JPH11199211A

JPH11199211A - 黒鉛粒子、その製造法、リチウム二次電池及びその負極

Info

Publication number: JPH11199211A
Application number: JP10008151A
Authority: JP
Inventors: Koichi Takei; 康一武井; Yoshito Ishii; 義人石井; Tatsuya Nishida; 達也西田; Atsushi Fujita; 藤田　　淳; Kazuo Yamada; 和夫山田
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 1999-07-27
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: JP3711726B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】急速充放電特性、サイクル特性、第一回サイ
クル目の不可逆容量等に優れたリチウム二次電池と、そ
れを得るための黒鉛粒子及びその製造方法を提供する。【解決手段】偏平状の粒子を複数、配向面が非平行と
なるように集合又は結合させた粒子構造を有し、その粒
子表面が非晶質炭素で被覆されてなる黒鉛粒子、黒鉛化
可能な骨材又は黒鉛、黒鉛化可能なバインダ及び黒鉛化
触媒を混合する工程、焼成・黒鉛化する工程、粉砕する
工程を含む方法により黒鉛粒子を作製し、次いで有機高
分子化合物で前記黒鉛粒子表面を被覆し、前記有機高分
子化合物を非晶質炭素化することを特徴とする黒鉛粒子
の製造法、前記黒鉛粒子又は前記の製造法により得られ
る黒鉛粒子を含有してなるリチウム二次電池用負極並び
に前記黒鉛粒子又は前記の製造法により得られる黒鉛粒
子を負極材として用いてなるリチウム二次電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、黒鉛粒子、その製
造法、リチウム二次電池及びその負極に関する。更に詳
しくは、ポータブル機器、電気自動車、電力貯蔵等に用
いるのに好適な、急速充放電特性、サイクル特性及び安
全性等に優れたリチウム二次電池とそれを得るための黒
鉛粒子、その製造法、リチウム二次電池用負極に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来黒鉛粒子は、例えば天然黒鉛粒子、
コークスを黒鉛化した人造黒鉛粒子、有機系高分子材
料、ピッチ等を黒鉛化した人造黒鉛粒子、これらを粉砕
した黒鉛粒子などがある。これらの粒子は、有機系結着
剤及び有機溶剤と混合して黒鉛ペーストとし、この黒鉛
ペーストを銅箔の表面に塗布し、溶剤を乾燥させてリチ
ウムイオン二次電池用負極として使用されている。例え
ば、特公昭６２−２３４３３号公報に示されるように、
負極に黒鉛を使用することでリチウムのデンドライトに
よる内部短絡の問題を解消し、サイクル特性の改良を図
っている。

【０００３】しかしながら、黒鉛結晶が発達している天
然黒鉛粒子及びコークスを黒鉛化した人造黒鉛粒子は、
ｃ軸方向の結晶の層間の結合力が、結晶の面方向の結合
に比べて弱いため、粉砕により黒鉛層間の結合が切れ、
アスペクト比の大きい、いわゆる鱗状の黒鉛粒子とな
る。この鱗状の黒鉛粒子は、アスペクト比が大きいた
め、バインダと混練して集電体に塗布して電極を作製し
た時に、鱗状の黒鉛粒子が集電体の面方向に配向し、そ
の結果、黒鉛粒子へのリチウムの吸蔵・放出の繰り返し
によって発生するｃ軸方向の歪みにより電極内部の破壊
が生じ、サイクル特性が低下する問題があるばかりでな
く、急速充放電特性が悪くなる傾向がある。さらに、ア
スペクト比の大きな鱗状の黒鉛粒子は、比表面積が大き
いため、集電体との密着性が悪く、多くのバインダが必
要となる問題点がある。集電体との密着性が悪いと、集
電効果が低下し、放電容量、急速充放電特性、サイクル
特性等が低下する問題がある。

