JPWO2013145925A1 - Negative electrode material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery, and production method thereof - Google Patents

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Abstract

電解液の還元分解由来の容量劣化を抑制しつつ、耐溶解性とリチウムイオン伝導性を両立するリチウムイオン二次電池用負極材を提供する。負極活物質と、負極活物質の表面に形成された被覆剤と、を有するリチウムイオン二次電池用負極材であって、負極活物質に被覆剤が結合され、被覆剤は、下記(式1)で表される少なくとも一種の化合物であり、負極活物質は、炭素元素および酸素元素を含み、XPS測定によりもとめられる負極活物質の酸素元素濃度に対する炭素元素濃度の比(O/C比)は、2.5以上であるリチウムイオン二次電池用負極材。((式1)において、R11、R12、R13、R14は、炭素、酸素、窒素、ケイ素、リンのいずれか少なくとも一種を含む官能基である。R11、R12、R13、R14のうち少なくとも一つは、前記負極活物質と結合する結合基である。)Provided is a negative electrode material for a lithium ion secondary battery that has both resistance to dissolution and lithium ion conductivity while suppressing capacity deterioration due to reductive decomposition of an electrolytic solution. A negative electrode material for a lithium ion secondary battery comprising a negative electrode active material and a coating formed on the surface of the negative electrode active material, wherein the coating is bound to the negative electrode active material, The negative electrode active material contains carbon element and oxygen element, and the ratio (O / C ratio) of the carbon element concentration to the oxygen element concentration of the negative electrode active material determined by XPS measurement is The negative electrode material for lithium ion secondary batteries which is 2.5 or more. (In (Formula 1), R11, R12, R13, and R14 are functional groups containing at least one of carbon, oxygen, nitrogen, silicon, and phosphorus. At least one of R11, R12, R13, and R14 is And a bonding group that binds to the negative electrode active material.)

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用負極材、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池、それらの製造方法に関する。   The present invention relates to a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, a lithium ion secondary battery, and methods for producing them.

環境保護、省エネルギーの観点から、エンジンとモーターとを動カ源として併用したハイブリッド自動車が開発、製品化されている。このハイブリッド自動車のエネルギー源として電気を繰返し充電放電可能な二次電池は必須の技術である。   From the viewpoints of environmental protection and energy saving, hybrid vehicles using both an engine and a motor as a power source have been developed and commercialized. A secondary battery capable of repeatedly charging and discharging electricity as an energy source of this hybrid vehicle is an essential technology.

なかでも、リチウムイオン電池は、その動作電圧が高く、高い出力を得やすい高エネルギー密度の特徴を有する電池であり、今後、ハイブリッド自動車の電源として益々重要性が増している。リチウムイオン二次電池は、初回充電時に電解液が還元分解することによって、負極の活物質である炭素表面に有機皮膜が形成されて、容量低下、内部抵抗上昇を生じ性能が低下するという問題があった。   Among them, the lithium ion battery is a battery having a high operating voltage and a high energy density that easily obtains a high output, and is becoming increasingly important as a power source for a hybrid vehicle in the future. Lithium ion secondary batteries have a problem in that the electrolyte is reduced and decomposed at the time of initial charge, whereby an organic film is formed on the carbon surface, which is the active material of the negative electrode, resulting in a decrease in capacity and an increase in internal resistance. there were.

従来、上記課題の対策として、ビニレンカーボネート等の化合物を電解液に添加して、有機皮膜を炭素表面に形成する対策が提案されている。   Conventionally, as a countermeasure against the above-mentioned problems, a countermeasure has been proposed in which a compound such as vinylene carbonate is added to an electrolyte solution to form an organic film on the carbon surface.

しかしながら、添加剤由来の有機皮膜は炭素表面と化学吸着していないので、溶媒に対する溶解性が低く、皮膜の耐久性が低いという課題があった。また、満充電状態で高温保存すると、皮膜抵抗が増加してリチウムイオンの移動がしづらくなり、高レートでの使用が困難になるという課題があった。さらに、充放電サイクルを繰り返すと、炭素の膨張収縮に追従できずに皮膜が損傷して、新たに形成された活性な炭素表面と電解液が反応して容量劣化が進行するという課題があった。   However, since the organic film derived from the additive is not chemically adsorbed on the carbon surface, there is a problem that the solubility in a solvent is low and the durability of the film is low. In addition, when stored at a high temperature in a fully charged state, the film resistance increases, making it difficult for lithium ions to move, making it difficult to use at high rates. Furthermore, when the charge / discharge cycle is repeated, the coating is damaged without being able to follow the expansion and contraction of the carbon, and there is a problem that the newly formed active carbon surface reacts with the electrolyte and the capacity deterioration proceeds. .

これに代替えする方法として、炭素表面を非晶質炭素や有機高分子で被覆する方法が提案され、効果を挙げている。活物質表面に存在する電解液の還元分解の活性点を被覆するので、初回の不可逆容量を抑制できる。   As an alternative method, a method of coating the carbon surface with amorphous carbon or an organic polymer has been proposed and has been effective. Since the active site of the reductive decomposition of the electrolytic solution existing on the active material surface is covered, the first irreversible capacity can be suppressed.

例えば非特許文献1および2では、天然黒鉛を1000℃炭化水素ガス中で加熱することによって表面に非晶質炭素層を形成して、電解液の還元分解を抑制している。また、非特許文献3では、ポリマーと人造黒鉛の混合物を、真空下で100℃10−12時間焼結して、活物質上にポリマー被覆層を形成して、初回の不可逆容量を抑制している。上記非晶質被覆と比較すると、低コストでの表面処理が可能である。   For example, in Non-Patent Documents 1 and 2, an amorphous carbon layer is formed on the surface by heating natural graphite in a 1000 ° C. hydrocarbon gas to suppress reductive decomposition of the electrolytic solution. In Non-Patent Document 3, a mixture of a polymer and artificial graphite is sintered under vacuum at 100 ° C. for 10-12 hours to form a polymer coating layer on the active material, thereby suppressing the initial irreversible capacity. Yes. Compared with the amorphous coating, surface treatment can be performed at low cost.

特許文献1では、炭素繊維をシランカップリング剤で処理して、1回充放電後の容量維持率の低下率を抑制する技術が提案されている。   In patent document 1, the technique which suppresses the fall rate of the capacity | capacitance maintenance factor after 1 time charging / discharging by processing a carbon fiber with a silane coupling agent is proposed.

特許文献2では、酸化ケイ素表面の表面を末端加水分解性変性シリコーンで修飾する技術が提案されている。   Patent Document 2 proposes a technique for modifying the surface of a silicon oxide surface with a terminal hydrolyzable modified silicone.

非特許文献4では、炭素を1000℃アルゴン雰囲気中で気相酸化したのちにシランカップリング処理を施し、初回の不可逆容量を大幅に低下することに成功している。   Non-Patent Document 4 succeeds in significantly reducing the initial irreversible capacity by performing silane coupling treatment after vapor-phase oxidation of carbon in a 1000 ° C. argon atmosphere.

特開平8−273660号公報JP-A-8-273660 特開2011−014298号公報JP 2011-014298 A

Journal of The Electrochemical Society、 147(4), 1245-1250 (2000)Journal of The Electrochemical Society, 147 (4), 1245-1250 (2000) Journal of The Electrochemical Society、 149(4), A499-A503 (2002)Journal of The Electrochemical Society, 149 (4), A499-A503 (2002) Electrochemical and Solid-State Letters、 3(4), 171-173 (2000)Electrochemical and Solid-State Letters, 3 (4), 171-173 (2000) Journal of Power Sources、 97-98, 126-128 (2001)Journal of Power Sources, 97-98, 126-128 (2001)

非晶質炭素被覆は、被覆量が少ないと未被覆の活性部分が残るので、添加剤と併用しなければならないため、ビニレンカーボネート等の化合物を電解液に添加することによる課題の解決にはならない。また、非晶質炭素による被覆量が多いと、界面抵抗が増加するという課題がある。   Amorphous carbon coating will not solve the problem by adding a compound such as vinylene carbonate to the electrolyte solution because an uncoated active part remains if the coating amount is small, and it must be used in combination with an additive. . Moreover, when there is much coating amount with an amorphous carbon, there exists a subject that interface resistance increases.

また、ポリマー被覆は、被覆黒鉛表面と化学結合していないので、耐溶媒溶解性が低いという問題を解決するには至らず、耐溶解性改善のため被覆分子の分子量を大きくすると、リチウムイオン伝導が困難になるという課題があった。   In addition, since the polymer coating is not chemically bonded to the surface of the coated graphite, the problem of low solvent solubility cannot be solved. If the molecular weight of the coating molecule is increased to improve dissolution resistance, lithium ion conduction There was a problem that became difficult.

添加剤から成る皮膜やポリマーは炭素表面と結合を形成していないので、特に高温保存時は、電解液が被覆層に浸透して被覆層が膨潤することにより、電解液が活性の高い炭素の最表面と接触する。   Since films and polymers made of additives do not form bonds with the carbon surface, especially when stored at high temperatures, the electrolyte solution penetrates the coating layer and the coating layer swells, so that the electrolyte solution contains highly active carbon. Contact the outermost surface.

特許文献1や特許文献2のような炭素のシランカップリング剤処理においては、シランカップリング剤が炭素表面と化学的に結合しうるので耐溶解性の向上は見込める。しかし、炭素表面の結合サイト数が少ないと十分な被覆ができず、未被覆部分では電解液が還元分解されて不可逆容量が増加する。   In the silane coupling agent treatment of carbon as in Patent Document 1 and Patent Document 2, since the silane coupling agent can be chemically bonded to the carbon surface, an improvement in dissolution resistance can be expected. However, when the number of binding sites on the carbon surface is small, sufficient coating cannot be performed, and the electrolytic solution is reduced and decomposed in the uncoated portion, increasing the irreversible capacity.

非特許文献1のような気相による酸化処理では、高温気体中にて黒鉛を処理して、黒鉛表面に含酸素官能基をつけており、気体と固体との界面で酸化が起こるので、不均一になる可能性がある。本発明は、電解液の還元分解由来の容量劣化を抑制しつつ、リチウムイオン伝導性を両立するリチウムイオン二次電池用負極材、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池、それらの製造方法を提供することを目的とする。   In the oxidation treatment using a gas phase as in Non-Patent Document 1, graphite is treated in a high-temperature gas and oxygen-containing functional groups are attached to the graphite surface, and oxidation occurs at the interface between the gas and the solid. May be uniform. The present invention relates to a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery that are compatible with lithium ion conductivity while suppressing capacity deterioration due to reductive decomposition of the electrolyte. An object is to provide a manufacturing method.

本発明の特徴は、例えば、以下の通りである。
負極活物質と、負極活物質の表面に形成された被覆剤と、を有するリチウムイオン二次電池用負極材であって、負極活物質に被覆剤が結合され、被覆剤は、下記(式1)で表される少なくとも一種の化合物であり、負極活物質は、炭素元素および酸素元素を含み、XPS測定によりもとめられる負極活物質の酸素元素濃度に対する炭素元素濃度の比(O/C比)は、2.5以上であるリチウムイオン二次電池用負極材。
The features of the present invention are, for example, as follows.
A negative electrode material for a lithium ion secondary battery comprising a negative electrode active material and a coating formed on the surface of the negative electrode active material, wherein the coating is bound to the negative electrode active material, The negative electrode active material contains carbon element and oxygen element, and the ratio (O / C ratio) of the carbon element concentration to the oxygen element concentration of the negative electrode active material determined by XPS measurement is The negative electrode material for lithium ion secondary batteries which is 2.5 or more.

Figure 2013145925
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((式1)において、R11、R12、R13、R14は、炭素、酸素、窒素、ケイ素、リンのいずれか少なくとも一種を含む官能基である。R11、R12、R13、R14のうち少なくとも一つは、前記負極活物質と結合する結合基である。)
上記において、結合基は、(式2)、(式3)、(式4)のいずれか一種以上であるリチウムイオン二次電池用負極材。
(In (Formula 1), R 11 , R 12 , R 13 and R 14 are functional groups containing at least one of carbon, oxygen, nitrogen, silicon and phosphorus. R 11 , R 12 , R 13 , At least one of R 14 is a linking group that binds to the negative electrode active material.)
In the above, the bonding group is a negative electrode material for a lithium ion secondary battery that is any one or more of (Formula 2), (Formula 3), and (Formula 4).

