JPWO2015146960A1 - Non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material, method for producing non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material, and non-aqueous secondary battery - Google Patents

Non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material, method for producing non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material, and non-aqueous secondary battery Download PDF

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Abstract

初期サイクル時にみられる充放電不可逆容量が十分に小さく、優れた低温入出力特性を有し、初期サイクル時、及び高温保存時におけるガス発生が少ない非水系二次電池を得ることが可能な負極材料を提供し、その結果として、高性能な非水系二次電池を提供する。リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材(A)と、有機化合物(B)を含有する非水系二次電池負極用炭素材であって、下記式1で表されるメソ孔表面積比(SAa/SAb)が0.67以上であることを特徴とする、非水系二次電池負極用炭素材(C)。(式1) SAa/SAb=窒素吸着法により求めた2nm以上4nm未満のメソ孔表面積/窒素吸着法により求めた4nm以上35nm以下のメソ孔表面積Negative electrode material capable of obtaining a non-aqueous secondary battery having sufficiently low charge / discharge irreversible capacity during initial cycle, excellent low-temperature input / output characteristics, and low gas generation during initial cycle and high-temperature storage As a result, a high-performance non-aqueous secondary battery is provided. A carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode containing a carbon material (A) capable of occluding and releasing lithium ions and an organic compound (B), wherein the mesopore surface area ratio (SAa / SAb) is 0.67 or more, Carbon material (C) for non-aqueous secondary battery negative electrode. (Formula 1) SAa / SAb = Mesopore surface area of 2 nm or more and less than 4 nm obtained by nitrogen adsorption method / Mesopore surface area of 4 nm or more and 35 nm or less obtained by nitrogen adsorption method

Description

本発明は、炭素材と、その炭素材を用いた非水系二次電池用負極を備えた非水系二次電池と、その炭素材の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a carbon material, a non-aqueous secondary battery including a negative electrode for a non-aqueous secondary battery using the carbon material, and a method for producing the carbon material.

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

リチウムイオン二次電池については、負極用活物質として、黒鉛等の炭素材料を使用することが知られている。中でも、黒鉛化度の大きい黒鉛は、リチウムイオン二次電池用の負極用活物質として用いた場合、黒鉛のリチウム吸蔵の理論容量である372mAh/gに近い容量が得られ、さらに、コスト・耐久性にも優れることから、負極用活物質として好ましいことが知られている。一方、高容量化のために負極材料を含む活物質層を高密度化すると、材料の破壊・変形により、初期サイクル時の充放電不可逆容量の増加、大電流充放電特性の低下、サイクル特性の低下といった問題点があった。   For lithium ion secondary batteries, it is known to use a carbon material such as graphite as the negative electrode active material. Among them, graphite having a high degree of graphitization, when used as an active material for a negative electrode for a lithium ion secondary battery, has a capacity close to 372 mAh / g, which is the theoretical capacity for lithium occlusion of graphite. Since it is excellent also in the property, it is known that it is preferable as an active material for negative electrodes. On the other hand, when the active material layer containing the negative electrode material is densified to increase the capacity, the destruction / deformation of the material increases the irreversible capacity of charge / discharge during the initial cycle, decreases the large current charge / discharge characteristics, reduces the cycle characteristics. There was a problem of decline.

また、上記のような炭素材料を、リチウムイオン二次電池の負極用活物質として使用した場合、通常、炭素材料の表面に、結着剤等に用いられる高分子化合物や非水系電解液との反応によってSEI(Solid Electrolyte Interface)と呼ばれる保護被膜が形成される。SEIにより、炭素材料と電解液との接触が防がれ、活性な炭素材料による電解液の分解等が抑制され、負極表面の化学的安定性が保たれることが知られている。
しかしながら、炭素材料を負極用活物質として使用したリチウムイオン二次電池においては、SEI被膜生成や、副反応生成物としてのガス発生によって、初期サイクル時の充放電不可逆容量が増大し、結果として、高容量化に至らないといった課題があった。さらには、安定なSEI被膜が形成されることで、負極における界面抵抗が上昇し、電池の入出力特性が低下するという課題もあった。
In addition, when the carbon material as described above is used as an active material for a negative electrode of a lithium ion secondary battery, usually, the surface of the carbon material is combined with a polymer compound used for a binder or the like and a non-aqueous electrolyte solution. A protective coating called SEI (Solid Electrolyte Interface) is formed by the reaction. It is known that SEI prevents contact between the carbon material and the electrolytic solution, suppresses decomposition of the electrolytic solution by the active carbon material, and maintains the chemical stability of the negative electrode surface.
However, in a lithium ion secondary battery using a carbon material as an active material for a negative electrode, the charge / discharge irreversible capacity during the initial cycle increases due to the generation of SEI film and the generation of gas as a side reaction product. There was a problem that the capacity could not be increased. In addition, the formation of a stable SEI film increases the interfacial resistance of the negative electrode, which reduces the input / output characteristics of the battery.

上記の問題を解決するために、例えば、特許文献1には、天然黒鉛を用いて球形化処理(力学的エネルギー処理)を施すことにより球形化天然黒鉛を製造し、更に球形化天然黒鉛を核黒鉛とし、その表面に非晶質炭素を被覆する技術が開発されてきた。しかしながら、特許文献1で開示されている球形化天然黒鉛では、高容量で、良好な急速充放電特性は得られるものの、電解液の過剰な分解が起こるため、初回不可逆容量や充放電サイクル特性が不十分で、副反応生成ガスの発生量も多く、更なる改良が必要であった。   In order to solve the above problem, for example, in Patent Document 1, spheroidized natural graphite is produced by performing spheronization treatment (mechanical energy treatment) using natural graphite, and the spheroidized natural graphite is used as a core. A technique for forming graphite and coating amorphous carbon on the surface thereof has been developed. However, the spheroidized natural graphite disclosed in Patent Document 1 has a high capacity and good rapid charge / discharge characteristics, but excessive decomposition of the electrolyte occurs. Therefore, the initial irreversible capacity and charge / discharge cycle characteristics are low. Insufficient amount of side reaction product gas was generated, and further improvement was necessary.

一方で、電解液の過剰な分解を抑制する技術として、負極用活物質である炭素材料を高分子などで被覆する方法が知られている。例えば、特許文献2には、非水電解液の分解、及びその分解生成物が負極表面上へ堆積することを抑制し、初期充放電効率や充放電サイクル特性を向上させることを目的として、炭素材料の表面にポリエチレンオキサイド等のイオン伝導性高分子やポリビニルアルコール等の水溶性高分子からなる被覆層を設ける方法が開示されている。
また、特許文献3には、負極を製造する場合に、水中で負に帯電する水溶性高分子物質(ポリスチレンスルホン酸やマレイン酸が共重合されているポリスチレンスルホン酸)で表面の少なくとも一部が被覆された炭素を負極用活物質として含有するものを用い、かつ非水系電解液としてプロピレンカーボネートよりも高い電位で還元される化合物を含有するものを用いた非水系二次電池が開示されている。また、特許文献4には、表面酸素官能基を付与して水溶性高分子との接着性を向上させた球形化天然黒鉛に水溶性高分子を添着する方法が開示されている。特許文献5には、初期効率と入出力特性の向上を目的として、電解液への溶解性が高い高分子材料(C−1)を1μm以下の細孔に添着し、さらに電解液への溶解性が低い高分子材料(C−2)をC−1と異なる場所に添着する方法が開示されている。特許文献6には、球形化黒鉛に非水系電解液に難溶でπ共役構造と特定の電気伝導率を有する有機化合物を被覆させることにより、不可逆容量やガス発生を低減させる技術が開示されている。特許文献7には、炭素性物質にポリスチレンスルホン酸などの水溶性高分子を被覆させることにより、細孔径2nm以上3.5nm以下の積算細孔容積を低減させ、不可逆容量を低減させる技術が開示されている。
On the other hand, as a technique for suppressing excessive decomposition of an electrolytic solution, a method of coating a carbon material, which is an active material for a negative electrode, with a polymer or the like is known. For example, Patent Document 2 discloses carbon for the purpose of suppressing decomposition of a nonaqueous electrolytic solution and deposition of the decomposition product on the surface of the negative electrode and improving initial charge / discharge efficiency and charge / discharge cycle characteristics. A method of providing a coating layer made of an ion conductive polymer such as polyethylene oxide or a water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol on the surface of the material is disclosed.
Patent Document 3 discloses that when manufacturing a negative electrode, a water-soluble polymer substance (polystyrene sulfonic acid in which polystyrene sulfonic acid or maleic acid is copolymerized) that is negatively charged in water is used and at least part of the surface thereof A non-aqueous secondary battery using a material containing coated carbon as a negative electrode active material and a non-aqueous electrolyte containing a compound that is reduced at a higher potential than propylene carbonate is disclosed. . Patent Document 4 discloses a method of attaching a water-soluble polymer to spheroidized natural graphite having a surface oxygen functional group added to improve adhesion to the water-soluble polymer. In Patent Document 5, for the purpose of improving initial efficiency and input / output characteristics, a polymer material (C-1) having high solubility in an electrolytic solution is attached to pores of 1 μm or less, and further dissolved in the electrolytic solution. A method of attaching a polymer material (C-2) having a low property to a place different from C-1 is disclosed. Patent Document 6 discloses a technique for reducing irreversible capacity and gas generation by coating spheroidized graphite with an organic compound that is hardly soluble in a non-aqueous electrolyte and has a π-conjugated structure and specific electrical conductivity. Yes. Patent Document 7 discloses a technique for reducing an irreversible capacity by reducing a cumulative pore volume having a pore diameter of 2 nm to 3.5 nm by coating a carbonaceous material with a water-soluble polymer such as polystyrene sulfonic acid. Has been.

特許第3534391号公報Japanese Patent No. 3534391 特開平11−120992号公報JP-A-11-129992 特許第4134504号公報Japanese Patent No. 4134504 特開2011−198710号公報JP 2011-198710 A 特許第4967268号公報Japanese Patent No. 4967268 WO2013/122115号WO2013 / 122115 特開2014−011093号公報JP 2014-011093 A

しかしながら、本発明者らの検討によると、特許文献1で開示されている球形化天然黒鉛では、高容量で、良好な急速充放電特性は得られるものの、非水電解液の過剰な分解が起こるため、初期充放電効率や充放電サイクル特性が不十分で副反応生成ガスの発生量も多く、更なる改良が必要であった。
また、特許文献2に開示されているイオン伝導性高分子や水溶性高分子で炭素材料に被覆すると、炭素材料に対する接着性が不十分で、且つ電解液に対して膨潤性を有することから、このような炭素材料を負極用活物質として用いると初期充放電効率、充放電サイクル特性、及び安定性が未だ不十分であった。
特許文献3に開示されている技術では、何も被覆しない炭素材料に比べると初期充放電効率は多少向上するものの、高分子のイオン電導性が不十分であることによる負極の界面抵抗(負極抵抗)の上昇、及び電解液の還元分解を十分に抑制出来ないため、ガス発生の抑制及び、サイクル特性の十分な改善効果は得られなかった。
特許文献4に開示されている高分子を炭素材料に付着させた炭素材料では、高分子と炭素材料との接着性を向上させることにより初期充放電効率や安定性は向上するものの、Liイオンの挿入脱離サイトを過剰に覆ってしまい、また用いた高分子のイオン伝導性も不十分であることから、低温入出力特性が不十分であることが明らかとなった。
特許文献5に記載の技術では、1μm以下の細孔に電解液への溶解性が高い高分子材料(C−1)を添着させたことにより、負極界面抵抗が低減して入出力特性の向上へ一定の効果が得られたが、注目している細孔径が1μmという比較的大きい細孔のみであり、Liイオン挿入脱離サイトに対応する数nm程度のメソ孔領域の細孔には注目していないために、入出力特性はまだ不十分であった。さらに、C−1は電解液への溶解性があるために、電解液が黒鉛表面に接してしまい、初期充放電効率、保存特性、充放電サイクル特性が不十分であった。
特許文献6や特許文献7に記載の技術では、Liイオンの挿入脱離サイトを過剰に覆ってしまうために、低温入出力特性が不十分であることが明らかとなった。
However, according to the study by the present inventors, the spheroidized natural graphite disclosed in Patent Document 1 has a high capacity and good rapid charge / discharge characteristics, but excessive decomposition of the nonaqueous electrolyte occurs. Therefore, the initial charge / discharge efficiency and charge / discharge cycle characteristics are insufficient, the amount of side reaction product gas generated is large, and further improvement is required.
In addition, when the carbon material is coated with an ion conductive polymer or a water-soluble polymer disclosed in Patent Document 2, the adhesion to the carbon material is insufficient and the electrolyte solution is swellable. When such a carbon material is used as the negative electrode active material, initial charge / discharge efficiency, charge / discharge cycle characteristics, and stability are still insufficient.
In the technique disclosed in Patent Document 3, although the initial charge / discharge efficiency is somewhat improved as compared with the carbon material not coated with anything, the interface resistance of the negative electrode (negative electrode resistance) due to insufficient ionic conductivity of the polymer. ) And reductive decomposition of the electrolytic solution could not be sufficiently suppressed, and thus gas generation suppression and sufficient improvement in cycle characteristics could not be obtained.
In the carbon material in which the polymer disclosed in Patent Document 4 is attached to the carbon material, the initial charge / discharge efficiency and stability are improved by improving the adhesion between the polymer and the carbon material. The insertion / desorption site was covered excessively, and the ionic conductivity of the polymer used was insufficient, which revealed that the low-temperature input / output characteristics were insufficient.
In the technique described in Patent Document 5, by adding a polymer material (C-1) having high solubility in an electrolyte solution to pores of 1 μm or less, negative electrode interface resistance is reduced and input / output characteristics are improved. Although a certain effect was obtained, only the relatively large pores with a pore size of 1 μm are of interest, and attention is paid to pores in the mesopore region of about several nm corresponding to the Li ion insertion / desorption site As a result, the input / output characteristics were still insufficient. Furthermore, since C-1 has solubility in an electrolytic solution, the electrolytic solution comes into contact with the graphite surface, and initial charge / discharge efficiency, storage characteristics, and charge / discharge cycle characteristics are insufficient.
With the techniques described in Patent Document 6 and Patent Document 7, it has become clear that the low-temperature input / output characteristics are insufficient because the insertion and desorption sites of Li ions are excessively covered.

本発明は、かかる背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は初期サイクル時における充放電効率が十分に高く、優れた低温入出力特性を有し、初期サイクル時、及び高温保存時におけるガス発生が少ない非水系二次電池を得ることが可能な炭素材を提供し、その結果として、高性能な非水系二次電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of the background art, and the problem is that the charge / discharge efficiency at the initial cycle is sufficiently high, and has excellent low-temperature input / output characteristics, at the initial cycle, and at high-temperature storage. The object is to provide a carbon material capable of obtaining a non-aqueous secondary battery with less gas generation, and as a result, to provide a high-performance non-aqueous secondary battery.

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材(A)(以下、「炭素材(A)」ともいう。)と、有機化合物(B)を含有する非水系二次電池負極用炭素材において、細孔径2nm以上4nm未満のメソ孔由来の表面積(SAa)と、細孔径4nm以上35nm以下のメソ孔径由来の表面積(SAb)の比(SAa/SAb)を特定の高い値の範囲とすることで、初期サイクル時の充放電効率(以下、初期効率ともいう。)が高く、優れた低温入出力特性を有し、初期サイクル時、及び高温保存時におけるガス発生が少ない非水系二次電池負極材を得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
また、このような炭素材を製造するために好ましい、新規な製造方法として、特定のメソ孔容積量を有し、特定の昇温時において脱離する硫黄酸化物が特定の範囲内にあり、つまり活性の高い状態で存在する硫黄成分が特定の範囲内にあり、且つ分散液としたときのpHが特定の範囲内にある炭素材(A)を用い、さらに特定の構造を有する有機化合物(B)を用いる方法に想到し、炭素材(A)表面の細孔径4nm以上35nm以下のメソ細孔を高選択的に被覆できることを見出した。この結果、SAa/SAbを特定の高い値の範囲になるように、有機化合物(B)を添着させることが可能となることを見出した。
本発明にかかる炭素材が前記効果を奏する理由については、次の様に考えている。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that a carbon material (A) capable of occluding and releasing lithium ions (hereinafter also referred to as “carbon material (A)”), and an organic compound. In the carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode containing (B), a surface area derived from mesopores having a pore diameter of 2 nm or more and less than 4 nm (SAa) and a surface area derived from mesopore diameters of a pore diameter of 4 nm or more and 35 nm or less (SAb) By setting the ratio (SAa / SAb) within a specific high value range, the charge / discharge efficiency at the initial cycle (hereinafter also referred to as the initial efficiency) is high, and it has excellent low-temperature input / output characteristics. And it discovered that the non-aqueous secondary battery negative electrode material with few gas generation | occurrence | production at the time of high temperature storage was obtained, and came to complete this invention.
In addition, as a preferable new production method for producing such a carbon material, a specific mesopore volume, sulfur oxide desorbed at a specific temperature rise is within a specific range, That is, an organic compound having a specific structure using a carbon material (A) having a sulfur component present in a highly active state within a specific range and having a pH within a specific range as a dispersion. B) was conceived and it was found that mesopores having a pore diameter of 4 nm to 35 nm on the surface of the carbon material (A) can be coated with high selectivity. As a result, it was found that the organic compound (B) can be attached so that the SAa / SAb falls within a specific high value range.
The reason why the carbon material according to the present invention has the above effect is considered as follows.

すなわち、炭素材(A)表面に存在する細孔のうち、2nm以上4nm未満のメソ孔は、充放電におけるLiイオンの挿入・脱離反応への寄与が大きいと考えられる。この細孔径2nm以上4nm未満のメソ孔の表面を覆うことなく、Liイオンの挿入・脱離反応への関与が少ない細孔径4nm以上35nm以下のメソ孔表面を選択的に有機化合物(B)で保護する(「SAa/SAb」を特定の高い値の範囲とする)ことにより、Liイオンの挿入・脱離反応の抵抗を増大させることなく、電解液の分解反応を抑制し、初期充放電効率の向上やガス発生の低減という効果を顕著に発現することが出来たと考えられる。   That is, it is considered that the mesopores of 2 nm or more and less than 4 nm among the pores existing on the surface of the carbon material (A) have a large contribution to the Li ion insertion / desorption reaction in charge / discharge. Without covering the surface of the mesopores having a pore diameter of 2 nm or more and less than 4 nm, the mesopore surface having a pore diameter of 4 nm or more and 35 nm or less that is less involved in the insertion / desorption reaction of Li ions is selectively formed with an organic compound (B). By protecting ("SAa / SAb" in a specific high value range), the decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed without increasing the resistance of Li ion insertion / desorption reaction, and the initial charge / discharge efficiency It is considered that the effect of improving the gas and reducing the generation of gas could be remarkably exhibited.

すなわち本発明の要旨は以下のとおりである。
<1>リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材(A)と、有機化合物(B)を含有する非水系二次電池負極用炭素材であって、下記式(1)で表されるメソ孔表面積比(SAa/SAb)が0.67以上であることを特徴とする、非水系二次電池負極用炭素材(C)。
式(1) SAa/SAb=窒素吸着法により求めた細孔径2nm以上4nm未満のメソ孔表面積/窒素吸着法により求めた細孔径4nm以上35nm以下のメソ孔表面積
<2>前記式1で表されるメソ孔表面積比(SAa/SAb)が0.90以下であることを特徴とする、<1>に記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)。
<3>窒素吸着法により求めた細孔径35nm以下のメソ孔容積が0.008mL/g以上であることを特徴とする、<1>または<2>に記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)。
<4>前記炭素材(A)が球形化天然黒鉛であることを特徴とする、<1>から<3>のいずれか1つに記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)。
<5>前記炭素材(A)の窒素吸着法により求めた細孔径35nm以下のメソ孔容積が0.008mL/g以上であることを特徴とする、<1>から<4>のいずれか1つに記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)。
<6>前記有機化合物(B)がπ共役構造を有することを特徴とする、<1>から<5>のいずれか1つに記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)。
<7>前記有機化合物(B)の含有量が1質量%未満であることを特徴とする、<1>から<6>のいずれか1つに記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)。
<8><1>から<7>のいずれか1つに記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)の製造方法であって、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材(A)と、有機化合物(B)を含有し、次の工程(1)及び(2)を有する製造方法。
工程(1):炭素材(A)と、有機化合物(B)を溶媒中で混合する工程
工程(2):工程(1)で得られた混合物を撹拌乾燥する工程
<9>前記炭素材(A)が、(a)及び(b)を満たす炭素材であることを特徴とする、<8>に記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)の製造方法。
(a)炭素材の昇温熱分解質量分析計(TPD−MS)による500℃までの脱離硫黄酸化物ガス量が1.0μmol/g以下である。
(b)炭素材5質量部を蒸留水30質量部中に懸濁分散した際の分散液のpHが4.5以上である。
<10>前記有機化合物(B)がπ共役構造を有することを特徴とする、<8>または<9>に記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)の製造方法。
<11>前記工程(2)において、固定された容器内に撹拌翼を有する撹拌装置を用い、撹拌翼の周速が0.01m/s以上、40m/s以下で撹拌することにより撹拌混合しながら乾燥することを特徴とする、<8>から<10>のいずれか1つに記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)の製造方法。
<12>リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに、電解質を備える非水系二次電池であって、該負極が、集電体と、該集電体上に形成された活物質層とを備えると共に、該活物質層が、<1>から<7>のいずれか1つに記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)又は、<8>から<11>のいずれか1つに記載の方法により製造された非水系二次電池負極用炭素材(C)を含有することを特徴とする、非水系二次電池。
That is, the gist of the present invention is as follows.
<1> A carbon material for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery containing a carbon material (A) capable of inserting and extracting lithium ions and an organic compound (B), and a mesopore represented by the following formula (1) A carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode, wherein the surface area ratio (SAa / SAb) is 0.67 or more.
Formula (1) SAa / SAb = mesopore surface area of pore diameter 2 nm or more and less than 4 nm determined by nitrogen adsorption method / mesopore surface area of pore diameter 4 nm or more and 35 nm or less determined by nitrogen adsorption method <2> The carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode according to <1>, wherein the mesopore surface area ratio (SAa / SAb) is 0.90 or less.
<3> The charcoal for a nonaqueous secondary battery negative electrode according to <1> or <2>, wherein a mesopore volume having a pore diameter of 35 nm or less determined by a nitrogen adsorption method is 0.008 mL / g or more. Material (C).
<4> The carbon material (C) for a nonaqueous secondary battery negative electrode according to any one of <1> to <3>, wherein the carbon material (A) is spheroidized natural graphite.
<5> Any one of <1> to <4>, wherein a mesopore volume of a pore diameter of 35 nm or less determined by a nitrogen adsorption method of the carbon material (A) is 0.008 mL / g or more. The carbon material (C) for non-aqueous secondary battery negative electrodes as described in one.
<6> The carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode according to any one of <1> to <5>, wherein the organic compound (B) has a π-conjugated structure.
<7> The carbon material for a nonaqueous secondary battery negative electrode according to any one of <1> to <6>, wherein the content of the organic compound (B) is less than 1% by mass. C).
<8> A method for producing a carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode (C) according to any one of <1> to <7>, wherein the carbon material (A) is capable of occluding and releasing lithium ions. And the manufacturing method which contains an organic compound (B) and has the following process (1) and (2).
Step (1): Step of mixing carbon material (A) and organic compound (B) in a solvent Step (2): Step of stirring and drying the mixture obtained in Step (1) <9> The carbon material ( A) is a carbon material which satisfies (a) and (b), The manufacturing method of the carbon material for nonaqueous secondary battery negative electrodes (C) as described in <8> characterized by the above-mentioned.
(A) The amount of desorbed sulfur oxide gas up to 500 ° C. by a temperature rising pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS) of the carbon material is 1.0 μmol / g or less.
(B) The pH of the dispersion when 5 parts by mass of the carbon material is suspended and dispersed in 30 parts by mass of distilled water is 4.5 or more.
<10> The method for producing a carbon material for a nonaqueous secondary battery negative electrode (C) according to <8> or <9>, wherein the organic compound (B) has a π-conjugated structure.
<11> In the step (2), using a stirrer having a stirring blade in a fixed container, the stirring blade is stirred and mixed at a peripheral speed of 0.01 m / s to 40 m / s. The method for producing a carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode according to any one of <8> to <10>, wherein the carbon material (C) is dried.
<12> A non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte, wherein the negative electrode comprises a current collector and an active material layer formed on the current collector And the active material layer is any one of <1> to <7>, the carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode (C), or <8> to <11> A non-aqueous secondary battery comprising a carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode produced by the method according to one.

本発明の炭素材は、それを非水系二次電池用の負極活物質として用いることにより、初期サイクル時における充放電効率、低温入出力特性に優れ、且つガス発生量の少ない非水系二次電池を提供することができる。   By using the carbon material of the present invention as a negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery, the non-aqueous secondary battery is excellent in charge / discharge efficiency and low-temperature input / output characteristics at the initial cycle and has a small amount of gas generation. Can be provided.

以下、本発明の内容を詳細に述べる。なお、以下に記載する発明構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨をこえない限り、これらの形態に特定されるものではない。また、本発明においては、全ての態様を併用し得る。   Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail. The description of the invention constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these forms unless it exceeds the gist. Moreover, in this invention, all the aspects can be used together.

<炭素材(A)>
本発明に用いられる炭素材(A)はリチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材であれば特に限定されないが、例えば、黒鉛、非晶質炭素、黒鉛化度の小さい炭素質物が挙げられる。中でも、黒鉛が商業的に容易に入手可能であり、理論上372mAh/gの高い充放電容量を有するため好ましい。黒鉛としては、不純物の少ないものが好ましく、必要に応じて、公知である種々の精製処理を施して用いることができる。黒鉛の種類としては、天然黒鉛、人造黒鉛等が挙げられ、コストの観点から、天然黒鉛がより好ましい。
また、これらを炭素質物、例えば非晶質炭素や黒鉛化物で被覆したものを用いてもよい。本発明ではこれらを単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
<Carbon material (A)>
The carbon material (A) used in the present invention is not particularly limited as long as it is a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions, and examples thereof include graphite, amorphous carbon, and a carbonaceous material having a low graphitization degree. Among them, graphite is preferable because it is easily available commercially and theoretically has a high charge / discharge capacity of 372 mAh / g. As graphite, those having few impurities are preferable, and they can be used after being subjected to various known purification treatments, if necessary. Examples of the type of graphite include natural graphite and artificial graphite, and natural graphite is more preferable from the viewpoint of cost.
Further, a carbonaceous material such as amorphous carbon or graphitized material may be used. In this invention, these can be used individually or in combination of 2 or more types.

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

天然黒鉛としては、例えば、高純度化した鱗片状黒鉛や球形化処理を施した黒鉛が挙げられる。中でも、粒子の充填性や充放電負荷特性の観点から、球形化処理を施した球状の天然黒鉛(「球形化天然黒鉛」ともいう。)が更に好ましい。   Examples of natural graphite include highly purified flaky graphite and spheroidized graphite. Among these, spherical natural graphite (also referred to as “spherical natural graphite”) subjected to spheroidizing treatment is more preferable from the viewpoint of particle filling properties and charge / discharge load characteristics.

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

具体的には、ケーシング内部に多数のブレードを設置したローターを有し、そのローターが高速回転することによって、内部に導入された炭素材料に対して衝撃圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を与え、表面処理を行なう装置が好ましい。また、黒鉛を循環させることによって機械的作用を繰り返し与える機構を有するものであるのが好ましい。
炭素材料に機械的作用を与える好ましい装置としては、例えば、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロン(アーステクニカ社製)、CFミル(宇部興産社製)、メカノフュージョンシステム(ホソカワミクロン社製)、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)等が挙げられる。これらの中で、奈良機械製作所社製のハイブリダイゼーションシステムが好ましい。
Specifically, it has a rotor with a large number of blades installed inside the casing, and when the rotor rotates at high speed, mechanical action such as impact compression, friction, shearing force, etc. is applied to the carbon material introduced inside. An apparatus that provides a surface treatment is preferable. Moreover, it is preferable to have a mechanism that repeatedly gives mechanical action by circulating graphite.
As a preferable apparatus for imparting a mechanical action to the carbon material, for example, a hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), a kryptron (manufactured by Earth Technica), a CF mill (manufactured by Ube Industries), a mechano-fusion system (Hosokawa Micron) And theta composer (manufactured by Deoksugaku Kosakusha). Among these, a hybridization system manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. is preferable.

前記装置を用いて処理する場合、例えば、回転するローターの周速度は30〜100m/秒が好ましく、40〜100m/秒にするのがより好ましく、50〜100m/秒にするのが特に好ましい。また、炭素材料に機械的作用を与える処理は、単に黒鉛を通過させるだけでも可能であるが、黒鉛を30秒以上装置内を循環又は滞留させて処理するのが好ましく、1分以上装置内を循環又は滞留させて処理するのがより好ましい。   When processing using the apparatus, for example, the peripheral speed of the rotating rotor is preferably 30 to 100 m / sec, more preferably 40 to 100 m / sec, and particularly preferably 50 to 100 m / sec. Further, the treatment that gives a mechanical action to the carbon material can be performed simply by passing graphite. However, it is preferable that the graphite is circulated or retained in the apparatus for 30 seconds or more, and is preferably treated for 1 minute or more in the apparatus. More preferably, the treatment is performed by circulation or retention.

