KR102061629B1 - Multilayer-structure carbon material for nonaqueous secondary batteries, negative electrode for nonaqueous secondary batteries using same, and nonaqueous secondary battery - Google Patents

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Abstract

흑연질 입자의 표면 중 적어도 일부가 탄소성 물질로 피복되어 이루어지며, 하기 조건 (1)∼(3)을 만족하는 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재:
(1) 상기 복층 구조 탄소재의 평균 입경 d50이 19.1㎛ 이상 50㎛ 이하
(2) 상기 복층 구조 탄소재의 원형도가 0.88 이상
(3) 하기에 정의되는 압연 하중(P)과 상기 복층 구조 탄소재의 d50의 비(P/d50)가 30 이하이다:
P=(상기 복층 구조 탄소재를 사용하여, 특정의 조건에서 음극 활물질층을 압연하는데 필요한 선압(kg/5cm)).
A multilayer structure carbon material for a non-aqueous secondary battery, wherein at least a part of the surface of the graphite particles is coated with a carbonaceous material, and satisfies the following conditions (1) to (3):
(1) The average particle diameter d50 of the said multilayer structure carbon material is 19.1 micrometers or more and 50 micrometers or less
(2) The circularity of the said multilayer structure carbon material is 0.88 or more
(3) The ratio (P / d50) of the rolling load P defined below and d50 of the multilayer structure carbonaceous material is 30 or less:
P = (linear pressure (kg / 5cm) required for rolling the negative electrode active material layer under specific conditions using the multilayer structure carbonaceous material).

Description

비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재 및 이를 이용한 비수계 2차 전지용 음극 및 비수계 2차 전지{MULTILAYER-STRUCTURE CARBON MATERIAL FOR NONAQUEOUS SECONDARY BATTERIES, NEGATIVE ELECTRODE FOR NONAQUEOUS SECONDARY BATTERIES USING SAME, AND NONAQUEOUS SECONDARY BATTERY}MULTILAYER-STRUCTURE CARBON MATERIAL FOR NONAQUEOUS SECONDARY BATTERIES, NEGATIVE ELECTRODE FOR NONAQUEOUS SECONDARY BATTERIES USING SAME, AND NONAQUEOUS SECOND

본 발명은 비수계 2차 전지에 이용하는 복층 구조 탄소재와, 그 재료를 이용하여 형성된 비수계 2차 전지용 음극과, 그 음극을 갖는 비수계 2차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a multilayer structure carbon material for use in a nonaqueous secondary battery, a negative electrode for a nonaqueous secondary battery formed using the material, and a nonaqueous secondary battery having the negative electrode.

최근, 전자 기기의 소형화에 수반하여 고용량의 2차 전지에 관한 수요가 높아져 가고 있다. 특히, 니켈·카드뮴 전지나 니켈·수소 전지에 비하여 보다 에너지 밀도가 높고, 대전류 충방전 특성이 우수한 비수계 2차 전지가 주목받고 있다.In recent years, with the miniaturization of electronic devices, the demand for a high capacity secondary battery is increasing. In particular, attention has been paid to non-aqueous secondary batteries having a higher energy density and excellent high-current charge / discharge characteristics than nickel-cadmium batteries or nickel-hydrogen batteries.

비수계 2차 전지의 음극 재료로는 비용과 내구성의 측면에서 흑연 재료나 비정질 탄소가 사용되는 것이 많다. 그리고, 금속 전극에서 충방전을 반복하면 전극 용매 중의 금속이 덴드라이트(dendrite)상으로 석출되어 최종적으로는 양극 및 음극을 단락시켜버리는 문제를 해결하고, 또한 우수한 방전 용량, 충방전 효율 및 급속 충방전 특성 등을 달성하기 위하여 다양한 검토가 이루어지고 있다.As a negative electrode material of a non-aqueous secondary battery, graphite material and amorphous carbon are often used in view of cost and durability. In addition, when charging and discharging are repeated on the metal electrode, the metal in the electrode solvent precipitates in the dendrite phase and finally shorts the positive electrode and the negative electrode, and also has excellent discharge capacity, charge and discharge efficiency, and rapid charge. Various studies have been made to achieve discharge characteristics and the like.

예를 들면 특허문헌 1에는 방전 용량 및 충방전 효율이 큰 리튬 전지의 전극용 탄소재의 제조방법으로 메조페이스(mesophase) 소구체를 40℃/시간 이하의 승온 속도로 승온하면서 소성하는 것, 퀴놀린 불용분 89.5중량% 이상 및 톨루엔 불용분 93.6중량% 이상 중 적어도 한쪽을 만족시키는 메조페이스 소구체를 탄소화하는 것, 메조페이스 소구체를 분쇄하여 입경 d50을 1.3∼15㎛인 분립체로 한 후 600∼1500℃의 온도로 탄소화하든지 또는 메조페이스 소구체를 600∼1500℃의 온도로 탄소화한 후 분쇄하여 평균 입경 d50이 1.8∼15㎛인 분립체로 하는 것을 포함하는, 전극용 탄소재의 제조 방법이 개시되어 있다.For example, Patent Document 1 discloses a method for producing carbon materials for electrodes of lithium batteries having high discharge capacity and charge / discharge efficiency, and firing the mesophase globules while raising the temperature at a temperature increase rate of 40 ° C / hour or less, quinoline Carbonizing mesophase globules that satisfies at least one of at least 89.5% by weight of insoluble content and at least 93.6% by weight of toluene insoluble content, or by grinding the mesoface globules to obtain a granule having a particle size d50 of 1.3 to 15 µm. Manufacture of carbon materials for electrodes comprising carbonizing at a temperature of ˜1500 ° C. or carbonizing mesophase globules at a temperature of 600 to 1500 ° C. and pulverizing them to a granule having an average particle diameter d50 of 1.8 to 15 μm. A method is disclosed.

또한 특허문헌 2에는 급속 충방전 특성과 높은 용량을 얻기 위하여, 높은 용량을 보유하지만 충전성을 얻기 힘든 흑연질 재료를 구형으로 처리하여 얻어지는 구형화 처리 흑연 및 탄소질 입자를 이용하는 방법, 및 얻어진 구형화 처리 흑연과 유기 화합물을 혼합한 후에 그 유기 화합물을 탄소화하여 얻어지는 복층 구조 탄소재에 대하여 개시되어 있다.In addition, Patent Document 2 discloses a method of using spheroidized graphite and carbonaceous particles obtained by treating a graphite material having a high capacity, but hardly obtainable, in a sphere in order to obtain rapid charge and discharge characteristics and a high capacity, and the obtained sphere. Disclosed is a multilayer structure carbon material obtained by carbonizing an organic compound after mixing the graphite with an organic compound.

아울러 특허문헌 3에는 흑연성 탄소성 물질(carbonaceous material)에 대하여 흑연성 탄소성 물질의 표면에 이 흑연성 탄소성 물질 100중량부에 대한 잔탄량으로 12중량부 이하 0.1중량부 이상이 되도록 한 극미량(농도가 낮은) 유기물의 탄화물이 부착되어 이루어진 전극 재료가 개시되어 있으며, 이를 이용함으로써 흑연 단독이나 종래의 명확한 복층 구조 탄소재에 비하여 전기 용량이 높으면서 리텐션이 낮게 억제된, 매우 양호한 전기적 특성을 가지고, 게다가 전해액에 대한 안정성도 높은 비수 용매 2차 전지가 얻어지는 취지의 내용이 기재되어 있다.In addition, Patent Document 3 has an extremely small amount such that the carbonaceous material is 12 parts by weight or less and 0.1 parts by weight or more in terms of the residual carbon content of 100 parts by weight of the graphite carbonaceous material on the surface of the graphite carbonaceous material. Disclosed is an electrode material formed by the attachment of carbides (low concentrations) of organic material, which provides very good electrical properties with high electrical capacity and low retention compared to graphite alone or a conventional clear multilayer structure carbon material. Furthermore, the content of the purpose of obtaining a nonaqueous solvent secondary battery with high stability with respect to electrolyte solution is described.

특허문헌 4에는 흑연질 심재의 세공 용적, 음극 재료의 d002, R값 및 라만 스펙트럼의 피크 강도비를 일정 범위로 함으로써 양호한 방전 용량, 첫회 충방전 효율, 레이트 특성 및 사이클 특성을 달성한 리튬 이온 2차 전지용 음극 재료가 기재되어 있다. 이 문헌의 실시예에서는 흑연질 심재로 되는 흑연화물의 평균 입경은 10㎛로 되어 있다.Patent Literature 4 discloses lithium ions that achieve good discharge capacity, initial charge and discharge efficiency, rate characteristics, and cycle characteristics by setting the pore volume of the graphite core material, the d 002 , R value of the negative electrode material, and the peak intensity ratio of the Raman spectrum to a certain range. A negative electrode material for a secondary battery is described. In the example of this document, the average particle diameter of the graphitized material used as a graphite core material is 10 micrometers.

특허문헌 5에는 적어도 비스(플루오로설포닐)이미드 음이온으로 이루어진 이온 액체와 리튬염을 함유하는 전해액과 양극과 음극을 갖는 리튬 이온 전지에 있어서, 음극 활물질이 흑연 입자의 표면에 비정질 탄소를 피복 또는 부착시킨 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지에 의해 불가역 용량을 저감시켜 용량을 향상시킨 것이 기재되어 있다. 이 문헌에서는 흑연 입자의 입경은 어떠한 고려도 되어 있지 않다.Patent Literature 5 describes a lithium ion battery having an electrolyte solution containing at least an ionic liquid and a lithium salt composed of a bis (fluorosulfonyl) imide anion, a positive electrode and a negative electrode, and the negative electrode active material covers amorphous carbon on the surface of the graphite particles. Or it described that the irreversible capacity was reduced and the capacity was improved by the lithium ion battery characterized by the adhesion. In this document, the particle size of the graphite particles is not considered.

특허문헌 6에는 비정질 탄소로 피복한 흑연 입자를 음극 활물질로 사용함과 동시에 특정 조성의 유기 전해액을 사용한 비수계 2차 전지에 의해, 우수한 전위 평탄성이나 저온 특성, 용량을 달성한 것이 기재되어 있다. 이 문헌의 실시예에서는 음극 활물질의 원료로 입경 13∼18㎛ 정도의 흑연 입자가 사용되고 있다.Patent Literature 6 describes using graphite particles coated with amorphous carbon as a negative electrode active material and achieving excellent potential flatness, low temperature characteristics, and capacity by a non-aqueous secondary battery using an organic electrolyte solution having a specific composition. In Examples of this document, graphite particles having a particle diameter of about 13 to 18 µm are used as raw materials for the negative electrode active material.

특허문헌 7에는 천연 흑연 구상화 입자 및/또는 천연 흑연 괴상화(塊狀化) 입자가 가압 처리된 가압 흑연 입자의 표면에 탄화물로 이루어진 피복층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 2차 전지용 흑연 재료에 의해 우수한 전극 밀도, 초기 효율 및 부하 특성을 달성한 것이 기재되어 있다. 이 발명에서 흑연 재료의 평균 입자 지름은 5∼50㎛로 규정되어 있지만 실시예에서 실제로 사용되어 있는 것은 13㎛인 것까지이다.Patent Document 7 has a graphite material for lithium ion secondary battery, characterized in that a coating layer made of carbide is formed on the surface of the pressurized graphite particles to which the natural graphite spheroidized particles and / or the natural graphite agglomerated particles are pressurized. It is described that the excellent electrode density, initial efficiency, and load characteristic were achieved by the following. In this invention, although the average particle diameter of graphite material is prescribed | regulated to 5-50 micrometers, what is actually used in the Example is up to 13 micrometers.

특허문헌 8에는 X선 광각 회절법에 의한 002면의 면 간격, 탭 밀도, 라만 스펙트럼에서의 피크 강도 비 등이 일정 범위에 있는 2종류의 탄소 재료를 포함하는 음극 재료에 의해, 우수한 급속 충방전 특성과 사이클 특성을 달성한 것이 기재되어 있다. 이 음극 재료를 구성하는 2종류의 탄소 재료의 평균 입경은 2∼30㎛로 규정되어 있지만, 실시예에서 실제로 제조된 상기 탄소 재료의 평균 입경은 11.6∼13.4㎛이다.Patent Document 8 discloses excellent rapid charging and discharging using a negative electrode material containing two kinds of carbon materials having a constant surface spacing, tap density, peak intensity ratio in the Raman spectrum, and the like on the 002 plane by X-ray wide-angle diffraction. It is described that the characteristics and cycle characteristics have been achieved. Although the average particle diameter of the two types of carbon materials which comprise this negative electrode material is prescribed | regulated to 2-30 micrometers, the average particle diameter of the said carbon material actually manufactured in the Example is 11.6-13.4 micrometers.

특허문헌 9에는 평균 입경이 10∼30㎛이며, 저 결정성 탄소 피복층 형성 전후의 비표면적이 특정 비율 범위로 저감되도록 제조된 저 결정성 탄소 피복 흑연에 의해 전해액의 분해를 억제하고, 충방전 효율과 사이클 수명을 개선한 것이 기재되어 있다. 또한, 이 문헌의 실시예에서는 평균 입경이 10∼30㎛이며, 흑연 분말을 2.0∼4.5질량%의 피치를 사용하여 피복한 다양한 조건의 탄소 재료가 검토되어 있지만, 저 결정성 탄소 피복층 형성 전의 비표면적이 본디부터 작은 대입경품(평균 입경>19㎛)을 이용한 경우에는 저 결정성 탄소 피복층 형성 전후의 비표면적을 특정 범위 내로 하기 위하여 피치량을 4.5질량%로 비교적 높게 설정하고 있다.Patent Document 9 has an average particle diameter of 10 to 30 µm, and the decomposition of the electrolyte solution is suppressed by the low crystalline carbon coated graphite prepared so that the specific surface area before and after the formation of the low crystalline carbon coating layer is reduced to a specific ratio range, and thus the charge and discharge efficiency is reduced. And improved cycle life. In addition, in Examples of this document, a carbon material of various conditions in which the average particle diameter is 10 to 30 µm and the graphite powder is coated using a pitch of 2.0 to 4.5% by mass has been studied, but the ratio before forming the low crystalline carbon coating layer When a large particle size (average particle diameter> 19 micrometer) with a small surface area is used, pitch amount is set comparatively high at 4.5 mass% in order to make the specific surface area before and after formation of a low crystalline carbon coating layer in a specific range.

특허문헌 10에는 평균 두께와 평균 직경의 비, d10과 d90의 비, 및 4㎛ 이하 입자의 부피 함유율이 4% 이하인 흑연 분말을 이용한 비수 전해질 2차 전지에 의해, 우수한 방전 특성 및 사이클 수명 특성을 달성한 것이 기재되어 있다. 이 문헌의 특허청구범위에서는 흑연 분말의 평균 입경은 10∼35㎛로 규정되어 있으며, 또한 실시예에서는 탄소 분말을 5중량%의 석유계 타르 피치로 피복하고 있다.Patent Document 10 discloses excellent discharge characteristics and cycle life characteristics by a nonaqueous electrolyte secondary battery using a graphite powder having a ratio of average thickness and average diameter, a ratio of d10 and d90, and a volume content of 4 μm or less particles of 4% or less. What is achieved is described. In the claims of this document, the average particle diameter of the graphite powder is defined to be 10 to 35 m, and in the examples, the carbon powder is coated with 5% by weight of petroleum tar pitch.

특허문헌 11에는 저 결정성 탄소 재료로 피복한 흑연과, 특정 탄소 재료로 구성된 리튬 2차 전지용 음극 탄소재에 의해, 우수한 용량 밀도나 입출력 특성을 달성한 것이 기재되어 있다. 이 문헌의 실시예에서는 상기 흑연으로 D50이 21.5㎛의 것이지만, 상기 탄소 재료로 D50이 10.5㎛인 것이 제조되어 있다.Patent Literature 11 describes that excellent capacity density and input / output characteristics are achieved by graphite coated with a low crystalline carbon material and a negative electrode carbon material for lithium secondary battery composed of a specific carbon material. In the examples of this document, the graphite has a D50 of 21.5 μm, but the carbon material has a D50 of 10.5 μm.

특허문헌 12에는 (b) 부피 평균 입경이 2∼70㎛, (c) 탭 밀도가 0.80g/cm3 이상, (d) 평균 원형도가 0.94 이상, (e) 파장 514.5nm의 아르곤 이온 레이저광을 이용한 아르곤 이온 레이저 라만 스펙트럼에서 1580cm-1의 산란 강도에 대한 1360cm-1의 산란 강도의 비인 R값이 0.15 이상인 복층 구조 탄소성 물질에 의해 프레스 하중이 낮게 억제되고, 그 결과, 높은 방전 용량 및 초기 충방전시의 불가역 용량을 낮게 할 수 있음이 기재되어 있다. 이 문헌의 실시예에서 제조된 복층 구조 탄소성 물질의 부피 평균 입경은 16.4∼16.8㎛이다.Patent Literature 12 includes (b) an argon ion laser light having a volume average particle diameter of 2 to 70 µm, a tap density of 0.80 g / cm 3 or more, an average circularity of 0.94 or more, and a wavelength of 514.5 nm. argon ion laser Raman is suppressed, the press force by the multilayer structure carbonaceous material greater than the ratio R value of scattering intensity of 1360cm -1 is 0.15 for the scattering intensity of 1580cm -1 in the spectra with low, resulting in high discharge capacity and It is described that the irreversible capacity during initial charge and discharge can be lowered. The volume average particle diameter of the multilayer structure carbonaceous material prepared in the examples of this document is 16.4 to 16.8 mu m.

특허문헌 13에는 심재(芯材)가 되는 흑연계 재료를 유기 화합물에 10∼300℃로 침지시키고, 침지시킨 흑연계 재료를 분리하여, 이 분리한 흑연계 재료에 유기 용매를 가해 10∼300℃로 세정 처리한 후 탄화하여 얻어진 탄소 입자 또는 탄소 입자의 집합체로 이루어진 입자의 주위 표면이 저 결정성 탄소로 피복되어 있는 탄소재를 해쇄(解碎)·분급(分級)하여 입도 조정하는 것을 특징으로 하는 탄소재의 제조 방법에 의해, 충방전 특성이 우수한 안정성 높은 리튬 2차 전지를 제공한 것이 기재되어 있다. 상기 저 결정성 탄소의 두께는 0.01∼0.1㎛ 정도가 되며, 또한 실시예에서는 수 평균 입자 지름이 10㎛인 탄소재가 제조되어 있다.Patent Document 13 discloses that the graphite-based material, which is a core material, is immersed in an organic compound at 10 to 300 ° C, the immersed graphite-based material is separated, and an organic solvent is added to the separated graphite-based material and 10 to 300 ° C. Characterized by adjusting the particle size by pulverizing and classifying the carbon material whose surrounding surface of the carbon particles obtained by carbonization after washing with carbon or an aggregate of carbon particles is covered with low crystalline carbon. It is described by the manufacturing method of the carbon material to provide the highly stable lithium secondary battery excellent in the charge / discharge characteristic. The thickness of the said low crystalline carbon becomes about 0.01-0.1 micrometer, and the carbon material whose number average particle diameter is 10 micrometer is manufactured in the Example.

특허문헌 14에는 흑연 입자의 표면에 결정성 탄소의 피복층이 형성된 평균 입자 지름이 100㎛ 이하인 음극 재료로서, 상기 흑연 입자가 그 내부에 습곡한 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지용 음극 재료에 의해, 에너지 밀도가 높은 리튬 2차 전지의 제조를 가능하게 한 것이 기재되어 있다. 이 문헌의 실시예에서는 평균 입자 지름 25.4㎛인 구상화 흑연 입자가 사용되며, 이것에 3∼14%의 탄소 피복을 행하고 있다.Patent document 14 discloses a negative electrode material having an average particle diameter of 100 μm or less in which a coating layer of crystalline carbon is formed on the surface of graphite particles, and the graphite particles have a laminated structure in which the graphite particles are folded therein. This discloses that it is possible to manufacture a lithium secondary battery having a high energy density. In the examples of this document, spheroidized graphite particles having an average particle diameter of 25.4 µm are used, and 3 to 14% of carbon coating is applied thereto.

특허문헌 15에는 탄소질 입자의 표면을 비정질 탄소로 피복한 복합 탄소재를 구비하고, 비수 전해질 용매로 특정 화합물을 특정량 포함하는 비수 전해질 2차 전지에 의해, 우수한 충방전 특성 및 사이클 특성을 달성한 것이 기재되어 있다. 이 문헌의 실시예에서는 상기 탄소질 입자로서 평균 입경 20㎛인 인편상 천연 흑연이 사용되고 있다.Patent Document 15 achieves excellent charge and discharge characteristics and cycle characteristics by a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a composite carbon material covering the surface of carbonaceous particles with amorphous carbon and containing a specific amount of a specific compound as a nonaqueous electrolyte solvent. One is described. In Examples of this document, flaky natural graphite having an average particle diameter of 20 µm is used as the carbonaceous particles.

일본 특허 제 3634408호 공보Japanese Patent No. 3634408 일본 특허 제 3916012호 공보Japanese Patent No. 3916012 일본 특허 제 3712288호 공보Japanese Patent No. 3712288 일본 특개 2011-243567호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-243567 일본 특개 2010-97696호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-97696 일본 특개평 9-237638호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 9-237638 일본 특개 2011-60465호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-60465 일본 특개 2010-251315호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-251315 국제공개 제 2008/093724호International Publication No. 2008/093724 일본 특개 2000-90930호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-90930 일본 특개 2009-117240호 공보Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2009-117240 일본 특개 2009-209035호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2009-209035 일본 특개평 10-36108호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 10-36108 일본 특개 2002-367611호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-367611 일본 특개 2004-265754호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2004-265754

그런데, 흑연계 비수계 2차 전지용 탄소재의 분말로 비수계 2차 전지용 음극을 구성하는 경우, 분말과 바인더를 혼합하고 이에 분산매를 가하여 슬러리를 제작하여, 이 슬러리를 집전체인 금속박에 도포하고, 그 후, 분산매를 건조하는 방법이 일반적으로 이용되고 있다.By the way, when the negative electrode for a non-aqueous secondary battery is constituted by the powder of the carbonaceous material for graphite non-aqueous secondary batteries, a slurry is prepared by mixing the powder and the binder, adding a dispersion medium thereto, and applying the slurry to the metal foil as the current collector. Then, the method of drying a dispersion medium is generally used.

이때, 분말의 집전체에 대한 압착과 전극의 극판 두께의 균일화, 극판 용량의 향상을 목적으로 하여, 추가로 압연을 거는 공정을 설치하는 것이 일반적이다. 이 압연 공정에 의해, 음극의 극판 밀도는 향상되고, 전지의 부피당 에너지 밀도는 더욱 향상된다.Under the present circumstances, it is common to provide the process of rolling further for the purpose of the crimping | compression-bonding with respect to an electrical power collector of powder, the uniformity of the pole plate thickness of an electrode, and the improvement of a pole plate capacity. By this rolling process, the electrode plate density of a negative electrode improves, and the energy density per volume of a battery improves further.

극판 두께의 균일화라는 점을 고려하면, 흑연계 비수계 2차 전지용 탄소재의 입경은 어느 정도 작게 하는 것이 유리한 것으로 사료되며, 실제 특허문헌 1에 개시된 발명에서는 전극용 탄소재의 입경은 15㎛ 이하로 되어 있다.In view of the uniformity of the electrode plate thickness, it is considered that it is advantageous to reduce the particle size of the carbonaceous material for the graphite-based non-aqueous secondary battery to some extent. In the invention disclosed in Patent Document 1, the particle size of the electrode carbonaceous material is 15 µm or less. It is.

또한, 특허문헌 4, 6, 7, 8, 12, 13의 문헌에서도 실시예 수준에서 실제로 제조된 것의 입경은 18㎛ 정도까지이다.In addition, in the documents of Patent Documents 4, 6, 7, 8, 12, and 13, the particle diameters of those actually produced at the Example level are up to about 18 µm.

또한, 극판 밀도를 높이기 위해서는 압연의 압력이 높아진다. 그러나, 종래의 흑연계 비수계 2차 전지용 탄소재에서는 고용량을 달성하는데 충분한 압력으로 압연을 행하면 탄소재에 손상이 가해지고 재료 파괴가 일어나 초기 사이클 시의 충방전 불가역 용량이 증가하여, 결과적으로 고용량화를 달성할 수 없다는 문제가 있다.In addition, in order to increase the electrode plate density, the pressure of rolling increases. However, in the conventional carbonaceous non-aqueous secondary battery carbon material, when rolling at a pressure sufficient to achieve a high capacity, the carbon material is damaged and material destruction occurs, thereby increasing the charge and discharge irreversible capacity during the initial cycle, resulting in higher capacity. There is a problem that can not be achieved.

여기에서 본 발명은, 이러한 문제점을 해결하여, 재료 파괴가 일어나지 않으며 충방전 불가역 용량이 작게 억제되는 정도의 압력에서의 압연으로도 고용량을 달성할 수 있는 비수계 2차 전지용 탄소재를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention solves this problem and provides a carbon material for a non-aqueous secondary battery that can achieve a high capacity even by rolling at a pressure such that material destruction does not occur and charge / discharge irreversible capacity is suppressed small. The purpose.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 행한 결과, 의외로 평균 입경이 큰 구상의 흑연질 입자 표면 중 적어도 일부에 탄소성 물질을 종래보다도 얇게 피복하여 제조되는 복층 구조 탄소재를 음극재로 이용함으로써, 재료 파괴를 일으키지 않을 정도의 압력에서의 압연으로도 충분히 용량이 높은 비수계 2차 전지용 전극을 얻을 수 있음을 발견하여 본 발명에 이르렀다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly examining in order to solve the said subject, as a negative electrode material, the multilayer structure carbon material manufactured by coat | covering at least one part of the spherical graphite particle surface of unexpectedly large average particle diameter thinner than before is used as a negative electrode material. By discovering that the electrode for non-aqueous secondary batteries with sufficient capacity | capacitance can be obtained even by rolling in the pressure which does not cause material destruction, it came to this invention.

종래의 흑연 입자의 구형화 기술에서는, 구형상이 되도록 처리하면 흑연 입자가 작게 되어, 평균 입경이 큰 구상의 흑연 입자를 제조하는 것은 곤란하였다. 그러나 최근의 구형화 처리 기술의 진보에 의해 큰 평균 입경과 높은 원형도를 동시에 달성하는 것이 가능하게 되었다.In the conventional technique for spheroidizing graphite particles, it has been difficult to produce spherical graphite particles having a large average particle diameter when treated so as to be spherical. However, recent advances in the spheronization treatment technology have made it possible to achieve a large average particle diameter and a high circularity at the same time.

종래의 작은 입경의 흑연을 탄소성 물질로 피복하여 얻어진 탄소 재료를 사용하여 전극을 제조하면, 전극 프레스에 상응하는 압력이 필요하며, 이에 따라 상기와 같이 재료 파괴가 일어나고 전해액과의 부반응이 증가한다. 그리고, 입자 내에 가지는 공극이 적으며 또한 작게 분단(分斷)된 구조를 가지기 때문에, 상기 탄소 재료는 단단하고 변형이 어려워 전극에서 탄소 재료의 입자간 접점이 작고(점접촉이다) 게다가 입자 간의 접착력이 약해 전극 강도가 낮다.When the electrode is manufactured using a carbon material obtained by coating a graphite having a small particle diameter with a conventional carbonaceous material, a pressure corresponding to the electrode press is required, and thus, material destruction occurs as described above, and side reaction with the electrolyte is increased. . In addition, since there are few voids in the particles and a smallly divided structure, the carbon material is hard and difficult to deform, so that the contact between the particles of the carbon material is small (point contact) at the electrode, and the adhesion between the particles is also high. This weak electrode strength is low.

이에 대하여 본 발명에 의하면, 대입경화한 흑연질 입자를 종래와 비교하여 소량의 탄소성 물질로 피복하기 때문에, 얻어진 탄소재 입자는 부드럽게 전극을 형성하므로 강한 프레스가 필요 없다. 따라서, 전극의 제조시에 탄소재의 재료 파괴가 일어나기 어렵고, 또한 이 탄소재는 부드럽게 변형되기 쉬워, 전극에서 입자간 접점이 크고(면접점이다) 게다가 입자 간의 접착력이 높다.On the other hand, according to this invention, since the large particle sized graphite particle is coat | covered with a small amount of carbonaceous substance compared with the past, the obtained carbon material particle forms an electrode smoothly, and does not need a strong press. Therefore, material destruction of the carbon material is unlikely to occur during the production of the electrode, and the carbon material tends to be deformed smoothly, and the contact between particles is large (interview point) in the electrode, and the adhesion between the particles is high.

즉, 본 발명의 요지는 하기에 있다.That is, the gist of the present invention is as follows.

[1] 흑연질 입자 표면 중 적어도 일부가 탄소성 물질로 피복되어 이루어지며, 하기 조건 (1)∼(3)을 만족하는 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재:[1] A multilayer structure carbon material for a non-aqueous secondary battery, wherein at least a part of the surface of the graphite particles is coated with a carbonaceous material, and satisfies the following conditions (1) to (3):

(1) 상기 복층 구조 탄소재의 평균입경 d50이 19.1㎛ 이상 50㎛ 이하이다.(1) The average particle diameter d50 of the said multilayer structure carbon material is 19.1 micrometers or more and 50 micrometers or less.

(2) 상기 복층 구조 탄소재의 원형도가 0.88 이상이다.(2) The circularity of the said multilayer structure carbon material is 0.88 or more.

(3) 하기에 정의되는 압연 하중(P)과 상기 복층 구조 탄소재의 d50의 비(P/d50)가 30 이하이다:(3) The ratio (P / d50) of the rolling load P defined below and d50 of the multilayer structure carbonaceous material is 30 or less:

P=(상기 복층 구조 탄소재를 사용하여, 상기 복층 구조 탄소재에 대하여 1질량%의 카복시메틸셀룰로스나트륨염과 1질량%의 스타이렌·부타다이엔 고무를 바인더로 포함하는 음극 활물질을 집전체 위에 12.0mg/cm2의 양으로 부착시킨 음극 활물질층을 제작하고, 상기 음극 활물질층의 밀도를 1.6g/cm3가 되도록 압연하는데 필요한 선압(kg/5cm)).P = (Current collector using a multilayer structure carbon material, comprising a 1% by mass of carboxymethyl cellulose sodium salt and 1% by mass of styrene-butadiene rubber as a binder relative to the multilayer structure carbon material Linear pressure (kg / 5cm) required to prepare a negative electrode active material layer deposited in an amount of 12.0 mg / cm 2 above, and to roll the density of the negative electrode active material layer to 1.6 g / cm 3 ).

[2] 상기 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재의 탭 밀도가 0.8g/cm3 이상 1.30g/cm3 이하인 상기 [1]에 기재된 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재.[2] The multilayer structure carbon material for nonaqueous secondary batteries according to [1], wherein the tap density of the multilayer structure carbon material for nonaqueous secondary batteries is 0.8 g / cm 3 or more and 1.30 g / cm 3 or less.