Figure 2013145925
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((式2)において、R21は、炭素数1〜10のアルキル基である。(式3)において、R31はハロゲン元素または炭素数1〜10のハロゲン化アルキルである。(式4)において、R41、R42、R43は、炭素、酸素、窒素、ケイ素、リン元素のいずれか少なくとも一種からなる官能基である。)
上記において、前記R11、R12、R13、R14、R41、R42、R43は、水素基、炭素数1〜10のアルキル基、水酸基、フェニル基、ポリアルキレンオキシド基、ポリシロキサン基、アルキル基、ポリホスファゼン基、または、前記結合基の一種以上であるリチウムイオン二次電池用負極材。
(In (Formula 2), R 21 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. In (Formula 3), R 31 is a halogen element or an alkyl halide having 1 to 10 carbon atoms. (Formula 4) R 41 , R 42 and R 43 are functional groups composed of at least one of carbon, oxygen, nitrogen, silicon and phosphorus elements.)
In the above, R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 41 , R 42 , R 43 are hydrogen group, alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, hydroxyl group, phenyl group, polyalkylene oxide group, polysiloxane. A negative electrode material for a lithium ion secondary battery, which is one or more of a group, an alkyl group, a polyphosphazene group, or the bonding group.

上記において、O/C比は、2.5以上30以下であるリチウムイオン二次電池用負極材。   In the above, the negative electrode material for lithium ion secondary batteries whose O / C ratio is 2.5 or more and 30 or less.

上記において、O/C比は、4.0以上7.0以下であるリチウムイオン二次電池用負極材。   In the above, the negative electrode material for lithium ion secondary batteries whose O / C ratio is 4.0 or more and 7.0 or less.

上記において、R11、R12、R13、R14、R41、R42、R43は、(式5)、(式6)、(式7)、(式8)または、前記結合基のいずれかであるリチウムイオン二次電池用負極材。In the above, R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 41 , R 42 , R 43 represent (Formula 5), (Formula 6), (Formula 7), (Formula 8), or A negative electrode material for a lithium ion secondary battery.

Figure 2013145925
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((式5)において、R51、R52、R53は、水素または、炭素数1〜18のアルキル基であり、nは1以上100以下である。(式6)において、R61は、水素または、炭素数1〜18のアルキル基であり、mは1以上100以下である。(式7)において、R71は、水素または、炭素数1〜18のアルキル基であり、mは1以上100以下である。(式8)において、R81、R82、R83は、水素または、炭素数1〜18のアルキル基であり、lは1以上100以下である。)
上記において、負極活物質は、天然黒鉛であるリチウムイオン二次電池用負極材。
(In (Formula 5), R 51 , R 52 , and R 53 are hydrogen or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and n is 1 or more and 100 or less. In (Formula 6), R 61 is: Hydrogen or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and m is 1 to 100. In Formula 7, R 71 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and m is 1 And in the formula (8), R 81 , R 82 , and R 83 are hydrogen or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and l is 1 or more and 100 or less.
In the above, the negative electrode active material is a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, which is natural graphite.

上記において、負極活物質は、酸化処理されたものであるリチウムイオン二次電池用負極材。   In the above, the negative electrode active material is a negative electrode material for a lithium ion secondary battery that has been oxidized.

上記において、被覆剤は、(式9)、(式10)、(式11)、(式12),(式13),(式14)のいずれか一種以上であるリチウムイオン二次電池用負極材。   In the above, the coating agent is a negative electrode for a lithium ion secondary battery that is any one or more of (Formula 9), (Formula 10), (Formula 11), (Formula 12), (Formula 13), and (Formula 14). Wood.

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上記において、被覆剤は、(式9)、(式10)、(式11)、(式12),(式13),(式14)のいずれか二種以上であるリチウムイオン二次電池用負極材。   In the above, for the lithium ion secondary battery, the coating agent is any two or more of (Formula 9), (Formula 10), (Formula 11), (Formula 12), (Formula 13), and (Formula 14). Negative electrode material.

上記のリチウムイオン二次電池用負極材を有するリチウムイオン二次電池用負極。   The negative electrode for lithium ion secondary batteries which has said negative electrode material for lithium ion secondary batteries.

上記のリチウムイオン二次電池用負極を有するリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery which has said negative electrode for lithium ion secondary batteries.

負極活物質と、負極活物質の表面に形成された被覆剤と、を有するリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法であって、負極活物質に被覆剤が結合され、被覆剤は、下記(式1)で表される少なくとも一種の化合物であり、負極活物質は、2時間以上酸化処理工程により酸化されたものであるリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法。   A negative electrode material for a lithium ion secondary battery having a negative electrode active material and a coating agent formed on the surface of the negative electrode active material, wherein the coating agent is bonded to the negative electrode active material, A method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, which is at least one compound represented by (Formula 1), and the negative electrode active material is oxidized in an oxidation treatment step for 2 hours or more.

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((式1)において、R11、R12、R13、R14は、炭素、酸素、窒素、ケイ素、リンのいずれか少なくとも一種を含む官能基である。R11、R12、R13、R14のうち少なくとも一つは、負極活物質と結合する結合基である。)(In (Formula 1), R 11 , R 12 , R 13 and R 14 are functional groups containing at least one of carbon, oxygen, nitrogen, silicon and phosphorus. R 11 , R 12 , R 13 , At least one of R 14 is a linking group that binds to the negative electrode active material.)

本発明により、電解液の還元分解由来の容量劣化を抑制しつつ、耐溶解性とリチウムイオン伝導性を両立するリチウムイオン二次電池用負極材、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池、それらの製造方法を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。   According to the present invention, a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery that achieve both dissolution resistance and lithium ion conductivity while suppressing capacity deterioration due to reductive decomposition of the electrolytic solution Batteries and methods for manufacturing them can be provided. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

本発明の一実施形態に係る電池の内部構造を模式的に表す図。The figure which represents typically the internal structure of the battery which concerns on one Embodiment of this invention. 負極活物質と被覆剤との結合概略図。FIG. 3 is a schematic diagram of the bonding between the negative electrode active material and the coating agent. 負極活物質と被覆剤との結合概略図。FIG. 3 is a schematic diagram of the bonding between the negative electrode active material and the coating agent.

以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description shows specific examples of the contents of the present invention, and the present invention is not limited to these descriptions. Various modifications by those skilled in the art are within the scope of the technical idea disclosed in this specification. Changes and modifications are possible. In all the drawings for explaining the present invention, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof may be omitted.

図1は、本発明の一実施形態に係る電池の内部構造を模式的に表す図である。図1に示す本発明の一実施形態に係る電池1は、正極10、セパレータ11、負極12、電池缶13、正極集電タブ14、負極集電タブ15、内蓋16、内圧開放弁17、ガスケット18、正温度係数(Positive temperature coefficient;PTC)抵抗素子19、及び電池蓋20、軸心21から構成される。電池蓋20は、内蓋16、内圧開放弁17、ガスケット18、及びPTC抵抗素子19からなる一体化部品である。また、軸心21には、正極10、セパレータ11及び負極12が捲回されている。   FIG. 1 is a diagram schematically showing the internal structure of a battery according to an embodiment of the present invention. A battery 1 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes a positive electrode 10, a separator 11, a negative electrode 12, a battery can 13, a positive electrode current collecting tab 14, a negative electrode current collecting tab 15, an inner lid 16, an internal pressure release valve 17, It comprises a gasket 18, a positive temperature coefficient (PTC) resistance element 19, a battery lid 20, and an axis 21. The battery lid 20 is an integrated part composed of the inner lid 16, the internal pressure release valve 17, the gasket 18, and the PTC resistance element 19. A positive electrode 10, a separator 11, and a negative electrode 12 are wound around the shaft center 21.

セパレータ11を正極10及び負極12の間に挿入し、軸心21に捲回した電極群を作製する。軸心21は、正極10、セパレータ11及び負極12を担持できるものであれば、公知の任意のものを用いることができる。電極群は、図1に示した円筒形状の他に、短冊状電極を積層したもの、又は正極10と負極12を扁平状等の任意の形状に捲回したもの等、種々の形状にすることができる。電池缶13の形状は、電極群の形状に合わせ、円筒形、偏平長円形状、扁平楕円形状、角形等の形状を選択してもよい。   The separator 11 is inserted between the positive electrode 10 and the negative electrode 12 to produce an electrode group wound around the axis 21. As the axis 21, any known one can be used as long as it can support the positive electrode 10, the separator 11, and the negative electrode 12. In addition to the cylindrical shape shown in FIG. 1, the electrode group has various shapes such as a laminate of strip electrodes, or a positive electrode 10 and a negative electrode 12 wound in an arbitrary shape such as a flat shape. Can do. The shape of the battery can 13 may be selected from shapes such as a cylindrical shape, a flat oval shape, a flat oval shape, and a square shape according to the shape of the electrode group.

電池缶13の材質は、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼製等、非水電解質に対し耐食性のある材料から選択される。また、電池缶13を正極10又は負極12に電気的に接続する場合は、非水電解質と接触している部分において、電池缶13の腐食やリチウムイオンとの合金化による材料の変質が起こらないように、電池容器13の材料の選定を行う。   The material of the battery can 13 is selected from materials that are corrosion resistant to the non-aqueous electrolyte, such as aluminum, stainless steel, and nickel-plated steel. Further, when the battery can 13 is electrically connected to the positive electrode 10 or the negative electrode 12, the material is not deteriorated due to corrosion of the battery can 13 or alloying with lithium ions in the portion in contact with the nonaqueous electrolyte. Thus, the material of the battery container 13 is selected.

電池缶13に電極群を収納し、電池缶13の内壁に負極集電タブ15を接続し、電池蓋20の底面に正極集電タブ14を接続する。電解液は、電池の密閉の前に電池缶13の内部に注入する。電解液の注入方法は、電池蓋20を解放した状態にて電極群に直接添加する方法、又は電池蓋20に設置した注入口から添加する方法がある。   The electrode group is housed in the battery can 13, the negative electrode current collecting tab 15 is connected to the inner wall of the battery can 13, and the positive electrode current collecting tab 14 is connected to the bottom surface of the battery lid 20. The electrolyte is injected into the battery can 13 before the battery is sealed. As a method for injecting the electrolyte, there are a method of adding directly to the electrode group in a state where the battery cover 20 is released, or a method of adding from an injection port installed in the battery cover 20.

その後、電池蓋20を電池缶13に密着させ、電池全体を密閉する。電解液の注入口がある場合は、それも密封する。電池を密閉する方法には、溶接、かしめ等公知の技術がある。   Thereafter, the battery lid 20 is brought into close contact with the battery can 13 to seal the entire battery. If there is an electrolyte inlet, seal it as well. As a method for sealing the battery, there are known techniques such as welding and caulking.

本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、例えば、下記のような負極と正極とをセパレータを介して対向して配置し、電解質を注入することによって製造することができる。本発明の一実施形態に係るリチウムイオン電池の構造は特に限定されないが、通常、正極及び負極とそれらを隔てるセパレータとを捲回して捲回式電極群にするか、又は正極、負極及びセパレータを積層させて積層型の電極群とすることができる。   The lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention can be manufactured by, for example, disposing the following negative electrode and positive electrode facing each other via a separator and injecting an electrolyte. The structure of the lithium ion battery according to an embodiment of the present invention is not particularly limited. Usually, the positive electrode and the negative electrode and the separator separating them are wound into a wound electrode group, or the positive electrode, the negative electrode, and the separator are combined. A stacked electrode group can be formed by stacking.

