JPH09326254A - Negative electrode material for lithium ion secondary battery and manufacture therefor - Google Patents

Negative electrode material for lithium ion secondary battery and manufacture therefor

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JPH09326254A
JPH09326254A JP8165292A JP16529296A JPH09326254A JP H09326254 A JPH09326254 A JP H09326254A JP 8165292 A JP8165292 A JP 8165292A JP 16529296 A JP16529296 A JP 16529296A JP H09326254 A JPH09326254 A JP H09326254A
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JP
Japan
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negative electrode
electrode material
carbon
carbon particles
secondary battery
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Application number
JP8165292A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Fukuda
憲二 福田
Tatsuo Umeno
達夫 梅野
Yoichiro Hara
陽一郎 原
Koji Sakata
康二 坂田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Mining Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Mining Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a lithium ion secondary battery having large discharge capacity since charge capacity is large and initial discharge efficiency is high by forming a thermally decomposed carbon layer on a surface of a carbon particle by chemical evaporation processing, and using a negative electrode material having a prescribed characteristic. SOLUTION: A negative electrode material composed of a carbon particle and a thermally decomposed carbon layer formed by chemical evaporation processing by covering a surface of its carbon particle, is used as a negative electrode material to be used in a lithium ion secondary battery. In its negative electrode material, the specific surface area is set not more than 5m<2> /g, and a balanced adsorption moisture quantity is set not more than 0.3wt%. It is desirable that the carbon particle is formed by baking a condensate by methylene type bonding of aromatic sulfonic acid or its salt at 400 to 1100 deg.C, and an average particle diameter is 0.1 to 100μm, and a thickness of the thermally decomposed carbon layer is 0.1 to 2μm.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、大容量かつ高電位
で、充放電サイクル特性に優れたリチウムイオン二次電
池用負極材料に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, which has a large capacity and a high potential and is excellent in charge / discharge cycle characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器の小型軽量化に伴い、電池の高
エネルギー密度化が要求され、また省資源の面からも、
繰り返し充放電可能な二次電池の開発が急務になってい
る。この要求に答えるものとして、高エネルギー密度、
軽量、小型かつ充放電サイクル特性に優れたリチウムイ
オン二次電池が提案されている。リチウムイオン二次電
池はリチウム金属二次電池の有する急速充電性に劣る問
題、サイクル寿命が短い問題、デンドライトの生成に起
因する安全性欠如の問題等の諸問題を解決するために開
発されたものである。
2. Description of the Related Art As electronic devices become smaller and lighter, higher energy density of batteries is required, and in terms of resource saving,
There is an urgent need to develop a secondary battery that can be repeatedly charged and discharged. In response to this demand, high energy density,
A lithium-ion secondary battery that is lightweight, compact, and has excellent charge / discharge cycle characteristics has been proposed. Lithium-ion secondary batteries have been developed to solve the problems of lithium metal secondary batteries, such as poor quick chargeability, short cycle life, and lack of safety due to dendrite formation. It is.

【0003】従来、リチウム金属二次電池においては負
極に金属リチウムが用いられていたが、リチウムイオン
二次電池においては炭素材を負極に用いることで上記の
問題の解決が図られている。
Conventionally, metallic lithium was used for the negative electrode in the lithium metal secondary battery, but in the lithium ion secondary battery, the above problem has been solved by using the carbon material for the negative electrode.

【0004】即ち、リチウム化合物を正極とし、炭素材
料や黒鉛材料を負極として充電を行うと、負極ではリチ
ウムイオンが炭素材料や黒鉛材料にドーピングされ、い
わゆる炭素ーリチウム層間化合物、或は黒鉛ーリチウム
層間化合物が形成される。
That is, when charging is performed using a lithium compound as a positive electrode and a carbon material or graphite material as a negative electrode, lithium ions are doped into the carbon material or graphite material at the negative electrode, so-called carbon-lithium intercalation compound or graphite-lithium intercalation compound. Is formed.

【0005】一方、放電時には層間よりリチウムイオン
が脱ドーピングし、リチウムイオンは再び正極のリチウ
ム化合物と結合する。上記サイクルを繰り返すことによ
り、充放電可能な電池が形成される。
On the other hand, during discharge, lithium ions are dedoped from the layers, and the lithium ions are recombined with the lithium compound of the positive electrode. By repeating the above cycle, a chargeable / dischargeable battery is formed.

【0006】リチウムイオン二次電池の負極材料として
黒鉛を用いる場合、充電時には炭素原子6個に対しリチ
ウム原子1個の割合でドーピングされた、黒鉛ーリチウ
ムイオン層間化合物が形成される。このとき炭素重量あ
たりの理論放電電気容量は372mA・h/gである。
しかしながら市販されているリチウムイオン二次電池に
用いられている黒鉛負極材料の電気容量は250〜30
0mA・h/gであり、理論放電量の約70〜80%し
か活用されていない。
When graphite is used as the negative electrode material of a lithium ion secondary battery, a graphite-lithium ion intercalation compound, which is doped at a ratio of 6 carbon atoms to 1 lithium atom, is formed during charging. At this time, the theoretical discharge electric capacity per carbon weight is 372 mA · h / g.
However, the graphite negative electrode material used in commercially available lithium ion secondary batteries has an electric capacity of 250 to 30.
It is 0 mA · h / g, and only about 70 to 80% of the theoretical discharge amount is utilized.

【0007】最近、黒鉛化していない炭素材を負極に用
いた場合、リチウムイオン二次電池の充放電容量が理論
値372mA・h/gを上回ることが報告されている。
このことは、充電時にリチウムは炭素とC6Liで表さ
れる炭素ーリチウム層間化合物のみならず、部分的にC
nLi(n<6)で表される炭素ーリチウム層間化合物
を形成しているか、炭素の空隙部にリチウムが金属的に
抱摂されている可能性が示唆されるものである。しか
し、上述のように600〜700mA・h/gもの大き
な充電容量を持つ炭素材の多くは初期放電効率が低いた
め、放電容量は400〜450mA・h/gにとどまっ
ているのみならず、このようなものは放電電位が低いた
め、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度も低くな
っているのが現状である。
Recently, it has been reported that when a non-graphitized carbon material is used for the negative electrode, the charge / discharge capacity of the lithium ion secondary battery exceeds the theoretical value of 372 mA · h / g.
This means that during charging, lithium is not only a carbon-lithium intercalation compound represented by carbon and C 6 Li, but also partially C
This suggests that a carbon-lithium intercalation compound represented by n Li (n <6) may be formed, or lithium may be metallically contained in the void of carbon. However, as described above, most of carbon materials having a large charge capacity of 600 to 700 mA · h / g have low initial discharge efficiency, so that the discharge capacity is not only 400 to 450 mA · h / g. Since such a battery has a low discharge potential, the energy density of the lithium ion secondary battery is currently low.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らはリチウム
イオン二次電池の不可逆容量の発現する原因について研
究した結果、不可逆容量の発現する原因は、主に負極を
構成する炭素材料の表面における溶剤の電気分解に起因
することを見出した。溶剤の電気分解は負極を構成する
炭素材料を触媒として起きると考えられ、負極材料を溶
媒の電気分解に対して不活性な構造とすることにより、
不可逆容量の発現を抑制出来ると考えた。そのためには
負極炭素材料の比表面積を出来るだけ小さくすることが
望ましい。
As a result of research on the cause of the irreversible capacity of the lithium ion secondary battery, the present inventors have found that the cause of the irreversible capacity is mainly on the surface of the carbon material constituting the negative electrode. It was found to be due to the electrolysis of the solvent. It is considered that the electrolysis of the solvent occurs by using the carbon material forming the negative electrode as a catalyst, and by making the negative electrode material into a structure inert to the electrolysis of the solvent,
We thought that the expression of irreversible capacity could be suppressed. For that purpose, it is desirable to make the specific surface area of the negative electrode carbon material as small as possible.

【0009】一般に、比表面積は粒子径が大きくなると
低下し、不可逆容量も低下するが、粒子径が大きくなる
と充電容量が低下し、リチウムイオン二次電池の放電容
量は小さいものになる。充電容量を大きくし、かつ同時
に充放電密度を大きくするためには、炭素材料の粒子径
は小さくすることが好ましい。本発明者らは、この矛盾
する要求を炭素粒子を化学蒸着法によって表面処理する
ことにより解決したものである。
Generally, the specific surface area decreases as the particle size increases, and the irreversible capacity also decreases, but the charging capacity decreases as the particle size increases, and the discharge capacity of the lithium ion secondary battery decreases. In order to increase the charge capacity and simultaneously increase the charge / discharge density, it is preferable to reduce the particle size of the carbon material. The present inventors have solved this contradictory requirement by surface-treating carbon particles by a chemical vapor deposition method.

【0010】即ち、原料炭素粒子として充電容量の大き
い、微細な炭素粒子を用い、該炭素粒子表面に化学蒸着
法による処理を施して炭素粒子の表面を熱分解炭素で完
全に被覆することで、充電時の炭素粒子表面における溶
剤の電気分解が抑制され、大きな充電量と高い初期放電
効率を示すようになること、その結果化学蒸着処理をし
た炭素粒子が大きな可逆的放電容量を持ち得ることを見
出し、本発明を完成するに至った。
That is, fine carbon particles having a large charge capacity are used as the raw material carbon particles, and the surface of the carbon particles is subjected to a treatment by a chemical vapor deposition method to completely coat the surface of the carbon particles with pyrolytic carbon. Electrolysis of the solvent on the surface of carbon particles during charging is suppressed, and a large amount of charge and high initial discharge efficiency are exhibited, and as a result, carbon particles subjected to chemical vapor deposition can have a large reversible discharge capacity. Heading out, the present invention has been completed.