[3] 상기 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재의, BET법에 의해 측정한 비표면적이 0.2m2/g 이상 4.5m2/g 이하인 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재.[3] The nonaqueous secondary according to the above [1] or [2], wherein the specific surface area of the multilayer structure carbonaceous material for a non-aqueous secondary battery is 0.2 m 2 / g or more and 4.5 m 2 / g or less measured by the BET method. Multi-layered carbon material for batteries.

[4] 상기 흑연질 입자의 라만 R값이 0.1 이상 0.6 이하인 상기 [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재.[4] The multilayer structure carbon material for non-aqueous secondary batteries according to any one of [1] to [3], wherein the Raman R value of the graphite particles is 0.1 or more and 0.6 or less.

[5] 흑연질 입자 표면 중 적어도 일부가 탄소성 물질로 피복되어 이루어지며, 하기 조건 (1)∼(3)을 만족하는 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재:[5] A multilayer structure carbon material for a non-aqueous secondary battery, wherein at least a part of the surface of the graphite particles is coated with a carbonaceous material, and satisfies the following conditions (1) to (3):

(1) 상기 복층 구조 탄소재의 평균 입경 d50이 19.1㎛ 이상 50㎛ 이하(1) The average particle diameter d50 of the said multilayer structure carbon material is 19.1 micrometers or more and 50 micrometers or less

(2) 상기 복층 구조 탄소재의 원형도가 0.88 이상(2) The circularity of the said multilayer structure carbon material is 0.88 or more

(3) 상기 복층 구조 탄소재에서의 상기 탄소성 물질의 첨착량이 0.01질량% 이상 2.7질량% 이하.(3) 0.01 mass% or more and 2.7 mass% or less of the adhesion amount of the said carbonaceous substance in the said multilayer structure carbon material.

[6] 집전체와, 이 집전체 위에 형성된 복층 구조 탄소재층을 구비하는 비수계 2차 전지용 음극으로서, 이 복층 구조 탄소재층이 상기 [1]∼[5] 중 어느 하나에 기재된 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재를 함유하는 비수계 2차 전지용 음극.[6] An anode for a non-aqueous secondary battery comprising a current collector and a multilayer structure carbon material layer formed on the current collector, wherein the multilayer structure carbon material layer is the nonaqueous system according to any one of the above [1] to [5]. The negative electrode for non-aqueous secondary batteries containing the multilayer structure carbon material for secondary batteries.

[7] 리튬 이온을 흡장·방출 가능한 양극과 음극, 및 비수계 전해액을 구비하는 비수계 2차 전지로서, 상기 음극이 상기 [6]에 기재된 비수계 2차 전지용 음극인 비수계 2차 전지.[7] A nonaqueous secondary battery comprising a positive electrode capable of occluding and releasing lithium ions, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte, wherein the negative electrode is a negative electrode for a nonaqueous secondary battery according to the above [6].

본 발명에서 얻어진 비수계 2차 전지용 음극을 이용한 비수계 2차 전지는, 그 음극에서 음극 재료의 재료 파괴가 매우 일어나기 어려우며, 전해액과의 부반응이 저감해 있어 이에 따라 초기 효율이 향상되며, 또한 초기 불가역 용량도 작아 고용량을 달성할 수 있다. 게다가, 음극이 되는 본 발명의 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재는 부드럽기 때문에 음극에서의 탄소재 입자 간 접착력이 강하여 우수한 음극 강도가 달성된다.In the nonaqueous secondary battery using the negative electrode for a nonaqueous secondary battery obtained in the present invention, material destruction of the negative electrode material at the negative electrode is extremely unlikely, and side reactions with the electrolyte are reduced, thereby improving initial efficiency and The irreversible capacity is also small and high capacity can be achieved. In addition, since the multilayer structure carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention to be the negative electrode is soft, the adhesion between the carbon material particles in the negative electrode is strong, and excellent negative electrode strength is achieved.

이하, 본 발명의 내용을 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 기재하는 발명 구성 요건의 설명은 본 발명의 실시태양의 일례(대표예)이며, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않는 한, 이들 형태로 특정되는 것은 아니다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the content of this invention is demonstrated in detail. In addition, description of the invention structural requirements described below is an example (representative example) of the embodiment of this invention, and this invention is not specified in these forms unless the summary is exceeded.

또한, 본 명세서에 있어서 "질량%"와 "중량%", "질량ppm"과 "중량ppm", 및 "질량부"와 "중량부"는 각각 동일한 의미이다. 또한, 단순하게 "ppm"으로 기재한 경우는 "중량ppm"을 지칭한다.In addition, in this specification, "mass%", "weight%", "mass ppm", "weight ppm", and "mass part" and "weight part" are the same meaning, respectively. In addition, when simply described as "ppm", it refers to "weight ppm".

[비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재][Multilayered Carbon Material for Non-aqueous Secondary Battery]

본 발명의 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재(이하, 간단히 「본 발명의 복층 구조 탄소재」라고도 한다)는, 흑연질 입자 표면 중 적어도 일부가 탄소성 물질로 피복되어 이루어지며, 하기 조건 (1)∼(3)을 모두 만족하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 명세서에서 말하는 복층이란 흑연질 입자(핵 흑연) 표면 중 적어도 일부 또는 전면(全面)이 탄소성 물질로 피복 또는 첨착되어 있는 태양을 말한다. 이 태양은 하기에 나타내는 물성이나 SEM 사진 등으로 확인할 수 있다.The multilayer structure carbon material (hereinafter, also simply referred to as "the multilayer structure carbon material of the present invention") for a non-aqueous secondary battery of the present invention is formed by coating at least a part of the surface of the graphite particles with a carbonaceous material, It is characterized by satisfy | filling all 1)-(3). In addition, the multilayer referred to in this specification means the aspect in which at least one part or whole surface of graphite particle (nuclear graphite) surface is coat | covered or impregnated with a carbonaceous substance. This aspect can be confirmed by a physical property, SEM photograph, etc. which are shown below.

(1) 복층 구조 탄소재의 평균 입경 d50이 19.1㎛ 이상 50㎛ 이하일 것(1) The average particle diameter d50 of a multilayer structure carbon material should be 19.1 micrometers or more and 50 micrometers or less

(2) 이 복층 구조 탄소재의 원형도가 0.88 이상일 것(2) The circularity of this multi-layered carbon material is not less than 0.88

(3) 하기에 정의되는 압연 하중(P)과 이 복층 구조 탄소재의 d50의 비(P/d50)가 30 이하일 것:(3) The ratio (P / d50) of the rolling load (P) and d50 of this multilayer structure carbon material defined below shall be 30 or less:

P=(상기 복층 구조 탄소재를 사용하여, 상기 복층 구조 탄소재에 대하여 1질량%의 카복시메틸셀룰로스나트륨염과 1질량%의 스타이렌·부타다이엔 고무를 바인더로 포함하는 음극 활물질을 집전체 위에 12.0mg/cm2의 양으로 부착시킨 음극 활물질층을 제작하고, 상기 음극 활물질층의 밀도를 1.6g/cm3가 되도록 압연하는데 필요한 선압(kg/5cm))P = (Current collector using a multilayer structure carbon material, comprising a 1% by mass of carboxymethyl cellulose sodium salt and 1% by mass of styrene-butadiene rubber as a binder relative to the multilayer structure carbon material Linear pressure (kg / 5cm) required to prepare a negative electrode active material layer deposited in an amount of 12.0 mg / cm 2 above, and to roll the density of the negative electrode active material layer to 1.6 g / cm 3 )

이하, 이들 조건 및 본 발명의 복층 구조 탄소재가 충족시키는 것이 바람직한 조건에 대하여 순서대로 설명한다. 또한, 본 발명에서는 상기 조건 (1)∼(3)을 만족하는 복층 구조 탄소재를 1종 단독으로 이용하여도 되고, 다른 탄소재를 조합하여 병용하여도 된다.Hereinafter, the conditions which satisfy | fill these conditions and the multilayered structure carbon material of this invention are demonstrated in order. In addition, in this invention, the multilayer structure carbon material which satisfy | fills the said conditions (1)-(3) may be used individually by 1 type, and may be used in combination of other carbon materials.

(1) 부피 기준 평균 입경(평균 입경 d50)(1) Volume-based average particle diameter (average particle diameter d50)

본 발명의 복층 구조 탄소재의 부피 기준 평균 입경(「평균 입경 d50」으로도 기재한다)은 19.1㎛ 이상, 바람직하게는 20.1㎛ 이상, 보다 바람직하게는 22㎛ 이상, 특히 바람직하게는 24㎛ 이상이며, 또한 평균 입경 d50은 50㎛ 이하, 보다 바람직하게는 40㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 35㎛ 이하, 특히 바람직하게는 31㎛ 이하이다. 평균 입경 d50이 너무 작으면 입자의 압축 성형시의 충전성이 저하하여 압연 하중(P)이 증대하는 경향이 있다. 또한, 상기 탄소재를 이용하여 얻어진 비수계 2차 전지의 불가역 용량의 증가, 초기 전지 용량의 손실을 초래하는 경향이 있으며, 한편, 평균 입경 d50이 너무 크면 슬러리 도포에서의 줄무늬 끌림 등의 공정 불편 발생, 고 전류밀도 충방전 특성의 저하, 저온 입출력 특성의 저하를 초래할 가능성이 있다.The volume-based average particle diameter (also referred to as "average particle diameter d50") of the multilayer structure carbonaceous material of the present invention is 19.1 µm or more, preferably 20.1 µm or more, more preferably 22 µm or more, particularly preferably 24 µm or more Moreover, average particle diameter d50 is 50 micrometers or less, More preferably, it is 40 micrometers or less, More preferably, it is 35 micrometers or less, Especially preferably, it is 31 micrometers or less. When the average particle diameter d50 is too small, the packing property at the time of compression molding of particle | grains will fall, and there exists a tendency for rolling load P to increase. In addition, there is a tendency that the irreversible capacity of the non-aqueous secondary battery obtained by using the carbon material is increased, and the initial battery capacity is lost. On the other hand, when the average particle diameter d50 is too large, process inconvenience such as streaking in slurry coating is applied. There is a possibility of causing occurrence, deterioration of high current density charge and discharge characteristics, and deterioration of low temperature input / output characteristics.

또한, 본 명세서에서 평균 입경 d50은 계면 활성제인 폴리옥시에틸렌솔비탄모노라우레이트(예로 Tween 20(등록상표)을 들 수 있다)의 0.2질량% 수용액 10mL에 복층 구조 탄소재 0.01g을 현탁시켜 이를 측정 샘플로 시판의 레이저 회절/산란식 입도 분포 측정장치(예를 들면, HORIBA사 제품 LA-920)에 도입하고, 측정 샘플에 28kHz의 초음파를 출력 60W로 1분간 조사(照射)한 후, 상기 측정 장치에서 부피 기준의 메디안 지름으로 측정한 것으로 정의한다.In addition, in this specification, the average particle diameter d50 is obtained by suspending 0.01 g of a multilayer structure carbon material in 10 mL of a 0.2 mass% aqueous solution of a polyoxyethylene sorbitan monolaurate (for example, Tween 20 (registered trademark)) which is a surfactant. The sample was introduced into a commercially available laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device (e.g., LA-920 manufactured by HORIBA) and irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute. It is defined as measured by the median diameter on the basis of volume in the measuring device.

(2) 원형도(2) roundness

본 발명의 복층 구조 탄소재의 원형도는 0.88 이상, 바람직하게는 0.90 이상, 보다 바람직하게는 0.91 이상이다. 또한, 원형도는 통상 1 이하, 바람직하게는 0.98 이하, 보다 바람직하게는 0.97 이하이다. 원형도가 너무 작으면 비수계 2차 전지의 고 전류밀도 충방전 특성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 원형도는 이하의 식으로 정의되며, 원형도가 1일 때에 이론적으로 완전한 구(眞球)가 된다.The circularity of the multilayer structure carbon material of this invention is 0.88 or more, Preferably it is 0.90 or more, More preferably, it is 0.91 or more. The circularity is usually 1 or less, preferably 0.98 or less, and more preferably 0.97 or less. If the circularity is too small, the high current density charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery tend to be lowered. In addition, circularity is defined by the following formula, and when circularity is 1, it becomes a theoretically perfect sphere.

원형도 = (입자 투영 형상과 동일한 면적을 갖는 상당 원의 둘레 길이)/(입자 투영 형상의 실제 둘레 길이)Circularity = (perimeter length of equivalent circle with the same area as the particle projection shape) / (actual perimeter length of the particle projection shape)

원형도 값으로는 예를 들면, 플로우식 입자상 분석 장치(예를 들면, 시스멕스인더스트리얼사 제품 FPIA)를 이용하여, 시료(복층 구조 탄소재) 약 0.2g을 계면활성제인 폴리옥시에틸렌(20)솔비탄모노라우레이트의 0.2질량% 수용액(약 50mL)에 분산시키고, 분산액에 28kHz의 초음파를 출력 60W로 1분간 조사한 후, 검출 범위를 0.6∼400㎛로 지정하고, 입경이 1.5∼40㎛ 범위의 입자에 대하여 측정한 값을 이용한다.As the circularity value, for example, polyoxyethylene (20) containing about 0.2 g of a sample (multi-layered carbon material) as a surfactant using a flow particulate analysis device (e.g., Sysmex Industrial Co., Ltd.). After dispersing in 0.2 mass% aqueous solution of sorbitan monolaurate (about 50 mL), irradiating the dispersion liquid with an ultrasonic wave of 28 kHz for 1 minute at an output of 60 W, the detection range was specified as 0.6 to 400 μm, and the particle size was in the range of 1.5 to 40 μm. The value measured about the particle | grain of is used.

원형도를 향상시키는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 구형화 처리를 실시하여 구형으로 한 것이 음극으로 했을 때의 입자간 공극의 형상이 가지런하여 바람직하다. 구형화 처리의 예로는 전단력, 압축력을 부여함으로써 기계적으로 구형에 가깝게 만드는 방법, 복수의 복층 구조 탄소재 미립자를 바인더나 입자 자신이 갖는 부착력에 의해 조립(造粒)하는 기계적·물리적 처리 방법 등을 들 수 있다.Although the method of improving circularity is not specifically limited, It is preferable because the shape of the interparticle space | gap at the time of making it the cathode by performing sphericalization process and making it spherical is preferable. Examples of spheronization treatment include mechanically and physically treating a method of making the particles close to a spherical shape by applying a shear force and a compressive force, and granulating a plurality of multilayer structure carbonaceous particles with an adhesive force possessed by a binder or the particles themselves. Can be mentioned.

종래의 구형화 처리 기술로는, 이상에서 설명한 바와 같은 높은 원형도를 달성하려고 하면 탄소재의 평균 입경이 작게 되어 버렸지만, 최근의 기술 진보에 의해 높은 원형도와 큰 평균 입경을 양립할 수 있게 되었다.In the conventional spheronization treatment technology, when the high circularity as described above is achieved, the average particle diameter of the carbon material is reduced, but the recent technological advances have made both the high circularity and the large average particle diameter compatible. .

(3) 압연 하중(P)과 복층 구조 탄소재의 d50의 비(3) Ratio of rolling load (P) and d50 of multilayer structure carbon material

본 발명의 복층 구조 탄소재에서는 이에 대하여 1질량%의 카복시메틸셀룰로스나트륨염과 1질량%의 스타이렌·부타다이엔 고무를 바인더로 포함하는 음극 활물질을 집전체 위에 12.0mg/cm2의 양으로 부착시킨 음극 활물질층을 제작하고, 상기 음극 활물질층의 밀도를 1.6g/cm3가 되도록 압연하는데 필요한 선압(kg/5cm)인 압연 하중(P)과 복층 구조 탄소재의 평균 입경 d50의 비(P/d50)가 30 이하이며, 바람직하게는 3∼25이고, 보다 바람직하게는 4∼22이다.In the multilayer structure carbonaceous material of the present invention, a negative electrode active material containing 1% by mass of carboxymethyl cellulose sodium salt and 1% by mass of styrene-butadiene rubber as a binder in an amount of 12.0 mg / cm 2 on the current collector. The ratio of the rolling load (P), which is the linear pressure (kg / 5cm), required for rolling the negative electrode active material layer attached thereto and rolling the density of the negative electrode active material layer to 1.6 g / cm 3 and the average particle diameter d50 of the multilayer structure carbon material ( P / d50) is 30 or less, Preferably it is 3-25, More preferably, it is 4-22.

본 발명의 복층 구조 탄소재의 입자는 탄소성 물질의 첨착량을 특정 범위 이하로 함으로써 종래의 탄소재 입자에 비해 부드러워 동일한 d50이어도 압연 하중(P)을 보다 작게 하는 것이 가능하게 되어, 종래의 탄소재 보다도 P/d50의 비가 작게 된다. 또한, 이 비는 3 정도가 음극 제조시의 사실상 하한값이다.Particles of the multilayer structure carbon material of the present invention can be made softer than the conventional carbon material particles by lowering the amount of carbonaceous substance to be attached to a specific range or less, so that the rolling load P can be made smaller even with the same d50. The ratio of P / d50 is smaller than that of the material. In addition, this ratio is about 3 substantially lower limit at the time of negative electrode manufacture.

본 발명의 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재는 상기 요건을 만족하면 상기한 본 발명의 효과를 나타내고 충분히 성능을 발휘할 수 있지만, 추가로 아래에 기술하는 조건 (4)∼(16) 중 어느 하나 또는 복수를 동시에 만족하고 있는 것이 바람직하다. 특히 이하의 조건 (4)를 만족하고 있는 것이 바람직하다.The multilayer structure carbonaceous material for a non-aqueous secondary battery of the present invention can exhibit the above-described effects of the present invention and exhibit sufficient performance when the above requirements are satisfied, but any one of the conditions (4) to (16) described below or It is preferable to satisfy a plurality simultaneously. It is especially preferable to satisfy the following conditions (4).

(4) 탄소성 물질의 첨착량(4) deposition amount of carbonaceous material

본 발명의 복층 구조 탄소재에서의 탄소성 물질 첨착량은 흑연질 입자에 대한 탄소성 물질의 피복량을 나타내는 것이며, 본 발명에서는 바람직하게는 0.01∼2.7질량%이며, 보다 바람직하게는 0.1질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.3질량% 이상, 특히 바람직하게는 0.7질량% 이상이며, 또한 상기 첨착량은 바람직하게는 2.5질량% 이하, 보다 바람직하게는 2.3질량% 이하, 더욱 바람직하게는 2.1질량% 이하, 특히 바람직하게는 1.8질량% 이하, 가장 바람직하게는 1.3질량% 이하이다.The carbonaceous substance adhering amount in the multilayer structure carbon material of this invention shows the coating amount of the carbonaceous substance with respect to graphite particle, In this invention, Preferably it is 0.01-2.7 mass%, More preferably, it is 0.1 mass%. More than 0.3 mass% or more, Especially preferably, it is 0.7 mass% or more, and the said amount of adhesion is preferably 2.5 mass% or less, More preferably, 2.3 mass% or less, More preferably, 2.1 mass% Hereinafter, Especially preferably, it is 1.8 mass% or less, Most preferably, it is 1.3 mass% or less.

첨착량이 2.7질량%를 넘으면 비수계 2차 전지에서 고용량을 달성하기 위해 충분한 압력으로 압연을 행한 경우에 탄소재에 손상이 가해져 재료 파괴가 일어나 초기 사이클시 충방전 불가역 용량의 증대, 초기 효율의 저하를 초래하는 경향이 있다.If the amount of adhesion exceeds 2.7% by mass, the carbon material is damaged when rolling at a sufficient pressure to achieve a high capacity in the non-aqueous secondary battery, resulting in material destruction, resulting in an increase in the charge / discharge irreversible capacity during the initial cycle and a decrease in initial efficiency. Tends to result.

한편, 첨착량이 0.01질량% 보다 작으면 복층으로 되어 있는 효과를 얻기 어렵게 될 경향이 있다. 즉, 전지에서 전해액과의 부반응을 충분히 억제할 수 없어, 초기 사이클시 충방전 불가역 용량의 증대, 초기 효율의 저하를 초래하는 경향이 있다. 탄소성 물질의 층은 얇아도 흑연질 입자 표면의 대부분에 걸쳐 균일하게 존재하고 있다면 본 발명의 효과를 나타낼 수가 있지만, 탄소성 물질의 양이 너무 적어서 흑연질 입자 그 자체가 본 발명의 복층 구조 탄소재의 제일 바깥 표면에 많이 나타나게 되면 본 발명의 효과를 얻기가 어렵게 된다.On the other hand, when the amount of deposition is less than 0.01% by mass, the effect of forming a multilayer tends to be difficult to be obtained. That is, there is a tendency that the side reaction with the electrolyte solution cannot be sufficiently suppressed in the battery, resulting in an increase in the charge / discharge irreversible capacity during the initial cycle and a decrease in the initial efficiency. Although the layer of carbonaceous material is thin and uniformly present over most of the surface of the graphite particles, the effect of the present invention can be exhibited, but the amount of carbonaceous material is so small that the graphite particles themselves form the multilayer structure of the present invention. If it appears a lot on the outermost surface of the material it is difficult to obtain the effect of the present invention.

또한, 본 발명에서의 탄소성 물질의 첨착량은 재료 소성 전후의 샘플 질량으로부터 산출할 수 있다(후술하는 바와 같이, 본 발명의 복층 구조 탄소재는 흑연질 입자와 탄소 전구체를 혼합하여, 소성 등의 가열 처리를 함으로써 얻어진다). 또한 이때, 흑연질 입자의 소성 전후 질량 변화는 없는 것으로 계산한다.The amount of deposition of the carbonaceous substance in the present invention can be calculated from the sample mass before and after material firing (as described below, the multilayer structure carbonaceous material of the present invention is mixed with graphite particles and a carbon precursor, such as firing). Obtained by heat treatment). In addition, it is calculated at this time that there is no mass change before and after baking of graphite particle.

w1을 소성 전 흑연질 입자 질량(kg), w2를 소성 후 복층 구조 탄소재 입자 질량(kg)으로 하면,When w1 is the mass of graphite particles before firing (kg) and w2 is the mass of the multilayer structure carbon material particles after firing (kg),

탄소성 물질의 첨착량(질량%)=[(w2-w1)/w2]×100Amount of adhesion (mass%) of the carbonaceous substance = [(w2-w1) / w2] x 100

으로 계산된다.Is calculated.

(5) 탭 밀도(5) tap density

본 발명의 복층 구조 탄소재의 탭 밀도는 0.8g/cm3 이상 1.30g/cm3 이하이며, 바람직하게는 0.90g/cm3 이상 1.20g/cm3 이하이며, 보다 바람직하게는 0.95g/cm3 이상 1.10g/cm3 이하이다.The tab density of the multilayer structure carbon material of the present invention is 0.8 g / cm 3 or more and 1.30 g / cm 3 or less, preferably 0.90 g / cm 3 or more and 1.20 g / cm 3 or less, and more preferably 0.95 g / cm It is 3 or more and 1.10 g / cm <3> or less.

탭 밀도가 0.8g/cm3 미만이면, 극판화(極板化)하는 경우에 음극 형성 재료 슬러리가 줄무늬 끌림이 일어나 공정상 문제가 되는 경향이 있다. 한편 탭 밀도가 1.30g/cm3를 넘으면 복층 구조 탄소재의 입자 내 탄소 밀도가 상승하여 압연성이 떨어져 고밀도의 음극 시트를 형성하는 것이 어렵게 되는 경향이 있다.When the tap density is less than 0.8 g / cm 3 , the negative electrode forming material slurry is streaked in the case of polarization, and there is a tendency to become a process problem. On the other hand, when the tap density exceeds 1.30 g / cm 3 , the carbon density in the particles of the multilayer structure carbon material rises, resulting in poor rollability, making it difficult to form a high-density negative electrode sheet.

상기 탭 밀도는 분체 밀도 측정기를 이용하여, 직경 1.6cm, 부피용량 20cm3의 원통상 탭핑(tapping) 셀에 메쉬 300㎛의 체를 통하여 본 발명의 복층 구조 탄소재를 낙하시켜 셀에 가득 차도록 충전한 후, 스트로크 길이 10mm의 탭핑을 1000회 행하여 그때의 부피와 시료의 질량으로부터 구한 밀도로 정의한다.The tap density is filled by filling the cell by filling the multilayer structure carbon material of the present invention through a sieve of 300 µm into a cylindrical tapping cell having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 using a powder density meter. After that, tapping with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times to define the density obtained from the volume at that time and the mass of the sample.

(6) X선 파라미터(6) X-ray parameter

본 발명의 복층 구조 탄소재의, 학진법에 의한 X선 회절로 구한 격자면(002면)의 d값(층간 거리)은 통상 0.337nm 이하이다. d002값이 너무 크다는 것은 결정성이 낮다는 것을 나타내며, 비수계 2차 전지로 한 경우에 초기 불가역 용량이 증가하는 경우가 있다. 한편, 흑연의 002면의 면 간격의 이론값은 0.335nm이기 때문에 상기 d값은 통상 0.335nm 이상이다.The d-value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) of the multilayer structure carbon material of this invention calculated | required by the X-ray diffraction by the school-based method is 0.337 nm or less normally. Too large a d002 value indicates low crystallinity, and the initial irreversible capacity may increase when a nonaqueous secondary battery is used. On the other hand, since the theoretical value of the surface spacing of the 002 plane of graphite is 0.335 nm, the said d value is 0.335 nm or more normally.

또한, 학진법에 의한 X선 회절로 구한 상기 복층 구조 탄소재의 결정자 크기(Lc)는 통상 1.5nm 이상, 바람직하게는 3.0nm 이상의 범위이다. 이 범위를 상회하면 결정성이 낮은 입자가 되어 비수계 2차 전지로 한 경우에 가역 용량이 감소해 버릴 가능성이 있다. 또한, Lc의 하한은 흑연의 이론값이다.In addition, the crystallite size (Lc) of the multilayer structure carbon material determined by X-ray diffraction by the Hakjin method is usually 1.5 nm or more, preferably 3.0 nm or more. If it exceeds this range, it becomes a particle with low crystallinity, and when a nonaqueous secondary battery is used, the reversible capacity may fall. In addition, the minimum of Lc is a theoretical value of graphite.

(7) 회분(7) ash

본 발명의 복층 구조 탄소재에 포함되는 회분은 복층 구조 탄소재의 전체 질량에 대하여 통상 1질량% 이하, 0.5질량% 이하인 것이 바람직하고, 0.1질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 회분의 하한값은 1ppm 이상인 것이 바람직하다.It is preferable that it is 1 mass% or less normally and 0.5 mass% or less with respect to the total mass of a multilayer structure carbon material, and, as for the ash contained in the multilayer structure carbon material of this invention, it is more preferable that it is 0.1 mass% or less. Moreover, it is preferable that the lower limit of ash content is 1 ppm or more.

회분이 상기 범위를 상회하면 비수계 2차 전지로 한 경우에 충방전시의 복층 구조 탄소재와 전해액의 반응에 의한 전지 성능의 열화가 무시할 수 없게 되는 경우가 있다. 한편, 상기 범위를 하회하면 탄소재의 제조에 많은 시간과 에너지와 오염 방지를 위한 설비를 필요로 하여 비용이 상승하는 경우가 있다.When ash exceeds the said range, when a non-aqueous secondary battery is used, deterioration of battery performance by reaction of the multilayer structure carbon material and electrolyte solution at the time of charge and discharge may become insignificant. On the other hand, if it is less than the above range, the cost of the carbon material may require a lot of time, energy, and equipment for preventing pollution, thereby increasing the cost.

(8) BET 비표면적(8) BET specific surface area

본 발명의 복층 구조 탄소재의 BET법에 의해 측정한 비표면적(SA)은 통상 0.2m2/g 이상, 바람직하게는 0.3m2/g 이상, 보다 바람직하게는 0.7m2/g 이상, 더욱 바람직하게는 1m2/g 이상, 특히 바람직하게는 2m2/g 이상이다. 또한, 비표면적은 통상 100m2/g 이하, 바람직하게는 10m2/g 이하, 보다 바람직하게는 7m2/g 이하, 더욱 바람직하게는 4.5m2/g 이하, 특히 바람직하게는 4.0m2/g 이하, 가장 바람직하게는 3.6m2/g 이하이다.The specific surface area SA measured by the BET method of the multilayer structure carbon material of the present invention is usually 0.2 m 2 / g or more, preferably 0.3 m 2 / g or more, more preferably 0.7 m 2 / g or more, further It is preferably at least 1 m 2 / g, particularly preferably at least 2 m 2 / g. In addition, the specific surface area is usually 100 m 2 / g or less, preferably 10 m 2 / g or less, more preferably 7 m 2 / g or less, still more preferably 4.5 m 2 / g or less, particularly preferably 4.0 m 2 / g or less, most preferably 3.6 m 2 / g or less.

비표면적 값이 너무 작으면 복층 구조 탄소재를 사용하여 음극을 형성한 경우의 그 반응 면적이 특히 감소하고 완전 충전까지의 시간이 많이 필요하게 되어, 바람직한 비수계 2차 전지를 얻기 힘든 경향이 있다.If the specific surface area value is too small, the reaction area in the case of forming a negative electrode using a multilayer structure carbon material is particularly reduced, and a long time until full charge is required, which tends to make it difficult to obtain a desirable non-aqueous secondary battery. .

한편, 비표면적 값이 너무 크면 복층 구조 탄소재를 사용하여 음극을 형성한 경우의, 그 전해액과의 반응성이 증가하고 가스 발생이 많아지기 쉬워 바람직한 비수계 2차 전지를 얻기 어려운 경향이 있다.On the other hand, when the specific surface area value is too large, the reactivity with the electrolytic solution in the case of forming a negative electrode using a multilayer structure carbon material tends to increase the gas generation easily, and it is difficult to obtain a preferable non-aqueous secondary battery.

BET 비표면적은 표면적계(예를 들면, 오오쿠라리켄 제품 전자동 표면적 측정장치)를 이용하여, 복층 구조 탄소재 시료에 대하여 질소 유통 하 350℃에서 15분간 예비 건조를 실시한 후, 대기압에 대한 질소의 상대압의 값이 0.3이 되도록 정확하게 조정한 질소 헬륨 혼합 가스를 이용하여, 가스 유동법에 의한 질소 흡착 BET 1점법에 의해 측정한 값으로 정의한다.The BET specific surface area was preliminarily dried at 350 ° C. for 15 minutes under nitrogen flow to a multi-layered carbonaceous material sample using a surface area meter (e.g., a fully automatic surface area measuring instrument manufactured by Okurariken), and then the relative pressure of nitrogen to atmospheric pressure. It defines by the value measured by the nitrogen adsorption BET 1 point method by the gas flow method using the nitrogen helium mixed gas correctly adjusted so that the value of pressure might be 0.3.