<負極>
本発明における負極は、負極材(負極活物質の表面に被覆剤が形成されたもの)、及びバインダから構成される負極合剤層が集電体である銅箔上に塗布されることにより形成される。また、電子抵抗の低減のため更に負極合剤層に導電剤を加えても良い。
<Negative electrode>
The negative electrode in the present invention is formed by applying a negative electrode mixture layer comprising a negative electrode material (with a coating material formed on the surface of a negative electrode active material) and a binder onto a copper foil as a current collector. Is done. Further, a conductive agent may be further added to the negative electrode mixture layer in order to reduce electronic resistance.

リチウムイオン二次電池の負極の被覆法として、これまで、活物質をポリマーで被覆したのち高温で焼成して非晶質炭素層を形成する方法や、高温ガス中で活物質表面に非晶質を焼結させる方法、室温にて導電性ポリマーや汎用性ポリマーで表面をコーティングする方法などが提案されている。しかし、出力特性との両立が困難であることや、長時間の高温処理によるコスト増加や、均一な被覆が困難であるなどのプロセス上の課題が残されているのが現状であった。   As a method for coating a negative electrode of a lithium ion secondary battery, a method in which an active material is coated with a polymer and then fired at a high temperature to form an amorphous carbon layer, or an amorphous material is formed on the surface of the active material in a high-temperature gas. There have been proposed a method of sintering the surface, a method of coating the surface with a conductive polymer or a general-purpose polymer at room temperature, and the like. However, there are still problems in processing such as difficulty in coexistence with output characteristics, increase in cost due to long-time high-temperature treatment, and difficulty in uniform coating.

この課題に対して、負極活物質をシランカップリング剤で処理して被覆する方法が提案された。しかし、シランカップリング反応においては、負極活物質表面と、シランカップリング剤との反応であるため、負極活物質と、被覆剤との結合量、すなわち、被覆の強度は、負極表面の状態に大きく左右される。   In response to this problem, a method has been proposed in which the negative electrode active material is coated with a silane coupling agent. However, since the silane coupling reaction is a reaction between the surface of the negative electrode active material and the silane coupling agent, the amount of binding between the negative electrode active material and the coating agent, that is, the strength of the coating is the same as the state of the negative electrode surface. It is greatly influenced.

特に、表面に酸素量が少ない負極活物質、酸素量にバラツキがある負極活物質には、シランカップリング剤によって十分な被覆層を形成させることができないことがわかった。   In particular, it has been found that a sufficient coating layer cannot be formed by a silane coupling agent on a negative electrode active material having a small amount of oxygen on the surface and a negative electrode active material having a variation in the amount of oxygen.

本発明の一実施形態においては、負極活物質の表面に、反応性有機ケイ素化合物処理を施す前処理として、負極活物質の表面に、水酸基、カルボキシル基、ラクトン基などの含酸素官能基を導入する酸化処理を施すことによって、反応性有機ケイ素化合物の加水分解基と活物質表面の反応が促進し、被覆量を増大させることが可能となった。   In one embodiment of the present invention, an oxygen-containing functional group such as a hydroxyl group, a carboxyl group, or a lactone group is introduced into the surface of the negative electrode active material as a pretreatment for performing a reactive organosilicon compound treatment on the surface of the negative electrode active material. By performing the oxidation treatment, the reaction between the hydrolyzable group of the reactive organosilicon compound and the surface of the active material was promoted, and the coating amount could be increased.

このような酸化処理を施し、負極活物質の表面の一部または全部を被覆した負極材は、例えば以下のように表すことができる。負極活物質と、負極活物質の表面に形成された被覆剤と、を有する負極材であって、負極活物質に被覆剤が結合され、被覆剤は、下記(式1)で表される少なくとも一種の化合物であり、負極活物質は、炭素元素および酸素元素を含み、XPS測定によりもとめられる負極活物質の酸素元素濃度に対する炭素元素濃度の比は、2.5以上である負極材。   The negative electrode material that has been subjected to such oxidation treatment and covered a part or all of the surface of the negative electrode active material can be expressed, for example, as follows. A negative electrode material having a negative electrode active material and a coating agent formed on the surface of the negative electrode active material, wherein the coating agent is bonded to the negative electrode active material, and the coating agent is at least represented by the following (formula 1): A negative electrode material which is a kind of compound, the negative electrode active material contains carbon element and oxygen element, and the ratio of the carbon element concentration to the oxygen element concentration of the negative electrode active material determined by XPS measurement is 2.5 or more.

Figure 2013145925
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(式1)において、R11、R12、R13、R14は、炭素、酸素、窒素、ケイ素、リンのいずれか少なくとも一種を含む官能基である。R11、R12、R13、R14のうち少なくとも一つは、負極活物質と結合する結合基である。In (Formula 1), R 11 , R 12 , R 13 and R 14 are functional groups containing at least one of carbon, oxygen, nitrogen, silicon and phosphorus. At least one of R 11 , R 12 , R 13 , and R 14 is a linking group that binds to the negative electrode active material.

(式1)で表される被覆剤は、負極活物質表面の酸素と結合することができる結合基を有する。被覆剤と負極活物質とはカップリング反応により結合する。被覆剤は、負極活物質と共有結合を介して活物質と結合するので被覆の耐溶媒溶解性が高い。シランカップリング反応においては、負極活物質表面の酸素と、被覆剤の結合基との反応であるため、負極活物質と被覆剤との結合量、すなわち、被覆の強度は、負極表面の状態に大きく左右される。   The coating agent represented by (Formula 1) has a bonding group that can bond to oxygen on the surface of the negative electrode active material. The coating agent and the negative electrode active material are bonded by a coupling reaction. Since the coating agent is bonded to the negative electrode active material and the active material through a covalent bond, the coating has high solvent resistance. Since the silane coupling reaction is a reaction between oxygen on the surface of the negative electrode active material and the binding group of the coating agent, the amount of binding between the negative electrode active material and the coating agent, that is, the strength of the coating, is the state of the negative electrode surface. It is greatly influenced.

<被覆剤の結合基>
被覆剤の結合基とは、負極上の酸素と結合することができる官能基である。例えば(式2)、(式3)、(式4)などを用いることができるが、これに限られない。
<Coating group of coating agent>
The binding group of the coating agent is a functional group that can bind to oxygen on the negative electrode. For example, (Expression 2), (Expression 3), (Expression 4), and the like can be used, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2013145925
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(式2)において、R21は炭素数1〜10のアルキル基である。負極活物質表面の酸素との結合には、炭素数はなるべく少ないことが好ましく、炭素数は1または2が最も好ましい。In (Formula 2), R 21 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. For bonding with oxygen on the surface of the negative electrode active material, the number of carbon atoms is preferably as small as possible, and the number of carbon atoms is most preferably 1 or 2.

(式3)において、R31はハロゲン元素または炭素数1〜10のハロゲン化アルキルである。負極活物質表面の酸素との結合には、炭素数はなるべく少ないことが好ましく、炭素数は1または2が最も好ましい。In (Formula 3), R 31 is a halogen element or an alkyl halide having 1 to 10 carbon atoms. For bonding with oxygen on the surface of the negative electrode active material, the number of carbon atoms is preferably as small as possible, and the number of carbon atoms is most preferably 1 or 2.

(式4)においてR41、R42、R43は、炭素、酸素、窒素、ケイ素、リン元素のいずれか少なくとも一種からなる官能基である。負極活物質表面の酸素との結合には、−NH−Siの構造が重要であり、R41、R42、R43は特に限定されない。リチウムイオンの導電性の観点からは、ポリアルキレンオキシド基、ポリシロキサン基、ポリホスファゼン基などが好ましい。In (Formula 4), R 41 , R 42 , and R 43 are functional groups composed of at least one of carbon, oxygen, nitrogen, silicon, and phosphorus elements. The structure of —NH—Si is important for bonding with oxygen on the surface of the negative electrode active material, and R 41 , R 42 , and R 43 are not particularly limited. From the viewpoint of lithium ion conductivity, a polyalkylene oxide group, a polysiloxane group, a polyphosphazene group, and the like are preferable.

(式4)においてR41、R42、R43が炭素鎖である場合、炭素数は大きいことが好ましい。炭素鎖の炭素数は1〜18が好ましく、6〜18がさらに好ましい。炭素数を大きく設定することで、少ない量のシランカップリング剤で黒鉛表面を被覆することができるため、効果的に電解液と炭素表面との接触を防ぐことができる。また,炭素数が18以上になると、シランカップリング剤で被覆した黒鉛どうしが凝集しやすくなり,凝集した黒鉛を用いて電極を作製すると,電極をプレスする際に銅箔を損傷するという弊害が起こる。In (Formula 4), when R 41 , R 42 and R 43 are carbon chains, the number of carbon atoms is preferably large. 1-18 are preferable and, as for carbon number of a carbon chain, 6-18 are more preferable. By setting the carbon number to be large, the graphite surface can be coated with a small amount of the silane coupling agent, so that the contact between the electrolytic solution and the carbon surface can be effectively prevented. In addition, when the number of carbon atoms is 18 or more, graphite coated with a silane coupling agent tends to aggregate, and when an electrode is produced using the aggregated graphite, there is an adverse effect of damaging the copper foil when the electrode is pressed. Occur.

負極活物質上に存在する酸素とは、水酸基、カルボキシル基、ラクトン基などの含酸素官能基である。炭素などの負極活物質の表面には、このような含酸素官能基がランダムに存在する。含酸素官能基の量は、負極活物質種または、産地などによっても大きく異なる。このため、負極活物質表面上に十分な被覆層を形成させるためには、負極活物質の表面に十分な量の含酸素官能基が必要であると考えられる。   Oxygen present on the negative electrode active material is an oxygen-containing functional group such as a hydroxyl group, a carboxyl group, or a lactone group. Such oxygen-containing functional groups are randomly present on the surface of the negative electrode active material such as carbon. The amount of the oxygen-containing functional group varies greatly depending on the negative electrode active material species or the production area. For this reason, in order to form a sufficient coating layer on the surface of the negative electrode active material, it is considered that a sufficient amount of oxygen-containing functional groups is required on the surface of the negative electrode active material.

<結合基の導入法>
本発明の一実施形態において炭素表面に十分な量の含酸素官能基を導入する方法としては、酸化処理が挙げられる。酸化処理の工程としては、特に制限されないが、酸素雰囲気中で加熱して酸化する気相酸化、過酸化水素などの触媒存在下や塩酸、硫酸、硝酸、過マンガン酸、過塩素酸、あるいはそれらの酸に塩を加えた溶液中で酸化する液相酸化、さらに、1分子中に、水酸基、カルボキシル基、ラクトン基などの酸素含有官能基を1種または2種以上と炭素材料と化学結合し得る分子構造を有する処理剤で炭素表面被覆を施す方法、などが適用可能である。炭素構造が変化しないことと官能基導入量の再現性を検討した結果、液相酸化が最も好ましい実施形態であるとの結論に至った。
<Introduction method of bonding group>
In one embodiment of the present invention, the method for introducing a sufficient amount of oxygen-containing functional groups onto the carbon surface includes oxidation treatment. The oxidation treatment step is not particularly limited, but gas phase oxidation is performed by heating in an oxygen atmosphere, oxidation in the presence of a catalyst such as hydrogen peroxide, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, permanganic acid, perchloric acid, or those Liquid phase oxidation that oxidizes in a solution obtained by adding a salt to the acid, and chemically bond one or more oxygen-containing functional groups such as hydroxyl group, carboxyl group, lactone group and the like with a carbon material in one molecule. A method of applying a carbon surface coating with a treating agent having a molecular structure to be obtained is applicable. As a result of investigating that the carbon structure does not change and the reproducibility of the introduction amount of the functional group, it was concluded that liquid phase oxidation is the most preferred embodiment.

