JPWO2017110796A1 - Carbon material for secondary battery negative electrode, active material for secondary battery negative electrode, secondary battery negative electrode and secondary battery - Google Patents

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Abstract

本発明は、負極活物質層と負極集電体との間に高い剥離強度を与えつつも低抵抗の二次電池負極を実現する二次電池負極用炭素材、上記二次電池負極用炭素材を含んで生成される二次電池負極用活物質、当該二次電池負極用活物質を用いて構成される二次電池負極、および当該二次電池負極を用いる二次電池を提供する。本発明の二次電池負極用炭素材は、規格化水蒸気吸着等温線における規格化水蒸気吸着量が0.5となる際の相対圧が0.2以上0.8以下の範囲である炭素粒子を含む。The present invention provides a carbon material for a secondary battery negative electrode that realizes a low-resistance secondary battery negative electrode while providing high peel strength between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector, and the carbon material for a secondary battery negative electrode described above. There are provided a secondary battery negative electrode active material produced by containing the secondary battery negative electrode active material, a secondary battery negative electrode configured using the secondary battery negative electrode active material, and a secondary battery using the secondary battery negative electrode. The carbon material for secondary battery negative electrode of the present invention comprises carbon particles whose relative pressure when the normalized water vapor adsorption amount in the standardized water vapor adsorption isotherm is 0.5 is in the range of 0.2 to 0.8. Including.

Description

本発明は、二次電池負極用炭素材、二次電池負極用活物質、二次電池負極および二次電池に関する。   The present invention relates to a carbon material for a secondary battery negative electrode, an active material for a secondary battery negative electrode, a secondary battery negative electrode, and a secondary battery.

近年、携帯電話などの小型電気製品から自動車など大型機械製品まで種々の技術分野で二次電池の利用が検討されている。二次電池としては、電解質として有機電解質液等を使用する非水電解液二次電池、または固体電解質を使用する固体電池など種々のタイプが検討されている。いずれのタイプの二次電池においても、従来の二次電池の負極活物質には、ハードカーボンまたは黒鉛などの炭素材が汎用されている。   In recent years, the use of secondary batteries has been studied in various technical fields ranging from small electrical products such as mobile phones to large machine products such as automobiles. As the secondary battery, various types such as a non-aqueous electrolyte secondary battery using an organic electrolyte solution or the like as an electrolyte or a solid battery using a solid electrolyte have been studied. In any type of secondary battery, a carbon material such as hard carbon or graphite is widely used as the negative electrode active material of the conventional secondary battery.

二次電池負極は、粒子状の炭素材などで構成される負極活物質に加えて増粘剤やバインダー(結着剤)その他の添加剤を水性溶媒に配合し、攪拌して負極スラリーを生成し、この負極スラリーを銅箔などの負極集電体に塗布および乾燥させて作製することが一般的である。増粘剤は負極スラリーの粘度を所望に調整し、結着剤は負極スラリーと負極集電体との密着性を向上させる。特許文献1には、増粘剤としてカルボキシルメチルセルロースを用い、結着剤としてスチレン・ブタジエンゴムを用いることが記載されている。   For secondary battery negative electrodes, in addition to the negative electrode active material composed of particulate carbon materials, etc., thickeners, binders (binders) and other additives are blended in aqueous solvents and stirred to produce negative electrode slurries. In general, the negative electrode slurry is applied to a negative electrode current collector such as a copper foil and dried. The thickener adjusts the viscosity of the negative electrode slurry as desired, and the binder improves the adhesion between the negative electrode slurry and the negative electrode current collector. Patent Document 1 describes that carboxymethyl cellulose is used as a thickener and styrene-butadiene rubber is used as a binder.

特開平11−162451号公報JP-A-11-162451

負極スラリーに結着剤を混合することで負極スラリーと負極集電体との密着性が向上し、作製される二次電池負極における負極活物質層と負極集電体との剥離強度が向上する。これにより二次電池負極の物理的強度が向上する。しかしながら、結着剤には粘着性を有するエラストマー材料が一般に用いられ、そしてエラストマー材料は導電性が低いことから結着剤を配合することで負極活物質層の電気抵抗は増大するという問題がある。   By mixing the binder with the negative electrode slurry, the adhesion between the negative electrode slurry and the negative electrode current collector is improved, and the peel strength between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector in the produced secondary battery negative electrode is improved. . Thereby, the physical strength of the secondary battery negative electrode is improved. However, an adhesive elastomer material is generally used for the binder, and since the elastomer material has low conductivity, there is a problem that the electrical resistance of the negative electrode active material layer is increased by blending the binder. .

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、負極活物質層と負極集電体との間に高い剥離強度を与えつつも低抵抗の二次電池負極を実現する二次電池負極用炭素材を提供するものである。また本発明は、上記の二次電池負極用炭素材を含んで生成される二次電池負極用活物質、当該二次電池負極用活物質を用いて構成される二次電池負極、および当該二次電池負極を用いる二次電池を提供する。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a secondary battery negative electrode charcoal that realizes a low battery secondary battery negative electrode while providing high peel strength between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector. The material is provided. The present invention also provides an active material for a secondary battery negative electrode produced by including the carbon material for a secondary battery negative electrode, a secondary battery negative electrode configured using the active material for a secondary battery negative electrode, and the secondary battery negative electrode. A secondary battery using a secondary battery negative electrode is provided.

本発明者の検討によれば、炭素粒子の親水性が所定の範囲内であることで、水性溶媒の存在下で炭素粒子と結着剤とが良好に結合し、負極集電体に塗布された負極スラリーを乾燥させた際に負極活物質層と負極集電体との密着性が極めて良好になることが明らかとなった。本発明者は上記の検討に基づき、炭素粒子の親水性の度合いを示す規格化水蒸気吸着量を所定の範囲とすることで上記の課題が解決されるとの知見に基づき本発明の完成に至った。   According to the study of the present inventors, the hydrophilicity of the carbon particles is within a predetermined range, so that the carbon particles and the binder are well bonded in the presence of the aqueous solvent and applied to the negative electrode current collector. It was found that when the negative electrode slurry was dried, the adhesion between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector was extremely good. Based on the above study, the present inventor has completed the present invention based on the knowledge that the above problem can be solved by setting the normalized water vapor adsorption amount indicating the degree of hydrophilicity of the carbon particles within a predetermined range. It was.

すなわち本発明の二次電池負極用炭素材は、規格化水蒸気吸着等温線における規格化水蒸気吸着量が0.5となる際の相対圧が0.2以上0.8以下の範囲である炭素粒子を含むものである。   That is, the carbon material for a secondary battery negative electrode of the present invention is a carbon particle having a relative pressure when the normalized water vapor adsorption amount in the standardized water vapor adsorption isotherm is 0.5 within a range of 0.2 to 0.8. Is included.

また本発明の二次電池負極用活物質は、本発明の二次電池負極用炭素材を含有するものである。また本発明の二次電池負極は、本発明の二次電池負極用活物質を含む二次電池負極用活物質層と、上記二次電池負極用活物質層が積層された負極用集電体と、を有するものである。また本発明の二次電池は、本発明の二次電池負極と、電解層と、二次電池正極と、を備えるものである。   Moreover, the active material for secondary battery negative electrodes of this invention contains the carbon material for secondary battery negative electrodes of this invention. Further, the secondary battery negative electrode of the present invention includes a secondary battery negative electrode active material layer containing the secondary battery negative electrode active material of the present invention, and a negative electrode current collector in which the secondary battery negative electrode active material layer is laminated. And. Moreover, the secondary battery of this invention is equipped with the secondary battery negative electrode of this invention, an electrolysis layer, and a secondary battery positive electrode.

本発明によれば、結着剤と共に水性溶媒に配合される炭素粒子の規格化水蒸気吸着量を上記の範囲とすることで負極活物質層と負極集電体との間に高い剥離強度が実現される。このため、結着剤の配合量を低減させても負極活物質層と負極集電体との剥離強度を十分に得ることができ、二次電池負極の抵抗を抑制することが可能である。したがって、本発明の二次電池負極用炭素材を用いることで二次電池の充放電時における電気抵抗の増大を抑制可能な二次電池負極用活物質、二次電池負極および二次電池を提供することができる。   According to the present invention, high peel strength is realized between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector by setting the normalized water vapor adsorption amount of the carbon particles blended in the aqueous solvent together with the binder within the above range. Is done. For this reason, even if the blending amount of the binder is reduced, the peel strength between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector can be sufficiently obtained, and the resistance of the secondary battery negative electrode can be suppressed. Accordingly, an active material for a secondary battery negative electrode, a secondary battery negative electrode, and a secondary battery that can suppress an increase in electrical resistance during charging / discharging of the secondary battery by using the carbon material for a secondary battery negative electrode of the present invention is provided. can do.

炭素材の規格化水蒸気吸着等温線を表すグラフである。It is a graph showing the normalization water vapor adsorption isotherm of a carbon material. 本発明の炭素材を用いて製造された負極を備えるリチウムイオン二次電池の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a lithium ion secondary battery provided with the negative electrode manufactured using the carbon material of this invention.

本発明の実施形態にかかる二次電池負極用炭素材(以下、単に炭素材ともいう)、二次電池負極用活物質(以下、単に負極用活物質ともいう)、二次電池負極(以下、単に負極ともいう)、および二次電池について順に説明する。   A secondary battery negative electrode carbon material (hereinafter also simply referred to as a carbon material), a secondary battery negative electrode active material (hereinafter also simply referred to as a negative electrode active material), a secondary battery negative electrode (hereinafter referred to as a negative electrode active material) according to an embodiment of the present invention. The secondary battery will be described in order.

尚、本発明の炭素材、負極用活物質、または負極が用いられる二次電池、および本発明の二次電池としては、たとえばリチウムイオン二次電池またはナトリウムイオン二次電池などのアルカリ金属二次電池を挙げることができる。ただし、当該二次電池は、これに限定されず、他の電荷担体を吸蔵放出する形式の二次電池、非水電解液二次電池、または固体二次電池などの種々の形式を包含する。以下の説明では、二次電池として、リチウムイオン二次電池を例に説明する。   As the secondary battery in which the carbon material of the present invention, the negative electrode active material, or the negative electrode is used, and the secondary battery of the present invention, for example, an alkali metal secondary such as a lithium ion secondary battery or a sodium ion secondary battery is used. A battery can be mentioned. However, the secondary battery is not limited to this, and includes various types such as a secondary battery that occludes and releases other charge carriers, a non-aqueous electrolyte secondary battery, or a solid secondary battery. In the following description, a lithium ion secondary battery will be described as an example of a secondary battery.

<炭素材>
本実施形態の二次電池負極用炭素材は、負極用活物質の材料として用いることができる炭素材料である。かかる炭素材は、規格化水蒸気吸着等温線における規格化水蒸気吸着量が0.5となる際の相対圧が0.2以上0.8以下の範囲である炭素粒子を含む。
<Carbon material>
The carbon material for a secondary battery negative electrode of the present embodiment is a carbon material that can be used as a material for an active material for a negative electrode. Such a carbon material includes carbon particles having a relative pressure in the range of 0.2 to 0.8 when the normalized water vapor adsorption amount in the standardized water vapor adsorption isotherm is 0.5.

はじめに、炭素材の水蒸気吸着特性について説明する。図1は炭素材の規格化水蒸気吸着等温線を表すグラフである。より詳細には、後述する実施例1から3、参考例1および2、ならびに比較例1にかかる炭素材の吸着等温線をそれぞれ規格化した規格化水蒸気吸着等温線を重ね合わせたグラフである。吸着等温線は、BELSORP−max(日本ベル株式会社製)などの市販のガス吸着量測定装置を用いて求めることができる。   First, the water vapor adsorption characteristics of the carbon material will be described. FIG. 1 is a graph showing a normalized water vapor adsorption isotherm of a carbon material. More specifically, it is a graph in which normalized water vapor adsorption isotherms obtained by normalizing the adsorption isotherms of carbon materials according to Examples 1 to 3, Reference Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 described later are superimposed. The adsorption isotherm can be determined using a commercially available gas adsorption amount measuring device such as BELSORP-max (manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.).