非晶質炭素としては、例えば、バルクメソフェーズを焼成した粒子や、炭素前駆体を不融化処理し、焼成した粒子が挙げられる。
黒鉛化度の小さい炭素質物としては、有機物を通常2500℃未満の温度で焼成したものが挙げられる。有機物としては、コールタールピッチ、乾留液化油などの石炭系重質油;常圧残油、減圧残油などの直留系重質油;原油、ナフサなどの熱分解時に副生するエチレンタール等の分解系重質油などの石油系重質油;アセナフチレン、デカシクレン、アントラセンなどの芳香族炭化水素;フェナジンやアクリジンなどの窒素含有環状化合物;チオフェンなどの硫黄含有環状化合物;アダマンタンなどの脂肪族環状化合物;ビフェニル、テルフェニルなどのポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラールなどのポリビニルエステル類、ポリビニルアルコールなどの熱可塑性高分子などが挙げられる。
Examples of the amorphous carbon include particles obtained by baking a bulk mesophase and particles obtained by infusibilizing and baking a carbon precursor.
Examples of the carbonaceous material having a low graphitization degree include those obtained by firing an organic material at a temperature of usually less than 2500 ° C. Organic substances include coal-based heavy oils such as coal tar pitch and dry distillation liquefied oil; straight-run heavy oils such as atmospheric residual oil and vacuum residual oil; Heavy oils such as cracked heavy oils; aromatic hydrocarbons such as acenaphthylene, decacyclene and anthracene; nitrogen-containing cyclic compounds such as phenazine and acridine; sulfur-containing cyclic compounds such as thiophene; and aliphatic cyclics such as adamantane Compounds: Polyphenylene such as biphenyl and terphenyl, polyvinyl esters such as polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, and polyvinyl butyral, and thermoplastic polymers such as polyvinyl alcohol.

前記炭素質物の黒鉛化度の程度に応じて、焼成温度は600℃以上とすることができ、好ましくは900℃以上、より好ましくは950℃以上であり、また2500℃未満とすることができ、好ましくは2000℃以下、より好ましくは1400℃以下の範囲である。
焼成の際、有機物に燐酸、ホウ酸、塩酸などの酸類、水酸化ナトリウム等のアルカリ類などを混合することもできる。
Depending on the degree of graphitization of the carbonaceous material, the firing temperature can be 600 ° C or higher, preferably 900 ° C or higher, more preferably 950 ° C or higher, and lower than 2500 ° C. Preferably it is 2000 degrees C or less, More preferably, it is the range of 1400 degrees C or less.
At the time of baking, acids such as phosphoric acid, boric acid and hydrochloric acid, alkalis such as sodium hydroxide and the like can be mixed with the organic matter.

炭素材(A)は、また、酸化物やその他金属を含んでいてもよい。その他金属としては、Sn、Si、Al、BiなどのLiと合金化可能な金属が挙げられる。
炭素材(A)を構成する炭素材料は、他の炭素材料の一種又は二種以上と組み合わせて使用することもできる。
The carbon material (A) may also contain an oxide or other metal. Other metals include metals that can be alloyed with Li, such as Sn, Si, Al, Bi.
The carbon material which comprises a carbon material (A) can also be used in combination with 1 type, or 2 or more types of another carbon material.

<炭素材(A)の物性>
・メソ孔容積、メソ孔表面積
本発明で用いられる炭素材(A)において、メソ孔容積、及びメソ孔表面積は、窒素吸着法により測定した吸着等温線を用いて、BJH法解析により各細孔径におけるメソ孔容積、及びメソ孔表面積を求めた値である。BJH法面積解析によるメソ孔表面積はメソ孔を円筒形と仮定し、その側面積を積算することにより算出した。なお、後述する非水系二次電池負極用炭素材(C)(以下、「炭素材(C)」ともいう。)でも、同様の方法が測定できる。
<Physical properties of carbon material (A)>
-Mesopore volume and mesopore surface area In the carbon material (A) used in the present invention, the mesopore volume and mesopore surface area are determined by the BJH method analysis using the adsorption isotherm measured by the nitrogen adsorption method. It is the value which calculated | required the mesopore volume in and the mesopore surface area. The mesopore surface area by BJH method area analysis was calculated by accumulating the side area assuming that the mesopore was cylindrical. Note that the same method can be used for a carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode (hereinafter also referred to as “carbon material (C)”) described later.

・細孔径35nm以下の範囲のメソ孔容積
細孔径35nm以下の範囲のメソ孔容積は、好ましくは0.001mL/g以上、より好ましくは0.007mL/g以上、さらに好ましくは0.008mL/g以上、特に好ましくは0.009mL/g以上であり、最も好ましくは0.01mL/g以上であり、また、好ましくは0.1mL/g以下であり、より好ましくは0.05mL/g以下、さらに好ましくは0.02mL/g以下である。
-Mesopore volume within a pore diameter range of 35 nm or less The mesopore volume within a pore diameter range of 35 nm or less is preferably 0.001 mL / g or more, more preferably 0.007 mL / g or more, and further preferably 0.008 mL / g. Above, particularly preferably 0.009 mL / g or more, most preferably 0.01 mL / g or more, preferably 0.1 mL / g or less, more preferably 0.05 mL / g or less, Preferably it is 0.02 mL / g or less.

上記範囲内である場合、非水系電解液の浸入可能な空隙を適度に調整できるため、急速充放電をさせた時にリチウムイオンの挿入脱離を円滑に行うことができ、低温入出力特性をより向上させることができ、またリチウム金属が析出することによるサイクル特性の悪化をより抑制することができる。さらに、電解液の過度な分解を抑制でき、初期効率の低下やガス発生量の増大をより抑制することが可能となる。   If it is within the above range, the gap that allows the nonaqueous electrolyte to enter can be adjusted appropriately, so that lithium ions can be smoothly inserted and desorbed when rapidly charged and discharged, and the low-temperature input / output characteristics are improved. In addition, the deterioration of cycle characteristics due to precipitation of lithium metal can be further suppressed. Furthermore, excessive decomposition of the electrolytic solution can be suppressed, and a decrease in initial efficiency and an increase in the amount of gas generated can be further suppressed.

・細孔径2nm以上4nm未満の範囲のメソ孔表面積(SAa)、細孔径4nm〜35nmの範囲のメソ孔表面積(SAb)、メソ孔表面積比(SAa/SAb)
細孔径2nm以上4nm未満の範囲のメソ孔表面積(SAa)は、好ましくは0.1m2/g以上、より好ましくは0.5m2/g以上、更に好ましくは1m2/g以上、特に好ましくは2m2/g以上であり、最も好ましくは2.2m2/g以上であり、また、好ましくは10m2/g以下であり、より好ましくは5m2/g以下、更に好ましくは4m2/g以下、特に好ましくは3m2/g以下である。
-Mesopore surface area (SAa) in the pore diameter range of 2 nm or more and less than 4 nm, Mesopore surface area (SAb) in the pore diameter range of 4 nm to 35 nm, Mesopore surface area ratio (SAa / SAb)
The mesopore surface area (SAa) in the pore diameter range of 2 nm or more and less than 4 nm is preferably 0.1 m 2 / g or more, more preferably 0.5 m 2 / g or more, still more preferably 1 m 2 / g or more, particularly preferably. 2 m 2 / g or more, most preferably 2.2 m 2 / g or more, preferably 10 m 2 / g or less, more preferably 5 m 2 / g or less, still more preferably 4 m 2 / g or less. Particularly preferably, it is 3 m 2 / g or less.

細孔径4nm以上35nm以下の範囲のメソ孔表面積(SAb)は、好ましくは0.1m2/g以上、より好ましくは0.5m2/g以上、更に好ましくは1m2/g以上、特に好ましくは2m2/g以上であり、最も好ましくは2.4m2/g以上であり、また、好ましくは10m2/g以下であり、より好ましくは5m2/g以下、更に好ましくは4m2/g以下、特に好ましくは3m2/g以下である。The mesopore surface area (SAb) having a pore diameter in the range of 4 nm to 35 nm is preferably 0.1 m 2 / g or more, more preferably 0.5 m 2 / g or more, still more preferably 1 m 2 / g or more, particularly preferably. 2 m 2 / g or more, most preferably 2.4 m 2 / g or more, preferably 10 m 2 / g or less, more preferably 5 m 2 / g or less, still more preferably 4 m 2 / g or less. Particularly preferably, it is 3 m 2 / g or less.

メソ孔表面積比(SAa/SAb)は、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.3以上、更に好ましくは0.5以上、特に好ましくは0.7以上であり、最も好ましくは0.8以上であり、また、好ましくは2以下であり、より好ましくは1.5以下、更に好ましくは1.2以下、特に好ましくは1以下である。   The mesopore surface area ratio (SAa / SAb) is preferably 0.1 or more, more preferably 0.3 or more, still more preferably 0.5 or more, particularly preferably 0.7 or more, and most preferably 0.8. In addition, it is preferably 2 or less, more preferably 1.5 or less, still more preferably 1.2 or less, and particularly preferably 1 or less.

細孔径2nm以上4nm未満の範囲のメソ孔表面積(SAa)は、Liイオンが挿入・脱離可能な活性端面の量に相関しており、また電解液の分解反応活性がより高いと考えられる。一方で、細孔径4nm以上35nm以下の範囲のメソ孔表面積(SAb)はLiイオンの挿入・脱離への寄与が小さいベーサル面の量と相関していると考えられる。   The mesopore surface area (SAa) in the pore diameter range of 2 nm or more and less than 4 nm correlates with the amount of active end face into which Li ions can be inserted / desorbed, and it is considered that the decomposition reaction activity of the electrolytic solution is higher. On the other hand, it is considered that the mesopore surface area (SAb) having a pore diameter in the range of 4 nm to 35 nm correlates with the amount of the basal surface that has a small contribution to the insertion / desorption of Li ions.

細孔径2nm以上4nm未満の範囲のメソ孔表面積(SAa)が上記範囲内である場合、炭素材のLiイオンの挿入・脱離サイトをそれほど減少させることがないため、炭素材へのLiイオンのスムーズな挿入・脱離を行うことができるため、低温入出力特性の低下をより抑制できる傾向がある。また、電解液の過度な分解を抑制できるため、初期効率の低下やガス発生量の増大をより抑制できる。   When the mesopore surface area (SAa) in the pore diameter range of 2 nm or more and less than 4 nm is within the above range, the insertion / desorption site of the Li ion of the carbon material is not reduced so much. Since smooth insertion and removal can be performed, there is a tendency that a decrease in low-temperature input / output characteristics can be further suppressed. Moreover, since excessive decomposition | disassembly of electrolyte solution can be suppressed, the fall of initial efficiency and the increase in the amount of gas generation can be suppressed more.

また、細孔径4nm以上35nm以下の範囲のメソ孔表面積(SAb)が上記範囲内である場合、黒鉛結晶子はそれほど小さくならず、同時に細孔径2nm以上4nm未満の範囲のメソ孔表面積(SAa)をそれほど減少させることがないため、容量の低減や低温入出力特性の低下をより抑制できる。さらに、電解液の過度な分解を抑制できるために、初期効率の低下やガス発生量の増大をより抑制できる。   In addition, when the mesopore surface area (SAb) in the pore diameter range of 4 nm to 35 nm is within the above range, the graphite crystallite is not so small, and at the same time, the mesopore surface area (SAa) in the pore diameter range of 2 nm to less than 4 nm. Therefore, it is possible to further suppress a reduction in capacity and a decrease in low-temperature input / output characteristics. Furthermore, since excessive decomposition of the electrolytic solution can be suppressed, a decrease in initial efficiency and an increase in the amount of gas generated can be further suppressed.

メソ孔表面積比(SAa/SAb)が上記の範囲を上記好ましい範囲にある場合、炭素材におけるLiイオンの挿入・脱離サイトの割合が低くなりにくく、炭素材へのLiイオンのスムーズな挿入・脱離が可能となるため、低温入出力特性の低下をより抑制できる。また電解液の過度な分解を抑制できるため、初期効率の低下やガス発生量の増大をより抑制できる。   When the mesopore surface area ratio (SAa / SAb) is within the above range, the ratio of Li ion insertion / desorption sites in the carbon material is unlikely to be low, and the smooth insertion of Li ions into the carbon material is possible. Since desorption is possible, a decrease in low-temperature input / output characteristics can be further suppressed. Moreover, since excessive decomposition | disassembly of electrolyte solution can be suppressed, the fall of initial efficiency and the increase in the amount of gas generation can be suppressed more.

・炭素材の昇温熱分解質量分析計(TPD−MS)による500℃までの脱離硫黄酸化物ガス量
本発明に用いられる炭素材(A)の昇温熱分解質量分析計(TPD−MS)による500℃までの脱離硫黄酸化物ガス量は、通常0μmol/gより大きく、好ましくは0.01μmol/g以上、より好ましくは0.02μmol/g以上、更に好ましくは0.03μmol/g以上、特に好ましくは0.04μmol/g以上、最も好ましくは0.05μmol/g以上であり、また0.39μmol/g以下であり、好ましくは0.35μmol/g以下、より好ましくは0.30μmol/g以下、更に好ましくは0.25μmol/g以下、特に好ましくは0.2μmol/g以下である。
・ Desorbed sulfur oxide gas amount up to 500 ° C. by carbon material temperature rising pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS) Carbon material (A) temperature rising pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS) used in the present invention The amount of desorbed sulfur oxide gas up to 500 ° C. is usually larger than 0 μmol / g, preferably 0.01 μmol / g or more, more preferably 0.02 μmol / g or more, further preferably 0.03 μmol / g or more, particularly Preferably it is 0.04 μmol / g or more, most preferably 0.05 μmol / g or more, and 0.39 μmol / g or less, preferably 0.35 μmol / g or less, more preferably 0.30 μmol / g or less, More preferably, it is 0.25 μmol / g or less, and particularly preferably 0.2 μmol / g or less.

500℃までの脱離硫黄酸化物ガス量とは、硫酸、チオール及びチオフェンといった含硫黄有機化合物、スルホ基及びスルホニル基などの黒鉛表面含硫黄官能基など、活性の高い状態で存在する硫黄成分を意味する。
脱離硫黄酸化物ガス量が上記範囲内であると、π共役構造を有する有機化合物(B)と、炭素材(A)が有するπ平面構造部分との相互作用が阻害されることなく有効に働くため、炭素材(A)の表面の細孔径4nm以上35nm以下のメソ細孔を高選択的に被覆し、細孔径2nm以上4nm未満のメソ孔由来の表面積(SAa)と、細孔径4nm以上35nm以下のメソ孔径由来の表面積(SAb)の比(SAa/SAb)が特定の高い値の範囲になるように、有機化合物(B)を添着させることが可能となる。この結果、初期サイクル時の充放電効率が高く、優れた入出力特性、高温保存特性を有し、初期サイクル時、及び高温保存時におけるガス発生が少ない非水系二次電池負極材を得られるため好ましい。
また、脱離硫黄酸化物ガス量が多すぎると電解液との副反応が過剰に進行することにより、初期効率の低下、高温保存特性の低下、サイクル特性の低下を招く傾向がある。一方、硫黄有機化合物の中でも特定の含硫黄有機化合物や黒鉛表面含硫黄官能基は電池特性においてSEI形成において反応起点となったり反応を促進させたりするなどの重要な働きをしているため、活性の高い硫黄成分が微量に存在していることが充放電不可逆容量や高温保存特性やサイクル特性が良好となる点から好ましい。
The amount of desulfurized sulfur oxide gas up to 500 ° C. means that sulfur components existing in a highly active state such as sulfur-containing organic compounds such as sulfuric acid, thiol and thiophene, and graphite surface sulfur-containing functional groups such as sulfo groups and sulfonyl groups. means.
When the amount of desorbed sulfur oxide gas is within the above range, the interaction between the organic compound (B) having a π-conjugated structure and the π plane structure portion of the carbon material (A) is effectively prevented. Therefore, the mesopores having a pore diameter of 4 nm or more and 35 nm or less on the surface of the carbon material (A) are highly selectively coated, and the surface area (SAa) derived from mesopores having a pore diameter of 2 nm or more and less than 4 nm, and the pore diameter of 4 nm or more. The organic compound (B) can be attached so that the ratio (SAa / SAb) of the surface area (SAb) derived from the mesopore diameter of 35 nm or less is in a specific high value range. As a result, it is possible to obtain a non-aqueous secondary battery negative electrode material with high charge / discharge efficiency at the initial cycle, excellent input / output characteristics, high temperature storage characteristics, and low gas generation during the initial cycle and high temperature storage. preferable.
On the other hand, if the amount of the desorbed sulfur oxide gas is too large, the side reaction with the electrolyte proceeds excessively, which tends to cause a decrease in initial efficiency, a high temperature storage characteristic, and a cycle characteristic. On the other hand, among sulfur organic compounds, specific sulfur-containing organic compounds and graphite surface sulfur-containing functional groups play an important role in battery characteristics, such as being the starting point of reaction and promoting the reaction in SEI formation. It is preferable that a high sulfur component is present in a very small amount from the viewpoint of good charge / discharge irreversible capacity, high-temperature storage characteristics and cycle characteristics.

・蛍光X線分析(XRF)により求めた硫黄元素量
本発明の炭素材(A)のXRFにより求めた硫黄元素量は、通常90ppm以下であり、好ましくは70ppm以下、より好ましくは50ppm以下、更に好ましくは40ppm以下、ことさらに好ましくは30ppm以下、特に好ましくは25ppm以下であり、また通常1ppm以上であり、好ましくは5ppm以上、より好ましくは10ppm以上、更に好ましくは15ppm以上である。
硫黄元素量が上記範囲内であると、π共役構造を有する有機化合物(B)と、炭素材(A)が有するπ平面構造部分との相互作用が阻害されることなく有効に働くため、炭素材(A)の表面の細孔径4nm以上35nm以下のメソ細孔を高選択的に被覆し、細孔径2nm以上4nm未満のメソ孔由来の表面積(SAa)と、細孔径4nm以上35nm以下のメソ孔径由来の表面積(SAb)の比(SAa/SAb)が特定の高い値の範囲になるように、有機化合物(B)を添着させることが可能となる。この結果、初期サイクル時の充放電効率が高く、優れた入出力特性、高温保存特性を有し、初期サイクル時、及び高温保存時におけるガス発生が少ない非水系二次電池負極材を得られるため好ましい。
また、硫黄元素量が前記上限値以下であると、初期効率の低下、高温保存特性の低下及びサイクル特性の低下が抑制される傾向があり、前記下限値以上であると、高温保存時のガス発生量の低減に必要な活性硫黄微量成分が充分に存在し高温保存時のガス発生量が減少する傾向がある。
-Sulfur element amount determined by fluorescent X-ray analysis (XRF) The sulfur element amount determined by XRF of the carbon material (A) of the present invention is usually 90 ppm or less, preferably 70 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, and further It is preferably 40 ppm or less, more preferably 30 ppm or less, particularly preferably 25 ppm or less, and usually 1 ppm or more, preferably 5 ppm or more, more preferably 10 ppm or more, and further preferably 15 ppm or more.
When the sulfur element amount is within the above range, the organic compound (B) having a π-conjugated structure and the π plane structure portion of the carbon material (A) work effectively without being hindered. The surface of the material (A) is highly selectively coated with mesopores having a pore diameter of 4 nm or more and 35 nm or less, and a mesopore-derived surface area (SAa) having a pore diameter of 2 nm or more and less than 4 nm and a mesopore having a pore diameter of 4 nm or more and 35 nm or less. The organic compound (B) can be attached so that the ratio (SAa / SAb) of the surface area (SAb) derived from the pore diameter falls within a specific high value range. As a result, it is possible to obtain a non-aqueous secondary battery negative electrode material with high charge / discharge efficiency at the initial cycle, excellent input / output characteristics, high temperature storage characteristics, and low gas generation during the initial cycle and high temperature storage. preferable.
Further, when the sulfur element amount is less than or equal to the above upper limit value, there is a tendency that a decrease in initial efficiency, a decrease in high temperature storage characteristics and a decrease in cycle characteristics tend to be suppressed. There is a sufficient amount of active sulfur trace components necessary to reduce the generation amount, and the gas generation amount during high-temperature storage tends to decrease.

また、本明細書において、前記、蛍光X線分析(XRF)により求めた硫黄元素量(ppm)は、測定対象となる黒鉛粒子5gとステアリン酸1gとエタノール600μLを混合し、80℃で乾燥した後、成型体にし、これを測定サンプルとして、RIGAKU社製蛍光X線分析装置(ZSX PrimusII)を用いて蛍光X線分析測定を行い、付属のSQXソフトウェアを用いて算出した硫黄元素量(ppm)と定義する。   Further, in this specification, the amount of sulfur element (ppm) obtained by X-ray fluorescence analysis (XRF) was mixed with 5 g of graphite particles to be measured, 1 g of stearic acid, and 600 μL of ethanol, and dried at 80 ° C. After that, it was made into a molded body, and this was used as a measurement sample, and X-ray fluorescence analysis was performed using a fluorescent X-ray analyzer (ZSX Primus II) manufactured by RIGAKU, and the amount of sulfur element (ppm) calculated using the attached SQX software It is defined as

・炭素材5質量部を蒸留水30質量部中に懸濁分散した際の分散液のpH
本発明に用いられる炭素材(A)5質量部を蒸留水30質量部中に懸濁分散した際の分散液のpHは、好ましくは4.5以上、より好ましくは5.0以上、更に好ましくは5.4以上、特に好ましくは、5.7以上であり、最も好ましくは6.0以上である。また、通常9以下であり、好ましくは8.5以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは7.5以下、特に好ましくは7以下である。言い換えれば、通常、炭素材(A)5質量部を蒸留水30質量部中に懸濁分散した際の分散液が弱酸性から中性の間であることが特に好ましい。
-PH of the dispersion when 5 parts by mass of carbon material is suspended and dispersed in 30 parts by mass of distilled water
The pH of the dispersion when 5 parts by mass of the carbon material (A) used in the present invention is suspended and dispersed in 30 parts by mass of distilled water is preferably 4.5 or more, more preferably 5.0 or more, and still more preferably. Is 5.4 or more, particularly preferably 5.7 or more, and most preferably 6.0 or more. Moreover, it is 9 or less normally, Preferably it is 8.5 or less, More preferably, it is 8 or less, More preferably, it is 7.5 or less, Most preferably, it is 7 or less. In other words, it is particularly preferable that the dispersion when 5 parts by mass of the carbon material (A) is suspended and dispersed in 30 parts by mass of distilled water is between weakly acidic and neutral.

炭素材(A)5質量部を蒸留水30質量部中に懸濁分散した際の分散液のpHは、不純物として含まれる硫酸や塩酸や硝酸などの無機酸の量や、黒鉛表面に存在するカルボキシ基やフェノール基などの酸性官能基の量に相関していると考えられる。   The pH of the dispersion when 5 parts by mass of the carbon material (A) is suspended and dispersed in 30 parts by mass of distilled water is present in the amount of inorganic acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid contained as impurities, or on the graphite surface. It is thought to correlate with the amount of acidic functional groups such as carboxy groups and phenol groups.

炭素材(A)5質量部を蒸留水30質量部中に懸濁分散した際の分散液のpHが上記範囲内であると、π共役構造を有する有機化合物(B)と、炭素材(A)が有するπ平面構造部分との相互作用が阻害されることなく有効に働くため、炭素材(A)の表面の4nm以上35nm以下のメソ細孔を高選択的に被覆し、細孔径2nm以上4nm未満のメソ孔由来の表面積(SAa)と、細孔径4nm以上35nm以下のメソ孔径由来の表面積(SAb)の比(SAa/SAb)が特定の高い値の範囲になるように、有機化合物(B)を添着させることが可能となる。この結果、初期サイクル時の充放電効率が高く、優れた入出力特性、高温保存特性を有し、初期サイクル時、及び高温保存時におけるガス発生が少ない非水系二次電池負極材を得られるため好ましい。
また、不純物として含まれる硫酸や塩酸や硝酸などの無機酸が残存することによりpHが低すぎると、電解液との副反応が過剰に進行して、初期効率の低下、高温保存特性の低下、サイクル特性の低下を招く傾向がある。一方、黒鉛表面に存在するカルボキシ基やフェノール基などの酸性官能基までが完全に除去されてしまうことによりpHが高すぎると、バインダの化学的又は物理的状態変化により、スラリー粘度の低下や極板強度の低下、さらにはサイクル特性の低下を招く傾向がある。
When 5 parts by mass of the carbon material (A) is suspended and dispersed in 30 parts by mass of distilled water, the pH of the dispersion is within the above range, and the organic compound (B) having a π-conjugated structure and the carbon material (A ) Effectively works without hindering the interaction with the π-plane structure portion of the carbon material (A), so that the mesopores of 4 nm to 35 nm on the surface of the carbon material (A) are coated with high selectivity, and the pore diameter is 2 nm or more. The organic compound (SAa / SAb) is such that the ratio (SAa / SAb) between the surface area derived from mesopores less than 4 nm (SAa) and the surface area derived from mesopore diameters having pore diameters of 4 nm to 35 nm (SAa / SAb) falls within a specific high value range. It becomes possible to attach B). As a result, it is possible to obtain a non-aqueous secondary battery negative electrode material with high charge / discharge efficiency at the initial cycle, excellent input / output characteristics, high temperature storage characteristics, and low gas generation during the initial cycle and high temperature storage. preferable.
In addition, if the pH is too low due to residual inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid and nitric acid contained as impurities, side reaction with the electrolyte proceeds excessively, resulting in a decrease in initial efficiency, a decrease in high-temperature storage characteristics, There is a tendency to cause deterioration of cycle characteristics. On the other hand, if the pH is too high due to complete removal of acidic functional groups such as carboxy groups and phenol groups existing on the graphite surface, the slurry viscosity may be reduced or extremely reduced due to a change in the chemical or physical state of the binder. There is a tendency that the plate strength is lowered and the cycle characteristics are also lowered.

・表面官能基量O/C値
X線光電子分光法測定(XPS)としてX線光電子分光器(例えば、アルバック・ファイ社製ESCA)を用い、測定対象(ここでは黒鉛材料)を表面が平坦になるように試料台に載せ、アルミニウムのKα線をX線源とし、マルチプレックス測定により、C1s(280〜300eV)とO1s(525〜545eV)のスペクトルを測定する。得られたC1sのピークトップを284.3eVとして帯電補正し、C1sとO1sのスペクトルのピーク面積を求め、更に装置感度係数を掛けて、CとOの表面原子濃度をそれぞれ算出する。得られたそのOとCの原子濃度比O/C(O原子濃度/C原子濃度)を炭素材料の表面官能基量O/C値と定義する。
XPSより求められる本発明に用いられる炭素材(A)のO/C値は、好ましくは0.8以上、より好ましくは1以上、更に好ましくは1.5以上、特に好ましくは2以上、好ましくは8以下、より好ましくは4以下、更に好ましくは3.5以下、特に好ましくは3以下である。
-Surface functional group amount O / C value An X-ray photoelectron spectrometer (for example, ESCA manufactured by ULVAC-PHI) is used as an X-ray photoelectron spectroscopy measurement (XPS), and the surface of the object to be measured (here, graphite material) is flat. The sample is placed on the sample stage, and the spectrum of C1s (280 to 300 eV) and O1s (525 to 545 eV) is measured by multiplex measurement using the Kα ray of aluminum as an X-ray source. The obtained C1s peak top is corrected to be 284.3 eV, the peak areas of the C1s and O1s spectra are obtained, and the device sensitivity coefficient is multiplied to calculate the surface atomic concentrations of C and O, respectively. The obtained atomic concentration ratio O / C of O and C (O atomic concentration / C atomic concentration) is defined as the surface functional group amount O / C value of the carbon material.
The O / C value of the carbon material (A) used in the present invention determined from XPS is preferably 0.8 or more, more preferably 1 or more, still more preferably 1.5 or more, particularly preferably 2 or more, preferably It is 8 or less, more preferably 4 or less, still more preferably 3.5 or less, and particularly preferably 3 or less.

・体積基準平均粒径(平均粒径d50)
本発明に用いられる炭素材(A)の体積基準平均粒径(「平均粒径d50」とも記載する)は好ましくは1μm以上、より好ましくは5μm以上、更に好ましくは10μm以上、特に好ましくは15μm以上である。また平均粒径d50は、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、更に好ましくは35μm以下、特に好ましくは31μm以下である。平均粒径d50が小さすぎると、前記炭素材を用いて得られる非水系二次電池の不可逆容量の増加、初期電池容量の損失を招く傾向があり、一方平均粒径d50が大きすぎるとスラリー塗布における筋引きなどの工程不都合の発生、高電流密度充放電特性の低下、低温入出力特性の低下を招く場合がある。
-Volume-based average particle size (average particle size d50)
The volume-based average particle diameter (also referred to as “average particle diameter d50”) of the carbon material (A) used in the present invention is preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, still more preferably 10 μm or more, and particularly preferably 15 μm or more. It is. The average particle diameter d50 is preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, still more preferably 35 μm or less, and particularly preferably 31 μm or less. If the average particle size d50 is too small, the non-aqueous secondary battery obtained using the carbon material tends to increase the irreversible capacity and cause a loss of initial battery capacity. On the other hand, if the average particle size d50 is too large, slurry coating may occur. May cause inconveniences such as line drawing, deterioration of high current density charge / discharge characteristics, and deterioration of low temperature input / output characteristics.