(9) 세공 분포(9) pore distribution

본 발명의 복층 구조 탄소재에서, 수은 포로시메트리(porosimetry)(수은 압입법)에 의해 구해지는, 직경 0.01㎛ 이상 1㎛ 이하에 상당하는 입자 내 공극, 입자 표면의 스텝에 의한 요철의 양은 통상 0.01mL/g 이상, 바람직하게는 0.05mL/g 이상, 보다 바람직하게는 0.1mL/g 이상이다. 또한 상기 양은 통상 0.6mL/g 이하, 바람직하게는 0.4mL/g 이하, 보다 바람직하게는 0.3mL/g 이하이다.In the multilayer structure carbonaceous material of the present invention, the amount of irregularities in the grains and steps of the surface of the particles corresponding to 0.01 µm or more and 1 µm or less, which is determined by mercury porosimetry (mercury porosimetry), is usually 0.01 mL / g or more, preferably 0.05 mL / g or more, more preferably 0.1 mL / g or more. The amount is usually 0.6 mL / g or less, preferably 0.4 mL / g or less, and more preferably 0.3 mL / g or less.

요철의 양이 너무 많으면 음극을 형성하는 경우의 극판화시에 바인더가 다량으로 필요하게 될 경우가 있다. 한편, 요철의 양이 너무 적으면 비수계 2차 전지의 고 전류밀도 충방전 특성이 저하될 뿐만 아니라 충방전시에 전극의 팽창 수축 완화 효과를 얻을 수 없는 경향이 있다.If the amount of unevenness is too large, a large amount of binder may be required at the time of polarization when forming a negative electrode. On the other hand, if the amount of unevenness is too small, the high current density charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery not only decrease, but also tend to be unable to obtain the effect of reducing the expansion and contraction of the electrode during charge and discharge.

또한, 본 발명의 복층 구조 탄소재의 전체 세공 용적은 통상 0.1mL/g 이상, 바람직하게는 0.2mL/g 이상, 보다 바람직하게는 0.25mL/g 이상이다. 또한 전체 세공 용적은 통상 10mL/g 이하, 바람직하게는 5mL/g 이하, 보다 바람직하게는 2mL/g 이하이다.Moreover, the total pore volume of the multilayer structure carbon material of this invention is 0.1 mL / g or more normally, Preferably it is 0.2 mL / g or more, More preferably, it is 0.25 mL / g or more. The total pore volume is usually 10 mL / g or less, preferably 5 mL / g or less, and more preferably 2 mL / g or less.

전체 세공 용적이 너무 크면 극판화시에 바인더가 다량으로 필요하게 되는 경향이 있다. 한편 전체 세공 용적이 너무 작으면 극판화시에 증점제나 바인더의 분산 효과를 얻을 수 없는 경향이 있다.If the total pore volume is too large, a large amount of binder tends to be necessary at the time of polarization. On the other hand, when the total pore volume is too small, there is a tendency that the effect of dispersing a thickener or a binder is not obtained at the time of pole-printing.

또한, 본 발명의 복층 구조 탄소재의 평균 세공 지름은 통상 0.03㎛ 이상, 바람직하게는 0.05㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.1㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ 이상이다. 상기 평균 세공 지름은 통상 80㎛ 이하, 바람직하게는 50㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20㎛ 이하이다.Moreover, the average pore diameter of the multilayer structure carbon material of this invention is 0.03 micrometer or more normally, Preferably it is 0.05 micrometer or more, More preferably, it is 0.1 micrometer or more, More preferably, it is 0.5 micrometer or more. The said average pore diameter is 80 micrometers or less normally, Preferably it is 50 micrometers or less, More preferably, it is 20 micrometers or less.

평균 세공 지름이 너무 크면 극판화시에 바인더가 다량으로 필요하게 되는 경향이 있으며, 또한 평균 세공 지름이 너무 작으면 전지의 고 전류밀도 충방전 특성이 저하되는 경향이 있다.If the average pore diameter is too large, a large amount of binder tends to be required during polarization, and if the average pore diameter is too small, the high current density charge / discharge characteristics of the battery tend to be lowered.

상기 수은 포로시메트리용 장치로 수은 포로시미터(오토포어 9520: 마이크로메리텍스사 제품)를 이용할 수 있다. 시료(복층 구조 탄소재)를 0.2g 전후의 값이 되도록 칭량하여 파우더용 셀에 봉입하고, 실온, 진공 하(50㎛Hg 이하)에서 10분간 탈기하고 전처리를 실시한다.As a device for mercury porosimetry, a mercury porosimeter (Autopore 9520: manufactured by Micromeritex) can be used. The sample (multilayer structure carbon material) is weighed to a value of about 0.2 g, encapsulated in a powder cell, degassed at room temperature and under vacuum (50 µm Hg or less) for 10 minutes, and pretreated.

이어서, 4psia(약 28kPa)로 감압하고 상기 셀에 수은을 도입하여, 압력을 4psia(약 28kPa)로부터 40000psia(약 280MPa)까지 스텝 상으로 승압시킨 후, 25psia(약 170kPa)까지 강압시킨다.Subsequently, the pressure was reduced to 4 psia (about 28 kPa) and mercury was introduced into the cell to increase the pressure from 4 psia (about 28 kPa) to 40000 psia (about 280 MPa) on a step, and then down to 25 psia (about 170 kPa).

승압 시의 스텝 수는 80점 이상으로 하고, 각 스텝에서는 10초의 평형 시간 후, 수은 압입량을 측정한다. 이렇게 하여 얻어진 수은 압입 곡선으로부터 Washburn 식을 이용하여 세공 분포를 산출한다.The step number at the time of pressurization shall be 80 or more points, and the mercury intrusion amount is measured after a 10 second equilibrium time in each step. The pore distribution is calculated from the mercury intrusion curve thus obtained using the Washburn equation.

또한, 수은의 표면장력(γ)은 485dyne/cm, 접촉각(ψ)은 140℃로 산출한다. 평균 세공 지름은 누계 세공 부피가 50%가 될 때의 세공 지름으로 정의한다.In addition, the surface tension (gamma) of mercury is calculated as 485 dyne / cm, and the contact angle (psi) is 140 degreeC. The average pore diameter is defined as the pore diameter when the cumulative pore volume becomes 50%.

(10) 진밀도(10) true density

본 발명의 복층 구조 탄소재의 진밀도는 통상 1.9g/cm3 이상, 바람직하게는 2g/cm3 이상, 보다 바람직하게는 2.1g/cm3 이상, 더욱 바람직하게는 2.2g/cm3 이상이며, 상한은 2.26g/cm3 이다. 상한은 흑연의 이론값이다. 이 범위를 하회하면 탄소의 결정성이 너무 낮아 비수계 2차 전지로 한 경우의, 그 초기 불가역 용량이 증대하는 경우가 있다.A multi-layer structure the true density of the carbonaceous material of the present invention is usually 1.9g / cm 3 or more, preferably 2g / cm 3 or more, more preferably 2.1g / cm 3 or more, more preferably 2.2g / cm 3 or more , The upper limit is 2.26 g / cm 3 . The upper limit is a theoretical value of graphite. If it is less than this range, the initial irreversible capacity may increase when the crystallinity of carbon is too low and a nonaqueous secondary battery is used.

(11) 어스펙트비(11) aspect ratio

본 발명의 복층 구조 탄소재의 분말 상태에서의 어스펙트비는 이론상 1 이상이며, 바람직하게는 1.1 이상, 보다 바람직하게는 1.2 이상이다. 또한 어스펙트비는 통상 10 이하, 바람직하게는 8 이하, 보다 바람직하게는 5 이하이다.The aspect ratio in the powder state of the multilayer structure carbon material of this invention is 1 or more in theory, Preferably it is 1.1 or more, More preferably, it is 1.2 or more. The aspect ratio is usually 10 or less, preferably 8 or less, and more preferably 5 or less.

어스펙트비가 너무 크면, 극판화시에 복층 구조 탄소재를 포함하는 슬러리(음극 형성 재료)의 줄무늬 끌림이 일어나거나, 또는 균일한 도포면을 얻지 못하여 비수계 2차 전지의 고 전류밀도 충방전 특성이 저하되는 경향이 있다.If the aspect ratio is too large, streak dragging of the slurry (cathode forming material) containing the multilayer structure carbon material at the time of polarization occurs, or a uniform coating surface is not obtained, resulting in high current density charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery. It tends to be lowered.

어스펙트비는 3차원적으로 관찰한 경우의 복층 구조 탄소재료 입자의 최장이 되는 지름 A와 이와 직교하는 지름 중 최단이 되는 지름 B로 한 경우, A/B로 나타내어진다. 상기 탄소재 입자의 관찰은 확대 관찰할 수 있는 주사형 전자 현미경으로 행한다. 두께 50 마이크론 이하의 금속의 끝면에 고정한 임의의 50개의 탄소재 입자를 선택해, 각각에 대하여 시료가 고정되어 있는 스테이지를 회전, 경사시켜 A, B를 측정하고, A/B의 평균값을 구한다.The aspect ratio is represented by A / B when the diameter A becomes the longest diameter A of the multilayer structure carbon material particles in the three-dimensional observation and the diameter B orthogonal thereto. Observation of the carbon material particles is performed with a scanning electron microscope that can be enlarged and observed. 50 arbitrary carbon particle | grains fixed to the end surface of the metal of 50 micrometers or less in thickness are selected, and the stage to which the sample is fixed with respect to each is rotated and inclined, A and B are measured, and the average value of A / B is calculated | required.

(12) 최대 입경 dmax(12) Maximum particle diameter dmax

본 발명의 복층 구조 탄소재의 최대 입경 dmax는 통상 200㎛ 이하, 바람직하게는 150㎛ 이하, 보다 바람직하게는 120㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 100㎛ 이하, 특히 바람직하게는 80㎛ 이하이다. dmax가 너무 크면 줄무늬 끌림 등의 공정 불편의 발생을 초래하는 경향이 있다.The maximum particle diameter dmax of the multilayer structure carbon material of this invention is 200 micrometers or less normally, Preferably it is 150 micrometers or less, More preferably, it is 120 micrometers or less, More preferably, it is 100 micrometers or less, Especially preferably, it is 80 micrometers or less. Too large dmax tends to cause process inconvenience, such as streaking.

또한, 최대 입경은 평균 입경 d50의 측정시에 얻어진 입도 분포에 있어서 입자가 측정된 가장 큰 입경의 값으로 정의된다.In addition, the maximum particle diameter is defined as the value of the largest particle diameter which particle | grains were measured in the particle size distribution obtained at the time of measuring the average particle diameter d50.

(13) 라만 R값(13) Raman R value

본 발명의 복층 구조 탄소재의 라만 R값은 그 값이 통상 0.1 이상, 바람직하게는 0.2 이상이다. 또한, 라만 R값은 통상 0.6 이하, 바람직하게는 0.55 이하, 보다 바람직하게는 0.5 이하이다.The Raman R value of the multilayer structure carbon material of this invention is 0.1 or more normally, Preferably it is 0.2 or more. Moreover, Raman R value is 0.6 or less normally, Preferably it is 0.55 or less, More preferably, it is 0.5 or less.

또한, 상기 라만 R값은 라만 분광법으로 구한 라만 스펙트럼에서의 1580cm-1 부근의 피크 PA의 강도 IA와, 1360cm-1 부근의 피크 PB의 강도 IB를 측정하고, 그 강도비(IB/IA)로 하여 산출된 것으로 정의한다.In addition, the Raman R value is measured the intensity I B of a peak P B of the intensity I A of a peak P A in the vicinity of 1580cm -1 in a Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy, near 1360cm -1, and the intensity ratio (I B / I A ) is defined as calculated.

또한, 본 명세서에서 「1580cm-1 부근」이라는 것은 1580∼1620cm-1의 범위를, 「1360cm-1 부근」이라는 것은 1350∼1370cm-1의 범위를 가리킨다.Also, of the scope of it is called herein, "near 1580cm -1" 1580~1620cm -1, "the vicinity of 1360cm -1" refers to the range of 1350~1370cm -1.

라만 R값이 너무 작으면 탄소재 입자 표면의 결정이 너무 높게 되어, 고밀도화한 경우에 음극판과 평행 방향에 결정이 배향하기 쉽게 되어, 부하 특성이 저하되는 경향이 있다. 한편, 라만 R값이 너무 크면 입자 표면의 결정이 불균일하게 되고 음극의 전해액과의 반응성이 증가하여, 비수계 2차 전지의 충방전 효율의 저하나 가스 발생의 증가를 초래하는 경향이 있다.If the Raman R value is too small, the crystals on the surface of the carbon material particles become too high, and when the density is increased, the crystals tend to be oriented in the parallel direction with the negative electrode plate, and the load characteristics tend to be lowered. On the other hand, when the Raman R value is too large, crystals on the surface of the particles become uneven and the reactivity with the electrolyte of the negative electrode increases, which tends to cause a decrease in the charge / discharge efficiency of the non-aqueous secondary battery and an increase in gas generation.

상기 라만 스펙트럼은 라만 분광기로 측정할 수 있다. 구체적으로는 측정 대상 입자를 측정 셀 내에 자연 낙하시켜 시료 충전하고, 측정 셀 내에 아르곤 이온 레이저 광을 조사하면서 측정 셀을 이 레이저 광과 수직한 면 내에서 회전시키면서 측정을 행한다. 측정 조건은 이하와 같다.The Raman spectrum can be measured with a Raman spectrometer. Specifically, the particle to be measured is naturally dropped in the measurement cell, and the sample is filled. The measurement is performed while the measurement cell is rotated in a plane perpendicular to the laser light while irradiating argon ion laser light into the measurement cell. Measurement conditions are as follows.

아르곤 이온 레이저 광의 파장 : 514.5nmWave length of argon ion laser light: 514.5nm

시료 상의 레이저 출력 : 25mWLaser power on the sample: 25 mW

분해능 : 4cm-1 Resolution: 4cm -1

측정 범위 : 1100cm-1 ∼ 1730cm-1 Measuring range: 1100cm -1 to 1730cm -1

피크 강도 측정, 피크 반값폭 측정 : 백그라운드 처리, 스무딩 처리(단순 평균에 의한 컨볼루션 5포인트)Peak intensity measurement, peak half value width measurement: background processing, smoothing processing (5 points of convolution by simple average)

(14) DBP 흡유량(14) DBP oil absorption

본 발명의 복층 구조 탄소재의 DBP(프탈산다이부틸) 흡유량은 통상 65ml/100g 이하, 바람직하게는 62ml/100g 이하, 보다 바람직하게는 60ml/100g 이하, 더욱 바람직하게는 57ml/100g 이하이다. 또한, DBP 흡유량은 통상 30ml/100g 이상, 바람직하게는 40ml/100g 이상이다.DBP (dibutyl phthalate) oil absorption amount of the multilayer structure carbon material of this invention is 65 ml / 100g or less normally, Preferably it is 62 ml / 100g or less, More preferably, it is 60 ml / 100g or less, More preferably, it is 57 ml / 100g or less. Moreover, DBP oil absorption amount is 30 ml / 100g or more normally, Preferably it is 40 ml / 100g or more.

DBP 흡유량이 너무 크면 복층 구조 탄소재의 구형화의 진행 정도가 충분하지 않고, 이 탄소재를 포함하는 슬러리의 도포시에 줄무늬 끌림 등을 일으키기 쉬운 경향이 있으며, 너무 작으면 입자 내의 세공 구조가 거의 존재하지 않을 가능성이 있어 반응 면이 적게 되는 경향이 있다.If the DBP oil absorption is too large, the degree of progress of spheroidization of the multilayer structure carbon material is not sufficient, and there is a tendency to cause streaking and the like at the time of application of the slurry containing the carbon material. There is a possibility that it does not exist, so there is a tendency that the reaction surface is small.

또한, DBP 흡유량은 JIS K6217에 준거하여, 측정 재료(복층 구조 탄소재)를 40g 투입하고, 적하 속도 4ml/min, 회전 수 125rpm, 설정 토크 500N·m로 한 경우의 측정값으로 정의된다. 측정으로는 예를 들면, 브라벤더사 제품 흡액계(Absorptometer) E형을 이용할 수 있다.In addition, DBP oil absorption amount is defined by the measured value at the time of making 40 g of measurement materials (multilayer structure carbon material) into a dropping rate 4 ml / min, rotation speed 125 rpm, and setting torque 500N * m based on JISK6217. As the measurement, for example, an Absorptometer E type manufactured by Brabender can be used.

(15) 평균 입경 d10(15) Average particle diameter d10

본 발명의 복층 구조 탄소재의 부피 기준으로 측정한 입경의, 작은 입자 측으로부터 누적 10%에 상당하는 입경(d10)은 통상 30㎛ 이하, 바람직하게는 20㎛ 이하, 보다 바람직하게는 17㎛ 이하, 통상 1㎛ 이상, 바람직하게는 5㎛ 이상, 보다 바람직하게는 10㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 11㎛ 이상, 특히 바람직하게는 13㎛ 이상이다.The particle size d10 corresponding to cumulative 10% from the small particle side of the particle size measured on the basis of the volume of the multilayer structure carbon material of the present invention is usually 30 μm or less, preferably 20 μm or less, more preferably 17 μm or less. It is 1 micrometer or more normally, Preferably it is 5 micrometers or more, More preferably, it is 10 micrometers or more, More preferably, it is 11 micrometers or more, Especially preferably, it is 13 micrometers or more.

d10이 너무 작으면 입자의 응집 경향이 강하게 되어, 슬러리 점도 상승 등의 공정 불편의 발생, 비수계 2차 전지에서의 전극 강도의 저하나 초기 충방전 효율의 저하를 초래하는 경향이 있다. d10이 너무 크면, 고 전류밀도 충방전 특성의 저하, 저온 입출력 특성의 저하를 초래하는 경향이 있다.When d10 is too small, the agglomeration tendency of the particles becomes strong, and there is a tendency to cause process inconvenience such as increase in slurry viscosity, decrease in electrode strength in the non-aqueous secondary battery, and decrease in initial charge and discharge efficiency. When d10 is too big | large, it exists in the tendency which leads to the fall of a high current density charge / discharge characteristic, and the fall of a low temperature input / output characteristic.

d10은 평균 입경 d50의 측정 시에 얻어진 입도 분포에 있어서, 입자의 빈도%가 작은 입경으로부터 적산으로 10%가 된 값으로 정의된다.d10 is defined as the value which the frequency% of particle | grains became 10% by integration from the small particle diameter in the particle size distribution obtained at the time of measuring the average particle diameter d50.

(16) 평균 입경 d90(16) Average particle size d90

본 발명의 복층 구조 탄소재의 부피 기준으로 측정한 입경의, 작은 입자 측으로부터 누적 90%에 상당하는 입경(d90)은 통상 100㎛ 이하, 바람직하게는 70㎛ 이하, 보다 바람직하게는 60㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이하, 특히 바람직하게는 45㎛ 이하, 가장 바람직하게는 42㎛ 이하, 통상 20㎛ 이상, 바람직하게는 26㎛ 이상, 보다 바람직하게는 30㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 34㎛ 이상이다.The particle size (d90) corresponding to a cumulative 90% from the small particle side of the particle size measured based on the volume of the multilayer structure carbon material of the present invention is usually 100 μm or less, preferably 70 μm or less, more preferably 60 μm or less. More preferably at most 50 μm, particularly preferably at most 45 μm, most preferably at most 42 μm, usually at least 20 μm, preferably at least 26 μm, more preferably at least 30 μm, still more preferably 34 It is more than micrometer.

d90이 너무 작으면 비수계 2차 전지에서의 전극 강도의 저하나 초기 충방전 효율의 저하를 초래하는 경우가 있으며, 너무 크면 슬러리 도포시의 줄무늬 끌림 등의 공정 불편의 발생, 고 전류밀도 충방전 특성의 저하, 저온 입출력 특성의 저하를 초래하는 경우가 있다.Too small d90 may cause a decrease in electrode strength or a decrease in initial charge and discharge efficiency in a non-aqueous secondary battery, and too large d90 may cause process inconveniences such as streaking during slurry application and high current density charge and discharge. Deterioration of characteristics and deterioration of low-temperature input / output characteristics may be caused.

d90은 평균입경 d50의 측정 시에 얻어진 입도 분포에서, 입자의 빈도%가 작은 입경으로부터 적산으로 90%가 된 값으로 정의된다.d90 is defined as the value by which the frequency% of particle | grains became 90% by integration from the small particle diameter in the particle size distribution obtained at the time of measuring the average particle diameter d50.

이상, 설명한 조건 (1), (2) 및 (3)을 만족하고, 추가로 상기 조건 (4)∼(16) 중 어느 하나 또는 복수(특히 조건 (4))를 동시에 만족하고 있는 것이 바람직하다. 이러한 다양한 조건을 만족하는 본 발명의 복층 구조 탄소재는 흑연질 입자 및 탄소성 물질을 구성요소로 하고 있다. 이하, 이들 두 개의 구성 요소에 대하여 설명한다.As mentioned above, it is preferable to satisfy the conditions (1), (2) and (3) described above, and to satisfy any one or more of the conditions (4) to (16) (particularly condition (4)) at the same time. . The multilayer structure carbon material of this invention which satisfy | fills these various conditions has graphite particle | grains and a carbonaceous material as a component. Hereinafter, these two components are demonstrated.

<흑연질 입자><Graphite Particles>

본 발명의 복층 구조 탄소재의 핵 흑연이 되는 흑연질 입자는 다음에 나타내는 물성 중 어느 하나 또는 복수를 만족하고 있는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 이러한 물성을 나타내는 흑연질 입자 1종을 단독으로 이용하여도 되고, 2종 이상을 임의의 조합으로 병용하여도 된다.It is preferable that the graphite particle used as the nuclear graphite of the multilayer structure carbon material of this invention satisfy | fills any one or multiple of the following physical properties. In this invention, 1 type of graphite particles which show such a physical property may be used independently, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations.

(1) X선 파라미터(1) X-ray parameter

상기 흑연질 입자는 학진법에 의한 X선 회절로 구한 격자면(002면)의 d002 값(층간 거리)이 통상 0.335nm 이상이다. 또한 통상 0.340nm 미만이지만, 바람직하게는 0.337nm 이하이다. d002 값이 너무 크면 결정성이 저하되어 비수계 2차 전지의 초기 불가역 용량이 증가하는 경향이 있다.The graphitic particles usually have a d002 value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) determined by X-ray diffraction by the Hakjin method in general at least 0.335 nm. Moreover, although it is less than 0.340 nm normally, Preferably it is 0.337 nm or less. If the d002 value is too large, the crystallinity decreases, and the initial irreversible capacity of the non-aqueous secondary battery tends to increase.

또한, 학진법에 의한 X선 회절로 구한 흑연질 입자의 결정자 크기(Lc)는 통상 30nm 이상, 바람직하게는 50nm 이상, 보다 바람직하게는 100nm 이상의 범위이다. 이 범위를 하회하면 결정성이 저하되어 전지의 초기 불가역 용량이 증가하는 경향이 있다.In addition, the crystallite size (Lc) of the graphite particles obtained by X-ray diffraction by the Hakjin method is usually in the range of 30 nm or more, preferably 50 nm or more, and more preferably 100 nm or more. If it is less than this range, there exists a tendency for crystallinity to fall and the initial irreversible capacity of a battery increase.

(2) 회분(2) ash

흑연질 입자 중에 포함되는 회분은 흑연질 입자의 전체 질량에 대하여 통상 1질량% 이하, 바람직하게는 0.5질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.1질량% 이하이다. 또한, 통상 1ppm 이상이다.Ash content contained in graphite particle is 1 mass% or less normally with respect to the gross mass of graphite particle, Preferably it is 0.5 mass% or less, More preferably, it is 0.1 mass% or less. Moreover, it is 1 ppm or more normally.

회분이 너무 많으면 비수계 2차 전지의 충방전시의 전해액과의 반응에 따라 전지 성능이 열화하는 경향이 있다. 또한 회분이 너무 적으면 전지의 제조에 많은 시간과 에너지와 오염 방지를 위한 설비를 필요로 하고, 비용도 공업 제품으로서 바람직하지 않은 범위까지 상승하는 경향이 있다.When there is too much ash, battery performance tends to deteriorate with reaction with the electrolyte solution at the time of charge / discharge of a non-aqueous secondary battery. In addition, too little ash requires a lot of time, energy, and equipment for pollution prevention, and the cost also tends to rise to an undesired range as an industrial product.

(3) 부피 기준 평균 입경(d50)(3) Volume-based average particle diameter (d50)

흑연질 입자의 레이저 회절·산란법에 의해 구한 부피 기준의 평균 입경(d50)은 통상 15㎛ 이상, 바람직하게는 18㎛ 이상, 보다 바람직하게는 19㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 20㎛ 이상, 특히 바람직하게는 23㎛ 이상이다. 또한, d50은 통상 100㎛ 이하, 바람직하게는 50㎛ 이하, 보다 바람직하게는 40㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 35㎛ 이하, 특히 바람직하게는 31㎛ 이하이다.The average particle diameter (d50) on a volume basis determined by laser diffraction and scattering of graphite particles is usually 15 µm or more, preferably 18 µm or more, more preferably 19 µm or more, further preferably 20 µm or more, particularly Preferably it is 23 micrometers or more. D50 is usually 100 µm or less, preferably 50 µm or less, more preferably 40 µm or less, still more preferably 35 µm or less, particularly preferably 31 µm or less.

평균 입경 d50이 너무 작으면 비수계 2차 전지의 불가역 용량의 증가, 초기 전지 용량의 손실을 초래하는 경향이 있다. 또한 평균 입경 d50이 너무 크면 슬러리 도포에서의 줄무늬 끌림 등의 공정 불편 발생, 전지의 고 전류밀도 충방전 특성의 저하, 저온 입출력 특성의 저하를 초래하는 경우가 있다. 특히 본 발명에서는 부피 기준 평균 입경(d50)이 상술한 범위인 흑연질 입자를 복층 구조 탄소재의 원료로 이용하는 것이 바람직하다.If the average particle diameter d50 is too small, there is a tendency to increase the irreversible capacity of the non-aqueous secondary battery and to lose the initial battery capacity. In addition, when the average particle diameter d50 is too large, it may cause process inconvenience such as streaking in slurry coating, deterioration of high current density charge / discharge characteristics of the battery, and deterioration of low temperature input / output characteristics. In particular, in the present invention, it is preferable to use graphite particles having a volume-based average particle diameter (d50) in the above-mentioned range as a raw material of the multilayer structure carbon material.

(4) 라만 R값 및 라만 반값폭(4) Raman R value and Raman half width

흑연질 입자의 라만 R값은 통상 0.01 이상, 바람직하게는 0.03 이상, 보다 바람직하게는 0.10 이상, 또한 통상 0.60 이하, 바람직하게는 0.50 이하, 보다 바람직하게는 0.40 이하 범위이다.The Raman R value of the graphite particles is usually 0.01 or more, preferably 0.03 or more, more preferably 0.10 or more, and usually 0.60 or less, preferably 0.50 or less, and more preferably 0.40 or less.

라만 R값이 너무 작으면 입자 표면의 결정성이 너무 높게 되어, 비수계 2차 전지의 충방전에 수반하여 Li이 층 사이로 들어가는 사이트가 적어지는 경향이 있다. 즉, 충전 수입성(受入性)이 저하되는 경향이 있다. 한편, 라만 R값이 너무 크면 입자 표면의 결정성이 저하되고 전해액과의 반응성이 증가하여, 효율의 저하나 가스 발생의 증가를 초래하는 경향이 있다.If the Raman R value is too small, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and there is a tendency that there are fewer sites where Li enters between layers with charging and discharging of the non-aqueous secondary battery. That is, there exists a tendency for filling importability to fall. On the other hand, when the Raman R value is too large, the crystallinity of the particle surface decreases and the reactivity with the electrolyte solution increases, which tends to cause a decrease in efficiency and an increase in gas generation.

또한, 흑연질 입자의 1360cm-1 부근의 라만 반값폭은 특별히 제한되지 않지만, 통상 10cm-1 이상, 바람직하게는 15cm-1 이상이다. 또한, 라만 반값폭은 통상 90cm-1 이하, 바람직하게는 70cm-1 이하, 보다 바람직하게는 60cm-1 이하의 범위이다.The Raman half width in the vicinity of 1360 cm −1 of the graphite particles is not particularly limited, but is usually 10 cm −1 or more, preferably 15 cm −1 or more. The Raman half width is usually in the range of 90 cm -1 or less, preferably 70 cm -1 or less, and more preferably 60 cm -1 or less.

라만 반값폭이 너무 작으면 입자 표면의 결정성이 너무 높게 되어, 충방전에 수반하여 Li이 층 사이로 들어가는 사이트가 적어지는 경향이 있다. 즉, 충전 수입성이 저하되는 경향이 있다. 한편, 라만 반값폭이 너무 크면 입자 표면의 결정성이 저하되고 전해액과의 반응성이 증가하여, 효율의 저하나 가스 발생의 증가를 초래하는 경향이 있다.When the Raman half value width is too small, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and there exists a tendency for the site which Li enters between layers with charge and discharge to be small. That is, there exists a tendency for charge importability to fall. On the other hand, when the Raman half-value width is too large, the crystallinity of the particle surface decreases and the reactivity with the electrolyte solution increases, which tends to cause a decrease in efficiency and an increase in gas generation.

또한, 라만 R값 및 라만 반값폭의 측정 방법은 전술한 바와 같다.In addition, the measuring method of a Raman R value and a Raman half value width is as above-mentioned.

(5) BET 비표면적(5) BET specific surface area

흑연질 입자의 BET법을 이용하여 측정한 비표면적은 통상 0.1m2/g 이상, 바람직하게는 0.7m2/g 이상, 보다 바람직하게는 1m2/g 이상, 더욱 바람직하게는 2m2/g 이상이다. 또한, 비표면적은 통상 100m2/g 이하, 바람직하게는 25m2/g 이하, 보다 바람직하게는 20m2/g 이하, 더욱 바람직하게는 15m2/g 이하, 특히 바람직하게는 10m2/g 이하, 가장 바람직하게는 7m2/g 이하이다.The specific surface area measured using the BET method of the graphite particles is usually 0.1 m 2 / g or more, preferably 0.7 m 2 / g or more, more preferably 1 m 2 / g or more, and still more preferably 2m 2 / g That's it. In addition, the specific surface area is usually 100 m 2 / g or less, preferably 25 m 2 / g or less, more preferably 20 m 2 / g or less, still more preferably 15 m 2 / g or less, particularly preferably 10 m 2 / g or less And most preferably 7 m 2 / g or less.