ここで、一般に吸着現象は、粒子の表面に対する分子の吸着から始まり、やがて粒子表面の全体を分子が覆うような状態になると急激に粒子内部の細孔等に当該分子の吸着が進むといわれている。一方、炭素粒子のように親水性かつ多孔質の材料に対する水の吸着の場合、粒子表面に対する水分子の吸着と同時に細孔の内部への吸着も進行すると考えられる。これに対し、水よりも分子サイズが遙かに大きい結着剤が炭素粒子に吸着する場合は、炭素粒子の表面に対して専ら吸着する。このため、炭素粒子に対する結着剤の結合の良否は、炭素粒子の内部に対する水の吸着を極力排除し、炭素粒子の表面に対する水の物理吸着のし易さに支配されると考えられる。
固体に対する気体の吸着現象に関して、吸着温度が一定であれば、単位質量の固体に対して吸着する気体分子の数(吸着数)は圧力にのみに依存し、かつ圧力を増加させると吸着数は単調増加することが知られている。また、吸着と脱着が平衡状態となることを吸着平衡といい、そのときの圧力を吸着平衡圧という。吸着平衡圧と飽和蒸気圧との比を相対圧といい、相対圧は0から1の値をとる。そして、相対圧を横軸に、気体の吸着量(吸着体積など)を縦軸にとってプロットしたものを吸着等温線という。吸着等温線の傾きは、相対圧を微小に増大させた場合の気体の吸着量の増加量を表す。言い換えると、吸着等温線には、固体の表面および細孔の内部に対して吸着可能な気体の全量が示され、固体の表面のみに対する物理吸着のし易さは現れない。
そこで本発明者は、炭素粒子に対する水蒸気の吸着現象が、はじめに炭素粒子の表面に発生してから細孔内部に進行していくことを踏まえ、吸着等温線のうち相対圧が所定以下の低圧領域における立ち上がりの傾きには炭素粒子の表面に対する水の吸着の速さが現れることに想到した。すなわち、炭素粒子の表面への吸着性が良好である場合、比較的低い相対圧で表面への吸着が発生するため、吸着等温線の立ち上がりは低圧側にシフトした状態となる。逆に炭素粒子の表面への吸着性が不良である場合、水の吸着は専ら細孔の内部に対して発生し、かつかかる吸着は吸着平衡に到達する近傍で発生することから、吸着等温線の立ち上がりは高圧側にシフトした状態となると考えられる。
このため本発明者は、吸着等温線そのものではなく、吸着等温線における縦軸(気体の吸着量)を吸脱着平衡状態での気体の吸着量(最大吸着量)で無次元化した規格化水蒸気吸着量に着目した。より詳細には、規格化水蒸気吸着量と相対圧との関係を表す規格化水蒸気吸着等温線において、最大吸着量の半分の気体が吸着する相対圧すなわち規格化水蒸気吸着量が0.5(図1に一点鎖線で示す)となる水蒸気の相対圧が、比較的低い相対圧である場合に、炭素粒子の表面に対する水の吸着が良好と判断できる。具体的には、相対圧が0.8(図1に二点鎖線で示す)以下であることで、炭素粒子の表面に対する水の吸着が十分に良好となり結着剤との結合が高まることが明らかとなっている。このことは後述する実施例において更に詳述する。
なお、本明細書において水蒸気吸着量とは、特に断りなき場合、常温(25℃)下におけるものをいう。
Here, it is generally said that the adsorption phenomenon starts from the adsorption of molecules to the surface of the particles, and eventually the adsorption of the molecules suddenly proceeds to the pores inside the particles when the entire particle surface is covered. Yes. On the other hand, in the case of adsorption of water to a hydrophilic and porous material such as carbon particles, it is considered that adsorption of water molecules to the particle surface and adsorption to the inside of the pore proceed. On the other hand, when a binder having a molecular size much larger than that of water is adsorbed on the carbon particles, it is adsorbed exclusively on the surface of the carbon particles. For this reason, it is considered that the quality of the binding of the binder to the carbon particles is governed by the ease of physical adsorption of water on the surface of the carbon particles by eliminating the adsorption of water to the inside of the carbon particles as much as possible.
Regarding the adsorption phenomenon of gas on solids, if the adsorption temperature is constant, the number of gas molecules adsorbed on a solid mass (adsorption number) depends only on the pressure, and if the pressure is increased, the number of adsorption is It is known to increase monotonically. Moreover, adsorption and desorption being in an equilibrium state is called adsorption equilibrium, and the pressure at that time is called adsorption equilibrium pressure. The ratio between the adsorption equilibrium pressure and the saturated vapor pressure is called a relative pressure, and the relative pressure takes a value from 0 to 1. A plot of relative pressure on the horizontal axis and gas adsorption amount (adsorption volume, etc.) on the vertical axis is called an adsorption isotherm. The slope of the adsorption isotherm represents the amount of increase in the amount of gas adsorbed when the relative pressure is slightly increased. In other words, the adsorption isotherm shows the total amount of gas that can be adsorbed on the surface of the solid and the inside of the pores, and the ease of physical adsorption only on the surface of the solid does not appear.
Therefore, the present inventor considered that the adsorption phenomenon of water vapor to the carbon particles first occurs on the surface of the carbon particles and then proceeds to the inside of the pores. It was conceived that the rate of water adsorption on the surface of the carbon particles appears in the slope of the rise. That is, when the adsorbability of the carbon particles on the surface is good, adsorption to the surface occurs at a relatively low relative pressure, so that the rise of the adsorption isotherm is shifted to the low pressure side. On the other hand, if the adsorptivity to the surface of the carbon particles is poor, the adsorption of water occurs exclusively inside the pores, and such adsorption occurs in the vicinity of reaching the adsorption equilibrium. It is considered that the rise of is shifted to the high pressure side.
For this reason, the present inventor does not use the adsorption isotherm itself, but the normalized water vapor in which the vertical axis (gas adsorption amount) in the adsorption isotherm is dimensionless with the gas adsorption amount (maximum adsorption amount) in the adsorption / desorption equilibrium state. We focused on the amount of adsorption. More specifically, in the normalized water vapor adsorption isotherm representing the relationship between the normalized water vapor adsorption amount and the relative pressure, the relative pressure at which half the maximum adsorption amount of gas is adsorbed, that is, the normalized water vapor adsorption amount is 0.5 (see FIG. In the case where the relative pressure of water vapor, which is indicated by a one-dot chain line in FIG. Specifically, when the relative pressure is 0.8 or less (indicated by a two-dot chain line in FIG. 1), the water adsorption on the surface of the carbon particles is sufficiently good and the bond with the binder is increased. It is clear. This will be described in more detail in the examples described later.
In addition, in this specification, the amount of water vapor adsorption refers to that at room temperature (25 ° C.) unless otherwise specified.

本実施形態の炭素材において、規格化水蒸気吸着量が0.5となる際の水蒸気の相対圧の好ましい下限は0.2である。これにより、内部に所定量の細孔が形成されており表面のみならず細孔内部にも所定以上に水蒸気が吸着する炭素材が選定されることとなる。このため、かかる炭素材を用いることで、二次電池負極においてリチウムイオンなどのアルカリ金属が進入するための細孔容積が過少となることが回避される。また上記の観点から、規格化水蒸気吸着量が0.5となる際の水蒸気の相対圧は、0.4以上が好ましく、また0.6以下が好ましい。   In the carbon material of this embodiment, the preferable lower limit of the relative pressure of water vapor when the normalized water vapor adsorption amount is 0.5 is 0.2. As a result, a carbon material is formed in which a predetermined amount of pores are formed inside and water vapor is adsorbed more than a predetermined amount not only on the surface but also inside the pores. For this reason, by using such a carbon material, it is avoided that the pore volume for alkali metals such as lithium ions to enter in the secondary battery negative electrode becomes too small. From the above viewpoint, the relative pressure of water vapor when the normalized water vapor adsorption amount is 0.5 is preferably 0.4 or more, and more preferably 0.6 or less.

本実施形態の炭素材に用いられる炭素粒子の規格化水蒸気吸着等温線は、0.4以上0.8以下の相対圧の範囲に変曲点を有することが好ましい。図1において、変曲点IPの概略位置を×印で示す。より詳細には、変曲点よりも下側の相対圧では、相対圧の微小増加に対する規格化水蒸気吸着量の増加量を示す増加率が緩やかであり、変曲点においてこの増加率が最大となり、更に変曲点よりも上側の相対圧ではこの増加率が再び減少して規格化水蒸気吸着等温線の傾きは緩やかになる。そして、規格化水蒸気吸着等温線における中程度の相対圧である0.4以上0.8以下の範囲に変曲点IPを有することで、それよりも低い相対圧で主として生じる炭素粒子の表面への水蒸気の吸着が良好に発生するといえる。これは、炭素粒子の表面に水蒸気が良好に吸着するため中程度の相対圧で規格化水蒸気吸着等温線の傾きは最大となって変曲点IPが発生するためと考えられる。また、規格化水蒸気吸着等温線の変曲点IPは、相対圧が0.4以上0.6以下の範囲にあることがより好ましい。   It is preferable that the normalized water vapor adsorption isotherm of the carbon particles used in the carbon material of the present embodiment has an inflection point in a range of relative pressure of 0.4 to 0.8. In FIG. 1, the approximate position of the inflection point IP is indicated by a cross. More specifically, at the relative pressure below the inflection point, the increase rate indicating the increase in the normalized water vapor adsorption amount with respect to a slight increase in the relative pressure is gradual, and this increase rate is maximum at the inflection point. Further, at the relative pressure above the inflection point, this increase rate decreases again, and the slope of the normalized water vapor adsorption isotherm becomes gentle. And by having the inflection point IP in the range of 0.4 to 0.8, which is an intermediate relative pressure in the normalized water vapor adsorption isotherm, to the surface of the carbon particles mainly generated at a lower relative pressure. It can be said that the adsorption of water vapor occurs satisfactorily. This is presumably because the inclination of the normalized water vapor adsorption isotherm is maximized at an intermediate relative pressure and the inflection point IP is generated because water vapor is favorably adsorbed on the surface of the carbon particles. The inflection point IP of the normalized water vapor adsorption isotherm is more preferably in the range of relative pressure of 0.4 or more and 0.6 or less.

更に、本実施形態の炭素粒子は、中程度の相対圧において規格化水蒸気吸着量が所定の上限から下限の範囲内に収まっていることが好ましい。この下限が過少であると炭素粒子の表面への親水性が不十分となって結着剤との結合が十分に得られず、この上限が過大であると炭素粒子の内部の細孔容積が過少となり二次電池の充放電量を十分に得ることが困難となる。より具体的には、本実施形態の炭素粒子は、規格化水蒸気吸着等温線において相対圧が0.5の際の規格化水蒸気吸着量が、0.2以上0.8以下の範囲(図1に両側矢印で示す)であることが好ましく、0.3以上0.6以下の範囲であることがより好ましい。   Further, the carbon particles of the present embodiment preferably have a normalized water vapor adsorption amount within a predetermined upper limit to lower limit range at an intermediate relative pressure. If this lower limit is too small, hydrophilicity to the surface of the carbon particles will be insufficient and sufficient binding with the binder will not be obtained, and if this upper limit is excessive, the pore volume inside the carbon particles will be low. It becomes too small and it becomes difficult to obtain a sufficient amount of charge / discharge of the secondary battery. More specifically, in the carbon particles of the present embodiment, the normalized water vapor adsorption amount when the relative pressure is 0.5 in the normalized water vapor adsorption isotherm is in the range of 0.2 to 0.8 (FIG. 1). Are indicated by double-sided arrows), and more preferably in the range of 0.3 to 0.6.

本実施形態において特定する、規格化水蒸気吸着量における好ましい範囲の水蒸気の相対圧を有する炭素粒子を含む炭素材を得る方法は特に限定されない。   The method for obtaining a carbon material containing carbon particles having a relative pressure of water vapor in a preferable range in the normalized water vapor adsorption amount specified in the present embodiment is not particularly limited.