また、本明細書において平均粒径d50は、界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(例として、ツィーン20(登録商標)が挙げられる)の0.2質量%水溶液10mLに、炭素材0.01gを懸濁させ、これを測定サンプルとして市販のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(例えばHORIBA製LA−920)に導入し、測定サンプルに28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、前記測定装置において体積基準のメジアン径として測定したものであると定義する。   In this specification, the average particle size d50 is obtained by adding 10 mL of a 0.2 mass% aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate (for example, Tween 20 (registered trademark)) as a surfactant to a carbon material. 0.01 g was suspended, and this was introduced as a measurement sample into a commercially available laser diffraction / scattering particle size distribution measurement device (for example, LA-920 manufactured by HORIBA), and the measurement sample was irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute. After that, the volume is defined as a volume-based median diameter measured by the measuring device.

・円形度
本発明に用いられる炭素材(A)の円形度は、0.88以上、好ましくは0.90以上、より好ましくは0.91以上である。また、円形度は好ましくは1以下、より好ましくは0.98以下、更に好ましくは0.97以下である。円形度が上記範囲内であると、非水系二次電池の高電流密度充放電特性の低下を抑制できる傾向にある。なお、円形度は以下の式で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
円形度=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)
-Circularity The circularity of the carbon material (A) used in the present invention is 0.88 or more, preferably 0.90 or more, more preferably 0.91 or more. The circularity is preferably 1 or less, more preferably 0.98 or less, and still more preferably 0.97 or less. When the circularity is within the above range, the high current density charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery tend to be suppressed. The circularity is defined by the following formula, and when the circularity is 1, a theoretical sphere is obtained.
Circularity = (perimeter of equivalent circle having the same area as the particle projection shape) / (actual circumference of particle projection shape)

円形度の値としては、例えば、フロー式粒子像分析装置(例えば、シスメックスインダストリアル社製FPIA)を用い、試料(炭素材)約0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約50mL)に分散させ、分散液に28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定し、粒径が1.5〜40μmの範囲の粒子について測定した値を用いる。   As the circularity value, for example, a flow type particle image analyzer (for example, FPIA manufactured by Sysmex Industrial Co., Ltd.) is used, and about 0.2 g of a sample (carbon material) is added to polyoxyethylene (20) sorbitan as a surfactant. After dispersing in a 0.2% by weight monolaurate aqueous solution (about 50 mL) and irradiating the dispersion with an ultrasonic wave of 28 kHz for 1 minute at an output of 60 W, the detection range is specified as 0.6 to 400 μm, and the particle size is The value measured for particles in the range of 1.5-40 μm is used.

円形度を向上させる方法は特に限定されないが、球形化処理を施して球形にしたものが、負極としたときの粒子間空隙の形状が整うので好ましい。球形化処理の例としては、せん断力、圧縮力を与えることによって機械的に球形に近づける方法、複数の炭素材微粒子を、バインダもしくは粒子自身の有する付着力によって造粒する機械的・物理的処理方法等が挙げられる。   A method for improving the degree of circularity is not particularly limited, but a spheroidized sphere is preferable because the shape of the interparticle voids when the negative electrode is formed is preferable. Examples of spheroidizing treatment include a method of mechanically approaching a sphere by applying a shearing force and a compressive force, and a mechanical / physical treatment in which a plurality of carbon material fine particles are granulated by the adhesive force of the binder or the particles themselves. Methods and the like.

・タップ密度
本発明に用いられる炭素材(A)のタップ密度は好ましくは0.7g/cm3以上、より好ましくは0.8g/cm3以上、更に好ましくは0.85g/cm3以上、特に好ましくは0.9g/cm3以上、最も好ましくは0.95g/cm3以上、好ましくは1.3g/cm3以下であり、より好ましくは1.2g/cm3以下であり、更に好ましくは1.1g/cm3以下である。
-Tap density The tap density of the carbon material (A) used in the present invention is preferably 0.7 g / cm 3 or more, more preferably 0.8 g / cm 3 or more, still more preferably 0.85 g / cm 3 or more, particularly Preferably it is 0.9 g / cm 3 or more, most preferably 0.95 g / cm 3 or more, preferably 1.3 g / cm 3 or less, more preferably 1.2 g / cm 3 or less, still more preferably 1 .1 g / cm 3 or less.

タップ密度が上記範囲内であると、極板化作製時のスジ引きなどの工程性が良好になり高速充放電特性に優れる。また、粒子内炭素密度が上昇し難いため圧延性も良好で、高密度の負極シートを形成する易くなる傾向にある。   When the tap density is within the above range, the processability such as streaking during the production of the electrode plate is good, and the high-speed charge / discharge characteristics are excellent. In addition, since the carbon density in the particles is difficult to increase, the rolling property is good and the high-density negative electrode sheet tends to be easily formed.

前記タップ密度は、粉体密度測定器を用い、直径1.6cm、体積容量20cm3の円筒状タップセルに、目開き300μmの篩を通して本発明の炭素材を落下させて、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行なって、その時の試料の体積と質量から求めた密度として定義する。For the tap density, the carbon material of the present invention was dropped into a cylindrical tap cell having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 through a sieve having an opening of 300 μm by using a powder density measuring device, and the cell was fully filled. Thereafter, a tap having a stroke length of 10 mm is performed 1000 times and defined as the density obtained from the volume and mass of the sample at that time.

・X線パラメータ
本発明に用いられる炭素材(A)の、学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)は、好ましくは0.335nm以上、0.340nm未満である。ここで、d値はより好ましくは0.339nm以下、更に好ましくは0.337nm以下である。d002値が上記範囲内にあると、黒鉛の結晶性が高いため、初期不可逆容量の増加を抑制する傾向にある。ここで、0.335nmは黒鉛の理論値である。
-X-ray parameter The d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) of the carbon material (A) used in the present invention determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is preferably 0.335 nm or more, 0. It is less than 340 nm. Here, the d value is more preferably 0.339 nm or less, and still more preferably 0.337 nm or less. When the d002 value is within the above range, the crystallinity of graphite is high, and thus the increase in initial irreversible capacity tends to be suppressed. Here, 0.335 nm is a theoretical value of graphite.

また、学振法によるX線回折で求めた前記炭素材の結晶子サイズ(Lc)は、好ましくは1.5nm以上、より好ましくは3.0nm以上の範囲である。上記範囲内であると、結晶性が低過ぎない粒子となり、非水系二次電池とした場合に可逆容量が減少し難くなる。なお、Lcの下限は黒鉛の理論値である。   The crystallite size (Lc) of the carbon material determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is preferably 1.5 nm or more, more preferably 3.0 nm or more. Within the above range, the crystallinity is not too low, and the reversible capacity is difficult to decrease when a non-aqueous secondary battery is obtained. The lower limit of Lc is the theoretical value of graphite.

・灰分
本発明に用いられる炭素材(A)に含まれる灰分は、炭素材(A)の全質量に対して、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下であり、更に好ましくは0.1質量%以下である。また、灰分の下限は1ppm以上であることが好ましい。
-Ash content The ash content contained in the carbon material (A) used in the present invention is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or less, based on the total mass of the carbon material (A). Preferably it is 0.1 mass% or less. Moreover, it is preferable that the minimum of ash content is 1 ppm or more.

灰分が上記範囲内であると非水系二次電池とした場合に、充放電時の炭素材と電解液との反応による電池性能の劣化を無視できる程度に抑えることができる。また、炭素材の製造に多大な時間とエネルギーと汚染防止のための設備とを必要としないため、コストの上昇も抑えられる。   When the ash content is within the above range, when a non-aqueous secondary battery is used, deterioration of battery performance due to the reaction between the carbon material and the electrolyte during charge / discharge can be suppressed to a negligible level. Further, since a great amount of time, energy, and equipment for preventing contamination are not required for producing the carbon material, an increase in cost can be suppressed.

・BET比表面積(SA)
本発明に用いられる炭素材(A)のBET法により測定した比表面積(SA)は、好ましくは3m2/g以上、より好ましくは4m2/g以上、更に好ましくは4.5m2/g以上、特に好ましくは5.1m2/g以上である。また、好ましくは11m2/g以下、より好ましくは9m2/g以下、更に好ましくは8m2/g以下である。
比表面積が上記範囲内であると、Liが出入りする部位を十分確保することができるため高速充放電特性出力特性に優れ、炭素材の電解液に対する活性も適度に抑えることができるため、初期不可逆容量が大きくならず、高容量電池を製造できる傾向にある。
・ BET specific surface area (SA)
The specific surface area (SA) measured by the BET method of the carbon material (A) used in the present invention is preferably 3 m 2 / g or more, more preferably 4 m 2 / g or more, still more preferably 4.5 m 2 / g or more. Particularly preferably, it is 5.1 m 2 / g or more. Moreover, it is preferably 11 m 2 / g or less, more preferably 9 m 2 / g or less, and still more preferably 8 m 2 / g or less.
If the specific surface area is within the above range, the portion where Li enters and exits can be secured sufficiently, so that the high-speed charge / discharge characteristic output characteristics are excellent, and the activity of the carbon material against the electrolyte can be moderately suppressed. The capacity does not increase and a high capacity battery tends to be manufactured.

また、炭素材を使用して負極を形成した場合の、その電解液との反応性の増加を抑制でき、ガス発生を抑えることができるため、好ましい非水系二次電池を提供することができる。   In addition, when a negative electrode is formed using a carbon material, an increase in reactivity with the electrolytic solution can be suppressed and gas generation can be suppressed, so that a preferable nonaqueous secondary battery can be provided.

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

・細孔径10nm〜1000nmの範囲の細孔容積
本発明に用いられる炭素材(A)において、細孔径10nm〜1000nmの範囲の細孔容積は、水銀圧入法(水銀ポロシメトリー)を用いて測定した値であり、好ましくは0.05mL/g以上、より好ましくは0.07mL/g以上、更に好ましくは0.1mL/g以上であり、また、好ましくは0.3mL/g以下であり、より好ましくは0.28mL/g以下、更に好ましくは0.25mL/g以下である。
-Pore volume in the range of 10 nm to 1000 nm pore diameter In the carbon material (A) used in the present invention, the pore volume in the range of 10 nm to 1000 nm pore diameter was measured using a mercury intrusion method (mercury porosimetry). Value, preferably 0.05 mL / g or more, more preferably 0.07 mL / g or more, still more preferably 0.1 mL / g or more, and preferably 0.3 mL / g or less, more preferably Is 0.28 mL / g or less, more preferably 0.25 mL / g or less.

細孔径10nm〜1000nmの範囲の細孔容積が上記範囲内であると、非水系電解液の浸入可能な空隙が少なくなり難く、急速充放電をさせた時にリチウムイオンの挿入脱離が間に合わなくなり、それに伴いリチウム金属が析出しサイクル特性が悪化する傾向をより回避することができる。さらに、極板作製時にバインダが空隙に吸収され難くなり、それに伴い極板強度の低下や初期効率の低下を招く傾向もより回避することができる。   When the pore volume in the range of the pore diameter of 10 nm to 1000 nm is within the above range, it is difficult for the voids into which the non-aqueous electrolyte solution can enter, and lithium ion insertion / desorption is not in time when rapid charge / discharge is performed, Accordingly, the tendency for lithium metal to precipitate and the cycle characteristics to deteriorate can be further avoided. Furthermore, the tendency that the binder becomes difficult to be absorbed in the gap during the electrode plate production and the electrode plate strength and the initial efficiency are reduced accordingly can be avoided.

また、本発明に用いられる炭素材(A)の全細孔容積は、好ましくは0.1mL/g以上、より好ましくは0.2mL/g以上、更に好ましくは0.25mL/g以上、特に好ましくは0.5mL/g以上である。また全細孔容積は好ましくは10mL/g以下、より好ましくは5mL/g以下、更に好ましくは2mL/g以下、特に好ましくは1mL/g以下である。   The total pore volume of the carbon material (A) used in the present invention is preferably 0.1 mL / g or more, more preferably 0.2 mL / g or more, still more preferably 0.25 mL / g or more, particularly preferably. Is 0.5 mL / g or more. The total pore volume is preferably 10 mL / g or less, more preferably 5 mL / g or less, still more preferably 2 mL / g or less, and particularly preferably 1 mL / g or less.

全細孔容積が上記範囲内であると、極板化時のバインダ量を過剰にする必要がなく、極板化時に増粘剤やバインダの分散効果も得られ易くなる。   When the total pore volume is within the above range, it is not necessary to make the amount of the binder excessive when forming the electrode plate, and it is easy to obtain the effect of dispersing the thickener or the binder when forming the electrode plate.

また、本発明に用いられる炭素材(A)の平均細孔径は、好ましくは0.03μm以上、より好ましくは0.05μm以上、更に好ましくは0.1μm以上、特に好ましくは0.5μm以上である。前記平均細孔径は好ましくは80μm以下、より好ましくは50μm以下、更に好ましくは20μm以下である。   The average pore diameter of the carbon material (A) used in the present invention is preferably 0.03 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, still more preferably 0.1 μm or more, and particularly preferably 0.5 μm or more. . The average pore diameter is preferably 80 μm or less, more preferably 50 μm or less, and still more preferably 20 μm or less.

平均細孔径が上記範囲内であると、極板化時のバインダ量を過剰にする必要がなく、電池の高電流密度充放電特性の低下を回避できる傾向にある。   When the average pore diameter is within the above range, it is not necessary to make the amount of the binder excessive when forming the electrode plate, and it tends to avoid deterioration of the high current density charge / discharge characteristics of the battery.

上記水銀ポロシメトリー用の装置として、水銀ポロシメータ(オートポア9520:マイクロメリテックス社製)を用いることができる。試料(炭素材)を0.2g前後の値となるように秤量し、パウダー用セルに封入し、室温、真空下(50μmHg以下)にて10分間脱気して前処理を実施する。   As the mercury porosimetry apparatus, a mercury porosimeter (Autopore 9520: manufactured by Micromeritex Corporation) can be used. A sample (carbon material) is weighed to a value of about 0.2 g, enclosed in a powder cell, and pretreated by degassing at room temperature and under vacuum (50 μmHg or less) for 10 minutes.

引き続き、4psia(約28kPa)に減圧して前記セルに水銀を導入し、圧力を4psia(約28kPa)から40000psia(約280MPa)までステップ状に昇圧させた後、25psia(約170kPa)まで降圧させる。   Subsequently, the pressure is reduced to 4 psia (about 28 kPa), mercury is introduced into the cell, the pressure is increased stepwise from 4 psia (about 28 kPa) to 40000 psia (about 280 MPa), and then the pressure is reduced to 25 psia (about 170 kPa).

昇圧時のステップ数は80点以上とし、各ステップでは10秒の平衡時間の後、水銀圧入量を測定する。こうして得られた水銀圧入曲線からWashburnの式を用い、細孔分布を算出する。   The number of steps at the time of pressure increase is 80 points or more, and the mercury intrusion amount is measured after an equilibration time of 10 seconds in each step. The pore distribution is calculated from the mercury intrusion curve thus obtained using the Washburn equation.

なお、水銀の表面張力(γ)は485dyne/cm、接触角(ψ)は140°として算出する。平均細孔径は、累計細孔体積が50%となるときの細孔径として定義する。   Note that the surface tension (γ) of mercury is calculated as 485 dyne / cm and the contact angle (ψ) is 140 °. The average pore diameter is defined as the pore diameter when the cumulative pore volume is 50%.

・真密度
本発明に用いられる炭素材(A)の真密度は、好ましくは1.9g/cm3以上、より好ましくは2g/cm3以上、更に好ましくは2.1g/cm3以上、特に好ましくは2.2g/cm3以上であり、上限は2.26g/cm3である。上限は黒鉛の理論値である。真密度が上記範囲内であると、炭素の結晶性が低すぎず、非水系二次電池とした場合の、その初期不可逆容量の増大を抑制できる傾向にある。
True density The true density of the carbon material (A) used in the present invention is preferably 1.9 g / cm 3 or more, more preferably 2 g / cm 3 or more, still more preferably 2.1 g / cm 3 or more, and particularly preferably is a 2.2 g / cm 3 or more, the upper limit is 2.26 g / cm 3. The upper limit is the theoretical value of graphite. When the true density is within the above range, the crystallinity of the carbon is not too low, and an increase in the initial irreversible capacity when the nonaqueous secondary battery is obtained tends to be suppressed.

・アスペクト比
本発明に用いられる炭素材(A)の粉末状態でのアスペクト比は、理論上1以上であり、好ましくは1.1以上、より好ましくは1.2以上である。またアスペクト比は好ましくは10以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは5以下である。
Aspect ratio The aspect ratio of the carbon material (A) used in the present invention in a powder state is theoretically 1 or more, preferably 1.1 or more, more preferably 1.2 or more. The aspect ratio is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and still more preferably 5 or less.

アスペクト比が上記範囲内であると、極板化時に炭素材を含むスラリー(負極形成材料)のスジ引きが起こり難く、均一な塗布面が得られ、非水系二次電池の高電流密度充放電特性の低下を回避する傾向にある。   When the aspect ratio is within the above range, streaking of the slurry containing the carbon material (negative electrode forming material) hardly occurs at the time of forming the electrode plate, and a uniform coated surface is obtained, and high current density charge / discharge of the non-aqueous secondary battery is obtained. There is a tendency to avoid deterioration of characteristics.

アスペクト比は、3次元的に観察したときの炭素材粒子の最長となる径Aと、それと直交する径のうち最短となる径Bとしたとき、A/Bであらわされる。前記炭素材粒子の観察は、拡大観察ができる走査型電子顕微鏡で行う。厚さ50ミクロン以下の金属の端面に固定した任意の50個の炭素材粒子を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、A、Bを測定し、A/Bの平均値を求める。   The aspect ratio is expressed as A / B, where the longest diameter A of the carbon material particles when observed three-dimensionally and the shortest diameter B among the diameters orthogonal to the carbon material particles. The carbon material particles are observed with a scanning electron microscope capable of magnifying observation. Arbitrary 50 carbon material particles fixed to the end face of a metal having a thickness of 50 microns or less are selected, and the stage on which the sample is fixed is rotated and tilted to measure A and B, and A / B Find the average value of.

・最大粒径dmax
本発明に用いられる炭素材(A)の最大粒径dmaxは、好ましくは200μm以下、より好ましくは150μm以下、更に好ましくは120μm以下、特に好ましくは100μm以下、最も好ましくは80μm以下である。dmaxが上記範囲内にあると、筋引きなどの工程不都合の発生を抑制できる傾向にある。
・ Maximum particle size dmax
The maximum particle diameter dmax of the carbon material (A) used in the present invention is preferably 200 μm or less, more preferably 150 μm or less, still more preferably 120 μm or less, particularly preferably 100 μm or less, and most preferably 80 μm or less. When dmax is within the above range, the occurrence of process inconveniences such as line drawing tends to be suppressed.

また、最大粒径は、平均粒径d50の測定の際に得られた粒度分布において、粒子が測定された最も大きい粒径の値として定義される。   The maximum particle size is defined as the value of the largest particle size at which particles are measured in the particle size distribution obtained when measuring the average particle size d50.

・ラマンR値
本発明に用いられる炭素材(A)のラマンR値は、その値は好ましくは0.1以上、より好ましくは0.15以上、更に好ましくは0.2以上である。また、ラマンR値は好ましくは0.6以下、より好ましくは0.5以下、更に好ましくは0.4以下である。
-Raman R value As for the Raman R value of the carbon material (A) used for this invention, the value becomes like this. Preferably it is 0.1 or more, More preferably, it is 0.15 or more, More preferably, it is 0.2 or more. The Raman R value is preferably 0.6 or less, more preferably 0.5 or less, and still more preferably 0.4 or less.

なお、前記ラマンR値は、ラマン分光法で求めたラマンスペクトルにおける1580cm-1付近のピークPAの強度IAと、1360cm-1付近のピークPBの強度IBとを測定し、その強度比(IB/IA)として算出されたものと定義する。Incidentally, the Raman R value is measured and the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1 in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy, the intensity I B of a peak P B in the vicinity of 1360 cm -1, the intensity Defined as the ratio (I B / I A ).

なお、本明細書において「1580cm-1付近」とは1580〜1620cm-1の範囲を、「1360cm-1付近」とは1350〜1370cm-1の範囲を指す。Incidentally, the scope of 1580~1620Cm -1 A "1580cm around -1" in the present specification, "1360cm around -1" refers to the range of 1350 -1.

ラマンR値が上記範囲内にあると、炭素材粒子表面の結晶性は高くなり難く、高密度化した場合に負極板と平行方向に結晶が配向し難くなり、負荷特性の低下を回避する傾向にある。さらに、粒子表面の結晶も乱れ難く、負極の電解液との反応性の増大を抑制し、非水系二次電池の充放電効率の低下やガス発生の増加を回避できる傾向にある。   When the Raman R value is within the above range, the crystallinity of the carbon material particle surface is unlikely to be high, and when the density is increased, the crystal is difficult to be oriented in a direction parallel to the negative electrode plate, and a tendency to avoid deterioration of load characteristics is avoided. It is in. Furthermore, the crystal on the particle surface is not easily disturbed, and the increase in reactivity with the electrolyte solution of the negative electrode is suppressed, and the decrease in charge / discharge efficiency of the nonaqueous secondary battery and the increase in gas generation tend to be avoided.

前記ラマンスペクトルは、ラマン分光器で測定できる。具体的には、測定対象粒子を測定セル内へ自然落下させることで試料充填し、測定セル内にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、測定セルをこのレーザー光と垂直な面内で回転させながら測定を行なう。測定条件は以下の通りである。   The Raman spectrum can be measured with a Raman spectrometer. Specifically, the sample particles are naturally dropped into the measurement cell to fill the sample, and the measurement cell is rotated in a plane perpendicular to the laser beam while irradiating the measurement cell with an argon ion laser beam. Measure. The measurement conditions are as follows.

アルゴンイオンレーザー光の波長 :514.5nm
試料上のレーザーパワー :25mW
分解能 :4cm-1
測定範囲 :1100cm-1〜1730cm-1
ピーク強度測定、ピーク半値幅測定:バックグラウンド処理、スムージング処理(単純平均によるコンボリューション5ポイント)
Argon ion laser light wavelength: 514.5 nm
Laser power on sample: 25 mW
Resolution: 4cm -1
Measurement range: 1100 cm −1 to 1730 cm −1
Peak intensity measurement, peak half-width measurement: background processing, smoothing processing (convolution 5 points by simple averaging)

・DBP吸油量
本発明に用いられる炭素材(A)のDBP(フタル酸ジブチル)吸油量は、好ましくは65mL/100g以下、より好ましくは62mL/100g以下、更に好ましくは60ml/100g以下、特に好ましくは57mL/100g以下である。また、DBP吸油量は好ましくは30mL/100g以上、より好ましくは40mL/100g以上である。
DBP oil absorption The DBP (dibutyl phthalate) oil absorption of the carbon material (A) used in the present invention is preferably 65 mL / 100 g or less, more preferably 62 mL / 100 g or less, still more preferably 60 ml / 100 g or less, particularly preferably. Is 57 mL / 100 g or less. The DBP oil absorption is preferably 30 mL / 100 g or more, more preferably 40 mL / 100 g or more.

DBP吸油量が上記範囲内であると、炭素材の球形化の進み具合が十分であることを意味し、該炭素材を含むスラリーの塗布時にスジ引きなどを引き起こし難い傾向があり、粒子内にも細孔構造が存在するため、反応面の低下を回避する傾向にある。   If the DBP oil absorption amount is within the above range, it means that the progress of spheroidization of the carbon material is sufficient, and there is a tendency that streaking is difficult to occur during the application of the slurry containing the carbon material. However, since the pore structure exists, the reaction surface tends to be prevented from lowering.

また、DBP吸油量は、JIS K6217に準拠し、測定材料(炭素材)を40g投入し、滴下速度4mL/min、回転数125rpm、設定トルク500N・mとしたときの測定値として定義される。測定には、例えばブラベンダー社製 アブソープトメーター E型を用いることができる。   The DBP oil absorption amount is defined as a measured value when 40 g of a measurement material (carbon material) is added, a dropping speed is 4 mL / min, a rotation speed is 125 rpm, and a set torque is 500 N · m, in accordance with JIS K6217. For the measurement, for example, Absorbometer E type manufactured by Brabender can be used.

・平均粒径d10
本発明に用いられる炭素材(A)の体積基準で測定した粒径の、小さい粒子側から累積10%に相当する粒径(d10)は好ましくは30μm以下、より好ましくは20μm以下、更に好ましくは17μm以下、好ましくは1μm以上、より好ましくは5μm以上、更に好ましくは10μm以上、特に好ましくは11μm以上、最も好ましくは13μm以上である。
・ Average particle diameter d10
The particle diameter (d10) corresponding to a cumulative 10% from the small particle side of the particle diameter measured on a volume basis of the carbon material (A) used in the present invention is preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less, and still more preferably. It is 17 μm or less, preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, further preferably 10 μm or more, particularly preferably 11 μm or more, and most preferably 13 μm or more.

d10が上記範囲内にあると、粒子の凝集傾向が強くなり過ぎず、スラリー粘度上昇などの工程不都合の発生、非水系二次電池における電極強度の低下や初期充放電効率の低下を回避できる。また、高電流密度充放電特性の低下、低温入出力特性の低下も回避する傾向にある。   When d10 is within the above range, the tendency of the particles to agglomerate does not become too strong, and it is possible to avoid the occurrence of process inconveniences such as an increase in slurry viscosity, a decrease in electrode strength and a decrease in initial charge / discharge efficiency in a nonaqueous secondary battery. In addition, the high current density charge / discharge characteristics and the low temperature input / output characteristics tend to be avoided.

d10は、平均粒径d50の測定の際に得られた粒度分布において、粒子の頻度%が小さい粒径から積算で10%となった値として定義される。   d10 is defined as a value obtained by integrating 10% from a particle size having a small particle frequency% in the particle size distribution obtained when measuring the average particle size d50.

・平均粒径d90
本発明に用いられる炭素材(A)の体積基準で測定した粒径の、小さい粒子側から累積90%に相当する粒径(d90)は好ましくは100μm以下、より好ましくは70μm以下、更に好ましくは60μm以下、より更に好ましくは50μm以下、特に好ましくは45μm以下、最も好ましくは42μm以下、好ましくは20μm以上、より好ましくは26μm以上、更に好ましくは30μm以上、特に好ましくは34μm以上である。
・ Average particle size d90
The particle size (d90) corresponding to 90% cumulative from the small particle side of the particle size measured on the volume basis of the carbon material (A) used in the present invention is preferably 100 μm or less, more preferably 70 μm or less, and still more preferably. It is 60 μm or less, more preferably 50 μm or less, particularly preferably 45 μm or less, most preferably 42 μm or less, preferably 20 μm or more, more preferably 26 μm or more, still more preferably 30 μm or more, and particularly preferably 34 μm or more.

d90が上記範囲内にあると、非水系二次電池における電極強度の低下や初期充放電効率の低下を回避でき、スラリーの塗布時の筋引きなどの工程不都合の発生、高電流密度充放電特性の低下、低温入出力特性の低下も回避できる傾向にある。   When d90 is within the above range, it is possible to avoid a decrease in electrode strength and a decrease in initial charge / discharge efficiency in a non-aqueous secondary battery, generation of process inconveniences such as striation during application of slurry, and high current density charge / discharge characteristics. There is a tendency to avoid the decrease in the temperature and the low-temperature input / output characteristics.

d90は、平均粒径d50の測定の際に得られた粒度分布において、粒子の頻度%が小さい粒径から積算で90%となった値として定義される。   d90 is defined as a value in which the frequency% of particles is 90% integrated from a small particle size in the particle size distribution obtained when measuring the average particle size d50.