비표면적 값이 너무 작으면 복층 구조 탄소재를 음극재로 이용한 경우의 비수계 2차 전지의 충전시에 리튬 이온의 수용성이 악화되는 경향이 있다. 한편, 비표면적 값이 너무 크면 상기 비수계 2차 전지에서 전해액에 노출된 부분과 전해액과의 반응성이 증가하여 가스 발생이 많아 지기 쉬워, 바람직한 전지를 얻기 어려운 경향이 있다.If the specific surface area value is too small, the water solubility of lithium ions tends to deteriorate during charging of the non-aqueous secondary battery when the multilayer structure carbon material is used as the negative electrode material. On the other hand, if the specific surface area value is too large, the reactivity between the portion exposed to the electrolyte solution and the electrolyte solution in the nonaqueous secondary battery increases, and gas generation tends to increase, resulting in a difficulty in obtaining a preferable battery.

또한, 복층 구조 탄소재의 BET 비표면적을 저감하기 위하여 탄소성 물질의 비율을 증가시키면 과잉의 비정질을 사용하는 것이 되어, 전지에서 고출력 특성을 얻기 어려운 경향이 있다.In addition, when the proportion of the carbonaceous material is increased in order to reduce the BET specific surface area of the multilayer structure carbonaceous material, excessive amorphousness is used, which tends to make it difficult to obtain high output characteristics in a battery.

(6) 세공 분포(6) pore distribution

흑연질 입자의 수은 포로시메트리(수은 압입법)에 의해 구해진, 직경 0.01㎛ 이상, 1㎛ 이하에 상당하는 입자 내 공극, 입자 표면의 스텝에 의한 요철의 양은 통상 0.01mL/g 이상, 바람직하게는 0.05mL/g 이상, 보다 바람직하게는 0.1mL/g 이상이다. 또한 상기 양은 통상 0.6mL/g 이하, 바람직하게는 0.4mL/g 이하, 보다 바람직하게는 0.3mL/g 이하의 범위이다.The amount of the intergranular pores corresponding to the diameter of 0.01 µm or more and 1 µm or less obtained by the mercury porosimetry (mercury porosimetry) of the graphite particles and the unevenness by the step of the particle surface is usually 0.01 mL / g or more, preferably 0.05 mL / g or more, More preferably, it is 0.1 mL / g or more. The amount is usually in the range of 0.6 mL / g or less, preferably 0.4 mL / g or less, more preferably 0.3 mL / g or less.

이 범위를 상회하면 극판화시에 바인더가 다량으로 필요하게 되는 경우가 있다. 한편 요철의 양이 너무 적으면 비수계 2차 전지의 고 전류밀도 충방전 특성이 저하될 뿐만 아니라 충방전시의 전극의 팽창 수축 완화 효과를 얻을 수 없는 경향이 있다.If it exceeds this range, a large amount of binders may be required at the time of pole plate printing. On the other hand, when the amount of the unevenness is too small, the high current density charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery are not only deteriorated, but also there is a tendency that the expansion and contraction relaxation effect of the electrode during charging and discharging cannot be obtained.

또한, 흑연질 입자의 전체 세공 용적은 통상 0.1mL/g 이상, 바람직하게는 0.2mL/g 이상, 보다 바람직하게는 0.25mL/g 이상이다. 또한, 전체 세공 용적은 통상 10mL/g 이하, 바람직하게는 5mL/g 이하, 보다 바람직하게는 2mL/g 이하 범위이다.In addition, the total pore volume of the graphite particles is usually 0.1 mL / g or more, preferably 0.2 mL / g or more, and more preferably 0.25 mL / g or more. In addition, the total pore volume is usually 10 mL / g or less, preferably 5 mL / g or less, and more preferably 2 mL / g or less.

전체 세공 용적이 너무 크면 극판화시에 바인더가 다량으로 필요하게 되는 경향이 있다. 한편, 전체 세공 용적이 너무 작으면 극판화시에 증점제나 바인더의 분산 효과를 얻을 수 없는 경향이 있다.If the total pore volume is too large, a large amount of binder tends to be necessary at the time of polarization. On the other hand, when the total pore volume is too small, there is a tendency that the dispersing effect of the thickener and the binder is not obtained at the time of pole plate formation.

또한, 흑연질 입자의 평균 세공 지름은 통상 0.05㎛ 이상, 바람직하게는 0.1㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 0.75㎛ 이상이다. 또한 통상 평균 세공 지름은 50㎛ 이하, 바람직하게는 20㎛ 이하, 보다 바람직하게는 10㎛ 이하이다.The average pore diameter of the graphite particles is usually 0.05 µm or more, preferably 0.1 µm or more, more preferably 0.5 µm or more, and still more preferably 0.75 µm or more. Moreover, an average pore diameter is 50 micrometers or less, Preferably it is 20 micrometers or less, More preferably, it is 10 micrometers or less.

평균 세공 지름이 너무 크면 바인더가 다량으로 필요하게 되는 경향이 있으며, 한편 평균 세공 지름이 너무 작으면 전지의 고전류 밀도 충방전 특성이 저하되는 경향이 있다.If the average pore diameter is too large, a large amount of binder tends to be necessary, while if the average pore diameter is too small, the high current density charge / discharge characteristics of the battery tend to be lowered.

(7) 원형도(7) roundness

흑연질 입자의 원형도는 통상 0.6 이상, 바람직하게는 0.7 이상, 특히 바람직하게는 0.8 이상, 보다 바람직하게는 0.85 이상, 더욱 바람직하게는 0.88 이상, 특히 바람직하게는 0.90 이상, 가장 바람직하게는 0.91 이상이다. 또한, 원형도는 통상 1 이하, 바람직하게는 0.99 이하, 보다 바람직하게는 0.98 이하이다.The circularity of the graphite particles is usually at least 0.6, preferably at least 0.7, particularly preferably at least 0.8, more preferably at least 0.85, even more preferably at least 0.88, particularly preferably at least 0.90, most preferably at 0.91. That's it. The circularity is usually 1 or less, preferably 0.99 or less, and more preferably 0.98 or less.

원형도가 너무 작으면 비수계 2차 전지의 고 전류밀도 충방전 특성이 저하되는 경향이 있다.If the circularity is too small, the high current density charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery tend to be lowered.

원형도를 향상시키는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 상기와 같이, 구형화 처리를 행하는 방법이 바람직하고, 예로는, 전단력, 압축력을 부여함으로써 기계적으로 구형에 가깝게 만드는 방법, 복수의 미립자를 바인더나 입자 자신이 갖는 부착력에 의해 조립하는 기계적·물리적 처리 방법 등을 들 수 있다.The method of improving the circularity is not particularly limited, but as described above, a method of performing spheroidization is preferable. Examples thereof include a method of mechanically making the sphere close to a spherical shape by applying a shear force and a compressive force, and a plurality of fine particles as binders or particles. The mechanical and physical processing method etc. which assemble by the adhesive force which it has are mentioned.

(8) 진밀도(8) true density

흑연질 입자의 진밀도는 통상 2g/cm3 이상, 바람직하게는 2.1g/cm3 이상, 보다 바람직하게는 2.2g/cm3 이상, 더욱 바람직하게는 2.22g/cm3 이상이며, 상한은 2.26g/cm3 이다. 이 상한은 흑연의 이론값이다.The true density of the graphite particles is usually 2 g / cm 3 or more, preferably 2.1 g / cm 3 or more, more preferably 2.2 g / cm 3 or more, still more preferably 2.22 g / cm 3 or more, and the upper limit is 2.26. g / cm 3 . This upper limit is a theoretical value of graphite.

진밀도가 너무 작으면 흑연질 입자에서의 탄소 결정성이 너무 낮아 비수계 2차 전지의 초기 불가역 용량이 증대하는 경향이 있다.If the true density is too small, the carbon crystallinity in the graphite particles is so low that the initial irreversible capacity of the non-aqueous secondary battery tends to increase.

본 발명에서의 진밀도는 부탄올을 사용한 액상 치환법(피크노미터법)에 의해 측정한 것으로 정의한다.The true density in this invention is defined as what was measured by the liquid-phase substitution method (Pinometer method) using butanol.

(9) 탭 밀도(9) tap density

흑연질 입자의 탭 밀도는 통상 0.67g/cm3 이상, 바람직하게는 0.7g/cm3 이상, 보다 바람직하게는 0.8g/cm3 이상, 특히 바람직하게는 0.88g/cm3 이상인 것이 요망된다. 또한, 탭 밀도는 통상 1.5g/cm3 이하, 바람직하게는 1.4g/cm3 이하, 보다 바람직하게는 1.2g/cm3 이하, 특히 바람직하게는 1.1g/cm3 이하이다.It is desired that the tap density of the graphite particles is usually 0.67 g / cm 3 or more, preferably 0.7 g / cm 3 or more, more preferably 0.8 g / cm 3 or more, particularly preferably 0.88 g / cm 3 or more. In addition, the tap density is usually 1.5 g / cm 3 or less, preferably 1.4 g / cm 3 or less, more preferably 1.2 g / cm 3 or less, and particularly preferably 1.1 g / cm 3 or less.

탭 밀도가 너무 작으면 본 발명의 복층 구조 탄소재를 음극 형성 재료로 하여 이용한 경우에 충전 밀도가 올라가기 어렵고, 고용량의 비수계 2차 전지를 얻기 힘드는 경향이 있으며, 한편 탭 밀도가 너무 크면 음극 중의 입자간 공극이 너무 적어지게 되며 입자 간의 도전성이 확보되기 어렵게 되어 바람직한 전지 특성을 얻기 힘든 경향이 있다.If the tap density is too small, the packing density is difficult to increase when the multilayer structure carbon material of the present invention is used as the negative electrode forming material, and it is difficult to obtain a high capacity non-aqueous secondary battery. On the other hand, if the tap density is too large, the negative electrode There is a tendency that the interparticle gaps become too small and the conductivity between the particles is difficult to be secured, thereby making it difficult to obtain desirable battery characteristics.

특히, 본 발명에 있어서는 탭 밀도가 상술한 범위인 흑연질 입자를 복층 구조 탄소재의 원료로 이용하는 것이 바람직하다.In particular, in the present invention, it is preferable to use graphite particles having a tap density in the above-described range as a raw material of the multilayer structure carbon material.

(10) 배향비(10) orientation ratio

흑연질 입자의 분말 상태에서의 배향비는 통상 0.01 이상이며, 바람직하게는 0.02 이상, 보다 바람직하게는 0.04 이상, 상한은 0.67이다. 배향비가 너무 작으면 비수계 2차 전지의 고밀도 충방전 특성이 저하되는 경향이 있다.The orientation ratio in the powder state of graphite particle is 0.01 or more normally, Preferably it is 0.02 or more, More preferably, it is 0.04 or more and an upper limit is 0.67. If the orientation ratio is too small, the high density charge and discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery tend to be lowered.

(11) 어스펙트비(11) aspect ratio

흑연질 입자의 분말 상태에서의 어스펙트비는 통상 1 이상이며, 통상 10 이하, 바람직하게는 8 이하, 보다 바람직하게는 5 이하이다. 어스펙트비가 너무 크면 극판화시에 줄무늬 끌림이 발생하거나, 균일한 도포면을 얻지 못해 비수계 2차 전지의 고 전류밀도 충방전 특성이 저하되는 경향이 있다.The aspect ratio in the powder state of the graphite particles is usually 1 or more, usually 10 or less, preferably 8 or less, and more preferably 5 or less. If the aspect ratio is too large, streak dragging occurs at the time of polar plate printing, or a uniform coating surface is not obtained, so that the high current density charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery tend to be degraded.

(12) 평균입경 d10(12) Average particle size d10

흑연질 입자의 부피 기준으로 작은 입자 측으로부터 누적 10%에 상당하는 입경(d10)은 통상 30㎛ 이하, 바람직하게는 20㎛ 이하, 보다 바람직하게는 17㎛ 이하, 통상 1㎛ 이상, 바람직하게는 5㎛ 이상, 보다 바람직하게는 10㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 11㎛ 이상, 특히 바람직하게는 13㎛ 이상이다. d10의 측정 방법은 상술한 바와 같다.The particle size d10 corresponding to the cumulative 10% from the smaller particle side on the basis of the volume of the graphite particles is usually 30 µm or less, preferably 20 µm or less, more preferably 17 µm or less, usually 1 µm or more, preferably 5 micrometers or more, More preferably, it is 10 micrometers or more, More preferably, it is 11 micrometers or more, Especially preferably, it is 13 micrometers or more. The measuring method of d10 is as above-mentioned.

d10이 너무 작으면 입자의 응집 경향이 강하게 되고, 슬러리 점도 상승 등의 공정 불편의 발생, 비수계 2차 전지에서의 전극 강도 저하나 초기 충방전 효율의 저하를 초래하는 경우가 있다. d10이 너무 크면 고 전류밀도 충방전 특성의 저하, 저온 입출력 특성의 저하를 초래하는 경우가 있다.When d10 is too small, the agglomeration tendency of the particles may become strong, resulting in process inconvenience such as increase in slurry viscosity, decrease in electrode strength in the non-aqueous secondary battery, and decrease in initial charge and discharge efficiency. Too large d10 may cause a decrease in the high current density charge and discharge characteristics and a low temperature input / output characteristic.

(13) 평균입경 d90(13) Average particle size d90

레이저 회절·산란법에 의해 구한 흑연질 입자의 입경 d90(부피 기준으로 작은 입자 측으로부터 누계 90%가 되는 입자 지름)은 통상 100㎛ 이하, 바람직하게는 70㎛ 이하, 보다 바람직하게는 50㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 45㎛ 이하, 통상 20㎛ 이상, 바람직하게는 26㎛ 이상, 보다 바람직하게는 30㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 34㎛ 이상이다. d90의 측정 방법은 상술한 바와 같다.The particle size d90 (particle diameter of 90% cumulative from the small particle side in terms of volume) of the graphite particles determined by the laser diffraction and scattering method is usually 100 µm or less, preferably 70 µm or less, and more preferably 50 µm or less. More preferably, it is 45 micrometers or less, Usually 20 micrometers or more, Preferably it is 26 micrometers or more, More preferably, it is 30 micrometers or more, More preferably, it is 34 micrometers or more. The measuring method of d90 is as above-mentioned.

일반적으로 대 입경 흑연은 d90이 크게 되어, 본 발명의 복층 구조 탄소재를 포함하는 슬러리 도포시의 줄무늬 끌림이 일어나기 쉬운 경향으로 된다. 흑연질 입자의 d90이 최대한 크게 되지 않도록 하는 것도 본 발명의 효과를 발현하기 위하여 중요하다.In general, the large-diameter graphite has a large d90, which tends to cause streaking at the time of slurry coating containing the multilayer structure carbon material of the present invention. It is also important to express the effect of the present invention so that d90 of the graphite particles is not as large as possible.

d90이 너무 작으면 비수계 2차 전지에서의 전극 강도 저하나 초기 충방전 효율의 저하를 초래하는 경우가 있으며, 너무 크면 슬러리 도포시의 줄무늬 끌림 등의 공정 불편의 발생, 전지의 고 전류밀도 충방전 특성의 저하, 저온 입출력 특성의 저하를 초래하는 경우가 있다.Too small d90 may cause a decrease in electrode strength or a decrease in initial charge and discharge efficiency in a non-aqueous secondary battery, and too large d90 may cause process inconvenience such as streaking at the time of slurry application and high current density charging of the battery. The discharge characteristic may be lowered and the low temperature input / output characteristic may be reduced.

(14) 최대 입경 dmax(14) Maximum particle diameter dmax

흑연질 입자의 최대 입경 dmax는 통상 300㎛ 이하, 바람직하게는 250㎛ 이하, 보다 바람직하게는 100㎛ 이하이다. dmax가 너무 크면 줄무늬 끌림의 원인이 되기 쉬운 경향이 있다. dmax의 측정 방법은 상술한 바와 같다.The maximum particle diameter dmax of the graphite particles is usually 300 µm or less, preferably 250 µm or less, and more preferably 100 µm or less. Too large dmax tends to cause streaking. The measuring method of dmax is as above-mentioned.

(흑연질 입자의 제조 방법)(Method for producing graphite particles)

이상 설명한 흑연질 입자는 그 원료로서 천연 흑연 및 인조 흑연 중 적어도 한쪽을 함유하는 흑연질 입자 또는 이들보다도 약간 결정성이 낮은 석탄계 코크스, 석유계 코크스, 퍼니스 블랙, 아세틸렌 블랙 및 피치계 탄소 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 재료의 소성물 및 흑연화물 중 적어도 한쪽을 함유하는 것이 바람직하고, 천연 흑연 및 인조 흑연 중 적어도 한쪽을 원료로 함유하는 흑연질 입자가 보다 바람직하다. 이들 중에서도 천연 흑연에 대하여 구형화 처리를 실시한 구형화 천연 흑연이 흑연질 입자로서 특히 바람직하다.The graphite particles described above are composed of graphite particles containing at least one of natural graphite and artificial graphite as raw materials or coal-based coke, petroleum coke, furnace black, acetylene black, and pitch-based carbon fiber, which are slightly less crystalline than these. It is preferable to contain at least one of the baking products and graphitized materials of the material selected from the group, and more preferably graphite particles containing at least one of natural graphite and artificial graphite as raw materials. Among these, spheroidized natural graphite, which has been spheroidized with respect to natural graphite, is particularly preferable as the graphite particles.

상기 구형화 처리에 이용되는 장치로는 예를 들면, 충격력을 주체로 입자의 상호 작용도 포함한 압축, 마찰, 전단력 등의 기계적 작용을 반복하여 입자에 가하는 장치를 이용할 수 있다. 최근의 구형화 처리 기술의 진보에 따라 흑연의 입경을 그렇게 작게 하지 않으며 구형화하는 것이 가능하게 되었다. As the apparatus used for the spheroidizing treatment, for example, an apparatus which repeatedly applies mechanical particles such as compression, friction, and shear force, including impact of a particle, as a main component, can be used. Recent advances in the spheronization treatment technology have made it possible to spheronize the graphite without making it so small.

구체적으로는 케이스 내부에 다수의 블레이드를 설치한 로터를 가지고, 그 로터가 고속 회전함에 따라 내부에 도입된 흑연질 입자 원료에 대하여 충격 압축, 마찰, 전단력 등의 기계적 작용을 가해 표면 처리를 행하는 장치가 바람직하다.Specifically, a device having a rotor provided with a plurality of blades inside the case, and subjected to surface treatment by applying mechanical action such as impact compression, friction, and shear force to the graphite particle raw material introduced therein as the rotor rotates at a high speed. Is preferred.

또한, 원료를 순환시킴에 따라 기계적 작용을 반복하여 부여하는 기구를 갖는 장치가 바람직하다. 바람직한 장치로 예를 들면, 하이브리다이제이션 시스템(나라 기계제작소사 제품), 크립트론(어스테크니카사 제품), CF 밀(우베코산사 제품), 메카노퓨전 시스템(호소카와미크론사 제품), 세타 컴포저(theta composer)(토쿠주 공작소사 제품) 등을 들 수 있다. 이들 중, 나라 기계제작소사 제품인 하이브리다이제이션 시스템이 바람직하다.Moreover, the apparatus which has a mechanism which gives a mechanical action repeatedly as a raw material is circulated is preferable. Preferred apparatuses include, for example, hybridization systems (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), kryptron (manufactured by Earth Technica), CF mill (manufactured by Ubekosan), mechanofusion system (manufactured by Hosokawa Micron), theta composer. (theta composer) (manufactured by Tokuju Works Co., Ltd.). Among them, a hybridization system manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. is preferable.

흑연질 입자는 구형화 처리를 실시함에 따라 인편상의 천연 흑연이 접혀지거나, 또는 주위 가장자리 부분이 구형 분쇄됨에 따라 구상으로 된 모체 입자에, 분쇄에 의해 생긴 주로 5㎛ 이하의 미세 분말이 부착되게 되며, 구형화 처리 후의 흑연질 입자의 표면 관능기 양 O/C 값이 1% 이상, 4% 이하가 되는 조건에서 구형화 처리를 행함에 따라 제조하는 것이 바람직하다.As the graphite particles are spheronized, the flaky natural graphite is folded, or as the peripheral edges are spherically crushed, the spherical mother particles are attached to the spherical mother particles, which are mainly 5 μm or less. It is preferable to manufacture by performing a spheroidization process on condition that the surface functional group amount O / C value of the graphite particle after spheroidization becomes 1% or more and 4% or less.

이때에는 기계적 처리의 에너지에 의해 흑연 표면의 산화 반응을 진행시켜, 흑연 표면에 산성 관능기를 도입할 수 있도록 활성 분위기 하에서 구형화 처리를 행하는 것이 바람직하다. 예를 들면 전술의 장치를 이용하여 처리하는 경우는, 회전하는 로터의 둘레 속도(周速度)를 30∼100m/초로 하는 것이 바람직하고, 40∼100m/초로 하는 것이 보다 바람직하며, 50∼100m/초로 하는 것이 더욱 바람직하다.At this time, it is preferable to perform a spheroidizing treatment in an active atmosphere so that the oxidation reaction of the graphite surface can be advanced by the energy of mechanical treatment to introduce an acidic functional group into the graphite surface. For example, when processing using the apparatus described above, the circumferential speed of the rotating rotor is preferably 30 to 100 m / sec, more preferably 40 to 100 m / sec, more preferably 50 to 100 m / sec. It is more preferable to make it the candle.

둘레 속도가 너무 빠르면 과분쇄에 의해 d50이 너무 작게 되는 경향이 있으며, 둘레 속도가 너무 느리면 구형화 처리가 충분히 이루어지지 않아 원형도가 낮게 되는 경향이 있다.If the circumferential speed is too fast, the d50 tends to be too small due to hyperpulverization, and if the circumferential speed is too slow, the roundness is less likely due to insufficient spheroidization treatment.

또한 기계적 처리는 단순히 흑연질 입자를 구형화 처리 장치를 통과시키는 것만으로도 가능하지만 30초 이상 장치 내를 순환 또는 체류시켜 처리하는 것이 바람직하고, 1분 이상 장치 내를 순환 또는 체류시켜 처리하는 것이 보다 바람직하다. 체류 시간이 너무 길면 과분쇄에 의해 d50이 너무 작게 되는 경향이 있으며, 체류 시간이 너무 짧으면 구형화 처리가 충분히 이루어지지 않아 원형도가 낮게 되는 경향이 있다. 이렇게 강한 구형화 처리를 실시함에 따라 미세 분말을 큰 폭으로 제거하고, 그 결과, 원형도가 높고 탭 밀도가 높은 흑연질 입자, 한층 더 나아가서는 원형도가 높고 탭 밀도가 높은 복층 구조 탄소재를 얻는 것이 가능하게 된다.In addition, the mechanical treatment can be performed by simply passing the graphite particles through the spheronization treatment apparatus, but it is preferable to treat by circulating or retaining the inside of the device for 30 seconds or more, and to treat the circulating or holding inside the device for 1 minute or more. More preferred. If the residence time is too long, the d50 tends to be too small due to hyperpulverization, and if the residence time is too short, the rounding treatment tends to be low due to insufficient spheroidization treatment. As a result of this strong spheronization treatment, the fine powder is greatly removed. As a result, graphite particles having a high circularity and a high tap density, and further, a multilayer structure carbon material having a high circularity and a high tap density are obtained. It is possible to obtain.

또한, 필요에 따라서 분급 처리에 의해 미세 분말이나 조(粗) 분말을 제거하는 것이, 원형도가 높고 탭 밀도가 높은 흑연질 입자, 나아가서는 원형도가 높고 탭 밀도가 높은 복층 구조 탄소재를 얻을 수 있도록 하기 때문에 바람직하다.Further, if necessary, removing fine powder or crude powder by classification treatment yields graphite particles having a high circularity and a high tap density, and a multilayer structure carbon material having a high circularity and a high tap density. It is preferable because it allows.

분급 처리에 이용하는 장치로는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 건식 사분(screening)의 경우는 회전식 체, 동요식 체, 선동식 체, 진동식 체, 에어블로우 피드식 체 등을 이용할 수 있으며, 건식 기류식 분급의 경우는 중력식 분급기, 관성력식 분급기, 원심력식 분급기(클래시파이어(classifier), 사이클론 등)를 이용할 수 있다. 습식 사분의 경우에는 기계적 습식 분급기, 수력 분급기, 침강 분급기, 원심식 습식 분급기 등을 이용할 수 있다. 분급 정밀도와 생산성의 양 측면으로부터 에어블로우 피드식 체를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 분급 정밀도가 높게 됨으로써, d50을 작게 하지 않고 조대 입자만을 제거하는 것이 가능하게 된다.Although there is no restriction | limiting in particular as an apparatus used for classification processing, For example, in the case of dry screening, a rotary sieve, a shake-type sieve, an agitating sieve, a vibrating sieve, an air blow feed sieve etc. can be used, and dry airflow In the case of a food classification, a gravity classifier, an inertial classifier, and a centrifugal classifier (classifier, cyclone, etc.) can be used. In the case of wet quarters, mechanical wet classifiers, hydraulic classifiers, sedimentation classifiers, centrifugal wet classifiers and the like may be used. It is more preferable to use an air blow feed sieve from both aspects of classification accuracy and productivity. By high classification accuracy, only coarse particles can be removed without reducing d50.

본 발명의 복층 구조 탄소재를 제조하는 경우에, 이러한 처리를 실시한 흑연질 입자를 핵 흑연으로 이용하는 것이 보다 바람직하다.When manufacturing the multilayer structure carbon material of this invention, it is more preferable to use the graphite particle which performed this process as nuclear graphite.

또한, 상기 인조 흑연의 구체예로는, 콜타르 피치, 석탄계 중질유, 상압 잔유, 석유계 중질유, 방향족 탄화수소, 질소함유 환상 화합물, 황함유 환상 화합물, 폴리페닐렌, 폴리염화바이닐, 폴리바이닐알콜, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리바이닐부티랄, 천연 고분자, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 푸르프릴알콜 수지, 페놀포름알데하이드 수지, 이미드 수지 등의 유기물을 통상 2500℃ 이상 3200℃ 이하 범위의 온도로 소성하고 흑연화한 것을 들 수 있다.Specific examples of the artificial graphite include coal tar pitch, coal heavy oil, atmospheric residual oil, petroleum heavy oil, aromatic hydrocarbon, nitrogen-containing cyclic compound, sulfur-containing cyclic compound, polyphenylene, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, poly Organic materials such as acrylonitrile, polyvinyl butyral, natural polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol formaldehyde resin, imide resin, etc. The thing baked and graphitized is mentioned.

또한, 흑연화도가 작은 흑연질 입자로는 유기물을 통상 600℃ 이상 2500℃ 이하의 온도로 소성한 것이 이용된다. 상기 유기물의 구체예로는 콜타르 피치, 건류 액화유 등의 석탄계 중질유; 상압 잔유, 감압 잔유 등의 직류계 중질유; 원유, 나프타 등의 열 분해시에 부생하는 에틸렌 타르 등의 분해계 중질유 등의 석유계 중질유; 아세나프틸렌, 데카사이클렌, 안트라센 등의 방향족 탄화수소; 페나진이나 아크리딘 등의 질소 함유 환상 화합물; 티오펜 등의 황 함유 환상 화합물; 아다만탄 등의 지방족 환상 화합물; 바이페닐, 터페닐 등의 폴리페닐렌, 폴리염화바이닐, 폴리아세트산바이닐, 폴리바이닐부티랄 등의 폴리바이닐에스터류, 폴리바이닐알콜 등의 열가소성 고분자 등을 들 수 있다.As graphite particles having a small degree of graphitization, those obtained by firing an organic substance at a temperature of 600 ° C to 2500 ° C are usually used. Specific examples of the organic substance include coal-based heavy oil such as coal tar pitch and liquefied liquefied oil; DC-based heavy oils, such as atmospheric residual oil and vacuum residual oil; Petroleum heavy oils, such as cracking heavy oils such as ethylene tar, which are by-products during thermal decomposition of crude oil and naphtha; Aromatic hydrocarbons such as acenaphthylene, decacyclene and anthracene; Nitrogen-containing cyclic compounds such as phenazine and acridine; Sulfur-containing cyclic compounds such as thiophene; Aliphatic cyclic compounds such as adamantane; Polyvinyl esters, such as polyphenylene, such as biphenyl and terphenyl, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, and polyvinyl butyral, thermoplastic polymers, such as polyvinyl alcohol, etc. are mentioned.

아울러, 흑연화도가 작은 흑연질 입자를 얻는 경우, 유기물의 소성 온도는 통상 600℃ 이상, 바람직하게는 900℃ 이상, 보다 바람직하게는 950℃ 이상이다. 그 상한은 복층 구조 탄소재에 부여하는 원하는 흑연화도 등에 따라 상이하지만, 통상 2500℃, 바람직하게는 2000℃, 보다 바람직하게는 1400℃이다. 소성할 때에는 유기물에 인산, 붕산, 염산 등의 산류, 수산화나트륨 등의 알칼리류를 혼합하여도 된다.In addition, when obtaining the graphite particle with a small graphitization degree, the baking temperature of an organic substance is 600 degreeC or more normally, Preferably it is 900 degreeC or more, More preferably, it is 950 degreeC or more. The upper limit is different depending on the desired degree of graphitization applied to the multilayer structure carbon material and the like, but is usually 2500 ° C, preferably 2000 ° C, and more preferably 1400 ° C. When baking, you may mix acids, such as phosphoric acid, a boric acid, hydrochloric acid, and alkalis, such as sodium hydroxide, with an organic substance.

흑연질 입자로는 금속 입자 및 금속 산화물 입자 등의 입자를 임의의 조합으로 적절하게 혼합해 사용해도 된다. 또한, 각각의 입자 중에 복수의 재료가 혼재해 있어도 무방하다. 예를 들면, 본 발명에 사용하는 흑연질 입자는 흑연의 표면을 흑연화도가 낮은 탄소 재료로 피복한 구조의 탄소질 입자나, 흑연질 입자를 적당한 유기물로 집합시켜 재 흑연화한 입자여도 무방하다. 또한, 이러한 복합 입자 중에 Sn, Si, Al, Bi 등 Li과 합금화 가능한 금속을 포함해도 된다.As the graphite particles, particles such as metal particles and metal oxide particles may be appropriately mixed and used. In addition, a plurality of materials may be mixed in each particle. For example, the graphite particles used in the present invention may be carbonaceous particles having a structure in which the surface of the graphite is coated with a carbon material having a low graphitization degree, or particles which have been regraphitized by collecting the graphite particles in a suitable organic material. . Moreover, the metal which can alloy with Li, such as Sn, Si, Al, Bi, may also be included in such composite particle | grains.

<탄소성 물질>Carbonaceous substance

본 발명의 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재에서는 탄소성 물질이 이상 설명한 흑연질 입자의 표면 중 적어도 일부를 피복하고 있다. 또한, 상기 탄소성 물질로는 후술하는 그 제조 방법에서의 가열 온도의 상이함에 따라 비정질 탄소 및 흑연화물을 들 수 있다.In the multilayer structure carbonaceous material for nonaqueous secondary batteries of the present invention, the carbonaceous material covers at least part of the surfaces of the graphite particles described above. In addition, as said carbonaceous material, amorphous carbon and a graphitized material are mentioned by the different heating temperature in the manufacturing method mentioned later.