本実施形態の炭素材は、単位体積当たりの表面積が10000cm−1以上であることが好ましい。これにより、本実施形態の炭素材は、リチウムイオンなどのアルカリ金属イオンの吸蔵放出能に優れ、電気抵抗を抑制する効果を発揮する。また、本実施形態の炭素材は、単位体積当たりの表面積が16000cm−1以下の範囲であり、極端に微小な炭素材の粒子が排除されていることが好ましい。単位体積当たりの表面積は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置により測定された個数基準の粒子径分布から得られたデータを用い、下記式(1)により算出することができる。
式(1)
単位体積当たりの面積(cm−1)=総表面積(cm)/総体積(cm) (1)
なお、粒子径分布は株式会社堀場製作所製のLA−920などの市販のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置で測定することができ、粒子径は粒子の直径を意味する。
The carbon material of the present embodiment preferably has a surface area per unit volume of 10,000 cm −1 or more. Thereby, the carbon material of this embodiment is excellent in the ability to occlude and release alkali metal ions such as lithium ions, and exhibits the effect of suppressing electrical resistance. The carbon material of the present embodiment has a surface area per unit volume of 16000 cm −1 or less, and it is preferable that extremely fine carbon material particles are excluded. The surface area per unit volume can be calculated by the following formula (1) using data obtained from a number-based particle size distribution measured by a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer.
Formula (1)
Area per unit volume (cm −1 ) = total surface area (cm 2 ) / total volume (cm 3 ) (1)
The particle size distribution can be measured by a commercially available laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device such as LA-920 manufactured by Horiba, Ltd., and the particle size means the particle diameter.

また、「総表面積」は、粒子径分布における各粒子径の粒子を真球に換算した際の表面積に各粒子径における粒子の頻度(%)を乗じた値の総和である。「総体積」とは、粒子径分布における各粒子径の粒子を真球に換算した際の体積に各粒子径における粒子の頻度(%)を乗じた値の総和である。「頻度」とは、測定に供された総粒子数に対する各粒子径における粒子の比率である。   Further, the “total surface area” is the sum of values obtained by multiplying the surface area when particles of each particle size in the particle size distribution are converted into true spheres by the frequency (%) of particles at each particle size. The “total volume” is the total sum of values obtained by multiplying the volume when the particles of each particle size in the particle size distribution are converted into true spheres by the frequency (%) of the particles at each particle size. “Frequency” is the ratio of particles at each particle size to the total number of particles subjected to measurement.

本実施形態の炭素材の好ましい態様の一つは、炭素材に含まれる炭素粒子の真比重が1.5g/cm以上1.7g/cm以下の範囲である。真比重が1.5g/cm以上である炭素粒子を選択することにより、充放電容量の値を安定させることできる。また真比重が1.7g/cm以下である炭素粒子を選択することにより、本実施形態の炭素材が用いられる二次電池の寿命特性の向上に貢献する。上記の真比重は、ブタノールを用いた真比重測定方法により求めることができる。One of the preferable aspects of the carbon material of the present embodiment is a range in which the true specific gravity of the carbon particles contained in the carbon material is 1.5 g / cm 3 or more and 1.7 g / cm 3 or less. By selecting carbon particles having a true specific gravity of 1.5 g / cm 3 or more, the charge / discharge capacity value can be stabilized. Further, by selecting carbon particles having a true specific gravity of 1.7 g / cm 3 or less, it contributes to the improvement of the life characteristics of the secondary battery in which the carbon material of the present embodiment is used. The true specific gravity can be determined by a true specific gravity measurement method using butanol.

本実施形態の炭素材に含まれる炭素粒子が上記好ましい範囲の真比重になるよう調整する方法は、特に限定されないが、たとえば、炭素材の原料の選定、または炭素材の原料の加熱条件によって、真比重を調整することが可能である。   The method for adjusting the carbon particles contained in the carbon material of the present embodiment to have a true specific gravity in the above preferred range is not particularly limited, but for example, depending on the selection of the carbon material raw material or the heating condition of the carbon material raw material, It is possible to adjust the true specific gravity.

以下に、本実施形態の炭素材の主材となる炭素について説明する。
本実施形態の炭素材は、主材として炭素を含み、必要に応じてさらに炭素以外の成分を含んでいてもよい。ここで炭素が主材であるとは、炭素材を100質量%としたときに、炭素が80質量%以上、好ましくは90質量%以上、より好ましくは、95質量%以上含まれていることをいう。本実施形態における炭素材に含まれる炭素は、実質的に粒状をなす炭素粒子である。本実施形態における炭素材は、上記炭素粒子と任意の添加剤とを含んでいてもよいし、実質的に炭素粒子のみから構成されていてもよい。
Below, carbon used as the main material of the carbon material of this embodiment is demonstrated.
The carbon material of this embodiment contains carbon as a main material, and may contain components other than carbon as necessary. Here, the term “carbon is a main material” means that carbon is contained in an amount of 80% by mass or more, preferably 90% by mass or more, and more preferably 95% by mass or more when the carbon material is 100% by mass. Say. Carbon contained in the carbon material in the present embodiment is carbon particles that are substantially granular. The carbon material in the present embodiment may contain the carbon particles and an optional additive, or may be substantially composed only of carbon particles.

炭素材における炭素以外の含有可能な任意成分は、特に限定されないが、たとえば窒素やリンを挙げることができる。炭素材に窒素が含まれていることによって、窒素の有する電気陰性度により、炭素材(特に、ハードカーボンを含む炭素材)に好適な電気的特性を付与することができる。   The optional component other than carbon in the carbon material is not particularly limited, and examples thereof include nitrogen and phosphorus. By including nitrogen in the carbon material, electrical characteristics suitable for the carbon material (particularly, carbon material containing hard carbon) can be imparted due to the electronegativity of nitrogen.

主材となる炭素は、負極活物質の材料となり、かつリチウムイオンなどの化学種を吸蔵放出可能な炭素であれば、適宜選択して使用することができる。具体的には、ハードカーボン、黒鉛などを挙げることができるが、これに限定されない。   The carbon used as the main material can be appropriately selected and used as long as it is a material for the negative electrode active material and can absorb and release chemical species such as lithium ions. Specific examples include hard carbon and graphite, but are not limited thereto.

以下に、本実施形態の炭素材における炭素粒子が、ハードカーボンを含む態様について説明する。   Below, the aspect in which the carbon particle in the carbon material of this embodiment contains hard carbon is demonstrated.

即ち、本実施形態の炭素材の好ましい態様の一つとして、当該炭素材に含まれる炭素粒子は、線源としてCuKα線を用いたX線回折法により求められる(002)面の平均面間隔d002が0.340nm以上であるハードカーボンを含むことができる。That is, as one preferred aspect of the carbon material of the present embodiment, the carbon particles contained in the carbon material are obtained by an X-ray diffraction method using CuKα rays as a radiation source. Hard carbon whose 002 is 0.340 nm or more can be included.

ハードカーボン(難黒鉛化性炭素)とは、グラファイト結晶構造が発達しにくい高分子を焼成して得られる炭素材であって、アモルファス(非晶質)な物質である。換言すると、ハードカーボンは、グラフェン構造を有しない炭素材料またはグラフェン構造を部分的にしか有しない炭素であって、上記特定の平均面間隔d002を有する。ハードカーボンの平均面間隔d002が0.340nm以上、特に0.360nm以上である場合には、リチウムイオンの吸蔵に伴う層間の収縮・膨張が起こり難くなるため、充放電サイクル性の低下を抑制できる。平均面間隔d002の上限は、特に規定されないが、たとえば0.390nm以下とすることができる。上記平均面間隔d002が0.390nm以下、特に0.380nm以下である場合にはリチウムイオンの吸蔵放出が円滑に行われ、充放電効率の低下を抑制できる。Hard carbon (non-graphitizable carbon) is a carbon material obtained by firing a polymer that does not easily develop a graphite crystal structure, and is an amorphous substance. In other words, the hard carbon is a carbon material that does not have a graphene structure or carbon that only partially has a graphene structure, and has the specific average interplanar spacing d 002 . When the average interplanar spacing d 002 of hard carbon is 0.340 nm or more, especially 0.360 nm or more, the shrinkage / expansion between layers due to occlusion of lithium ions is difficult to occur. it can. The upper limit of the average interplanar distance d 002 is not particularly defined, but can be set to 0.390 nm or less, for example. The average spacing d 002 is 0.390nm or less, particularly when it is 0.380nm or less performed smoothly absorbing and releasing lithium ions, it is possible to suppress the deterioration of the charge-discharge efficiency.

さらに、上記ハードカーボンは、c軸方向((002)面直交方向)の結晶子の大きさLcが0.8nm以上、5nm以下であることが好ましい。   Further, the hard carbon preferably has a crystallite size Lc of 0.8 nm or more and 5 nm or less in the c-axis direction ((002) plane orthogonal direction).

Lcを0.8nm以上、特に0.9nm以上とすることでリチウムイオンを吸蔵放出することができる炭素層間スペースが形成され、十分な充放電容量が得られるという効果があり、5nm以下、特に1.5nm以下とすることでリチウムイオンの吸蔵放出による炭素積層構造の崩壊や、電解液の還元分解を抑制し、充放電効率と充放電サイクル性の低下を抑制できるという効果がある。   By setting Lc to 0.8 nm or more, particularly 0.9 nm or more, there is an effect that a space between carbon layers capable of occluding and releasing lithium ions is formed, and a sufficient charge / discharge capacity can be obtained. By setting the thickness to 0.5 nm or less, it is possible to suppress the collapse of the carbon laminate structure due to the occlusion and release of lithium ions and the reductive decomposition of the electrolytic solution, and to suppress the decrease in charge / discharge efficiency and charge / discharge cycleability.

Lcは以下のようにして算出される。
X線回折測定から求められるスペクトルにおける002面ピークの半値幅と回折角から次のScherrerの式を用いて決定した。
Lc is calculated as follows.
It was determined from the half width of the 002 plane peak and the diffraction angle in the spectrum obtained from the X-ray diffraction measurement using the following Scherrer equation.

Lc=0.94λ/(βcosθ) (Scherrerの式)
Lc:結晶子の大きさ
λ:陰極から出力される特性X線Kα1の波長
β:ピークの半値幅(ラジアン)
θ:スペクトルの反射角度
Lc = 0.94λ / (βcosθ) (Scherrer equation)
Lc: crystallite size λ: wavelength of characteristic X-ray K α1 output from the cathode β: half width of peak (radian)
θ: Reflection angle of spectrum

ハードカーボンにおけるX線回折スペクトルは、島津製作所製・X線回折装置「XRD−7000」により測定することができる。ハードカーボンにおける、上記平均面間隔の測定方法は以下の通りである。   The X-ray diffraction spectrum of hard carbon can be measured by an X-ray diffractometer “XRD-7000” manufactured by Shimadzu Corporation. The method for measuring the average spacing in hard carbon is as follows.

ハードカーボンのX線回折測定から求められるスペクトルより、平均面間隔dを以下のBragg式より以下のとおり算出することができる。   From the spectrum obtained from the X-ray diffraction measurement of hard carbon, the average interplanar spacing d can be calculated as follows from the following Bragg equation.

λ=2×dhkl×sinθ (Bragg式)(dhkl=d002
λ:陰極から出力される特性X線Kα1の波長
θ:スペクトルの反射角度
λ = 2 × d hkl × sin θ (Bragg equation) (d hkl = d 002 )
λ: wavelength of characteristic X-ray K α1 output from the cathode θ: reflection angle of spectrum

ハードカーボンである炭素粒子は、その表面全体において、リチウムイオンの吸蔵放出が可能であるという特性を有する。そのため、上述した範囲の単位体積当たりの表面積を示すハードカーボンの炭素粒子を含む炭素材は、表面積の増大によりリチウムイオンの吸蔵放出能に優れるという効果が顕著に発揮される。即ち、ハードカーボンである炭素粒子を含む本実施形態の炭素材は、本実施形態の構成により生じる作用を充分に享受し、優れた効果を発揮する。   Carbon particles, which are hard carbon, have the property that lithium ions can be occluded and released over the entire surface. Therefore, the carbon material containing the carbon particles of hard carbon having a surface area per unit volume in the above-described range exhibits a remarkable effect of being excellent in the ability to occlude and release lithium ions by increasing the surface area. That is, the carbon material of the present embodiment that includes carbon particles that are hard carbon sufficiently enjoys the effects produced by the configuration of the present embodiment and exhibits excellent effects.

上述のとおり炭素粒子にハードカーボンを含むことにより得られる効果を充分に享受する観点からは、本実施形態における炭素粒子は、ハードカーボンを90質量%以上含んでいてもよい。   From the viewpoint of fully enjoying the effects obtained by including hard carbon in the carbon particles as described above, the carbon particles in the present embodiment may contain 90% by mass or more of hard carbon.