<有機化合物(B)>
本発明に用いられる有機化合物(B)としては細孔径4nm以上35nm以下のメソ細孔を高選択的に被覆できれば限定されないが、π共役構造を有する有機化合物であることが好ましい。また、非水系電解液に難溶であり、25℃における電気伝導率が0.1S/cm以下であることが好ましい。有機化合物(B)は本発明の非水系二次電池負極用炭素材(C)において、特に炭素材(A)を効果的に被覆するものと考えられる。
有機化合物(B)は非水系二次電池用の負極に用いた場合に、炭素材(A)の表面の細孔径4nm以上35nm以下のメソ細孔を高選択的に被覆するため、Liイオンの挿入・脱離反応の抵抗を増大させることなく、非水系電解液との反応を抑制し、ガスの発生を効果的に抑制する。
<Organic compound (B)>
The organic compound (B) used in the present invention is not limited as long as it can highly selectively cover mesopores having a pore diameter of 4 nm or more and 35 nm or less, but is preferably an organic compound having a π-conjugated structure. Further, it is preferably insoluble in a non-aqueous electrolyte and has an electric conductivity at 25 ° C. of 0.1 S / cm or less. The organic compound (B) is considered to effectively coat the carbon material (A) particularly in the carbon material (C) for a nonaqueous secondary battery negative electrode of the present invention.
When the organic compound (B) is used for a negative electrode for a non-aqueous secondary battery, the mesopores having a pore diameter of 4 nm or more and 35 nm or less on the surface of the carbon material (A) are coated with high selectivity. Without increasing the resistance of the insertion / desorption reaction, the reaction with the non-aqueous electrolyte is suppressed, and the generation of gas is effectively suppressed.

本発明の非水系二次電池炭素材(C)の電解液に対する耐性が向上し、炭素材(A)層の被膜が電解液に溶出しにくくなる点から、有機化合物(B)は非水電解液に難溶性であるものがより好ましい。なお、非水電解液に難溶とは有機化合物(B)をエチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとを3:7の体積比で混合した溶媒に24時間浸漬した場合において、浸漬前後の乾燥重量減少率が10質量%以下であることを意味する。   The organic compound (B) is non-aqueous electrolyzed in that the resistance of the non-aqueous secondary battery carbon material (C) of the present invention to the electrolytic solution is improved and the coating of the carbon material (A) layer is difficult to elute into the electrolytic solution. What is hardly soluble in a liquid is more preferable. In addition, when it is immersed in a solvent in which the organic compound (B) is mixed with ethylene carbonate and ethylmethyl carbonate at a volume ratio of 3: 7 for 24 hours, the rate of decrease in dry weight before and after immersion is insoluble in the non-aqueous electrolyte. Means 10% by mass or less.

前記非水電解液に難溶な有機化合物としては、イオン性基を有していることが好ましい。イオン性基とは、水中でアニオン又はカチオンを生じうる基であり、その例としては、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、ホスホン酸基、及びこれらの塩が挙げられる。前記塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等が挙げられる。これらの中でも、非水系二次電池とした場合の初期不可逆容量の観点から、スルホン酸基及びそのリチウム塩もしくはナトリウム塩が好ましい。   The organic compound that is hardly soluble in the non-aqueous electrolyte preferably has an ionic group. The ionic group is a group capable of generating an anion or a cation in water, and examples thereof include a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a phosphonic acid group, and salts thereof. Examples of the salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt and the like. Among these, a sulfonic acid group and a lithium salt or a sodium salt thereof are preferable from the viewpoint of the initial irreversible capacity in the case of a non-aqueous secondary battery.

また、有機化合物(B)の25℃における電気伝導率は、好ましくは0.1S/cm以下、より好ましくは0.01S/cm以下、更に好ましくは0.001S/cm以下である。また、通常0S/cmより大きい。有機化合物(B)の25℃における電気伝導率が0.1S/cm以下の低伝導性材料であることにより非水系二次電池負極用炭素材(C)に含有される有機化合物(B)の表面上で電解液が還元分解されることを抑制することが出来る。電気伝導率が大きすぎる場合、過剰な電解液の分解反応が起こり、初期充放電効率の低下、ガス発生量増大、サイクル特性低下を招く場合がある。
例えば、電気伝導率は、ガラス基板上にてスピンコータ成膜やドロップキャスト成膜などの成膜法によって、フィルムを作製し、そのフィルム厚みと四端子法にて測定された表面抵抗値を掛け合わせた値の逆数から算出することができる。フィルム厚みはKLA製段差・表面粗さ・微細形状測定装置テンコールαステップ型、四端子法による表面抵抗値は三菱化学アナリテック製ロレスタGP MCP−T610型にて、それぞれ測定することができる。
The electrical conductivity of the organic compound (B) at 25 ° C. is preferably 0.1 S / cm or less, more preferably 0.01 S / cm or less, and still more preferably 0.001 S / cm or less. Moreover, it is usually larger than 0 S / cm. The organic compound (B) contained in the non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material (C) is a low conductivity material having an electrical conductivity at 25 ° C. of 0.1 S / cm or less. It is possible to suppress the electrolytic solution from being reduced and decomposed on the surface. If the electrical conductivity is too large, an excessive decomposition reaction of the electrolytic solution occurs, which may cause a decrease in initial charge / discharge efficiency, an increase in gas generation, and a decrease in cycle characteristics.
For example, the electrical conductivity is obtained by film formation on a glass substrate by spin coater film formation or drop cast film formation, and the film thickness is multiplied by the surface resistance measured by the four-terminal method. It can be calculated from the reciprocal of the obtained value. The film thickness can be measured with a KLA step, surface roughness and fine shape measuring device, Tencor α-step type, and the surface resistance value by a four-terminal method can be measured with a Loresta GP MCP-T610 type manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech.

本発明の有機化合物(B)は、ガスの発生を効果的に抑制し、負極抵抗の上昇を抑制することが可能である点から、π共役構造を有する有機化合物(B)を含むことが好ましい。このπ共役構造は、炭素材(A)が有するπ平面構造部分と作用することによって、炭素材(A)の表面の細孔径4nm以上35nm以下のメソ細孔を高選択的に被覆するため、ガスの発生を効果的に抑制し、負極抵抗の上昇を抑制することが可能であると考えられる。   The organic compound (B) of the present invention preferably contains an organic compound (B) having a π-conjugated structure from the viewpoint of effectively suppressing gas generation and suppressing increase in negative electrode resistance. . Since this π-conjugated structure acts with a π plane structure portion of the carbon material (A), the mesopores having a pore diameter of 4 nm to 35 nm on the surface of the carbon material (A) are highly selectively covered. It is considered that the generation of gas can be effectively suppressed and the increase in negative electrode resistance can be suppressed.

なお、本明細書において、前記π共役構造を有する化合物とは、π電子を持つ原子が環状に並んだ構造を持つ不飽和環状化合物であって、ヒュッケル則を満たし、π電子が環上で非局在化し、環が平面構造をとっているものである。   In the present specification, the compound having the π-conjugated structure is an unsaturated cyclic compound having a structure in which atoms having π electrons are arranged in a ring, satisfying the Hückel rule, and the π electrons are not on the ring. It is localized and the ring has a planar structure.

このようなπ共役構造としては、単環の5員環であるフラン、ピロール、イミダゾール、チオフェン、ホスホール、ピラゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール;単環の6員環であるベンゼン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン;二環の5員環+6員環であるベンゾフラン、イソベンゾフラン、インドール、イソインドール、ベンゾチオフェン、ベンゾホスホール、ベンゾイミダゾール、プリン、インダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾイソオキサゾール、ベンゾチアゾール;二環の6員環+6員環であるナフタレン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン;多環のアントラセン、ピレン等の骨格を有する環が挙げられる。   Examples of such a π-conjugated structure include furan, pyrrole, imidazole, thiophene, phosphole, pyrazole, oxazole, isoxazole, and thiazole, which are monocyclic five-membered rings; benzene, pyridine, pyrazine, which are monocyclic six-membered rings, Pyrimidine, pyridazine, triazine; bicyclic 5-membered ring + 6-membered ring benzofuran, isobenzofuran, indole, isoindole, benzothiophene, benzophosphole, benzimidazole, purine, indazole, benzoxazole, benzoisoxazole, benzothiazole A bicyclic 6-membered ring + a 6-membered naphthalene, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, quinazoline, cinnoline; a ring having a skeleton such as polycyclic anthracene, pyrene;

これらの中でも、非水系二次電池とした場合にガスの発生を抑制する観点から、ベンゼン環、縮合芳香環、及び芳香族ヘテロ環からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。縮合芳香環としては、ナフタレン環が好ましい。   Among these, at least one selected from the group consisting of a benzene ring, a condensed aromatic ring, and an aromatic heterocycle is preferable from the viewpoint of suppressing gas generation when a non-aqueous secondary battery is used. As the condensed aromatic ring, a naphthalene ring is preferable.

有機化合物(B)は低分子化合物であっても、高分子化合物であってもよいが、ガスの発生を効果的に抑制する観点からは、高分子化合物(以下、ポリマー(b)と呼称する場合がある。)であることが好ましい。   The organic compound (B) may be a low molecular compound or a high molecular compound. However, from the viewpoint of effectively suppressing gas generation, the organic compound (B) is hereinafter referred to as a polymer (b). In some cases).

本発明の炭素材(C)において有機化合物(B)は、炭素材(C)に対して好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上であり、また好ましくは9.99質量%以下、より好ましくは5質量%以下の割合で含有されている。0.01質量%未満では炭素材(A)を効果的に被覆することが困難な場合があり、一方10質量%以上だと、炭素材(A)と被覆層との界面抵抗が上がり、低温入出力特性が低下する場合がある。
以上説明した有機化合物(B)は、市販されているものを使用してもよいし、公知の方法により合成することもできる。なお、本発明において1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
In the carbon material (C) of the present invention, the organic compound (B) is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and preferably 9.% by mass relative to the carbon material (C). It is contained in a proportion of 99% by mass or less, more preferably 5% by mass or less. If it is less than 0.01% by mass, it may be difficult to effectively coat the carbon material (A). On the other hand, if it is 10% by mass or more, the interfacial resistance between the carbon material (A) and the coating layer increases and the temperature is low. Input / output characteristics may deteriorate.
As the organic compound (B) described above, a commercially available one may be used, or it can be synthesized by a known method. In addition, in this invention, it can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

有機化合物(B)が低分子化合物である場合、有機化合物(B)としては、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸リチウム、ナフタレンスルホン酸ナトリウム、ベンゼンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、アントラセンスルホン酸、アントラセンスルホン酸ナトリウムが挙げられる。   When the organic compound (B) is a low molecular compound, the organic compound (B) includes naphthalene sulfonic acid, lithium naphthalene sulfonate, sodium naphthalene sulfonate, benzene sulfonic acid, sodium benzene sulfonate, anthracene sulfonic acid, anthracene sulfone. Examples include sodium acid.

有機化合物(B)が高分子化合物であるポリマー(b)の場合、ポリマー(b)はイオン性基と芳香環を有する。
ポリマー(b)を構成する構造単位が由来するモノマーとしては、イオン性基と芳香環とを有するモノマーが挙げられる。また前記ポリマー(b)は、イオン性基を有し芳香環を有さないモノマーと、芳香環を有しイオン性基を有さないモノマーとの共重合体であってもよい。
When the organic compound (B) is a polymer (b) which is a polymer compound, the polymer (b) has an ionic group and an aromatic ring.
Examples of the monomer from which the structural unit constituting the polymer (b) is derived include a monomer having an ionic group and an aromatic ring. The polymer (b) may be a copolymer of a monomer having an ionic group and not having an aromatic ring and a monomer having an aromatic ring and not having an ionic group.

前記イオン性基と芳香環とを有するモノマーの例としては、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸リチウム、スチレンスルホン酸ナトリウム、安息香酸ビニル及び安息香酸ビニルの塩等が挙げられる。
前記イオン性基を有し、芳香環を有さないモノマーの例としては、ビニルスルホン酸、ビニルスルホン酸リチウム、ビニルスルホン酸ナトリウム、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸リチウム、メタクリル酸、メタクリル酸ナトリウム、メタクリル酸リチウム等が挙げられる。
前記芳香環を有し、イオン性基を有さないモノマーの例としては、スチレン、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート等が挙げられる。
Examples of the monomer having an ionic group and an aromatic ring include styrene sulfonic acid, lithium styrene sulfonate, sodium styrene sulfonate, vinyl benzoate and vinyl benzoate salts.
Examples of the monomer having an ionic group and not having an aromatic ring include vinyl sulfonic acid, lithium vinyl sulfonate, sodium vinyl sulfonate, acrylic acid, sodium acrylate, lithium acrylate, methacrylic acid, and methacrylic acid. Examples include sodium and lithium methacrylate.
Examples of the monomer having an aromatic ring and not having an ionic group include styrene, benzyl acrylate, benzyl methacrylate and the like.

このようなモノマーに由来する構造単位を含むポリマーの具体的な例としては、スチレン−ビニルスルホン酸共重合体、スチレン−ビニルスルホン酸ナトリウム共重合体、スチレン−ビニルスルホン酸リチウム共重合体、ポリスチレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸リチウム、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、スチレン−スチレンスルホン酸共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸リチウム共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体、ポリビニル安息香酸、ポリビニル安息香酸リチウム、ポリビニル安息香酸ナトリウム、スチレン−ビニル安息香酸共重合体、スチレン‐ビニル安息香酸リチウム共重合体、スチレン−ビニル安息香酸ナトリウム共重合体等が挙げられる。
中でも、ガスの発生を効果的に抑制する観点から、ポリスチレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸リチウム、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、スチレン−スチレンスルホン酸共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸リチウム共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体、ポリビニル安息香酸、ポリビニル安息香酸リチウム、ポリビニル安息香酸ナトリウム、スチレン−ビニル安息香酸共重合体、スチレン−ビニル安息香酸リチウム共重合体及びスチレン−ビニル安息香酸ナトリウム共重合体が好ましい。
また、ポリスチレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸リチウム、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、スチレン−スチレンスルホン酸リチウム共重合体及びスチレン−スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体がより好ましく、ポリスチレンスルホン酸リチウム、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、スチレン−スチレンスルホン酸リチウム共重合体及びスチレン−スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体が特に好ましい。
Specific examples of the polymer containing a structural unit derived from such a monomer include a styrene-vinyl sulfonic acid copolymer, a styrene-vinyl sulfonic acid sodium copolymer, a styrene-vinyl sulfonic acid lithium copolymer, and polystyrene. Sulfonic acid, lithium polystyrene sulfonate, sodium polystyrene sulfonate, styrene-styrene sulfonic acid copolymer, styrene-lithium sulfonic acid lithium copolymer, styrene-sodium styrene sulfonate copolymer, polyvinyl benzoic acid, lithium polyvinyl benzoate , Polyvinyl sodium benzoate, styrene-vinyl benzoic acid copolymer, styrene-vinyl benzoic acid lithium copolymer, styrene-vinyl benzoic acid sodium copolymer, and the like.
Among them, from the viewpoint of effectively suppressing gas generation, polystyrene sulfonic acid, lithium polystyrene sulfonate, sodium polystyrene sulfonate, styrene-styrene sulfonic acid copolymer, styrene-lithium sulfonic acid lithium copolymer, styrene-styrene Sodium sulfonate copolymer, polyvinyl benzoic acid, polyvinyl benzoate lithium, polyvinyl benzoate sodium, styrene-vinyl benzoate copolymer, styrene-vinyl benzoate lithium copolymer and styrene-vinyl benzoate sodium copolymer preferable.
Further, polystyrene sulfonic acid, lithium polystyrene sulfonate, sodium polystyrene sulfonate, styrene-lithium lithium sulfonate copolymer and styrene-sodium styrene sulfonate copolymer are more preferable, and lithium polystyrene sulfonate, sodium polystyrene sulfonate, styrene. -Particularly preferred are lithium styrene sulfonate copolymers and styrene-sodium styrene sulfonate copolymers.

ポリマー(b)の重量平均分子量は特に制限されないが、好ましくは200以上、より好ましくは1000以上、更に好ましくは2000以上、特に好ましくは2500以上である。一方前記重量平均分子量は、好ましくは100万以下、より好ましくは50万以下、更に好ましくは30万以下、特に好ましくは20万以下である。
なお、本明細書において重量平均分子量とは、溶媒をテトラヒドロフラン(THF)としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した標準ポリスチレン換算の重量平均分子量あるいは、溶媒が水系あるいはN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)あるいはジメチルスルホキシド(DMSO)のGPCにより測定した標準ポリエチレングリコール換算の重量平均分子量である。
The weight average molecular weight of the polymer (b) is not particularly limited, but is preferably 200 or more, more preferably 1000 or more, still more preferably 2000 or more, and particularly preferably 2500 or more. On the other hand, the weight average molecular weight is preferably 1,000,000 or less, more preferably 500,000 or less, still more preferably 300,000 or less, and particularly preferably 200,000 or less.
In the present specification, the weight average molecular weight is a weight average molecular weight in terms of standard polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran (THF) as the solvent, or the solvent is aqueous or N, N-dimethylformamide. It is a weight average molecular weight in terms of standard polyethylene glycol measured by GPC of (DMF) or dimethyl sulfoxide (DMSO).

<炭素材(C)>
本発明の炭素材(C)は、以上説明した炭素材(A)、有機化合物(B)を含有し、メソ孔表面積比(SAa/SAb)が0.67以上であれば特に制限はない。
化合物(B)はπ共役構造を有する有機化合物であってもよく、また、その他の成分が混合及び/又は反応していてもよい。
また、本明細書において「炭素材(A)、有機化合物(B)を含有する」とは、炭素材(A)と有機化合物(B)が混合された状態、炭素材(A)の表面に有機化合物(B)が付着した状態、炭素材(A)の細孔内に有機化合物(B)が付着している状態等を表し、炭素材(A)と有機化合物(B)との状態の関係性によらない。
<Carbon material (C)>
The carbon material (C) of the present invention is not particularly limited as long as it contains the carbon material (A) and the organic compound (B) described above, and the mesopore surface area ratio (SAa / SAb) is 0.67 or more.
The compound (B) may be an organic compound having a π-conjugated structure, and other components may be mixed and / or reacted.
Moreover, in this specification, "it contains a carbon material (A) and an organic compound (B)" means the state in which the carbon material (A) and the organic compound (B) are mixed, on the surface of the carbon material (A). A state in which the organic compound (B) is attached, a state in which the organic compound (B) is attached in the pores of the carbon material (A), and the like, in a state of the carbon material (A) and the organic compound (B). It does not depend on the relationship.

炭素材(A)と有機化合物(B)との状態は、例えば、電界放射型走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型X線(FE−SEM−EDX)分析、X線光電子分光法(XPS)分析等の手法を用いて非水系二次電池負極用炭素材(C)の粒子断面を観察することにより確認することができる。これらの確認方法は、非水系二次電池負極用炭素材(C)が製造された時点で行なってもよいし、本発明に係る非水系二次電池負極用炭素材(C)を含む負極や非水系二次電池として製造された製品について行なってもよい。   The state of the carbon material (A) and the organic compound (B) is, for example, field emission scanning electron microscope-energy dispersive X-ray (FE-SEM-EDX) analysis, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis, etc. It can confirm by observing the particle | grain cross section of the carbon material (C) for nonaqueous secondary battery negative electrodes using the method of. These confirmation methods may be performed at the time when the non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material (C) is manufactured, or the negative electrode containing the non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material (C) according to the present invention You may perform about the product manufactured as a non-aqueous secondary battery.

<炭素材(C)の物性>
・メソ孔容積、メソ孔表面積
本発明の炭素材(C)において、メソ孔容積、及びメソ孔表面積は、窒素吸着法により測定した吸着等温線を用いて、BJH法解析により各細孔径におけるメソ孔容積、及びメソ孔表面積を求めた値である。BJH法面積解析によるメソ孔表面積はメソ孔を円筒形と仮定し、その側面積を積算することにより算出した。
<Physical properties of carbon material (C)>
-Mesopore volume, mesopore surface area In the carbon material (C) of the present invention, the mesopore volume and mesopore surface area are measured by the BJH method analysis using the adsorption isotherm measured by the nitrogen adsorption method. It is the value which calculated | required the pore volume and the mesopore surface area. The mesopore surface area by BJH method area analysis was calculated by accumulating the side area assuming that the mesopore was cylindrical.

・細孔径35nm以下の範囲のメソ孔容積
細孔径35nm以下の範囲のメソ孔容積は、好ましくは0.001mL/g以上、より好ましくは0.005mL/g以上、更に好ましくは0.008mL/g以上、また、好ましくは0.1mL/g以下であり、より好ましくは0.05mL/g以下、更に好ましくは0.02mL/g以下、特に好ましくは0.01mL/g以下である。
-Mesopore volume within a pore diameter range of 35 nm or less The mesopore volume within a pore diameter range of 35 nm or less is preferably 0.001 mL / g or more, more preferably 0.005 mL / g or more, and still more preferably 0.008 mL / g. In addition, it is preferably 0.1 mL / g or less, more preferably 0.05 mL / g or less, still more preferably 0.02 mL / g or less, and particularly preferably 0.01 mL / g or less.

上記範囲内である場合、非水系電解液の浸入可能な空隙を適度に調整できるため、急速充放電をさせた時にリチウムイオンの挿入脱離を円滑に行うことができ、低温入出力特性をより向上させることができ、またリチウム金属が析出することによるサイクル特性の悪化をより抑制することができる。さらに、電解液の過度な分解を抑制でき、初期効率の低下やガス発生量の増大をより抑制することが可能となる。   If it is within the above range, the gap that allows the nonaqueous electrolyte to enter can be adjusted appropriately, so that lithium ions can be smoothly inserted and desorbed when rapidly charged and discharged, and the low-temperature input / output characteristics are improved. In addition, the deterioration of cycle characteristics due to precipitation of lithium metal can be further suppressed. Furthermore, excessive decomposition of the electrolytic solution can be suppressed, and a decrease in initial efficiency and an increase in the amount of gas generated can be further suppressed.

・細孔径2nm以上4nm未満の範囲のメソ孔表面積(SAa)、4nm〜35nmの範囲のメソ孔表面積(SAb)、メソ孔表面積比(SAa/SAb)
細孔径2nm以上4nm未満の範囲のメソ孔表面積(SAa)は、好ましくは0.1m2/g以上、より好ましくは0.5m2/g以上、更に好ましくは1.0m2/g以上であり、特に好ましくは1.2m2/g以上であり、また、好ましくは8m2/g以下であり、より好ましくは4m2/g以下、更に好ましくは3m2/g以下、特に好ましくは2.3m2/g以下、最も好ましくは2m2/g以下である。
-Mesopore surface area (SAa) in the pore diameter range of 2 nm or more and less than 4 nm, mesopore surface area (SAb) in the range of 4 nm to 35 nm, mesopore surface area ratio (SAa / SAb)
The mesopore surface area (SAa) in the pore diameter range of 2 nm or more and less than 4 nm is preferably 0.1 m 2 / g or more, more preferably 0.5 m 2 / g or more, and further preferably 1.0 m 2 / g or more. In particular, it is 1.2 m 2 / g or more, preferably 8 m 2 / g or less, more preferably 4 m 2 / g or less, still more preferably 3 m 2 / g or less, particularly preferably 2.3 m. 2 / g or less, most preferably 2 m 2 / g or less.

細孔径4nm以上35nm未満の範囲のメソ孔表面積(SAb)は、好ましくは0.1m2/g以上、より好ましくは0.5m2/g以上、更に好ましくは1m2/g以上、特に好ましくは1.6m2/g以上であり、最も好ましくは1.8m2/g以上であり、また、好ましくは8m2/g以下であり、より好ましくは4m2/g以下、更に好ましくは3m2/g以下である。The mesopore surface area (SAb) having a pore diameter in the range of 4 nm or more and less than 35 nm is preferably 0.1 m 2 / g or more, more preferably 0.5 m 2 / g or more, still more preferably 1 m 2 / g or more, particularly preferably. 1.6m and 2 / g or more, and most preferably 1.8 m 2 / g or more, and preferably not more than 8m 2 / g, more preferably 4m 2 / g or less, more preferably 3m 2 / g or less.

細孔径メソ孔表面積比(SAa/SAb)は、通常0.67以上、好ましくは0.71以上、より好ましくは0.73以上、更に好ましくは0.75以上であり、また、好ましくは10以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは2以下、ことさらに好ましくは1以下、特に好ましくは0.90以下である。   The pore diameter mesopore surface area ratio (SAa / SAb) is usually 0.67 or more, preferably 0.71 or more, more preferably 0.73 or more, still more preferably 0.75 or more, and preferably 10 or less. More preferably, it is 5 or less, more preferably 2 or less, still more preferably 1 or less, particularly preferably 0.90 or less.

細孔径2nm以上4nm未満の範囲のメソ孔表面積(SAa)は、Liイオンが挿入・脱離可能な活性端面の量に相関しており、また電解液の分解反応活性がより高いと考えられる。一方で、細孔径4nm以上35nm以下の範囲のメソ孔表面積(SAb)はLiイオンの挿入・脱離への寄与が小さいベーサル面の量と相関していると考えられる。   The mesopore surface area (SAa) in the pore diameter range of 2 nm or more and less than 4 nm correlates with the amount of active end face into which Li ions can be inserted / desorbed, and it is considered that the decomposition reaction activity of the electrolytic solution is higher. On the other hand, it is considered that the mesopore surface area (SAb) having a pore diameter in the range of 4 nm to 35 nm correlates with the amount of the basal surface that has a small contribution to the insertion / desorption of Li ions.

細孔径2nm以上4nm未満の範囲のメソ孔表面積(SAa)が上記範囲内である場合、炭素材のLiイオンの挿入・脱離サイトをそれほど減少させることがないため、炭素材へのLiイオンのスムーズな挿入・脱離を行うことができるため、低温入出力特性の低下をより抑制できる傾向がある。また、電解液の過度な分解を抑制できるため、初期効率の低下やガス発生量の増大をより抑制できる。   When the mesopore surface area (SAa) in the pore diameter range of 2 nm or more and less than 4 nm is within the above range, the insertion / desorption site of the Li ion of the carbon material is not reduced so much. Since smooth insertion and removal can be performed, there is a tendency that a decrease in low-temperature input / output characteristics can be further suppressed. Moreover, since excessive decomposition | disassembly of electrolyte solution can be suppressed, the fall of initial efficiency and the increase in the amount of gas generation can be suppressed more.

また、細孔径4nm以上35nm以下の範囲のメソ孔表面積(SAb)が上記範囲内である場合、黒鉛結晶子はそれほど小さくならず、同時に細孔径2nm以上4nm未満の範囲のメソ孔表面積(SAa)をそれほど減少させることがないため、容量の低減や低温入出力特性の低下をより抑制できる。さらに、電解液の過度な分解を抑制できるために、初期効率の低下やガス発生量の増大をより抑制できる。   In addition, when the mesopore surface area (SAb) in the pore diameter range of 4 nm to 35 nm is within the above range, the graphite crystallite is not so small, and at the same time, the mesopore surface area (SAa) in the pore diameter range of 2 nm to less than 4 nm. Therefore, it is possible to further suppress a reduction in capacity and a decrease in low-temperature input / output characteristics. Furthermore, since excessive decomposition of the electrolytic solution can be suppressed, a decrease in initial efficiency and an increase in the amount of gas generated can be further suppressed.

メソ孔表面積比(SAa/SAb)が0.67を下回るということは、Liイオンの挿入・脱離サイトが過剰に覆われていることを示しており、Liイオンの挿入・脱離の抵抗を増大させ、低温入出力特性の低下を招く傾向があるため、0.67以上であることが重要なのである。
そして、上記好ましい範囲にある場合、炭素材のLiイオンの挿入・脱離サイトをそれほど減少させることがないため、炭素材へのLiイオンのスムーズな挿入・脱離を行うことができるため、低温入出力特性の低下をより抑制できる傾向がある。また、電解液の過度な分解を抑制できるため、初期効率の低下やガス発生量の増大をより抑制できる。
The mesopore surface area ratio (SAa / SAb) being less than 0.67 indicates that the insertion / desorption sites of Li ions are excessively covered, and the resistance of insertion / desorption of Li ions is reduced. Since it tends to increase and lower the low-temperature input / output characteristics, it is important that it is 0.67 or more.
And when it is in the above preferred range, the insertion / desorption site of the Li ion of the carbon material is not reduced so much, and the smooth insertion / desorption of the Li ion to the carbon material can be performed. There is a tendency that deterioration of input / output characteristics can be further suppressed. Moreover, since excessive decomposition | disassembly of electrolyte solution can be suppressed, the fall of initial efficiency and the increase in the amount of gas generation can be suppressed more.

・体積基準平均粒径(平均粒径d50)
本発明の炭素材(C)の体積基準平均粒径(「平均粒径d50」とも記載する)は好ましくは1μm以上、より好ましくは5μm以上、更に好ましくは10μm以上、特に好ましくは15μm以上である。また平均粒径d50は、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、更に好ましくは35μm以下、特に好ましくは31μm以下である。平均粒径d50が上記範囲内の場合、前記炭素材を用いて得られる非水系二次電池の不可逆容量の増加、初期電池容量の損失を抑制する傾向にあり、またスラリー塗布における筋引きなどの工程不都合の発生、高電流密度充放電特性の低下、低温入出力特性の低下を抑制することもできる。
-Volume-based average particle size (average particle size d50)
The volume-based average particle diameter (also referred to as “average particle diameter d50”) of the carbon material (C) of the present invention is preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, still more preferably 10 μm or more, and particularly preferably 15 μm or more. . The average particle diameter d50 is preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, still more preferably 35 μm or less, and particularly preferably 31 μm or less. When the average particle diameter d50 is within the above range, there is a tendency to suppress an increase in the irreversible capacity of the nonaqueous secondary battery obtained by using the carbon material, loss of the initial battery capacity, Generation of process inconvenience, deterioration of high current density charge / discharge characteristics, and deterioration of low temperature input / output characteristics can also be suppressed.