구체적으로는, 상기 탄소성 물질은 그 탄소 전구체를 후술하는 바와 같이 가열 처리함으로써 얻을 수 있다. 상기 탄소 전구체로서 이하의 (a) 또는 (b)에 기재된 탄소재가 바람직하다.Specifically, the carbonaceous substance can be obtained by heat treating the carbon precursor as described later. As said carbon precursor, the carbon material as described in the following (a) or (b) is preferable.

(a) 석탄계 중질유, 직류계 중질유, 분해계 석유 중질유, 방향족 탄화수소, N고리 화합물, S고리 화합물, 폴리페닐렌, 유기합성 고분자, 천연 고분자, 열가소성 수지 및 열경화성 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 탄화 가능한 유기물(a) carbonizable organic substances selected from the group consisting of coal heavy oil, dc heavy oil, cracked petroleum heavy oil, aromatic hydrocarbons, N-ring compounds, S-ring compounds, polyphenylenes, organic synthetic polymers, natural polymers, thermoplastic resins and thermosetting resins

(b) 탄화 가능한 유기물을 저분자 유기 용매에 용해시킨 것(b) dissolving carbonizable organics in low molecular organic solvents

상기 석탄계 중질유로는 연(軟) 피치로부터 경(硬) 피치까지의 콜타르 피치, 건류 액화유 등이 바람직하고, 상기 직류계 중질유로는 상압 잔유, 감압 잔유 등이 바람직하며, 상기 분해계 석유 중질유로는 원유, 나프타 등의 열 분해시에 부생하는 에틸렌 타르 등이 바람직하고, 상기 방향족 탄화수소로는 아세나프틸렌, 데카사이클렌, 안트라센, 페난트렌 등이 바람직하며, 상기 N고리 화합물로는 페나진, 아크리딘 등이 바람직하고, 상기 S고리 화합물로는 티오펜, 바이티오펜 등이 바람직하며, 상기 폴리페닐렌으로는 바이페닐, 터페닐 등이 바람직하고, 상기 유기합성 고분자로는 폴리염화바이닐, 폴리바이닐알콜, 폴리바이닐부티랄, 이들 중의 불용화 처리품, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리스타이렌 등이 바람직하며, 상기 천연 고분자로는 셀룰로스, 리그닌, 만난, 폴리갈락투론산, 키토산, 사카로스 등의 다당류 등이 바람직하고, 상기 열가소성 수지로는 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드 등이 바람직하며, 상기 열경화성 수지로는 푸르프릴알콜 수지, 페놀-포름알데하이드 수지, 이미드 수지 등이 바람직하다.The coal-based heavy oil is preferably coal tar pitch from soft pitch to light pitch, dry liquified liquefied oil, and the like, and the direct-current heavy oil is preferably atmospheric pressure residual oil, reduced pressure residual oil, and the like. As for ethylene tar which is a by-product of thermal decomposition of crude oil, naphtha, etc., etc. are preferable, As said aromatic hydrocarbon, acenaphthylene, decacyclene, anthracene, phenanthrene, etc. are preferable, As said N-ring compound, phenazine , Acridine and the like, thiophene, bithiophene and the like are preferable as the S-ring compound, biphenyl and terphenyl are preferable as the polyphenylene, and polychlorinated as the organic synthetic polymer. Vinyl, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, insolubilized products of these, polyacrylonitrile, polypyrrole, polythiophene, polystyrene, and the like are preferred, and the above-mentioned natural high Jars are preferably polysaccharides such as cellulose, lignin, mannan, polygalacturonic acid, chitosan, saccharose, and the like, and as the thermoplastic resin, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, and the like are preferred, and as the thermosetting resin, Prill alcohol resin, phenol-formaldehyde resin, imide resin, etc. are preferable.

또한 상기 탄소 전구체는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 퀴놀린, n-헥산 등의 저분자 유기 용매에 용해시킨 용액 등의 탄화물인 것도 바람직하다.Moreover, it is preferable that the said carbon precursor is carbides, such as a solution dissolved in low molecular organic solvents, such as benzene, toluene, xylene, quinoline, and n-hexane.

(비정질 탄소의 물성)(Physical properties of amorphous carbon)

전술한 바대로 본 발명에 사용되는 탄소성 물질은 그 제조에서의 가열 온도의 차이에 따라 비정질 탄소 또는 흑연화물이지만, 상기 비정질 탄소는 다음에 나타내는 조건 (1)∼(4) 중 어느 하나 또는 복수를 만족하고 있는 것이 바람직하다. 또한 본 발명에서는 이러한 물성을 나타내는 비정질 탄소 1종을 단독으로 이용하거나 2종 이상을 임의의 조합으로 병용해도 무방하다.As described above, the carbonaceous material used in the present invention is amorphous carbon or graphitized material depending on the difference in heating temperature in its manufacture, but the amorphous carbon is any one or a plurality of conditions (1) to (4) shown below. It is desirable to satisfy. In the present invention, one kind of amorphous carbon showing such physical properties may be used alone, or two or more kinds thereof may be used in any combination.

(1) X선 파라미터(1) X-ray parameter

비정질 탄소에 대해서는 학진법에 의한 X선 회절로 구한 격자면(002면)의 d002값(층간 거리)이 0.340nm 이상인 것이 바람직하고, 0.341nm 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한 d002값은 통상 0.380nm 이하이며, 바람직하게는 0.355nm 이하, 보다 바람직하게는 0.350nm 이하이다.About amorphous carbon, it is preferable that d002 value (interlayer distance) of the grating plane (002 surface) calculated | required by X-ray diffraction by the Hakjin method is 0.340 nm or more, and it is especially preferable that it is 0.341 nm or more. The d002 value is usually 0.380 nm or less, preferably 0.355 nm or less, and more preferably 0.350 nm or less.

d002값이 너무 크면 현저하게 결정성이 낮은 표면이 되어, 비수계 2차 전지에 있어서 불가역 용량이 증가하는 경향이 있으며, 한편 너무 작으면 저결정성 탄소질을 표면에 배치함에 따라 얻어지는 충전 수입성 향상의 효과가 작아, 본 발명의 효과가 작아져 버리는 경향이 있다.If the value of d002 is too large, the surface becomes remarkably low in crystallinity, and the irreversible capacity tends to increase in the non-aqueous secondary battery. On the other hand, if the value of d002 is too small, the charge importability obtained by disposing the low crystalline carbonaceous material on the surface The effect of improvement is small and there exists a tendency for the effect of this invention to become small.

또한, 비정질 탄소의 학진법에 의한 X선 회절로 구한 결정자 크기(Lc)는 통상 1nm 이상, 바람직하게는 1.5nm 이상의 범위이다. 이 범위를 하회하면 결정성이 저하되어 전지의 초기 불가역 용량의 증대가 증가하는 경우가 있다.In addition, the crystallite size (Lc) determined by X-ray diffraction by the method of amorphous carbon is usually 1 nm or more, preferably 1.5 nm or more. If it is less than this range, crystallinity may fall and the increase of the initial irreversible capacity of a battery may increase.

(2) 회분(2) ash

비정질 탄소부분에 포함되는 회분은 본 발명의 복층 구조 탄소재의 전 질량에 대하여 통상 0.1질량% 이하, 바람직하게는 0.01질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.001질량% 이하이다. 또한 회분은 통상 0.1ppm 이상이다.The ash contained in the amorphous carbon portion is usually 0.1% by mass or less, preferably 0.01% by mass or less, and more preferably 0.001% by mass or less, based on the total mass of the multilayer structure carbon material of the present invention. In addition, ash content is 0.1 ppm or more normally.

회분이 너무 작으면 복층 구조 탄소재의 제조에 많은 시간과 에너지와 오염방지를 위한 설비를 필요하게 되어, 비용도 공업제품으로서 바람직하지 않은 범위까지 상승하는 경향이 있다.If the ash content is too small, a lot of time, energy, and pollution prevention equipment are required for the production of the multilayer structure carbon material, and the cost tends to rise to an undesired range as an industrial product.

(3) 라만 R값 및 라만 반값폭(3) Raman R value and Raman half width

비정질 탄소의 라만 R값은 통상 0.5 이상, 바람직하게는 0.7 이상, 보다 바람직하게는 0.9 이상이다. 또한 라만 R값은 통상 1.5 이하, 바람직하게는 1.4 이하이다.Raman R value of amorphous carbon is 0.5 or more normally, Preferably it is 0.7 or more, More preferably, it is 0.9 or more. Moreover, Raman R value is 1.5 or less normally, Preferably it is 1.4 or less.

라만 R값이 너무 작으면 본 발명의 복층 구조 탄소재의 입자 표면의 결정성이 너무 높게 되어, 비수계 2차 전지의 충방전에 수반하여 Li 이온이 층 사이로 들어가는 사이트가 적어지는 경향이 있다. 즉, 충전 수입성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 집전체에 본 발명의 복층 구조 탄소재를 포함하는 슬러리를 도포한 후 프레스함으로써 음극을 고밀도화한 경우에, 전극판과 평행 방향으로 결정이 배향하기 쉽게 되어 부하 특성이 저하되는 경향이 있다.When Raman R value is too small, the crystallinity of the particle | grain surface of the multilayer structure carbon material of this invention becomes high too much, and there exists a tendency for the site which Li ion enters between layers with charge and discharge of a non-aqueous secondary battery. That is, there exists a tendency for charge importability to fall. In addition, when the negative electrode is densified by applying a slurry containing the multilayer structure carbon material of the present invention to a current collector and pressing, the crystal tends to be oriented in parallel with the electrode plate, and the load characteristics tend to be lowered.

한편, 라만 R값이 너무 크면 탄소재의 입자 표면의 결정성이 저하되고, 전해액과의 반응성이 증가하여 효율의 저하나 가스 발생이 증가하는 경향이 있다.On the other hand, when Raman R value is too large, the crystallinity of the particle surface of a carbon material will fall, reactivity with electrolyte solution will increase, and there exists a tendency for efficiency fall and gas generation to increase.

또한, 비정질 탄소 부분의 1580cm-1 부근의 라만 반값폭은 특별히 제한되지 않지만, 통상 60cm-1 이상, 바람직하게는 80cm-1 이상, 또한 통상 150cm-1 이하, 바람직하게는 140cm-1 이하이다. The Raman half width in the vicinity of 1580 cm −1 of the amorphous carbon portion is not particularly limited, but is usually 60 cm −1 or more, preferably 80 cm −1 or more, and usually 150 cm −1 or less, preferably 140 cm −1 or less.

라만 반값폭이 너무 작으면 탄소재 입자 표면의 결정성이 너무 높아져, 전지의 충방전에 수반해 Li 이온이 층 사이에 들어가는 사이트가 적어지는 경향이 있다. 즉, 충전 수입성이 저하되는 경향이 있다.If the Raman half-value width is too small, the crystallinity of the surface of the carbon material particles becomes too high, and there is a tendency that there are fewer sites where Li ions enter between layers with charging and discharging of the battery. That is, there exists a tendency for charge importability to fall.

또한, 집전체에 슬러리를 도포한 후 프레스함으로써 음극을 고밀도화했을 경우에, 전극판과 평행 방향으로 결정이 배향되기 쉬워져, 부하 특성의 저하를 초래하는 경우가 있다. 한편, 라만 반값폭이 너무 크면 탄소재 입자 표면의 결정성이 저하되고 전해액과의 반응성이 증가해, 효율의 저하나 가스 발생의 증가를 초래하는 경향이 있다.When the negative electrode is densified by applying a slurry to the current collector and then pressing, crystals tend to be oriented in a direction parallel to the electrode plate, which may cause a decrease in load characteristics. On the other hand, when the Raman half width is too large, the crystallinity of the surface of the carbon material particles decreases and the reactivity with the electrolyte increases, which tends to cause a decrease in efficiency and an increase in gas generation.

또한, 라만 R값과 라만 반값폭의 측정 방법은 전술한 바와 같다.In addition, the measuring method of a Raman R value and a Raman half value width is as above-mentioned.

(4) 진밀도(4) true density

비정질 탄소 부분의 진밀도는 통상 1.4g/cm3 이상, 바람직하게는 1.5g/cm3 이상, 보다 바람직하게는 1.6g/cm3 이상, 더욱 바람직하게는 1.7g/cm3 이상이며, 통상 2.1g/cm3 이하, 바람직하게는 2g/cm3 이하이다.The true density of the amorphous carbon portion is usually 1.4g / cm 3 or more, preferably 1.5g / cm 3 or more, more preferably 1.6g / cm 3 or more, more preferably 1.7g / cm 3 or more, typically 2.1 g / cm 3 or less, Preferably it is 2g / cm 3 or less.

진밀도가 너무 크면 비수계 2차 전지의 충전 수입성이 나빠지는 경향이 있다. 한편, 진밀도가 너무 작으면 비정질 탄소를 구성하는 탄소의 결정성이 너무 낮아 전지의 초기 불가역 용량이 증대하는 경향이 있다.If the true density is too large, the charge importability of the non-aqueous secondary battery tends to be deteriorated. On the other hand, if the true density is too small, the crystallinity of the carbon constituting the amorphous carbon is so low that the initial irreversible capacity of the battery tends to increase.

(흑연화물의 물성)(Physical Properties of Graphite)

전술한 바대로 본 발명에 사용되는 탄소성 물질은 그 제조에서 가열 온도의 차이에 따라 비정질 탄소 또는 흑연화물이지만, 상기 흑연화물은 다음에 나타내는 조건 (1)∼(4) 중 어느 하나 또는 복수를 만족하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서는 이러한 물성을 나타내는 흑연화물 1종을 단독으로 이용하거나, 2종 이상을 임의의 조합으로 병용해도 좋다.As described above, the carbonaceous material used in the present invention is amorphous carbon or graphitized material according to the difference in heating temperature in the production thereof, but the graphitized material is any one or a plurality of conditions (1) to (4) shown below. It is desirable to be satisfied. In the present invention, one type of graphitized material showing such physical properties may be used alone, or two or more types may be used in any combination.

(1) X선 파라미터(1) X-ray parameter

흑연화물에 대해서는, 학진법에 의한 X선 회절로 구한 격자면(002면)의 d002값(층간 거리)이 0.340nm 이하인 것이 바람직하고, 0.337nm 이하인 것이 보다 바람직하다. 한편, 흑연의 002면의 면 사이 간격의 이론값은 0.335nm이기 때문에, 상기 d값은 통상 0.335nm 이상이다.As for the graphitized product, it is preferable that the d002 value (interlayer distance) of the grating plane (002 plane) determined by X-ray diffraction by the Hakjin method is 0.340 nm or less, and more preferably 0.337 nm or less. On the other hand, since the theoretical value of the space | interval between planes of the 002 plane of graphite is 0.335 nm, the said d value is 0.335 nm or more normally.

d002값이 너무 크면 현저하게 결정성이 낮은 표면이 되어 비수계 2차 전지에서 불가역 용량이 증가하는 경향이 있으며, 한편 너무 작으면 흑연화물을 표면에 배치함에 따라 얻어지는 충전 수입성 향상 효과가 작아 본 발명의 효과가 작아져 버리는 경향이 있다.If the value of d002 is too large, the surface becomes remarkably low in crystallinity, and the irreversible capacity tends to increase in the non-aqueous secondary battery. On the other hand, if the value of d002 is too small, the effect of improving the charge importability obtained by arranging the graphite on the surface is small. There exists a tendency for the effect of this invention to become small.

또한, 흑연화물의 학진법에 의한 X선 회절로 구한 결정자 크기(Lc)는 통상 1nm 이상, 바람직하게는 1.5nm 이상의 범위이다. 이 범위를 하회하면 결정성이 저하되어 전지의 초기 불가역 용량의 증대가 증가하는 경우가 있다.In addition, the crystallite size (Lc) determined by X-ray diffraction by graphene method is usually 1 nm or more, preferably 1.5 nm or more. If it is less than this range, crystallinity may fall and the increase of the initial irreversible capacity of a battery may increase.

(2) 회분(2) ash

흑연화물 부분에 포함되는 회분은 본 발명의 복층 구조 탄소재의 전 질량에 대하여 통상 0.1질량% 이하, 바람직하게는 0.01질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.001질량% 이하이다. 또한 회분은 통상 0.1ppm 이상이다.The ash contained in the graphitized part is usually 0.1% by mass or less, preferably 0.01% by mass or less, and more preferably 0.001% by mass or less with respect to the total mass of the multilayer structure carbon material of the present invention. In addition, ash content is 0.1 ppm or more normally.

회분이 너무 작으면 복층 구조 탄소재의 제조에 많은 시간과 에너지와 오염방지를 위한 설비를 필요하게 되어, 비용도 공업제품으로서 바람직하지 않은 범위까지 상승하는 경향이 있다.If the ash content is too small, a lot of time, energy, and pollution prevention equipment are required for the production of the multilayer structure carbon material, and the cost tends to rise to an undesired range as an industrial product.

(3) 라만 R값 및 라만 반값폭(3) Raman R value and Raman half width

흑연화물의 라만 R값은 통상 0.5 이상, 바람직하게는 0.7 이상, 보다 바람직하게는 0.9 이상이다. 또한 라만 R값은 통상 1.5 이하, 바람직하게는 1.4 이하이다.Raman R value of graphite is normally 0.5 or more, Preferably it is 0.7 or more, More preferably, it is 0.9 or more. Moreover, Raman R value is 1.5 or less normally, Preferably it is 1.4 or less.

라만 R값이 너무 작으면 본 발명의 복층 구조 탄소재의 입자 표면의 결정성이 너무 높게 되고, 비수계 2차 전지의 충방전에 수반하여 Li 이온이 층 사이에 들어가는 사이트가 적어지는 경향이 있다. 즉, 충전 수입성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 집전체에 본 발명의 복층 구조 탄소재를 포함하는 슬러리를 도포한 후 프레스함으로써 음극을 고밀도화한 경우에, 전극판과 평행 방향으로 결정이 배향하기 쉽게 되어 부하 특성이 저하되는 경향이 있다.If the Raman R value is too small, the crystallinity of the particle surface of the multilayer structure carbonaceous material of the present invention becomes too high, and there is a tendency that fewer sites enter Li ions between layers due to charge and discharge of the non-aqueous secondary battery. . That is, there exists a tendency for charge importability to fall. In addition, when the negative electrode is densified by applying a slurry containing the multilayer structure carbon material of the present invention to a current collector and pressing, the crystal tends to be oriented in parallel with the electrode plate, and the load characteristics tend to be lowered.

한편, 라만 R값이 너무 크면 탄소재의 입자 표면의 결정성이 저하되고, 전해액과의 반응성이 증가하여 효율의 저하나 가스 발생이 증가하는 경향이 있다.On the other hand, when Raman R value is too large, the crystallinity of the particle surface of a carbon material will fall, reactivity with electrolyte solution will increase, and there exists a tendency for efficiency fall and gas generation to increase.

또한, 흑연화물 부분의 1580cm-1 부근의 라만 반값폭은 특별히 제한되지 않지만, 통상 60cm-1 이상, 바람직하게는 80cm-1 이상, 또한 통상 150cm-1 이하, 바람직하게는 140cm-1 이하이다. The Raman half width in the vicinity of 1580 cm −1 of the graphitized portion is not particularly limited, but is usually 60 cm −1 or more, preferably 80 cm −1 or more, and usually 150 cm −1 or less, preferably 140 cm −1 or less.

라만 반값폭이 너무 작으면 탄소재 입자 표면의 결정성이 너무 높아져, 전지의 충방전에 수반해 Li 이온이 층 사이에 들어가는 사이트가 적어지는 경향이 있다. 즉, 충전 수입성이 저하되는 경향이 있다.If the Raman half-value width is too small, the crystallinity of the surface of the carbon material particles becomes too high, and there is a tendency that there are fewer sites where Li ions enter between layers with charging and discharging of the battery. That is, there exists a tendency for charge importability to fall.

또한, 집전체에 슬러리를 도포한 후 프레스함으로써 음극을 고밀도화했을 경우에, 전극판과 평행 방향으로 결정이 배향되기 쉬워져, 부하 특성의 저하를 초래하는 경향이 있다. 한편, 라만 반값폭이 너무 크면 탄소재 입자 표면의 결정성이 저하되고 전해액과의 반응성이 증가해, 효율의 저하나 가스 발생의 증가를 초래하는 경향이 있다.In addition, in the case where the negative electrode is made densified by applying the slurry to the current collector and then pressing, crystals tend to be oriented in the direction parallel to the electrode plate, and there is a tendency to cause a decrease in load characteristics. On the other hand, when the Raman half width is too large, the crystallinity of the surface of the carbon material particles decreases and the reactivity with the electrolyte increases, which tends to cause a decrease in efficiency and an increase in gas generation.

아울러, 라만 R값과 라만 반값폭의 측정 방법은 전술한 바와 같다.In addition, the measuring method of a Raman R value and a Raman half value width is as above-mentioned.

(4) 진밀도(4) true density

흑연화물 부분의 진밀도는 통상 1.4g/cm3 이상, 바람직하게는 1.5g/cm3 이상, 보다 바람직하게는 1.6g/cm3 이상, 더욱 바람직하게는 1.7g/cm3 이상이며, 통상 2.1g/cm3 이하, 바람직하게는 2g/cm3 이하이다.The true density of the graphite part of the cargo is usually 1.4g / cm 3 or more, preferably 1.5g / cm 3 or more, more preferably 1.6g / cm 3 or more, more preferably 1.7g / cm 3 or more, typically 2.1 g / cm 3 or less, Preferably it is 2g / cm 3 or less.

진밀도가 너무 크면 비수계 2차 전지의 충전 수입성이 나빠지는 경향이 있다. 한편 진밀도가 너무 작으면 흑연화물을 구성하는 탄소의 결정성이 너무 낮아 전지의 초기 불가역 용량이 증대하는 경향이 있다.If the true density is too large, the charge importability of the non-aqueous secondary battery tends to be deteriorated. On the other hand, if the true density is too small, the crystallinity of the carbon constituting the graphite is too low, and the initial irreversible capacity of the battery tends to increase.

<복층 구조 탄소재의 제조><Manufacture of multilayer structure carbon material>

본 발명의 복층 구조 탄소재의 제법은 흑연질 입자 표면 중 적어도 일부를 탄소성 물질로 피복하고, 또한 얻어진 복층 구조 탄소재가, 평균 입경 d50이 19.1㎛ 이상 50㎛ 이하이며, 원형도가 0.88 이상이고, 압연 하중(P)과 상기 탄소재의 d50의 비가 30 이하이며, 바람직하게는 탄소성 물질의 첨착량이 0.01∼2.7질량%가 되도록 하는 방법이면 특별히 제한되지 않는다.The manufacturing method of the multilayer structure carbon material of this invention coat | covers at least one part of the surface of a graphite particle with a carbonaceous material, and the obtained multilayer structure carbon material has an average particle diameter d50 of 19.1 micrometers or more and 50 micrometers or less, and circularity is 0.88 or more The ratio of the rolling load P to the d50 of the carbon material is 30 or less, and the method is not particularly limited as long as the deposition amount of the carbonaceous material is 0.01 to 2.7 mass%.

보다 구체적인 복층 구조 탄소재의 제조 방법은 상술한 흑연질 입자를 핵 흑연으로 하고, 탄소성 물질을 얻기 위한 탄소 전구체를 피복 원료로 이용하며, 이들을 혼합, 소성하는 것으로, 이들 원료를 조합하여 특정의 첨착량이 되도록 각종 조건을 제어함으로써 본 발명의 복층 구조 탄소재를 제조할 수 있다.More specifically, the method for producing a multilayer structure carbon material uses the above-mentioned graphite particles as nuclear graphite, uses a carbon precursor for obtaining a carbonaceous material as a coating material, mixes and calcinates them, and combines these raw materials to provide specific The multilayer structure carbon material of this invention can be manufactured by controlling various conditions so that an amount of deposition may be carried out.

흑연질 입자를 탄소성 물질로 피복하는 방법은 탄소성 물질을 얻기 위한 탄소 전구체를 그대로 이용하여 탄소 전구체와 흑연질 입자 분체의 혼합물을 가열 처리하여 복합 분체를 얻는 방법, 전술한 탄소 전구체를 일부 탄소화한 탄소성 물질 분체를 미리 제작해 두고 이를 흑연질 입자 분체와 혼합하고 가열 처리하여 복합화하는 방법, 전술한 탄소성 물질 분체를 미리 제작해 두고 흑연질 입자 분체와 탄소성 물질 분체와 탄소 전구체를 혼합하고 가열 처리하여 복합화하는 방법 등이 채용 가능하다.The method of coating the graphite particles with the carbonaceous material is a method of obtaining a composite powder by heat treating the mixture of the carbon precursor and the graphite particle powder using the carbon precursor to obtain the carbonaceous material as it is, and the carbon precursor described above with some carbon A method of preparing the carbonaceous material powder prepared in advance and mixing the mixture with the graphite particle powder, followed by heat treatment to composite the carbonaceous material powder. The method of mixing, heat-processing, and compounding can be employ | adopted.

아울러, 상기 두 후자의 미리 탄소성 물질 분체를 준비해 두는 방법으로는 평균 입경 d50이 흑연질 입자의 평균 입경 d50의 10분의 1 이하인 탄소성 물질을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 미리 제작한 탄소성 물질과 흑연질 입자에 분쇄 등의 역학적 에너지를 가해 줌으로써 한쪽에 다른 쪽이 혼입된 구조로 하는 방법이나 정전기적으로 부착된 구조로 하는 방법도 채용이 가능하다.In addition, it is preferable to use the carbonaceous substance whose average particle diameter d50 is one tenth or less of the average particle diameter d50 of graphite particle | grains as a method of preparing the latter two carbonaceous substance powder previously. In addition, by applying mechanical energy such as pulverization to the carbonaceous material and the graphite particles produced in advance, a method in which the other is mixed on one side or a method in which the structure is electrostatically attached can also be adopted.

흑연질 입자와 탄소 전구체를 혼합한 것을 얻거나 또는 흑연질 입자와 탄소성 물질의 혼합물과 탄소 전구체를 혼합한 것을 가열하여 중간 물질을 얻고, 그 후 탄화소성, 분쇄함으로써 최종적으로 흑연질 입자에 탄소성 물질을 복합화시킨(피복시킨) 복층 구조 탄소재를 얻는 것이 바람직하다.A mixture of graphite particles and a carbon precursor is obtained or a mixture of graphite particles and a carbonaceous material and a carbon precursor is heated to obtain an intermediate material, and then carbonized and pulverized to finally form carbon in the graphite particles. It is desirable to obtain a multilayer structure carbon material obtained by complexing (coating) a material material.

보다 구체적인 본 발명에서의 복층 구조 탄소재를 얻기 위한 제법의 일례의 공정은 이하의 4공정으로 나눌 수 있다.The process of an example of the manufacturing method for obtaining the multilayer structure carbon material in this invention more concretely can be divided into the following four processes.

제1 공정: 흑연질 입자 및 탄소성 물질의 탄소 전구체, 추가로 필요에 따라 용매를 각종 시판되는 혼합기나 혼련기 등을 이용하여 혼합하고, 혼합물을 얻는다.1st process: The carbon precursor of a graphite particle and a carbonaceous material, and also a solvent are mixed using various commercially available mixers, kneading machines, etc. as needed, and a mixture is obtained.

제2 공정: 상기 혼합물을 가열하여 용매 및 탄소 전구체로부터 발생하는 휘발분을 제거한 중간 물질을 얻는다. 이 가열은 필요에 따라 상기 혼합물을 교반하면서 행하여도 무방하다. 또한, 상기 휘발분이 잔류하고 있어도 이 후의 제3 공정에서 제거되므로 문제없다.Second Step: The mixture is heated to obtain an intermediate that removes volatiles from the solvent and carbon precursor. This heating may be performed while stirring the said mixture as needed. Moreover, even if the said volatile matter remains, since it removes in a subsequent 3rd process, there is no problem.

제3 공정: 상기 혼합물 또는 중간 물질을 질소 가스, 탄산 가스, 아르곤 가스, 상기 혼합물 또는 중간 물질로부터 발생 가스 분위기 등의 가스 분위기 하에서 400℃ 이상 3200℃ 이하로 가열하여 복층 구조 탄소재를 얻는다.Third step: The mixture or intermediate is heated from 400 ° C. to 3200 ° C. under a gas atmosphere such as nitrogen gas, carbon dioxide gas, argon gas, gas mixture atmosphere or the like from the mixture or intermediate material to obtain a multilayer structure carbon material.

제4 공정: 상기 복층 구조 탄소재에 대하여 필요에 따라 분쇄, 해쇄, 분급 처리 등의 분체 가공을 한다.4th process: The said multilayer structure carbon material is powder-processed, such as grinding | pulverization, crushing, classification processing, as needed.

이들 공정 중, 제2 공정 및 제4 공정은 경우에 따라서는 생략 가능하며, 제4 공정은 제3 공정 전에 행하여도 무방하다. 단, 제4 공정을 제3 공정 전에 실시한 경우는 필요에 따라서, 제3 공정 종료 후 다시 한번 분쇄, 해쇄, 분급 처리 등의 분체 가공을 하여 복층 구조 탄소재를 얻는다.Among these steps, the second step and the fourth step may be omitted depending on the case, and the fourth step may be performed before the third step. However, in the case where the fourth step is carried out before the third step, if necessary, after the end of the third step, powder processing such as pulverization, pulverization, and classification treatment is performed again to obtain a multilayer structure carbon material.

제3 공정 원료의 열처리에 이용되는 장치로는 특히 제한되지 않지만, 예를 들면, 셔틀 로(shuttle furnace), 터널 로(tunnel furnace), 리이드햄머 로(riedhammer furnace), 로터리 킬른(rotary kiln), 오토클레이브(autoclave) 등의 반응조, 코카(코크스 제조의 열 처리조), 탐만 로(Tammann furnace), 애치슨 로(Acheson furnace)를 사용할 수 있다.The apparatus used for the heat treatment of the third process raw material is not particularly limited, but for example, a shuttle furnace, a tunnel furnace, a leadhammer furnace, a rotary kiln, Reactors, such as an autoclave, coca (coke heat processing tank), a Tammann furnace, and an Acheson furnace, can be used.

열처리 장치의 가열 방식도 특별히 제한되지 않으며, 고주파 유도 가열 로, 직접식 저항 가열, 간접식 저항 가열, 직접 연소 가열, 복사열 가열 등을 이용할 수 있다.The heating method of the heat treatment apparatus is also not particularly limited, and may be a high frequency induction heating furnace, direct resistance heating, indirect resistance heating, direct combustion heating, radiant heat heating, or the like.

또한, 열처리 시에는 필요에 따라 교반을 행하여도 된다. 또한 열처리 조건으로는 열 이력 온도 조건이 중요하다. 그 온도 하한은 탄소 전구체의 종류, 그 열 이력에 따라서도 약간 상이하지만 통상 600℃, 바람직하게는 700℃, 보다 바람직하게는 900℃이다.In addition, you may perform stirring at the time of heat processing. In addition, heat history temperature conditions are important as heat treatment conditions. The lower limit of the temperature is slightly different depending on the kind of the carbon precursor and its thermal history, but is usually 600 ° C, preferably 700 ° C, and more preferably 900 ° C.