【0011】従って本発明は、炭素材を改良してリチウ
ムイオン二次電池の初期放電効率を高めることにより、
放電容量が大きく、エネルギー密度が高く、かつサイク
ル寿命の長いリチウムイオン二次電池を完成させること
を可能とする、リチウムイオン二次電池用負極材料、及
びその製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
Therefore, the present invention improves the initial discharge efficiency of the lithium ion secondary battery by improving the carbon material,
An object of the present invention is to provide a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, which has a large discharge capacity, a high energy density, and enables a long cycle life to be completed, and a method for producing the same. It is a thing.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、炭素粒子と、前記炭素粒子の表面を被覆して化学
蒸着処理により形成された熱分解炭素層とからなるリチ
ウムイオン二次電池用負極材料であって、前記負極材料
の比表面積が5m2/g以下で、且つ平衡吸着水分量が
0.3wt%以下であることを特徴とするリチウムイオ
ン二次電池用負極材料を提案するもので、炭素粒子の平
均粒径が0.1〜100μmであること、熱分解炭素層
の厚さが0.1〜2μmであること、炭素粒子が難黒鉛
化性炭素であること、炭素粒子が芳香族スルホン酸又は
その塩のメチレン型結合による縮合物を400〜110
0℃で焼成して得られるものであって、その002面格
子定数C0(00 2)が0.750〜0.820nmで、該炭
素粒子を300kgf/cm2で加圧したものの体積抵
抗が6.0×10ー3〜1.0×1011Ω・cmであるこ
とを含む。
Means for Solving the Problems The present invention, which achieves the above object, provides a lithium ion secondary battery comprising carbon particles and a pyrolytic carbon layer formed by chemical vapor deposition to coat the surface of the carbon particles. A negative electrode material for lithium ion secondary batteries, characterized in that the negative electrode material has a specific surface area of 5 m 2 / g or less and an equilibrium adsorbed water content of 0.3 wt% or less. The average particle size of the carbon particles is 0.1 to 100 μm, the thickness of the pyrolytic carbon layer is 0.1 to 2 μm, the carbon particles are non-graphitizable carbon, and the carbon particles Is a condensate of aromatic sulfonic acid or a salt thereof with a methylene type bond of 400 to 110.
It is obtained by firing at 0 ° C., has a 002 plane lattice constant C 0 (00 2) of 0.750 to 0.820 nm, and has a volume resistance of the carbon particles pressed at 300 kgf / cm 2. It includes that it is 6.0 × 10 −3 to 1.0 × 10 11 Ω · cm.

【0013】また本発明は、炭素粒子の表面を化学蒸着
法により処理することを特徴とする、炭素粒子と、前記
炭素粒子の表面を被覆して化学蒸着処理により形成され
た熱分解炭素層とからなるリチウムイオン二次電池用負
極材料であって、前記負極材料の比表面積が5m2/g
以下で、且つ平衡吸着水分量が0.3wt%以下のリチ
ウムイオン二次電池用負極材料の製造方法で、炭素粒子
の平均粒径が0.1〜100μmであること、熱分解炭
素層の厚さが0.1〜2μmであること、炭素粒子が難
黒鉛化性炭素であること、化学蒸着処理を800〜11
00℃で行うこと、炭素粒子が芳香族スルホン酸又はそ
の塩のメチレン型結合による縮合物を400〜1100
℃で焼成して得られるものであって、その002面格子
定数C0(00 2)が0.750〜0.820nmで、該炭素
粒子を300kg/cm2で加圧したものの体積抵抗が
6.0×10ー3〜1.0×1011Ω・cmであることを
含む。
Further, the present invention is characterized in that the surface of carbon particles is treated by a chemical vapor deposition method, and the pyrolytic carbon layer formed by the chemical vapor deposition treatment to coat the surface of the carbon particles. And a specific surface area of the negative electrode material is 5 m 2 / g.
The method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery having an equilibrium adsorbed water content of 0.3 wt% or less, wherein the average particle diameter of the carbon particles is 0.1 to 100 μm, and the thickness of the pyrolytic carbon layer is Is 0.1 to 2 μm, the carbon particles are non-graphitizable carbon, and the chemical vapor deposition treatment is 800 to 11
It is carried out at 00 ° C., and the carbon particles form a condensate of aromatic sulfonic acid or a salt thereof by a methylene type bond in a range of 400 to 1100.
It is obtained by firing at 0 ° C., has a 002 plane lattice constant C 0 (00 2) of 0.750 to 0.820 nm, and has a volume resistance of 6 when the carbon particles are pressed at 300 kg / cm 2. It includes that it is 0.0 × 10 −3 to 1.0 × 10 11 Ω · cm.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明のリチウムイオン二次電池
用負極材料を製造するのに用いられる原料炭素粒子は、
易黒鉛化性炭素粒子又は難黒鉛化性炭素粒子のいずれも
使用できる。これらの炭素粒子は、石炭や石油の熱分解
によって生成する瀝青物や、各種合成樹脂を炭化するこ
とにより、得ることができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Raw material carbon particles used for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention are:
Either graphitizable carbon particles or non-graphitizable carbon particles can be used. These carbon particles can be obtained by carbonizing bituminous substances produced by thermal decomposition of coal or petroleum, and various synthetic resins.

【0015】前記炭素粒子は、その002面結晶格子定
数C0(002)が0.750〜0.820nmの難黒鉛化炭
素であることが好ましい。特に好ましいものは、芳香族
スルホン酸又はその塩のメチレン型結合による縮合物を
球形に成型後、550〜1100℃で焼成して得られる
炭素粒子である。
The carbon particles are preferably non-graphitizable carbon having a 002 plane crystal lattice constant C 0 (002) of 0.750 to 0.820 nm. Particularly preferred are carbon particles obtained by molding a condensate of an aromatic sulfonic acid or a salt thereof by a methylene type bond into a spherical shape and then calcining at 550 to 1100 ° C.

【0016】本発明において用いられる芳香族スルホン
酸又はその塩としては、ナフタレンスルホン酸、アント
ラセンスルホン酸、フェナントレンスルホン酸、メチル
ナフタレンスルホン酸、ジメチルナフタレンスルホン
酸、クレオソート油、アントラセン油、タール、及びピ
ッチ等の多環芳香族化合物の混合物をスルホン化したも
の、トルエンスルホン酸、フェノールスルホン酸及びこ
れらの混合物、若しくはこれらの塩が例示できる。これ
らのスルホン酸類はそれぞれ相当する芳香族化合物をそ
れ自体公知の方法でスルホン化することによって製造す
ることができる。芳香族スルホン酸塩を形成する陽イオ
ンとしては、Li+,Na+,K+,NH4+等が例示でき
る。取扱の容易さの点では、アンモニウム塩が好まし
い。リチウム塩等のアルカリ金属塩は、炭化後大気に触
れると発火することがあるので取扱に注意を要するが、
結晶性の低い、即ち結晶格子定数の大きな炭素粒子を製
造するのに適しており、このものを用いて製造した負極
材料をリチウムイオン二次電池に用いた場合、不可逆成
分の生成の抑制に有効である。この目的のためには、特
にカリウム塩が好ましい。
The aromatic sulfonic acids or salts thereof used in the present invention include naphthalenesulfonic acid, anthracenesulfonic acid, phenanthrenesulfonic acid, methylnaphthalenesulfonic acid, dimethylnaphthalenesulfonic acid, creosote oil, anthracene oil, tar, and Examples include sulfonated mixtures of polycyclic aromatic compounds such as pitch, toluenesulfonic acid, phenolsulfonic acid and mixtures thereof, or salts thereof. These sulfonic acids can be produced by sulfonation of the corresponding aromatic compounds by a method known per se. Examples of the cation forming the aromatic sulfonate include Li + , Na + , K + , NH 4+ and the like. An ammonium salt is preferable from the viewpoint of easy handling. Alkali metal salts such as lithium salts may ignite when exposed to the atmosphere after carbonization, so care must be taken when handling them.
It is suitable for producing carbon particles with low crystallinity, that is, having a large crystal lattice constant, and when the negative electrode material produced using this is used in a lithium ion secondary battery, it is effective in suppressing the generation of irreversible components. Is. The potassium salt is particularly preferred for this purpose.

【0017】芳香族スルホン酸類、又はそれらの塩の縮
合物はそれ自体公知の方法によって製造することができ
る。即ち、一般的には、芳香族スルホン酸類又はそれら
の塩をホルマリン、パラホルムアルデヒド、ヘキサメチ
レンテトラミン、あるいはその他のアルデヒド類を用い
て縮合させる。また、ポリスチレンスルホン酸の様にビ
ニル基を有する芳香族スルホン酸を重合させることによ
り得られる、メチレン型結合を有する芳香族スルホン酸
類の重合体を使用してもよい。芳香族スルホン酸類を結
合させる連結基としては、その製造の簡単さ、入手の容
易さからして、−CH2−基が特に好ましい。しかし、
−(CH2n−TX−(CHR)m−(但、Tはベンゼン
環またはナフタレン環、Rは水素、低級アルキル基また
はベンゼン環、n、m、xはそれぞれ0または1の整数
を示す。)で示される連結基を有する化合物も使用でき
る。またこれらの縮合物は、2種以上の縮合物の混合
物、或は共重合物であっても良い。
Aromatic sulfonic acids or their condensates can be produced by a method known per se. That is, in general, aromatic sulfonic acids or salts thereof are condensed with formalin, paraformaldehyde, hexamethylenetetramine, or other aldehydes. Moreover, you may use the polymer of the aromatic sulfonic acid which has a methylene type bond obtained by superposing | polymerizing the aromatic sulfonic acid which has a vinyl group like polystyrene sulfonic acid. As the linking group for binding the aromatic sulfonic acids, a —CH 2 — group is particularly preferable because of its easy production and ready availability. But,
- (CH 2) n -T X - (CHR) m - ( However, T is a benzene ring or a naphthalene ring, R represents hydrogen, a lower alkyl group or a benzene ring, n, m, x and each are an integer of 0 or 1 A compound having a linking group represented by the formula) can also be used. These condensates may be a mixture of two or more condensates or a copolymer.