【０００４】また、比表面積が大きな鱗状黒鉛粒子は、
これを用いたリチウム二次電池の第一回サイクル目の不
可逆容量が大きいという問題がある。さらに、比表面積
の大きな鱗状黒鉛粒子は、リチウムを吸蔵した状態での
熱安定性が低く、リチウム二次電池用負極材料として用
いた場合、安全性に問題がある。そこで、急速充放電特
性、サイクル特性、第一回サイクル目の不可逆容量に優
れ、低比表面積であって、安全性を改善できる黒鉛粒子
が要求されている。また、黒鉛粒子を用いて負極を作製
した場合、黒鉛ペーストの粘度が高く集電体への塗工性
に問題があったり、電極成形条件によって、電極面内に
電極密度が過剰に高くなる部分が発生するような黒鉛粒
子を用いると、その結果として電解液に対する濡れ性が
悪くなり充放電特性が悪化する等の問題があることが明
らかとなった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】請求項１記載の発明
は、リチウム二次電池の負極材料として用いた際に、急
速充放電特性、サイクル特性、第一回サイクル目の不可
逆容量等に優れるとともに、黒鉛ペーストの粘度が大き
く低下し、その結果として集電体への塗布性が大きく改
善され、また加圧成形時の過剰な高密度化が抑制され、
その結果として電極面内での密度バラツキが抑制され、
優れた充放電特性を有するリチウム二次電池が得られる
黒鉛粒子を提供するものである。請求項２記載の発明
は、リチウム二次電池の負極材料として用いた際に、急
速充放電特性、サイクル特性、第一回サイクル目の不可
逆容量等に優れるとともに、黒鉛ペーストの粘度が大き
く低下し、その結果として集電体への塗布性が大きく改
善され、また加圧成形時の過剰な高密度化が抑制され、
その結果として電極面内での密度バラツキが抑制され、
優れた充放電特性を有するリチウム二次電池が得られる
黒鉛粒子が容易に製造できる方法を提供するものであ
る。

【０００６】請求項３及び４記載の発明は、急速充放電
特性、サイクル特性、第一回サイクル目の不可逆容量等
に優れるとともに、電極面内での密度バラツキが抑制さ
れ、優れた充放電特性を有するリチウム二次電池用負極
を提供するものである。請求項５記載の発明は、急速充
放電特性、サイクル特性、第一回サイクル目の不可逆容
量等に優れるとともに、電極面内での密度バラツキが抑
制され、優れた充放電特性を有するリチウム二次電池を
提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、偏平状の粒子
を複数、配向面が非平行となるように集合又は結合させ
た粒子構造を有し、その粒子表面が非晶質炭素で被覆さ
れてなる黒鉛粒子に関する。また本発明は、黒鉛化可能
な骨材又は黒鉛、黒鉛化可能なバインダ及び黒鉛化触媒
を混合する工程、焼成・黒鉛化する工程、粉砕する工程
を含む方法により黒鉛粒子を作製し、次いで有機高分子
化合物で前記黒鉛粒子表面を被覆し、前記有機高分子化
合物を非晶質炭素化することを特徴とする黒鉛粒子の製
造法に関する。また本発明は、前記黒鉛粒子又は前記の
製造法により得られる黒鉛粒子を含有してなるリチウム
二次電池用負極に関する。また本発明は、黒鉛粒子と有
機系結着剤の混合物を、集電体と一体化してなる前記リ
チウム二次電池用負極に関する。さらに本発明は、前記
黒鉛粒子又は前記の製造法により得られる黒鉛粒子を負
極材として用いてなるリチウム二次電池に関する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の黒鉛粒子は、偏平状の粒
子を複数、配向面が非平行となるように集合又は結合さ
せてなる構造の黒鉛粒子であり、その表面の一部または
全部が非晶質炭素で被覆されているものである。本発明
において、扁平状の粒子とは、長軸と短軸を有する形状
の粒子のことであり、完全な球状でないものをいう。例
えば鱗状、鱗片状、一部の塊状等の形状のものがこれに
含まれる。複数の扁平状の粒子において、配向面が非平
行とは、それぞれの粒子の形状において有する扁平した
面、換言すれば最も平らに近い面を配向面として、複数
の粒子がそれぞれの配向面を一定の方向にそろうことな
く集合している状態をいう。

【０００９】個々の扁平状の粒子は、材質的には、黒鉛
化された骨材または黒鉛であることが好ましい。この黒
鉛粒子において扁平状の粒子は集合又は結合している
が、結合とは互いの粒子がバインダー等を介して接着さ
れている状態をいい、集合とは互いの粒子がバインダー
等で接着されてはないが、その形状等に起因して、その
集合体としての形状を保っている状態をいう。機械的な
強度の面から、結合しているものが好ましい。該黒鉛粒
子を負極に使用すると、集電体上に黒鉛結晶が配向し難
く、負極黒鉛にリチウムを吸蔵・放出し易くなるため、
得られるリチウム二次電池の急速充放電特性及びサイク
ル特性を向上させることができる。