한편, 상한 온도는 기본적으로 탄소 전구체가 흑연질 입자 핵의 결정 구조를 상회하는 구조 질서를 가지지 않도록 하는 온도까지 올릴 수 있다. 따라서 열처리의 상한 온도로는 3200℃, 바람직하게는 2000℃, 보다 바람직하게는 1500℃, 더욱 바람직하게는 1200℃이다.On the other hand, the upper limit temperature can be raised to a temperature that basically prevents the carbon precursor from having a structural order exceeding the crystal structure of the graphite particle nucleus. Therefore, as an upper limit temperature of heat processing, it is 3200 degreeC, Preferably it is 2000 degreeC, More preferably, it is 1500 degreeC, More preferably, it is 1200 degreeC.

특히, 통상 600℃ 이상, 바람직하게는 700℃ 이상, 보다 바람직하게는 900℃ 이상, 통상 2000℃ 이하, 바람직하게는 1500℃ 이하, 보다 바람직하게는 1200℃ 이하로 열처리를 하면 탄소성 물질로 비정질 탄소가 얻어지며, 통상 2000℃ 이상, 바람직하게는 2500℃ 이상, 통상 3200℃ 이하로 열처리를 하면 탄소성 물질로 흑연화물이 얻어진다. 상기 비정질 탄소란 결정성이 낮은 탄소이며, 상기 흑연화물이란 결정성이 높은 탄소이다.In particular, the heat treatment is usually at least 600, preferably at least 700, more preferably at least 900, usually at most 2000, preferably at most 1500, and more preferably at most 1200C. Carbon is obtained, and heat treatment is usually performed at 2000 ° C. or higher, preferably 2500 ° C. or higher, and usually 3200 ° C. or lower to obtain a graphitized material as a carbonaceous substance. The amorphous carbon is carbon having low crystallinity, and the graphitized material is carbon having high crystallinity.

이러한 열처리 조건에서, 열 이력 온도 조건, 승온 속도, 냉각 속도, 열처리 시간 등은 탄소성 물질의 첨착량이 상술한 범위가 되도록 적절하게 설정한다. 상기 첨착량의 조정 방법은 공지이며, 그 일례로는 상기 제1 공정에서 혼합하는 흑연질 입자 및 탄소 전구체의 양을 조정하는 것을 들 수 있다.Under such heat treatment conditions, the heat history temperature conditions, the temperature increase rate, the cooling rate, the heat treatment time, and the like are appropriately set so that the amount of the carbonaceous substance adheres in the above-described range. The adjustment method of the said adhesion amount is well-known, As an example, adjusting the quantity of the graphite particle and carbon precursor mixed in the said 1st process is mentioned.

또한, 비교적 저온 영역에서 열처리한 후 소정 온도로 승온할 수도 있다. 아울러, 본 공정에서 이용하는 반응기는 회분(batch)식이거나 연속식이어도 무방하며, 또한 단일기거나 복수기여도 무방하다.It is also possible to heat up at a predetermined temperature after heat treatment in a relatively low temperature region. In addition, the reactor used in this process may be a batch type or a continuous type, and may be a single group or a plurality of groups.

제3 공정에 이용할 수 있는 로(furnace)는 상기 요건을 만족한다면 특별히 제약은 없다.Furnaces available for the third process are not particularly limited as long as the above requirements are met.

제4 공정의 분쇄에 이용하는 장치에 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 조 분쇄기로는 전단식 밀, 조 크러셔(jaw crusher), 충격식 크러셔, 콘 크러셔(cone crusher) 등을 들 수 있으며, 중간 분쇄기로는 롤 크러셔, 햄머 밀 등을 들 수 있고, 미 분쇄기로는 볼 밀, 진동 밀, 핀 밀, 교반 밀, 제트 밀 등을 들 수 있다.Although there is no restriction | limiting in particular in the apparatus used for the grinding | pulverization of a 4th process, For example, a rough mill, a jaw crusher, an impact crusher, a cone crusher etc. are mentioned as a rough grinder, An intermediate grinder As a mill, a roll crusher, a hammer mill, etc. are mentioned, A mill, a ball mill, a vibration mill, a pin mill, a stirring mill, a jet mill etc. are mentioned.

제4 공정의 분급 처리에 이용하는 장치로는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 건식 사분의 경우는 회전식 체, 동요식 체, 선동식 체, 진동식 체 등을 이용할 수 있으며, 건식 기류식 분급의 경우는 중력식 분급기, 관성력식 분급기, 원심력식 분급기(클래시파이어, 사이클론 등)를 이용할 수 있고, 또한 습식 사분, 기계적 습식 분급기, 수력 분급기, 침강 분급기, 원심식 습식 분급기 등을 이용할 수 있다.There is no restriction | limiting in particular as an apparatus used for the classification process of a 4th process, For example, in the case of a dry quadrant, a rotary sieve, a shake-type sieve, an agitating sieve, a vibrating sieve, etc. can be used, In the case of a dry airflow classification Gravity classifiers, inertial classifiers, centrifugal classifiers (classifiers, cyclones, etc.) can be used, and wet quarters, mechanical wet classifiers, hydraulic classifiers, sediment classifiers, centrifugal wet classifiers, etc. It is available.

제4 공정의 해쇄에 이용하는 장치로는 특별히 제한은 없지만, 롤 크러셔, 햄머 밀 등, 볼 밀, 진동 밀, 핀 밀, 교반 밀, 제트 밀, 또한 충격력을 주체로 입자의 상호 작용도 포함시킨 압축, 마찰, 전단력 등의 기계적 작용을 반복하여 입자에 가하는 장치, 예를 들면 하이브리다이제이션 시스템(나라 기계제작소사 제품), 크립트론(어스테크니카사 제품), CF 밀(우베코산사 제품), 메카노퓨전 시스템(호소카와미크론사 제품), 세타 컴포저(토쿠주 공작소사 제품) 등을 이용할 수 있으며, 응집체 해쇄 처리 전후에서 1차 입자의 입경이 과도하게 너무 작지 않은 정도로 적당하게 강도를 조정하여 이 공정의 해쇄를 행할 수 있다.Although there is no restriction | limiting in particular as an apparatus used for the disintegration of a 4th process, The ball mill, the vibration mill, the pin mill, the stirring mill, the jet mill, etc. which use roll crusher, a hammer mill, etc., and also the compression which mainly contained the interaction of particle | grains by the impact force Apparatus for repeating mechanical action such as friction, shearing force and shear force, for example, hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), kryptron (manufactured by Earth Technica), CF mill (manufactured by Ubekosan), mecha Nofusion system (product of Hosokawa Micron Co., Ltd.) and theta composer (product of Tokuju Works Co., Ltd.) can be used, and this process is performed by appropriately adjusting the strength so that the particle size of primary particles is not too small before and after the aggregate disintegration treatment. Can be disintegrated.

<부재(副材)><Member>

본 발명의 복층 구조 탄소재에는 이상 설명한 복층 구조 탄소재 이외에 이와는 탄소질의 물성이 상이한 탄소성 물질(탄소질 재료)을 1종 이상 함유시킴으로써 더욱 전지 성능의 향상을 도모할 수 있다.In addition to the multilayer structure carbon material described above, the multilayer structure carbon material of the present invention can further improve battery performance by containing at least one carbonaceous material (carbonaceous material) having different carbonaceous physical properties.

상기 「탄소성 물질의 물성」이란 X선 회절 파라미터, 메디안 지름, 어스펙트비, BET 비표면적, 배향비, 라만 R값, 탭 밀도, 진밀도, 세공분포, 원형도, 회분량 중 하나 이상의 특성을 나타낸다.The above-mentioned "physical properties of carbonaceous material" means at least one of X-ray diffraction parameters, median diameter, aspect ratio, BET specific surface area, orientation ratio, Raman R value, tap density, true density, pore distribution, circularity, ash content Indicates.

또한, 바람직한 실시 형태로는 상기 탄소질 재료에 대하여 부피 기준 입도 분포가 메디안 지름을 중심으로 한 경우에 좌우대칭이 되지 않는 것이나 라만 R값이 상이한 탄소질 재료를 2종 이상 사용하는 것, X선 파라미터가 상이한 탄소질 재료를 2종 이상 사용하는 것 등을 들 수 있다.In a preferred embodiment, when the volume-based particle size distribution centers on the median diameter of the carbonaceous material, symmetry is not performed, and two or more carbonaceous materials having different Raman R values are used. The use of 2 or more types of carbonaceous materials from which a parameter differs is mentioned.

탄소질 재료를 이용하는 것의 효과의 일례로는 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연(그래파이트), 아세틸렌 블랙 등의 카본 블랙, 니들 코크스 등의 무정형 탄소 등의 탄소질 재료를 부재로 하여 사용함으로써, 이를 포함하는 복층 구조 탄소재를 사용하여 얻어지는 비수계 2차 전지의 전기 저항을 저감시키는 것 등을 들 수 있다.Examples of the effects of using a carbonaceous material include carbonaceous materials such as graphite (graphite) such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon such as needle coke as a member, and the like. Reducing the electrical resistance of the non-aqueous secondary battery obtained using the multilayer structure carbon material mentioned above, etc. are mentioned.

이상 설명한 탄소질 재료는 1종을 단독으로 이용하거나 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용해도 된다. 탄소질 재료를 부재로 첨가하는 경우에는 부재를 포함한 복층 구조 탄소재 전체 100질량%에 대하여 통상 0.1질량% 이상, 바람직하게는 0.5질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.6질량% 이상, 통상 80질량% 이하, 바람직하게는 50질량% 이하, 보다 바람직하게는 40질량% 이하, 더욱 바람직하게는 30질량% 이하의 양으로 첨가한다.The carbonaceous material demonstrated above may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. When adding a carbonaceous material to a member, it is 0.1 mass% or more normally with respect to 100 mass% of all the multilayer structure carbon materials containing a member, Preferably it is 0.5 mass% or more, More preferably, it is 0.6 mass% or more, Usually 80 mass% Hereinafter, Preferably it is 50 mass% or less, More preferably, it is 40 mass% or less, More preferably, it adds in the quantity of 30 mass% or less.

이 범위를 너무 하회하면 전지에서 도전성 향상 효과를 얻기 힘든 경향이 있다. 한편 이 범위를 너무 상회하면 전지의 초기 불가역 용량의 증대를 초래하는 경우가 있다.If it is less than this range, it exists in the tendency for a battery to acquire electroconductive improvement effect. On the other hand, exceeding this range too much may result in the increase of the initial irreversible capacity of a battery.

[전극 제작][Electrode production]

전극의 제조는 통상의 제조법에 따르면 된다. 예를 들면, 본 발명의 복층 구조 탄소재에 바인더, 용매, 필요에 따라 점증제, 도전재, 충전재 등을 가하여 슬러리로 하고, 이를 집전체에 도포, 건조한 후에 프레스함으로써 상기 집전체 위에 복층 구조 탄소재층을 형성함으로써 음극을 제조할 수 있다.The production of the electrode may be in accordance with a conventional production method. For example, a binder, a solvent, a thickener, a conductive material, a filler, and the like are added to the multilayer structure carbon material of the present invention to form a slurry, which is applied to the current collector, dried, and then pressed to form the multilayer structure carbon on the current collector. A negative electrode can be manufactured by forming a material layer.

여기에서, 「발명이 해결하려는 과제」에서도 설명한 바와 같이, 비수계 2차 전지에서 고용량을 달성할 뿐만 아니라 음극의 극판 두께의 균일화를 위해서는 일정 이상의 압력으로 압연을 걸 필요가 있는데, 종래의 음극 형성 재료에서는 이 압력으로 인해 재료에 손상이 가해져 재료 파괴가 일어나 전해액과의 부 반응이 증가하고, 전지에서 초기 효율이 저하하며 초기 사이클 시의 충방전 불가역 용량이 증가해, 결국 고용량화를 달성하기 위해 행했던 조작으로 인해 그를 달성할 수 없는 문제가 있었다.Here, as described in the problem to be solved by the present invention, in order to achieve a high capacity in the non-aqueous secondary battery and to uniform the thickness of the negative electrode plate, it is necessary to apply rolling at a certain pressure or more. In the material, this pressure causes damage to the material, resulting in material destruction, increasing the negative reaction with the electrolyte, decreasing the initial efficiency in the battery, and increasing the irreversible charge / discharge capacity during the initial cycle, resulting in higher capacity. There was a problem that he could not achieve due to manipulation.

본 발명의 복층 구조 탄소재는 그 평균 입경 d50이 19.1∼50㎛로 비교적 크고, 또한 탄소재의 핵인 흑연질 입자를 피복하는 탄소성 물질의 양이 적다. 이러한 탄소재를 상기 슬러리로 음극을 제조하면 재료 파괴가 일어나지 않을 정도의 압력에 의한 압연에 의해서도 극판 두께의 균일화가 달성되며, 또한 전지의 초기 불가역 용량이 작아 충분한 고용량이 달성된다.The multilayer structure carbon material of this invention has a comparatively large average particle diameter d50 of 19.1-50 micrometers, and there is little amount of the carbonaceous substance which coat | covers the graphite particle which is a nucleus of a carbon material. When such a carbon material is manufactured from the slurry by the negative electrode, uniformity of the thickness of the electrode plate is achieved even by rolling under pressure such that material destruction does not occur, and a sufficient high capacity is achieved because the initial irreversible capacity of the battery is small.

구체적으로는 본 발명의 복층 구조 탄소재를 음극 활물질로 이용하여 음극을 제작하는 경우에 있어서, 음극 활물질 층의 밀도가 1.6g/cm3이 되도록 압연하는데 필요한 선압은 통상 550kg/5cm 이하이며, 바람직하게는 500kg/5cm 이하이고, 보다 바람직하게는 450kg/5cm 이하, 더욱 바람직하게는 400kg/5cm 이하, 통상 100kg/5cm 이상이다. 또한, 선압이란 압연에 사용하는 롤의 축 방향의 단위 길이(본 명세서에서는 5cm로 한다) 당 힘을 의미한다.Specifically, in the case of producing a negative electrode by using the multilayer structure carbon material of the present invention as a negative electrode active material, the linear pressure required to roll so that the density of the negative electrode active material layer is 1.6 g / cm 3 is usually 550 kg / 5 cm or less, preferably Preferably it is 500 kg / 5 cm or less, More preferably, it is 450 kg / 5 cm or less, More preferably, it is 400 kg / 5 cm or less, and usually 100 kg / 5 cm or more. In addition, linear pressure means the force per unit length (it is set to 5 cm in this specification) of the axial direction of the roll used for rolling.

음극 활물질 층의 밀도가 1.6g/cm3가 되도록 압연하는데 필요한 선압이 상기 범위인 경우에는 탄소재에 대한 손상이 억제된다는 점에서 전지에서 초기 효율이 증대하고, 음극과 전해액과의 부반응에 의해 생기는 초기 가스가 저감된다. 또한 적당한 압력에 의한 압연에 의해 탄소재 입자가 적당하게 변형되고, 입자끼리의 접촉 면적이 증가하여 전극의 밀착 강도가 향상된다. 본 발명의 복층 구조 탄소재의 입경이 크고, 탄소재의 핵인 흑연질 입자를 피복하는 탄소성 물질의 양이 적기 때문에 이 탄소재가 종래의 탄소재에 비하여 부드러운 것도 이 접촉 면적의 증가에 의한 전극 강도의 향상에 기여하고 있다.When the linear pressure required for rolling the negative electrode active material layer to be 1.6 g / cm 3 is in the above range, the damage to the carbon material is suppressed, so that the initial efficiency increases in the battery, and is caused by side reaction between the negative electrode and the electrolyte solution. Initial gas is reduced. In addition, the carbon material particles are appropriately deformed by rolling with a suitable pressure, the contact area between the particles increases, and the adhesion strength of the electrode is improved. Since the particle diameter of the multilayer structure carbon material of the present invention is large and the amount of carbonaceous material covering the graphite particles, which is the core of the carbon material, is small, the carbon strength is softer than that of the conventional carbon material. Contributes to improvement.

구체적으로는, 본 발명의 복층 구조 탄소재를 사용하여 얻어지는 음극의 극판 강도는 통상 3mN/mm 이상, 바람직하게는 5mN/mm 이상, 보다 바람직하게는 7mN/mm 이상, 더욱 바람직하게는 10mN/mm 이상, 통상 100mN/mm 이하, 바람직하게는 50mN/mm 이하, 보다 바람직하게는 30mN/mm 이하이다. 이 값이 너무 작으면 집전체로부터 음극 활물질 층의 박리가 생기기 쉬워 공정성을 현저하게 해치는 경향이 있으며, 이 값이 너무 크면 음극의 유연성을 상실하여 음극의 휨이나 압연 시에 음극 활물질 층의 박리가 생겨 공정성을 현저하게 해치는 경향이 있다.Specifically, the pole plate strength of the negative electrode obtained by using the multilayer structure carbon material of the present invention is usually 3 mN / mm or more, preferably 5 mN / mm or more, more preferably 7 mN / mm or more, even more preferably 10 mN / mm As mentioned above, it is 100 mN / mm or less normally, Preferably it is 50 mN / mm or less, More preferably, it is 30 mN / mm or less. If the value is too small, peeling of the negative electrode active material layer from the current collector tends to occur, which tends to impair the processability significantly. If the value is too large, the negative electrode loses its flexibility and the negative electrode active material layer is not peeled off during bending or rolling of the negative electrode. This tends to significantly impair fairness.

비수계 2차 전지의 전해액 주액 공정 직전 단계에서의 한쪽 면 당 복층 구조 탄소재층의 두께는 통상 15㎛ 이상, 바람직하게는 20㎛ 이상, 보다 바람직하게는 30㎛ 이상이며, 상한은 통상 150㎛, 바람직하게는 120㎛, 보다 바람직하게는 100㎛이다.The thickness of the multilayer structure carbon material layer per side at the stage immediately before the electrolyte solution pouring process of the non-aqueous secondary battery is usually 15 µm or more, preferably 20 µm or more, more preferably 30 µm or more, and the upper limit is usually 150 µm. Preferably it is 120 micrometers, More preferably, it is 100 micrometers.

이 범위를 상회하면 전해액이 집전체 계면 부근까지 침투하기 어려워 전지의 고 전류밀도 충방전 특성이 저하되는 경우가 있다. 또한 이 범위를 하회하면 복층 구조 탄소재에 대한 집전체 부피비가 증가하여 전지 용량이 감소하는 경향이 있다.When it exceeds this range, electrolyte solution may be difficult to penetrate to the vicinity of an electrical power collector interface, and the high current density charge / discharge characteristic of a battery may fall. Moreover, if it is less than this range, there exists a tendency for the battery capacity to decrease by increasing the collector volume ratio with respect to a multilayer structure carbon material.

또한, 복층 구조 탄소재를 롤 성형하여 시트 전극으로 하거나, 압축 성형에 의해 펠릿 전극으로 해도 무방하다.Moreover, you may roll shape a multilayer structure carbon material as a sheet electrode, or you may make a pellet electrode by compression molding.

[음극][cathode]

본 발명의 복층 구조 탄소재를 유지시키는 집전체로는 공지의 것을 임의로 이용할 수 있다. 음극의 집전체로는 구리, 니켈, 스테인리스강, 니켈 도금강 등의 금속 재료를 들 수 있으며, 이 중에서도 가공의 편이성과 비용의 측면에서 특히 구리가 바람직하다.As a current collector which holds the multilayer structure carbon material of this invention, a well-known thing can be used arbitrarily. Examples of the current collector of the negative electrode include metal materials such as copper, nickel, stainless steel, and nickel plated steel. Among them, copper is particularly preferable in view of ease of processing and cost.

상기 집전체가 금속 재료인 경우, 집전체로는 예를 들면 금속박, 금속 원주, 금속 코일, 금속판, 금속 박막, 익스팬드 메탈, 펀치 메탈, 발포 메탈 등을 들 수 있다. 이 중에서도, 바람직하게는 금속 박막, 보다 바람직하게는 구리박이며, 더욱 바람직하게는 압연법에 의해 얻어지는 압연 구리박과, 전해법에 의해 얻어지는 전해 구리박이다.In the case where the current collector is a metal material, for example, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, a foamed metal, and the like can be given. Among these, Preferably it is a metal thin film, More preferably, it is copper foil, More preferably, it is the rolled copper foil obtained by the rolling method, and the electrolytic copper foil obtained by the electrolytic method.

구리박의 두께가 25㎛보다도 얇은 경우, 순동보다도 강도가 높은 구리 합금(인청동, 티탄구리, 콜슨 합금, Cu-Cr-Zr 합금 등)을 이용할 수 있다.When the thickness of copper foil is thinner than 25 micrometers, the copper alloy (phosphor bronze, a titanium copper, a Colson alloy, a Cu-Cr-Zr alloy etc.) whose strength is higher than pure copper can be used.

압연법에 의해 제작된 구리박으로 이루어진 집전체는 구리 결정이 압연 방향으로 배열되어 있기 때문에, 음극을 조밀하게 구부리거나 예각으로 구부려도 깨어지기 힘들어, 소형 원통형 전지에 매우 적합하게 이용할 수 있다.Since the current collector which consists of copper foil produced by the rolling method arrange | positions a copper crystal in the rolling direction, it is hard to be broken even if the negative electrode is bent densely or bent at an acute angle, and can be used suitably for a small cylindrical battery.

전해 구리박은 예를 들면, 구리 이온이 용해된 전해액 중에 금속제 드럼을 침지하고, 이를 회전시키면서 전류를 흘림에 따라 드럼의 표면에 구리를 석출시키고, 이를 박리하여 얻을 수 있다. 상기의 압연 구리박의 표면에 전해법에 의해 구리를 석출시켜도 얻을 수 있다.The electrolytic copper foil can be obtained by, for example, immersing a metal drum in an electrolyte solution in which copper ions are dissolved, and depositing copper on the surface of the drum as a current flows while rotating it, and peeling it. It can obtain even if it deposits copper on the surface of said rolled copper foil by an electrolytic method.

구리박의 한 면 또는 양면에는 조면화 처리나 표면 처리(예를 들면, 두께가 수 nm∼1㎛ 정도까지의 크로메이트 처리, Ti 등의 하지 처리 등)가 되어 있어도 무방하다.One or both surfaces of the copper foil may be subjected to a roughening treatment or surface treatment (eg, chromate treatment up to several nm to about 1 μm, substrate treatment such as Ti, etc.).

또한, 집전체 기판(집전체 위에 복층 구조 탄소재층이 형성된 것)에는 추가로 다음과 같은 물성이 요구된다.In addition, the following physical properties are further required for the current collector substrate (what the multilayer structure carbon material layer is formed on the current collector).

(1) 평균 표면 거칠기(Ra)(1) Average surface roughness (Ra)

JISB0601-1994에 기재된 방법에서 규정된 집전체 기판의 활물질층(즉, 복층 구조 탄소재층) 형성면의 평균 표면 거칠기(Ra)는 특별히 제한되지 않지만, 통상 0.01㎛ 이상, 바람직하게는 0.03㎛ 이상이며, 통상 1.5㎛ 이하, 바람직하게는 1.3㎛ 이하, 특히 바람직하게는 1.0㎛ 이하이다.The average surface roughness Ra of the active material layer (ie, the multilayer structure carbon material layer) forming surface of the current collector substrate specified by the method described in JISB0601-1994 is not particularly limited, but is usually 0.01 μm or more, preferably 0.03 μm or more. It is 1.5 micrometers or less normally, Preferably it is 1.3 micrometers or less, Especially preferably, it is 1.0 micrometer or less.

집전체 기판의 활물질층 형성면의 평균 표면 거칠기(Ra)를 상기한 하한과 상한 사이의 범위 내로 함으로써, 그 집전체 기판을 이용하여 얻어진 비수계 2차 전지에서 양호한 충방전 사이클 특성을 기대할 수 있다.By setting the average surface roughness Ra of the active material layer forming surface of the current collector substrate within the range between the lower limit and the upper limit, good charge-discharge cycle characteristics can be expected in the non-aqueous secondary battery obtained by using the current collector substrate. .

상기 하한값 이상으로 함으로써 집전체와 활물질층의 계면의 면적이 크게 되어 이들 밀착성이 향상된다. 평균 표면 거칠기(Ra)의 상한값은 특별히 제한되지는 않지만, 평균 표면 거칠기(Ra)가 1.5㎛를 넘는 것은 전지로서 실용적인 두께의 박막으로는 일반적으로 입수하기 어렵기 때문에 1.5㎛ 이하인 것이 바람직하다.By setting it as the said lower limit or more, the area of the interface of an electrical power collector and an active material layer becomes large, and these adhesiveness improves. Although the upper limit of average surface roughness Ra is not specifically limited, It is preferable that average surface roughness Ra exceeds 1.5 micrometers, since it is generally difficult to obtain with thin film of practical thickness as a battery, It is preferable that it is 1.5 micrometers or less.

(2) 인장 강도(2) tensile strength

집전체 기판의 인장 강도는 특별히 제한되지 않지만, 통상 50N/mm2 이상, 바람직하게는 100N/mm2 이상, 보다 바람직하게는 150N/mm2 이상이다. 인장 강도란 시험편이 파단에 이르기까지 요구된 최대 인장력을 시험편의 단면적으로 나눈 것이다. 본 발명에서의 인장 강도는 신장률 측정과 동일한 방법 및 장치로 측정된다.The tensile strength of the current collector substrate is not particularly limited, and usually 50N / mm 2 or more, preferably 100N / mm 2, more preferably at least 150N / mm 2. Tensile strength is the maximum tensile force required until the specimen breaks, divided by the cross-sectional area of the specimen. Tensile strength in the present invention is measured by the same method and apparatus as the elongation measurement.

인장 강도가 높은 집전체 기판이면 충전·방전에 따른 활물질 층의 팽창·수축에 의한 집전체 기판의 균열을 억제할 수 있어, 양호한 사이클 특성을 얻을 수 있다.If the current collector substrate has a high tensile strength, cracking of the current collector substrate due to expansion and contraction of the active material layer due to charge and discharge can be suppressed, and favorable cycle characteristics can be obtained.

(3) 0.2% 내력(3) 0.2% yield strength

집전체 기판의 0.2% 내력은 특별히 제한되지 않지만, 통상 30N/mm2 이상, 바람직하게는 100N/mm2 이상, 특히 바람직하게는 150N/mm2 이상이다. 0.2% 내력이란 0.2%의 소성(영구) 변형을 가하는데 필요한 부하의 크기이며, 이 크기의 부하를 가한 후에 부하를 제거해도 0.2% 변형되어 있는 것을 의미한다.0.2% yield strength of the current collector substrate is not particularly limited, and usually 30N / mm 2 or more, preferably 100N / mm 2 or more, and particularly preferably not less than 150N / mm 2. The 0.2% yield strength means that the load required to apply a plastic (permanent) strain of 0.2% is deformed by 0.2% even if the load is removed after the load of this size is applied.

본 발명에서 0.2% 내력은 신장률 측정과 동일한 방법 및 장치로 측정된다. 0.2% 내력이 높은 집전체 기판이면 충전·방전에 따른 활물질 층의 팽창·수축에 의한 집전체 기판의 소성 변형을 억제할 수 있어, 양호한 사이클 특성을 얻을 수 있다.In the present invention, the 0.2% yield strength is measured by the same method and apparatus as the elongation measurement. With a current collector substrate having a high 0.2% yield strength, plastic deformation of the current collector substrate due to expansion and contraction of the active material layer due to charge and discharge can be suppressed, and good cycle characteristics can be obtained.

(4) 집전체의 두께(4) thickness of the current collector

집전체의 두께는 임의이지만, 통상 1㎛ 이상, 바람직하게는 3㎛ 이상, 보다 바람직하게는 5㎛ 이상이다. 또한, 상한은 통상 1mm, 바람직하게는 100㎛, 보다 바람직하게는 30㎛이다.Although the thickness of an electrical power collector is arbitrary, it is 1 micrometer or more normally, Preferably it is 3 micrometers or more, More preferably, it is 5 micrometers or more. In addition, an upper limit is 1 mm normally, Preferably it is 100 micrometers, More preferably, it is 30 micrometers.

집전체 두께가 1㎛보다 얇게 되면 강도가 저하되기 때문에 복층 구조 탄소재 함유 슬러리의 도포가 곤란하게 되어 공정상 바람직하지 않은 경우가 있다. 한편, 1mm보다 두껍게 되면 권회 등의 전극 형태를 변형시키는 것이 공정상 곤란하게 되어 바람직하지 않은 경우가 있다. 또한, 집전체는 메쉬상이어도 된다.When the thickness of the current collector becomes thinner than 1 µm, the strength is lowered, so that application of the multilayer structure carbon material-containing slurry becomes difficult, which may be undesirable in the process. On the other hand, when it becomes thicker than 1 mm, it may become difficult to deform | transform electrode form, such as winding, in the process, and may be undesirable. In addition, a collector may be mesh-like.

(5) 집전체와 활물질층의 두께의 비(5) the ratio of the thickness of the current collector and the active material layer

집전체와 그 위에 형성되는 활물질층(본 발명의 복층 구조 탄소재를 포함하는 층)의 두께의 비는 특별히 한정되지 않지만, (전해액 주액 직전의 한쪽 면의 활물질층의 두께)/(집전체의 두께)의 값이 150 이하, 바람직하게는 20 이하, 보다 바람직하게는 10 이하이며, 하한은 0.1, 바람직하게는 0.4, 보다 바람직하게는 1이다. 이 범위를 상회하면 고 전류밀도 충방전시에 집전체가 줄 열에 의한 발열을 발생시키는 경우가 있다. 한편, 이 범위를 하회하면 복층 구조 탄소재에 대한 집전체의 부피비가 증가해 전지의 용량이 감소되는 경우가 있다.Although the ratio of the thickness of an electrical power collector and the active material layer (layer containing the multilayer structure carbon material of this invention) formed on it is not specifically limited, (thickness of the active material layer of one side just before electrolyte solution injection) / (the Thickness) is 150 or less, Preferably it is 20 or less, More preferably, it is 10 or less, and a minimum is 0.1, Preferably it is 0.4, More preferably, it is 1. If it exceeds this range, the current collector may generate heat by Joule heat during high current density charge / discharge. On the other hand, if it is less than this range, the volume ratio of the electrical power collector with respect to a multilayer structure carbon material may increase, and the battery capacity may decrease.