<測定法>
負極活物質上の含酸素官能基は、XPS測定(X−ray Photoelectron Spectroscopy)により測定することができる。十分な量の含酸素官能基とは、XPS測定によりもとめられる負極活物質の、酸素元素濃度に対する、炭素元素濃度の比(以下、O/C比)において、2.5以上の値を持つことである。好ましくは、2.5以上30以下の値、さらに好ましくは、4.0以上7.0以下の範囲である。O/C比の値が2.5以下の場合、結合基が少なく、負極活物質と、被覆剤との間に十分な結合量を確保することができない。また、O/C比が30以上の場合、負極活物質表面上の酸化量が多く、負極活物質の構造に影響を与える可能性がある。負極活物質と被覆剤との結合量確保と、負極活物質の構造崩壊とのバランスから、O/C比の値は、4.0以上7.0以下であることが好ましい。O/C比は、XPS測定によりO1sピークとC1sピーク強度比(以下、O/C比と記載する)を測定し、ピークの積分値を使用して算出することができる。
<Measurement method>
The oxygen-containing functional group on the negative electrode active material can be measured by XPS measurement (X-ray Photoelectron Spectroscopy). A sufficient amount of oxygen-containing functional group has a value of 2.5 or more in the ratio of the carbon element concentration to the oxygen element concentration (hereinafter referred to as O / C ratio) of the negative electrode active material determined by XPS measurement. It is. The value is preferably 2.5 or more and 30 or less, and more preferably 4.0 or more and 7.0 or less. When the value of the O / C ratio is 2.5 or less, the number of bonding groups is small, and a sufficient bonding amount cannot be ensured between the negative electrode active material and the coating agent. Further, when the O / C ratio is 30 or more, the amount of oxidation on the surface of the negative electrode active material is large, which may affect the structure of the negative electrode active material. The O / C ratio value is preferably 4.0 or more and 7.0 or less from the balance between securing the bonding amount between the negative electrode active material and the coating agent and the structural collapse of the negative electrode active material. The O / C ratio can be calculated by measuring the O1s peak and C1s peak intensity ratio (hereinafter referred to as O / C ratio) by XPS measurement and using the integrated value of the peak.

O/C比の値が2.5以上の負極活物質に被覆剤を被覆した状態は、XPS測定により負極活物質上の炭素(芳香環)−酸素−ケイ素の結合を測定することで検出することができる。負極活物質の炭素元素と被覆剤が結合することにより、炭素(芳香環)−酸素−ケイ素結合が形成される。   A state in which a negative electrode active material having an O / C ratio of 2.5 or more is coated with a coating agent is detected by measuring a carbon (aromatic ring) -oxygen-silicon bond on the negative electrode active material by XPS measurement. be able to. A carbon (aromatic ring) -oxygen-silicon bond is formed by combining the carbon element of the negative electrode active material and the coating agent.

負極活物質上に十分な酸素が存在し(O/C比の値が2.5以上)、十分な結合が形成された場合、炭素(芳香環)−酸素−ケイ素結合に対応するピークが531.6eV付近に現れる。酸素1s軌道の528eVから536eVのピーク面積の積算値に占める、炭素(芳香環)−酸素−ケイ素結合のピーク面積の比は、1以上90以下の値となる。さらに結合の量が多く、好ましい状態である場合、この値は10以上75以下の値となる。   When sufficient oxygen is present on the negative electrode active material (the value of the O / C ratio is 2.5 or more) and a sufficient bond is formed, the peak corresponding to the carbon (aromatic ring) -oxygen-silicon bond is 531. Appears around .6 eV. The ratio of the peak area of the carbon (aromatic ring) -oxygen-silicon bond in the integrated value of the peak areas of 528 eV to 536 eV of the oxygen 1s orbital is a value of 1 or more and 90 or less. Further, when the amount of bonding is large and this is a preferable state, this value is 10 or more and 75 or less.

<負極活物質>
負極活物質として用いる材料には、天然黒鉛、天然黒鉛に乾式のCVD(Chemical Vapor Deposition)法や湿式のスプレイ法で形成される被膜を形成した複合炭素質材料、エポキシやフェノール等の樹脂原料若しくは石油や石炭から得られるピッチ系材料を原料として焼成して造られる人造黒鉛、非晶質炭素材料などの炭素質材料、又は、リチウムと化合物を形成し、結晶間隙に挿入されることでリチウムを吸蔵放出できる珪素、錫など第四族元素の酸化物若しくは窒化物を用いることができる。特に、炭素質材料は、導電性が高く、低温特性、サイクル安定性の面から優れた材料である。炭素質材料の中では、炭素網面層間(d002)の広い材料が急速充放電や低温特性に優れ、好適である。しかし、d002が広い材料は、充電の初期での容量低下や充放電効率が低いことがあるので、d002は0.390nm以下が好ましく、このような炭素質材料を、擬似異方性炭素と称する場合がある。更に、電極を構成するには黒鉛質、非晶質、活性炭などの導電性の高い炭素質材料を混合しても良い。または、黒鉛質材料として、以下(1)〜(3)に示す特徴を有する材料を用いても良い。
(1)ラマン分光スペクトルで測定される1300〜1400cm-1の範囲にあるピーク強度(ID)とラマン分光スペクトルで測定される1580〜1620cm-1の範囲にあるピーク強度(IG)との強度比であるR値(ID/IG)が、0.20以上0.40以下
(2)ラマン分光スペクトルで測定される1300〜1400cm-1の範囲にあるピークの半値幅Δ値が、40cm-1以上100cm-1以下
(3)X線回折における(110)面のピーク強度(I(110))と(004)面のピーク強度(I(004))との強度比X値(I(110)/I(004))が0.10以上0.45以下
酸化処理により負極活物質上の酸素の量を増やすことができる。このため、天然黒鉛のように、表面のバラツキが大きい負極活物質でも均一に十分な被覆剤を被覆することができる。
<Negative electrode active material>
The material used as the negative electrode active material includes natural graphite, a composite carbonaceous material in which a film formed by a dry CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a wet spray method is formed on natural graphite, a resin raw material such as epoxy or phenol, or Carbonaceous materials such as artificial graphite and amorphous carbon materials produced by firing from pitch-based materials obtained from petroleum or coal, or lithium and compounds formed with lithium and inserted into the crystal gaps Oxides or nitrides of Group 4 elements such as silicon and tin that can be occluded and released can be used. In particular, the carbonaceous material is a material having high conductivity, and excellent in terms of low temperature characteristics and cycle stability. Among the carbonaceous materials, a material having a wide carbon network surface layer (d 002 ) is excellent in rapid charge / discharge and low temperature characteristics, and is suitable. However, since a material having a wide d 002 may have a reduced capacity and a low charge / discharge efficiency at the initial stage of charging, d 002 is preferably 0.390 nm or less. May be called. Furthermore, a carbonaceous material having high conductivity such as graphite, amorphous, activated carbon or the like may be mixed to constitute the electrode. Alternatively, a material having the characteristics shown in (1) to (3) below may be used as the graphite material.
(1) peak in the range of 1300~1400Cm -1 measured by Raman spectrum intensity (I D) and the peak intensity in the range of 1580~1620Cm -1 as measured by Raman spectroscopy spectra (I G) and the The R value (I D / I G ), which is an intensity ratio, is 0.20 or more and 0.40 or less. (2) The peak half-value width Δ value in the range of 1300 to 1400 cm −1 measured by a Raman spectrum is 40 cm -1 or more 100 cm -1 or less (3) the intensity ratio X values of the peak intensity of the (110) plane in X-ray diffraction (I (110)) and (004) plane peak intensity (I (004)) (I (110) / I (004) ) is 0.10 or more and 0.45 or less The amount of oxygen on the negative electrode active material can be increased by oxidation treatment. For this reason, even a negative electrode active material having a large surface variation, such as natural graphite, can be uniformly coated with a sufficient coating agent.

負極活物質と結合を形成するのは、前述したような結合基であるため、結合基以外の基は特に限定されない。結合基以外の基としては、水素基、炭素数1〜10のアルキル基、水酸基、フェニル基、ポリアルキレンオキシド基、ポリシロキサン基、アルキル基、ポリホスファゼン基などが挙げられる。   Since it is a linking group as described above that forms a bond with the negative electrode active material, groups other than the linking group are not particularly limited. Examples of groups other than the linking group include a hydrogen group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxyl group, a phenyl group, a polyalkylene oxide group, a polysiloxane group, an alkyl group, and a polyphosphazene group.

ポリシロキサン基としては例えば(式5)、ポリアルキレンオキシド基としては例えば(式6)、(式7)、アルキル基としては(式8)のような構造が挙げられる。   Examples of the polysiloxane group include (Formula 5), examples of the polyalkylene oxide group include (Formula 6) and (Formula 7), and examples of the alkyl group include (Formula 8).

Figure 2013145925
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(式5)において、R51、R52、R53は、水素または、炭素数1〜10のアルキル基であり、nは1以上100以下である。In (Formula 5), R 51 , R 52 , and R 53 are hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and n is 1 or more and 100 or less.

(式6)において、R61は、水素または、炭素数1〜10のアルキル基であり、mは1以上100以下である。In (Formula 6), R 61 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and m is 1 or more and 100 or less.

(式7)において、R71は、水素または、炭素数1〜10のアルキル基であり、mは1以上100以下である。In (Formula 7), R 71 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and m is 1 or more and 100 or less.

(式8)において、R81、R82、R83は、水素または、炭素数1〜10のアルキル基であり、lは1以上100以下である。In (Formula 8), R 81 , R 82 , and R 83 are hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and 1 is 1 or more and 100 or less.

アルキル基として、炭素数は特に限定されるものではないが、リチウムイオン伝道度の観点から1〜20が好ましい。n、m、lは1以上100以下である。リチウムイオン伝導度の観点から、1〜20が好ましい。   As the alkyl group, the number of carbon atoms is not particularly limited, but 1 to 20 is preferable from the viewpoint of lithium ion conductivity. n, m, and l are 1 or more and 100 or less. From the viewpoint of lithium ion conductivity, 1 to 20 is preferable.

リチウムイオンの伝導度という観点からは、ポリアルキレンオキシド基、ポリシロキサン基、ポリホスファゼン基などの酸素を有する基が好ましい。リチウムイオンが被覆負極活物質に吸蔵されるとき、リチウムイオンは、被覆を介して負極活物質に移動する。ポリアルキレンオキシド基、ポリシロキサン基、ポリホスファゼン基中の酸素は、電解液中で溶媒和されたリチウムイオンからリチウムイオンのみを引き抜き、酸素部分にリチウムイオンを保持させる。リチウムイオンは、ポリアルキレンオキシド基、ポリシロキサン基、ポリホスファゼン基中の隣の酸素に移動し、負極活物質に吸蔵される。   From the viewpoint of lithium ion conductivity, oxygen-containing groups such as polyalkylene oxide groups, polysiloxane groups, and polyphosphazene groups are preferred. When lithium ions are occluded in the coated negative electrode active material, the lithium ions move to the negative electrode active material through the coating. Oxygen in the polyalkylene oxide group, polysiloxane group, and polyphosphazene group draws only lithium ions from lithium ions solvated in the electrolytic solution, and retains lithium ions in the oxygen portion. Lithium ions move to the adjacent oxygen in the polyalkylene oxide group, polysiloxane group, and polyphosphazene group, and are occluded by the negative electrode active material.

<被覆剤の添加濃度>
本発明の一実施形態で用いる表面処理剤である反応性有機ケイ素化合物の量は特に制限されないが、使用する炭素粉末の比表面積Sを考慮して決めることが好ましい。すなわち、処理剤は、その種類によって異なるが、1g当たり概ね100m2から600m2の面積を被覆できると見積もられる〔S=(m2/g)とする〕ため、使用する炭素粉末の比表面積をA(m2/g)とすると、炭素粉末1g当たり、A/S(g)の処理剤の量を一つの目安とすることが好ましい。ただし、炭素粉末の全表面積を処理剤で被覆できない使用量でも、不可逆容量を大幅に小さくすることができる。更に詳しく説明すると、処理剤の量は、使用する炭素粉末100重量部に対して、0.01重量部から20重量部が好ましく、さらに好ましくは、0.1重量部から10重量部であり、特に好ましくは、0.5重量部から1重量部である。
<Additional concentration of coating agent>
The amount of the reactive organosilicon compound that is the surface treatment agent used in one embodiment of the present invention is not particularly limited, but is preferably determined in consideration of the specific surface area S of the carbon powder to be used. That is, the processing agent varies depending on the type, it is estimated that roughly per 1g can cover the area from 100 m 2 600 meters 2 [S = (m 2 / g) to] Therefore, the specific surface area of the carbon powder to be used Assuming that A (m 2 / g), the amount of A / S (g) treating agent is preferably used as one standard per gram of carbon powder. However, the irreversible capacity can be significantly reduced even with the use amount in which the entire surface area of the carbon powder cannot be coated with the treatment agent. More specifically, the amount of the treatment agent is preferably 0.01 to 20 parts by weight, more preferably 0.1 to 10 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the carbon powder used. Particularly preferred is 0.5 to 1 part by weight.