【００１０】本発明では、このような黒鉛粒子の表面の
一部または全部を非晶質炭素で被覆することが重要であ
る。非晶質炭素は、一般に有機高分子化合物を炭化して
得られる。リチウム二次電池の負極として、非晶質炭素
と黒鉛粒子を単に混合したものを用いた場合には、塗布
性の改善や電極密度の過剰な上昇を抑制するためにはか
なり多量の非晶質炭素を添加する必要が有り、非晶質炭
素の充放電容量が一般に小さいことから混合物の充放電
容量が大きく低下し、高容量のリチウム二次電池を得る
ことができなくなる。

【００１１】黒鉛粒子表面を被覆する非晶質炭素の出発
材料となる有機高分子化合物の種類及びこれを炭化して
得られる非晶質炭素の被覆量については特に制限はな
い。有機高分子化合物としては、フェノール樹脂、フル
フリルアルコール樹脂、セルロース樹脂、ポリアクリロ
ニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩素
化ポリ塩化ビニルなどのハロゲン化ビニル樹脂、ポリア
ミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂などの固相で炭素化す
る樹脂、また各種ピッチ類（原油ピッチ、ナフサピッ
チ、アスファルトピッチ、コールタールピッチ、分解ピ
ッチ等）などのような液相で炭素化する有機高分子化合
物が挙げられる。黒鉛粒子表面を被覆する非晶質炭素の
量としては、被覆前の黒鉛粒子重量に対して０．１重量
％以上であることが好ましく、その被覆による効果と、
充放電容量のバランスから、０．１〜２０重量％である
ことがより好ましく、１〜１５重量％であることがさら
に好ましい。

【００１２】本発明の黒鉛粒子のアスペクト比は５以下
であることが、集電体上で偏平状粒子が配向し難くな
り、リチウムイオン二次電池の急速充放電特性及びサイ
クル特性を一層向上することができるので好ましく、３
以下であることがより好ましい。なお、アスペクト比
は、黒鉛粒子の長軸方向の長さをＡ、短軸方向の長さを
Ｂとしたとき、Ａ／Ｂで表される。本発明におけるアス
ペクト比は、顕微鏡で黒鉛粒子を拡大し、任意に１００
個の黒鉛粒子を選択し、Ａ／Ｂを測定し、その平均値を
とったものである。

【００１３】上記本発明の黒鉛粒子は、前記黒鉛化可能
な骨材又は黒鉛、黒鉛化可能なバインダ及び黒鉛化触媒
を混合する工程、焼成・黒鉛化する工程、粉砕する工程
を含む方法により黒鉛粒子を作製し、次いで有機高分子
化合物で前記黒鉛粒子表面を被覆し、次いで前記有機高
分子化合物を非晶質炭素化することにより得ることがで
きる。黒鉛化可能な骨材としては、フルードコークス、
ニードルコークス等の各種コークス類、樹脂の炭化物な
どが使用可能である。中でも、ニードルコークス等の黒
鉛化しやすいコークス粉末が好ましい。また黒鉛として
は、例えば天然黒鉛粉末、人造黒鉛粉末等が使用できる
が粉末状であれば特に制限はない。黒鉛化可能な骨材又
は黒鉛の粒径は、本発明で作製する黒鉛粒子の粒径より
小さいことが好ましい。

【００１４】黒鉛化可能なバインダとしては、例えば、
石炭系、石油系、人造等の各種ピッチ、タール、熱硬化
性樹脂、熱可塑性樹脂などの有機系材料が挙げられる。
バインダの配合量は、黒鉛化可能な骨材又は黒鉛に対
し、５〜８０重量％添加することが好ましく、１０〜８
０重量％添加することがより好ましく、１５〜８０重量
％添加することがさらに好ましい。バインダの量が多す
ぎたり少なすぎると、作製する黒鉛粒子のアスペクト比
及び比表面積が大きくなり易い。黒鉛化可能な骨材又は
黒鉛とバインダの混合方法は、特に制限はなく、ニーダ
ー等を用いて行われるが、バインダの軟化点以上の温度
で混合することが好ましい。具体的にはバインダがピッ
チ、タール等の際には、５０〜３００℃が好ましく、熱
硬化性樹脂の場合には、２０〜１００℃が好ましい。