【0018】本発明において用いる芳香族スルホン酸
類、又はそれらの塩の縮合物の一例として、βーナフタ
レンスルホン酸アンモニウムのホルムアルデヒド縮合物
がある。
An example of a condensate of aromatic sulfonic acids or salts thereof used in the present invention is a formaldehyde condensate of ammonium β-naphthalene sulfonate.

【0019】同縮合物は単量体から200量体程度まで
の縮合体から成る混合物で、その平均分子量は2000
〜50000程度である。このものは常温で個体で、ベ
ンゼン等の非極性溶剤にほとんど溶解しないが、アセト
ンやアセトニトリル等の極性有機溶剤には低濃度で溶解
し、水系溶剤には易溶である。また、この60重量%の
水溶液の60℃における粘度は10〜2000pois
e程度であるが、同縮合物の縮合度や溶液の濃度等を変
化させて適当な粘度に調整することにより、柱状、球
状、板状、薄片状、フィルム状、繊維状、ハニカム状等
自由な形状に成型することができる。また、成型助剤と
し、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポ
リアクリル酸等の水溶性高分子化合物を使用することが
出来る。更に、βーナフタレンスルホン酸アンモニウム
のホルムアルデヒド縮合物を乾燥後、破砕して適当な粘
度に調整しても良い。なお、本発明で使用する芳香族ス
ルホン酸類、又はそれらの塩の縮合物の一種であるポリ
スチレンスルホン酸類等はここでいう水溶性高分子とし
ても使用できる。炭素粒子の形状は特定されるものでは
く、球状、薄片状、繊維状等の各種の形状が採用できる
が、特に微小粒径の球状のものが好ましい。炭素粒子の
形状を特定する必要がない場合は、以下に述べるように
スルホン酸類、又はそれらの塩の縮合物を破砕すること
により炭素粒子を得ることもできる。即ち、炭素粒子の
原料である芳香族スルホン酸類又はそれらの塩の縮合物
を破砕して炭化する方法、芳香族スルホン酸類、又はそ
れらの塩の縮合物を400〜500℃で熱処理後破砕
し、更に炭化する方法、芳香族スルホン酸類、又はそれ
らの塩の縮合物を700〜1100℃で炭化後破砕する
方法等が好ましい。
The condensate is a mixture of a condensate from a monomer to about 200-mer, and its average molecular weight is 2000.
It is about 50,000. This substance is a solid at room temperature and hardly dissolves in a non-polar solvent such as benzene, but dissolves in a polar organic solvent such as acetone or acetonitrile at a low concentration, and is easily dissolved in an aqueous solvent. The viscosity of this 60% by weight aqueous solution at 60 ° C. is 10 to 2000 pois.
Although it is about e, columnar, spherical, plate-like, flaky, film-like, fibrous, honeycomb-like etc. can be freely adjusted by changing the degree of condensation of the condensate and the concentration of the solution to adjust to an appropriate viscosity. It can be molded into various shapes. Further, as a molding aid, a water-soluble polymer compound such as polyvinyl alcohol, polyethylene oxide or polyacrylic acid can be used. Further, the formaldehyde condensate of ammonium β-naphthalene sulfonate may be dried and then crushed to adjust the viscosity to an appropriate value. The aromatic sulfonic acids used in the present invention or polystyrene sulfonic acids, which are a kind of condensate of their salts, can be used as the water-soluble polymer. The shape of the carbon particles is not specified, and various shapes such as spherical shape, flaky shape, and fibrous shape can be adopted, and spherical shape with a minute particle size is particularly preferable. When it is not necessary to specify the shape of the carbon particles, the carbon particles can be obtained by crushing a condensate of sulfonic acids or their salts as described below. That is, a method of crushing and condensing a condensate of aromatic sulfonic acids or salts thereof that is a raw material of carbon particles, aromatic sulfonic acids, or condensate of a salt thereof is crushed after heat treatment at 400 to 500 ° C., Further, a method of carbonizing, a method of crushing an aromatic sulfonic acid, or a condensate of a salt thereof at 700 to 1100 ° C. and then crushing is preferable.

【0020】芳香族スルホン酸類、又はそれらの塩の縮
合物を微小球体にする方法としては特に限定されない
が、例えば芳香族スルホン酸類又はそれらの塩の縮合物
を溶剤、特に水が好適であるが、に溶解した後、スプレ
ードライ法、アンチソルベントを添加する沈澱法等の公
知の方法で微小球体に成型することが出来る。中でもス
プレードライ法は粒子径を小さくすることができ、得ら
れる球体が真球であり、更に製造装置が簡単である等の
利点を有するので、本発明の芳香族スルホン酸類、又は
それらの塩の縮合物を微小球体に成型する方法として好
適である。
The method of forming the condensate of aromatic sulfonic acids or salts thereof into microspheres is not particularly limited, but for example, the condensate of aromatic sulfonic acids or salts thereof is preferably a solvent, especially water. , And then can be formed into microspheres by a known method such as a spray drying method or a precipitation method in which an antisolvent is added. Among them, the spray drying method has the advantage that the particle size can be reduced, the obtained sphere is a true sphere, and further the production apparatus is simple. Therefore, the aromatic sulfonic acids of the present invention, or a salt thereof is used. It is suitable as a method for molding the condensate into microspheres.

【0021】芳香族スルホン酸類、又はそれらの塩の縮
合物を炭化した後、これを粉砕し微小炭素粒子とする方
法があるが、芳香族スルホン酸類、又はそれらの塩の縮
合物の炭化物は低温炭化物とはいえ、非晶質炭素特有の
硬質炭素である。従って、これをミクロンサイズにまで
粉砕することは極めて困難であり、かつ真球状の炭素粒
子を得ることは出来ない。
There is a method of carbonizing a condensate of an aromatic sulfonic acid or a salt thereof and then pulverizing this to obtain fine carbon particles. The carbonized product of a condensate of an aromatic sulfonic acid or a salt thereof is low temperature. Although it is a carbide, it is hard carbon unique to amorphous carbon. Therefore, it is extremely difficult to grind this to a micron size, and it is not possible to obtain carbon particles having a spherical shape.

【0022】本発明において炭素粒子を真球状にする場
合、その目的はその後製造する負極材料をバインダーを
用いて加圧成型して負極とする際、負極材料が最密充填
され、負極の体積当たりの炭素充填量を大きくすること
ができ、その結果電池の充放電容量を増大させることに
役立つ上、更に電解溶媒の浸透経路を確保することも出
来、急速充放電を行える等の効果を期待することにあ
る。
In the present invention, when the carbon particles are made spherical, the purpose thereof is to make the negative electrode material produced by pressure molding with a binder to form a negative electrode, and the negative electrode material is packed closest to the negative electrode material, and The carbon filling amount can be increased, and as a result, it is useful for increasing the charge / discharge capacity of the battery, and it is also possible to secure the permeation route of the electrolytic solvent, and it is expected that rapid charging / discharging can be performed. Especially.

【0023】微小球体に成型した芳香族スルホン酸類、
又はそれらの塩の縮合物は、次いで炭化して炭素粒子と
する。あるいは芳香族スルホン酸類、又はそれらの塩の
縮合物を炭化後破砕し、炭素粒子とする。炭化雰囲気は
非酸化雰囲気であれば特に限定されないが、通常窒素雰
囲気が好ましい。芳香族スルホン酸類、又はそれらの塩
の縮合物を炭化する際に、熱分解に伴い発生するアンモ
ニア、亜硫酸ガス、水蒸気、更に炭化に伴い発生する低
級炭化水素、硫化水素、水素等のガスは、不活性ガスを
通してパージする。
Aromatic sulfonic acids molded into microspheres,
Alternatively, the condensate of those salts is then carbonized into carbon particles. Alternatively, the aromatic sulfonic acid or a condensate of a salt thereof is carbonized and then crushed to obtain carbon particles. The carbonizing atmosphere is not particularly limited as long as it is a non-oxidizing atmosphere, but a nitrogen atmosphere is usually preferable. When carbonizing a condensate of aromatic sulfonic acids or salts thereof, ammonia generated with thermal decomposition, sulfurous acid gas, steam, lower hydrocarbons generated with further carbonization, hydrogen sulfide, gases such as hydrogen, Purge with inert gas.

【0024】芳香族スルホン酸類、又はそれらの塩の縮
合物は2800℃で黒鉛化してもその黒鉛化物の002
面の結晶格子定数C0(002)は0.680nm乃至0.7
00nm程度であり、芳香族スルホン酸類、又はそれら
の塩はいわゆる難黒鉛化性炭素といえる。また、芳香族
スルホン酸類、又はそれらの塩の縮合物の一種であるβ
ーナフタレンスルホン酸のメチレン結合型縮合物の70
0℃処理物の002面の結晶格子定数C0(002)は0.7
86nmであり、1000℃処理物の002面の結晶格
子定数C0(002)も同様に0.786nmと等しく、従っ
て700〜1000℃の熱処理によっても結晶化はほと
んど進行しないことからも、芳香族スルホン酸類、又は
それらの塩の縮合物が難黒鉛化性であることが理解され
る。
Aromatic sulfonic acids, or condensates of their salts, can be graphitized at 2800 ° C.
The crystal lattice constant C 0 (002) of the plane is 0.680 nm to 0.7
It is about 00 nm, and aromatic sulfonic acids or salts thereof can be said to be so-called non-graphitizable carbon. In addition, β which is a kind of condensate of aromatic sulfonic acids or their salts
Methylene-bonded condensate of naphthalene sulfonic acid 70
The crystal lattice constant C 0 (002) of the 002 surface of the 0 ° C.-treated product is 0.7.
It is 86 nm, and the crystal lattice constant C 0 (002) of the 002 plane of the 1000 ° C.-treated product is also equal to 0.786 nm, and therefore crystallization hardly progresses even by the heat treatment at 700 to 1000 ° C. It is understood that sulfonic acids, or condensates of their salts, are non-graphitizable.