また、本明細書において平均粒径d50は、界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(例として、ツィーン20(登録商標)が挙げられる)の0.2質量%水溶液10mLに、炭素材0.01gを懸濁させ、これを測定サンプルとして市販のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(例えばHORIBA製LA−920)に導入し、測定サンプルに28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、前記測定装置において体積基準のメジアン径として測定したものであると定義する。   In this specification, the average particle size d50 is obtained by adding 10 mL of a 0.2 mass% aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate (for example, Tween 20 (registered trademark)) as a surfactant to a carbon material. 0.01 g was suspended, and this was introduced as a measurement sample into a commercially available laser diffraction / scattering particle size distribution measurement device (for example, LA-920 manufactured by HORIBA), and the measurement sample was irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute. After that, the volume is defined as a volume-based median diameter measured by the measuring device.

・円形度
本発明の炭素材(C)の円形度は、0.88以上、好ましくは0.90以上、より好ましくは0.91以上である。また、円形度は好ましくは1以下、より好ましくは0.98以下、更に好ましくは0.97以下である。円形度が上記範囲内であると、非水系二次電池の高電流密度充放電特性の低下を抑制できる傾向がある。なお、円形度は以下の式で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
円形度=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)
-Circularity The circularity of the carbon material (C) of the present invention is 0.88 or more, preferably 0.90 or more, more preferably 0.91 or more. The circularity is preferably 1 or less, more preferably 0.98 or less, and still more preferably 0.97 or less. There exists a tendency which can suppress the fall of the high current density charge / discharge characteristic of a non-aqueous secondary battery as circularity is in the said range. The circularity is defined by the following formula, and when the circularity is 1, a theoretical sphere is obtained.
Circularity = (perimeter of equivalent circle having the same area as the particle projection shape) / (actual circumference of particle projection shape)

円形度の値としては、例えば、フロー式粒子像分析装置(例えば、シスメックスインダストリアル社製FPIA)を用い、試料(炭素材)約0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約50mL)に分散させ、分散液に28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定し、粒径が1.5〜40μmの範囲の粒子について測定した値を用いる。   As the circularity value, for example, a flow type particle image analyzer (for example, FPIA manufactured by Sysmex Industrial Co., Ltd.) is used, and about 0.2 g of a sample (carbon material) is added to polyoxyethylene (20) sorbitan as a surfactant. After dispersing in a 0.2% by weight monolaurate aqueous solution (about 50 mL) and irradiating the dispersion with an ultrasonic wave of 28 kHz for 1 minute at an output of 60 W, the detection range is specified as 0.6 to 400 μm, and the particle size is The value measured for particles in the range of 1.5-40 μm is used.

円形度を向上させる方法は特に限定されないが、球形化処理を施して球形にしたものが、負極としたときの粒子間空隙の形状が整うので好ましい。球形化処理の例としては、せん断力、圧縮力を与えることによって機械的に球形に近づける方法、複数の炭素材微粒子を、バインダもしくは粒子自身の有する付着力によって造粒する機械的・物理的処理方法等が挙げられる。   A method for improving the degree of circularity is not particularly limited, but a spheroidized sphere is preferable because the shape of the interparticle voids when the negative electrode is formed is preferable. Examples of spheroidizing treatment include a method of mechanically approaching a sphere by applying a shearing force and a compressive force, and a mechanical / physical treatment in which a plurality of carbon material fine particles are granulated by the adhesive force of the binder or the particles themselves. Methods and the like.

・タップ密度
本発明の炭素材(C)のタップ密度は好ましくは0.7g/cm3以上、より好ましくは0.8g/cm3以上、更に好ましくは0.85g/cm3以上、特に好ましくは0.9g/cm3以上、最も好ましくは0.95g/cm3以上、好ましくは1.3g/cm3以下であり、より好ましくは1.2g/cm3以下であり、更に好ましくは1.1g/cm3以下である。
Tap density The carbon material (C) of the present invention preferably has a tap density of 0.7 g / cm 3 or more, more preferably 0.8 g / cm 3 or more, still more preferably 0.85 g / cm 3 or more, particularly preferably. 0.9 g / cm 3 or more, most preferably 0.95 g / cm 3 or more, preferably 1.3 g / cm 3 or less, more preferably 1.2 g / cm 3 or less, and even more preferably 1.1 g / Cm 3 or less.

タップ密度が上記範囲内であると、極板化作製時のスジ引きなどの工程性が良好になり高速充放電特性に優れる。また、粒子内炭素密度が上昇し難いため圧延性も良好で、高密度の負極シートを形成する易くなる傾向にある。   When the tap density is within the above range, the processability such as streaking during the production of the electrode plate is good, and the high-speed charge / discharge characteristics are excellent. In addition, since the carbon density in the particles is difficult to increase, the rolling property is good and the high-density negative electrode sheet tends to be easily formed.

前記タップ密度は、粉体密度測定器を用い、直径1.6cm、体積容量20cm3の円筒状タップセルに、目開き300μmの篩を通して本発明の炭素材を落下させて、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行なって、その時の体積と試料の質量から求めた密度として定義する。For the tap density, the carbon material of the present invention was dropped into a cylindrical tap cell having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 through a sieve having an opening of 300 μm by using a powder density measuring device, and the cell was fully filled. Thereafter, a tap having a stroke length of 10 mm is performed 1000 times and defined as the density obtained from the volume at that time and the mass of the sample.

・X線パラメータ
本発明の炭素材(C)の、学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)は、好ましくは0.335nm以上、0.340nm未満であり、より好ましくは0.339nm以下、更に好ましくは0.337nm以下である。d002値が上記範囲内にあると、黒鉛の結晶性が高いため、初期不可逆容量が増加を抑制する傾向にある。ここで、0.335nmは黒鉛の理論値である。
-X-ray parameter The d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) of the carbon material (C) of the present invention determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is preferably 0.335 nm or more and less than 0.340 nm. More preferably, it is 0.339 nm or less, More preferably, it is 0.337 nm or less. When the d002 value is within the above range, the initial irreversible capacity tends to suppress an increase because the crystallinity of graphite is high. Here, 0.335 nm is a theoretical value of graphite.

また、学振法によるX線回折で求めた前記炭素材(C)の結晶子サイズ(Lc)は、好ましくは1.5nm以上、より好ましくは3.0nm以上の範囲である。この範囲内であると、結晶性が低過ぎない粒子となり、非水系二次電池とした場合に可逆容量が減少することを抑制できる。なお、Lcの下限は黒鉛の理論値である。   The crystallite size (Lc) of the carbon material (C) determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is preferably 1.5 nm or more, more preferably 3.0 nm or more. Within this range, the particles are not too low in crystallinity, and a reduction in reversible capacity can be suppressed when a non-aqueous secondary battery is formed. The lower limit of Lc is the theoretical value of graphite.

・灰分
本発明の炭素材(C)に含まれる灰分は、炭素材(C)の全質量に対して、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下であり、更に好ましくは0.1質量%以下である。また、灰分の下限は1ppm以上であることが好ましい。
-Ash content The ash content contained in the carbon material (C) of the present invention is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, and still more preferably based on the total mass of the carbon material (C). It is 0.1 mass% or less. Moreover, it is preferable that the minimum of ash content is 1 ppm or more.

灰分が上記範囲内であると非水系二次電池とした場合に、充放電時の炭素材と電解液との反応による電池性能の劣化を無視できる程度に抑えることができる。また、炭素材の製造に多大な時間とエネルギーと汚染防止のための設備とを必要としないため、コストの上昇も抑えられる。   When the ash content is within the above range, when a non-aqueous secondary battery is used, deterioration of battery performance due to the reaction between the carbon material and the electrolyte during charge / discharge can be suppressed to a negligible level. Further, since a great amount of time, energy, and equipment for preventing contamination are not required for producing the carbon material, an increase in cost can be suppressed.

・BET比表面積(SA)
本発明の炭素材(C)のBET法により測定した比表面積(SA)は、好ましくは1m2/g以上、より好ましくは2m2/g以上、更に好ましくは3m2/g以上、特に好ましくは4m2/g以上であり、最も好ましくは4.5m2/g以上である。また、好ましくは11m2/g以下、より好ましくは9m2/g以下、更に好ましくは8m2/g以下、特に好ましくは7m2/g以下、最も好ましくは6m2/g以下である。
比表面積が上記範囲内であると、Liが出入りする部位を十分確保することができるため高速充放電特性出力特性に優れ、炭素材(C)の電解液に対する活性も適度に抑えることができるため、初期不可逆容量が大きくならず、高容量電池を製造できる傾向にある。
・ BET specific surface area (SA)
The specific surface area (SA) measured by the BET method of the carbon material (C) of the present invention is preferably 1 m 2 / g or more, more preferably 2 m 2 / g or more, still more preferably 3 m 2 / g or more, particularly preferably. 4 m 2 / g or more, most preferably 4.5 m 2 / g or more. Further, it is preferably 11 m 2 / g or less, more preferably 9 m 2 / g or less, further preferably 8 m 2 / g or less, particularly preferably 7 m 2 / g or less, and most preferably 6 m 2 / g or less.
If the specific surface area is within the above range, a sufficient area for Li to enter and exit can be secured, so that the high-speed charge / discharge characteristic output characteristics are excellent, and the activity of the carbon material (C) against the electrolyte can be moderately suppressed. The initial irreversible capacity does not increase, and a high-capacity battery tends to be manufactured.

また、炭素材(C)を使用して負極を形成した場合の、その電解液との反応性の増加を抑制でき、ガス発生を抑えることができるため、好ましい非水系二次電池を提供することができる。   Moreover, when a negative electrode is formed using a carbon material (C), an increase in reactivity with the electrolytic solution can be suppressed, and gas generation can be suppressed, so that a preferable nonaqueous secondary battery is provided. Can do.

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

・細孔径10nm〜1000nmの範囲の細孔容積
本発明の炭素材において、10nm〜1000nmの範囲の細孔容積は、水銀圧入法(水銀ポロシメトリー)を用いて測定した値であり、好ましくは0.01mL/g以上、より好ましくは0.03mL/g以上、更に好ましくは0.05mL/g以上であり、また、好ましくは0.3mL/g以下であり、より好ましくは0.25mL/g以下、更に好ましくは0.2mL/g以下である。
-Pore volume in the range of 10 nm to 1000 nm pore diameter In the carbon material of the present invention, the pore volume in the range of 10 nm to 1000 nm is a value measured using a mercury intrusion method (mercury porosimetry), preferably 0. 0.01 mL / g or more, more preferably 0.03 mL / g or more, still more preferably 0.05 mL / g or more, preferably 0.3 mL / g or less, more preferably 0.25 mL / g or less. More preferably, it is 0.2 mL / g or less.

細孔径10nm〜1000nmの範囲の細孔容積が上記範囲内を下回ると、非水系電解液の浸入可能な空隙が少なくなる為、急速充放電をさせた時にリチウムイオンの挿入脱離が間に合わなくなり、それに伴いリチウム金属が析出しサイクル特性が悪化する傾向がある。さらに一方、上記範囲を上回ると、極板作製時にバインダが空隙に吸収され易くなり、それに伴い極板強度の低下や初期効率の低下を招く傾向がある。   If the pore volume in the pore diameter range of 10 nm to 1000 nm is less than the above range, the number of voids into which the non-aqueous electrolyte solution can enter decreases, so that insertion and desorption of lithium ions will not be in time when rapid charge / discharge is performed, Along with this, lithium metal precipitates and the cycle characteristics tend to deteriorate. On the other hand, if it exceeds the above range, the binder is likely to be absorbed into the gap during electrode plate production, and accordingly the electrode plate strength and initial efficiency tend to decrease.

また、本発明の炭素材(C)の全細孔容積は、好ましくは0.1mL/g以上、より好ましくは0.2mL/g以上、更に好ましくは0.25mL/g以上、特に好ましくは0.5mL/g以上である。また全細孔容積は好ましくは10mL/g以下、より好ましくは5mL/g以下、更に好ましくは2mL/g以下、特に好ましくは1mL/g以下である。   The total pore volume of the carbon material (C) of the present invention is preferably 0.1 mL / g or more, more preferably 0.2 mL / g or more, still more preferably 0.25 mL / g or more, particularly preferably 0. .5 mL / g or more. The total pore volume is preferably 10 mL / g or less, more preferably 5 mL / g or less, still more preferably 2 mL / g or less, and particularly preferably 1 mL / g or less.

全細孔容積が上記範囲内であると、極板化時のバインダ量を過剰にする必要がなく、極板化時に増粘剤やバインダの分散効果も得られ易くなる。   When the total pore volume is within the above range, it is not necessary to make the amount of the binder excessive when forming the electrode plate, and it is easy to obtain the effect of dispersing the thickener or the binder when forming the electrode plate.

また、本発明の炭素材(C)の平均細孔径は、好ましくは0.03μm以上、より好ましくは0.05μm以上、更に好ましくは0.1μm以上、特に好ましくは0.5μm以上である。前記平均細孔径は好ましくは80μm以下、より好ましくは50μm以下、更に好ましくは20μm以下である。   The average pore diameter of the carbon material (C) of the present invention is preferably 0.03 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, still more preferably 0.1 μm or more, and particularly preferably 0.5 μm or more. The average pore diameter is preferably 80 μm or less, more preferably 50 μm or less, and still more preferably 20 μm or less.

平均細孔径が上記範囲内であると、極板化時のバインダ量を過剰にする必要がなく、電池の高電流密度充放電特性の低下を回避できる傾向にある。   When the average pore diameter is within the above range, it is not necessary to make the amount of the binder excessive when forming the electrode plate, and it tends to avoid deterioration of the high current density charge / discharge characteristics of the battery.

上記水銀ポロシメトリー用の装置として、水銀ポロシメータ(オートポア9520:マイクロメリテックス社製)を用いることができる。試料(炭素材)を0.2g前後の値となるように秤量し、パウダー用セルに封入し、室温、真空下(50μmHg以下)にて10分間脱気して前処理を実施する。   As the mercury porosimetry apparatus, a mercury porosimeter (Autopore 9520: manufactured by Micromeritex Corporation) can be used. A sample (carbon material) is weighed to a value of about 0.2 g, enclosed in a powder cell, and pretreated by degassing at room temperature and under vacuum (50 μmHg or less) for 10 minutes.

引き続き、4psia(約28kPa)に減圧して前記セルに水銀を導入し、圧力を4psia(約28kPa)から40000psia(約280MPa)までステップ状に昇圧させた後、25psia(約170kPa)まで降圧させる。   Subsequently, the pressure is reduced to 4 psia (about 28 kPa), mercury is introduced into the cell, the pressure is increased stepwise from 4 psia (about 28 kPa) to 40000 psia (about 280 MPa), and then the pressure is reduced to 25 psia (about 170 kPa).

昇圧時のステップ数は80点以上とし、各ステップでは10秒の平衡時間の後、水銀圧入量を測定する。こうして得られた水銀圧入曲線からWashburnの式を用い、細孔分布を算出する。   The number of steps at the time of pressure increase is 80 points or more, and the mercury intrusion amount is measured after an equilibration time of 10 seconds in each step. The pore distribution is calculated from the mercury intrusion curve thus obtained using the Washburn equation.

なお、水銀の表面張力(γ)は485dyne/cm、接触角(ψ)は140°として算出する。平均細孔径は、累計細孔体積が50%となるときの細孔径として定義する。   Note that the surface tension (γ) of mercury is calculated as 485 dyne / cm and the contact angle (ψ) is 140 °. The average pore diameter is defined as the pore diameter when the cumulative pore volume is 50%.

・真密度
本発明の炭素材(C)の真密度は、好ましくは1.9g/cm3以上、より好ましくは2g/cm3以上、更に好ましくは2.1g/cm3以上、特に好ましくは2.2g/cm3以上であり、上限は2.26g/cm3である。上限は黒鉛の理論値である。この範囲内であると炭素の結晶性が低過ぎず、非水系二次電池とした場合の、その初期不可逆容量の増大を抑制できる。
-True density The true density of the carbon material (C) of the present invention is preferably 1.9 g / cm 3 or more, more preferably 2 g / cm 3 or more, still more preferably 2.1 g / cm 3 or more, and particularly preferably 2 0.2 g / cm 3 or more, and the upper limit is 2.26 g / cm 3 . The upper limit is the theoretical value of graphite. Within this range, the crystallinity of carbon is not too low, and an increase in the initial irreversible capacity in the case of a non-aqueous secondary battery can be suppressed.

・アスペクト比
本発明の炭素材(C)の粉末状態でのアスペクト比は、理論上1以上であり、好ましくは1.1以上、より好ましくは1.2以上である。またアスペクト比は好ましくは10以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは5以下、特に好ましくは3以下である。
Aspect ratio The aspect ratio of the carbon material (C) of the present invention in a powder state is theoretically 1 or more, preferably 1.1 or more, more preferably 1.2 or more. The aspect ratio is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, still more preferably 5 or less, and particularly preferably 3 or less.

アスペクト比が上記範囲内であると、極板化時に炭素材を含むスラリー(負極形成材料)のスジ引きが起こり難く、均一な塗布面が得られ、非水系二次電池の高電流密度充放電特性の低下を回避する傾向にある。   When the aspect ratio is within the above range, streaking of the slurry containing the carbon material (negative electrode forming material) hardly occurs at the time of forming the electrode plate, and a uniform coated surface is obtained, and high current density charge / discharge of the non-aqueous secondary battery is obtained. There is a tendency to avoid deterioration of characteristics.

アスペクト比は、3次元的に観察したときの炭素材粒子の最長となる径Aと、それと直交する径のうち最短となる径Bとしたとき、A/Bであらわされる。前記炭素材粒子の観察は、拡大観察ができる走査型電子顕微鏡で行う。厚さ50ミクロン以下の金属の端面に固定した任意の50個の炭素材粒子を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、A、Bを測定し、A/Bの平均値を求める。   The aspect ratio is expressed as A / B, where the longest diameter A of the carbon material particles when observed three-dimensionally and the shortest diameter B among the diameters orthogonal to the carbon material particles. The carbon material particles are observed with a scanning electron microscope capable of magnifying observation. Arbitrary 50 carbon material particles fixed to the end face of a metal having a thickness of 50 microns or less are selected, and the stage on which the sample is fixed is rotated and tilted to measure A and B, and A / B Find the average value of.

・最大粒径dmax
本発明の炭素材(C)の最大粒径dmaxは、好ましくは200μm以下、より好ましくは150μm以下、更に好ましくは120μm以下、特に好ましくは100μm以下、最も好ましくは80μm以下である。dmaxが上記範囲内にあると、筋引きなどの工程不都合の発生を抑制できる傾向にある。
・ Maximum particle size dmax
The maximum particle diameter dmax of the carbon material (C) of the present invention is preferably 200 μm or less, more preferably 150 μm or less, still more preferably 120 μm or less, particularly preferably 100 μm or less, and most preferably 80 μm or less. When dmax is within the above range, the occurrence of process inconveniences such as line drawing tends to be suppressed.

また、最大粒径は、平均粒径d50の測定の際に得られた粒度分布において、粒子が測定された最も大きい粒径の値として定義される。   The maximum particle size is defined as the value of the largest particle size at which particles are measured in the particle size distribution obtained when measuring the average particle size d50.

・ラマンR値
本発明の炭素材(C)のラマンR値は、その値は好ましくは0.1以上、より好ましくは0.15以上、更に好ましくは0.2以上である。また、ラマンR値は好ましくは0.6以下、より好ましくは0.5以下、更に好ましくは0.4以下である。
-Raman R value The value of the Raman R value of the carbon material (C) of the present invention is preferably 0.1 or more, more preferably 0.15 or more, and further preferably 0.2 or more. The Raman R value is preferably 0.6 or less, more preferably 0.5 or less, and still more preferably 0.4 or less.

なお、前記ラマンR値は、ラマン分光法で求めたラマンスペクトルにおける1580cm-1付近のピークPAの強度IAと、1360cm-1付近のピークPBの強度IBとを測定し、その強度比(IB/IA)として算出されたものと定義する。Incidentally, the Raman R value is measured and the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1 in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy, the intensity I B of a peak P B in the vicinity of 1360 cm -1, the intensity Defined as the ratio (I B / I A ).

なお、本明細書において「1580cm-1付近」とは1580〜1620cm-1の範囲を、「1360cm-1付近」とは1350〜1370cm-1の範囲を指す。Incidentally, the scope of 1580~1620Cm -1 A "1580cm around -1" in the present specification, "1360cm around -1" refers to the range of 1350 -1.

ラマンR値が上記範囲内にあると、炭素材粒子表面の結晶性は高くなり難く、高密度化した場合に負極板と平行方向に結晶が配向し難くなり、負荷特性の低下を回避する傾向にある。さらに、粒子表面の結晶も乱れ難く、負極の電解液との反応性の増大を抑制し、非水系二次電池の充放電効率の低下やガス発生の増加を回避できる傾向にある。   When the Raman R value is within the above range, the crystallinity of the carbon material particle surface is unlikely to be high, and when the density is increased, the crystal is difficult to be oriented in a direction parallel to the negative electrode plate, and a tendency to avoid deterioration of load characteristics is avoided. It is in. Furthermore, the crystal on the particle surface is not easily disturbed, and the increase in reactivity with the electrolyte solution of the negative electrode is suppressed, and the decrease in charge / discharge efficiency of the nonaqueous secondary battery and the increase in gas generation tend to be avoided.

前記ラマンスペクトルは、ラマン分光器で測定できる。具体的には、測定対象粒子を測定セル内へ自然落下させることで試料充填し、測定セル内にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、測定セルをこのレーザー光と垂直な面内で回転させながら測定を行なう。測定条件は以下の通りである。   The Raman spectrum can be measured with a Raman spectrometer. Specifically, the sample particles are naturally dropped into the measurement cell to fill the sample, and the measurement cell is rotated in a plane perpendicular to the laser beam while irradiating the measurement cell with an argon ion laser beam. Measure. The measurement conditions are as follows.

アルゴンイオンレーザー光の波長 :514.5nm
試料上のレーザーパワー :25mW
分解能 :4cm-1
測定範囲 :1100cm-1〜1730cm-1
ピーク強度測定、ピーク半値幅測定:バックグラウンド処理、スムージング処理(単純平均によるコンボリューション5ポイント)
Argon ion laser light wavelength: 514.5 nm
Laser power on sample: 25 mW
Resolution: 4cm -1
Measurement range: 1100 cm −1 to 1730 cm −1
Peak intensity measurement, peak half-width measurement: background processing, smoothing processing (convolution 5 points by simple averaging)

・DBP吸油量
本発明の炭素材(C)のDBP(フタル酸ジブチル)吸油量は、好ましくは65mL/100g以下、より好ましくは62mL/100g以下、更に好ましくは60ml/100g以下、特に好ましくは57mL/100g以下である。また、DBP吸油量は好ましくは30mL/100g以上、より好ましくは40mL/100g以上である。
-DBP oil absorption amount The DBP (dibutyl phthalate) oil absorption amount of the carbon material (C) of the present invention is preferably 65 mL / 100 g or less, more preferably 62 mL / 100 g or less, still more preferably 60 ml / 100 g or less, and particularly preferably 57 mL. / 100g or less. The DBP oil absorption is preferably 30 mL / 100 g or more, more preferably 40 mL / 100 g or more.

DBP吸油量が上記範囲内であると、炭素材の球形化の進み具合が十分であることを意味し、該炭素材を含むスラリーの塗布時にスジ引きなどを引き起こし難い傾向があり、粒子内にも細孔構造が存在するため、反応面の低下を回避する傾向にある。   If the DBP oil absorption amount is within the above range, it means that the progress of spheroidization of the carbon material is sufficient, and there is a tendency that streaking is difficult to occur during the application of the slurry containing the carbon material. However, since the pore structure exists, the reaction surface tends to be prevented from lowering.

また、DBP吸油量は、JIS K6217に準拠し、測定材料(炭素材)を40g投入し、滴下速度4mL/min、回転数125rpm、設定トルク500N・mとしたときの測定値として定義される。測定には、例えばブラベンダー社製 アブソープトメーター E型を用いることができる。   The DBP oil absorption amount is defined as a measured value when 40 g of a measurement material (carbon material) is added, a dropping speed is 4 mL / min, a rotation speed is 125 rpm, and a set torque is 500 N · m, in accordance with JIS K6217. For the measurement, for example, Absorbometer E type manufactured by Brabender can be used.

・平均粒径d10
本発明の炭素材(C)の体積基準で測定した粒径の、小さい粒子側から累積10%に相当する粒径(d10)は好ましくは30μm以下、より好ましくは20μm以下、更に好ましくは17μm以下、好ましくは1μm以上、より好ましくは5μm以上、更に好ましくは10μm以上、特に好ましくは11μm以上、最も好ましくは13μm以上である。
・ Average particle diameter d10
The particle size (d10) corresponding to a cumulative 10% from the small particle side of the particle size measured on a volume basis of the carbon material (C) of the present invention is preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less, and even more preferably 17 μm or less. The thickness is preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, still more preferably 10 μm or more, particularly preferably 11 μm or more, and most preferably 13 μm or more.

d10が上記範囲内にあると、粒子の凝集傾向が強くなり過ぎず、スラリー粘度上昇などの工程不都合の発生、非水系二次電池における電極強度の低下や初期充放電効率の低下を回避できる。また、高電流密度充放電特性の低下、低温入出力特性の低下も回避する傾向にある。   When d10 is within the above range, the tendency of the particles to agglomerate does not become too strong, and it is possible to avoid the occurrence of process inconveniences such as an increase in slurry viscosity, a decrease in electrode strength and a decrease in initial charge / discharge efficiency in a nonaqueous secondary battery. In addition, the high current density charge / discharge characteristics and the low temperature input / output characteristics tend to be avoided.

d10は、平均粒径d50の測定の際に得られた粒度分布において、粒子の頻度%が小さい粒径から積算で10%となった値として定義される。   d10 is defined as a value obtained by integrating 10% from a particle size having a small particle frequency% in the particle size distribution obtained when measuring the average particle size d50.

・平均粒径d90
本発明の炭素材(C)の体積基準で測定した粒径の、小さい粒子側から累積90%に相当する粒径(d90)は好ましくは100μm以下、より好ましくは70μm以下、更に好ましくは60μm以下、より更に好ましくは50μm以下、特に好ましくは45μm以下、最も好ましくは42μm以下、好ましくは20μm以上、より好ましくは26μm以上、更に好ましくは30μm以上、特に好ましくは34μm以上である。
・ Average particle size d90
The particle size (d90) corresponding to 90% cumulative from the small particle side of the particle size measured on a volume basis of the carbon material (C) of the present invention is preferably 100 μm or less, more preferably 70 μm or less, still more preferably 60 μm or less. More preferably, it is 50 μm or less, particularly preferably 45 μm or less, most preferably 42 μm or less, preferably 20 μm or more, more preferably 26 μm or more, still more preferably 30 μm or more, and particularly preferably 34 μm or more.

d90が上記範囲内にあると、非水系二次電池における電極強度の低下や初期充放電効率の低下を回避でき、スラリーの塗布時の筋引きなどの工程不都合の発生、高電流密度充放電特性の低下、低温入出力特性の低下も回避できる傾向にある。   When d90 is within the above range, it is possible to avoid a decrease in electrode strength and a decrease in initial charge / discharge efficiency in a non-aqueous secondary battery, generation of process inconveniences such as striation during application of slurry, and high current density charge / discharge characteristics. There is a tendency to avoid the decrease in the temperature and the low-temperature input / output characteristics.

d90は、平均粒径d50の測定の際に得られた粒度分布において、粒子の頻度%が小さい粒径から積算で90%となった値として定義される。   d90 is defined as a value in which the frequency% of particles is 90% integrated from a small particle size in the particle size distribution obtained when measuring the average particle size d50.

・有機化合物(B)の溶出性
本発明の非水系二次電池負極用炭素材(C)における、有機化合物(B)の溶出性は、塩を含まない非水系溶媒に、室温(25℃)で炭素材料を5時間浸漬した際に、溶液への有機化合物(B)の溶出量を測定することにより評価することができる。
溶出量は好ましくは、非水系二次電池負極用炭素材(C)に含有される有機化合物(B)全量の20質量%以下とすることができ、より好ましくは15質量%以下であり、更に好ましくは10質量%以下であり、特に好ましくは5質量%以下である。
上記範囲内にあると、有機化合物(B)が高温保存や充放電サイクルの際に剥がれ難くなり、保存特性や充放電サイクル特性が低下を効果的に抑制することができる。
-Elution property of organic compound (B) The elution property of the organic compound (B) in the carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention is determined at room temperature (25 ° C) in a non-aqueous solvent containing no salt. When the carbon material is immersed for 5 hours, it can be evaluated by measuring the elution amount of the organic compound (B) into the solution.
The amount of elution can be preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less of the total amount of the organic compound (B) contained in the carbon material (C) for the non-aqueous secondary battery negative electrode. Preferably it is 10 mass% or less, Most preferably, it is 5 mass% or less.
When it is within the above range, the organic compound (B) is hardly peeled off during high-temperature storage or charge / discharge cycles, and deterioration of storage characteristics and charge / discharge cycle characteristics can be effectively suppressed.