【００１５】黒鉛化触媒としては、例えば鉄、ニッケ
ル、チタン、ケイ素、硼素等の金属、これらの炭化物、
酸化物などの黒鉛化触媒が使用できる。これらの中で、
ケイ素または硼素の、炭化物または酸化物が好ましい。
黒鉛化可能な骨材又は黒鉛と黒鉛化可能なバインダに対
して、黒鉛化触媒は１〜５０重量％添加し混合すること
が好ましい。１重量％未満であると黒鉛粒子の結晶の発
達が悪くなり、充放電容量が低下する傾向にある。一
方、５０重量％を超えると、均一に混合することが困難
となり、作業性が低下する傾向にある。

【００１６】混合工程の後に、焼成・黒鉛化工程、粉砕
工程をとるが、その順番は特に制限されない。例えば、
混合した材料を、焼成・黒鉛化した後、粉砕することが
できる。また、バインダーとして熱硬化性樹脂を用いた
り、焼成・黒鉛化前にバインダーの不融化処理を行う等
の場合は、先に粉砕してから焼成・黒鉛化することもで
きる。焼成は前記混合物が酸化し難い雰囲気で行うこと
が好ましく、例えば窒素雰囲気中、アルゴンガス中、真
空中で焼成する方法が挙げられる。黒鉛化の温度は２０
００℃以上が好ましく、２５００℃以上であることが好
ましく、２８００〜３２００℃であることがさらに好ま
しい。黒鉛化温度が低いと、黒鉛の結晶の発達が悪くな
ると共に、黒鉛化触媒が作製した黒鉛粒子に残存し易く
なり、いずれの場合も充放電容量が低下する傾向があ
る。一方、黒鉛化の温度が高すぎると、黒鉛が昇華する
ことがある。

【００１７】粉砕工程において、粉砕方法については特
に制限を設けないが、ジェットミル、振動ミル、ピンミ
ル、ハンマーミル等の既知の方法を用いることができ
る。粉砕後の平均粒子径は１〜１００μｍが好ましく、
１０〜５０μｍがより好ましい。平均粒子径は大きすぎ
る場合、作製した電極表面に凸凹ができ易くなる。

【００１８】焼成・黒鉛化する工程及び粉砕する工程を
経て得られる黒鉛粒子は、次いで、有機高分子化合物で
前記黒鉛粒子表面を被覆し、次いで前記有機高分子化合
物を非晶質炭素化する。有機高分子化合物を被覆する方
法としては、有機高分子化合物を溶解した溶液に浸漬
し、溶媒を除去し、黒鉛粒子表面に有機高分子化合物皮
膜を形成する方法がある。有機高分子化合物を溶解する
溶媒については特に制限はなく、使用する有機高分子化
合物を溶解する溶媒であればいずれも使用できる。溶媒
の除去方法については、黒鉛粒子・有機高分子化合物溶
液を常圧または減圧下で加熱乾燥する方法、有機高分子
化合物溶液が付着した黒鉛粒子をろ過して乾燥する方法
などが採用できる。

【００１９】次いで、得られた有機高分子化合物被膜を
形成した黒鉛粒子の該被膜を非晶質炭素化するが、これ
は一般に、非酸化性雰囲気中で加熱して有機高分子化合
物を炭化することにより行うことができる。非酸化性雰
囲気としては、例えば、窒素雰囲気中、アルゴンガス
中、真空中が挙げられる。加熱する温度については、有
機高分子化合物が実質的に炭化する温度であればよく、
６００℃以上が好ましく、６００〜１２００℃がより好
ましい。

【００２０】前記黒鉛粒子又は前記の製造法により得ら
れる黒鉛粒子は、本発明のリチウム二次電池用負極の材
料として使用できる。例えば、黒鉛粒子を有機系結着
剤、さらに必要に応じて溶剤と混合し、得られるペース
トを集電体と一体化してリチウム二次電池用負極とする
ことができる。得られるペーストは、シート状、ペレッ
ト状等の形状に成形することができる。有機系結着剤と
しては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレ
ンプロピレンポリマー、ブタジエンゴム、スチレンブタ
ジエンゴム、ブチルゴム、イオン導電性の大きな高分子
化合物が使用できる。前記イオン導電率の大きな高分子
化合物としては、ポリ弗化ビニリデン、ポリエチレンオ
キサイド、ポリエピクロヒドリン、ポリフォスファゼ
ン、ポリアクリロニトリル等が使用できる。有機系結着
剤の中では、イオン伝導率の大きな高分子化合物が好ま
しく、ポリフッ化ビニリデンが特に好ましい。