(6) 전극 밀도(6) electrode density

본 발명의 복층 구조 탄소재를 전극화한 경우의 전극 구조는 특별히 한정되지 않지만, 집전체 위에 존재하고 있는 활물질의 밀도는 바람직하게는 1g/cm3 이상, 보다 바람직하게는 1.1g/cm3 이상, 더욱 바람직하게는 1.2g/cm3 이상이며, 상한은 통상 2g/cm3, 바람직하게는 1.9g/cm3, 보다 바람직하게는 1.8g/cm3, 더욱 바람직하게는 1.7g/cm3 이다.Although the electrode structure in the case of electrodelizing the multilayer structure carbon material of this invention is not specifically limited, The density of the active material which exists on an electrical power collector becomes like this. Preferably it is 1 g / cm <3> or more, More preferably, it is 1.1 g / cm <3>. More than 1.2 g / cm 3 or more, and the upper limit is usually 2 g / cm 3 , preferably 1.9 g / cm 3 , more preferably 1.8 g / cm 3 , still more preferably 1.7 g / cm 3. to be.

이 범위를 상회하면 전극 밀도를 달성하기 위한 압연 등의 경우에 활물질 입자가 파괴되어 비수계 2차 전지의 초기 불가역 용량이 증가하거나, 집전체/활물질 계면 부근으로의 전해액의 침투성이 저하되어 전지의 고 전류밀도 충방전 특성의 악화를 초래하는 경우가 있다. 또한, 상기 범위를 하회하면 활물질 간의 도전성이 저하되고 전지 저항이 증대해, 단위 용적당 용량이 저하되는 경우가 있다.If it exceeds this range, the active material particles are destroyed in rolling or the like to achieve electrode density, and the initial irreversible capacity of the non-aqueous secondary battery is increased, or the permeability of the electrolyte to the vicinity of the current collector / active material interface is lowered. In some cases, the high current density charge and discharge characteristics may be deteriorated. Moreover, when less than the said range, the electroconductivity between active materials will fall, battery resistance may increase, and the capacity | capacitance per unit volume may fall.

(7) 극판 배향비(7) pole plate orientation ratio

음극의 극판 배향비는 통상 0.01 이상, 바람직하게는 0.05 이상, 보다 바람직하게는 0.10 이상, 상한은 이론값인 0.67이다. 이 범위를 하회하면 비수계 2차 전지의 고밀도 충방전 특성이 저하되는 경우가 있다.The pole plate orientation ratio of the negative electrode is usually 0.01 or more, preferably 0.05 or more, more preferably 0.10 or more, and the upper limit is 0.67, which is a theoretical value. If it is less than this range, the high-density charge / discharge characteristic of a nonaqueous secondary battery may fall.

극판 배향비의 측정 방법은 아래와 같다. 목적 밀도로 프레스 후의 음극 전극에 대해서, X선 회절에 의해 전극의 활물질 배향비를 측정한다. 구체적 수법은 특별히 제한되지 않지만, 표준적인 방법으로는 X선 회절에 의해 탄소의 (110) 회절과 (004) 회절의 피크를 프로파일 함수로 하여 비대칭 피어슨 VII를 이용해 피팅함으로써 피크 분리를 행하여, (110) 회절과 (004) 회절의 피크의 적분 강도를 각각 산출한다. 얻어진 적분 강도로부터 (110) 회절 적분 강도/(004) 회절 적분 강도로 나타내는 비를 산출하여, 전극의 활물질 배향비로 정의한다.The measuring method of an electrode plate orientation ratio is as follows. The active material orientation ratio of the electrode is measured by X-ray diffraction with respect to the negative electrode after pressing at the target density. The specific method is not particularly limited, but the standard method uses X-ray diffraction to perform peak separation by fitting the peaks of (110) diffraction and (004) diffraction of carbon as a profile function and fitting them using asymmetric Pearson VII. The integrated intensities of the peaks of) diffraction and (004) diffraction are respectively calculated. From the obtained integrated intensity, the ratio represented by (110) diffraction integrated intensity / (004) diffraction integrated intensity is calculated and defined as the active material orientation ratio of the electrode.

여기에서의 X선 회절 측정 조건은 다음과 같다. 또한, 「2θ」는 회절각을 나타낸다.X-ray diffraction measurement conditions here are as follows. "2θ" represents a diffraction angle.

·타겟: Cu(Kα선) 그래파이트 모노크로미터Target: Cu (Kα-ray) graphite monochromator

·슬릿: 발산 슬릿=1도, 수광 슬릿=0.1mm, 산란 슬릿=1도Slit: divergence slit = 1 degree, light receiving slit = 0.1 mm, scattering slit = 1 degree

·측정 범위 및 스텝 각도/계측 시간:Measurement range and step angle / measuring time:

(110) 면: 76.5도≤2θ≤78.5도 0.01도/3초     (110) plane: 76.5 degrees ≤ 2θ ≤ 78.5 degrees 0.01 degrees / 3 seconds

(004) 면: 53.5도≤2θ≤56.0도 0.01도/3초     (004) plane: 53.5 degrees ≤ 2θ ≤ 56.0 degrees 0.01 degrees / 3 seconds

·시료 조제: 유리판에 0.1mm 두께의 양면 테이프로 전극을 고정Sample preparation: Fixing the electrode with 0.1 mm thick double-sided tape on a glass plate

(8) 임피던스(8) impedance

방전 상태로부터 공칭 용량의 60%까지 충전했을 때의 음극의 저항이 100Ω 이하인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 50Ω 이하, 보다 바람직하게는 20Ω 이하, 및/또는 이중층 용량이 1×10-6F 이상인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 1×10-5F 이상, 보다 바람직하게는 1×10-4F 이상이다. 이 범위라면 비수계 2차 전지의 출력 특성이 양호해 바람직하다.It is preferable that the resistance of the negative electrode when charged to 60% of the nominal capacity from the discharge state is 100 Ω or less, particularly preferably 50 Ω or less, more preferably 20 Ω or less, and / or the double layer capacity is 1 × 10 −6 F or more. It is preferable, Especially preferably, it is 1 * 10 <-5> F or more, More preferably, it is 1 * 10 <-4> F or more. If it is this range, the output characteristic of a non-aqueous secondary battery is favorable, and it is preferable.

음극의 저항 및 이중층 용량은 다음 순서로 측정한다. 측정하는 비수계 2차 전지로는 공칭 용량을 5시간으로 충전할 수 있는 전류값으로 충전한 후에, 20분간 충방전을 하지 않은 상태로 유지하고, 다음에 공칭 용량을 1시간으로 방전할 수 있는 전류값으로 방전했을 때의 용량이 공칭 용량의 80% 이상 있는 것을 이용한다.The resistance and the bilayer capacity of the cathode are measured in the following order. In the non-aqueous secondary battery to be measured, after charging at a current value capable of charging the nominal capacity for 5 hours, the battery was kept without charging and discharging for 20 minutes, and then the nominal capacity was discharged for 1 hour. The capacity | capacitance at the time of discharge by electric current value uses 80% or more of nominal capacity.

전술의 방전 상태의 비수계 2차 전지에 대하여 공칭 용량을 5시간으로 충전할 수 있는 전류값으로 공칭 용량의 60%까지 충전하고, 즉시 비수계 2차 전지를 아르곤 가스 분위기 하의 글로브 박스 내로 옮긴다. 여기에서 상기 비수계 2차 전지를 음극이 방전 또는 단락되지 않은 상태에서 재빨리 해체하여 꺼내고, 양면 도포 전극이라면 한쪽 면의 전극 활물질을, 다른쪽 면의 전극 활물질을 손상시키지 않은 채 박리하여 음극 전극을 12.5mmφ로 2장 펀칭하고, 세퍼레이터를 개재하여 활물질 면이 어긋나지 않도록 대향시킨다.For the non-aqueous secondary battery in the discharged state described above, it is charged to 60% of the nominal capacity at a current value capable of charging the nominal capacity for 5 hours, and the non-aqueous secondary battery is immediately transferred into the glove box under argon gas atmosphere. Here, the non-aqueous secondary battery is quickly disassembled and taken out in a state in which the negative electrode is not discharged or short-circuited, and if the double-coated electrode is used, the electrode active material on one side is peeled off without damaging the electrode active material on the other side. Two sheets are punched at 12.5 mm phi and faced so that the surface of the active material is not shifted through the separator.

전지에 사용되었던 전해액 60㎕를 세퍼레이터와 양쪽 음극 사이에 적하하여 밀착하고 외기와 접촉되지 않은 상태를 유지시키고, 양 음극의 집전체에 도전을 취해 교류 임피던스법을 실시한다. 측정은 온도 25℃에서 10-2∼105Hz의 주파수대에서 복소 임피던스 측정을 행하고, 구해진 콜·콜·플롯(cole-cole plot)의 음극 저항 성분의 원호를 반원으로 근사하여 표면 저항(R)과 이중층 용량(Cdl)을 구한다.60 µl of the electrolyte solution used in the battery was dropped between the separator and both cathodes to keep it in close contact with the outside air, and the current collectors of both anodes were subjected to the AC impedance method. The measurement is performed by measuring complex impedance in the frequency band of 10 −2 to 10 5 Hz at a temperature of 25 ° C., and approximating the arc of the cathode resistance component of the obtained cole-cole plot with a semicircle to give a surface resistance (R). And double layer capacity (Cdl).

<바인더><Binder>

활물질(복층 구조 탄소재)을 결착하는 바인더로는 전해액이나 전극 제조시에 이용하는 용매에 대해서 안정한 재료이면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 방향족 폴리아마이드, 셀룰로스, 나이트로셀룰로스 등의 수지계 고분자; SBR(스타이렌·부타다이엔 고무), 아이소프렌 고무, 부타다이엔 고무, 불소 고무, NBR(아크릴로나이트릴-부타다이엔 고무), 에틸렌·프로필렌 고무 등의 고무상 고분자; 스타이렌·부타다이엔·스타이렌 블록 공중합체 및 그의 수소 첨가물; EPDM(에틸렌-프로필렌-다이엔 3원 공중합체), 스타이렌·에틸렌·부타다이엔·스타이렌 공중합체, 스타이렌·아이소프렌·스타이렌 블록 공중합체 및 그의 수소 첨가물 등의 열가소성 엘라스토머상 고분자; 신디오택틱-1,2-폴리부타다이엔, 폴리아세트산바이닐, 에틸렌·아세트산바이닐 공중합체, 프로필렌·α-올레핀 공중합체 등의 연질 수지상 고분자; 폴리불화바이닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 불소화 폴리불화바이닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체 등의 불소계 고분자; 알칼리 금속 이온(특히, 리튬 이온)의 이온 전도성을 갖는 고분자 조성물 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용해도 된다.The binder for binding the active material (multilayer structure carbon material) is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to a solvent used in the preparation of an electrolyte solution or an electrode. Specifically, Resin-based polymers, such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose; Rubber polymers such as SBR (styrene-butadiene rubber), isoprene rubber, butadiene rubber, fluorine rubber, NBR (acrylonitrile-butadiene rubber) and ethylene propylene rubber; Styrene butadiene styrene block copolymers and hydrogenated products thereof; Thermoplastic elastomeric polymers such as EPDM (ethylene-propylene-diene terpolymer), styrene-ethylene-butadiene-styrene copolymer, styrene-isoprene-styrene block copolymer, and hydrogenated products thereof; Soft dendritic polymers such as syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer, and propylene-α-olefin copolymer; Fluorine-based polymers such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoroethylene-ethylene copolymers; The polymer composition etc. which have ion conductivity of alkali metal ion (especially lithium ion) are mentioned. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

슬러리를 형성하기 위한 용매로는 활물질, 바인더, 필요에 따라서 사용되는 증점제 및 도전재를 용해 또는 분산하는 것이 가능한 용매라면 그 종류에 특별히 제한은 없고, 수계 용매와 유기계 용매 중 어느 쪽을 이용해도 된다. The solvent for forming the slurry is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing an active material, a binder, a thickener and a conductive material used if necessary, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used. .

상기 수계 용매의 예로는 물, 알콜 등을 들 수 있고, 상기 유기계 용매의 예로는 N-메틸피롤리돈(NMP), 다이메틸포름아마이드, 다이메틸아세트아마이드, 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논, 아세트산메틸, 아크릴산메틸, 다이에틸트라이아민, N,N-다이메틸아미노프로필아민, 테트라하이드로퓨란(THF), 톨루엔, 아세톤, 다이에틸에테르, 다이메틸아세트아마이드, 헥사메틸포스포아마이드, 다이메틸설폭사이드, 벤젠, 자일렌, 퀴놀린, 피리딘, 메틸나프탈렌, 헥산 등을 들 수 있다.Examples of the aqueous solvent include water and alcohols, and examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, and acetic acid. Methyl, methyl acrylate, diethyltriamine, N, N-dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, diethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphoamide, dimethyl sulfoxide , Benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane and the like.

특히 수계 용매를 이용하는 경우, 상술의 증점제와 함께 분산제 등을 가하여 SBR 등의 라텍스를 이용해 슬러리화한다. 또한 이들 용매는 1종을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용해도 된다.In particular, in the case of using an aqueous solvent, a dispersant and the like are added together with the above-described thickener and slurried using latex such as SBR. In addition, these solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

활물질에 대한 바인더의 비율은 통상 0.1질량% 이상, 바람직하게는 0.5질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.6질량% 이상이며, 상한은 통상 20질량%, 바람직하게는 15질량%, 보다 바람직하게는 10질량%, 더욱 바람직하게는 8질량%이다.The ratio of the binder to the active material is usually at least 0.1 mass%, preferably at least 0.5 mass%, more preferably at least 0.6 mass%, and the upper limit is usually 20 mass%, preferably 15 mass%, more preferably 10 It is mass%, More preferably, it is 8 mass%.

이 범위를 상회하면, 전지 용량에 기여하지 않는 바인더 비율이 증가하여 전지 용량이 저하되는 경우가 있다. 또한 하회하면, 음극 전극의 강도 저하를 초래하여 전지 제작 공정상 바람직하지 않은 경우가 있다.When it exceeds this range, the binder ratio which does not contribute to battery capacity may increase, and battery capacity may fall. Moreover, when less, it may cause the fall of the strength of a negative electrode, and may be undesirable in a battery manufacturing process.

특히, SBR로 대표되는 고무상 고분자를 바인더의 주요 성분으로 함유하는 경우에는 활물질에 대한 바인더의 비율은 통상 0.1질량% 이상, 바람직하게는 0.5질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.6질량% 이상이며, 상한은 통상 5질량%, 바람직하게는 3질량%, 보다 바람직하게는 2질량%이다. In particular, in the case of containing the rubbery polymer represented by SBR as the main component of the binder, the ratio of the binder to the active material is usually at least 0.1 mass%, preferably at least 0.5 mass%, more preferably at least 0.6 mass%, An upper limit is 5 mass% normally, Preferably it is 3 mass%, More preferably, it is 2 mass%.

또한, 폴리불화바이닐리덴으로 대표되는 불소계 고분자를 바인더의 주요 성분으로 함유하는 경우에는 활물질에 대한 바인더의 비율은 통상 1질량% 이상, 바람직하게는 2질량% 이상, 보다 바람직하게는 3질량% 이상이며, 상한은 통상 15질량%, 바람직하게는 10질량%, 보다 바람직하게는 8질량%이다.In addition, when the fluorine-type polymer represented by polyvinylidene fluoride is contained as a main component of a binder, the ratio of the binder with respect to an active material is 1 mass% or more normally, Preferably it is 2 mass% or more, More preferably, 3 mass% The upper limit is 15 mass% normally, Preferably it is 10 mass%, More preferably, it is 8 mass%.

상기 증점제는 통상, 슬러리의 점도를 조정하기 위해 사용된다. 증점제로는 특별히 제한은 없지만, 구체적으로는 카복시메틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 하이드록시메틸셀룰로스, 에틸셀룰로스, 폴리바이닐알콜, 산화 녹말, 인산화 녹말, 카세인 및 이들의 염 등을 들 수 있다.The thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry. Although there is no restriction | limiting in particular as a thickener, Specifically, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, these salts, etc. are mentioned.

이들은 1종을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용해도 된다.These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

또한 증점제를 이용하는 경우에는 활물질에 대한 증점제의 비율은 통상 0.1질량% 이상, 바람직하게는 0.5% 이상, 보다 바람직하게는 0.6% 이상이며, 상한은 통상 5질량%, 바람직하게는 3질량%, 보다 바람직하게는 2질량%이다. 이 범위를 하회하면 현저하게 슬러리의 도포성이 저하되는 경우가 있다. 한편 상회하면, 복층 구조 탄소재층에서 차지하는 활물질의 비율이 저하되어 전지의 용량이 저하되는 문제나 복층 구조 탄소재 간의 저항이 증대하는 문제가 생기는 경우가 있다.In addition, when using a thickener, the ratio of the thickener with respect to an active material is 0.1 mass% or more normally, Preferably it is 0.5% or more, More preferably, it is 0.6% or more, and an upper limit is 5 mass% normally, Preferably it is 3 mass%, More Preferably it is 2 mass%. If it is less than this range, the applicability of a slurry may fall remarkably. On the other hand, when it exceeds, the ratio of the active material which occupies for a multilayer structure carbon material layer may fall, and the problem of the capacity | capacitance of a battery may fall, or the problem that resistance between multilayer structure carbon materials may increase may arise.

[비수계 2차 전지][Non-aqueous secondary battery]

이하, 본 발명의 비수계 2차 전지에 대하여 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the non-aqueous secondary battery of this invention is demonstrated in detail.

<전지 형상><Battery shape>

전지 형상은 특별히 제한되지 않지만, 그 예로는 유저(有底) 통형 형상, 유저 각형 형상, 박형 형상, 시트 형상, 페이퍼 형상을 들 수 있다. 시스템이나 기기에 혼입되는 경우에 용적 효율을 높여 수납성을 올리기 위하여, 전지 주변에 배치되는 주변 시스템으로의 수납을 고려한 말굽형, 빗형 형상 등의 이형(異型)의 것이어도 무방하다. 전지 내부의 열을 효율적으로 외부로 방출하는 관점에서는 비교적 평평하며 대면적(大面積)의 면을 적어도 하나 갖는 각형 형상이 바람직하다.The battery shape is not particularly limited, but examples thereof include a user cylindrical shape, a user square shape, a thin shape, a sheet shape, and a paper shape. In the case of mixing in a system or an apparatus, in order to increase the volume efficiency and to increase the storage capacity, there may be a variant such as a horseshoe type or a comb shape in consideration of storage in a peripheral system arranged around the battery. From the viewpoint of efficiently dissipating heat inside the battery to the outside, a rectangular shape having a relatively flat and at least one large area surface is preferable.

유저통형 형상의 전지에서는 충전되는 발전 소자에 대한 외 표면적이 작게 되므로, 충전이나 방전시에 내부 저항에 의해 발생하는 줄 발열을 효율적으로 외부로 방출하는 설계로 하는 것이 바람직하다. 또한, 열 전도성이 높은 물질의 충전 비율을 높여 내부에서의 온도 분포가 작게 되도록 설계하는 것이 바람직하다.In the battery having a user cylindrical shape, since the outer surface area of the power generating element to be charged is small, it is preferable to design a structure that efficiently discharges Joule heat generated by internal resistance during charging or discharging to the outside. In addition, it is preferable to increase the filling ratio of the material having a high thermal conductivity to reduce the temperature distribution therein.

유저각형 형상에서는 가장 큰 면의 면적 S(단자부를 제외한 외형 치수 폭과 높이의 곱, 단위 m2)의 2배와 전지 외형의 두께 T(단위 m)의 비율 2S/T 값이 100 이상인 것이 바람직하고, 200 이상인 것이 보다 바람직하다. 최대 면을 크게 함으로써 고출력 및 대용량의 전지에 있어서도 사이클성이나 고온 보존 등의 특성을 향상시킬 뿐만 아니라, 이상 발열시의 방열 효율을 높일 수 있어, 「밸브 작동」이나 「파열」과 같은 위험한 상태로 되는 것을 억제할 수 있다.In the user square shape, it is preferable that the ratio 2S / T of twice the area S of the largest surface (the product of the external dimension width and height except the terminal portion, unit m 2 ) and the thickness T of the battery outline (unit m) is 100 or more. It is more preferable that it is 200 or more. Increasing the maximum surface not only improves the characteristics such as cycleability and high temperature storage, but also improves heat dissipation efficiency during abnormal heat generation in high-power and high-capacity batteries, and in dangerous states such as `` valve operation '' or `` rupture. '' Can be suppressed.

<전지 구성>Battery configuration

본 발명의 비수계 2차 전지는 리튬이온을 흡장·방출 가능한 양극과 음극, 및 비수계 전해액을 구비하고 있으며, 또한 양극과 음극 사이에 배설된 세퍼레이터, 집전 단자 및 외장 케이스 등에 의해 구성된다. 전지의 내부 및 전지의 외부 중 적어도 한쪽에 보호 소자를 장착하여도 된다.The non-aqueous secondary battery of the present invention includes a positive electrode and a negative electrode capable of storing and releasing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte, and are composed of a separator, a current collecting terminal, and an outer case disposed between the positive and negative electrodes. A protective element may be attached to at least one of the inside of the battery and the outside of the battery.

<양극><Anode>

본 발명의 비수계 2차 전지에서의 양극은 집전체 위에 양극 활물질과, 결착 및 증점 효과를 갖는 유기물(결착제)을 함유하는 활물질층을 형성하게 되며, 통상 양극 활물질과 상기 유기물을 물 또는 유기 용매 중에 분산시킨 슬러리상인 것을 상기 집전체 위에 얇게 도포·건조하는 공정, 이어서 소정의 두께·밀도까지 압밀하는 프레스 공정에 의해 형성된다.In the non-aqueous secondary battery of the present invention, the positive electrode forms an active material layer containing a positive electrode active material and an organic material (binder) having a binding and thickening effect on a current collector, and the positive electrode active material and the organic material are usually water or organic. What is slurry form disperse | distributed in the solvent is formed by the process of apply | coating thinly on the said electrical power collector, and the press process which consolidates to predetermined thickness and density.

상기 양극 활물질의 재료는 리튬 이온을 흡장·방출할 수 있는 기능을 갖고 있는 한 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 리튬 코발트 산화물, 리튬 니켈 산화물, 리튬 망간 산화물 등의 리튬 천이금속 복합 산화물 재료: 이산화 망간 등의 천이금속 산화물 재료; 불화 흑연 등의 탄소질 재료 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는 LiFeO2, LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 및 이들의 부정비 화합물, MnO2, TiS2, FeS2, Nb3S4, Mo3S4, CoS2, V2O5, P2O5, CrO3, V3O3, TeO2, GeO2, LiNi0 .33Mn0 .33Co0 .33O2 등을 이용할 수 있다.The material of the positive electrode active material is not particularly limited as long as it has a function of occluding and releasing lithium ions. For example, lithium transition metal composite oxide materials such as lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, and lithium manganese oxide: manganese dioxide Transition metal oxide materials such as; Carbonaceous materials, such as graphite fluoride, etc. can be used. Specifically, LiFeO 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4, and their indefinite compounds, MnO 2 , TiS 2 , FeS 2 , Nb 3 S 4 , Mo 3 S 4 , CoS 2 , V 2 O 5 , P 2 O 5, CrO 3, V 3 O 3, TeO 2, GeO 2, LiNi 0 .33 Mn 0 .33 may be used such as Co 0 .33 O 2.

양극 활물질층에는 양극용 도전재를 이용할 수 있다. 양극용 도전재는 이용하는 양극 활물질 재료의 충방전 전위에서 화학 변화를 일으키지 않는 전자 전도성 재료라면 어떤 것이어도 무방하다.A positive electrode conductive material can be used for the positive electrode active material layer. The conductive material for the positive electrode may be any electronic conductive material which does not cause a chemical change in the charge and discharge potential of the positive electrode active material used.

예를 들면, 천연 흑연(인편상 흑연 등), 인조 흑연 등의 그래파이트류, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙(Ketjen black), 채널 블랙, 퍼니스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본 블랙류, 탄소 섬유, 금속 섬유 등의 도전성 섬유류, 불화 카본, 알루미늄 등의 금속 분말류, 산화 아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커(whisker)류, 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 유기 도전성 재료 등을 단독 또는 이들 혼합물을 상기 양극용 도전재로 이용할 수 있다.For example, graphite such as natural graphite (flax graphite), artificial graphite, carbon black such as acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, carbon fiber, Conductive fibers such as metal fibers, metal powders such as carbon fluoride and aluminum, conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate, conductive metal oxides such as titanium oxide, organic conductive materials such as polyphenylene derivatives, and the like. Single or a mixture of these can be used as the conductive material for the positive electrode.

이들 도전재 중에서 인조 흑연, 아세틸렌 블랙이 특히 바람직하다. 도전재의 첨가량은 특별히 한정되지 않지만, 양극 활물질 재료에 대하여 1∼50질량%가 바람직하고, 특히 1∼30질량%가 바람직하다. 카본이나 그래파이트로는 2∼15질량%가 특히 바람직하다.Of these conductive materials, artificial graphite and acetylene black are particularly preferred. Although the addition amount of a electrically conductive material is not specifically limited, 1-50 mass% is preferable with respect to a positive electrode active material material, and 1-30 mass% is especially preferable. As carbon and graphite, 2-15 mass% is especially preferable.

양극 활물질층의 형성에 이용되는 결착 및 증점 효과를 갖는 유기물로는 특별히 제한은 없으며, 열가소성 수지, 열경화성 수지 중 어느 것이어도 무방하다. 그 예로, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리불화바이닐리덴(PVDF), 스타이렌부타다이엔 고무, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로에틸렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬바이닐에테르 공중합체(PFA), 불화바이닐리덴-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 불화바이닐리덴-클로로트라이플루오로에틸렌 공중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE 수지), 폴리클로로트라이플루오로에틸렌(PCTFE), 불화바이닐리덴-펜타플루오로프로필렌 공중합체, 프로필렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 에틸렌-클로로트라이플루오로에틸렌 공중합체(ECTFE), 불화바이닐리덴-헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 불화바이닐리덴-퍼플루오로메틸바이닐에테르-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체 또는 상기 재료의 (Na+) 이온 가교체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체 또는 상기 재료의 (Na+) 이온 가교체, 에틸렌-아크릴산 메틸 공중합체 또는 상기 재료의 (Na+) 이온 가교체, 에틸렌-메타크릴산 메틸 공중합체 또는 상기 재료의 (Na+) 이온 가교체를 들 수 있으며, 이들 재료를 단독 또는 혼합물로 이용할 수 있다.There is no restriction | limiting in particular as an organic substance which has the binder and thickening effect used for formation of a positive electrode active material layer, Any of a thermoplastic resin and a thermosetting resin may be sufficient. Examples include polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), styrenebutadiene rubber, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene- Perfluoroalkylvinylether copolymer (PFA), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE resin), Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), vinylidene fluoride-hexa Fluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethylvinylether-tetrafluoroethylene copolymer, ethyl - acrylic acid copolymer or the material (Na +) ion crosslinked product thereof, ethylene-methacrylic acid copolymer or of the material (Na +) ion crosslinked product thereof, ethylene-methyl acrylate copolymer or (Na +) ions of the material, A crosslinked product, an ethylene-methyl methacrylate copolymer, or a (Na + ) ion crosslinked product of the above materials, and these materials may be used alone or as a mixture.

이들 재료 중에서 보다 바람직한 재료는 폴리불화바이닐리덴(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)이다.More preferred among these materials are polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE).

양극 활물질층에는 전술한 도전재 외에, 추가로 필러, 분산제, 이온 전도체, 압력 증강제 및 기타 각종 첨가제를 배합할 수 있다. 상기 필러로는, 구성된 전지에 있어서 화학 변화를 일으키지 않는 섬유상 재료라면 무엇이든 이용할 수 있다. 통상, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 올레핀계 폴리머, 유리, 탄소 등의 섬유가 이용된다. 필러의 첨가량은 특별히 한정되지 않지만, 활물질층 중의 함유량으로서 0∼30질량%가 바람직하다.In addition to the above-mentioned electrically conductive material, a positive electrode active material layer can further mix | blend a filler, a dispersing agent, an ion conductor, a pressure increasing agent, and other various additives. As the filler, any fibrous material which does not cause chemical change in the battery constructed can be used. Usually, olefin polymers, such as polypropylene and polyethylene, fiber, such as glass and carbon, are used. Although the addition amount of a filler is not specifically limited, As content in an active material layer, 0-30 mass% is preferable.

양극 활물질 슬러리의 조제에는 수계 용매 또는 유기 용매가 분산매로 이용된다. 수계 용매로는 통상, 물이 이용되지만, 여기에 에탄올 등의 알콜류, N-메틸피롤리돈 등의 환상 아마이드류 등의 첨가제를 물에 대하여 30질량% 이하 정도까지 첨가할 수도 있다.An aqueous solvent or an organic solvent is used as a dispersion medium for preparation of the positive electrode active material slurry. Although water is normally used as an aqueous solvent, Additives, such as alcohols, such as ethanol, and cyclic amides, such as N-methylpyrrolidone, can also be added to about 30 mass% or less with respect to water.

또한, 상기 유기 용매로는 통상 N-메틸피롤리돈 등의 환상 아마이드류, N,N-다이메틸포름아마이드, N,N-다이메틸아세트아마이드 등의 직쇄상 아마이드류, 아니솔, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소류, 부탄올, 사이클로헥산올 등의 알콜류를 들 수 있으며, 이 중에서도 N-메틸피롤리돈 등의 환상 아마이드류, N,N-다이메틸포름아마이드, N,N-다이메틸아세트아마이드 등의 직쇄상 아마이드류 등이 바람직하다.As the organic solvent, linear amides such as cyclic amides such as N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide, anisole, toluene and xyl Aromatic hydrocarbons, such as ene, alcohol, such as butanol and cyclohexanol, Among these, cyclic amides, such as N-methylpyrrolidone, N, N- dimethylformamide, N, N- dimethylacetate Linear amides, such as an amide, are preferable.

양극 활물질, 결착제인 결착 및 증점 효과를 갖는 유기물 및 필요에 따라 배합되는 양극용 도전재, 기타 필러 등을 이들 용매에 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 조제하고, 이를 양극용 집전체에 소정의 두께가 되도록 도포함으로써 양극 활물질층이 형성된다.A positive electrode active material, an organic material having a binding and thickening effect as a binder, a conductive material for a positive electrode, and other fillers, blended as necessary, are mixed with these solvents to prepare a positive electrode active material slurry, and a predetermined thickness of the positive electrode current collector is obtained. A positive electrode active material layer is formed by apply | coating.

아울러, 이 양극 활물질 슬러리 중의 양극 활물질 농도의 상한은 통상 70질량%, 바람직하게는 55질량%이며, 하한은 통상 30질량%, 바람직하게는 40질량%이다. 양극 활물질의 농도가 이 상한을 넘으면 양극 활물질 슬러리 중의 양극 활물질이 응집되기 쉬워지며, 하한을 하회하면 양극 활물질 슬러리의 보존 중에 양극 활물질이 침강하기 쉽게 된다.In addition, the upper limit of the positive electrode active material concentration in this positive electrode active material slurry is 70 mass% normally, Preferably it is 55 mass%, and a minimum is 30 mass% normally, Preferably it is 40 mass%. When the concentration of the positive electrode active material exceeds this upper limit, the positive electrode active material in the positive electrode active material slurry tends to aggregate, and when the concentration of the positive electrode active material is lower than the lower limit, the positive electrode active material easily precipitates during storage of the positive electrode active material slurry.