【0025】本発明のリチウムイオン二次電池用負極材
料に用いられる芳香族スルホン酸類、又はそれらの塩の
縮合物の炭化物である炭素粒子は低温炭化物であること
が望ましい。その熱処理温度は550〜1100℃であ
ることが好ましく、特に600〜800℃未満が好まし
い。この温度で処理する処理時間は1〜120分間が好
ましい。しかし、前記炭素粒子はその後に続く化学蒸着
処理で必然的に熱処理を受けることになるので、炭素粒
子の熱処理温度は化学蒸着処理温度よりも低くしても実
際上問題がない。このため、炭化するに必要な実際の熱
処理温度は芳香族スルホン酸類、又はそれらの塩の縮合
物を熱分解する際に、アンモニア、亜硫酸ガス、水蒸気
が発生し、その後炭素粒子の形状が変らなくなる400
〜550℃で実際的には充分である。以上をまとめる
と、全体として400〜1100℃の熱処理温度が好ま
しいものである。
It is desirable that the carbon particles, which are the carbonized product of the condensation product of the aromatic sulfonic acids or their salts, used in the negative electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention be a low temperature carbonized product. The heat treatment temperature is preferably 550 to 1100 ° C, particularly preferably 600 to less than 800 ° C. The processing time for processing at this temperature is preferably 1 to 120 minutes. However, since the carbon particles are inevitably subjected to heat treatment in the subsequent chemical vapor deposition treatment, there is practically no problem even if the heat treatment temperature of the carbon particles is lower than the chemical vapor deposition treatment temperature. For this reason, the actual heat treatment temperature required for carbonization is such that ammonia, sulfurous acid gas, and steam are generated during the thermal decomposition of the condensation product of aromatic sulfonic acids or their salts, and the shape of the carbon particles does not change thereafter. 400
~ 550 ° C is practically sufficient. In summary, the heat treatment temperature of 400 to 1100 ° C. is preferable as a whole.

【0026】上記方法等で得られる炭素粒子は低結晶性
のものであり、その002面の結晶格子定数C0(002)
0.750〜0.820nmであることが好ましい。結
晶格子定数C0(002)が0.750nm未満の場合、リチ
ウムイオンのドーピング量が不足し、充分な充電容量が
得られない。
The carbon particles obtained by the above method and the like are of low crystallinity, and the crystal lattice constant C 0 (002) of the 002 plane is preferably 0.750 to 0.820 nm. When the crystal lattice constant C 0 (002) is less than 0.750 nm, the lithium ion doping amount is insufficient and a sufficient charge capacity cannot be obtained.

【0027】結晶格子定数C0(002)が0.820nmを
超える場合、リチウムイオンのドーピング量が不足し、
充分な充電量が得られないばかりか、充電容量に対する
放電容量の割合(効率)が低くなり、いわゆる不可逆成
分が増大するため、リチウムイオン二次電池の電気容量
が低下する。更に、体積抵抗が大きくなり、これに伴っ
て負極の内部抵抗が大きくなるが、これは電極材料とし
て不適当なものである。
When the crystal lattice constant C 0 (002) exceeds 0.820 nm, the doping amount of lithium ions becomes insufficient,
Not only a sufficient charge amount cannot be obtained, but also the ratio (efficiency) of the discharge capacity to the charge capacity becomes low and so-called irreversible components increase, so that the electric capacity of the lithium ion secondary battery decreases. Furthermore, the volume resistance increases and the internal resistance of the negative electrode increases accordingly, which is unsuitable as an electrode material.

【0028】前記炭素粒子の体積抵抗は炭素粒子を30
0kgf/cm2で加圧したときの体積抵抗が6.0×
10ー3〜1.0×1011Ω・cmであることが好まし
い。体積抵抗が6.0×10ー3Ω・cm未満の場合、リ
チウムイオンのドーピング量が不足し、充分な充電容量
が得られない。体積抵抗が1.0×1011Ω・cmを超
える場合、リチウムイオンのドーピング量が不足し、充
分な充電量が得られないのみならず、充電容量に対する
放電容量の割合(効率)が低くなり、いわゆる不可逆成
分が増大し、リチウムイオン二次電池の電気容量が低下
する。更に、体積抵抗が大きくなると、負極の内部抵抗
が大きくなり、これは電極材料として不適当なものであ
る。
The volume resistance of the carbon particles is 30
Volume resistance when pressurized at 0 kgf / cm 2 is 6.0 ×
It is preferably 10 −3 to 1.0 × 10 11 Ω · cm. When the volume resistance is less than 6.0 × 10 −3 Ω · cm, the lithium ion doping amount is insufficient, and a sufficient charge capacity cannot be obtained. When the volume resistance exceeds 1.0 × 10 11 Ω · cm, the doping amount of lithium ions is insufficient and a sufficient charge amount cannot be obtained, and the ratio (efficiency) of the discharge capacity to the charge capacity becomes low. The so-called irreversible component increases, and the electric capacity of the lithium ion secondary battery decreases. Furthermore, when the volume resistance increases, the internal resistance of the negative electrode increases, which is unsuitable as an electrode material.

【0029】特開平6ー132031には、芳香族スル
ホン酸のメチレン結合型の縮合物を炭化して得られる炭
素材が、リチウムイオン二次電池の負極材料に好適であ
ることが記載されている。しかし、特開平6ー1320
31に記載された芳香族スルホン酸縮合物の塩の炭化温
度は800〜1800℃であり、本発明において採用さ
れている熱処理温度(炭化温度)550〜1100℃と
比較して、より高い温度で炭化が行われている点で相違
する。更に、炭化後粉砕を行うことで、特開平6ー13
2031で用いられている炭素材の002面の結晶格子
定数C0(002)は0.68〜0.72nmのものになる。
このものは、本発明において採用されている炭素粒子の
002面の結晶格子定数C0(002)の0.750〜0.8
20nmと比較して小さい。即ち、特開平6ー1320
31で用いられている炭素材は結晶性の高い炭素材であ
り、本発明に用いられる炭素粒子、特に芳香族スルホン
酸縮合物を出発物質とする炭素粒子とは明らかに異なる
ものである。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 1332031/1994 describes that a carbon material obtained by carbonizing a methylene bond-type condensate of aromatic sulfonic acid is suitable for a negative electrode material of a lithium ion secondary battery. . However, JP-A-6-1320
The carbonization temperature of the salt of the aromatic sulfonic acid condensate described in 31 is 800 to 1800 ° C, which is higher than the heat treatment temperature (carbonization temperature) 550 to 1100 ° C adopted in the present invention. The difference is that carbonization is performed. Further, by pulverizing after carbonization, the method disclosed in JP-A-6-13
The crystal lattice constant C 0 (002) of the 002 plane of the carbon material used in 2031 is 0.68 to 0.72 nm.
This has a crystal lattice constant C 0 (002) of 002 plane of the carbon particles of 0.750 to 0.8.
Small compared to 20 nm. That is, JP-A-6-1320
The carbon material used in No. 31 is a carbon material having high crystallinity, which is obviously different from the carbon particles used in the present invention, particularly the carbon particles starting from the aromatic sulfonic acid condensate.

【0030】上記炭素粒子は、次いでその表面に化学蒸
着処理がなされる。
The carbon particles are then subjected to chemical vapor deposition on their surfaces.

【0031】化学蒸着処理に供される炭素粒子の平均粒
径は0.1〜100μmであることが好ましい。平均粒
径が0.1μm未満の粒子が多くなると、炭素粒子の嵩
密度が低下し、この場合は製造する負極の体積当たりの
炭素材の充填量を大きくすることができない。また、平
均粒径が100μmを超える粒子が多くなると、前記と
同様に負極の体積当たりの炭素材の充填量を大きくする
ことができず、更に充電速度が低下する。最も好ましい
ものは、平均粒径が5〜20μmで、しかも0.1〜1
00μmの粒度範囲でほぼ正規分布した粒度分布を有す
る炭素粒子である。
The average particle size of the carbon particles used in the chemical vapor deposition treatment is preferably 0.1 to 100 μm. When the number of particles having an average particle size of less than 0.1 μm increases, the bulk density of the carbon particles decreases, and in this case, the filling amount of the carbon material per volume of the manufactured negative electrode cannot be increased. Further, if the number of particles having an average particle size of more than 100 μm increases, the charging amount of the carbon material per volume of the negative electrode cannot be increased and the charging speed further decreases, as in the above case. The most preferable one has an average particle size of 5 to 20 μm, and 0.1 to 1
The carbon particles have a particle size distribution that is almost normally distributed in the particle size range of 00 μm.

【0032】本発明においては、上記炭素粒子を化学蒸
着処理することにより、炭素粒子の表面に熱分解炭素層
を形成し、これにより炭素粒子表面を被覆するものであ
る。この操作により、炭素粒子は比表面積の小さな炭素
材に改質され、本発明の負極材料になるものである。
In the present invention, the carbon particles are subjected to a chemical vapor deposition treatment to form a pyrolytic carbon layer on the surface of the carbon particles, thereby coating the surface of the carbon particles. By this operation, the carbon particles are reformed into a carbon material having a small specific surface area and become the negative electrode material of the present invention.

【0033】特開平7ー230803には、難黒鉛化炭
素を化学蒸着処理し、リチウムイオン二次電池用負極材
料に適した炭素材料に改質する方法が開示されている。
これによると、化学蒸着処理された炭素材料は比表面積
が大きな多孔質特性を保ちながら有機溶媒の吸着量を極
力低減させたものである。従って、該発明の化学蒸着処
理方法は分子篩炭素の製造方法そのものであり、従って
化学蒸着温度は700℃以下である。その結果、得られ
る炭素材料の細孔入口部分には熱分解で生じた炭素が沈
着し、これにより細孔の入口部分は溶剤が侵入できない
程度に狭く絞られたものになっている。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-230803 discloses a method of chemically refining non-graphitizable carbon to modify it into a carbon material suitable for a negative electrode material for a lithium ion secondary battery.
According to this, the carbon material subjected to the chemical vapor deposition treatment is one in which the adsorption amount of the organic solvent is reduced as much as possible while maintaining the porous characteristics having a large specific surface area. Therefore, the chemical vapor deposition treatment method of the present invention is a method for producing molecular sieve carbon itself, and therefore the chemical vapor deposition temperature is 700 ° C. or lower. As a result, carbon generated by thermal decomposition is deposited at the pore inlet portion of the obtained carbon material, and the pore inlet portion is narrowed so that the solvent cannot penetrate.