上記ハードカーボンの原材料は、特に限定されず、例えば、熱硬化性樹脂、または熱可塑性樹脂などの樹脂材料を挙げることができる。また上記原材料は、エチレン製造時に副生する石油系のタールまたはピッチ、石炭乾留時に生成するコールタール、コールタールの低沸点成分を蒸留除去した重質成分またはピッチ、および石炭の液化により得られるタールまたはピッチ等の石油系または石炭系の材料、ならびに前述する石油系または石炭系の材料を架橋処理したもの等を挙げることができる。上述したハードカーボンの原材料は、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、ヤシ殻などの植物材料をハードカーボンの原材料とすることもできる。   The raw material of the hard carbon is not particularly limited, and examples thereof include a resin material such as a thermosetting resin or a thermoplastic resin. The raw materials include petroleum-based tar or pitch produced as a by-product during ethylene production, coal tar produced during coal dry distillation, heavy component or pitch obtained by distilling off low-boiling components of coal tar, and tar obtained by coal liquefaction. Examples thereof include petroleum-based or coal-based materials such as pitch, and those obtained by crosslinking the above-described petroleum-based or coal-based materials. The hard carbon raw materials described above can be used alone or in combination of two or more. Also, plant materials such as coconut shells can be used as raw materials for hard carbon.

上記熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂などのフェノール樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、シアネート樹脂、フラン樹脂、ケトン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、またはウレタン樹脂などを挙げることができる。また炭素材の原料は、これらが種々の成分で変性された変性物であってもよい。   The thermosetting resin is not particularly limited, and examples thereof include phenolic resins such as novolac type phenolic resin and resol type phenolic resin, epoxy resins such as bisphenol type epoxy resin and novolac type epoxy resin, melamine resin, urea resin, and aniline. Examples thereof include resins, cyanate resins, furan resins, ketone resins, unsaturated polyester resins, and urethane resins. The carbon material may be a modified product obtained by modifying these materials with various components.

上記熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリル−スチレン(AS)樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂、ポリプロピレン、塩化ビニル、メタクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、またはポリフタルアミドなどが挙げられる。   The thermoplastic resin is not particularly limited. For example, polyethylene, polystyrene, polyacrylonitrile, acrylonitrile-styrene (AS) resin, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, polypropylene, vinyl chloride, methacrylic resin, polyethylene terephthalate, Examples include polyamide, polycarbonate, polyacetal, polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether sulfone, polyether ether ketone, polyether imide, polyamide imide, polyimide, and polyphthalamide.

特にハードカーボンに用いられる主成分となる樹脂としては、熱硬化性樹脂が好ましい。これにより、ハードカーボンの残炭率をより高めることができる。   In particular, a thermosetting resin is preferable as the main component resin used for hard carbon. Thereby, the residual carbon rate of hard carbon can be raised more.

熱硬化性樹脂の中でも、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、もしくはアニリン樹脂、またはこれらの変性物から選ばれる樹脂がハードカーボンの主成分となる樹脂として好ましい。これにより、炭素材の設計の自由度が広がり、低価格で製造することができる。また、サイクル時の安定性、および、大電流の入出力特性をさらに高いものとすることができる。   Among thermosetting resins, a resin selected from a novolak-type phenol resin, a resol-type phenol resin, a melamine resin, a furan resin, an aniline resin, or a modified product thereof is preferable as a resin that is a main component of hard carbon. Thereby, the freedom degree of design of a carbon material spreads and it can manufacture at low cost. Further, the stability during cycling and the input / output characteristics of a large current can be further improved.

また、熱硬化性樹脂を用いる場合には、その硬化剤を併用することができる。上記硬化剤は、特に限定されず、公知の硬化剤を用いることができる。例えば、ノボラック型フェノール樹脂の場合はヘキサメチレンテトラミン、レゾール型フェノール樹脂、ポリアセタール、またはパラホルムなどを硬化剤として用いることができる。またエポキシ樹脂の場合は、脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミンなどのポリアミン化合物、酸無水物、イミダゾール化合物、ジシアンジアミド、ノボラック型フェノール樹脂、ビスフェノール型フェノール樹脂、またはレゾール型フェノール樹脂などを硬化剤として用いることができる。   Moreover, when using a thermosetting resin, the hardening | curing agent can be used together. The said hardening | curing agent is not specifically limited, A well-known hardening | curing agent can be used. For example, in the case of a novolac type phenol resin, hexamethylenetetramine, resol type phenol resin, polyacetal, paraform or the like can be used as a curing agent. In the case of epoxy resins, use polyamine compounds such as aliphatic polyamines and aromatic polyamines, acid anhydrides, imidazole compounds, dicyandiamide, novolac-type phenol resins, bisphenol-type phenol resins, or resole-type phenol resins as curing agents. Can do.

次に本実施形態の炭素材における炭素粒子が、黒鉛を含む態様について説明する。
黒鉛とは、炭素の同素体の1つであり、六炭素環が連なった層からできている層状格子をなす六方晶系、六角板状結晶の物質である。所謂、グラフェン構造を有する。上記黒鉛は、天然黒鉛と人造黒鉛を含む。
黒鉛は、放電初期から放電末期まで電圧変化が少ないという望ましい性質を有しており、放電末期まで安定した高い電圧を維持可能である。本実施形態の炭素材に含まれる炭素粒子の一部または全部が黒鉛から構成されていてもよい。
Next, the aspect in which the carbon particles in the carbon material of the present embodiment include graphite will be described.
Graphite is one of the allotropes of carbon, and is a hexagonal hexagonal plate crystal material that forms a layered lattice made of layers of six-carbon rings. It has a so-called graphene structure. The graphite includes natural graphite and artificial graphite.
Graphite has a desirable property that there is little voltage change from the beginning of discharge to the end of discharge, and can maintain a stable high voltage until the end of discharge. Part or all of the carbon particles contained in the carbon material of the present embodiment may be made of graphite.

ハードカーボンおよび黒鉛の長所をそれぞれ活かし、バランスのよい炭素材を提供するという観点から、本実施形態の炭素材における炭素粒子は、ハードカーボンおよび黒鉛を含んでいてもよい。
炭素粒子としてハードカーボンおよび黒鉛の両方を含む本実施形態の態様は、顕微鏡観察において、ハードカーボンの粒子と黒鉛の粒子とが個別独立に観察される場合と、両者が融合または結着し、見かけ上、一体的に観察される場合と、を含む。
The carbon particles in the carbon material of the present embodiment may contain hard carbon and graphite from the viewpoint of providing a well-balanced carbon material by utilizing the advantages of hard carbon and graphite.
The aspect of the present embodiment that includes both hard carbon and graphite as the carbon particles is the case where the hard carbon particles and the graphite particles are individually observed in the microscopic observation, and the two are fused or bound, and the appearance is And the case of being integrally observed.

本実施形態の炭素材におけるハードカーボンと黒鉛との含有比率は特に限定されない。しかし、単位体積当たりの表面積が所定範囲内であるハードカーボンを多く含むことによって本実施形態の所期の課題を良好に解決するという観点からは、以下の比率の範囲であることが好ましい。即ち、ハードカーボンと黒鉛とを含む態様の本実施形態の炭素材において、炭素材における両者の質量比は、ハードカーボン:黒鉛=51質量%:49質量%から95質量%:5質量%の範囲であることが好ましい。   The content ratio of hard carbon and graphite in the carbon material of the present embodiment is not particularly limited. However, from the viewpoint of satisfactorily solving the desired problem of the present embodiment by including a large amount of hard carbon having a surface area per unit volume within a predetermined range, the following ratio ranges are preferable. That is, in the carbon material according to the present embodiment including hard carbon and graphite, the mass ratio of both in the carbon material is in the range of hard carbon: graphite = 51 mass%: 49 mass% to 95 mass%: 5 mass%. It is preferable that

負極スラリーに配合する炭素材以外の成分について説明する。負極スラリーには水性溶媒を用いるとよい。
増粘剤としては、カルボキシメチルセルロースまたはその塩を用いることができる。
結着剤(バインダー)としては、有機高分子結着剤、具体的にはポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系高分子、またはスチレン・ブタジエンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴムなどのゴム状高分子を用いることができる。これらは、表面修飾などにより改質されたものであってもよい。
Components other than the carbon material blended in the negative electrode slurry will be described. An aqueous solvent may be used for the negative electrode slurry.
As the thickener, carboxymethylcellulose or a salt thereof can be used.
Binders (binders) include organic polymer binders, specifically fluoropolymers such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, or rubbery high polymers such as styrene-butadiene rubber, butyl rubber, and butadiene rubber. Molecules can be used. These may be modified by surface modification or the like.

結着剤は、負極スラリーに配合する炭素材の質量を基準として、0.01質量%以上5質量%以下、好ましくは0.1質量%以上3質量%以下の割合で配合するとよい。本実施形態の炭素材は親水性が高く結着剤との結合が良好であるため結着剤を上記の配合率に抑制しても、電極における負極活物質層と負極集電体との間に十分な剥離強度を得ることができる。また結着剤の配合量を抑制することで負極集電体を低抵抗にすることが可能である。   The binder may be blended at a ratio of 0.01% by mass to 5% by mass, preferably 0.1% by mass to 3% by mass, based on the mass of the carbon material blended in the negative electrode slurry. Since the carbon material of the present embodiment has high hydrophilicity and good binding to the binder, even if the binder is suppressed to the above-mentioned blending ratio, the gap between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector in the electrode Sufficient peel strength can be obtained. Moreover, it is possible to make a negative electrode collector low resistance by suppressing the compounding quantity of a binder.

増粘剤や結着剤は水性溶媒中に分散して用いられるため、親水性が高い炭素材の粒子には増粘剤や結着剤が容易に吸着する。この結果、増粘剤や結着剤が均一に分散した負極スラリーを作製することができ、かかる負極スラリーを負極集電体に塗布して作製された電極は負極活物質層と負極集電体との密着強度が良好となる。   Since the thickener and the binder are used by being dispersed in an aqueous solvent, the thickener and the binder are easily adsorbed on the highly hydrophilic carbon material particles. As a result, a negative electrode slurry in which the thickener and the binder are uniformly dispersed can be prepared. The electrode prepared by applying the negative electrode slurry to the negative electrode current collector has the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector. Adhesion strength with is improved.

負極スラリーには、必要に応じてさらに粘度調整剤や導電材を添加してもよい。
粘度調整剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、アルコールを例示することができる。
導電材としては、たとえばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、気相法炭素繊維などのいずれかまたは組み合わせを用いることができる。導電材の配合量は、特に限定されないが、たとえば負極用活物質100質量部に対して、2質量部以上10質量部以下が好ましく、さらに好ましくは3質量部以上7質量部以下である。
A viscosity modifier and a conductive material may be further added to the negative electrode slurry as necessary.
Examples of the viscosity modifier include N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, and alcohol.
As the conductive material, for example, any one or a combination of acetylene black, ketjen black, vapor grown carbon fiber, and the like can be used. Although the compounding quantity of a electrically conductive material is not specifically limited, For example, 2 mass parts or more and 10 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of negative electrode active materials, More preferably, they are 3 mass parts or more and 7 mass parts or less.

次に、本実施形態の炭素材の製造方法の例について説明する。ここでは炭素材に含まれる炭素がハードカーボンである態様を例に説明するが、これは本実施形態を何ら制限するものではない。   Next, an example of the carbon material manufacturing method of the present embodiment will be described. Here, an example in which the carbon contained in the carbon material is hard carbon will be described as an example, but this does not limit the present embodiment.

本実施形態の炭素材を製造するために、まず原材料、または原材料を含む組成物を準備する。上記原材料は、上述したハードカーボンの原材料となる樹脂または植物材料等から選択された1種または2種以上である。また上記組成物は、上記原材料および任意の添加材を含む。以下の説明では、組成物を用いて炭素材を製造する方法を具体的に説明するが、後述する硬化処理、硬化物の粉砕処理、および炭化処理は、実質的に原材料だけを用いて炭素材を製造する場合も同様である。   In order to produce the carbon material of the present embodiment, first, a raw material or a composition containing the raw material is prepared. The said raw material is 1 type (s) or 2 or more types selected from resin or plant material etc. which become the raw material of the hard carbon mentioned above. Moreover, the said composition contains the said raw material and arbitrary additives. In the following description, a method for producing a carbon material using the composition will be described in detail. However, the curing treatment, the pulverization treatment of the cured product, and the carbonization treatment described later are substantially performed using only raw materials. The same applies to the case of manufacturing.