上記溶出性の評価で使用される非水系溶媒は、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを3:7の体積比で混合した非水系溶媒とする。   The non-aqueous solvent used in the elution evaluation is a non-aqueous solvent in which ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) are mixed at a volume ratio of 3: 7.

有機化合物(B)の溶出量の定量方法としては、非水系二次電池負極用炭素材(C)をエチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを3:7の体積比で混合した非水系溶媒に浸漬した後、上澄みを回収して乾燥して溶媒を飛ばし、NMRやGPCにおける100%溶出した場合のピーク強度に対する、溶出成分のピーク強度の割合で算出する方法が挙げられる。   As a method for quantifying the elution amount of the organic compound (B), a carbon material (C) for a nonaqueous secondary battery negative electrode was mixed with ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) at a volume ratio of 3: 7. After dipping in a non-aqueous solvent, the supernatant is recovered and dried to drive off the solvent, and a method of calculating the ratio of the peak intensity of the eluted component to the peak intensity when 100% is eluted by NMR or GPC can be mentioned.

<炭素材(C)の製造方法>
本発明に係る非水系二次電池負極用炭素材(C)は、例えば以下の方法により製造することができる。
前記有機化合物(B)を、混合工程(1)で有機溶媒、水又はこれらの混合溶媒に加え、その溶液(D)を、炭素材(A)と混合した後、乾燥工程(2)で加熱又は/及び減圧によって乾燥させることによって、炭素材(A)が有機化合物(B)を含有した非水系二次電池負極用炭素材(C)を得ることができる。
<Method for producing carbon material (C)>
The carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode according to the present invention can be produced, for example, by the following method.
The organic compound (B) is added to the organic solvent, water, or a mixed solvent thereof in the mixing step (1), and the solution (D) is mixed with the carbon material (A) and then heated in the drying step (2). Alternatively, the carbon material (C) for a nonaqueous secondary battery negative electrode in which the carbon material (A) contains the organic compound (B) can be obtained by drying under reduced pressure.

なお、使用する溶媒は、有機化合物(B)が溶解もしくは分散すれば、特に限定されないが、好ましくは水やエチルメチルケトン、トルエン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エタノール、メタノール等が挙げられる。中でも水、エチルメチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エタノール、メタノールがコストや乾燥のし易さからより好ましい。   The solvent to be used is not particularly limited as long as the organic compound (B) is dissolved or dispersed, and preferably water, ethyl methyl ketone, toluene, acetone, methyl isobutyl ketone, ethanol, methanol, and the like. Among these, water, ethyl methyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, ethanol, and methanol are more preferable because of cost and ease of drying.

工程(1):混合工程
炭素材(A)と有機化合物(B)を混合する方法としては、特に制約はないが、初期ガス量の抑制や保存ガス量の抑制の観点で炭素材(A)の表面に有機化合物(B)を均一にコートできることが望ましい。
Step (1): Mixing Step The method for mixing the carbon material (A) and the organic compound (B) is not particularly limited, but the carbon material (A) is used from the viewpoint of suppressing the initial gas amount and the storage gas amount. It is desirable that the organic compound (B) can be uniformly coated on the surface.

混合方法としては、固定された容器内で撹拌翼を用いて撹拌をする方法や、容器自体が回転して粉体を転動させて混合する方法や、気流によって流動化させて混合する方法が挙げられる。中でも、混合均一性の観点から固定された容器内で撹拌翼を用いて撹拌をする方法が好ましい   As a mixing method, there are a method of stirring using a stirring blade in a fixed container, a method of rotating and mixing powder by rotating the container itself, and a method of mixing by fluidizing with an air flow. Can be mentioned. Among them, the method of stirring using a stirring blade in a fixed container is preferable from the viewpoint of mixing uniformity.

その際の固定された容器は、逆円錐型、縦置き円筒型、横置き円筒型、U型トラフが挙げられるが、機内付着と均一混合性の観点では好ましくは横置き円筒型である。
撹拌翼の形状は水平軸方式であれば、リボン型、スクリュー型、単軸パドル型、複軸パドル型、イカリ型、鋤型、であり、垂直軸方式であれば、リボン型、スクリュー型、遊星型、円錐スクリュー型、下部高速回転羽、が挙げられるが、均一混合性の観点では好ましくは水平軸方式の鋤型である。
そして、例えば、横置き円筒型の容器で水平軸方式の鋤型の撹拌翼を有するミキサーを用いることが好ましい。
In this case, the fixed container includes an inverted conical type, a vertical cylinder type, a horizontal cylinder type, and a U-shaped trough. From the viewpoint of in-machine adhesion and uniform mixing, a horizontal cylinder type is preferable.
If the shape of the stirring blade is a horizontal axis method, it is a ribbon type, a screw type, a single-axis paddle type, a double-axis paddle type, a squid type, a saddle type, and if it is a vertical axis type, a ribbon type, a screw type, There are a planetary type, a conical screw type, and a lower high-speed rotating blade, but from the viewpoint of uniform mixing, a horizontal axis type saddle type is preferable.
For example, it is preferable to use a mixer having a horizontal axis type vertical stirring blade in a horizontally placed cylindrical container.

撹拌翼の周速は好ましくは0.1m/s以上であるが、混合均一性の観点からより好ましくは1m/s以上、更に好ましくは2m/s以上であり、特に好ましくは3m/s以上であり、好ましくは100m/s以下、より好ましくは80m/s以下、更に好ましくは50m/s以下である。
処理時間は好ましくは0.5min以上、より好ましくは1min以上、更に好ましくは5min以上、好ましくは5hr以下、より好ましくは1hr以下、更に好ましくは20min以下である。処理時間が上記範囲内にあると、処理能力を維持しつつより均一に混合することができる。
混合温度は好ましくは1℃以上、より好ましくは10℃以上、好ましくは100℃以下、より好ましくは60℃以下である。混合温度が上記範囲内にあると、有機化合物(B)の粘度上昇を抑えることができ、より均一に混合することができる。また、温度制御のためのコストを抑えることもできる。
均一混合性を高めるためには、有機化合物(B)の溶液が、高粘度状態ないしは固体、ゲル状である場合には、炭素材(A)を混合する場合、均一混合の観点から、有機化合物(B)は溶媒で事前に希釈しておくことが好ましい。
炭素材(A)に対して有機化合物(B)を希釈した溶液の比率を好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上、好ましくは100質量%以下、より好ましくは30質量%以下とするのがいい。上記範囲内とすることで、比率が均一に混合することができ、後工程の乾燥の時間を短縮することができる。
The peripheral speed of the stirring blade is preferably 0.1 m / s or more, more preferably 1 m / s or more, still more preferably 2 m / s or more, particularly preferably 3 m / s or more from the viewpoint of mixing uniformity. Yes, preferably 100 m / s or less, more preferably 80 m / s or less, and even more preferably 50 m / s or less.
The treatment time is preferably 0.5 min or more, more preferably 1 min or more, further preferably 5 min or more, preferably 5 hr or less, more preferably 1 hr or less, still more preferably 20 min or less. When the processing time is within the above range, it is possible to mix more uniformly while maintaining the processing capability.
The mixing temperature is preferably 1 ° C or higher, more preferably 10 ° C or higher, preferably 100 ° C or lower, more preferably 60 ° C or lower. When the mixing temperature is within the above range, an increase in the viscosity of the organic compound (B) can be suppressed, and more uniform mixing can be achieved. Moreover, the cost for temperature control can also be suppressed.
In order to enhance the uniform mixing property, when the solution of the organic compound (B) is in a high-viscosity state, solid, or gel, when the carbon material (A) is mixed, from the viewpoint of uniform mixing, the organic compound (B) is preferably diluted in advance with a solvent.
The ratio of the solution obtained by diluting the organic compound (B) to the carbon material (A) is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, preferably 100% by mass or less, more preferably 30% by mass or less. Good to do. By setting it within the above range, the ratio can be uniformly mixed, and the drying time in the subsequent process can be shortened.

また、炭素材(A)を分散させたスラリーの作製時に、有機化合物(B)の溶液を添加することが好ましい。これは、負極板に非水系二次電池負極用炭素材を塗布した後に、有機化合物(B)の溶媒を乾燥することでも、初期充放電効率改善、ガス発生抑制効果が得られ、製造プロセスを簡略化できるためである。
前記炭素材(A)を分散させたスラリーとは、非水系二次電池用負極を作製するために、本発明に係る非水系二次電池負極用炭素材を負極用の電極表面に塗布する工程で用いられる態様の一つである。
Further, it is preferable to add a solution of the organic compound (B) at the time of preparing the slurry in which the carbon material (A) is dispersed. This can be achieved by applying the carbon material for the negative electrode of the non-aqueous secondary battery to the negative electrode plate, and then drying the solvent of the organic compound (B), thereby improving the initial charge / discharge efficiency and suppressing gas generation. This is because it can be simplified.
The slurry in which the carbon material (A) is dispersed is a step of applying the non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material according to the present invention to the negative electrode surface in order to produce a non-aqueous secondary battery negative electrode. It is one of the modes used in the above.

中でも初期充放電効率の点から、有機化合物(B)の溶液を別途用意し、これの溶液と炭素材(A)を同時に混合して炭素材(A)を分散させたスラリーを作製することが好ましい。また、炭素材(A)表面を均一にコートできる点から、有機化合物(B)の溶液、及び炭素材(A)を同時に混合した後、その混合液を濾過または乾燥させることがより好ましい。   Above all, from the viewpoint of initial charge / discharge efficiency, a solution of the organic compound (B) is prepared separately, and the solution and the carbon material (A) are mixed at the same time to prepare a slurry in which the carbon material (A) is dispersed. preferable. In addition, from the viewpoint that the surface of the carbon material (A) can be uniformly coated, it is more preferable to simultaneously mix the solution of the organic compound (B) and the carbon material (A) and then filter or dry the mixed solution.

炭素材(A)と混合する際の、溶媒中の有機化合物(B)の濃度は、それぞれ好ましくは0.01質量%以上、70質量%以下である。この範囲であれば、非水系二次電池負極用活物質中、有機化合物(B)が炭素材(A)の表面に均一に存在することが期待でき、効率的に効果が得られる。   The concentration of the organic compound (B) in the solvent when mixed with the carbon material (A) is preferably 0.01% by mass or more and 70% by mass or less, respectively. Within this range, it can be expected that the organic compound (B) is uniformly present on the surface of the carbon material (A) in the active material for the negative electrode of the non-aqueous secondary battery, and an effect can be obtained efficiently.

前記溶液中の有機化合物(B)の濃度はそれぞれ、好ましくは0.03質量%以上であり、より好ましくは0.05質量%以上であり、また、好ましくは60質量%以下であり、より好ましくは40質量%以下である。
ただし、上記の溶液濃度は、炭素材(A)と接触させる際の溶液の濃度である。
The concentration of the organic compound (B) in the solution is preferably 0.03% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, and preferably 60% by mass or less, more preferably. Is 40% by mass or less.
However, said solution density | concentration is a density | concentration of the solution at the time of making it contact with a carbon material (A).

また、有機化合物(B)の添加量は適宜調整可能であり、上述した、本発明の非水系二次電池負極用炭素材中における好ましい含有量となるように配合量を調節することが好ましい。   Moreover, the addition amount of an organic compound (B) can be adjusted suitably, and it is preferable to adjust a compounding quantity so that it may become preferable content in the carbon material for non-aqueous secondary battery negative electrodes of this invention mentioned above.

工程(2):乾燥工程
有機化合物(B)の溶液について加熱により乾燥を行なう場合、有機化合物(B)の分解温度以下の温度であることが好ましく、また溶媒の沸点以上の温度とすることがより好ましい。好ましくは50℃以上、300℃以下である。この範囲であれば、乾燥効率が十分であり、かつ溶媒残存による電池性能の低下が避けられ、かつ有機化合物(B)の分解防止や、炭素材(A)と有機化合物(B)との相互作用が弱くなることによる効果の低減防止を容易に図ることができる。
前記温度は、好ましくは250℃以下であり、また、好ましくは100℃以上である。
Step (2): Drying Step When drying the solution of the organic compound (B) by heating, the temperature is preferably not higher than the decomposition temperature of the organic compound (B), and may be not lower than the boiling point of the solvent. More preferred. Preferably they are 50 degreeC or more and 300 degrees C or less. Within this range, the drying efficiency is sufficient, battery performance deterioration due to residual solvent is avoided, the organic compound (B) is prevented from being decomposed, and the carbon material (A) and the organic compound (B) It is possible to easily prevent the effect from being reduced due to weak action.
The temperature is preferably 250 ° C. or lower, and preferably 100 ° C. or higher.

有機化合物(B)の溶液について減圧により乾燥を行なう場合、圧力は、ゲージ圧表記(大気圧との差)で通常0MPa以下、−0.2MPa以上である。この範囲であれば、比較的効率よく乾燥を行うことができる。圧力は、好ましくは−0.03MPa以下であり、また、好ましくは−0.15MPa以上である。
乾燥の工程では、炭素材(A)と有機化合物(B)の混合物を乾燥する方法として、特に制約はないが、初期ガス量の抑制や保存ガス量の抑制の観点で均一にコートできることが望ましい。均一にすることで、有機化合物(B)を効率的に特定のメソ孔表面へ吸着させることができ、ガス発生を抑制する効果が得られ易い。
伝熱方式は熱風を直接あてて乾燥させる対流伝熱式、熱媒体から伝導加熱板を通して熱伝える伝導伝熱式が挙げられるが、歩留りの観点から伝導伝熱式が好ましい。
被乾燥物の移動形態は静置させて乾燥する静置乾燥と、熱風中に被乾燥物を分散もしくは熱風と共に噴霧させて乾燥する熱風搬送型乾燥と、撹拌させながら乾燥する撹拌乾燥を行う。その際、粒子を均一に乾燥させる観点から、撹拌乾燥をすることが好ましい。また、乾燥工程は混合工程と同じ設備で実施しても、別々の設備であっても、混合均一性と乾燥能力が保持していれば構わない。
When drying the solution of the organic compound (B) under reduced pressure, the pressure is usually 0 MPa or less and −0.2 MPa or more in gauge pressure notation (difference from atmospheric pressure). If it is this range, it can dry comparatively efficiently. The pressure is preferably −0.03 MPa or less, and preferably −0.15 MPa or more.
In the drying step, there is no particular limitation as a method for drying the mixture of the carbon material (A) and the organic compound (B), but it is desirable that the coating can be uniformly performed from the viewpoint of suppressing the initial gas amount and the storage gas amount. . By making it uniform, the organic compound (B) can be efficiently adsorbed on the surface of a specific mesopore, and an effect of suppressing gas generation is easily obtained.
Examples of the heat transfer method include a convection heat transfer method in which hot air is directly applied and drying, and a conduction heat transfer method in which heat is transferred from a heat medium through a conductive heating plate, but a conduction heat transfer method is preferable from the viewpoint of yield.
The moving form of the object to be dried includes stationary drying in which the object to be dried is allowed to dry, hot air conveyance drying in which the object to be dried is dispersed or sprayed with hot air in the hot air, and agitation drying in which drying is performed while stirring. In that case, it is preferable to carry out stirring drying from a viewpoint of drying particles uniformly. Moreover, even if it implements a drying process with the same installation as a mixing process, and it is a separate installation, it is sufficient if the mixing uniformity and the drying capability are hold | maintained.

撹拌乾燥の方法としては、固定された容器内で撹拌翼を用いて撹拌をしながら混合物を乾燥する方法や、容器自体が回転して粉体を転動させながら乾燥する方法や、下部から熱風を吹きこむことによって流動化させて撹拌しながら乾燥する方法が挙げられ、均一性と歩留りの観点から、好ましくは固定された容器内で撹拌翼を用いて撹拌をしながら混合物を乾燥する方法を用いることが好ましい。
その際の撹拌槽は、逆円錐型、縦置き円筒型、横置き円筒型、U型トラフが挙げられるが、歩留り・作業性・設置スペースの観点から横置き円筒型が好ましい。
撹拌翼の形状は水平軸方式であれば、リボン型、スクリュー型、単軸パドル型、複軸パドル型、イカリ型、鋤型、中空くさび型であり、垂直軸方式であれば、リボン型、スクリュー型、円錐スクリュー型、下部高速回転羽、が挙げられるが、好ましくは水平軸方式の単軸パドル型、鋤型である。
撹拌翼の周速は、撹拌・乾燥方式により異なるが、均一性の観点から好ましくは0.01m/s以上、より好ましくは0.2m/s以上、さらに好ましくは1m/s以上、特に好ましくは2m/s以上、好ましくは40m/s以下、より好ましくは20m/s以下、更に好ましくは10m/s以下である。
伝導伝熱方式の場合、熱媒の種類は熱媒体油、蒸気、電気ヒーターが挙げられるが、コスト面から蒸気が好ましい。また、熱媒は撹拌槽ジャケット、もしくは撹拌翼、もしくは撹拌軸に流すことで、伝熱面を介して被乾燥物へ熱を伝えるが、伝熱効率の観点から、撹拌槽ジャケットと撹拌翼と撹拌軸のすべてに熱媒を流すことが好ましい。
例えば、横置き円筒型の撹拌槽で撹拌槽ジャケットに熱媒体を流すことで加熱でき水平軸方式鋤型の撹拌翼を持つ乾燥機、2本の互いにかみ合う水平軸方式中空くさび型撹拌翼を備えた回転軸と横置きのジャケット付ケーシング内の両方に熱媒体を流すことで加熱できるCDドライヤー(栗本鐵工)、横置き円筒型の撹拌槽で撹拌槽ジャケットと撹拌翼に熱媒体を流すことで加熱でき水平軸方式単軸パドル型の撹拌翼を持つ乾燥機、逆円錐型の撹拌槽で撹拌槽ジャケットに熱媒体を流すことで加熱でき垂直軸方式リボン型の撹拌翼を持つリボコーン(大川原製作所)、縦置き円筒型の撹拌槽で撹拌槽ジャケットと撹拌翼に熱媒体を流すことで加熱でき垂直軸方式リボン型の撹拌翼を持つAmixon(東洋ハイテック)である。
As a method of stirring and drying, a method of drying the mixture while stirring with a stirring blade in a fixed container, a method of drying while rotating the powder by rotating the container itself, From the viewpoint of uniformity and yield, a method of drying the mixture while stirring using a stirring blade in a fixed vessel is preferable. It is preferable to use it.
The stirring tank at that time includes an inverted conical type, a vertical cylinder type, a horizontal cylinder type, and a U-shaped trough. The horizontal cylinder type is preferable from the viewpoint of yield, workability, and installation space.
If the shape of the stirring blade is a horizontal axis method, it is a ribbon type, screw type, single-axis paddle type, double-axis paddle type, squid type, saddle type, hollow wedge type, and if it is a vertical axis method, a ribbon type, There are a screw type, a conical screw type, and a lower high-speed rotating blade, and a horizontal axis type single-axis paddle type and a saddle type are preferable.
Although the peripheral speed of the stirring blade varies depending on the stirring / drying method, it is preferably 0.01 m / s or more, more preferably 0.2 m / s or more, still more preferably 1 m / s or more, particularly preferably from the viewpoint of uniformity. It is 2 m / s or more, preferably 40 m / s or less, more preferably 20 m / s or less, and still more preferably 10 m / s or less.
In the case of the conduction heat transfer system, the heat medium includes heat medium oil, steam, and electric heater, but steam is preferred from the viewpoint of cost. In addition, the heat medium is transferred to the object to be dried through the heat transfer surface by flowing it through the stirring tank jacket, stirring blade, or stirring shaft, but from the viewpoint of heat transfer efficiency, the stirring tank jacket, stirring blade, and stirring It is preferable to flow a heating medium on all of the shafts.
For example, a horizontal cylindrical type stirring tank that can be heated by flowing a heat medium through the stirring tank jacket and has a horizontal axis type vertical stirring blade, and two horizontal shaft type hollow wedge stirring blades that mesh with each other CD dryer that can be heated by flowing a heat medium through both the rotating shaft and the casing with a horizontal jacket (Kurimoto Tsukuko), and a horizontal cylindrical stirring tank to flow the heating medium to the stirring tank jacket and stirring blade With a horizontal axis type single-shaft paddle type stirring blade, a ribo-cone with a vertical axis type ribbon type stirring blade that can be heated by flowing a heat medium through the stirring tank jacket in an inverted conical stirring tank (Okawara) Mixon (Toyo High-Tech), which has a vertical axis type ribbon type stirring blade that can be heated by flowing a heat medium through the stirring tank jacket and the stirring blade in a vertically installed cylindrical stirring tank.

乾燥に先立ち、炭素材(A)、有機化合物(B)を含む溶液を濾過する工程、及び得られた残渣を水で洗浄する工程を含んでいてもよい。これにより炭素材(A)に直接付着していない余分な有機化合物(B)を除去することができ、初期効率の向上やガス発生の抑制といった効果を低減させることなく、低温入出力特性を向上させられるため好ましい。   Prior to drying, a step of filtering the solution containing the carbon material (A) and the organic compound (B) and a step of washing the obtained residue with water may be included. As a result, the excess organic compound (B) not directly attached to the carbon material (A) can be removed, and the low temperature input / output characteristics are improved without reducing the effects such as improvement of initial efficiency and suppression of gas generation. This is preferable.

なお、本発明の非水系二次電池負極用炭素材(C)にその他の成分を含有させる場合には、有機化合物(B)と同様に、有機溶媒、水又はこれらの混合溶媒に加えて溶液とし、その溶液を、炭素材(A)と混合した後、加熱又は/及び減圧によって乾燥させる。   In addition, when making the carbon material for nonaqueous secondary battery negative electrodes (C) of this invention contain other components, it adds to an organic solvent, water, or these mixed solvents similarly to an organic compound (B). The solution is mixed with the carbon material (A) and then dried by heating or / and decompression.

その他の成分を添加する場合には、有機化合物(B)の溶液とは別に、その他の成分の溶液を用意してもよいし、有機化合物(B)の溶液と同一の溶媒に加えて溶液を用意してもよい。   When other components are added, a solution of other components may be prepared separately from the solution of the organic compound (B), or the solution may be added to the same solvent as the solution of the organic compound (B). You may prepare.

<有機化合物(B)の含有量>
本発明の非水系二次電池負極用炭素材(C)は、炭素材(A)及び有機化合物(B)を含有しており、メソ孔表面積比(SAa/SAb)が0.67以上であれば特に限定されないが、有機化合物(B)の含有量は、炭素材(C)に対して、0.01質量%以上とすることができ、また、10質量%以下とすることができる。なお、有機化合物(B)が高分子化合物であるポリマー(b)の場合、ポリマー(b)の炭素材(C)に対する含有量は、好ましい範囲も含め、有機化合物(B)の値と同じ値である。
有機化合物(B)の含有量は炭素材(C)に対して、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上であり、また、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは3質量%以下、とりわけ好ましくは1質量%以下、特に好ましくは0.8質量%以下、最も好ましくは0.4質量%以下である。上記範囲内であると、炭素材(A)を効果的に被覆することが可能となり、初期効率向上や発生ガス抑制といった効果をより奏することができる。また、炭素材(A)と被覆層との界面抵抗の上昇も抑えることができ、低温入出力特性の低下を抑制することができる。
<Content of organic compound (B)>
The carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention contains a carbon material (A) and an organic compound (B), and the mesopore surface area ratio (SAa / SAb) is 0.67 or more. Although it will not specifically limit, content of an organic compound (B) can be 0.01 mass% or more with respect to a carbon material (C), and can be 10 mass% or less. In addition, when the organic compound (B) is a polymer (b) which is a polymer compound, the content of the polymer (b) with respect to the carbon material (C) is the same value as the value of the organic compound (B), including a preferable range. It is.
The content of the organic compound (B) is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and preferably 10% by mass or less, more preferably with respect to the carbon material (C). Is 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, particularly preferably 1% by mass or less, particularly preferably 0.8% by mass or less, and most preferably 0.4% by mass or less. Within the above range, the carbon material (A) can be effectively coated, and the effects of improving the initial efficiency and suppressing the generated gas can be further exhibited. In addition, an increase in interface resistance between the carbon material (A) and the coating layer can be suppressed, and a decrease in low-temperature input / output characteristics can be suppressed.

有機化合物(B)の含有量は、製造時に有機化合物(B)を含んだ溶液を乾燥させた場合、原則として製造時における有機化合物(B)の添加量とするが、例えば、濾過を行ない炭素材(A)に付着していない有機化合物(B)を除いた場合は、得られた炭素材料のTG−DTA分析における重量減少、又は濾液に含まれる有機化合物(B)の量から算出することができる。   When the solution containing the organic compound (B) is dried at the time of production, the content of the organic compound (B) is, in principle, the amount of the organic compound (B) added at the time of production. When the organic compound (B) not attached to the raw material (A) is removed, it should be calculated from the weight loss in the TG-DTA analysis of the obtained carbon material or the amount of the organic compound (B) contained in the filtrate. Can do.

本発明に係る非水系二次電池負極用炭素材は、有機化合物(B)以外に任意の有機化合物を含有していてもよい。該任意の有機化合物の種類は特に限定されないが、炭素材(A)への吸着が安定的に保持される点でポリマーであることが好ましい。
前記任意の有機化合物の含有量は特に限定されないが、炭素材(C)に対して、0.01質量%以上、10質量%以下が好ましい。
The non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material according to the present invention may contain any organic compound in addition to the organic compound (B). Although the kind of this arbitrary organic compound is not specifically limited, A polymer is preferable at the point by which adsorption | suction to a carbon material (A) is stably hold | maintained.
Although content of the said arbitrary organic compound is not specifically limited, 0.01 mass% or more and 10 mass% or less are preferable with respect to a carbon material (C).

<非水系二次電池用負極>
本発明の非水系二次電池用負極(以下適宜「電極シート」ともいう。)は、集電体と、集電体上に形成された負極活物質層とを備えると共に、活物質層は少なくとも本発明の炭素材とを含有することを特徴とする。更に好ましくはバインダを含有する。
<Negative electrode for non-aqueous secondary battery>
The negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention (hereinafter also referred to as “electrode sheet” as appropriate) includes a current collector and a negative electrode active material layer formed on the current collector, and the active material layer is at least The carbon material of the present invention is contained. More preferably, it contains a binder.

バインダとしては、分子内にオレフィン性不飽和結合を有するものを用いる。その種類は特に制限されないが、具体例としては、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン・イソプレン・スチレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体などが挙げられる。このようなオレフィン性不飽和結合を有するバインダを用いることにより、活物質層の電解液に対する膨潤性を低減することができる。中でも入手の容易性から、スチレン−ブタジエンゴムが好ましい。   As the binder, one having an olefinically unsaturated bond in the molecule is used. The type is not particularly limited, and specific examples include styrene-butadiene rubber, styrene / isoprene / styrene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, butadiene rubber, and ethylene / propylene / diene copolymer. By using such a binder having an olefinically unsaturated bond, the swellability of the active material layer with respect to the electrolytic solution can be reduced. Of these, styrene-butadiene rubber is preferred because of its availability.

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

分子内にオレフィン性不飽和結合を有するバインダとしては、その分子量が大きいものか、或いは、不飽和結合の割合が大きいものが望ましい。具体的に、分子量が大きいバインダの場合には、その重量平均分子量が好ましくは1万以上、より好ましくは5万以上、また、好ましくは100万以下、より好ましくは30万以下の範囲にあるものが望ましい。また、不飽和結合の割合が大きいバインダの場合には、全バインダの1g当たりのオレフィン性不飽和結合のモル数が、好ましくは2.5×10-7モル以上、より好ましくは8×10-7モル以上、また、好ましくは1×10-6モル以下、より好ましくは5×10-6モル以下の範囲にあるものが望ましい。バインダとしては、これらの分子量に関する規定と不飽和結合の割合に関する規定のうち、少なくとも何れか一方を満たしていればよいが、両方の規定を同時に満たすものがより好ましい。オレフィン性不飽和結合を有するバインダの分子量が上記範囲内であると機械的強度と可撓性に優れる。As the binder having an olefinically unsaturated bond in the molecule, one having a large molecular weight or one having a large proportion of unsaturated bonds is desirable. Specifically, in the case of a binder having a high molecular weight, the weight average molecular weight is preferably 10,000 or more, more preferably 50,000 or more, and preferably 1,000,000 or less, more preferably 300,000 or less. Is desirable. In the case of a binder having a large proportion of unsaturated bonds, the number of moles of olefinically unsaturated bonds per gram of all binders is preferably 2.5 × 10 −7 mol or more, more preferably 8 × 10 −. It is desirable that the amount is 7 mol or more, preferably 1 × 10 −6 mol or less, more preferably 5 × 10 −6 mol or less. The binder only needs to satisfy at least one of these regulations regarding molecular weight and regulations regarding the proportion of unsaturated bonds, but it is more preferable to satisfy both regulations simultaneously. When the molecular weight of the binder having an olefinically unsaturated bond is within the above range, mechanical strength and flexibility are excellent.