【0034】本発明者らの研究によれば、炭素材をリチ
ウムイオン二次電池用負極材料に適した炭素材料に改質
するためには、炭素材料の細孔入口部分に析出させる熱
分解炭素の量は、細孔内に溶剤が侵入できない程度に細
孔入口が絞られている程度では不十分であり、炭素粒子
表面を完全に熱分解炭素層で被覆し、ガス吸着法で測定
できない程度に比表面積が小さな炭素材であることが必
要で、且つ水の吸着量も極めて小さなものでなければな
らないことがわかった。その様な炭素材を製造するため
には、化学蒸着処理温度は、分子篩炭素の製造方法とし
ては適さないとされている高温度であることが必要であ
る。即ち、細孔入口を絞る程度に必要とされる温度では
なく、炭素粒子表面全面に分布する細孔入口を完全に熱
分解炭素層で被覆することのできる高温度で化学蒸着処
理をすることが必要である。
According to the research conducted by the present inventors, in order to modify a carbon material into a carbon material suitable for a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, a pyrolytic carbon to be deposited at a pore inlet portion of the carbon material. The amount of is not sufficient if the pore inlet is narrowed to the extent that the solvent cannot penetrate into the pores, and the surface of carbon particles is completely covered with a pyrolytic carbon layer and cannot be measured by the gas adsorption method. It was found that the carbon material must have a small specific surface area and that the amount of water adsorbed must be extremely small. In order to produce such a carbon material, the chemical vapor deposition treatment temperature needs to be a high temperature which is considered unsuitable as a method for producing molecular sieve carbon. That is, the chemical vapor deposition treatment can be performed at a temperature not required to narrow the pore inlet, but at a high temperature at which the pore inlet distributed on the entire surface of the carbon particles can be completely covered with the pyrolytic carbon layer. is necessary.

【0035】更に、炭素粒子表面全面を熱分解炭素層で
完全に被覆するためには、炭素粒子表面に熱分解性炭化
水素化合物を予め塗布し、これを熱分解して炭素を析出
させる方法では不十分である。即ち、ガス状態で有機物
を化学蒸着処理系に導入して均一な化学蒸着処理を行う
必要があることもわかった。
Further, in order to completely cover the entire surface of the carbon particles with the pyrolytic carbon layer, a method of previously coating the surface of the carbon particles with a pyrolytic hydrocarbon compound and thermally decomposing this to deposit carbon Is insufficient. That is, it was found that it is necessary to introduce an organic substance in a gas state into a chemical vapor deposition treatment system to perform uniform chemical vapor deposition treatment.

【0036】表面が完全に熱分解炭素層で被覆された炭
素材料の表面積は実質的に幾何学的に算出される外表面
積と同一であり、水分吸着量も少ないものである。
The surface area of the carbon material whose surface is completely covered with the pyrolytic carbon layer is substantially the same as the geometrically calculated outer surface area, and the amount of adsorbed water is small.

【0037】化学蒸着処理をした炭素粒子、即ち本発明
の負極材料の比表面積は5m2/g以下、好ましくは1
2/g以下である。比表面積が5m2/gを超える場合
は、化学蒸着がなされていても初期放電効率が低いもの
になる。
The specific surface area of the carbon particles subjected to the chemical vapor deposition treatment, that is, the negative electrode material of the present invention is 5 m 2 / g or less, preferably 1
m 2 / g or less. If the specific surface area exceeds 5 m 2 / g, the initial discharge efficiency will be low even if chemical vapor deposition is performed.

【0038】熱分解炭素層の厚さは0.1〜2μmとす
ることが好ましく、特に0.5〜1μmが好ましい。
The thickness of the pyrolytic carbon layer is preferably 0.1 to 2 μm, particularly preferably 0.5 to 1 μm.

【0039】化学蒸着処理温度は800〜1100℃が
好ましい。処理温度が800℃未満の場合は、化学蒸着
処理時の熱分解炭素層の析出速度が小さく、化学蒸着処
理時間が過度に長くなる。例えば、ベンゼンを熱分解炭
素源としたとき、化学蒸着が開始される温度は774℃
である。一方、化学蒸着処理温度が1100℃を超える
場合、充放電容量が低下して高容量のリチウムイオン二
次電池用負極材料を得ることができない。
The chemical vapor deposition treatment temperature is preferably 800 to 1100 ° C. When the treatment temperature is lower than 800 ° C., the deposition rate of the pyrolytic carbon layer during the chemical vapor deposition treatment is low, and the chemical vapor deposition treatment time becomes excessively long. For example, when benzene is used as a pyrolytic carbon source, the temperature at which chemical vapor deposition starts is 774 ° C.
It is. On the other hand, when the chemical vapor deposition treatment temperature exceeds 1100 ° C., the charge / discharge capacity decreases, and a high capacity negative electrode material for a lithium ion secondary battery cannot be obtained.

【0040】化学蒸着処理用熱分解炭素源として用いら
れる有機物としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、
スチレン、エチルベンゼン、ジフェニルメタン、ジフェ
ニル、ナフタレン、フェノール、クレゾール、ニトロベ
ンゼン、クロロベンゼン、インデン、クマロン、ピリジ
ン、アントラセン、フェナントレン等、またはこれらの
混合物、タール蒸留工程で得られるガス軽油、クレオソ
ート油、アントラセン油、ナフサ分解タール油等が好ま
しい。また、エチレン、プロピレン、イソプロピレン、
ブタジエン等も化学蒸着処理用炭素源として用いられ
る。
Organic substances used as a pyrolytic carbon source for chemical vapor deposition include benzene, toluene, xylene,
Styrene, ethylbenzene, diphenylmethane, diphenyl, naphthalene, phenol, cresol, nitrobenzene, chlorobenzene, indene, coumarone, pyridine, anthracene, phenanthrene, etc., or a mixture thereof, gas light oil obtained in the tar distillation step, creosote oil, anthracene oil, Naphtha cracked tar oil and the like are preferable. Also, ethylene, propylene, isopropylene,
Butadiene and the like are also used as a carbon source for the chemical vapor deposition process.

【0041】上記化学蒸着処理により製造された負極材
料は、比表面積が小さいため平衡吸着水分量が小さく、
その値は0.3wt%以下である。平衡吸着水分量が
0.3wt%を超える場合、初期放電効率は小さくな
る。平衡吸着水分量が0.3wt%以下の場合、初期放
電効率は急激に増加し、特に平衡吸着水分量が0.2w
t%以下の場合、初期放電効率は90%以上になる。
The negative electrode material produced by the above chemical vapor deposition treatment has a small specific surface area and thus a small amount of equilibrium adsorbed water.
The value is 0.3 wt% or less. When the equilibrium adsorbed water content exceeds 0.3 wt%, the initial discharge efficiency becomes small. When the equilibrium adsorbed water content is 0.3 wt% or less, the initial discharge efficiency rapidly increases, especially when the equilibrium adsorbed water content is 0.2 w.
When it is t% or less, the initial discharge efficiency is 90% or more.

【0042】本発明においては、上記のようにして製造
した、化学蒸着処理によりその表面に熱分解炭素層を形
成してなる炭素粒子をリチウムイオン二次電池用負極材
料として用いるものである。
In the present invention, the carbon particles produced as described above and having a pyrolytic carbon layer formed on the surface thereof by the chemical vapor deposition treatment are used as a negative electrode material for a lithium ion secondary battery.

【0043】上記負極材料を用いてリチウムイオン二次
電池の負極を調製する方法は特に限定されないが、例え
ば負極材料にバインダーと溶剤とを加えて充分に混練
後、金属メッシュ等の集電体に圧着して負極とすること
ができる。バインダーとしては、例えば各種のピッチ、
ポリテトラフルオロエチレン等の公知の材料を用いるこ
とができる。なかでも、ポリビニリデンフルオライド
(PVDF)、エチレンプロピレンジエンポリマー(E
PDP)が好ましい。
A method for preparing a negative electrode for a lithium ion secondary battery using the above-mentioned negative electrode material is not particularly limited, but for example, a binder and a solvent are added to the negative electrode material and sufficiently kneaded, and then a current collector such as a metal mesh is formed. It can be pressure bonded to form a negative electrode. As the binder, for example, various pitches,
Known materials such as polytetrafluoroethylene can be used. Among them, polyvinylidene fluoride (PVDF), ethylene propylene diene polymer (E
PDP) is preferred.

【0044】正極材料は特に限定されないが、LiCo
2,LiNiO2,LiMn24等のリチウム含有酸化
物等が好ましい。粉末状の正極材料は、バインダー以外
に、必要に応じて導電材、溶剤等を加えて充分に混練
後、集電材と成型して製造できる。
The positive electrode material is not particularly limited, but LiCo
Lithium-containing oxides such as O 2 , LiNiO 2 and LiMn 2 O 4 are preferred. The powdered positive electrode material can be produced by adding a conductive material, a solvent, and the like, if necessary, in addition to the binder, kneading the mixture sufficiently, and then molding the resultant with a current collector.

【0045】セパレーターについても特に制限はなく、
公知の材料を適宜利用できる。
The separator is also not particularly limited,
Known materials can be appropriately used.