【００２１】有機系結着剤の含有量は、黒鉛粒子と有機
系結着剤との総量に対して３〜２０重量％含有すること
が好ましい。溶剤としては特に制限はなく、Ｎ−メチル
２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、イソプロパノ
ール等が用いられる。溶剤の量に特に制限はなく、所望
の粘度に調整できればよいが、通常ペーストに対して、
３０〜７０重量％用いられることが好ましい。

【００２２】上記ペーストを集電体と一体化し、リチウ
ム二次電池用負極とするには、粘度を調整したペースト
を、例えば集電体に塗布し乾燥する方法がある。集電体
としては、例えばニッケル、銅等の箔、メッシュなどが
使用できる。また一体化は、例えばロール、プレス等の
加圧成形法で行うことができる。

【００２３】このようにして得られたリチウム二次電池
用負極は、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマ二
次電池等のリチウム二次電池に使用できる。リチウムイ
オン二次電池においては、通常、上記負極を、セパレー
タを介して正極を対向して配置し、電解液を注入する。
またリチウムポリマ二次電池においては、通常、正極と
高分子固体電解質を組み合わせて製造される。本発明の
リチウム二次電池は、従来の炭素材料を用いたリチウム
二次電池と比較して、急速充放電特性、サイクル特性に
優れ、不可逆容量が小さく、特に安全性に優れる。

【００２４】本発明におけるリチウム二次電池の正極に
用いられる材料については特に制限はなく、ＬｉＮｉＯ
₂、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄等を単独又は混合して使
用することができる。電解液としては、ＬｉＣｌＯ₄、
ＬｉＰＦ₆、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＳＯ₃ＣＦ₃
等のリチウム塩を、例えばエチレンカーボネート、ジエ
チルカーボネート、ジメトキシエタン、ジメチルカーボ
ネート、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボネート
等の非水系溶剤に溶解したいわゆる有機電解液、ポリフ
ッ化ビニリデン等の高分子固体電解質に含ませた固体有
機電解液を使用することができる。

【００２５】セパレータとしては、例えばポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを主成分とした
不織布、クロス、微孔フィルム又はこれらを組み合わせ
たものを使用することができる。なお、図１に円筒型リ
チウムイオン二次電池の一例の一部断面正面図を示す。
図１において、１は正極、２は負極、３はセパレータ、
４は正極タブ、５は負極タブ、６は正極蓋、７は電池缶
及び８はガスケットである。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。実施例１〜５（１）黒鉛粒子の調製平均粒径が５μｍのコークス粉末５０重量部、タールピ
ッチ２０重量部、平均粒子径が４８μｍの炭化珪素７重
量部及びコールタール１０重量部を混合し、２００℃で
１時間混合した。得られた混合物を粉砕し、ペレット状
に加圧成形し、次いで窒素雰囲気中、３０００℃で焼成
後、ハンマーミルを用いて粉砕し、平均粒径が２０μｍ
の黒鉛粒子を作製した。この黒鉛粒子のＢＥＴ法による
比表面積は３．６m²/g、水銀圧入法による細孔径分布測
定を行った結果、１０１〜１０５nmの範囲の細孔体積は
０．９cc/gであった。また、得られた黒鉛粒子を１００
個任意に選び出し、アスペクト比を測定した結果、２．
０であり、黒鉛粒子の、黒鉛粒子のＸ線広角回折による
結晶の層間距離ｄ（００２）は３３．６１nm及び結晶子
の大きさＬｃ（００２）は１００nm以上であった。さら
に、得られた黒鉛粒子の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写
真によれば、この黒鉛粒子は、偏平状の粒子が複数、配
向面が非平行となるように集合又は結合した構造をして
いた。