組成物の調製のための装置としては特に限定されないが、例えば、原材料と添加材とを溶融混合する場合には、混練ロール、単軸あるいは二軸ニーダーなどの混練装置を用いることができる。また、原材料と添加材とを溶解混合する場合は、ヘンシェルミキサー、ディスパーザなどの混合装置を用いることができ、また粉砕混合を行う場合には、例えば、ハンマーミル、ジェットミルなどの装置を用いることができる。
尚、製造される炭素材に所望の特性を付与するために、上記組成物の調整の際に、または後述する硬化処理の後であって炭化処理の前に、金属、顔料、滑剤、帯電防止剤、酸化防止剤などの添加材をさらに添加してもよい。
The apparatus for preparing the composition is not particularly limited. For example, when the raw material and the additive are melt-mixed, a kneading apparatus such as a kneading roll, a uniaxial or biaxial kneader can be used. In addition, when the raw materials and additives are dissolved and mixed, a mixing device such as a Henschel mixer or a disperser can be used, and when performing pulverization and mixing, for example, a device such as a hammer mill or a jet mill can be used. Can do.
In addition, in order to impart desired characteristics to the carbon material to be produced, metals, pigments, lubricants, antistatic agents are prepared during the preparation of the above composition or after the curing treatment described later and before the carbonization treatment. Additives such as additives and antioxidants may be further added.

次に、上述のとおり準備された組成物に対し硬化処理を行う。硬化処理を行うことで、組成物に含まれる原材料を硬化させて不融化させることができる。これによって、炭化処理前に樹脂組成物の粉砕処理を行った場合でも、粉砕後の組成物あるいは樹脂等が炭化処理時に再融着するのを防ぎ、所望の粒子径の炭素粒子を効率的に得ることができる。   Next, a curing process is performed on the composition prepared as described above. By performing the curing treatment, the raw materials contained in the composition can be cured and infusible. As a result, even when the resin composition is pulverized before the carbonization treatment, the crushed composition or resin is prevented from being re-fused during the carbonization treatment, and carbon particles having a desired particle diameter are efficiently obtained. Can be obtained.

硬化処理の条件は特に限定されないが、例えば、組成物に含まれる原料に硬化反応を生じさせ得る温度(たとえば200℃以上600℃以下)で1時間以上10時間以下の加熱を行うことができる。硬化処理において用いられる加熱装置は、特に限定されず、大型連続炉、中型バッチ炉、または小型炉を適宜選択して使用することができる。   Although the conditions for the curing treatment are not particularly limited, for example, heating can be performed for 1 hour or more and 10 hours or less at a temperature (for example, 200 ° C. or more and 600 ° C. or less) at which a raw material included in the composition can cause a curing reaction. The heating device used in the curing process is not particularly limited, and a large continuous furnace, a medium batch furnace, or a small furnace can be appropriately selected and used.

次に粉砕処理を行う。粉砕処理は、一般的には上記硬化処理の後、後述する炭化処理の前に行うが、本実施形態の炭素材の製造は、硬化処理を省略し、原材料または組成物の調製の後、炭化処理の前に粉砕処理を行うこともできる。   Next, a grinding process is performed. The pulverization process is generally performed after the above-described curing process and before the carbonization process described later. However, in the production of the carbon material of the present embodiment, the curing process is omitted, and after the preparation of the raw material or the composition, the carbonization is performed. A pulverization process can also be performed before a process.

粉砕処理における粉砕方法は特に限定されないが、たとえば任意の粉砕装置を用いることができる。上記粉砕装置としては、ボールミル装置、振動ボールミル装置、ロッドミル装置、ビーズミル装置などの衝撃型粉砕装置、またはサイクロンミル装置、ジェットミル装置、乾式気流粉砕装置など気流粉砕装置を挙げることができるがこれに限定されない。粉砕処理において、これらの装置を1種または2種以上使用し、または、1種の装置で複数回粉砕して用いてもよい。また粉砕処理において、これらの装置に加え、篩などを用いて適宜、分級してもよく、また分級機能を有する粉砕装置を用いてもよい。   The pulverization method in the pulverization process is not particularly limited, and for example, an arbitrary pulverizer can be used. Examples of the pulverizer include impact mills such as ball mills, vibrating ball mills, rod mills, and bead mills, and airflow pulverizers such as cyclone mills, jet mills, and dry air pulverizers. It is not limited. In the pulverization treatment, these devices may be used alone or in combination of two or more, or may be used by pulverizing a plurality of times with one device. In the pulverization treatment, in addition to these apparatuses, classification may be appropriately performed using a sieve or a pulverization apparatus having a classification function may be used.

次に炭化処理について説明する。
ハードカーボンを含む炭素材を製造するために、上記組成物または上記組成物の硬化物を炭化処理する。炭化処理は、1回または2回以上行ってもよい。たとえば比較的に低温(たとえば200℃以上800℃未満)でプレ炭化処理を行い、その後に高温(例えば800℃以上3000℃以下)で炭化処理を行ってもよい。またプレ炭化処理と上述した硬化処理を同時に行ってもよい。
Next, the carbonization process will be described.
In order to produce a carbon material containing hard carbon, the composition or a cured product of the composition is carbonized. The carbonization treatment may be performed once or twice or more. For example, the pre-carbonization treatment may be performed at a relatively low temperature (for example, 200 ° C. or more and less than 800 ° C.), and then the carbonization treatment may be performed at a high temperature (for example, 800 ° C. or more and 3000 ° C. or less). Moreover, you may perform a pre carbonization process and the hardening process mentioned above simultaneously.

炭化処理の条件は特に限定されないが、例えば、常温から1℃/時間以上200℃/時間以下の範囲の昇温速度で昇温し、800℃以上3000℃以下の範囲の温度を0.1時間以上50時間以下、好ましくは0.5時間以上10時間以下保持して行うことができる。炭化処理時の雰囲気は特に限定されず、例えば窒素もしくはヘリウムガスなどの不活性ガスを含む不活性ガス雰囲気、上記付加性ガス雰囲気に微量の酸素を含む不活性ガス雰囲気、または水素などの還元ガスを主として含む還元ガス雰囲気を採用することが好ましい。かかるガス雰囲気を選択することによって、樹脂などの原材料の熱分解(酸化分解)を抑制し、所望の炭素粒子を含む炭素材を得ることができる。   The conditions for the carbonization treatment are not particularly limited. For example, the temperature is raised from normal temperature to a temperature increase rate in the range of 1 ° C./hour to 200 ° C./hour, and the temperature in the range of 800 ° C. to 3000 ° C. is set for 0.1 hour. It can be carried out by holding for not less than 50 hours, preferably not less than 0.5 hours and not more than 10 hours. The atmosphere during the carbonization treatment is not particularly limited. For example, an inert gas atmosphere containing an inert gas such as nitrogen or helium gas, an inert gas atmosphere containing a small amount of oxygen in the additive gas atmosphere, or a reducing gas such as hydrogen. It is preferable to employ a reducing gas atmosphere mainly containing. By selecting such a gas atmosphere, it is possible to suppress thermal decomposition (oxidative decomposition) of raw materials such as a resin and obtain a carbon material containing desired carbon particles.

以上の製造方法で、ハードカーボンの炭素粒子を含む本実施形態の炭素材を製造することができる。変形例としては、原料となる組成物に予め黒鉛を配合し、ハードカーボンと黒鉛とを含む本実施形態の炭素材を製造することができる。また異なる変形例として、上述のとおり得られたハードカーボンの炭素粒子を含む炭素材に、適当な粒子径に粉砕した黒鉛を混合し、これによってハードカーボンと黒鉛とを含む本実施形態の炭素材を製造することもできる。   With the above manufacturing method, the carbon material of the present embodiment including hard carbon carbon particles can be manufactured. As a modification, the carbon material of this embodiment containing hard carbon and graphite can be produced by preliminarily blending graphite with a composition as a raw material. Further, as a different modification, the carbon material of the present embodiment containing hard carbon and graphite is mixed with the carbon material containing the carbon particles of hard carbon obtained as described above and mixed with graphite pulverized to an appropriate particle size. Can also be manufactured.

以下に、本実施形態の炭素材を含む本実施形態の負極用活物質、当該負極用活物質を含む負極用活物質層を備える本実施形態の二次電池負極、および当該二次電池負極を備える本実施形態の二次電池について説明する。   The negative electrode active material of the present embodiment including the carbon material of the present embodiment, the secondary battery negative electrode of the present embodiment including the negative electrode active material layer including the negative electrode active material, and the secondary battery negative electrode The secondary battery of this embodiment provided will be described.

<負極用活物質>
本実施形態の二次電池負極用活物質は、上述した本実施形態の二次電池負極用炭素材を含有する。
上述した電気抵抗抑制効果を発揮する本実施形態の炭素材を含有することによって、本実施形態の負極用活物質は、負極の低温環境下での著しい電気抵抗の増大を抑制し、優れた充放電効率の発揮に貢献する。本実施形態において負極用活物質とは、二次電池負極において電荷担体となる化学種を吸蔵放出し得る材料をいう。上記化学種は、例えばアルカリ金属イオン二次電池においては、リチウムイオンまたはナトリウムイオンなどを挙げることができる。
<Active material for negative electrode>
The active material for secondary battery negative electrode of this embodiment contains the carbon material for secondary battery negative electrode of this embodiment mentioned above.
By including the carbon material of the present embodiment that exhibits the above-described electrical resistance suppressing effect, the negative electrode active material of the present embodiment suppresses a significant increase in electrical resistance in a low-temperature environment of the negative electrode, and is excellent in charge. Contributes to the discharge efficiency. In the present embodiment, the negative electrode active material refers to a material that can occlude and release chemical species serving as a charge carrier in a secondary battery negative electrode. Examples of the chemical species include lithium ions or sodium ions in an alkali metal ion secondary battery.

負極用活物質とは、アルカリ金属イオン電池などの二次電池において、アルカリ金属イオン(例えばリチウムイオンまたはナトリウムイオン)などの化学種を吸蔵および放出することのできる物質である。本明細書において説明する負極用活物質は、本実施形態の樹脂組成物を用いて生成された炭素材を含有する物質を意味する。   The negative electrode active material is a substance that can occlude and release chemical species such as alkali metal ions (for example, lithium ions or sodium ions) in a secondary battery such as an alkali metal ion battery. The negative electrode active material described in this specification means a substance containing a carbon material generated using the resin composition of the present embodiment.

負極用活物質は、実質的に本実施形態の炭素材のみから構成されてもよいが、当該炭素材とは異なる材料をさらに含んでもよい。このような材料としては、例えば、シリコン、一酸化ケイ素、他の黒鉛質材料など一般的に負極材料として公知の材料が挙げられる。   The negative electrode active material may be substantially composed of only the carbon material of the present embodiment, but may further include a material different from the carbon material. Examples of such materials include materials generally known as negative electrode materials such as silicon, silicon monoxide, and other graphite materials.

<二次電池負極および二次電池>
以下、本実施形態の二次電池負極および当該二次電池負極を備える本実施形態の二次電池について説明する。
<Secondary battery negative electrode and secondary battery>
Hereinafter, the secondary battery negative electrode of this embodiment and the secondary battery of this embodiment provided with the said secondary battery negative electrode are demonstrated.

本実施形態の二次電池負極は、上述した本実施形態の二次電池負極用活物質を含む二次電池負極用活物質層と、二次電池負極用活物質層が積層された負極用集電体と、を有して構成される。また本実施形態の二次電池は、上述した本実施形態の二次電池負極と、電解層と、二次電池正極と、を備えて構成される。   The secondary battery negative electrode of the present embodiment is a negative electrode collector in which the secondary battery negative electrode active material layer including the above-described secondary battery negative electrode active material and the secondary battery negative electrode active material layer are stacked. And an electric body. Moreover, the secondary battery of this embodiment is comprised including the secondary battery negative electrode of this embodiment mentioned above, an electrolysis layer, and a secondary battery positive electrode.

本実施形態の負極は、本実施形態の負極用活物質を用いて構成されることにより、負極活物質層と負極集電体とが高い剥離強度にて良好に密着しつつも、低抵抗の負極が実現される。   The negative electrode of the present embodiment is configured using the negative electrode active material of the present embodiment, so that the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector are in good contact with each other with high peel strength, but low resistance. A negative electrode is realized.

上記二次電池としては、例えば、リチウムイオン二次電池またはナトリウムイオン二次電池などのアルカリ金属二次電池を挙げることができるがこれに限定されるものではない。また上記二次電池は、非水電解液二次電池、および固体二次電池などの異なる電解質を使用する種々の形式を含む。以下の説明では、二次電池として、リチウムイオン二次電池を例に説明する。   Examples of the secondary battery include, but are not limited to, alkali metal secondary batteries such as lithium ion secondary batteries and sodium ion secondary batteries. The secondary battery includes various types using different electrolytes such as a non-aqueous electrolyte secondary battery and a solid secondary battery. In the following description, a lithium ion secondary battery will be described as an example of a secondary battery.