【0046】電解溶媒として用いる非水溶媒としては、
リチウム塩を溶解する公知の非プロトン性低誘電率の溶
媒が好ましい。例えば、エチレンカーボネイト、プロピ
レンカーボネイト、ジエチレンカーボネイト、アセトニ
トリル、プロピオニトリル、テトラヒドロフラン、γー
ブチロラクトン、2ーメチルテトラヒドロフラン、1,
3ージオキソラン、4ーメチルー1,3ージオキソラ
ン、1,2ージメトキシエタン、1,2ージエトキシエ
タン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラ
ン、ニトロメタン、N,Nージメチルホルムアミド、ジ
メチルスルホキシド等の溶媒を単独で、又は2種以上の
溶媒を混合して用いることができる。
As the non-aqueous solvent used as the electrolytic solvent,
Known aprotic low-dielectric constant solvents that dissolve lithium salts are preferred. For example, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethylene carbonate, acetonitrile, propionitrile, tetrahydrofuran, γ-butyrolactone, 2-methyltetrahydrofuran,
Solvents such as 3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, nitromethane, N, N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide, etc. are used alone. , Or a mixture of two or more solvents.

【0047】電解質として用いられるリチウム塩は、L
iClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、Li
B(C654、LiCl、LiBr、CH3SO3
i、CF3SO3Li等が好ましく、これらの塩を単独、
又は混合して使用してもよい。
The lithium salt used as the electrolyte is L
iClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , Li
B (C 6 H 5 ) 4 , LiCl, LiBr, CH 3 SO 3 L
i, CF 3 SO 3 Li and the like are preferable, and these salts are used alone,
Alternatively, they may be used in combination.

【0048】各物性値は以下の方法によって測定した。Each physical property value was measured by the following methods.

【0049】結晶格子定数C(002):理学電機(株)製
X線回折装置RINT1400を用い、Cu−Kα線を
モノクロメータで単色化し、管電圧40KV、管電流2
00mA、走査速度1.0゜発散スリット1/2゜、散
乱スリット1/2゜、受光スリット0.15mmの条件
で測定した。
Crystal lattice constant C (002) : Cu-Kα rays were monochromaticized by a monochromator using an X-ray diffractometer RINT1400 manufactured by Rigaku Denki KK, tube voltage 40 KV, tube current 2
The measurement was performed under the conditions of 00 mA, scanning speed 1.0 °, divergence slit 1/2 °, scattering slit 1/2 °, and light receiving slit 0.15 mm.

【0050】平均粒子径、及び粒度分布:島津製作所
(株)製SALD 1100を用い、水を分散媒として
測定した。
Average particle size and particle size distribution: SALD 1100 manufactured by Shimadzu Corporation was used and measured with water as a dispersion medium.

【0051】体積抵抗:内面を塩化ビニルでライニング
した内径1cmの鋼管に試料を充填し、鋼製ピストンで
試料を300kgf/cm2で加圧し、加圧方向の抵抗
値rと試料厚みdとを測定し、体積抵抗R=r×(0.
5)2×3.14/dの式から算出した。
Volume resistance: A steel tube having an inner diameter of 1 cm and an inner surface lined with vinyl chloride was filled with the sample, and the sample was pressed with a steel piston at 300 kgf / cm 2 , and the resistance value r in the pressing direction and the sample thickness d were measured. The volume resistance R = r × (0.
5) Calculated from the formula of 2 × 3.14 / d.

【0052】比表面積:島津製作所(株)製ガス吸着試
験装置ソープトグラフADS−1Bを用い、アセトンー
ドライアイス温度での炭酸ガスの吸着量からBET法に
よって求めた。
Specific surface area: Determined by the BET method from the adsorption amount of carbon dioxide gas at the acetone-dry ice temperature using a gas adsorption tester Sorptograph ADS-1B manufactured by Shimadzu Corporation.

【0053】平衡吸着水分量:タバイエスペック(株)
製小型環境試験機を用い、温度20℃、湿度95%の条
件下、試料が水分を吸着し、その重量が平衡に達した時
の値より求めた。
Equilibrium adsorbed water content: Tabai Espec Co., Ltd.
Using a small-sized environmental tester, the sample was adsorbed with water at a temperature of 20 ° C. and a humidity of 95%, and the weight of the sample reached a equilibrium value.

【0054】[0054]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。
The present invention will be described below in detail with reference to examples.

【0055】(実施例1)純度95重量%のナフタレン
1280gに濃度98重量%の硫酸を1050g加え、
160℃で2時間スルホン化した後、未反応のナフタレ
ンと反応生成水を減圧下で系外に留去した。次いで、濃
度35重量%のホルマリン857gを加え105℃で5
時間反応させ、βーナフタレンスルホン酸のメチレン結
合型の縮合物を得た。さらに、同縮合物をアンモニア水
で中和後、東洋濾紙製No.5濾紙で濾過し、濾液を得
た。得られたβーナフタレンスルホン酸のメチレン結合
型の縮合物の数平均分子量は4300であった。この濾
液に水を加え、βーナフタレンスルホン酸アンモニウム
塩のメチレン結合型の縮合物の濃度が13.3重量%の
水溶液を調製した。
Example 1 To 1280 g of naphthalene having a purity of 95% by weight, 1050 g of sulfuric acid having a concentration of 98% by weight was added,
After sulfonation at 160 ° C. for 2 hours, unreacted naphthalene and reaction product water were distilled out of the system under reduced pressure. Then, add 857 g of formalin with a concentration of 35% by weight at 105 ° C for 5
The reaction was carried out for a time to obtain a methylene-bonded condensate of β-naphthalenesulfonic acid. Further, the condensate was neutralized with ammonia water, and then No. 5 It filtered with the filter paper and the filtrate was obtained. The number average molecular weight of the obtained methylene-bonded condensate of β-naphthalenesulfonic acid was 4,300. Water was added to this filtrate to prepare an aqueous solution in which the concentration of the methylene-bonded condensate of β-naphthalenesulfonic acid ammonium salt was 13.3% by weight.

【0056】この水溶液を用いてスプレイドライヤーで
造粒すると共に乾燥を行った。このようにして得られた
βーナフタレンスルホン酸のメチレン結合型の縮合物の
球形粒子を窒素気流中で昇温速度20℃/分で昇温し、
550℃で1時間保持して炭化した。得られた炭素粒子
の結晶格子定数C0(002)は0.810nm、最小粒子径
は0.2μm、最大粒子径は44μm、平均粒子径(5
0%体積平均径)は8.45μm、体積抵抗は1.05
×1010Ω・cmであった。
This aqueous solution was granulated with a spray dryer and dried. The spherical particles of the methylene-bonded condensate of β-naphthalenesulfonic acid thus obtained were heated in a nitrogen stream at a heating rate of 20 ° C / min,
It was kept at 550 ° C. for 1 hour for carbonization. The obtained carbon particles have a crystal lattice constant C 0 (002) of 0.810 nm, a minimum particle diameter of 0.2 μm, a maximum particle diameter of 44 μm, and an average particle diameter (5
0% volume average diameter) is 8.45 μm, volume resistance is 1.05
× 10 10 Ω · cm.

【0057】この炭素粒子を沸騰床反応器を用い、25
℃でベンゼンを飽和させた窒素ガスを1000℃に加熱
した炭素粒子に送り、その温度で60分間化学蒸着処理
を行った。この処理により得られた本発明の負極材料の
平均粒径(50%体積平均粒径)は9.34μm、比表
面積は1.2m2/g、平均水分吸着量は0.15重量
%であった。
The carbon particles were heated to 25 using an ebullated bed reactor.
Nitrogen gas saturated with benzene at ℃ was sent to the carbon particles heated to 1000 ℃, the chemical vapor deposition treatment was performed at that temperature for 60 minutes. The average particle size (50% volume average particle size) of the negative electrode material of the present invention obtained by this treatment was 9.34 μm, the specific surface area was 1.2 m 2 / g, and the average water adsorption amount was 0.15 wt%. It was

【0058】このようにして調製したリチウムイオン二
次電池用負極材料の性能を検討するため、本負極材料を
正極、金属リチウムを負極とする非水溶媒電池を作成し
て充放電試験を行い、本負極材料からなる正極へのリチ
ウムイオンのドーピング(インタカレーション)と、脱
ドーピング(ディスインターカレイション)容量を測定
した。
In order to study the performance of the negative electrode material for a lithium ion secondary battery thus prepared, a non-aqueous solvent battery having the negative electrode material as a positive electrode and metallic lithium as a negative electrode was prepared and a charge / discharge test was conducted. Lithium ion doping (intercalation) and dedoping (disintercalation) capacity of the positive electrode made of the present negative electrode material were measured.

【0059】以下、その詳細を述べる。The details will be described below.

【0060】本負極材料で構成した正極は以下の方法で
調製した。即ち、本負極材料40重量部にバインダーと
してエチレンプロピレンヂモノマー1重量部と少量のジ
メチルホルムアミドを加えてよく混合してペースト状に
し、円形のステンレスメッシュ(2.5cm2)に2t
on/cm2で加圧成型した。次いで200℃で2時間
真空乾燥して電極を調製し、これを正極とした。この正
極と、金属リチウムを負極として電池を構成し、これを
用いて本負極材料の評価試験を行った。 電解溶媒はプ
ロピレンカーボネイトとジメチルカーボネイトとの混合
溶媒(体積比1:2)で、電解質にはLiPF6を用
い、濃度は1.0mol/lに調製した。
A positive electrode composed of the present negative electrode material was prepared by the following method. That is, to 40 parts by weight of the present negative electrode material, 1 part by weight of ethylene propylene dimonomer as a binder and a small amount of dimethylformamide were added and mixed well to form a paste, and 2 t was added to a circular stainless mesh (2.5 cm 2 ).
It was pressure-molded at on / cm 2 . Then, it was vacuum dried at 200 ° C. for 2 hours to prepare an electrode, which was used as a positive electrode. A battery was constructed by using this positive electrode and metallic lithium as a negative electrode, and the negative electrode material was subjected to an evaluation test using the battery. The electrolytic solvent was a mixed solvent of propylene carbonate and dimethyl carbonate (volume ratio 1: 2), LiPF 6 was used as the electrolyte, and the concentration was adjusted to 1.0 mol / l.