適切な量の処理剤が被覆されたかどうかは,XPSのピーク強度の積分値を用いても確認することができる.被覆黒鉛の粉末をXPSで測定すると、シランカップリング剤を構成する元素である炭素,酸素,ケイ素に対応するピークが観測される。炭素と酸素のピークには黒鉛と黒鉛表面に微量に存在する含酸素官能基のピークが重畳している。一方、ケイ素のピークは被覆黒鉛のみで観測されるため、ケイ素のピーク強度からシランカップリング剤の被覆量を見積もることができる。ピーク強度はピークの積算値であるピーク面積で定量することができる。ケイ素1s軌道の100eVから104eVのピーク面積と、酸素1s軌道の527.5eVから536.5eVのピーク面積の比であるSi/C比は、黒鉛に対するシランカップリング剤の濃度を表わし、0.1%から10%であるものが好ましくさらに好ましくは0.2%から5%であり、特に好ましくは0.3%から2.5%である。   Whether or not an appropriate amount of treatment agent has been coated can also be confirmed using the integrated value of the peak intensity of XPS. When the coated graphite powder is measured by XPS, peaks corresponding to carbon, oxygen, and silicon, which are elements constituting the silane coupling agent, are observed. The peaks of carbon and oxygen are superimposed with the peaks of oxygen-containing functional groups present in a trace amount on the graphite and graphite surfaces. On the other hand, since the silicon peak is observed only in the coated graphite, the coating amount of the silane coupling agent can be estimated from the silicon peak intensity. The peak intensity can be quantified by a peak area which is an integrated value of peaks. The Si / C ratio, which is the ratio of the peak area of 100 eV to 104 eV of silicon 1s orbital and the peak area of 527.5 eV to 536.5 eV of oxygen 1s orbital, represents the concentration of the silane coupling agent relative to graphite. % To 10% is preferable, more preferably 0.2% to 5%, and particularly preferably 0.3% to 2.5%.

また、活物質を処理剤で処理する方法については特に制限されないが、水または水とアルコールの混合物と反応させてその一部または全部を加水分解させたものを活物質粉末に所要量添加混合後、ろ過して加熱オーブン中で乾燥させる方法が挙げられる。   In addition, the method of treating the active material with the treatment agent is not particularly limited, but after adding a required amount of water or a mixture of water and alcohol to hydrolyze a part or the whole of the active material powder and mixing it. And a method of filtering and drying in a heating oven.

本発明の一実施形態で用いる表面処理剤である反応性有機ケイ素化合物は、1種類のみを用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。例えば、平均式ChiSi2jk(h、i、jは正数、kは0又は正数)で表され、(j−h)が0より大きなシラン又はシロキサンで表面処理したのちに、(式1)〜(式14)で表される反応性有機ケイ素化合物で表面処理することも可能である。The reactive organosilicon compound that is the surface treating agent used in one embodiment of the present invention may be used alone or in combination of two or more. For example, surface treatment with a silane or siloxane represented by the average formula Ch H i Si 2 O j N k (h, i, j is a positive number, k is 0 or a positive number) and (jh) is greater than 0 After that, it is also possible to perform surface treatment with the reactive organosilicon compounds represented by (Formula 1) to (Formula 14).

<バインダ>
バインダとしては、負極を構成する材料と負極用集電体を密着させるものであればよく、例えば、フッ化ビニリデン、四フッ化エチレン、アクリロニトリル、エチレンオキシドなどの単独重合体又は共重合体、スチレン−ブタジエンゴムなどを挙げることができる。前記導電剤は、例えば、カーボンブラック、グラファイト、カーボンファイバー及び金属炭化物などのカーボン材料であり、それぞれ単独でも混合して用いても良い。
<Binder>
As the binder, any material may be used as long as the material constituting the negative electrode and the current collector for the negative electrode are brought into close contact with each other. For example, a homopolymer or copolymer such as vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, acrylonitrile, ethylene oxide, styrene- Examples thereof include butadiene rubber. The conductive agent is, for example, a carbon material such as carbon black, graphite, carbon fiber, and metal carbide, and each may be used alone or in combination.

<正極>
正極は、正極活物質、電子導電性材料及びバインダから構成される正極合剤層が集電体であるアルミニウム箔上に塗布されることにより形成される。また、電子抵抗の低減のため更に正極合剤層に導電剤を加えても良い。正極活物質は、組成式LiαMnxM1yM2z2(式中、M1は、Co、Niから選ばれる少なくとも1種、M2は、Co、Ni、Al、B、Fe、Mg、Crから選ばれる少なくとも1種であり、x+y+z=1、0<α<1.2、0.2≦x≦0.6、0.2≦y≦0.4、0.05≦z≦0.4)で表されるリチウム複合酸化物が好ましい。また、その中でも、M1がNi又はCoであって、M2がCo又はNiであることがより好ましい。LiMn1/3Ni1/3Co1/32であればさらに好ましい。組成中、Niを多くすると容量が大きく取れ、Coを多くすると低温での出力が向上でき、Mnを多くすると材料コストを抑制できる。また、添加元素は、サイクル特性を安定させるのに効果がある。他に、一般式LiMxPO4(M:Fe又はMn、0.01≦X≦0.4)やLiMn1-xxPO4(M:Mn以外の2価のカチオン、0.01≦X≦0.4)である空間群Pmnbの対称性を有する斜方晶のリン酸化合物でも良い。特に、LiMn1/3Ni1/3Co1/32は、低温特性とサイクル安定性とが高く、ハイブリット自動車(HEV)用リチウム電池材料として好適である。前記バインダは、正極を構成する材料と正極用集電体を密着させるものであればよく、例えば、フッ化ビニリデン、四フッ化エチレン、アクリロニトリル、エチレンオキシドなどの単独重合体又は共重合体、スチレン−ブタジエンゴムなどを挙げることができる。導電剤は、例えば、カーボンブラック、グラファイト、カーボンファイバー及び金属炭化物などのカーボン材料であり、それぞれ単独でも混合して用いても良い。
<Positive electrode>
The positive electrode is formed by applying a positive electrode mixture layer composed of a positive electrode active material, an electronic conductive material and a binder onto an aluminum foil as a current collector. Moreover, you may add a electrically conductive agent to the positive mix layer for reduction of electronic resistance. The positive electrode active material in the composition formula Li α Mn x M1 y M2 z O 2 ( wherein, M1 is at least one selected Co, from Ni, M2 is, Co, Ni, Al, B , Fe, Mg, Cr At least one selected from x + y + z = 1, 0 <α <1.2, 0.2 ≦ x ≦ 0.6, 0.2 ≦ y ≦ 0.4, 0.05 ≦ z ≦ 0.4. ) Is preferable. Among these, it is more preferable that M1 is Ni or Co and M2 is Co or Ni. LiMn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2 is more preferable. In the composition, if Ni is increased, the capacity can be increased, if Co is increased, the output at a low temperature can be improved, and if Mn is increased, the material cost can be suppressed. In addition, the additive element is effective in stabilizing the cycle characteristics. In addition, the general formula LiM x PO 4 (M: Fe or Mn, 0.01 ≦ X ≦ 0.4) and LiMn 1-x M x PO 4 (M: divalent cation other than Mn, 0.01 ≦ An orthorhombic phosphate compound having symmetry of the space group Pmnb where X ≦ 0.4) may be used. In particular, LiMn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2 has high low-temperature characteristics and high cycle stability, and is suitable as a lithium battery material for hybrid vehicles (HEV). The binder may be any material as long as the material constituting the positive electrode and the current collector for the positive electrode are in close contact with each other. For example, a homopolymer or copolymer such as vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, acrylonitrile, ethylene oxide, styrene- Examples thereof include butadiene rubber. The conductive agent is, for example, a carbon material such as carbon black, graphite, carbon fiber, and metal carbide, and each may be used alone or in combination.

<セパレータ>
以上の方法で作製した正極10及び負極12の間にセパレータ11を挿入し、正極10及び負極12の短絡を防止する。セパレータ11には、ポリエチレン、ポリプロピレン等からなるポリオレフィン系高分子シート、又はポリオレフィン系高分子と4フッ化ポリエチレンを代表とするフッ素系高分子シートを溶着させた2層構造等を使用することが可能である。電池温度が高くなったときにセパレータ11が収縮しないように、セパレータ11の表面にセラミックス及びバインダの混合物を薄層状に形成してもよい。これらのセパレータ11は、電池の充放電時にリチウムイオンを透過させる必要があるため、一般に細孔径が0.01〜10μm、気孔率が20〜90%であれば、リチウムイオン電池に使用可能である。
<Separator>
The separator 11 is inserted between the positive electrode 10 and the negative electrode 12 produced by the above method to prevent a short circuit between the positive electrode 10 and the negative electrode 12. The separator 11 can be a polyolefin polymer sheet made of polyethylene, polypropylene, or the like, or a two-layer structure in which a polyolefin polymer and a fluorine polymer sheet typified by tetrafluoropolyethylene are welded. It is. A mixture of ceramics and a binder may be formed in a thin layer on the surface of the separator 11 so that the separator 11 does not shrink when the battery temperature increases. Since these separators 11 need to allow lithium ions to permeate during charging and discharging of the battery, they can be used for lithium ion batteries as long as the pore diameter is generally 0.01 to 10 μm and the porosity is 20 to 90%. .

<電解質>
本発明の一実施形態で使用可能な電解液の代表例として、エチレンカーボネートにジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、又はエチルメチルカーボネート等を混合した溶媒に、電解質として六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、又はホウフッ化リチウム(LiBF4)を溶解させた溶液がある。本発明は、溶媒や電解質の種類、溶媒の混合比に制限されることなく、他の電解液も利用可能である。
<Electrolyte>
As a representative example of an electrolyte solution that can be used in an embodiment of the present invention, a solvent obtained by mixing ethylene carbonate with dimethyl carbonate, diethyl carbonate, or ethyl methyl carbonate, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) as an electrolyte, Alternatively, there is a solution in which lithium borofluoride (LiBF 4 ) is dissolved. The present invention is not limited to the type of solvent and electrolyte, and the mixing ratio of solvents, and other electrolytes can be used.

なお、電解液に使用可能な非水溶媒の例としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、1、2−ジメトキシエタン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド、1、3−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、テトラヒドロフラン、1、2−ジエトキシエタン、クロルエチレンカーボネート、又はクロルプロピレンカーボネート等の非水溶媒がある。本発明の電池に内蔵される正極10又は負極12上で分解しなければ、これ以外の溶媒を用いてもよい。   Examples of non-aqueous solvents that can be used in the electrolyte include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, γ-butyrolactone, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 2 -Methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, methyl propionate, ethyl propionate, phosphate triester, trimethoxymethane, dioxolane, diethyl ether, sulfolane, 3-methyl-2- There are nonaqueous solvents such as oxazolidinone, tetrahydrofuran, 1,2-diethoxyethane, chloroethylene carbonate, or chloropropylene carbonate. Other solvents may be used as long as they do not decompose on the positive electrode 10 or the negative electrode 12 incorporated in the battery of the present invention.

