請求項16から請求項26のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。 After the step of obtaining the electrode containing the second lithium-containing silicon compound particles, one or more selected from ether-based materials, ketone-based materials, and ester-based materials are used as the solvent for the second lithium-containing silicon compound particles. The negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 16 to 26, which comprises a step of contacting the solution B containing a compound having a quinoid structure in the molecule as a solute. Manufacturing method. 前記分子中にキノイド構造を持つ化合物を、ベンゾキノン、キノジメタン、キノジイミン、又はそれらの誘導体とすることを特徴とする請求項27に記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。 The method for producing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 27, wherein the compound having a quinoid structure in the molecule is benzoquinone, quinodimethane, quinodiimine, or a derivative thereof. 前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子を、該粒子のXRDスペクトルにおいて、LiSiOの(011)面に由来するピーク、及びLiSiOの(001)面に由来するピークを有するものとすることを特徴とする請求項16から請求項28のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。 The second lithium-containing silicon compound particle has a peak derived from the (011) plane of Li 4 SiO 4 and a peak derived from the (001) plane of Li 2 SiO 3 in the XRD spectrum of the particles. The method for manufacturing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 16 to 28. 前記第二のリチウム含有ケイ素化合物粒子のリチウム含有量を4質量%以上30質量%以下とすることを特徴とする請求項16から請求項29のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極の製造方法。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 16 to 29, wherein the lithium content of the second lithium-containing silicon compound particles is 4% by mass or more and 30% by mass or less. Negative electrode manufacturing method.
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