【0061】セパレーターに多孔質ポリプロピレン不織
布を用い、グラスファイバー濾紙に電解液を含浸させ、
アルゴン雰囲気下でコイン型セルを作成した。充電、放
電時の電流密度を1.0mA/cm2とし、充放電試験
を行った。
A porous polypropylene non-woven fabric is used as a separator, and a glass fiber filter paper is impregnated with an electrolytic solution.
A coin cell was created under an argon atmosphere. A charge / discharge test was carried out with the current density at the time of charging / discharging being 1.0 mA / cm 2 .

【0062】初期充電容量は622mA・h/gであっ
た。放電は1.5Vでカットしてサイクル試験をおこな
った。1サイクル目の放電容量は574mA・h/gで
あり、初期放電効率(放電容量/充電容量×100%)
は92.3%であった。500サイクル目の放電容量は
554mA・h/gであり、放電容量の低下はほとんど
認められなかった。
The initial charge capacity was 622 mA · h / g. The discharge was cut at 1.5 V and a cycle test was performed. The discharge capacity at the first cycle is 574 mA · h / g, and the initial discharge efficiency (discharge capacity / charge capacity × 100%)
Was 92.3%. The discharge capacity at the 500th cycle was 554 mA · h / g, and almost no decrease in discharge capacity was observed.

【0063】(実施例2)三井鉱山(株)製タールを蒸
留し、沸点360℃以上の蒸留残分を平均粒径20μm
以下に粉砕した。該粉砕品を沸騰床式反応器に入れ、3
40℃の空気流の中で30分間熱処理をし、粉砕品の不
融化を行なった後、雰囲気ガスを窒素ガスに変え、20
℃/分の昇温速度で1,000℃まで昇温して炭素粒子
化した。その後、同反応器中で前記炭素粒子を1000
℃に保った状態で、先の蒸留で得た120〜180℃の
軽油留分を窒素雰囲気の反応器中に導入し、化学蒸着処
理を行った。
(Example 2) Tar produced by Mitsui Mining Co., Ltd. was distilled, and the distillation residue having a boiling point of 360 ° C. or higher had an average particle size of 20 μm.
It was ground to the following. Put the crushed product in a boiling bed reactor, 3
After heat-treating for 30 minutes in an air stream of 40 ° C to infusibilize the crushed product, the atmosphere gas was changed to nitrogen gas,
The temperature was raised to 1,000 ° C. at a heating rate of ° C./min to form carbon particles. Then, the carbon particles are added to the reactor in the same amount of 1000 times.
With the temperature kept at 0 ° C, the gas oil fraction of 120 to 180 ° C obtained by the previous distillation was introduced into a reactor in a nitrogen atmosphere to carry out chemical vapor deposition treatment.

【0064】化学蒸着処理前の炭素粒子の平均粒径は
5.6μm、比表面積は8.7m2/g、平衡吸着水分
量は4.3重量%であった。
The carbon particles before chemical vapor deposition had an average particle diameter of 5.6 μm, a specific surface area of 8.7 m 2 / g and an equilibrium adsorbed water content of 4.3% by weight.

【0065】上記炭素粒子を化学蒸着処理して得た炭素
粒子、即ち本発明に係る負極材料の平均粒径は6.17
μm、比表面積は2.8m2/g、平衡吸着水分量は
0.11重量%であった。
The carbon particles obtained by subjecting the above-mentioned carbon particles to chemical vapor deposition, that is, the negative electrode material according to the present invention has an average particle size of 6.17.
μm, the specific surface area was 2.8 m 2 / g, and the equilibrium adsorbed water content was 0.11% by weight.

【0066】上記化学蒸着処理をした炭素粒子(負極材
料)のリチウムイオン二次電池用負極材料としての性能
を検討するために、本負極材料を正極、金属リチウムを
負極とする非水溶媒電池を作成して充放電試験を行い、
本負極材料からなる正極へのリチウムイオンのドーピン
グ(インタカレーション)と、脱ドーピング(ディスイ
ンターカレイション)容量を測定した。
In order to examine the performance of the carbon particles (negative electrode material) subjected to the chemical vapor deposition as a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, a non-aqueous solvent battery using this negative electrode material as a positive electrode and metallic lithium as a negative electrode was prepared. Create and do charge and discharge test,
Lithium ion doping (intercalation) and dedoping (disintercalation) capacity of the positive electrode made of the present negative electrode material were measured.

【0067】初期充電容量は552mA・h/gであっ
た。放電は1.5Vでカットしてサイクル試験をおこな
ったが、1サイクル目の放電容量は550mA・h/g
であり、初期放電効率(放電容量/充電容量×100
%)は91.0%であった。500サイクル目の放電容
量は502mA・h/gであり、放電容量の低下はほと
んど認められなかった。
The initial charge capacity was 552 mA · h / g. The discharge was cut at 1.5 V and a cycle test was performed. The discharge capacity at the first cycle was 550 mA · h / g.
And the initial discharge efficiency (discharge capacity / charge capacity × 100
%) Was 91.0%. The discharge capacity at the 500th cycle was 502 mA · h / g, and almost no decrease in discharge capacity was observed.

【0068】(検討例1〜7)吸収油1420gに98
重量%硫酸を1050g加え、145℃で2時間加熱し
て吸収油をスルホン化した後、未反応油分と反応生成水
を減圧下に系外に留去した。続いて、35重量%のホル
マリン857gを加え、105℃で4時間反応させ、メ
チルナフタレン主体のβースルホン酸のメチレン結合型
の縮合物を得た。
(Study Examples 1 to 7) 1420 g of absorbing oil gives 98
1050 g of weight% sulfuric acid was added, the mixture was heated at 145 ° C. for 2 hours to sulfonate the absorbing oil, and then the unreacted oil and the reaction product water were distilled off under reduced pressure. Subsequently, 857 g of 35% by weight formalin was added and reacted at 105 ° C. for 4 hours to obtain a methylene-bonded condensate of β-sulfonic acid mainly composed of methylnaphthalene.

【0069】更に、得られた縮合物の90重量%をアン
モニア水で、10重量%を水酸化カリウムで中和した
後、東洋濾紙(株)製濾紙No.5で濾過し、濾液を得
た。得られたメチルナフタレン主体のβースルホン酸の
メチレン結合型の縮合物の数平均分子量は5700であ
った。
Furthermore, after 90% by weight of the obtained condensate was neutralized with aqueous ammonia and 10% by weight with potassium hydroxide, the filter paper No. No. manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd. was used. Filtration at 5 gave a filtrate. The number average molecular weight of the obtained methylene-bonded condensate of methylnaphthalene-based β-sulfonic acid was 5,700.

【0070】この濾液に水を加え、メチルナフタレン主
体のβースルホン酸アンモニウム塩とカリウム塩のメチ
レン結合型の縮合物の濃度が12.5重量%の水溶液を
調製した。
Water was added to the filtrate to prepare an aqueous solution having a concentration of 12.5% by weight of a methylene-bonded condensate of a methylnaphthalene-based ammonium salt of β-sulfonic acid and a potassium salt.

【0071】この水溶液を用いてスプレイドライヤーで
造粒すると共に乾燥を行った。このようにして得られた
メチルナフタレン主体のβースルホン酸のメチレン結合
型の縮合物球形粒子を、窒素気流中で昇温速度2℃/分
で昇温し900℃で1時間保持して炭化した。得られた
炭素粒子の結晶格子定数C0(002)は0.805nm、最
小粒子径は0.1μm、最大粒子径は44μm、平均粒
子径(50%体積平均径)は9.03μm、体積抵抗は
5.42×10ー2Ω・cmであった。
This aqueous solution was granulated with a spray dryer and dried. The methylene-bonded condensate spherical particles of β-sulfonic acid mainly composed of methylnaphthalene thus obtained were heated in a nitrogen stream at a temperature rising rate of 2 ° C./minute and held at 900 ° C. for 1 hour to be carbonized. . The obtained carbon particles have a crystal lattice constant C 0 (002) of 0.805 nm, a minimum particle diameter of 0.1 μm, a maximum particle diameter of 44 μm, an average particle diameter (50% volume average diameter) of 9.03 μm, and a volume resistance. was 5.42 × 10 over 2 Ω · cm.

【0072】連続式沸騰床反応器を用い、反応器底部よ
り上記炭素粒子、ガス軽油、窒素ガスを導入した。反応
温度1000℃で加熱し、反応時間を種々変化させて化
学蒸着処理を行った。この処理により得られた負極材料
の物性及び充放電試験を行った結果を表1に示した。
Using a continuous boiling bed reactor, the above carbon particles, gas light oil and nitrogen gas were introduced from the bottom of the reactor. The chemical vapor deposition treatment was performed by heating at a reaction temperature of 1000 ° C. and variously changing the reaction time. Table 1 shows the physical properties of the negative electrode material obtained by this treatment and the results of charge and discharge tests.

【0073】充放電試験方法は、実施例1に記載したも
のと同様の方法で行った。即ち、負極材料を正極に、金
属リチウムを負極とする非水溶媒電池を作成し、この電
池の充放電試験を行った。
The charging / discharging test method was the same as that described in Example 1. That is, a non-aqueous solvent battery having a negative electrode material as a positive electrode and metallic lithium as a negative electrode was prepared, and a charge / discharge test of this battery was conducted.