また、電解質の例としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、又はリチウムトリフルオロメタンスルホンイミドで代表されるリチウムのイミド塩等、多種類のリチウム塩がある。これらの塩を、上記の溶媒に溶解してできた非水電解液を電池用電解液として使用することができる。本実施形態に係る電池が有する正極10及び負極12上で分解しなければ、これ以外の電解質を用いてもよい。In addition, examples of the electrolyte, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, or imide salts such as lithium represented by lithium trifluoromethane sulfonimide, multi There are different types of lithium salts. A nonaqueous electrolytic solution obtained by dissolving these salts in the above-mentioned solvent can be used as a battery electrolytic solution. An electrolyte other than this may be used as long as it does not decompose on the positive electrode 10 and the negative electrode 12 included in the battery according to the present embodiment.

固体高分子電解質(ポリマー電解質)を用いる場合には、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリメタクリル酸メチル、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド等のイオン伝導性ポリマーを電解質に用いることができる。これらの固体高分子電解質を用いた場合、セパレータ11を省略することができる利点がある。   When a solid polymer electrolyte (polymer electrolyte) is used, an ion conductive polymer such as polyethylene oxide, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polymethyl methacrylate, polyhexafluoropropylene, and polyethylene oxide can be used for the electrolyte. When these solid polymer electrolytes are used, there is an advantage that the separator 11 can be omitted.

さらに、イオン性液体を用いることができる。例えば、1−ethyl−3−methylimidazolium tetrafluoroborate(EMI−BF4)、リチウム塩LiN(SO2CF3)2(LiTFSI)とトリグライムとテトラグライムとの混合錯体、環状四級アンモニウム系陽イオン(N−methyl−N−propylpyrrolidiniumが例示される。)、及びイミド系陰イオン(bis(fluorosulfonyl)imideが例示される。)より、正極10及び負極12にて分解しない組み合わせを選択して、本実施形態に係る電池に用いることができる。Furthermore, an ionic liquid can be used. For example, 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (EMI-BF4), mixed complex of lithium salt LiN (SO 2 CF 3 ) 2 (LiTFSI), triglyme and tetraglyme, cyclic quaternary ammonium cation (N-methyl) -N-propylpyrrolidinium is exemplified) and an imide-based anion (bis (fluorosulfonyl) imide is exemplified), and a combination that does not decompose at the positive electrode 10 and the negative electrode 12 is selected, and according to this embodiment. Can be used for batteries.

本発明の一実施形態に係るリチウムイオン電池は、例えば、上述のような負極と正極とをセパレータを介して対向して配置し、電解質を注入することによって製造することができる。本発明の一実施形態に係るリチウムイオン電池の構造は特に限定されないが、通常、正極及び負極とそれらを隔てるセパレータとを捲回して捲回式電極群にするか、又は正極、負極及びセパレータを積層させて積層型の電極群とすることができる。   A lithium ion battery according to an embodiment of the present invention can be manufactured by, for example, disposing the above-described negative electrode and positive electrode facing each other via a separator and injecting an electrolyte. The structure of the lithium ion battery according to an embodiment of the present invention is not particularly limited. Usually, the positive electrode and the negative electrode and the separator separating them are wound into a wound electrode group, or the positive electrode, the negative electrode, and the separator are combined. A stacked electrode group can be formed by stacking.

以下、本発明を実施するための形態を具体的な実施例によって説明する。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described with reference to specific examples.

<被覆負極活物質>
負極活物質として天然黒鉛100gを、過酸化水素水30%500mlに分散させ、10時間撹拌した。純水で洗浄して、ろ過した活物質を120℃真空雰囲気中で5時間乾燥した。
<Coated negative electrode active material>
100 g of natural graphite as a negative electrode active material was dispersed in 500 ml of 30% hydrogen peroxide and stirred for 10 hours. The active material washed with pure water and filtered was dried in a vacuum atmosphere at 120 ° C. for 5 hours.

得られた活物質10gを、水:エタノール混合溶媒(体積比1:9)30mlに分散させ、撹拌しながら、下記(式9)で表される反応性有機ケイ素化合物を0.1g滴下した。炭素1gに対するシランカップリング剤の重量濃度を表1に示す。   10 g of the obtained active material was dispersed in 30 ml of a water: ethanol mixed solvent (volume ratio 1: 9), and 0.1 g of a reactive organosilicon compound represented by the following (formula 9) was added dropwise with stirring. Table 1 shows the weight concentration of the silane coupling agent with respect to 1 g of carbon.

室温で1時間撹拌したのち、ろ過した固形物をエタノールで5回洗浄して、60℃真空雰囲気中で12時間乾燥したのち、メッシュ孔50μmのふるいで分粒して、反応性有機ケイ素化合物で被覆された炭素複合体材料を得た。   After stirring at room temperature for 1 hour, the filtered solid is washed 5 times with ethanol, dried in a vacuum atmosphere at 60 ° C. for 12 hours, sized with a sieve having a mesh pore of 50 μm, and reacted with a reactive organosilicon compound. A coated carbon composite material was obtained.

Figure 2013145925
Figure 2013145925

負極活物質上に被覆した反応性有機ケイ素化合物の存在については、透過型赤外吸収スペクトルを測定することにより、炭素上に存在していた酸素含有官能基と反応性ケイ素化合物の結合由来の特徴的な伸縮振動が観測されることで確認できる。本実施例において、1115cm-1付近にSi−Oの伸縮振動が確認され、共有結合が形成されていることを確認した。Regarding the presence of the reactive organosilicon compound coated on the negative electrode active material, the characteristics derived from the bond between the oxygen-containing functional group present on the carbon and the reactive silicon compound were measured by measuring the transmission infrared absorption spectrum. This can be confirmed by observing typical stretching vibration. In this example, the stretching vibration of Si—O was confirmed near 1115 cm −1 , and it was confirmed that a covalent bond was formed.

<電池の作成>
まず、正極活物質としてLiMn1/3Ni1/3Co1/32を用い、電子導電性材料としてカーボンブラック(CB1)と黒鉛(GF2)を用い、バインダとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いて、乾燥時の固形分重量を、LiMn1/3Ni1/3Co1/32:CB1:GF2:PVDF=86:9:2:3の比となるように、溶剤としてNMP(N−メチルピロリドン)を用いて正極材ペーストを調製した。
<Creation of battery>
First, LiMn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2 is used as the positive electrode active material, carbon black (CB1) and graphite (GF2) are used as the electronic conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVDF) is used as the binder. And the solid content weight at the time of drying is NMP (as a solvent so that the ratio of LiMn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2 : CB1: GF2: PVDF = 86: 9: 2: 3 A positive electrode material paste was prepared using (N-methylpyrrolidone).

この正極材ペーストを、正極集電体1となるアルミ箔に塗布し、80℃で乾燥、加圧ローラでプレス、120℃で乾燥して正極合剤層を正極集電体に形成した。   This positive electrode material paste was applied to an aluminum foil to be the positive electrode current collector 1, dried at 80 ° C., pressed with a pressure roller, and dried at 120 ° C. to form a positive electrode mixture layer on the positive electrode current collector.

次に、被覆負極活物質を用い、バインダとしてSBR、増粘剤としてCMCを用いて、乾燥時の固形分重量を、被覆負極活物質:CMC:SBR=97:1.5:1.5の比となるように、溶剤として水を用いて、負極材ペーストを調製した。   Next, using the coated negative electrode active material, using SBR as the binder and CMC as the thickener, the solid content weight at the time of drying was as follows: coated negative electrode active material: CMC: SBR = 97: 1.5: 1.5 A negative electrode material paste was prepared using water as a solvent so as to achieve a ratio.

この負極材ペーストを、負極集電体となる銅箔に塗布し、80℃で乾燥、加圧ローラでプレス、120℃で乾燥して負極合剤層を負極集電体に形成した。   This negative electrode material paste was applied to a copper foil serving as a negative electrode current collector, dried at 80 ° C., pressed with a pressure roller, and dried at 120 ° C. to form a negative electrode mixture layer on the negative electrode current collector.

電解液として、溶媒を容積組成比EC:DMC:EMC=20:40:40で混合したものを用い、リチウム塩としてLiPF6を1M溶解して電解液を作製した。As an electrolytic solution, a solvent was mixed at a volume composition ratio EC: DMC: EMC = 20: 40: 40, and 1M LiPF 6 was dissolved as a lithium salt to prepare an electrolytic solution.

作製した電極間にセパレータとリチウム参照極を挟み込み、電解液を注入し、3極式電池を作製した。   A separator and a lithium reference electrode were sandwiched between the prepared electrodes, and an electrolytic solution was injected to prepare a tripolar battery.

<電池評価>
3極式電池の初回、50サイクル後、100サイクル後、200サイクル後の容量維持率及びレート特性および、酸素含有官能基量を、それぞれ以下の手順で評価した。
<Battery evaluation>
The capacity maintenance rate and rate characteristics of the tripolar battery after the first, 50 cycles, 100 cycles, and 200 cycles, and the oxygen-containing functional group amount were evaluated by the following procedures.

<初期化>
電池を定電流0.3Cで4.1Vまで充電し、定電圧4.1Vで電流値が20mAになるまで充電し、30分の運転休止の後、0.3Cで3.0Vまで放電した。初回充電容量に対する初回放電容量を初回充放電効率と定義し、本結果を表1に示す。この操作を5回繰り返した。
<Initialization>
The battery was charged at a constant current of 0.3 C to 4.1 V, charged at a constant voltage of 4.1 V until the current value reached 20 mA, and after 30 minutes of operation stop, discharged at 0.3 C to 3.0 V. The initial discharge capacity relative to the initial charge capacity is defined as the initial charge / discharge efficiency, and the results are shown in Table 1. This operation was repeated 5 times.

<サイクル容量維持率評価方法>
続いて1Cで50サイクル、100サイクル、200サイクル充放電を繰り返した。初期容量に対する各サイクル後の放電容量を容量維持率と定義し、本結果を表1に示す。
<Cycle capacity maintenance rate evaluation method>
Then, 50 cycles, 100 cycles, and 200 cycles charge / discharge were repeated at 1C. The discharge capacity after each cycle relative to the initial capacity is defined as the capacity maintenance rate, and the results are shown in Table 1.

<高温保存容量維持率評価方法>
初期化後の電池を50℃の恒温槽で3カ月保存した。初期化の5回目の放電容量に対する、保存後の放電容量の比を容量維持率と定義し、本結果を表1に示す。
<High temperature storage capacity maintenance rate evaluation method>
The battery after initialization was stored in a thermostat at 50 ° C. for 3 months. The ratio of the discharge capacity after storage to the discharge capacity at the fifth initialization is defined as the capacity retention rate, and the results are shown in Table 1.

<酸素含有官能基量の評価方法>
酸化処理後の活物質のXPS測定を実施して、O1sピークとC1sピーク強度比(以下、O/C比と記載する)を計算した。O/C比の計算には、ピークの積分値を使用した。
<Method for evaluating oxygen-containing functional group amount>
XPS measurement of the active material after the oxidation treatment was performed, and the O1s peak and C1s peak intensity ratio (hereinafter referred to as O / C ratio) was calculated. For the calculation of the O / C ratio, the integrated value of the peak was used.

<被覆量の評価方法>
被覆材による被覆後の負極活物質のXPS測定によりSi/Cを算出した。XPS測定のケイ素1s軌道の100eVから104eVのピーク面積の積算値と,酸素1s軌道の527.5eVから536.5eVのピーク面積の積算値の比からSi/Cを算出した。
<Evaluation method of coating amount>
Si / C was calculated by XPS measurement of the negative electrode active material after coating with the coating material. Si / C was calculated from the ratio of the integrated value of the peak area of 100 eV to 104 eV of the silicon 1s orbital and the integrated value of the peak area of 527.5 eV to 536.5 eV of the oxygen 1s orbital measured by XPS measurement.

実施例1において、(式9)の代わりに、下記(式10)で表される反応性有機ケイ素化合物を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で電池作製・評価を行った。それらの結果を表1に示す。   In Example 1, instead of (Formula 9), a battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that a reactive organosilicon compound represented by the following (Formula 10) was used. The results are shown in Table 1.