【００２７】（２）非晶質炭素被覆黒鉛粒子の調製（１）で調製した黒鉛粒子１００重量部をノボラック型
フェノール樹脂メタノール溶液（日立化成工業(株)製、
ＶＰ−１３Ｎ、固形分含有量５０重量％）１６０重量部
に浸漬、分散して黒鉛粒子・フェノール樹脂混合溶液を
作製した。用いたフェノール樹脂の残炭率は４７％（８
００℃、窒素雰囲気中焼成で測定）である。この溶液を
ろ過、乾燥してフェノール樹脂を被覆した黒鉛粒子を得
た。フェノール樹脂・メタノール溶液の濃度と得られた
黒鉛粒子のフェノール樹脂被覆量との関係を表１に示
す。次いで、このフェノール樹脂被覆黒鉛粒子を窒素中
８００℃で焼成してフェノール樹脂を炭化し、非晶質炭
素で被覆された黒鉛粒子を得た。得られた非晶質炭素被
覆黒鉛粒子の被覆炭素量を表１に示す。

【００２８】（３）黒鉛ペーストの粘度の測定得られた非晶質炭素被覆黒鉛粒子９０重量％に、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドンに溶解したポリ弗化ビニリデン
（ＰＶＤＦ）を固形分で１０重量％加えて混練して黒鉛
ペーストを作製した。この黒鉛ペーストについて測定し
た粘度を表１に示す。フェノール樹脂を炭化して表面を
被覆することにより、黒鉛ペーストの粘度が大きく低下
することが分かる。

【００２９】（４）加圧成形時の密度上昇挙動得られた非晶質炭素被覆黒鉛粒子の加圧成形時のカサ密
度の変化挙動を測定した。黒鉛粒子を加圧し、カサ密度
が１．６g/cm³となる時の加圧圧力を求めた。その結果
を表１に示す。フェノール樹脂を炭化して黒鉛粒子表面
に炭素を被覆することにより、カサ密度が１．６g/cm³
となる圧力が大きく増加し、粒子強度が向上することが
分かる。

【００３０】（５）リチウム二次電池の作製（３）で作製した黒鉛ペーストを厚さ１０μｍの圧延銅
箔に塗布し、さらに乾燥し、面圧４９０Mpa（０．５ト
ン/cm²）の圧力で圧縮成形し、試料電極とした。黒鉛粒
子層の厚さは９０μｍ及び密度は１．６g/cm³とした。
作製した試料電極を３端子法による定電流充放電を行
い、リチウム二次電池用負極としての評価を行った。図
２は実験に用いたリチウム二次電池の概略図である。図
２に示すようにガラスセル９に、電解液１０としてＬｉ
ＰＦ₄をエチレンカーボネート（ＥＣ）及びジメチルカ
ーボネート（ＤＭＣ）（ＥＣとＤＭＣは体積比で１：
１）の混合溶媒に１モル／リットルの濃度になるように
溶解した溶液を入れ、試料電極（負極）１１、セパレー
タ１２及び対極（正極）１３を積層して配置し、さらに
参照電極１４を上部から吊るしてリチウム二次電池を作
製して行った。対極１３及び参照電極１４には金属リチ
ウムを使用し、セパレータ１２にはポリエチレン微孔膜
を使用した。０．５mA/cm²の定電流で、５mV（Ｖｖｓ
Ｌｉ／Ｌｉ⁺）まで充電し、１Ｖ（ＶｖｓＬｉ／
Ｌｉ⁺）まで放電する試験を繰り返した。表２に１サイ
クル目の黒鉛粒子の単位重量当たりの充電容量、放電容
量及び不可逆容量を示す。

【００３１】比較例１実施例の（１）で作製した黒鉛粒子について、非晶質炭
素の被覆を行わずに上記（３）〜（４）を行い、黒鉛ペ
ースト粘度、加圧成形時の密度上昇挙動を測定した。結
果を表１に示す。

【００３２】比較例２実施例の（１）で作製した黒鉛粒子と、非晶質炭素（平
均粒子径２０μｍ）を９０／１０の重量比で秤量し混合
した（黒鉛粒子＋非晶質炭素）９０重量部に対し、Ｎ−
メチル−２−ピロリドンに溶解したポリ弗化ビニリデン
（ＰＶＤＦ）を固形分で１０重量％加えて混練して黒鉛
ペーストを作製した。この黒鉛ペーストについて上記
（３）〜（５）を行った。測定した粘度、加圧成形時の
密度上昇挙動、リチウム二次電池での充放電容量を表１
及び表２に示す。