以下に、図2を用いて、本実施形態の炭素材を含むリチウムイオン二次電池の一例を説明する。図2は、本実施形態の炭素材を含むリチウムイオン二次電池100の一例を示す模式図である。リチウムイオン二次電池100は、図2に示すように、負極10と、正極20と、セパレータ30と、電解層40とを有している。   Below, an example of the lithium ion secondary battery containing the carbon material of this embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of the lithium ion secondary battery 100 including the carbon material of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the lithium ion secondary battery 100 includes a negative electrode 10, a positive electrode 20, a separator 30, and an electrolytic layer 40.

負極10は、図2に示すように、負極用活物質層12と負極集電体14とを有している。負極用活物質層12は、上述した本実施形態の炭素材(図示省略)を含有している。負極集電体14は特に限定されず、負極に用いられ得る集電体を適宜選択して使用することができ、例えば、銅箔またはニッケル箔などを用いることができるがこれに限定されない。   As shown in FIG. 2, the negative electrode 10 includes a negative electrode active material layer 12 and a negative electrode current collector 14. The negative electrode active material layer 12 contains the carbon material (not shown) of the present embodiment described above. The negative electrode current collector 14 is not particularly limited, and a current collector that can be used for the negative electrode can be appropriately selected and used. For example, a copper foil or a nickel foil can be used, but is not limited thereto.

得られたスラリーを圧縮成形、ロール成形などによりシート状、ペレット状などに成形して、負極用活物質層12を得ることができる。そして、このようにして得られた負極用活物質層12と負極集電体14とを積層することにより、負極10を得ることができる。
また、得られた負極スラリーを負極集電体14に塗布して乾燥することにより、負極10を製造することもできる。
The obtained slurry can be formed into a sheet shape, a pellet shape, or the like by compression molding, roll molding, or the like, and the negative electrode active material layer 12 can be obtained. The negative electrode 10 can be obtained by laminating the negative electrode active material layer 12 and the negative electrode current collector 14 thus obtained.
Moreover, the negative electrode 10 can also be manufactured by apply | coating the obtained negative electrode slurry to the negative electrode collector 14, and drying.

電解層40は、正極20と負極10との間を満たすものであり、充放電によってリチウムイオンが移動する層である。電解層40は公知の電解物を満たして構成することができる。電解物としては、例えば、非水系溶媒に電解質となるリチウム塩を溶解した非水電解液が用いられる。   The electrolytic layer 40 fills between the positive electrode 20 and the negative electrode 10, and is a layer in which lithium ions move by charge / discharge. The electrolytic layer 40 can be configured by filling a known electrolyte. As the electrolyte, for example, a nonaqueous electrolytic solution in which a lithium salt serving as an electrolyte is dissolved in a nonaqueous solvent is used.

この非水系溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトンなどの環状エステル類;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの鎖状エステル類;ジメトキシエタンなどの鎖状エーテル類;あるいはこれらの混合物などを用いることができる。   Examples of the non-aqueous solvent include cyclic esters such as propylene carbonate, ethylene carbonate, and γ-butyrolactone; chain esters such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate; chain ethers such as dimethoxyethane; or a mixture thereof. Can be used.

電解質としては特に限定されず、一般的に公知の電解質を用いることができ、例えば、LiClO、LiPFなどのリチウム金属塩を用いることができる。Is not particularly limited as electrolytes generally be a known electrolyte, for example, it may be used lithium metal salt such as LiClO 4, LiPF 6.

また非水電解液二次電池以外の態様の二次電池の場合、電解層40は、たとえばポリエチレンオキサイドまたはポリアクリロニトリルなどの高分子材料を含むゲル状のポリマー電解質を有する態様、またはジルコニアなどの固体電解質を有する態様が挙げられる。   In the case of a secondary battery other than the non-aqueous electrolyte secondary battery, the electrolytic layer 40 has a gel polymer electrolyte containing a polymer material such as polyethylene oxide or polyacrylonitrile, or a solid such as zirconia. The aspect which has electrolyte is mentioned.

セパレータ30は特に限定されず、リチウムイオンなどの化学種を透過可能な部材であって一般的に公知のセパレータを用いることができ、例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどを用いて構成される多孔質フィルム、不織布などを挙げることができる。   The separator 30 is not particularly limited, and can be a member that is permeable to chemical species such as lithium ions, and a generally known separator can be used. For example, a porous film constituted by using polyethylene or polypropylene, Nonwoven fabrics can be mentioned.

正極20は、図2に示すように、正極活物質層22と正極集電体24とを有している。
正極活物質層22としては特に限定されず、一般的に公知の正極活物質により形成することができる。正極活物質としては特に限定されず、例えば、リチウムコバルト酸化物(LiCoO)、リチウムニッケル酸化物(LiNiO)、リチウムマンガン酸化物(LiMn)などの複合酸化物;ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性高分子;などを用いることができる。
正極活物質は、上述した負極用活物質と同様に、有機高分子結着剤および導電材が含有される。正極活物質における有機高分子結着剤および導電材の配合量は、特に限定されず、負極用活物質と同等にしてもよく、また負極用活物質とは異なる量を配合してもよい。
As illustrated in FIG. 2, the positive electrode 20 includes a positive electrode active material layer 22 and a positive electrode current collector 24.
It does not specifically limit as the positive electrode active material layer 22, Generally, it can form with a well-known positive electrode active material. Is not particularly limited as the cathode active material include lithium cobalt oxide (LiCoO 2), lithium nickel oxide (LiNiO 2), composite oxides such as lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4); polyaniline, polypyrrole, etc. Or the like can be used.
The positive electrode active material contains an organic polymer binder and a conductive material in the same manner as the negative electrode active material described above. The blending amounts of the organic polymer binder and the conductive material in the positive electrode active material are not particularly limited, and may be the same as the negative electrode active material or may be blended in an amount different from the negative electrode active material.

正極集電体24としては特に限定されず、一般的に公知の正極集電体を用いることができ、例えば、アルミニウム箔、ステンレス箔、チタン箔、ニッケル箔、銅箔などを用いることができる。本実施形態における正極20は、一般的に公知の正極の製造方法により製造することができる。   It does not specifically limit as the positive electrode electrical power collector 24, A generally well-known positive electrode electrical power collector can be used, For example, aluminum foil, stainless steel foil, titanium foil, nickel foil, copper foil etc. can be used. The positive electrode 20 in the present embodiment can be manufactured by a generally known positive electrode manufacturing method.

二次電池は、負極10、正極20、セパレータ30、および電解層40を二次電池に適応するケースに適切に配置して形成することができる。   The secondary battery can be formed by appropriately disposing the negative electrode 10, the positive electrode 20, the separator 30, and the electrolytic layer 40 in a case suitable for the secondary battery.

以上、本実施形態の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。たとえば、図2では、負極集電体14の一方側の面に負極用活物質層12が形成され、また正極集電体24の一方側の面に正極活物質層22が形成された例を示した。変形例として、負極集電体14の両面に負極用活物質層12を形成し、正極集電体24の両面に正極活物質層22を形成し、これらをセパレータ30および電解層40を介して対向させて二次電池を構成してもよい。   As mentioned above, although embodiment of this embodiment was described, these are illustrations of this invention and various structures other than the above are also employable. For example, in FIG. 2, an example in which the negative electrode active material layer 12 is formed on one surface of the negative electrode current collector 14 and the positive electrode active material layer 22 is formed on one surface of the positive electrode current collector 24. Indicated. As a modification, the negative electrode active material layer 12 is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 14, the positive electrode active material layer 22 is formed on both surfaces of the positive electrode current collector 24, and these are interposed via the separator 30 and the electrolytic layer 40. You may comprise a secondary battery by making it oppose.

以下、本発明の実施例および比較例を説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例および比較例に限定されるものではない。尚、実施例では、「部」は「質量部」を示し、「%」は「質量%」を示す。   Examples of the present invention and comparative examples will be described below. However, the present invention is not limited to the following examples and comparative examples. In Examples, “part” indicates “part by mass”, and “%” indicates “% by mass”.

<二次電池負極用炭素材の調製>
実施例または比較例に用いる二次電池負極用炭素材(以下、炭素材という)を以下のとおり調製した。まず、炭素材を生成するために用いられる樹脂組成物に配合される樹脂(炭素材原料)を以下の通り準備した。
(アニリン樹脂の合成)
アニリン100部と37%ホルムアルデヒド水溶液697部、蓚酸2部を攪拌装置及び冷却管を備えた3つ口フラスコに入れ、100℃で3時間反応後、脱水し、アニリン樹脂110部を得た。
(ノボラック型フェノール樹脂の合成)
フェノール100部、37%ホルムアルデヒド水溶液64.5部、および蓚酸3部を攪拌機および冷却管を備えた3つ口フラスコに入れ、100℃で3時間反応後、昇温脱水し、ノボラック型フェノール樹脂90部を得た。
<Preparation of carbon material for secondary battery negative electrode>
A carbon material for a secondary battery negative electrode (hereinafter, referred to as a carbon material) used in Examples or Comparative Examples was prepared as follows. First, a resin (carbon material raw material) blended in a resin composition used for producing a carbon material was prepared as follows.
(Synthesis of aniline resin)
100 parts of aniline, 697 parts of 37% formaldehyde aqueous solution, and 2 parts of oxalic acid were placed in a three-necked flask equipped with a stirrer and a condenser, reacted at 100 ° C. for 3 hours, and dehydrated to obtain 110 parts of aniline resin.
(Synthesis of novolac type phenolic resin)
100 parts of phenol, 64.5 parts of 37% formaldehyde aqueous solution, and 3 parts of oxalic acid were placed in a three-necked flask equipped with a stirrer and a condenser, reacted at 100 ° C. for 3 hours, dehydrated at elevated temperature, and novolak-type phenolic resin 90 Got a part.