本実施例において、透過赤外吸収スペクトルを測定したところ、1115cm-1付近にSi−Oの伸縮振動が確認され、共有結合が形成されていることを確認した。実施例2に対応する、負極活物質と被覆剤との結合概略図を図2に示す。In this example, when a transmission infrared absorption spectrum was measured, stretching vibration of Si—O was confirmed near 1115 cm −1 , and it was confirmed that a covalent bond was formed. FIG. 2 shows a schematic view of the bonding between the negative electrode active material and the coating material corresponding to Example 2.

Figure 2013145925
Figure 2013145925

実施例1において、(式9)の代わりに、下記(式11)で表される反応性有機ケイ素化合物を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で電池作製・評価を行った。それらの結果を表1に示す。   In Example 1, a battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that a reactive organosilicon compound represented by the following (Formula 11) was used instead of (Formula 9). The results are shown in Table 1.

本実施例において、透過赤外吸収スペクトルを測定したところ、1115cm-1付近にSi−Oの伸縮振動が確認され、共有結合が形成されていることを確認した。In this example, when a transmission infrared absorption spectrum was measured, stretching vibration of Si—O was confirmed near 1115 cm −1 , and it was confirmed that a covalent bond was formed.

Figure 2013145925
Figure 2013145925

負極活物質として天然黒鉛100gを、過酸化水素水30%500mlに分散させ、10時間撹拌した。純水で洗浄して、ろ過した活物質を120℃真空雰囲気中で5時間乾燥した。   100 g of natural graphite as a negative electrode active material was dispersed in 500 ml of 30% hydrogen peroxide and stirred for 10 hours. The active material washed with pure water and filtered was dried in a vacuum atmosphere at 120 ° C. for 5 hours.

得られた活物質20gを、キシレン60mlに分散させ、撹拌しながら、下記(式12)で表される反応性有機ケイ素化合物を0.2g滴下した。室温で1時間撹拌したのち、ろ過した固形物をエタノールで5回洗浄して、60℃真空雰囲気中で12時間乾燥して、反応性有機ケイ素化合物で被覆された炭素複合体材料を得た。   20 g of the obtained active material was dispersed in 60 ml of xylene, and 0.2 g of a reactive organosilicon compound represented by the following (formula 12) was added dropwise with stirring. After stirring at room temperature for 1 hour, the filtered solid was washed 5 times with ethanol and dried in a vacuum atmosphere at 60 ° C. for 12 hours to obtain a carbon composite material coated with a reactive organosilicon compound.

Figure 2013145925
Figure 2013145925

(式12)で表される有機ケイ素化合物で処理した、炭素複合体粒子の透過赤外吸収スペクトルを測定したところ、1115cm-1付近にSi−Oの伸縮振動が確認され、共有結合が形成されていることを確認した。When the transmission infrared absorption spectrum of the carbon composite particles treated with the organosilicon compound represented by (Formula 12) was measured, the stretching vibration of Si—O was confirmed in the vicinity of 1115 cm −1 , and a covalent bond was formed. Confirmed that.

得られた活物質10gを、水:エタノール混合溶媒(体積比1:9)30mlに分散させ、撹拌しながら、(式9)で表される反応性有機ケイ素化合物を0.1g滴下した。室温で1時間撹拌したのち、ろ過した固形物をエタノールで5回洗浄して、60℃真空雰囲気中で12時間乾燥したのち、メッシュ孔50μmのふるいで分粒して、反応性有機ケイ素化合物で被覆された炭素複合体材料を得た。   10 g of the obtained active material was dispersed in 30 ml of a water: ethanol mixed solvent (volume ratio 1: 9), and 0.1 g of the reactive organosilicon compound represented by (formula 9) was added dropwise with stirring. After stirring at room temperature for 1 hour, the filtered solid is washed 5 times with ethanol, dried in a vacuum atmosphere at 60 ° C. for 12 hours, sized with a sieve having a mesh pore of 50 μm, and reacted with a reactive organosilicon compound. A coated carbon composite material was obtained.

本実施例において、透過赤外吸収スペクトルを測定したところ、1115cm-1付近にSi−Oの伸縮振動が確認され、共有結合が形成されていることを確認した。上記活物質を用いて、実施例1と同様の方法で電池作製・評価を行った。それらの結果を表1に示す。In this example, when a transmission infrared absorption spectrum was measured, stretching vibration of Si—O was confirmed near 1115 cm −1 , and it was confirmed that a covalent bond was formed. Using the above active material, a battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

実施例4において、(式9)の代わりに、(式10)で表される反応性有機ケイ素化合物を用いたこと以外は、実施例4と同様の方法で電池作製・評価を行った。それらの結果を表1に示す。   In Example 4, a battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 4 except that the reactive organosilicon compound represented by (Formula 10) was used instead of (Formula 9). The results are shown in Table 1.

本実施例において、透過赤外吸収スペクトルを測定したところ、1115cm-1付近にSi−Oの伸縮振動が確認され、共有結合が形成されていることを確認した。上記活物質を用いて、実施例1と同様の方法で電池作製・評価を行った。それらの結果を表1に示す。In this example, when a transmission infrared absorption spectrum was measured, stretching vibration of Si—O was confirmed near 1115 cm −1 , and it was confirmed that a covalent bond was formed. Using the above active material, a battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

実施例5に対応する負極活物質と被覆剤との結合概略図を図3に示す。図3では、炭素粒子の表面に(式12)に相当する第1被覆層が形成され、第1被覆層の表面に(式10)に相当する第2被覆層が形成されている。換言すれば、被覆剤として(式10)および(式12)の二種を用いている。   FIG. 3 shows a schematic diagram of the binding between the negative electrode active material and the coating material corresponding to Example 5. In FIG. 3, a first coating layer corresponding to (Equation 12) is formed on the surface of the carbon particles, and a second coating layer corresponding to (Equation 10) is formed on the surface of the first coating layer. In other words, two types of (Formula 10) and (Formula 12) are used as the coating agent.

実施例4において、(式9)の代わりに、(式11)で表される反応性有機ケイ素化合物を用いたこと以外は、実施例4と同様の方法で電池作製・評価を行った。それらの結果を表1に示す。   In Example 4, a battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 4 except that the reactive organosilicon compound represented by (Formula 11) was used instead of (Formula 9). The results are shown in Table 1.

本実施例において、透過赤外吸収スペクトルを測定したところ、1115cm-1付近にSi−Oの伸縮振動が確認され、共有結合が形成されていることを確認した。上記活物質を用いて、実施例1と同様の方法で電池作製・評価を行った。それらの結果を表1に示す。In this example, when a transmission infrared absorption spectrum was measured, stretching vibration of Si—O was confirmed near 1115 cm −1 , and it was confirmed that a covalent bond was formed. Using the above active material, a battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

実施例1において、酸化処理時間を5時間にしたこと以外は、実施例1と同様の方法で電池作製・評価を行った。   In Example 1, a battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the oxidation treatment time was 5 hours.

実施例1において、酸化処理時間を20時間にしたこと以外は、実施例1と同様の方法で電池作製・評価を行った。   In Example 1, a battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the oxidation treatment time was 20 hours.

実施例1において、人造黒鉛を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で電池作製・評価を行った。   In Example 1, a battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that artificial graphite was used.

実施例1において、(式9)の代わりに(式13)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で電池作製・評価を行った。   In Example 1, a battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that (Equation 13) was used instead of (Equation 9).

実施例1において、(式9)の代わりに(式14)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で電池作製・評価を行った。   In Example 1, a battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that (Expression 14) was used instead of (Expression 9).

実施例11において、被覆材濃度を0.08%にしたこと以外は、実施例11と同様の方法で電池作製・評価を行った。   In Example 11, a battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 11 except that the coating material concentration was 0.08%.

実施例11において、被覆材濃度を0.5%にしたこと以外は、実施例11と同様の方法で電池作製・評価を行った。   In Example 11, a battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 11 except that the coating material concentration was 0.5%.

実施例11において、被覆材濃度を0.8%にしたこと以外は、実施例11と同様の方法で電池作製・評価を行った。   In Example 11, a battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 11 except that the coating material concentration was 0.8%.

〔比較例1〕
実施例1において、酸化処理、被覆処理を行わない活物質を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で電池作製・評価を行った。それらの結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
In Example 1, a battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that an active material that was not subjected to oxidation treatment or coating treatment was used. The results are shown in Table 1.

〔比較例2〕
実施例1において、活物質の酸化処理時間を1時間に変更し、被覆処理を行わない活物質を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で電池作製・評価を行った。それらの結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
In Example 1, the battery was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the oxidation treatment time of the active material was changed to 1 hour and an active material that was not subjected to coating treatment was used. The results are shown in Table 1.

〔比較例3〕
実施例1において、活物質の酸化処理時間を5時間に変更し、被覆処理を行わない活物質を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で電池作製・評価を行った。それらの結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
In Example 1, the battery was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the oxidation treatment time of the active material was changed to 5 hours and an active material that was not subjected to coating treatment was used. The results are shown in Table 1.

〔比較例4〕
実施例1において、活物質の酸化処理時間を20時間に変更し、被覆処理を行わない活物質を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で電池作製・評価を行った。それらの結果を表1に示す。
[Comparative Example 4]
In Example 1, the battery was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the active material oxidation treatment time was changed to 20 hours and an active material that was not subjected to coating treatment was used. The results are shown in Table 1.

〔比較例5〕
実施例1において、酸化処理時間を1時間にしたこと以外は、実施例1と同様の方法で電池作製・評価を行った。
[Comparative Example 5]
In Example 1, a battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the oxidation treatment time was 1 hour.

〔比較例6〕
比較例1において、負極活物質として人造黒鉛を用いたこと以外は、比較例1と同様の方法で電池作製・評価を行った。
[Comparative Example 6]
In Comparative Example 1, a battery was prepared and evaluated in the same manner as in Comparative Example 1 except that artificial graphite was used as the negative electrode active material.

〔比較例7〕
比較例5において、負極活物質として人造黒鉛を用いたこと以外は、比較例5と同様の方法で電池作製・評価を行った。
[Comparative Example 7]
In Comparative Example 5, a battery was prepared and evaluated in the same manner as in Comparative Example 5 except that artificial graphite was used as the negative electrode active material.

<考察>
負極活物質に酸化処理を施したのちに反応性有機ケイ素化合物を被覆した実施例1〜8記載の電池は、酸化処理と被覆処理を施さない比較例1記載の電池に比べ、充放電時の容量劣化が小さいことが分かる。
<Discussion>
The batteries described in Examples 1 to 8, in which the negative active material was oxidized and then coated with a reactive organosilicon compound, were compared to the battery described in Comparative Example 1 that was not subjected to oxidation and coating. It can be seen that the capacity deterioration is small.

酸化処理のみを施した比較例2〜4は、初回充放電効率が減少している。これは、活物質表面に挿入された酸素含有官能基が、充電時に負極表面で還元分解されて、不可逆容量の要因になるためだと思われる。   In Comparative Examples 2 to 4 where only the oxidation treatment is performed, the initial charge / discharge efficiency is reduced. This is presumably because the oxygen-containing functional group inserted on the active material surface is reduced and decomposed on the negative electrode surface during charging, causing irreversible capacity.

また、酸化処理を一時間行った比較例5では、O/C比の値が1.23と十分でないことがわかる。このことから、今回の実験環境下においては、酸化処理は、2〜3時間以上行うことが好ましく、O/C比の値は、2.5以上になることが好ましいことがわかる。効率的な酸化処理により、時間はより短くすることができると考えられる。   Moreover, in the comparative example 5 which performed oxidation treatment for 1 hour, it turns out that the value of O / C ratio is not enough with 1.23. From this, it can be seen that in the present experimental environment, the oxidation treatment is preferably performed for 2 to 3 hours or more, and the value of the O / C ratio is preferably 2.5 or more. It is considered that the time can be shortened by an efficient oxidation treatment.