また、オレフィン性不飽和結合を有するバインダは、その不飽和度が、好ましくは15%以上、より好ましくは20%以上、更に好ましくは40%以上、また、好ましくは90%以下、より好ましくは80%以下である。なお、不飽和度とは、ポリマーの繰り返し単位に対する二重結合の割合(%)を表す。
本発明においては、オレフィン性不飽和結合を有さないバインダも、本発明の効果が失われない範囲において、上述のオレフィン性不飽和結合を有するバインダと併用することができる。オレフィン性不飽和結合を有するバインダに対する、オレフィン性不飽和結合を有さないバインダの混合比率は、好ましくは150質量%以下、より好ましくは120質量%以下の範囲である。
The binder having an olefinically unsaturated bond has an unsaturation degree of preferably 15% or more, more preferably 20% or more, still more preferably 40% or more, and preferably 90% or less, more preferably 80%. % Or less. The degree of unsaturation represents the ratio (%) of the double bond to the repeating unit of the polymer.
In the present invention, a binder that does not have an olefinically unsaturated bond can also be used in combination with the above-described binder that has an olefinically unsaturated bond as long as the effects of the present invention are not lost. The mixing ratio of the binder having no olefinically unsaturated bond to the binder having an olefinically unsaturated bond is preferably 150% by mass or less, more preferably 120% by mass or less.

オレフィン性不飽和結合を有さないバインダを併用することにより、塗布性を向上することができるが、併用量が多すぎると活物質層の強度が低下する。
オレフィン性不飽和結合を有さないバインダの例としては、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、澱粉、カラギナン、プルラン、グアーガム、ザンサンガム(キサンタンガム)等の増粘多糖類、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル類、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のビニルアルコール類、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等のポリ酸、或いはこれらポリマーの金属塩、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのアルカン系ポリマー及びこれらの共重合体などが挙げられる。
By using a binder that does not have an olefinically unsaturated bond, the coatability can be improved. However, if the combined amount is too large, the strength of the active material layer is lowered.
Examples of the binder having no olefinic unsaturated bond include thickening polysaccharides such as methylcellulose, carboxymethylcellulose, starch, carrageenan, pullulan, guar gum, xanthan gum (xanthan gum), polyethers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide, Vinyl alcohols such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral, polyacids such as polyacrylic acid and polymethacrylic acid, or metal salts of these polymers, fluorine-containing polymers such as polyvinylidene fluoride, alkane polymers such as polyethylene and polypropylene, and these A copolymer etc. are mentioned.

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

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

スラリーを塗布する集電体としては、従来公知のものを用いることができる。具体的には、圧延銅箔、電解銅箔、ステンレス箔等の金属薄膜が挙げられる。集電体の厚さは、好ましくは4μm以上、より好ましくは6μm以上であり、好ましくは30μm以下、より好ましくは20μm以下である。
このスラリーを、集電体である厚さ18μmの銅箔上に、負極材料が14.5±0.3mg/cm2付着するように、ドクターブレードを用いて幅5cmに塗布し、室温で風乾を行った。更に110℃で30分乾燥後、直径20cmのローラを用いてロールプレスして、活物質層の密度が1.70±0.03g/cm3になるよう調整し電極シートを得た。
A conventionally well-known thing can be used as a collector which apply | coats a slurry. Specific examples include metal thin films such as rolled copper foil, electrolytic copper foil, and stainless steel foil. The thickness of the current collector is preferably 4 μm or more, more preferably 6 μm or more, preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less.
This slurry was applied to a width of 5 cm using a doctor blade so that the negative electrode material was 14.5 ± 0.3 mg / cm 2 on a 18 μm-thick copper foil as a current collector, and air-dried at room temperature. Went. Further, after drying at 110 ° C. for 30 minutes, roll pressing was performed using a roller having a diameter of 20 cm to adjust the density of the active material layer to 1.70 ± 0.03 g / cm 3 to obtain an electrode sheet.

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

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

以上説明した本発明の炭素材を用いて非水系二次電池用負極を作製する場合、その手法や他の材料の選択については、特に制限されない。また、この負極を用いてリチウムイオン二次電池を作製する場合も、リチウムイオン二次電池を構成する正極、電解液等の電池構成上必要な部材の選択については特に制限されない。以下、本発明の炭素材を用いたリチウムイオン二次電池用負極及びリチウムイオン二次電池の詳細を例示するが、使用し得る材料や作製の方法等は以下の具体例に限定されるものではない。   When producing the negative electrode for non-aqueous secondary batteries using the carbon material of the present invention described above, the method and selection of other materials are not particularly limited. Moreover, when producing a lithium ion secondary battery using this negative electrode, there is no particular limitation on the selection of members necessary for the battery configuration such as the positive electrode and the electrolytic solution constituting the lithium ion secondary battery. Hereinafter, the details of the negative electrode for lithium ion secondary battery and the lithium ion secondary battery using the carbon material of the present invention will be exemplified, but usable materials, production methods and the like are not limited to the following specific examples. Absent.

<非水系二次電池>
本発明の非水系二次電池、特にリチウムイオン二次電池の基本的構成は、従来公知のリチウムイオン二次電池と同様であり、通常、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備える。負極としては、上述した本発明の負極を用いる。
正極は、正極活物質及びバインダを含有する正極活物質層を、集電体上に形成したものである。
<Non-aqueous secondary battery>
The basic configuration of the non-aqueous secondary battery of the present invention, particularly the lithium ion secondary battery, is the same as that of a conventionally known lithium ion secondary battery, and usually includes a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte. Is provided. The negative electrode of the present invention described above is used as the negative electrode.
The positive electrode is obtained by forming a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a binder on a current collector.

正極活物質としては、リチウムイオンなどのアルカリ金属カチオンを充放電時に吸蔵、放出できる金属カルコゲン化合物などが挙げられる。金属カルコゲン化合物としては、バナジウムの酸化物、モリブデンの酸化物、マンガンの酸化物、クロムの酸化物、チタンの酸化物、タングステンの酸化物などの遷移金属酸化物、バナジウムの硫化物、モリブデンの硫化物、チタンの硫化物、CuSなどの遷移金属硫化物、NiPS3、FePS3等の遷移金属のリン−硫黄化合物、VSe2、NbSe3などの遷移金属のセレン化合物、Fe0.250.752、Na0.1CrS2などの遷移金属の複合酸化物、LiCoS2、LiNiS2などの遷移金属の複合硫化物等が挙げられる。Examples of the positive electrode active material include metal chalcogen compounds that can occlude and release alkali metal cations such as lithium ions during charge and discharge. Examples of metal chalcogen compounds include vanadium oxide, molybdenum oxide, manganese oxide, chromium oxide, titanium oxide, tungsten oxide and other transition metal oxides, vanadium sulfide, molybdenum sulfide. Transition metal sulfides such as NiPS 3 and FePS 3 , selenium compounds of transition metals such as VSe 2 and NbSe 3 , Fe 0.25 V 0.75 S 2 , Examples include transition metal composite oxides such as Na 0.1 CrS 2 and transition metal composite sulfides such as LiCoS 2 and LiNiS 2 .

これらの中でも、V25、V513、VO2、Cr25、MnO2、TiO2、MoV28、LiCoO2、LiNiO2、LiMn24、TiS2、V25、Cr0.250.752、Cr0.50.52などが好ましく、特に好ましいのはLiCoO2、LiNiO2、LiMn24や、これらの遷移金属の一部を他の金属で置換したリチウム遷移金属複合酸化物である。これらの正極活物質は、単独で用いても複数を混合して用いてもよい。Among these, V 2 O 5 , V 5 O 13 , VO 2 , Cr 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , MoV 2 O 8 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , TiS 2 , V 2 S 5 , Cr 0.25 V 0.75 S 2 , Cr 0.5 V 0.5 S 2, etc. are preferable, and LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4, and lithium in which a part of these transition metals are replaced with other metals are particularly preferable. It is a transition metal complex oxide. These positive electrode active materials may be used alone or in combination.

正極活物質を結着するバインダとしては、公知のものを任意に選択して用いることができる。例としては、シリケート、水ガラス等の無機化合物や、テフロン(登録商標)、ポリフッ化ビニリデン等の不飽和結合を有さない樹脂などが挙げられる。これらの中でも好ましいのは、不飽和結合を有さない樹脂である。正極活物質を結着する樹脂として不飽和結合を有する樹脂を用いると酸化反応時に分解される恐れがある。これらの樹脂の重量平均分子量は通常1万以上、好ましくは10万以上、また、通常300万以下、好ましくは100万以下の範囲である。   A known binder can be arbitrarily selected and used as the binder for binding the positive electrode active material. Examples include inorganic compounds such as silicate and water glass, and resins having no unsaturated bond such as Teflon (registered trademark) and polyvinylidene fluoride. Among these, a resin having no unsaturated bond is preferable. If a resin having an unsaturated bond is used as the resin for binding the positive electrode active material, the resin may be decomposed during the oxidation reaction. The weight average molecular weight of these resins is usually 10,000 or more, preferably 100,000 or more, and usually 3 million or less, preferably 1 million or less.

正極活物質層中には、電極の導電性を向上させるために、導電材を含有させてもよい。導電剤としては、活物質に適量混合して導電性を付与できるものであれば特に制限はないが、通常、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛などの炭素粉末、各種の金属の繊維、粉末、箔などが挙げられる。
正極板は、前記したような負極の製造と同様の手法で、正極活物質やバインダを溶剤でスラリー化し、集電体上に塗布、乾燥することにより形成する。正極の集電体としては、アルミニウム、ニッケル、ステンレススチール(SUS)などが用いられるが、何ら限定されない。
The positive electrode active material layer may contain a conductive material in order to improve the conductivity of the electrode. The conductive agent is not particularly limited as long as it can be mixed with an active material in an appropriate amount to impart conductivity, but is usually carbon powder such as acetylene black, carbon black, and graphite, various metal fibers, powder, and foil. Etc.
The positive electrode plate is formed by slurrying a positive electrode active material or a binder with a solvent in the same manner as in the production of the negative electrode as described above, and applying and drying on a current collector. As the positive electrode current collector, aluminum, nickel, stainless steel (SUS), or the like is used, but is not limited at all.

電解質としては、非水系溶媒にリチウム塩を溶解させた非水系電解液や、この非水系電解液を有機高分子化合物等によりゲル状、ゴム状、固体シート状にしたものなどが用いられる。
非水系電解液に使用される非水系溶媒は特に制限されず、従来から非水系電解液の溶媒として提案されている公知の非水系溶媒の中から、適宜選択して用いることができる。例えば、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート類;1,2−ジメトキシエタン等の鎖状エーテル類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、スルホラン、1,3−ジオキソラン等の環状エーテル類;ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等の鎖状エステル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル類などが挙げられる。
As the electrolyte, a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent, or a gel, rubber, or solid sheet obtained by using an organic polymer compound or the like from the non-aqueous electrolyte is used.
The non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, and can be appropriately selected from known non-aqueous solvents that have been conventionally proposed as solvents for non-aqueous electrolytes. For example, chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate; cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate; chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane; tetrahydrofuran, 2-methyl Examples include cyclic ethers such as tetrahydrofuran, sulfolane, and 1,3-dioxolane; chain esters such as methyl formate, methyl acetate, and methyl propionate; and cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone.

これらの非水系溶媒は、何れか一種を単独で用いても良く、二種以上を混合して用いてもよい。混合溶媒の場合は、環状カーボネートと鎖状カーボネートを含む混合溶媒の組合せが好ましく、環状カーボネートが、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの混合溶媒であることが、低温でも高いイオン電導度を発現でき、低温充電負荷特性が向上するという点で特に好ましい。中でもプロピレンカーボネートが非水系溶媒全体に対し、2質量%以上80質量%以下の範囲が好ましく、5質量%以上70質量%以下の範囲がより好ましく、10質量%以上60質量%以下の範囲がさらに好ましい。プロピレンカーボネートの割合が上記より低いと低温でのイオン電導度が低下し、プロピレンカーボネートの割合が上記より高いと、黒鉛系電極を用いた場合にはリチウムイオンに溶媒和したプロピレンカーボネートが黒鉛相間へ共挿入することにより黒鉛系負極活物質の層間剥離劣化がおこり、十分な容量が得られなくなる問題がある。   Any one of these non-aqueous solvents may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used. In the case of a mixed solvent, a combination of a mixed solvent containing a cyclic carbonate and a chain carbonate is preferable, and the cyclic carbonate is a mixed solvent of ethylene carbonate and propylene carbonate. This is particularly preferable in that load characteristics are improved. Among these, propylene carbonate is preferably in a range of 2% by mass to 80% by mass, more preferably in a range of 5% by mass to 70% by mass, and further in a range of 10% by mass to 60% by mass with respect to the entire non-aqueous solvent. preferable. When the proportion of propylene carbonate is lower than the above, the ionic conductivity at low temperature decreases, and when the proportion of propylene carbonate is higher than the above, when a graphite-based electrode is used, propylene carbonate solvated with lithium ions enters between the graphite phases. The co-insertion causes a delamination degradation of the graphite-based negative electrode active material, and there is a problem that a sufficient capacity cannot be obtained.

非水系電解液に使用されるリチウム塩も特に制限されず、この用途に用い得ることが知られている公知のリチウム塩の中から、適宜選択して用いることができる。例えば、LiCl、LiBrなどのハロゲン化物、LiClO4、LiBrO4、LiClO4などの過ハロゲン酸塩、LiPF6、LiBF4、LiAsF6などの無機フッ化物塩などの無機リチウム塩、LiCF3SO3、LiC49SO3などのパーフルオロアルカンスルホン酸塩、Liトリフルオロスルフォンイミド((CF3SO22NLi)などのパーフルオロアルカンスルホン酸イミド塩などの含フッ素有機リチウム塩などが挙げられ、この中でもLiClO4、LiPF6、LiBF4が好ましい。The lithium salt used in the non-aqueous electrolytic solution is not particularly limited, and can be appropriately selected from known lithium salts that can be used for this purpose. For example, halides such as LiCl and LiBr, perhalogenates such as LiClO 4 , LiBrO 4 and LiClO 4 , inorganic lithium salts such as inorganic fluoride salts such as LiPF 6 , LiBF 4 and LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , Fluorine-containing organic lithium salts such as perfluoroalkanesulfonic acid salts such as LiC 4 F 9 SO 3 and perfluoroalkanesulfonic acid imide salts such as Li trifluorosulfonimide ((CF 3 SO 2 ) 2 NLi) Of these, LiClO 4 , LiPF 6 , and LiBF 4 are preferable.

リチウム塩は、単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。非水系電解液中におけるリチウム塩の濃度は、通常0.5mol/L以上、2.0mol/L以下の範囲である。
また、上述の非水系電解液に有機高分子化合物を含ませ、ゲル状、ゴム状、或いは固体シート状にして使用する場合、有機高分子化合物の具体例としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系高分子化合物;ポリエーテル系高分子化合物の架橋体高分子;ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニルアルコール系高分子化合物;ビニルアルコール系高分子化合物の不溶化物;ポリエピクロルヒドリン;ポリフォスファゼン;ポリシロキサン;ポリビニルピロリドン、ポリビニリデンカーボネート、ポリアクリロニトリルなどのビニル系高分子化合物;ポリ(ω−メトキシオリゴオキシエチレンメタクリレート)、ポリ(ω−メトキシオリゴオキシエチレンメタクリレート−co−メチルメタクリレート)、ポリ(ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン)等のポリマー共重合体などが挙げられる。
Lithium salts may be used alone or in combination of two or more. The concentration of the lithium salt in the nonaqueous electrolytic solution is usually in the range of 0.5 mol / L or more and 2.0 mol / L or less.
In addition, when an organic polymer compound is included in the above non-aqueous electrolyte and used in the form of a gel, rubber, or solid sheet, specific examples of the organic polymer compound include polyethylene oxide, polypropylene oxide, and the like. Polyether polymer compounds; Cross-linked polymers of polyether polymer compounds; Vinyl alcohol polymer compounds such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral; Insolubilized vinyl alcohol polymer compounds; Polyepichlorohydrin; Polyphosphazene; Siloxane; vinyl polymer compounds such as polyvinylpyrrolidone, polyvinylidene carbonate, polyacrylonitrile; poly (ω-methoxyoligooxyethylene methacrylate), poly (ω-methoxyoligooxyethylene methacrylate-co-methyl methacrylate) Rate) and polymer copolymers such as poly (hexafluoropropylene-vinylidene fluoride).

上述の非水系電解液は、更に被膜形成剤を含んでいてもよい。被膜形成剤の具体例としては、ビニレンカーボネート、ビニルエチルカーボネート、メチルフェニルカーボネートなどのカーボネート化合物、エチレンサルファイド、プロピレンサルファイドなどのアルケンサルファイド;1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトンなどのスルトン化合物;マレイン酸無水物、コハク酸無水物などの酸無水物などが挙げられる。更に、ジフェニルエーテル、シクロヘキシルベンゼン等の過充電防止剤が添加されていてもよい。
上記添加剤を用いる場合、その含有量は通常10質量%以下、中でも8質量%以下、更には5質量%以下、特に2質量%以下の範囲が好ましい。上記添加剤の含有量が多過ぎると、初期不可逆容量の増加や低温特性、レート特性の低下等、他の電池特性に悪影響を及ぼすおそれがある。
The non-aqueous electrolytic solution described above may further contain a film forming agent. Specific examples of the film forming agent include carbonate compounds such as vinylene carbonate, vinylethyl carbonate, and methylphenyl carbonate; alken sulfides such as ethylene sulfide and propylene sulfide; sultone compounds such as 1,3-propane sultone and 1,4-butane sultone And acid anhydrides such as maleic acid anhydride and succinic acid anhydride. Furthermore, an overcharge inhibitor such as diphenyl ether or cyclohexylbenzene may be added.
When the above additives are used, the content is usually 10% by mass or less, preferably 8% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 2% by mass or less. If the content of the additive is too large, other battery characteristics such as an increase in initial irreversible capacity, low temperature characteristics, and deterioration in rate characteristics may be adversely affected.

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

本発明の非水系二次電池の形態は特に制限されない。例としては、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプ等が挙げられる。また、これらの形態の電池を任意の外装ケースに収めることにより、コイン型、円筒型、角型等の任意の形状にして用いることができる。   The form of the nonaqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited. Examples include a cylinder type in which a sheet electrode and a separator are spiral, a cylinder type having an inside-out structure in which a pellet electrode and a separator are combined, a coin type in which a pellet electrode and a separator are stacked, and the like. In addition, by storing batteries of these forms in an optional outer case, the battery can be used in an arbitrary shape such as a coin shape, a cylindrical shape, or a square shape.

本発明の非水系二次電池を組み立てる手順も特に制限されず、電池の構造に応じて適切な手順で組み立てればよいが、例を挙げると、外装ケース上に負極を乗せ、その上に電解液とセパレータを設け、更に負極と対向するように正極を乗せて、ガスケット、封口板と共にかしめて電池にすることができる。   The procedure for assembling the non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited, and may be assembled by an appropriate procedure according to the structure of the battery. For example, the negative electrode is placed on the outer case, and the electrolytic solution is placed thereon. A separator is provided, and a positive electrode is placed so as to face the negative electrode, and it is caulked together with a gasket and a sealing plate to form a battery.

次に実施例により本発明の具体的態様を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Next, specific embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

<電極シートの作製>
実施例又は比較例の黒鉛質粒子を用い、活物質層密度1.60±0.03g/cm3の活物質層を有する極板を作製した。具体的には、負極材50.00±0.02gに、1質量%カルボキシメチルセルロースナトリウム塩水溶液を50.00±0.02g(固形分換算で0.500g)、及び重量平均分子量27万のスチレン・ブタジエンゴム水性ディスパージョン1.00±0.05g(固形分換算で0.5g)を、キーエンス製ハイブリッドミキサーで5分間撹拌し、30秒間脱泡してスラリーを得た。
<Production of electrode sheet>
An electrode plate having an active material layer with an active material layer density of 1.60 ± 0.03 g / cm 3 was prepared using the graphite particles of the examples or comparative examples. Specifically, 50.00 ± 0.02 g of negative electrode material, 50.00 ± 0.02 g of 1 mass% carboxymethylcellulose sodium salt aqueous solution (0.500 g in terms of solid content), and styrene having a weight average molecular weight of 270,000 -Aqueous dispersion of butadiene rubber 1.00 ± 0.05 g (0.5 g in terms of solid content) was stirred for 5 minutes with a hybrid mixer manufactured by Keyence and defoamed for 30 seconds to obtain a slurry.

このスラリーを、集電体である厚さ10μmの銅箔上に、負極材料が12.00±0.3mg/cm2付着するように、伊藤忠マシニング製小型ダイコーターを用いて幅10cmに塗布し、直径20cmのローラを用いてロールプレスして、活物質層の密度が1.60±0.03g/cm3になるよう調整し電極シートを得た。This slurry was applied to a width of 10 cm using a small die coater made by ITOCHU machining so that the negative electrode material was 12.00 ± 0.3 mg / cm 2 on a 10 μm thick copper foil as a current collector. Then, roll pressing was performed using a roller having a diameter of 20 cm to adjust the density of the active material layer to 1.60 ± 0.03 g / cm 3 to obtain an electrode sheet.

<非水系二次電池(2016コイン型電池)の作製>
上記方法で作製した電極シートを直径12.5mmの円盤状に打ち抜き、リチウム金属箔を直径14mmの円板状に打ち抜き対極とした。両極の間には、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合溶媒(容積比=3:7)に、LiPF6を1mol/Lになるように溶解させた電解液を含浸させたセパレータ(多孔性ポリエチレンフィルム製)を置き、2016コイン型電池をそれぞれ作製した。
<Preparation of non-aqueous secondary battery (2016 coin type battery)>
The electrode sheet produced by the above method was punched into a disk shape with a diameter of 12.5 mm, and a lithium metal foil was punched into a disk shape with a diameter of 14 mm as a counter electrode. Between the two electrodes, a separator (porous polyethylene film) impregnated with an electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved at 1 mol / L in a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate (volume ratio = 3: 7). 2016 coin type batteries were prepared.

<非水系二次電池(ラミネート型電池)の作製方法>
上記方法で作製した電極シートを4cm×3cmに切り出し負極とし、NMCからなる正極を同面積で切り出し、負極と正極の間にはセパレータ(多孔性ポリエチレンフィルム製)を置き、組み合わせた。エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジメチルカーボネートの混合溶媒(容積比=3:3:4)に、LiPF6を1.2mol/Lになるように溶解させた電解液を250μL注液してラミネート型電池を作製した。
<Production method of non-aqueous secondary battery (laminated battery)>
The electrode sheet produced by the above method was cut into 4 cm × 3 cm to form a negative electrode, a positive electrode made of NMC was cut out with the same area, and a separator (made of a porous polyethylene film) was placed between the negative electrode and the positive electrode for combination. A laminate type battery was prepared by injecting 250 μL of an electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate (volume ratio = 3: 3: 4) so as to be 1.2 mol / L. Was made.

<放電容量、初期効率の測定方法>
上述の方法で作製した非水系二次電池(2016コイン型電池)を用いて、下記の測定方法で電池充放電時の容量を測定した。
0.05Cの電流密度でリチウム対極に対して5mVまで充電し、さらに5mVの一定電圧で電流密度が0.005Cになるまで充電し、負極中にリチウムをドープした後、0.1Cの電流密度でリチウム対極に対して1.5Vまで放電を行った。引き続き同電流密度で2回目の充放電を行い、この計2サイクルの充電容量と放電容量の差の和を不可逆容量として算出した。また、2サイクル目の放電容量を本材料の放電容量とし、本材料の放電容量/(本材料の放電容量+不可逆容量)を初期効率とした。
<Measurement method of discharge capacity and initial efficiency>
Using the non-aqueous secondary battery (2016 coin-type battery) produced by the above method, the capacity during battery charging / discharging was measured by the following measurement method.
Charge to 5 mV with respect to the lithium counter electrode at a current density of 0.05 C, and further charge to a current density of 0.005 C at a constant voltage of 5 mV. After doping lithium into the negative electrode, the current density of 0.1 C Then, the lithium counter electrode was discharged to 1.5V. Subsequently, the second charge / discharge was performed at the same current density, and the sum of the difference between the charge capacity and the discharge capacity of the total two cycles was calculated as the irreversible capacity. The discharge capacity at the second cycle was defined as the discharge capacity of the material, and the discharge capacity of the material / (discharge capacity of the material + irreversible capacity) was defined as the initial efficiency.

<初期ガス量、保存ガス量>
上述の方法で作製したラミネート型電池を、12時間放置した後、電流密度0.2CmA/cm3で、両電極間の電位差が4.1Vになるまで充電を行い、その後3Vになるまで0.2CmA/cm3で放電を行った。これを2回繰り返し、更に同電流値で、両電極間の電位差が4.2Vになるまで充電を実施した。ここまでに発生する膨れ量a(mL)は、浸漬容積法(アルキメデスの原理に基づく溶媒置換法)により計測した。その後、85℃の恒温槽内に24時間放置して、更に膨れる量b(mL)を求めた。このときの、a(mL)を「初期ガス量」、b(mL)を「保存ガス量」とした。
<Initial gas volume, storage gas volume>
The laminate type battery produced by the above-described method was left for 12 hours, and then charged at a current density of 0.2 CmA / cm 3 until the potential difference between both electrodes reached 4.1 V, and then until the voltage became 3 V. Discharge was performed at 2 CmA / cm 3 . This was repeated twice, and further charging was carried out with the same current value until the potential difference between both electrodes reached 4.2V. The amount of swelling a (mL) generated so far was measured by the immersion volume method (solvent replacement method based on Archimedes' principle). Then, it was left to stand in an 85 degreeC thermostat for 24 hours, and the amount b (mL) which swells further was calculated | required. At this time, a (mL) was set as “initial gas amount”, and b (mL) was set as “preserved gas amount”.

<低温出力特性>
上記非水電解液二次電池の作製法により作製したラミネート型非水電解液二次電池を用いて、下記の測定方法で低温出力特性を測定した。
充放電サイクルを経ていない非水電解液二次電池に対して、25℃で電圧範囲4.1V〜3.0V、電流値0.2C(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする、以下同様)にて3サイクル、電圧範囲4.2V〜3.0V、電流値0.2Cにて(充電時には4.2Vにて定電圧充電をさらに2.5時間実施)2サイクル、初期充放電を行った。
さらに、SOC50%まで電流値0.2Cで充電を行った後、−30℃の低温環境下で、1/8C、1/4C、1/2C、1.5C、2Cの各電流値で2秒間定電流放電させ、各々の条件の放電における2秒後の電池電圧の降下を測定し、それらの測定値から充電上限電圧を3Vとした際に、2秒間に流すことのできる電流値Iを算出し、3×I(W)という式で計算される値をそれぞれの電池の低温出力特性とした。
<Low temperature output characteristics>
Using the laminate type non-aqueous electrolyte secondary battery produced by the method for producing the non-aqueous electrolyte secondary battery, low temperature output characteristics were measured by the following measuring method.
For non-aqueous electrolyte secondary batteries that have not undergone charge / discharge cycles, a voltage range of 4.1 V to 3.0 V and a current value of 0.2 C at 25 ° C. 3C for the current value to be 1C, the same applies hereinafter), voltage range of 4.2V to 3.0V, current value of 0.2C (at the time of charging 4.2V constant voltage charging for another 2.5 hours) Implementation) Initial charge and discharge was performed for 2 cycles.
Furthermore, after charging at a current value of 0.2 C to SOC 50%, in a low temperature environment of −30 ° C., each current value of 1/8 C, 1/4 C, 1/2 C, 1.5 C, 2 C is 2 seconds. Measure the drop in battery voltage after 2 seconds of discharge under each condition, and calculate the current value I that can flow for 2 seconds when the upper limit of charge voltage is 3V. The value calculated by the formula 3 × I (W) was used as the low temperature output characteristic of each battery.

<d50>
界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(ツィーン20(登録商標))の0.2質量%水溶液10mLに、炭素材0.01gを懸濁させ、これを測定サンプルとして市販のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(例えばHORIBA製LA−920)に導入し、測定サンプルに28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、前記測定装置において体積基準のメジアン径として測定した。
<D50>
A carbon material (0.01 g) is suspended in 10 mL of a 0.2% by mass aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate (Tween 20 (registered trademark)), which is a surfactant, and this is used as a measurement sample. The sample was introduced into a scattering type particle size distribution measuring apparatus (for example, LA-920 manufactured by HORIBA), and the measurement sample was irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute, and then measured as a volume-based median diameter in the measuring apparatus.

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

<タップ密度>
粉体密度測定器を用い、直径1.6cm、体積容量20cm3の円筒状タップセルに、目開き300μmの篩を通して本発明の炭素材を落下させて、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行なって、その時の体積と試料の質量から求めた密度として定義した。
<Tap density>
The carbon material of the present invention was dropped into a cylindrical tap cell having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 using a powder density measuring instrument through a sieve having an opening of 300 μm and filled into the cell, and then the stroke length was 10 mm. Was defined as the density obtained from the volume at that time and the mass of the sample.