【0074】[0074]

【表1】 (比較例1)実施例1で得られたβーナフタレンスルホ
ン酸アンモニウム塩のメチレン結合型の縮合物の球形粒
子を横型石英反応管に入れ、窒素ガスの雰囲気中で95
0℃で60分間保って熱処理を行った。この熱処理によ
り得られた炭素粒子の平均粒径(50%体積平均径)は
31.2μm、比表面積は12.7m2/g、平衡吸着
水分量は12.9重量%であった。
[Table 1] (Comparative Example 1) The spherical particles of the methylene-bonded condensate of the β-naphthalene sulfonic acid ammonium salt obtained in Example 1 were put into a horizontal quartz reaction tube, and the particles were heated in a nitrogen gas atmosphere at 95
The heat treatment was performed by keeping at 0 ° C. for 60 minutes. The carbon particles obtained by this heat treatment had an average particle diameter (50% volume average diameter) of 31.2 μm, a specific surface area of 12.7 m 2 / g, and an equilibrium adsorbed water content of 12.9% by weight.

【0075】上記熱処理により得られた(化学蒸着処理
をしていない)炭素粒子のリチウムイオン二次電池用負
極材料としての性能を検討するために、実施例1と同様
の方法で、上記熱処理により得られた炭素粒子を正極、
金属リチウムを負極とする非水溶媒電池を作成して充放
電試験を行い、炭素粒子からなる正極へのリチウムイオ
ンのドーピング(インタカレーション)と、脱ドーピン
グ(ディスインターカレイション)容量を測定した。
In order to study the performance of the carbon particles (not subjected to the chemical vapor deposition treatment) obtained by the above heat treatment as a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, the heat treatment was carried out by the same method as in Example 1. The obtained carbon particles are used as a positive electrode,
A non-aqueous solvent battery having metallic lithium as a negative electrode was prepared and a charge / discharge test was conducted to measure lithium ion doping (intercalation) and dedoping (disintercalation) capacity of a positive electrode composed of carbon particles. .

【0076】初期充電容量は687mA・h/gであっ
た。放電は1.5Vでカットしてサイクル試験をおこな
ったが、1サイクル目の放電容量は460mA・h/g
であり、初期放電効率(放電容量/充電容量×100
%)は67.0%であった。500サイクル目の放電容
量は421mA・h/gであり、放電容量の低下がかな
り認められた。
The initial charge capacity was 687 mA · h / g. The discharge was cut at 1.5 V and a cycle test was performed. The discharge capacity at the first cycle was 460 mA · h / g.
And the initial discharge efficiency (discharge capacity / charge capacity × 100
%) Was 67.0%. The discharge capacity at the 500th cycle was 421 mA · h / g, and a considerable decrease in discharge capacity was observed.

【0077】(比較例2)実施例2の軽油留分で化学蒸
着処理をする前の炭素粒子を用いて、この炭素粒子のリ
チウムイオン二次電池用負極材料としての性能を検討す
るために、実施例1と同様の方法で、上記炭素粒子を正
極、金属リチウムを負極とする非水溶媒電池を作成して
充放電試験を行い、炭素粒子からなる正極へのリチウム
イオンのドーピング(インタカレーション)と、脱ドー
ピング(ディスインターカレイション)容量を測定し
た。
(Comparative Example 2) Using the carbon particles before the chemical vapor deposition treatment with the gas oil fraction of Example 2, the performance of the carbon particles as a negative electrode material for a lithium ion secondary battery was examined. In the same manner as in Example 1, a non-aqueous solvent battery having the above-mentioned carbon particles as a positive electrode and metallic lithium as a negative electrode was prepared and a charge / discharge test was conducted to dope lithium ions (intercalation) to the positive electrode made of carbon particles. ) And the dedoping (disintercalation) capacity were measured.

【0078】初期充電容量は624mA・h/gであっ
た。放電は1.5Vでカットしてサイクル試験をおこな
ったが、1サイクル目の放電容量は299mA・h/g
であり、初期放電効率(放電容量/充電容量×100
%)は47.7%であった。500サイクル目の放電容
量は257mA・h/gであり、放電容量の低下がかな
り認められた。
The initial charge capacity was 624 mA · h / g. The discharge was cut at 1.5 V and a cycle test was performed. The discharge capacity at the first cycle was 299 mA · h / g.
And the initial discharge efficiency (discharge capacity / charge capacity × 100
%) Was 47.7%. The discharge capacity at the 500th cycle was 257 mA · h / g, and a considerable decrease in discharge capacity was observed.

【0079】[0079]

【発明の効果】本発明のリチウムイオン二次電池用負極
材料は、上記のように構成したので、これを用いて製造
したリチウムイオン二次電池は充電容量が大きく、且つ
初期放電効率が従来のものと比較して大きいため、大き
な放電容量を持つものである。
Since the negative electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention is constructed as described above, the lithium ion secondary battery manufactured using the same has a large charge capacity and an initial discharge efficiency of the conventional one. It has a large discharge capacity because it is larger than that of the battery.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂田 康二 東京都中央区日本橋室町2丁目1番1号 三井鉱山株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Koji Sakata, Inventor Mitsui Mining Co., Ltd. 2-1-1 Nihonbashi Muromachi, Chuo-ku, Tokyo

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭素粒子と、前記炭素粒子の表面を被覆
して化学蒸着処理により形成された熱分解炭素層とから
なるリチウムイオン二次電池用負極材料であって、前記
負極材料の比表面積が5m2/g以下で、且つ平衡吸着
水分量が0.3wt%以下であることを特徴とするリチ
ウムイオン二次電池用負極材料。
1. A negative electrode material for a lithium ion secondary battery, comprising a carbon particle and a pyrolytic carbon layer which covers the surface of the carbon particle and is formed by chemical vapor deposition, the specific surface area of the negative electrode material. Is 5 m 2 / g or less, and the equilibrium adsorbed water content is 0.3 wt% or less, a negative electrode material for a lithium ion secondary battery.
【請求項2】 炭素粒子の平均粒径が0.1〜100μ
mである請求項1に記載の負極材料。
2. The average particle diameter of carbon particles is 0.1 to 100 μm.
The negative electrode material according to claim 1, which is m.
【請求項3】 熱分解炭素層の厚さが0.1〜2μmで
ある請求項1又は2に記載の負極材料。
3. The negative electrode material according to claim 1, wherein the pyrolytic carbon layer has a thickness of 0.1 to 2 μm.
【請求項4】 炭素粒子が難黒鉛化性炭素である請求項
1乃至3のいずれかに記載の負極材料。
4. The negative electrode material according to claim 1, wherein the carbon particles are non-graphitizable carbon.
【請求項5】 炭素粒子が芳香族スルホン酸又はその塩
のメチレン型結合による縮合物を400〜1100℃で
焼成して得られるものであって、その002面格子定数
0(002)が0.750〜0.820nmで、該炭素粒子
を300kgf/cm2で加圧したものの体積抵抗が
6.0×10ー3〜1.0×1011Ω・cmである請求項
1乃至4のいずれかに記載の負極材料。
5. Carbon particles are obtained by calcining a condensate of an aromatic sulfonic acid or a salt thereof with a methylene type bond at 400 to 1100 ° C., and its 002 plane lattice constant C 0 (002) is 0. 5. The volume resistance of the carbon particles as pressed under 300 kgf / cm 2 at 0.750 to 0.820 nm is 6.0 × 10 −3 to 1.0 × 10 11 Ω · cm. The negative electrode material as described in 1.
【請求項6】 炭素粒子の表面を化学蒸着法により処理
することを特徴とする、炭素粒子と、前記炭素粒子の表
面を被覆して化学蒸着処理により形成された熱分解炭素
層とからなるリチウムイオン二次電池用負極材料であっ
て、前記負極材料の比表面積が5m2/g以下で、且つ
平衡吸着水分量が0.3wt%以下のリチウムイオン二
次電池用負極材料の製造方法。
6. Lithium comprising carbon particles, wherein the surface of the carbon particles is treated by a chemical vapor deposition method, and a lithium comprising a carbon particle and a pyrolytic carbon layer formed by the chemical vapor deposition treatment to coat the surface of the carbon particles. A method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, which is a negative electrode material for an ion secondary battery, wherein the negative electrode material has a specific surface area of 5 m 2 / g or less and an equilibrium adsorbed water content of 0.3 wt% or less.
【請求項7】 炭素粒子の平均粒径が0.1〜100μ
mである請求項6に記載の負極材料の製造方法。
7. The average particle diameter of carbon particles is 0.1 to 100 μm.
The method for producing a negative electrode material according to claim 6, wherein m is m.
【請求項8】 熱分解炭素層の厚さが0.1〜2μmで
ある請求項6又は7に記載の負極材料の製造方法。
8. The method for producing a negative electrode material according to claim 6, wherein the pyrolytic carbon layer has a thickness of 0.1 to 2 μm.
【請求項9】 炭素粒子が難黒鉛化性炭素である請求項
6乃至8のいずれかに記載の負極材料の製造方法。
9. The method for producing a negative electrode material according to claim 6, wherein the carbon particles are non-graphitizable carbon.
【請求項10】 化学蒸着処理を800〜1100℃で
行う請求項6乃至9のいずれかに記載の負極材料の製造
方法。
10. The method for producing a negative electrode material according to claim 6, wherein the chemical vapor deposition treatment is performed at 800 to 1100 ° C.
【請求項11】 炭素粒子が芳香族スルホン酸又はその
塩のメチレン型結合による縮合物を400〜1100℃
で焼成して得られるものであって、その002面格子定
数C0(002)が0.750〜0.820nmで、該炭素粒
子を300kgf/cm2で加圧したものの体積抵抗が
6.0×10ー3〜1.0×1011Ω・cmである請求項
6乃至10のいずれかに記載の負極材料の製造方法。
11. A carbon particle is a condensate of an aromatic sulfonic acid or its salt formed by a methylene type bond at 400 to 1100 ° C.
The 002 plane lattice constant C 0 (002) is 0.750 to 0.820 nm, and the carbon particles are pressed at 300 kgf / cm 2 and the volume resistance is 6.0. The method for producing a negative electrode material according to claim 6, wherein the negative electrode material has a density of × 10 -3 to 1.0 × 10 11 Ω · cm.
JP8165292A 1996-06-05 1996-06-05 Negative electrode material for lithium ion secondary battery and manufacture therefor Pending JPH09326254A (en)

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