酸化処理を施した後に、まず(式12)で表される反応性有機ケイ素化合物で処理して、さらに(式9)〜(式11)で被覆処理した実施例4〜6が最も良い充放電特性を示した。(式12)で前処理して第1被覆層を形成することによって、反応性有機ケイ素化合物との反応サイトが増大して、反応性有機ケイ素化合物からなる第2被覆層が増加するためだと思われる。   After the oxidation treatment, Examples 4 to 6 in which the treatment with the reactive organosilicon compound represented by (Formula 12) and the coating treatment with (Formula 9) to (Formula 11) are performed are the best charge / discharge The characteristics are shown. By pretreating with (Formula 12) to form the first coating layer, the reaction site with the reactive organosilicon compound increases, and the second coating layer made of the reactive organosilicon compound increases. Seem.

実施例1〜8と比較例1〜5は、負極活物質として天然黒鉛を用いた場合の比較であるが、負極活物質として人造黒鉛を用いた実施例9と比較例6〜7の比較においても、負極活物質として天然黒鉛を用いた場合と同様の傾向が見られた。   Examples 1-8 and Comparative Examples 1-5 are comparisons when natural graphite is used as the negative electrode active material, but in comparison between Example 9 and Comparative Examples 6-7 using artificial graphite as the negative electrode active material. Also, the same tendency as in the case of using natural graphite as the negative electrode active material was observed.

実施例12〜14は、被覆材の濃度を0.08、0.5、0.8wt%と変化させた実施例である。被覆材の濃度を0.08wt%から0.5wt%へ上げることで容量維持率が上昇した(表1)。しかし、0.8wt%における容量維持率は、0.5wt%の時と比べ、低下した。   Examples 12 to 14 are examples in which the concentration of the coating material was changed to 0.08, 0.5, and 0.8 wt%. The capacity retention rate increased by increasing the concentration of the coating material from 0.08 wt% to 0.5 wt% (Table 1). However, the capacity retention rate at 0.8 wt% was lower than that at 0.5 wt%.

実施例10、1、11は、それぞれ式13、式9、式14で表わされる被覆材を用いた実施例である。式13、式9、式14はそれぞれ、Si元素に結合する炭素鎖の炭素数が6、12、18である。炭素数の増加に伴って容量維持率は上昇することがわかった。   Examples 10, 1, and 11 are examples using the covering materials represented by Formula 13, Formula 9, and Formula 14, respectively. In Formula 13, Formula 9, and Formula 14, the carbon number of the carbon chain bonded to the Si element is 6, 12, and 18, respectively. It was found that the capacity retention rate increased with increasing carbon number.

Figure 2013145925
Figure 2013145925

10 正極
11 セパレータ
12 負極
13 電池缶
14 正極タブ
15 負極タブ
16 内蓋
17 内圧開放弁
18 ガスケット
19 PTC素子
20 電池蓋
21 軸芯
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Positive electrode 11 Separator 12 Negative electrode 13 Battery can 14 Positive electrode tab 15 Negative electrode tab 16 Inner cover 17 Internal pressure release valve 18 Gasket 19 PTC element 20 Battery cover 21 Axle core

Claims (15)

負極活物質と、
前記負極活物質の表面に形成された被覆剤と、を有するリチウムイオン二次電池用負極材であって、
前記負極活物質に前記被覆剤が結合され、
前記被覆剤は、下記(式1)で表される少なくとも一種の化合物であり、
前記負極活物質は、炭素元素および酸素元素を含み、
XPS測定によりもとめられる前記負極活物質の前記酸素元素濃度に対する前記炭素元素濃度の比(O/C比)は、2.5以上であるリチウムイオン二次電池用負極材。
Figure 2013145925
((式1)において、R11、R12、R13、R14は、炭素、酸素、窒素、ケイ素、リンのいずれか少なくとも一種を含む官能基である。R11、R12、R13、R14のうち少なくとも一つは、前記負極活物質と結合する結合基である。)
A negative electrode active material;
A negative electrode material for a lithium ion secondary battery having a coating formed on the surface of the negative electrode active material,
The coating agent is bound to the negative electrode active material,
The coating agent is at least one compound represented by the following (formula 1):
The negative electrode active material contains a carbon element and an oxygen element,
The negative electrode material for a lithium ion secondary battery, wherein the ratio of the carbon element concentration to the oxygen element concentration (O / C ratio) of the negative electrode active material determined by XPS measurement is 2.5 or more.
Figure 2013145925
(In (Formula 1), R 11 , R 12 , R 13 and R 14 are functional groups containing at least one of carbon, oxygen, nitrogen, silicon and phosphorus. R 11 , R 12 , R 13 , At least one of R 14 is a linking group that binds to the negative electrode active material.)
請求項1において、
前記結合基は、(式2)、(式3)、(式4)のいずれか一種以上であるリチウムイオン二次電池用負極材。
Figure 2013145925
Figure 2013145925
Figure 2013145925
((式2)において、R21は、炭素数1〜18のアルキル基である。
(式3)において、R31はハロゲン元素または炭素数1〜18のハロゲン化アルキルである。
(式4)において、R41、R42、R43は、炭素、酸素、窒素、ケイ素、リン元素のいずれか少なくとも一種からなる官能基である。)
In claim 1,
The bonding group is a negative electrode material for a lithium ion secondary battery that is any one or more of (Formula 2), (Formula 3), and (Formula 4).
Figure 2013145925
Figure 2013145925
Figure 2013145925
(In (Formula 2), R < 21 > is a C1-C18 alkyl group.
In (Formula 3), R 31 is a halogen element or an alkyl halide having 1 to 18 carbon atoms.
In (Formula 4), R 41 , R 42 , and R 43 are functional groups composed of at least one of carbon, oxygen, nitrogen, silicon, and phosphorus elements. )
請求項1または2において、
前記R11、R12、R13、R14、R41、R42、R43は、水素基、炭素数1〜18のアルキル基、水酸基、フェニル基、ポリアルキレンオキシド基、ポリシロキサン基、アルキル基、ポリホスファゼン基、または、前記結合基の一種以上であるリチウムイオン二次電池用負極材。
In claim 1 or 2,
R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 41 , R 42 and R 43 are a hydrogen group, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a hydroxyl group, a phenyl group, a polyalkylene oxide group, a polysiloxane group, an alkyl group. A negative electrode material for a lithium ion secondary battery, which is a group, a polyphosphazene group, or one or more of the above bonding groups.
請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記O/C比は、2.5以上30以下であるリチウムイオン二次電池用負極材。
In any of claims 1 to 3,
The negative electrode material for a lithium ion secondary battery, wherein the O / C ratio is 2.5 or more and 30 or less.
請求項4において、
前記O/C比は、4.0以上7.0以下であるリチウムイオン二次電池用負極材。
In claim 4,
The negative electrode material for a lithium ion secondary battery, wherein the O / C ratio is 4.0 or more and 7.0 or less.
請求項1ないし請求項5のいずれかにおいて、
前記被覆材は、前記負極活物質に対して、0.1重量%以上、0.8重量%以下反応させるリチウムイオン二次電池。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The said covering material is a lithium ion secondary battery made to react 0.1 weight% or more and 0.8 weight% or less with respect to the said negative electrode active material.
請求項2ないし6のいずれかにおいて、
前記R11、R12、R13、R14、R41、R42、R43は、(式5)、(式6)、(式7)、(式8)または、前記結合基のいずれかであるリチウムイオン二次電池用負極材。
Figure 2013145925
Figure 2013145925
Figure 2013145925
Figure 2013145925
((式5)において、R51、R52、R53は、水素または、炭素数1〜18のアルキル基であり、nは1以上100以下である。
(式6)において、R61は、水素または、炭素数1〜18のアルキル基であり、mは1以上100以下である。
(式7)において、R71は、水素または、炭素数1〜18のアルキル基であり、mは1以上100以下である。
(式8)において、R81、R82、R83は、水素または、炭素数1〜18のアルキル基であり、lは1以上100以下である。)
In any of claims 2 to 6,
R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 41 , R 42 , and R 43 are either (Formula 5), (Formula 6), (Formula 7), (Formula 8), or any of the above-mentioned linking groups. A negative electrode material for a lithium ion secondary battery.
Figure 2013145925
Figure 2013145925
Figure 2013145925
Figure 2013145925
In (Equation (5), R 51, R 52 , R 53 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, n represents 100 or less 1 or more.
In (Formula 6), R 61 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and m is 1 or more and 100 or less.
In (Formula 7), R 71 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and m is 1 or more and 100 or less.
In (Formula 8), R 81 , R 82 , and R 83 are hydrogen or an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and 1 is 1 or more and 100 or less. )
請求項1ないし7のいずれかにおいて、
前記負極活物質は、天然黒鉛であるリチウムイオン二次電池用負極材。
In any one of Claims 1 thru | or 7,
The negative electrode active material is a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, which is natural graphite.
請求項1ないし8のいずれかにおいて、
前記負極活物質は、酸化処理されたものであるリチウムイオン二次電池用負極材。
In any of claims 1 to 8,
The negative electrode active material is a negative electrode material for a lithium ion secondary battery that has been oxidized.
請求項1ないし9のいずれかにおいて、
XPS測定によりもとめられる前記リチウムイオン二次電池用負極材の表面の前記炭素元素濃度に対するケイ素元素濃度の比(Si/C比)は、0.1%以上10%以下であるリチウムイオン二次電池用負極材。
In any one of Claim 1 thru | or 9,
The ratio of the silicon element concentration to the carbon element concentration (Si / C ratio) on the surface of the negative electrode material for a lithium ion secondary battery determined by XPS measurement is 0.1% or more and 10% or less. Negative electrode material.
請求項1ないし10のいずれかにおいて、
前記被覆剤は、(式9)、(式10)、(式11)、(式12),(式13),(式14)のいずれか一種以上であるリチウムイオン二次電池用負極材。
Figure 2013145925
Figure 2013145925
Figure 2013145925
Figure 2013145925
Figure 2013145925
Figure 2013145925
In any one of Claims 1 thru | or 10,
The said coating agent is a negative electrode material for lithium ion secondary batteries which is any one or more of (Formula 9), (Formula 10), (Formula 11), (Formula 12), (Formula 13), and (Formula 14).
Figure 2013145925
Figure 2013145925
Figure 2013145925
Figure 2013145925
Figure 2013145925
Figure 2013145925
請求項11において、
前記被覆剤は、(式9)、(式10)、(式11)、(式12),(式13),(式14)のいずれか二種以上であるリチウムイオン二次電池用負極材。
In claim 11,
The said coating agent is a negative electrode material for lithium ion secondary batteries which is any 2 or more types of (Formula 9), (Formula 10), (Formula 11), (Formula 12), (Formula 13), (Formula 14) .
請求項1ないし12のいずれかのリチウムイオン二次電池用負極材を有するリチウムイオン二次電池用負極。   The negative electrode for lithium ion secondary batteries which has the negative electrode material for lithium ion secondary batteries in any one of Claims 1 thru | or 12. 請求項13のリチウムイオン二次電池用負極を有するリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery which has a negative electrode for lithium ion secondary batteries of Claim 13. 負極活物質と、前記負極活物質の表面に形成された被覆剤と、を有するリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法であって、
前記負極活物質に前記被覆剤が結合され、
前記被覆剤は、下記(式1)で表される少なくとも一種の化合物であり、
前記負極活物質は、2時間以上酸化処理工程により酸化されたものであるリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法。
Figure 2013145925
((式1)において、R11、R12、R13、R14は、炭素、酸素、窒素、ケイ素、リンのいずれか少なくとも一種を含む官能基である。R11、R12、R13、R14のうち少なくとも一つは、前記負極活物質と結合する結合基である。)
A method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, comprising: a negative electrode active material; and a coating formed on a surface of the negative electrode active material,
The coating agent is bound to the negative electrode active material,
The coating agent is at least one compound represented by the following (formula 1):
The said negative electrode active material is a manufacturing method of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries which is oxidized by the oxidation process process for 2 hours or more.
Figure 2013145925
(In (Formula 1), R 11 , R 12 , R 13 and R 14 are functional groups containing at least one of carbon, oxygen, nitrogen, silicon and phosphorus. R 11 , R 12 , R 13 , At least one of R 14 is a linking group that binds to the negative electrode active material.)
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