<実施例1>
上記のアニリン樹脂100部に対して、ヘキサメチレンテトラミン10部を配合し、振動ボールミルにて粉砕混合した。得られた樹脂組成物を、大型連続炉を用いて窒素雰囲気下にて室温から100℃/時間の昇温速度にて昇温し、550℃に到達後、焼成状態を1.5時間保持して炭化処理を行った(第一焼成工程)。その後に粉砕および粒度調整工程を行った後、大型連続炉にて、窒素雰囲気下にて室温から100℃/時間の昇温速度にて焼成し、1180℃に到達後、焼成状態を2時間保持して炭化処理を行った(第二焼成工程)。これにより得られた炭素材を、実施例1の炭素材とした。
<実施例2>
上記のノボラック型フェノール樹脂100部に対して、リン酸トリフェニル(大八化学工業株式会社製、商品名:TPP)10部、およびヘキサメチレンテトラミン3部を配合し、振動ボールミルにて粉砕混合した。得られた樹脂組成物を、中型バッチ炉を用いて窒素雰囲気下にて室温から100℃/時間の昇温速度にて昇温し、550℃に到達後、焼成状態を1.5時間保持して硬化処理を行った。その後に粉砕および粒度調整工程を行った後、小型連続炉にて、窒素雰囲気下にて室温から100℃/時間の昇温速度にて焼成し、1180℃に到達後、焼成状態を2時間保持して炭化処理を行った(第二焼成工程)。これにより得られた炭素材を、実施例2の炭素材とした。
<実施例3>
実施例2における第二焼成工程の昇温速度を80℃/時間に変更したこと以外は、実施例2の炭素材を生成した方法と同様の方法で炭素材を生成し、実施例3の炭素材とした。
<参考例1>
ヤシガラに不融化処理を行った後、中型バッチ炉を用い窒素雰囲気下にて室温から100℃/時間の昇温速度にて昇温し、550℃に到達後、焼成状態を1.5時間保持して硬化処理を行った。その後に粉砕処理を行い、粉砕物を得た。
その後の工程については、実施例2の炭素材を生成した方法と同様の方法で炭素材を生成し、参考例1の炭素材とした。
<参考例2>
平均粒子径10μmに粒度調整した石油コークス100重量部に、ピッチタールを加えて、200℃で混練を行い、ブロック状に成形した。かかる成形体を焼成炉に詰めて窒素雰囲気下において1000℃で熱処理をした後、更に3000℃で黒鉛化を行った。この黒鉛化ブロックを粉砕し、さらに粒度調整を行って得られた黒鉛100部に対して、上記ノボラック型フェノール樹脂150部を、メタノールを用いて分散させて、黒鉛粒子およびフェノール樹脂の混合物溶液を調製した。この混合物溶液から、黒鉛粒子およびフェノール樹脂の混合物を濾取し、濾取された混合物を真空中にて120℃で24時間乾燥させた。乾燥後の混合物を、中型バッチ炉を用いて窒素雰囲気下にて室温から100℃/時間の昇温速度にて昇温し、550℃に到達後、焼成状態を1.5時間保持して硬化処理を行った。その後に粉砕および粒度調整工程を行った。
その後の工程については、上記粉砕物を用いたこと以外は、実施例2の炭素材を生成した方法と同様の方法で炭素材を生成し、参考例2の炭素材とした。
<比較例1>
平均粒子径10μmに粒度調整した石油コークス100重量部に、ピッチタールを加えて、200℃で混練を行い、ブロック状に成形した。かかる成形体を焼成炉に詰めて窒素雰囲気下において1000℃で熱処理をした後、更に3000℃で黒鉛化を行った。この黒鉛化ブロックを粉砕および粒度調整を行って得られた炭素材を、比較例1の炭素材とした。
<Example 1>
To 100 parts of the aniline resin, 10 parts of hexamethylenetetramine was blended and pulverized and mixed with a vibration ball mill. The obtained resin composition was heated from room temperature at a heating rate of 100 ° C./hour in a nitrogen atmosphere using a large continuous furnace, and after reaching 550 ° C., the fired state was maintained for 1.5 hours. Then, carbonization was performed (first firing step). Then, after pulverization and particle size adjustment, firing in a large continuous furnace from room temperature to 100 ° C / hour in a nitrogen atmosphere, and after reaching 1180 ° C, the firing state is maintained for 2 hours Then, carbonization was performed (second firing step). The carbon material thus obtained was used as the carbon material of Example 1.
<Example 2>
10 parts of triphenyl phosphate (manufactured by Daihachi Chemical Industry Co., Ltd., trade name: TPP) and 3 parts of hexamethylenetetramine were blended with 100 parts of the above-mentioned novolak type phenol resin, and pulverized and mixed with a vibration ball mill. . The obtained resin composition was heated from room temperature at a heating rate of 100 ° C./hour in a nitrogen atmosphere using a medium-sized batch furnace, and after reaching 550 ° C., the fired state was maintained for 1.5 hours. The curing process was performed. Then, after pulverizing and adjusting the particle size, firing in a small continuous furnace in a nitrogen atmosphere from room temperature to a rate of 100 ° C./hour, and after reaching 1180 ° C., maintaining the firing state for 2 hours Then, carbonization was performed (second firing step). The carbon material thus obtained was used as the carbon material of Example 2.
<Example 3>
A carbon material is produced in the same manner as the method for producing the carbon material of Example 2 except that the temperature increase rate in the second firing step in Example 2 is changed to 80 ° C./hour, and the charcoal of Example 3 is produced. The material.
<Reference Example 1>
After infusibilization treatment of coconut shells, the temperature was raised from room temperature to 100 ° C / hour in a nitrogen atmosphere using a medium-sized batch furnace. After reaching 550 ° C, the firing state was maintained for 1.5 hours Then, a curing process was performed. Thereafter, pulverization was performed to obtain a pulverized product.
About the subsequent process, the carbon material was produced | generated by the method similar to the method of producing | generating the carbon material of Example 2, and it was set as the carbon material of the reference example 1. FIG.
<Reference Example 2>
Pitch tar was added to 100 parts by weight of petroleum coke whose particle size was adjusted to an average particle size of 10 μm, and kneaded at 200 ° C. to form a block shape. The compact was packed in a firing furnace and heat-treated at 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere, and then graphitized at 3000 ° C. To 100 parts of graphite obtained by pulverizing this graphitized block and further adjusting the particle size, 150 parts of the novolac-type phenol resin is dispersed using methanol to obtain a mixture solution of graphite particles and phenol resin. Prepared. From this mixture solution, a mixture of graphite particles and phenol resin was collected by filtration, and the collected mixture was dried in vacuum at 120 ° C. for 24 hours. The dried mixture is heated from room temperature to 100 ° C / hour in a nitrogen atmosphere using a medium-sized batch furnace, and after reaching 550 ° C, the fired state is maintained for 1.5 hours to cure. Processed. Thereafter, a pulverization and particle size adjustment step was performed.
Regarding the subsequent steps, a carbon material was produced by the same method as the method for producing the carbon material of Example 2 except that the pulverized material was used, and the carbon material of Reference Example 2 was obtained.
<Comparative Example 1>
Pitch tar was added to 100 parts by weight of petroleum coke whose particle size was adjusted to an average particle size of 10 μm, and kneaded at 200 ° C. to form a block shape. The compact was packed in a firing furnace and heat-treated at 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere, and then graphitized at 3000 ° C. The carbon material obtained by pulverizing and adjusting the particle size of this graphitized block was used as the carbon material of Comparative Example 1.

各実施例、各参考例および比較例で得られた炭素材の水蒸気吸着等温線を、ガス吸着量測定装置(BELSORP−max:日本ベル株式会社製)を用いて取得した(図示略)。
前処理として、炭素材を300℃かつ1時間、熱処理して乾燥させた。水蒸気吸着等温線の測定温度は常温(25℃)とし、測定サンプルの炭素材の量は0.1gとした。
また、吸脱着平衡判断条件としては、500秒間の圧力変化が0.3%以下に収まった場合に吸脱着平衡に到達したと判断した。
更に、各実施例、各参考例および比較例について、吸脱着平衡状態での水蒸気の吸着量である最大水蒸気吸着量をそれぞれ求め、これを分母として各例の水蒸気吸着量を規格化(無次元化)して、図1に示す規格化水蒸気吸着等温線を得た。
The water vapor adsorption isotherm of the carbon material obtained in each example, each reference example and comparative example was obtained using a gas adsorption amount measuring device (BELSORP-max: manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.) (not shown).
As a pretreatment, the carbon material was heat-treated at 300 ° C. for 1 hour and dried. The measurement temperature of the water vapor adsorption isotherm was normal temperature (25 ° C.), and the amount of carbon material in the measurement sample was 0.1 g.
Further, as the adsorption / desorption equilibrium judgment condition, it was judged that the adsorption / desorption equilibrium was reached when the pressure change for 500 seconds was 0.3% or less.
Further, for each example, each reference example, and comparative example, the maximum water vapor adsorption amount, which is the amount of water vapor adsorbed in the adsorption / desorption equilibrium state, is obtained, and the water vapor adsorption amount of each example is normalized using this as the denominator (dimensionless) The normalized water vapor adsorption isotherm shown in FIG. 1 was obtained.

得られた各例の規格化水蒸気吸着等温線において、規格化水蒸気吸着量が0.5となる際の相対圧をそれぞれ算出した。結果を表1に示す。あわせて、かかる相対圧が0.2以上かつ0.8以下の範囲に収まっている場合を「○」、収まっていない場合を「×」として評価した。   In the normalized water vapor adsorption isotherm of each example obtained, the relative pressure when the normalized water vapor adsorption amount was 0.5 was calculated. The results are shown in Table 1. In addition, the case where the relative pressure was within the range of 0.2 or more and 0.8 or less was evaluated as “◯”, and the case where the relative pressure was not within the range was evaluated as “X”.

各例の規格化水蒸気吸着等温線において、相対圧0.2以上0.8以下の範囲内で変曲点IPを有する場合は当該変曲点IPに対応する相対圧を算出した。結果を表1に示す。
実施例1では相対圧が0.42にて変曲点IPが発生した。実施例2では相対圧が0.5にて変曲点IPが発生した。実施例3では相対圧が0.49にて変曲点IPが発生した。また参考例1では相対圧が約0.6にて変曲点IPが発生した。一方、参考例2および比較例1は、相対圧0.2以上0.8以下の範囲内に変曲点IPは生じなかった。
In the normalized water vapor adsorption isotherm of each example, when the inflection point IP was within the range of the relative pressure of 0.2 to 0.8, the relative pressure corresponding to the inflection point IP was calculated. The results are shown in Table 1.
In Example 1, the inflection point IP occurred when the relative pressure was 0.42. In Example 2, the inflection point IP occurred when the relative pressure was 0.5. In Example 3, the inflection point IP occurred at a relative pressure of 0.49. In Reference Example 1, the inflection point IP occurred at a relative pressure of about 0.6. On the other hand, in Reference Example 2 and Comparative Example 1, the inflection point IP did not occur within the range of the relative pressure of 0.2 or more and 0.8 or less.

各例の規格化水蒸気吸着等温線において、相対圧0.5の際の規格化水蒸気吸着量を算出した。水蒸気量範囲として、上記の規格化水蒸気吸着量が0.2以上0.8以下の範囲に収まっている場合を「○」、収まっていない場合を「×」として評価した。   In the normalized water vapor adsorption isotherm of each example, the normalized water vapor adsorption amount at a relative pressure of 0.5 was calculated. As the water vapor amount range, the case where the normalized water vapor adsorption amount was within the range of 0.2 to 0.8 was evaluated as “◯”, and the case where it was not within the range was evaluated as “X”.

一方、各実施例、各参考例および比較例で得られた炭素材100部に対して、カルボキシメチルセルロース(ダイセルファインケム株式会社製、CMCダイセル2200)1.5部、スチレン・ブタジエンゴム(JSR株式会社製、TRDー2001)1.5部、アセチレンブラック(電気化学工業株式会社製、デンカブラック)2部、および、蒸留水100部を加え、自転・公転ミキサーで撹拌・混合して負極スラリーを調製した。   On the other hand, with respect to 100 parts of the carbon material obtained in each example, each reference example, and comparative example, 1.5 parts of carboxymethyl cellulose (manufactured by Daicel Finechem Co., Ltd., CMC Daicel 2200), styrene-butadiene rubber (JSR Corporation) Made by TRD-2001), 2 parts acetylene black (Denka Black, Denka Black Co., Ltd.) and 100 parts distilled water are added, and stirred and mixed with a rotating / revolving mixer to prepare a negative electrode slurry. did.

負極スラリーを、厚み14μmの銅箔(古河電気工業株式会社製、NC−WS)の片面に塗布し、その後、60℃で2時間空気中で予備乾燥を行い、次に、120℃で15時間真空乾燥した。真空乾燥後、ロールプレスによって電極を加圧成形した。乾燥後の負極活物質層の目付量は6.55mg/cmとした。The negative electrode slurry was applied to one side of a 14 μm thick copper foil (Furukawa Electric Co., Ltd., NC-WS), then pre-dried in air at 60 ° C. for 2 hours, and then at 120 ° C. for 15 hours. Vacuum dried. After vacuum drying, the electrode was pressure-formed by a roll press. The basis weight of the negative electrode active material layer after drying was 6.55 mg / cm 2 .

各例の負極を十分な長さの帯状に切り出して、負極活物質層と負極集電体との密着強度を測定した。測定は、負極活物質層が設けられた表面側に粘着テープを貼り付け、50mm/minの速度で90°方向(すなわち粘着テープを起立させる方向)に引張り、剥離強度を測定することにより行った。その結果を、電着密着強度として表1に示す。   The negative electrode of each example was cut into a strip having a sufficient length, and the adhesion strength between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector was measured. The measurement was performed by sticking an adhesive tape on the surface side where the negative electrode active material layer was provided, pulling it in a 90 ° direction (that is, a direction in which the adhesive tape is erected) at a speed of 50 mm / min, and measuring the peel strength. . The results are shown in Table 1 as electrodeposition adhesion strength.