【００３３】比較例３比較例２で使用した非晶質炭素（平均粒子径２０μｍ）
９０重量部に対し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに溶解
したポリ弗化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を固形分で１０重
量％加えて混練して黒鉛ペーストを作製した。この黒鉛
ペーストについて上記（３）〜（５）を行った。測定し
た粘度、加圧成形時の密度上昇挙動、リチウム二次電池
での充放電容量を表１及び表２に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】表１に示されるように、本発明で得られた
偏平状の粒子を複数、配向面が非平行となるように集合
又は結合させてなる黒鉛粒子で、表面が非晶質炭素で被
覆されている黒鉛粒子は、非晶質炭素で被覆されていな
い黒鉛粒子と比較して黒鉛ペースト粘度が低く、また黒
鉛粒子と非晶質炭素を単に混合した場合と比較して少な
い炭素量で大きな粘度低下が得られ、結果として塗工性
が良好であり、さらに成形時のカサ密度上昇が抑制さ
れ、その結果として電極成形時の圧力バラツキによる密
度バラツキが少なく、また、少量の非晶質炭素被覆量で
効果が得られるため表２に示されるように充分な充放電
容量が得られる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１記載の黒鉛粒子は、リチウム二
次電池の負極材料として用いた際に、急速充放電特性、
サイクル特性、第一回サイクル目の不可逆容量等に優れ
るとともに、黒鉛ペーストの粘度が大きく低下し、その
結果として集電体への塗布性が大きく改善され、また加
圧成形時の過剰な高密度化が抑制され、その結果として
電極面内での密度バラツキが抑制され優れた充放電特性
を有するリチウム二次電池が得られるものである。請求
項２記載の黒鉛粒子の製造法によれば、リチウム二次電
池の負極材料として用いた際に、急速充放電特性、サイ
クル特性、第一回サイクル目の不可逆容量等に優れると
ともに、黒鉛ペーストの粘度が大きく低下し、その結果
として集電体への塗布性が大きく改善され、また加圧成
形時の過剰な高密度化が抑制され、その結果として電極
面内での密度バラツキが抑制され優れた充放電特性を有
するリチウム二次電池が得られる黒鉛粒子が容易に製造
できる。

【００３８】請求項３及び４記載のリチウム二次電池用
負極は、急速充放電特性、サイクル特性、第一回サイク
ル目の不可逆容量等に優れるとともに、電極面内での密
度バラツキが抑制され優れた充放電特性を有する。請求
項５記載のリチウム二次電池は、急速充放電特性、サイ
クル特性、第一回サイクル目の不可逆容量等に優れると
ともに、電極面内での密度バラツキが抑制され優れた充
放電特性を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】円筒型リチウム二次電池の一部断面正面図であ
る。

【図２】実施例及び比較例で充放電特性の測定に用いた
リチウム二次電池の概略図である。

【符号の説明】

１正極２負極３セパレータ４正極タブ５負極タブ６正極蓋７電池缶８ガスケット９ガラスセル１０電解液１１試料電極（負極）１２セパレータ１３対極（正極）１４参照極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤田淳茨城県日立市鮎川町三丁目３番１号日立化成工業株式会社山崎工場内 (72)発明者山田和夫茨城県日立市鮎川町三丁目３番１号日立化成工業株式会社山崎工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】偏平状の粒子を複数、配向面が非平行と
なるように集合又は結合させた粒子構造を有し、その粒
子表面が非晶質炭素で被覆されてなる黒鉛粒子。
【請求項２】黒鉛化可能な骨材又は黒鉛、黒鉛化可能
なバインダ及び黒鉛化触媒を混合する工程、焼成・黒鉛
化する工程、粉砕する工程を含む方法により黒鉛粒子を
作製し、次いで有機高分子化合物で前記黒鉛粒子表面を
被覆し、前記有機高分子化合物を非晶質炭素化すること
を特徴とする黒鉛粒子の製造法。
【請求項３】請求項１記載の黒鉛粒子又は請求項２記
載の製造法により得られる黒鉛粒子を含有してなるリチ
ウム二次電池用負極。
【請求項４】黒鉛粒子と有機系結着剤の混合物を、集
電体と一体化してなる請求項３記載のリチウム二次電池
用負極。
【請求項５】請求項１記載の黒鉛粒子又は請求項２記
載の製造法により得られる黒鉛粒子を負極材として用い
てなるリチウム二次電池。