<窒素吸着法によるメソ孔容積・メソ孔表面積>
100℃、3時間減圧加熱処理を行ったのち、カンタクローム社製・オートソーブ3Bにて、液体窒素温度下で吸着等温線(吸着ガス:窒素)を測定した。得られた吸着等温線を用いて、BJH法解析により各細孔径におけるメソ孔容積、及びメソ孔面積を求めた。
<Mesopore volume and mesopore surface area by nitrogen adsorption method>
After performing heat treatment under reduced pressure at 100 ° C. for 3 hours, an adsorption isotherm (adsorbed gas: nitrogen) was measured at a liquid nitrogen temperature using an autosorb 3B manufactured by Cantachrome. Using the obtained adsorption isotherm, the mesopore volume and mesopore area at each pore size were determined by BJH method analysis.

<TPD−MS分析方法;硫黄酸化物ガス量>
昇温熱分解質量分析計(TPD−MS)による500℃までの脱離硫黄酸化物ガス量;
黒鉛粉末サンプル300mgを試料台へのせ、ヘリウムガス60mL/min流通下、10℃/minの昇温速度で、室温から500℃まで昇温し、その時に発生した硫黄酸化物ガス量(m/z=48)を質量分析計で測定した。この測定値を、ピロ亜硫酸ナトリウム(Na225)のTPD−MSによる室温から400℃までの硫黄酸化物ガス量(m/z=48)をもとに炭素材1g当たりの発生量(μmol)へ換算した。
<TPD-MS analysis method; amount of sulfur oxide gas>
Amount of desorbed sulfur oxide gas up to 500 ° C. by a temperature rising pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS);
A 300 mg graphite powder sample was placed on a sample stage, heated at a rate of temperature increase of 10 ° C./min from helium gas at a flow rate of 60 mL / min, from room temperature to 500 ° C., and the amount of sulfur oxide gas generated at that time (m / z = 48) was measured with a mass spectrometer. This measured value is calculated based on the amount of sulfur oxide gas (m / z = 48) from room temperature to 400 ° C. by TPD-MS of sodium pyrosulfite (Na 2 S 2 O 5 ). Converted to (μmol).

<pH>
pHの測定には、pHメーター(HORIBA社製 pH Meter F−51)、pH測定用電極(HORIBA社製LAQUA 9615−10D)を用いた。ポリプロピレン製容器に5gの黒鉛粉末と30gの超純水とを入れ、攪拌して黒鉛と水を馴染ませた後、30分間超音波分散処理を行った。このスラリー溶液を25℃で30分静置後、上澄み液に上記pH測定用電極を入れて25℃におけるpHを測定した。
<PH>
For the measurement of pH, a pH meter (pH Meter F-51 manufactured by HORIBA) and a pH measurement electrode (LAQUA 9615-10D manufactured by HORIBA) were used. 5 g of graphite powder and 30 g of ultrapure water were placed in a polypropylene container, and the mixture was stirred to adjust the graphite and water. Then, ultrasonic dispersion treatment was performed for 30 minutes. The slurry solution was allowed to stand at 25 ° C. for 30 minutes, and then the pH measurement electrode was placed in the supernatant to measure the pH at 25 ° C.

<蛍光X線分析(XRF):硫黄元素量>
測定対象となる黒鉛粒子5gとステアリン酸1gとエタノール600μLを混合し、80℃で乾燥した後、成型体にし、これを測定サンプルとして、RIGAKU社製蛍光X線分析装置(ZSX PrimusII)を用いて蛍光X線分析測定を行い、付属のSQXソフトウェアを用いて算出した硫黄元素量(ppm)を、本明細における蛍光X線分析(XRF)により求めた硫黄元素量(ppm)と定義した。
<Fluorescent X-ray analysis (XRF): Amount of sulfur element>
5 g of graphite particles to be measured, 1 g of stearic acid, and 600 μL of ethanol are mixed and dried at 80 ° C., and then formed into a molded body. X-ray fluorescence analysis was performed, and the amount of sulfur element (ppm) calculated using the attached SQX software was defined as the amount of sulfur element (ppm) determined by X-ray fluorescence analysis (XRF) in this specification.

<実施例1>
炭素材(A)として、d50、SA、Tap、SAa/SAb、細孔径35nm以下のメソ孔容積、pH、硫黄元素量、硫黄酸化物ガス量がそれぞれ17.4μm、6.5m2/g、1.04g/cm3、0.91、0.01mL/g、6.1、21ppm、0.1μmol/gである球形化天然黒鉛15kgと、有機化合物(B)としてポリスチレンスルホン酸ナトリウム(東ソー有機化学社製(PS−5))を0.5質量%の濃度に調整・混合した水溶液15kgを横置き円筒型の鋤型撹拌翼を有するミキサーで混合した。得られたサンプルを濾過し、さらに純水10kgで洗浄した。さらに、120℃、7時間、大気雰囲気下で対流伝熱による静置乾燥をして、篩処理を行い、粉末状の非水系二次電池負極用炭素材(C)を得た。濾液に含まれる樹脂量から、非水系二次電池負極用炭素材(C)に添着した樹脂量はそれぞれ、0.16質量%と算出された。これについて、前記測定法でd50、SA、Tap、SAa/SAb、35nm以下のメソ孔容積、初期効率、放電容量、初期ガス量、保存ガス量、低温出力特性を測定した。結果を表1、表2に示す。
<Example 1>
As the carbon material (A), d50, SA, Tap, SAa / SAb, mesopore volume having a pore diameter of 35 nm or less, pH, sulfur element amount, sulfur oxide gas amount are 17.4 μm, 6.5 m 2 / g, 1.04 g / cm 3 , 0.91, 0.01 mL / g, 6.11, 21 ppm, 15 kg of spheroidized natural graphite and sodium polystyrene sulfonate (Tosoh Organics) as the organic compound (B) 15 kg of an aqueous solution prepared by adjusting and mixing (PS-5) manufactured by Chemical Co., Ltd. to a concentration of 0.5% by mass was mixed with a mixer having a horizontal cylindrical-type vertical stirring blade. The obtained sample was filtered and further washed with 10 kg of pure water. Furthermore, it was statically dried by convection heat transfer in an air atmosphere at 120 ° C. for 7 hours, and sieved to obtain a powdery non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material (C). From the amount of resin contained in the filtrate, the amount of resin attached to the non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material (C) was calculated to be 0.16% by mass, respectively. With respect to this, d50, SA, Tap, SAa / SAb, mesopore volume of 35 nm or less, initial efficiency, discharge capacity, initial gas amount, storage gas amount, and low-temperature output characteristics were measured by the above measurement methods. The results are shown in Tables 1 and 2.

<実施例2>
炭素材(A)として、d50、SA、Tap、SAa/SAb、細孔径35nm以下のメソ孔容積、pH、硫黄元素量、硫黄酸化物ガス量がそれぞれ17.4μm、6.5m2/g、1.04g/cm3、0.91、0.01mL/g、6.1、21ppm、0.1μmol/gである球形化天然黒鉛30kgと、有機化合物(B)としてポリスチレンスルホン酸ナトリウム(東ソー有機化学社製(PS−5))を1.6質量%の濃度に調整・混合した水溶液3kgを横置き円筒型の鋤型撹拌翼を有するミキサーで混合した。得られたサンプルを120℃、7時間、大気雰囲気下で対流伝熱による静置乾燥をして、篩処理を行い、粉末状の非水系二次電池負極用炭素材(C)を得た。これについて、実施例1同様の測定を行った。結果を表1、表2に示す。
<Example 2>
As the carbon material (A), d50, SA, Tap, SAa / SAb, mesopore volume having a pore diameter of 35 nm or less, pH, sulfur element amount, sulfur oxide gas amount are 17.4 μm, 6.5 m 2 / g, 1.04 g / cm 3 , 0.91, 0.01 mL / g, 6.11, 21 ppm, 0.1 μmol / g spheroidized natural graphite 30 kg, and sodium polystyrene sulfonate (Tosoh Organics) as the organic compound (B) 3 kg of an aqueous solution prepared by adjusting and mixing a chemical company (PS-5) with a concentration of 1.6% by mass was mixed with a mixer having a horizontal cylindrical-type vertical stirring blade. The obtained sample was statically dried by convection heat transfer at 120 ° C. for 7 hours in an air atmosphere and sieved to obtain a powdery carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode. About this, the same measurement as Example 1 was performed. The results are shown in Tables 1 and 2.

<実施例3>
炭素材(A)として、d50、SA、Tap、SAa/SAb、細孔径35nm以下のメソ孔容積、pH、硫黄元素量、硫黄酸化物ガス量がそれぞれ17.4μm、6.5m2/g、1.04g/cm3、0.91、0.01mL/g、6.1、21ppm、0.1μmol/gである球形化天然黒鉛30kgと、有機化合物(B)としてポリスチレンスルホン酸ナトリウム(東ソー有機化学社製(PS−5))を1.6質量%の濃度に調整・混合した水溶液3kgを横置き円筒型の鋤型撹拌翼を有するミキサーで混合した。横置き円筒型の撹拌槽で撹拌槽ジャケットに熱媒体を流すことで加熱でき水平軸方式鋤型の撹拌翼を持つ容量130Lのミキサーで、周速4.2m/sで撹拌しながら、120℃、90分間、大気雰囲気下にて、混合乾燥して非水系二次電池負極用炭素材(C)を得た。これについて、実施例1同様の測定を行った。結果を表1、表2に示す。
<Example 3>
As the carbon material (A), d50, SA, Tap, SAa / SAb, mesopore volume having a pore diameter of 35 nm or less, pH, sulfur element amount, sulfur oxide gas amount are 17.4 μm, 6.5 m 2 / g, 1.04 g / cm 3 , 0.91, 0.01 mL / g, 6.11, 21 ppm, 0.1 μmol / g spheroidized natural graphite 30 kg, and sodium polystyrene sulfonate (Tosoh Organics) as the organic compound (B) 3 kg of an aqueous solution prepared by adjusting and mixing a chemical company (PS-5) with a concentration of 1.6% by mass was mixed with a mixer having a horizontal cylindrical-type vertical stirring blade. It is a horizontal cylindrical type stirring tank that can be heated by flowing a heat medium through the stirring tank jacket. The mixture was dried for 90 minutes in an air atmosphere to obtain a carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode. About this, the same measurement as Example 1 was performed. The results are shown in Tables 1 and 2.

<実施例4>
有機化合物(B)としてポリスチレンスルホン酸ナトリウム(東ソー有機化学社製(PS−5))を5.0質量%の濃度に調整・混合して用いた以外は、実施例2と同様に非水系二次電池負極用炭素材(C)を得た。これについて、実施例1同様の測定を行った。結果を表1、表2に示す。
<Example 4>
A non-aqueous two-phase system was used in the same manner as in Example 2 except that sodium polystyrene sulfonate (manufactured by Tosoh Organic Chemical Co., Ltd. (PS-5)) was used as the organic compound (B) after adjusting and mixing to a concentration of 5.0% by mass. A carbon material (C) for a secondary battery negative electrode was obtained. About this, the same measurement as Example 1 was performed. The results are shown in Tables 1 and 2.

<実施例5>
有機化合物(B)としてポリスチレンスルホン酸ナトリウム(東ソー有機化学社製(PS−5))を10.0質量%の濃度に調整・混合して用いた以外は、実施例2と同様に非水系二次電池負極用炭素材(C)を得た。これについて、実施例1同様の測定を行った。結果を表1、表2に示す。
<Example 5>
A non-aqueous two-phase system was used in the same manner as in Example 2 except that sodium polystyrene sulfonate (manufactured by Tosoh Organic Chemical Co., Ltd. (PS-5)) was used as the organic compound (B) after adjusting and mixing to a concentration of 10.0% by mass. A carbon material (C) for a secondary battery negative electrode was obtained. About this, the same measurement as Example 1 was performed. The results are shown in Tables 1 and 2.

<比較例1>
非水系二次電池負極用炭素材(C)として、d50、SA、Tap、SAa/SAb、細孔径35nm以下のメソ孔容積、pH、硫黄元素量、硫黄酸化物ガス量がそれぞれ17.4μm、6.5m2/g、1.04g/cm3、0.91、0.01mL/g、6.1、21ppm、0.1μmol/gである球形化天然黒鉛をそのまま用いた。これについて、実施例1同様の測定を行った。結果を表1、表2に示す。
<Comparative Example 1>
As carbon material (C) for non-aqueous secondary battery negative electrode, d50, SA, Tap, SAa / SAb, mesopore volume with a pore diameter of 35 nm or less, pH, sulfur element amount, sulfur oxide gas amount are 17.4 μm, Spherical natural graphites of 6.5 m 2 / g, 1.04 g / cm 3 , 0.91, 0.01 mL / g, 6.11, 21 ppm, 0.1 μmol / g were used as they were. About this, the same measurement as Example 1 was performed. The results are shown in Tables 1 and 2.

<比較例2>
炭素材(A)として、d50、SA、Tap、SAa/SAb、細孔径35nm以下のメソ孔容積、pH、硫黄元素量、硫黄酸化物ガス量がそれぞれ17.4μm、6.5m2/g、1.04g/cm3、0.91、0.01mL/g、6.1、21ppm、0.1μmol/gである球形化天然黒鉛1kgと、有機化合物(B)として5%ポリアクリルアミド(PAAm)水溶液200gを横置き円筒型の鋤型撹拌翼を有するミキサーで混合した。得られたサンプルを120℃、7時間、大気雰囲気下で静置乾燥して、篩処理を行い、粉末状の非水系二次電池負極用炭素材(C)を得た。これについて、実施例1同様の測定を行った。結果を表1、表2に示す。
<Comparative example 2>
As the carbon material (A), d50, SA, Tap, SAa / SAb, mesopore volume having a pore diameter of 35 nm or less, pH, sulfur element amount, sulfur oxide gas amount are 17.4 μm, 6.5 m 2 / g, 1.04 g / cm 3 , 0.91, 0.01 mL / g, 6.11, 21 ppm, 1 kg of spheroidized natural graphite and 5% polyacrylamide (PAAm) as the organic compound (B) 200 g of the aqueous solution was mixed in a mixer having a horizontal cylindrical cylindrical stirring blade. The obtained sample was statically dried at 120 ° C. for 7 hours in an air atmosphere and sieved to obtain a powdery non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material (C). About this, the same measurement as Example 1 was performed. The results are shown in Tables 1 and 2.

<比較例3>
5質量%ポリアクリルアミド水溶液200gを2質量%カルボキシルメチルセルロースナトリウム塩(CMC)水溶液400gに変えた以外は、比較例2と同様に行い非水系二次電池負極用炭素材(C)を得た。これについて、実施例1同様の測定を行った。結果を表1、表2に示す。
<Comparative Example 3>
A carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that 200 g of 5 mass% polyacrylamide aqueous solution was changed to 400 g of 2 mass% carboxymethyl cellulose sodium salt (CMC) aqueous solution. About this, the same measurement as Example 1 was performed. The results are shown in Tables 1 and 2.

<実施例6>
炭素材(A)として、d50、SA、Tap、SAa/SAb、細孔径35nm以下のメソ孔容積、pH、硫黄元素量、硫黄酸化物ガス量がそれぞれ10.9μm、8.6m2/g、0.94g/cm3、0.81、0.014ml/g、5.6、45ppm、0.3μmol/gである球形化天然黒鉛1kgと、有機化合物(B)としてポリスチレンスルホン酸ナトリウム(東ソー有機化学社製(PS−5))を1.8%の濃度に調整・混合した水溶液100gを横置き円筒型の鋤型撹拌翼を有するミキサーで混合した。得られたサンプルを120℃、7時間、大気雰囲気下で静置乾燥して、篩処理を行い、粉末状の非水系二次電池負極用炭素材(C)を得た。これについて、実施例1同様の測定を行った。結果を表1、表2に示す。
<Example 6>
As carbon material (A), d50, SA, Tap, SAa / SAb, mesopore volume with pore diameter of 35 nm or less, pH, sulfur element amount, sulfur oxide gas amount are 10.9 μm, 8.6 m 2 / g, 1 kg of spheroidized natural graphite with 0.94 g / cm 3 , 0.81, 0.014 ml / g, 5.6, 45 ppm, 0.3 μmol / g and sodium polystyrene sulfonate (Tosoh Organics) as the organic compound (B) 100 g of an aqueous solution prepared by adjusting and mixing a chemical company (PS-5) to a concentration of 1.8% was mixed by a mixer having a horizontal cylindrical-type vertical stirring blade. The obtained sample was statically dried at 120 ° C. for 7 hours in an air atmosphere and sieved to obtain a powdery non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material (C). About this, the same measurement as Example 1 was performed. The results are shown in Tables 1 and 2.

<比較例4>
非水系二次電池負極用炭素材(C)として、d50、SA、Tap、SAa/SAb、細孔径35nm以下のメソ孔容積、pH、硫黄元素量、硫黄酸化物ガス量がそれぞれ10.9μm、8.6m2/g、0.94g/cm3、0.81、0.014mL/g、5.6、45ppm、0.3μmol/gである球形化天然黒鉛をそのまま用いた。これについて、実施例1同様の測定を行った。結果を表1、表2に示す。
<Comparative example 4>
As carbon material (C) for non-aqueous secondary battery negative electrode, d50, SA, Tap, SAa / SAb, mesopore volume with a pore diameter of 35 nm or less, pH, sulfur element amount, sulfur oxide gas amount are 10.9 μm, Spherical natural graphite having 8.6 m 2 / g, 0.94 g / cm 3 , 0.81, 0.014 mL / g, 5.6, 45 ppm, 0.3 μmol / g was used as it was. About this, the same measurement as Example 1 was performed. The results are shown in Tables 1 and 2.

<比較例5>
炭素材(A)として、d50、SA、Tap、SAa/SAb、細孔径35nm以下のメソ孔容積、pH、硫黄元素量、硫黄酸化物ガス量がそれぞれ17.4μm、6.7m2/g、1.02g/cm3、0.91、0.01mL/g、4.0、100ppm、1.2μmol/gである球形化天然黒鉛50gと、有機化合物(B)としてポリスチレンスルホン酸ナトリウム(東ソー有機化学社製(PS−5))を0.5質量%の濃度に調整・混合した水溶液50gとをフラスコ内で混合した。得られたサンプルを95℃に加温し、撹拌しながら乾燥した後、篩処理を行い、粉末状の非水系二次電池負極用炭素材(C)を得た。これについて、実施例1同様の測定を行った。結果を表3、表4に示す。
<Comparative Example 5>
As carbon material (A), d50, SA, Tap, SAa / SAb, mesopore volume with a pore diameter of 35 nm or less, pH, sulfur element amount, sulfur oxide gas amount are 17.4 μm, 6.7 m 2 / g, 1.02 g / cm 3 , 0.91, 0.01 mL / g, 4.0, 100 ppm, 1.2 gmol / g spheroidized natural graphite 50 g, and sodium polystyrene sulfonate (Tosoh Organic as organic compound (B)) 50 g of an aqueous solution prepared by adjusting and mixing a chemical company (PS-5) to a concentration of 0.5% by mass was mixed in a flask. The obtained sample was heated to 95 ° C., dried with stirring, and then subjected to sieving to obtain a powdery non-aqueous secondary battery negative electrode carbon material (C). About this, the same measurement as Example 1 was performed. The results are shown in Tables 3 and 4.

<比較例6>
有機化合物(B)としてポリスチレンスルホン酸リチウム(アルドリッチ社製)を1.0%の濃度に調整・混合して用いた以外は、比較例5と同様に非水系二次電池負極用炭素材(C)を得た。これについて、実施例1同様の測定を行った。結果を表3、表4に示す。
<Comparative Example 6>
Carbon material for non-aqueous secondary battery negative electrode (C) as in Comparative Example 5 except that lithium polystyrene sulfonate (manufactured by Aldrich) was adjusted to 1.0% and mixed as the organic compound (B). ) About this, the same measurement as Example 1 was performed. The results are shown in Tables 3 and 4.

<参考例1>
非水系二次電池負極用炭素材(C)として、d50、SA、Tap、SAa/SAb、35nm以下のメソ孔容積、pH、硫黄元素量、硫黄酸化物ガス量がそれぞれ17.4μm、6.7m2/g、1.02g/cm3、0.91、0.01ml/g、4.0、100ppm、1.2μmol/gである球形化天然黒鉛をそのまま用いた。これについて、実施例1同様の測定を行った。結果を表3、表4に示す。
<Reference Example 1>
As the carbon material (C) for the non-aqueous secondary battery negative electrode, d50, SA, Tap, SAa / SAb, mesopore volume of 35 nm or less, pH, sulfur element amount, and sulfur oxide gas amount are 17.4 μm, 6. Spherical natural graphite of 7 m 2 / g, 1.02 g / cm 3 , 0.91, 0.01 ml / g, 4.0, 100 ppm, 1.2 μmol / g was used as it was. About this, the same measurement as Example 1 was performed. The results are shown in Tables 3 and 4.

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実施例1〜5は、硫黄酸化物ガス量が1.0μmol以下であり、pHが4.5以上である炭素材(A)に規定の有機化合物(B)を添着させることにより、SAa/SAbを規定範囲内とすることができたため、効果的に電解液との副反応を抑制することを可能にして、良好な初期効率、初期・保存ガス量、低温出力特性を示した。さらに、実施例1〜3は細孔容積がより好適な範囲なため、低温出力特性に特に優れる。
一方で、有機化合物(B)を添着していない比較例1、4は、電解液との副反応が過剰に進行することにより初期効率の低下、初期・保存ガス量の増加が見られた。また、規定外の有機化合物を添着した比較例2、3についても、SAa/SAbが規定範囲外であるために、低温出力特性の低下、初期効率の低下、初期・保存ガス量の増加が見られた。さらに、SAa/SAbが規定範囲外であり、かつ硫黄酸化物ガス量が1.0μmolを超え、pHが4.5未満炭素材(A)に有機化合物(B)を添着させた比較例5、6についても、低温出力特性の低下が見られた。
In Examples 1 to 5, by adding the specified organic compound (B) to the carbon material (A) having a sulfur oxide gas amount of 1.0 μmol or less and a pH of 4.5 or more, SAa / SAb Therefore, it was possible to effectively suppress side reactions with the electrolyte solution, and good initial efficiency, initial / preserved gas amount, and low-temperature output characteristics were exhibited. Further, Examples 1 to 3 are particularly excellent in low-temperature output characteristics because the pore volume is in a more suitable range.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 4 in which the organic compound (B) was not added, the initial efficiency decreased and the initial and storage gas amounts increased due to excessive side reactions with the electrolytic solution. Also, in Comparative Examples 2 and 3 to which an organic compound that is not specified is attached, since SAa / SAb is outside the specified range, the low-temperature output characteristics are decreased, the initial efficiency is decreased, and the initial and storage gas amounts are increased. It was. Further, Comparative Example 5 in which SAa / SAb is outside the specified range, the sulfur oxide gas amount exceeds 1.0 μmol, and the pH is less than 4.5, and the carbon compound (A) is attached to the organic compound (B), As for No. 6, the low temperature output characteristics were also deteriorated.

本発明の炭素材は、それを非水系二次電池負極用の活物質として用いることにより、初期サイクル時における充放電効率、低温入出力特性に優れ、ガス発生量の少ないリチウムイオン二次電池を提供することができる。また、当該材料の製造方法によれば、その工程数が少ない故、安定して効率的且つ安価に製造することができる。   By using the carbon material of the present invention as an active material for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery, a lithium ion secondary battery having excellent charge / discharge efficiency and low temperature input / output characteristics at the initial cycle and a small amount of gas generation can be obtained. Can be provided. Moreover, according to the manufacturing method of the said material, since there are few processes, it can manufacture stably and efficiently and cheaply.

Claims (12)

リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材(A)と、有機化合物(B)を含有する非水系二次電池負極用炭素材であって、下記式1で表されるメソ孔表面積比(SAa/SAb)が0.67以上であることを特徴とする、非水系二次電池負極用炭素材(C)。
(式1) SAa/SAb=窒素吸着法により求めた2nm以上4nm未満のメソ孔表面積/窒素吸着法により求めた4nm以上35nm以下のメソ孔表面積
A carbon material for a non-aqueous secondary battery negative electrode containing a carbon material (A) capable of occluding and releasing lithium ions and an organic compound (B), wherein the mesopore surface area ratio (SAa / SAb) is 0.67 or more, Carbon material (C) for non-aqueous secondary battery negative electrode.
(Formula 1) SAa / SAb = Mesopore surface area of 2 nm or more and less than 4 nm obtained by nitrogen adsorption method / Mesopore surface area of 4 nm or more and 35 nm or less obtained by nitrogen adsorption method
前記式1で表されるメソ孔表面積比(SAa/SAb)が0.90以下であることを特徴とする、請求項1に記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)。   The carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode according to claim 1, wherein the mesopore surface area ratio (SAa / SAb) represented by Formula 1 is 0.90 or less. 窒素吸着法により求めた35nm以下のメソ孔容積が0.008ml/g以上であることを特徴とする、請求項1または2に記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)。   The carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode according to claim 1 or 2, wherein a mesopore volume of 35 nm or less determined by a nitrogen adsorption method is 0.008 ml / g or more. 前記炭素材(A)が球形化天然黒鉛であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)。   The carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon material (A) is spheroidized natural graphite. 前記炭素材(A)の窒素吸着法により求めた35nm以下のメソ孔容積が0.008ml/g以上であることを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項に記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)。   5. The non-aqueous system according to claim 1, wherein a mesopore volume of 35 nm or less determined by a nitrogen adsorption method of the carbon material (A) is 0.008 ml / g or more. Carbon material for secondary battery negative electrode (C). 前記有機化合物(B)がπ共役構造を有することを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)。   The carbon material (C) for a nonaqueous secondary battery negative electrode according to any one of claims 1 to 5, wherein the organic compound (B) has a π-conjugated structure. 前記有機化合物(B)の含有量が1質量%未満であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか1項に記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)。   The carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode according to any one of claims 1 to 6, wherein the content of the organic compound (B) is less than 1% by mass. 請求項1から7のいずれか1項に記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)の製造方法であって、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材(A)と、有機化合物(B)を含有し、次の工程(1)及び(2)を有する製造方法。
工程(1):炭素材(A)と、有機化合物(B)を溶媒中で混合する工程
工程(2):工程(1)で得られた混合物を撹拌乾燥する工程
It is a manufacturing method of the carbon material (C) for nonaqueous secondary battery negative electrodes of any one of Claim 1 to 7, Comprising: Carbon material (A) which can occlude / release lithium ion, Organic compound ( The manufacturing method which contains B) and has the following process (1) and (2).
Step (1): Step of mixing carbon material (A) and organic compound (B) in a solvent Step (2): Step of stirring and drying the mixture obtained in Step (1)
前記炭素材(A)が、(a)及び(b)を満たす炭素材であることを特徴とする、請求項8に記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)の製造方法。
(a)炭素材の昇温熱分解質量分析計(TPD−MS)による500℃までの脱離硫黄酸化物ガス量が1.0μmol/g以下である。
(b)炭素材5質量部を蒸留水30質量部中に懸濁分散した際の分散液のpHが4.5以上である。
The method for producing a carbon material (C) for a nonaqueous secondary battery negative electrode according to claim 8, wherein the carbon material (A) is a carbon material satisfying (a) and (b).
(A) The amount of desorbed sulfur oxide gas up to 500 ° C. by a temperature rising pyrolysis mass spectrometer (TPD-MS) of the carbon material is 1.0 μmol / g or less.
(B) The pH of the dispersion when 5 parts by mass of the carbon material is suspended and dispersed in 30 parts by mass of distilled water is 4.5 or more.
前記有機化合物(B)がπ共役構造を有することを特徴とする、請求項8または9に記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)の製造方法。   The method for producing a carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode according to claim 8 or 9, wherein the organic compound (B) has a π-conjugated structure. 前記工程(2)において、固定された容器内に撹拌翼を有する撹拌装置を用い、撹拌翼の周速が0.01m/s以上、40m/s以下で撹拌することにより撹拌混合しながら乾燥することを特徴とする、請求項8から10のいずれか1項に記載の非水系二次電池負極用炭素材(C)の製造方法。   In the step (2), using a stirring device having a stirring blade in a fixed container, the stirring blade is dried with stirring and mixing by stirring at a peripheral speed of 0.01 m / s to 40 m / s. The method for producing a carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode according to any one of claims 8 to 10, wherein: リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに、電解質を備える非水系二次電池であって、該負極が、集電体と、該集電体上に形成された活物質層とを備えると共に、該活物質層が、請求項1から7のいずれか1項に記載の非水系二次電池用負極炭素材(C)又は、請求項8から11のいずれか1項に記載の方法により製造された非水系二次電池負極用炭素材(C)を含有することを特徴とする、非水系二次電池。   A nonaqueous secondary battery including a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte, the negative electrode including a current collector and an active material layer formed on the current collector In addition, the active material layer is formed of the negative electrode carbon material (C) for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 7 or the method according to any one of claims 8 to 11. A non-aqueous secondary battery comprising the produced carbon material for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery (C).
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