Figure 2017110796
Figure 2017110796

表1に示す結果より、実施例1から実施例3の炭素材は、規格化水蒸気吸着量が0.5の際の水蒸気の相対圧がいずれも0.4以上0.6以下の範囲であり、変曲点IPが相対圧0.4以上0.6以下の範囲であり、また相対圧が0.5の際の規格化水蒸気量が0.3以上0.6以下の範囲であった。この結果、実施例1および実施例2においては電極密着強度が6[N/m]と最も高い値となり、実施例3においても電極密着強度は5[N/m]と高い値となった。図1に示すグラフにおいて、実施例1から実施例3の炭素材は0.5程度の相対圧において急激に立ち上がっており、炭素粒子の表面への水蒸気の吸着がこの相対圧において良好に生じていることが分かる。   From the results shown in Table 1, the carbon materials of Examples 1 to 3 have a relative water vapor pressure in the range of 0.4 to 0.6 when the normalized water vapor adsorption amount is 0.5. The inflection point IP was in the range of relative pressure 0.4 to 0.6, and the normalized water vapor amount when the relative pressure was 0.5 was in the range of 0.3 to 0.6. As a result, in Example 1 and Example 2, the electrode adhesion strength was the highest value of 6 [N / m], and in Example 3, the electrode adhesion strength was as high as 5 [N / m]. In the graph shown in FIG. 1, the carbon materials of Examples 1 to 3 rise rapidly at a relative pressure of about 0.5, and water vapor adsorption on the surface of the carbon particles occurs well at this relative pressure. I understand that.

参考例1の炭素材は、規格化水蒸気吸着量が0.5の際の水蒸気の相対圧は0.2以上0.8以下の範囲に収まったが、変曲点IPは約0.6と比較的高い相対圧で発生し、また相対圧が0.5の際の規格化水蒸気量が0.2以下となった。この結果、電極密着強度は2[N/m]と低い値となった。図1に示すグラフにおいて、参考例1は実施例1〜3よりも緩やかな立ち上がりを示しており、炭素粒子の表面への水蒸気の吸着が各実施例よりも劣ることが分かる。   In the carbon material of Reference Example 1, the relative pressure of water vapor when the normalized water vapor adsorption amount was 0.5 was in the range of 0.2 to 0.8, but the inflection point IP was about 0.6. It was generated at a relatively high relative pressure, and the normalized water vapor amount when the relative pressure was 0.5 was 0.2 or less. As a result, the electrode adhesion strength was as low as 2 [N / m]. In the graph shown in FIG. 1, Reference Example 1 shows a more gradual rise than Examples 1 to 3, and it can be seen that the adsorption of water vapor to the surface of the carbon particles is inferior to each example.

参考例2の炭素材は、規格化水蒸気吸着量が0.5の際の水蒸気の相対圧は0.4以上0.6以下の範囲であったが、相対圧0.2以上0.8以下の範囲に変曲点IPは発生しなかった。参考例2は、図1に示すグラフにおいて、規格化水蒸気吸着量が全体的になだらかに単調増加することが分かった。このことから、参考例2の炭素材は炭素粒子の表面への水蒸気の吸着が各実施例よりも劣ることが分かる。   In the carbon material of Reference Example 2, the relative pressure of water vapor when the normalized water vapor adsorption amount was 0.5 was in the range of 0.4 to 0.6, but the relative pressure was 0.2 to 0.8. Inflection point IP did not occur in the range. In Reference Example 2, it was found that the normalized water vapor adsorption amount gradually and monotonically increased as a whole in the graph shown in FIG. From this, it can be seen that the carbon material of Reference Example 2 is inferior to each example in the adsorption of water vapor to the surface of the carbon particles.

比較例1の炭素材は、規格化水蒸気吸着量が0.5の際の水蒸気の相対圧が0.8を超え、水蒸気の吸着は表面よりも専ら内部の細孔に対して発生し、言い換えると炭素粒子の表面への水蒸気の吸着が各実施例よりも大きく劣ることが分かる。結果として、電極密着強度は1[N/m]と最も低い値となった。   In the carbon material of Comparative Example 1, when the normalized water vapor adsorption amount is 0.5, the relative pressure of water vapor exceeds 0.8, and the adsorption of water vapor occurs only on the internal pores rather than the surface, in other words. It can be seen that the adsorption of water vapor to the surface of the carbon particles is greatly inferior to each example. As a result, the electrode adhesion strength was the lowest value of 1 [N / m].

以上の結果より、実施例1から3および参考例1から2の炭素材は、規格化水蒸気吸着量が0.5の際の水蒸気の相対圧が0.2以上0.8以下の範囲にあることで比較例1よりも高い電極密着強度が得られることが分かった。そして、実施例1から3は、相対圧が0.5の際の規格化水蒸気量が0.3以上であり、かつ相対圧0.2以上0.8以下の範囲に変曲点IPを有することで、参考例1および2に比して更に良好な親水性を有し、結着剤との結合が良好で電極密着性が高くなることが分かった。   From the above results, the carbon materials of Examples 1 to 3 and Reference Examples 1 to 2 have a relative pressure of water vapor in the range of 0.2 to 0.8 when the normalized water vapor adsorption amount is 0.5. Thus, it was found that an electrode adhesion strength higher than that of Comparative Example 1 was obtained. In Examples 1 to 3, the normalized water vapor amount when the relative pressure is 0.5 is 0.3 or more, and the inflection point IP is in the range of the relative pressure of 0.2 to 0.8. Thus, it was found that the material had better hydrophilicity than Reference Examples 1 and 2, the bond with the binder was good, and the electrode adhesion was high.

上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
(1)規格化水蒸気吸着等温線における規格化水蒸気吸着量が0.5となる際の相対圧が0.2以上0.8以下の範囲である炭素粒子を含む二次電池負極用炭素材。
(2)前記規格化水蒸気吸着等温線が、0.4以上0.8以下の相対圧の範囲に変曲点を有することを特徴とする上記(1)に記載の二次電池負極用炭素材。
(3)前記規格化水蒸気吸着等温線において相対圧が0.5の際の規格化水蒸気吸着量が0.2以上0.8以下の範囲である炭素粒子を含む上記(1)または(2)に記載の二次電池負極用炭素材。
(4)前記炭素粒子は、真比重が、1.5g/cm以上1.7g/cm以下の範囲である上記(1)から(3)のいずれか一項に記載の二次電池負極用炭素材。
(5)前記炭素粒子は、線源としてCuKα線を用いたX線回折法により求められる(002)面の平均面間隔d002が0.340nm以上であるハードカーボンを含む上記(1)から(4)のいずれか一項に記載の二次電池負極用炭素材。
(6)前記炭素粒子は、前記ハードカーボンを90質量%以上含む上記(5)に記載の二次電池負極用炭素材。
(7)前記炭素粒子が、前記ハードカーボンおよび黒鉛を含む上記(5)または(6)に記載の二次電池負極用炭素材。
(8)上記(1)から(7)のいずれか一項に記載の二次電池負極用炭素材を含有する二次電池負極用活物質。
(9)上記(8)に記載の二次電池負極用活物質を含む二次電池負極用活物質層と、前記二次電池負極用活物質層が積層された負極用集電体と、を有する二次電池負極。
(10)上記(9)に記載された二次電池負極と、電解層と、二次電池正極と、を備える二次電池。
The above embodiment includes the following technical idea.
(1) A carbon material for a secondary battery negative electrode including carbon particles having a relative pressure in the range of 0.2 to 0.8 when the normalized water vapor adsorption amount in the standardized water vapor adsorption isotherm is 0.5.
(2) The carbon material for a secondary battery negative electrode as described in (1) above, wherein the normalized water vapor adsorption isotherm has an inflection point in a relative pressure range of 0.4 to 0.8. .
(3) The above (1) or (2) comprising carbon particles having a normalized water vapor adsorption amount in the range of 0.2 to 0.8 in the normalized water vapor adsorption isotherm when the relative pressure is 0.5 The carbon material for secondary battery negative electrodes as described in 2.
(4) The secondary battery negative electrode according to any one of (1) to (3), wherein the carbon particles have a true specific gravity in a range of 1.5 g / cm 3 or more and 1.7 g / cm 3 or less. Carbon material.
(5) From the above (1) to (5), the carbon particles include hard carbon having an average interplanar spacing d 002 of (002) planes of 0.340 nm or more determined by an X-ray diffraction method using CuKα rays as a radiation source. The carbon material for secondary battery negative electrode as described in any one of 4).
(6) The carbon material for a secondary battery negative electrode according to (5), wherein the carbon particles include 90% by mass or more of the hard carbon.
(7) The carbon material for a secondary battery negative electrode according to (5) or (6), wherein the carbon particles include the hard carbon and graphite.
(8) A secondary battery negative electrode active material containing the carbon material for a secondary battery negative electrode according to any one of (1) to (7) above.
(9) A secondary battery negative electrode active material layer comprising the secondary battery negative electrode active material described in (8) above, and a negative electrode current collector in which the secondary battery negative electrode active material layer is laminated. Secondary battery negative electrode having.
(10) A secondary battery comprising the secondary battery negative electrode described in (9) above, an electrolytic layer, and a secondary battery positive electrode.

10・・・負極
12・・・負極用活物質層
14・・・負極集電体
20・・・正極
22・・・正極活物質層
24・・・正極集電体
30・・・セパレータ
40・・・電解層
100・・・リチウムイオン二次電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Negative electrode 12 ... Active material layer 14 for negative electrodes ... Negative electrode collector 20 ... Positive electrode 22 ... Positive electrode active material layer 24 ... Positive electrode collector 30 ... Separator 40- ..Electrolytic layer 100 ... lithium ion secondary battery

Claims (10)

規格化水蒸気吸着等温線における規格化水蒸気吸着量が0.5となる際の相対圧が0.2以上0.8以下の範囲である炭素粒子を含む二次電池負極用炭素材。   A carbon material for a secondary battery negative electrode, comprising carbon particles having a relative pressure in the range of 0.2 or more and 0.8 or less when the normalized water vapor adsorption amount on a standardized water vapor adsorption isotherm is 0.5. 前記規格化水蒸気吸着等温線が、0.4以上0.8以下の相対圧の範囲に変曲点を有することを特徴とする請求項1に記載の二次電池負極用炭素材。   The carbon material for a secondary battery negative electrode according to claim 1, wherein the normalized water vapor adsorption isotherm has an inflection point in a relative pressure range of 0.4 to 0.8. 前記規格化水蒸気吸着等温線において相対圧が0.5の際の規格化水蒸気吸着量が0.2以上0.8以下の範囲である炭素粒子を含む請求項1または2に記載の二次電池負極用炭素材。   3. The secondary battery according to claim 1, comprising carbon particles having a normalized water vapor adsorption amount in a range of 0.2 to 0.8 when the relative pressure is 0.5 in the normalized water vapor adsorption isotherm. Carbon material for negative electrode. 前記炭素粒子は、真比重が、1.5g/cm以上1.7g/cm以下の範囲である請求項1から3のいずれか一項に記載の二次電池負極用炭素材。4. The carbon material for a secondary battery negative electrode according to claim 1, wherein the carbon particles have a true specific gravity in a range of 1.5 g / cm 3 or more and 1.7 g / cm 3 or less. 前記炭素粒子は、線源としてCuKα線を用いたX線回折法により求められる(002)面の平均面間隔d002が0.340nm以上であるハードカーボンを含む請求項1から4のいずれか一項に記載の二次電池負極用炭素材。5. The carbon particle according to claim 1, wherein the carbon particles include hard carbon having an average interplanar spacing d 002 of (002) plane of 0.340 nm or more, which is obtained by an X-ray diffraction method using CuKα rays as a radiation source. Carbon material for secondary battery negative electrode as described in claim | item. 前記炭素粒子は、前記ハードカーボンを90質量%以上含む請求項5に記載の二次電池負極用炭素材。   The carbon material for a secondary battery negative electrode according to claim 5, wherein the carbon particles include 90% by mass or more of the hard carbon. 前記炭素粒子が、前記ハードカーボンおよび黒鉛を含む請求項5または6に記載の二次電池負極用炭素材。   The carbon material for a secondary battery negative electrode according to claim 5 or 6, wherein the carbon particles include the hard carbon and graphite. 請求項1から7のいずれか一項に記載の二次電池負極用炭素材を含有する二次電池負極用活物質。   The active material for secondary battery negative electrodes containing the carbon material for secondary battery negative electrodes as described in any one of Claim 1 to 7. 請求項8に記載の二次電池負極用活物質を含む二次電池負極用活物質層と、前記二次電池負極用活物質層が積層された負極用集電体と、を有する二次電池負極。   A secondary battery comprising: a secondary battery negative electrode active material layer comprising the secondary battery negative electrode active material according to claim 8; and a negative electrode current collector in which the secondary battery negative electrode active material layer is laminated. Negative electrode. 請求項9に記載された二次電池負極と、電解層と、二次電池正極と、を備える二次電池。   A secondary battery comprising the secondary battery negative electrode according to claim 9, an electrolytic layer, and a secondary battery positive electrode.
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