또한, 양극 활물질 슬러리 중의 결착제 농도의 상한은 통상 30질량%, 바람직하게는 10질량%이며, 하한은 통상 0.1질량%, 바람직하게는 0.5질량%이다. 결착제의 농도가 이 상한을 넘으면 얻어진 양극의 내부 저항이 크게 되는 경우가 있으며, 하한을 하회하면 양극 활물질층의 결착성이 저하되는 경우가 있다.Moreover, the upper limit of the binder concentration in the positive electrode active material slurry is 30 mass% normally, Preferably it is 10 mass%, and a minimum is 0.1 mass% normally, Preferably it is 0.5 mass%. When the concentration of the binder exceeds this upper limit, the internal resistance of the obtained positive electrode may become large, and below the lower limit, the binder property of the positive electrode active material layer may decrease.

양극용 집전체로는 예를 들면, 전해액 중에서의 양극 산화에 의해 표면에 부동태 피막을 형성하는 밸브 금속 또는 그 합금을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 밸브 금속으로는 주기율표 4족, 5족, 13족에 속하는 금속 및 이들의 합금을 예시할 수 있다. 구체적으로는 Al, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta 및 이들 금속을 포함하는 합금 등을 예시할 수 있으며, Al, Ti, Ta 및 이들 금속을 포함하는 합금을 바람직하게 사용할 수 있다. 특히, Al 및 그 합금은 경량이기 때문에 에너지 밀도가 높아 바람직하다. 양극용 집전체의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 통상 1∼50㎛ 정도이다.As the current collector for positive electrode, for example, a valve metal or an alloy thereof, which forms a passivation film on the surface by anodization in an electrolyte solution, is preferably used. Examples of the valve metals include metals belonging to the periodic table group 4, 5, 13, and alloys thereof. Specifically, Al, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, and alloys containing these metals can be exemplified, and Al, Ti, Ta and alloys containing these metals can be preferably used. In particular, Al and its alloy are preferable because of their light weight and high energy density. Although the thickness of the collector for positive electrodes is not specifically limited, Usually, it is about 1-50 micrometers.

<비수계 전해액><Non-aqueous electrolyte solution>

본 발명에 사용되는 전해액으로는 예를 들면, 비수계 용매에 용질을 용해한 것을 이용할 수 있다. 상기 용질로는 알칼리 금속염이나 4차 암모늄염 등을 이용할 수 있다. 구체적으로는 LiClO4, LiPF6, LiBF4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(CF3CF2SO2)2, LiN(CF3SO2)(C4F9SO2), LiC(CF3SO2)3 등이 바람직하게 이용된다. 이들 용질은 1종류를 선택하여 사용해도 되며, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.As electrolyte solution used for this invention, what melt | dissolved the solute in the non-aqueous solvent can be used, for example. As the solute, an alkali metal salt, quaternary ammonium salt, or the like can be used. Specifically, LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiC (CF 3 SO 2 ) 3, and the like are preferably used. These solutes may be used in one kind or may be used by mixing two or more kinds.

전해액 중 이들 용질의 함유량은 통상 0.2mol/L 이상, 바람직하게는 0.5mol/L 이상이며, 통상 2mol/L 이하, 바람직하게는 1.5mol/L 이하이다.The content of these solutes in the electrolyte is usually 0.2 mol / L or more, preferably 0.5 mol / L or more, and usually 2 mol / L or less, preferably 1.5 mol / L or less.

상기 비수계 용매로는 예를 들면, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 바이닐렌카보네이트 등의 환상 카보네이트, γ-부티로락톤 등의 환상 에스터 화합물; 1,2-다이메톡시에탄 등의 쇄상 에테르; 크라운에테르, 2-메틸테트라하이드로퓨란, 1,2-다이메틸테트라하이드로퓨란, 1,3-다이옥소란, 테트라하이드로퓨란 등의 환상 에테르; 다이에틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 다이메틸카보네이트 등의 쇄상 카보네이트 등을 이용할 수 있다. 이들 중에서도 환상 카보네이트와 쇄상 카보네이트를 함유하는 비수 용매가 바람직하다.As said non-aqueous solvent, For example, Cyclic ester compounds, such as cyclic carbonates, such as ethylene carbonate, a propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate, (gamma) -butyrolactone; Chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane; Cyclic ethers such as crown ether, 2-methyltetrahydrofuran, 1,2-dimethyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane and tetrahydrofuran; Linear carbonates such as diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate; and the like can be used. Among these, nonaqueous solvents containing a cyclic carbonate and a linear carbonate are preferable.

이들 비수계 용매는 1종류를 선택하여 사용해도 되며, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.These non-aqueous solvents may be used in one kind, or may be used by mixing two or more kinds.

본 발명에 사용되는 비수계 전해액은 분자 내에 불포화 결합을 갖는 환상 탄산 에스터나 종래 공지의 과충전 방지제, 탈산제, 탈수제 등의 각종 조제를 함유해도 된다.The non-aqueous electrolyte solution used for this invention may contain various preparations, such as a cyclic carbonate which has an unsaturated bond in a molecule | numerator, a conventionally well-known overcharge inhibitor, a deoxidizer, and a dehydrating agent.

상기 분자 내에 불포화 결합을 갖는 환상 탄산 에스터로는 예를 들면, 바이닐렌카보네이트계 화합물, 바이닐에틸렌카보네이트계 화합물, 메틸렌에틸렌카보네이트계 화합물 등을 들 수 있다.As a cyclic carbonate which has an unsaturated bond in the said molecule | numerator, a vinylene carbonate type compound, a vinyl ethylene carbonate type compound, a methylene ethylene carbonate type compound, etc. are mentioned, for example.

상기 바이닐렌카보네이트계 화합물로는 예를 들면, 바이닐렌카보네이트, 메틸바이닐렌카보네이트, 에틸바이닐렌카보네이트, 4,5-다이메틸바이닐렌카보네이트, 4,5-다이에틸바이닐렌카보네이트, 플루오로바이닐렌카보네이트, 트라이플루오로메틸바이닐렌카보네이트 등을 들 수 있다.Examples of the vinylene carbonate-based compound include vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, ethyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, 4,5-diethyl vinylene carbonate, and fluorovinylene. Carbonate, trifluoromethylvinylene carbonate, and the like.

상기 바이닐에틸렌카보네이트계 화합물로는 예를 들면, 바이닐에틸렌카보네이트, 4-메틸-4-바이닐에틸렌카보네이트, 4-에틸-4-바이닐에틸렌카보네이트, 4-n-프로필-4-바이닐에틸렌카보네이트, 5-메틸-4-바이닐에틸렌카보네이트, 4,4-다이바이닐에틸렌카보네이트, 4,5-다이바이닐에틸렌카보네이트 등을 들 수 있다.As said vinyl ethylene carbonate type compound, vinyl ethylene carbonate, 4-methyl-4- vinyl ethylene carbonate, 4-ethyl-4- vinyl ethylene carbonate, 4-n-propyl-4- vinyl ethylene carbonate, 5- Methyl-4-vinyl ethylene carbonate, 4, 4- divinyl ethylene carbonate, 4, 5- divinyl ethylene carbonate, etc. are mentioned.

상기 메틸렌에틸렌카보네이트계 화합물로는 예를 들면, 메틸렌에틸렌카보네이트, 4,4-다이메틸-5-메틸렌에틸렌카보네이트, 4,4-다이에틸-5-메틸렌에틸렌카보네이트 등을 들 수 있다.As said methylene ethylene carbonate type compound, methylene ethylene carbonate, 4, 4- dimethyl- 5-methylene ethylene carbonate, 4, 4- diethyl-5- methylene ethylene carbonate, etc. are mentioned, for example.

이들 중, 바이닐렌카보네이트 및 바이닐에틸렌카보네이트가 바람직하며, 특히 바이닐렌카보네이트가 바람직하다.Among these, vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate are preferable, and vinylene carbonate is particularly preferable.

또한, 다이플루오로인산리튬과 같은 다이플루오로인산염 등도 바람직한 예로 들 수 있다.Moreover, a difluorophosphate like lithium difluorophosphate etc. are mentioned as a preferable example.

이들은 1종을 단독으로 이용해도 되며, 2종 이상을 병용해도 된다.These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

비수계 전해액이 분자 내에 불포화 결합을 갖는 환상 탄산 에스터 화합물을 함유하는 경우, 비수계 전해액 중에서의 그 비율은 통상 0.01질량% 이상, 바람직하게는 0.1질량% 이상, 특히 바람직하게는 0.3질량% 이상, 가장 바람직하게는 0.5질량% 이상이며, 통상 8질량% 이하, 바람직하게는 4질량% 이하, 특히 바람직하게는 3질량% 이하이다.When the non-aqueous electrolyte contains a cyclic carbonate compound having an unsaturated bond in a molecule, the ratio in the non-aqueous electrolyte is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.3% by mass or more, Most preferably, it is 0.5 mass% or more, Usually 8 mass% or less, Preferably it is 4 mass% or less, Especially preferably, it is 3 mass% or less.

분자 내에 불포화 결합을 갖는 환상 탄산 에스터를 전해액에 함유시킴으로써 전지의 사이클 특성을 향상시킬 수 있다. 그 이유는 분명하지 않지만, 음극의 표면에 안정한 보호 피막을 형성할 수 있기 때문으로 추측된다. 단, 그 함유량이 적으면 그 특성이 충분히 향상되지 않는다. 그러나, 함유량이 너무 많으면 고온 보존시에 가스 발생량이 증대하는 경향이 있어 비수계 전해액 중의 함유량은 상기 범위로 하는 것이 바람직하다.By containing the cyclic carbonate which has an unsaturated bond in a molecule | numerator in electrolyte solution, the cycling characteristics of a battery can be improved. Although the reason is not clear, it is presumed that a stable protective film can be formed on the surface of the cathode. However, when the content is small, the characteristic does not fully improve. However, when there is too much content, there exists a tendency for the amount of gas generation at the time of high temperature storage to increase, and it is preferable to make content in a non-aqueous electrolyte solution into the said range.

상기 과충전 방지제로는 예를 들면, 바이페닐, 알킬바이페닐, 터페닐, 터페닐의 부분 수소화체, 사이클로헥실벤젠, t-부틸벤젠, t-아밀벤젠, 다이페닐에테르, 다이벤조퓨란 등의 방향족 화합물; 2-플루오로바이페닐, o-사이클로헥실플루오로벤젠, p-사이클로헥실플루오로벤젠 등의 상기 방향족 화합물의 부분 불소화물; 2,4-다이플루오로아니솔, 2,5-다이플루오로아니솔 및 2,6-다이플루오로아니솔 등의 함 불소 아니솔 화합물 등을 들 수 있다.Examples of the overcharge inhibitor include aromatics such as biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, and partial hydrogenated products of cyclophenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenylether and dibenzofuran. compound; Partial fluorides of the above aromatic compounds such as 2-fluorobiphenyl, o-cyclohexylfluorobenzene, and p-cyclohexylfluorobenzene; Fluorine anisole compounds, such as 2, 4- difluoro anisole, 2, 5- difluoro anisole, and 2, 6- difluoro anisole, etc. are mentioned.

이들은 1종을 단독으로 이용해도 되며, 2종류 이상 병용해도 된다.These may be used individually by 1 type and may use two or more types together.

비수계 전해액 중에서의 과충전 방지제 비율은 통상 0.1∼5질량%이다. 과충전 방지제를 함유시킴으로써 과충전 등의 경우에 비수계 2차 전지의 파열·발화를 억제할 수 있다.The overcharge inhibitor ratio in a non-aqueous electrolyte solution is 0.1-5 mass% normally. By incorporating an overcharge preventing agent, it is possible to suppress rupture and ignition of the non-aqueous secondary battery in the case of overcharge or the like.

기타 조제로는, 예를 들면, 플루오로에틸렌카보네이트, 트라이플루오로프로필렌카보네이트, 페닐에틸렌카보네이트, 에리스리탄카보네이트, 스파이로비스-다이메틸렌카보네이트, 메톡시에틸-메틸카보네이트 등의 카보네이트 화합물; 무수 숙신산, 무수 글루탈산, 무수 말레산, 무수 시트라콘산, 무수 글루타콘산, 무수 이타콘산, 무수 다이글리콜산, 사이클로헥세인다이카복시산 무수물, 사이클로펜탄테트라카복시산 이무수물 및 페닐 숙신산 무수물 등의 카복시산 무수물; 에틸렌설파이드, 1,3-프로판술톤, 1,4-부탄술톤, 메탄설폰산메틸, 부설판(busulfan), 설포란, 설포렌, 다이메틸설폰 및 테트라메틸티우람모노설파이드, N,N-다이메틸메탄설폰아마이드, N,N-다이에틸메탄설폰아마이드 등의 함황 화합물; 1-메틸-2-피롤리디논, 1-메틸-2-피페리돈, 3-메틸-2-옥사졸리디논, 1,3-다이메틸-2-이미다졸리디논 및 N-메틸숙신이미드 등의 함질소 화합물; 헵탄, 옥탄, 사이클로헵탄 등의 탄화수소 화합물, 플루오로벤젠, 다이플루오로벤젠, 헥사플루오로벤젠, 벤조트라이플루오라이드 등의 함불소 방향족 화합물 등을 들 수 있다.As another preparation, For example, Carbonate compounds, such as a fluoroethylene carbonate, a trifluoropropylene carbonate, a phenylethylene carbonate, an erythrita carbonate, a spirobis- dimethyl carbonate, a methoxyethyl- methyl carbonate; Succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, diglycolic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, and phenyl succinic anhydride Carboxylic anhydrides of; Ethylene sulfide, 1,3-propanesultone, 1,4-butanesultone, methyl methanesulfonate, busulfan, sulfolane, sulfolene, dimethyl sulfone and tetramethylthiuram monosulfide, N, N-di Sulfur-containing compounds such as methylmethanesulfonamide and N, N-diethylmethanesulfonamide; 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2-piperidone, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and N-methylsuccinimide, etc. Nitrogen-containing compound; Hydrocarbon compounds such as heptane, octane and cycloheptane; fluorine-containing aromatic compounds such as fluorobenzene, difluorobenzene, hexafluorobenzene, and benzotrifluoride.

이들은 1종을 단독으로 이용해도 되며, 2종류 이상을 병용해 이용해도 된다.These may be used individually by 1 type and may use two or more types together.

비수계 전해액 중에서의 이들 조제의 비율은 통상 0.1∼5질량%이다. 이들 조제를 함유함으로써, 전지의 고온 보존 후의 용량 유지 특성이나 사이클 특성을 향상시킬 수 있다.The ratio of these preparations in non-aqueous electrolyte solution is 0.1-5 mass% normally. By containing these preparations, capacity retention characteristics and cycle characteristics after high temperature storage of a battery can be improved.

또한, 비수계 전해액은 전해액 중에 유기 고분자 화합물을 함유하게 하여, 겔상 또는 고무상, 혹은 고체 시트상의 고체 전해질로 해도 무방하다. 이 경우, 상기 유기 고분자 화합물의 구체예로는 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드 등의 폴리에테르계 고분자 화합물; 폴리에테르계 고분자 화합물의 가교체 고분자; 폴리바이닐알콜, 폴리바이닐부티랄 등의 바이닐알콜계 고분자 화합물; 바이닐알콜계 고분자 화합물의 불용화물; 폴리에피클로로하이드린; 폴리포스파젠; 폴리실록산; 폴리바이닐피롤리돈, 폴리바이닐리덴카보네이트, 폴리아크릴로나이트릴 등의 바이닐계 고분자 화합물; 폴리(ω-메톡시올리고옥시에틸렌메타크릴레이트-co-메틸메타크릴레이트) 등의 폴리머 공중합체 등을 들 수 있다.The non-aqueous electrolyte solution may contain an organic polymer compound in the electrolyte solution, and may be a gel, rubber, or solid sheet solid electrolyte. In this case, specific examples of the organic polymer compound include polyether polymer compounds such as polyethylene oxide and polypropylene oxide; Crosslinked polymers of polyether polymer compounds; Vinyl alcohol-based polymer compounds such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral; Insoluble compounds of vinyl alcohol-based high molecular compounds; Polyepichlorohydrin; Polyphosphazenes; Polysiloxanes; Vinyl polymer compounds such as polyvinylpyrrolidone, polyvinylidene carbonate, and polyacrylonitrile; Polymer copolymers such as poly (ω-methoxy oligooxyethylene methacrylate-co-methyl methacrylate); and the like can be given.

<세퍼레이터><Separator>

본 발명의 비수계 2차 전지에서 이용되는 세퍼레이터는 양 극 사이를 전자적으로 절연하는 소정의 기계적 강도를 가지며, 이온 투과도가 크고, 또한 양극과 접하는 측에서의 산화성과 음극 측에서의 환원성에 대한 내성을 겸비하는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.As long as the separator used in the non-aqueous secondary battery of the present invention has a predetermined mechanical strength to electrically insulate between the positive electrodes, has a high ion permeability, and combines resistance to oxidation on the side contacting the positive electrode and reducing on the negative electrode side, It is not particularly limited.

이러한 요구 특성을 갖는 세퍼레이터의 재질로서, 수지, 무기물, 유리 섬유 등이 이용된다.Resin, an inorganic substance, glass fiber, etc. are used as a material of the separator which has such a required characteristic.

상기 수지로는 올레핀계 폴리머, 불소계 폴리머, 셀룰로스계 폴리머, 폴리이미드, 나일론 등이 이용된다. 구체적으로는 전해액에 대하여 안정하며 보액성이 우수한 재료 중에서 선택하는 것이 바람직하고, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀을 원료로 하는 다공성 시트 또는 부직포 등을 이용하는 것이 바람직하다.As the resin, an olefin polymer, a fluorine polymer, a cellulose polymer, polyimide, nylon, or the like is used. Specifically, it is preferable to select from a material that is stable with respect to the electrolyte solution and excellent in liquid retention property, and it is preferable to use a porous sheet or a nonwoven fabric made of polyolefin such as polyethylene or polypropylene as a raw material.

상기 무기물로는 알루미나나 이산화규소 등의 산화물류, 질화알루미늄이나 질화규소 등의 질화물류, 황산바륨이나 황산칼슘 등의 황산염류가 이용되며, 입자 형상 또는 섬유 형상의 것이 이용된다.As the inorganic substance, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used, and particulate or fibrous ones are used.

형태로는 부직포, 직포, 미다공성 필름 등의 박막 형상의 것이 이용된다. 박막 형상으로는 공(孔) 지름이 0.01∼1㎛, 두께가 5∼50㎛의 것이 바람직하게 이용된다. 상기의 독립한 박막 형상 이외에 수지제의 결착제를 이용하여 상기 무기물 입자를 함유하는 복합 다공층을 양극 및 음극 중 적어도 한쪽의 표층에 형성시켜 이루어지는 세퍼레이터를 이용할 수 있다. 예를 들면, 양극의 양면에 90% 입경이 1㎛ 미만인 알루미나 입자에 불소 수지를 결착제로 사용하여 다공층을 형성시키는 것을 들 수 있다.As the form, a thin film such as a nonwoven fabric, a woven fabric, or a microporous film is used. As a thin film shape, the thing of 0.01-1 micrometer of pore diameters and 5-50 micrometers in thickness is used preferably. In addition to the above independent thin film shape, a separator formed by forming a composite porous layer containing the inorganic particles in at least one surface layer of the positive electrode and the negative electrode using a binder made of resin can be used. For example, forming a porous layer using a fluorine resin as a binder on the alumina particle whose 90% particle diameter is less than 1 micrometer on both surfaces of an anode is mentioned.

본 발명에 사용되는 비수계 전해액은 전극 활물질에 대한 리튬 이온의 탈삽입에 관한 반응 저항을 줄여주는데 효과가 있으며, 이것이 양호한 저온 방전 특성을 실현할 수 있는 요인이 되고 있다고 사료된다. 그러나, 통상의 직류 저항이 큰 전지에서는 직류 저항에 저해되어 반응 저항 저감의 효과를 저온 방전 특성에 100% 반영할 수 없다는 점을 알게 되었다. 직류 저항 성분이 작은 전지를 이용함으로써 이를 개선하여 비수계 전해액의 효과를 충분히 발휘할 수 있게 된다.The non-aqueous electrolyte used in the present invention is effective in reducing the reaction resistance related to the deintercalation of lithium ions into the electrode active material, which is considered to be a factor capable of realizing good low-temperature discharge characteristics. However, it has been found that in a battery having a large direct current resistance, the direct current resistance is inhibited and the effect of reducing the reaction resistance cannot be 100% reflected in the low temperature discharge characteristics. By using a battery having a small DC resistance component, this can be improved to sufficiently exhibit the effect of the non-aqueous electrolyte.

<외장 케이스><Exterior case>

외장 케이스는 이용되는 비수계 전해액에 대해서 안정한 물질이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 니켈 도금 강판, 스테인리스, 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 등의 금속류, 또는, 수지와 알루미늄박의 적층 필름(라미네이트 필름)이 이용된다. 경량화의 관점에서, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 금속, 라미네이트 필름이 바람직하게 이용된다.The outer case is not particularly limited as long as it is a substance that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte solution used. Specifically, metals such as nickel plated steel sheets, stainless steel, aluminum or aluminum alloys, magnesium alloys, or laminated films (laminate films) of resins and aluminum foils are used. In light of weight reduction, a metal or laminated film of aluminum or an aluminum alloy is preferably used.

상기 금속류를 이용하는 외장 케이스로는 레이저 용접, 저항 용접, 초음파 용접에 의해 금속끼리를 용착하여 봉지 밀폐 구조로 하는 것, 혹은 수지제 개스킷을 개재하여 상기 금속류를 이용해 코킹(caulking) 구조로 하는 것을 들 수 있다.Examples of the outer case using the metals include those in which the metals are welded to each other by laser welding, resistance welding, and ultrasonic welding to form an enclosed sealing structure, or those having a caulking structure using the metals via a resin gasket. Can be.

상기 라미네이트 필름을 이용하는 외장 케이스로는 수지층끼리를 열 융착함으로써 봉지 밀폐 구조로 하는 것 등을 들 수 있다. 밀봉성을 높이기 위해, 상기 수지층 사이에 라미네이트 필름에 이용되는 수지와 상이한 수지를 개재시켜도 무방하다. 특히, 집전 단자를 개재하여 수지층을 열 융착해 밀폐 구조로 하는 경우에는 금속과 수지의 접합이 되므로, 개재하는 수지로 극성기를 갖는 수지나 극성기를 도입한 변성 수지가 바람직하게 이용된다.As an exterior case using the said laminated film, what is made into a sealed sealing structure by heat-sealing resin layers, etc. are mentioned. In order to improve sealing property, you may interpose the resin different from resin used for a laminated film between the said resin layers. In particular, when the resin layer is thermally fused through a current collecting terminal to form a sealed structure, the metal and the resin are bonded to each other. Thus, a resin having a polar group or a modified resin having a polar group introduced therein is preferably used.

<보호 소자><Protection element>

전술한 본 발명의 비수계 2차 전지의 구성 요소인 보호 소자로서 이상 발열이나 과대 전류가 흘렀을 때에 저항이 증대하는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 서미스터, 온도 퓨즈, 이상 발열시에 전지 내부 압력이나 내부 온도의 급격한 상승에 의해 회로에 흐르는 전류를 차단하는 밸브(전류차단 밸브) 등을 들 수 있다.A protective element which is a component of the non-aqueous secondary battery of the present invention described above. A valve (current blocking valve) etc. which cut off the electric current which flows through a circuit by the rapid rise of may be mentioned.

상기 보호 소자로는 고전류의 통상 사용에서 작동하지 않는 조건의 것을 선택하는 것이 바람직하고, 고출력의 관점에서, 전지를 보호하는 보호 소자가 없어도 이상 발열이나 열 폭주에 이르지 않는 설계로 하는 것이 보다 바람직하다.It is preferable to select one of the conditions which do not operate in normal use of a high current as said protection element, and from a viewpoint of high output, it is more preferable to set it as the design which does not reach abnormal heat generation or thermal runaway even without the protection element which protects a battery. .

실시예Example

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않는 이상 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited to these Examples, unless the summary is exceeded.

또한, 이하의 실시예 및 비교예에서 사용한 흑연의 각종 특성을 하기 표 1에 나타낸다. 이들 흑연은 본 명세서에서 설명한 방법 및 공지의 방법에 기초하여 제조하였다.In addition, the various characteristics of the graphite used by the following example and the comparative example are shown in following Table 1. These graphites were prepared based on the methods described herein and known methods.

Figure 112014069888963-pct00001
Figure 112014069888963-pct00001

[실시예 1]Example 1

흑연질 입자로 구형화 천연흑연(A)을 사용하고, 저 결정 탄소 전구체로 나프타 열 분해시에 얻어진 분해계 석유 중질유를 혼합하여, 불활성 가스 중에서 1300℃의 열 처리를 실시하였다. 얻어진 소성물에 분쇄·분급 처리를 행하여 음극재 1을 얻었다. 얻어진 복층 구조 탄소재 분말에서 비정질 탄소의 첨착량은 2.6질량%였다.Spherical natural graphite (A) was used as the graphite particles, and the decomposition-based petroleum heavy oil obtained at the time of naphtha thermal decomposition was mixed with a low crystalline carbon precursor, and heat treatment was performed at 1300 ° C. in an inert gas. The obtained fired material was ground and classified to obtain negative electrode material 1. In the obtained multilayer structure carbon material powder, the amount of deposition of amorphous carbon was 2.6 mass%.

[실시예 2]Example 2

비정질 탄소의 첨착량을 1.4질량%로 한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 음극재 2를 얻었다.A negative electrode material 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of amorphous carbon deposited was 1.4 mass%.

[실시예 3]Example 3

비정질 탄소의 첨착량을 0.6질량%로 한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 음극재 3을 얻었다.A negative electrode material 3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of amorphous carbon deposited was 0.6% by mass.

[실시예 4]Example 4

흑연질 입자로 구형화 천연흑연(B)을 사용하고, 비정질 탄소의 첨착량을 2.7질량%로 한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 음극재 4를 얻었다.A negative electrode material 4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that spherical natural graphite (B) was used as the graphite particles and the amount of deposition of amorphous carbon was 2.7 mass%.

[실시예 5]Example 5

비정질 탄소의 첨착량을 1.9질량%로 한 점 외에는 실시예 4와 동일한 방법으로 음극재 5를 얻었다.A negative electrode material 5 was obtained in the same manner as in Example 4 except that the amount of amorphous carbon adhered to 1.9% by mass.

[실시예 6]Example 6

흑연질 입자로 구형화 천연흑연(C)을 사용하고, 비정질 탄소의 첨착량을 2.4질량%로 한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 음극재 6을 얻었다.A negative electrode material 6 was obtained in the same manner as in Example 1 except that spherical natural graphite (C) was used as the graphite particles, and the amount of deposition of amorphous carbon was 2.4 mass%.

[실시예 7]Example 7

비정질 탄소의 첨착량을 1.2질량%로 한 점 외에는 실시예 6과 동일한 방법으로 음극재 7을 얻었다.A negative electrode material 7 was obtained in the same manner as in Example 6, except that the amount of amorphous carbon deposited was 1.2% by mass.

[비교예 1]Comparative Example 1

비정질 탄소의 첨착량을 4.4질량%로 한 점 외에는 실시예 4와 동일한 방법으로 음극재 8을 얻었다.A negative electrode material 8 was obtained in the same manner as in Example 4, except that the amount of amorphous carbon deposited was 4.4% by mass.

[비교예 2]Comparative Example 2

흑연질 입자로 구형화 천연흑연(D)을 사용하고, 비정질 탄소의 첨착량을 12질량%로 한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 음극재 9를 얻었다.A negative electrode material 9 was obtained in the same manner as in Example 1 except that spherical natural graphite (D) was used as the graphite particles, and the amount of deposition of amorphous carbon was set to 12% by mass.

[비교예 3]Comparative Example 3

흑연질 입자로 구형화 천연흑연(E)을 사용하고, 비정질 탄소의 첨착량을 3.9질량%로 한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 음극재 10을 얻었다.A negative electrode material 10 was obtained in the same manner as in Example 1 except that spherical natural graphite (E) was used as the graphite particles, and the amount of deposition of amorphous carbon was 3.9 mass%.

[비교예 4][Comparative Example 4]

흑연질 입자로 구형화 천연흑연(F)을 사용하고, 비정질 탄소의 첨착량을 1.8질량%로 한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 음극재 11을 얻었다.A negative electrode material 11 was obtained in the same manner as in Example 1 except that spherical natural graphite (F) was used as the graphite particles, and the amount of deposition of amorphous carbon was set to 1.8% by mass.

[비교예 5][Comparative Example 5]

흑연질 입자로 인편 천연흑연(G)을 사용하고, 비정질 탄소의 첨착량을 2.7질량%로 한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 음극재 12를 얻었다.A negative electrode material 12 was obtained in the same manner as in Example 1 except that flake natural graphite (G) was used as the graphite particles, and the amount of deposition of amorphous carbon was 2.7 mass%.

[비교예 6]Comparative Example 6

흑연질 입자로 인편 천연흑연(H)을 사용하고, 비정질 탄소의 첨착량을 1.9질량%로 한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 음극재 13을 얻었다.A negative electrode material 13 was obtained in the same manner as in Example 1 except that flake natural graphite (H) was used as the graphite particles and the amount of deposition of amorphous carbon was 1.9 mass%.

[비교예 7]Comparative Example 7

구형화 천연흑연(B)을 그대로 음극재 14로 사용하였다.Spherical natural graphite (B) was used as the negative electrode material 14 as it is.

[비수계 2차 전지의 제작][Production of Non-aqueous Secondary Battery]

<음극 시트의 제작><Production of a cathode sheet>

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 음극재를 음극 재료로 이용하고, 음극 활물질층 밀도 1.60±0.03g/cm3의 음극 활물질층을 갖는 극판을 제작하였다. 구체적으로는, 음극 재료 20.00±0.02g에 1질량% 카복시메틸셀룰로스나트륨염 수용액을 20.00±0.02g(고형분 환산으로 0.200g), 및 중량 평균 분자량 27만의 스타이렌·부타다이엔 고무 수성 분산액 0.50±0.05g(고형분 환산으로 0.2g)을 가하여 키엔스(Keyence)사 제품 하이브리드 믹서로 5분간 교반하고 30초 탈포하여 슬러리를 얻었다.Using the negative electrode material prepared in Examples and Comparative Examples as the negative electrode material, a negative electrode active material layer having a negative electrode active material layer density of 1.60 ± 0.03 g / cm 3 was produced. Specifically, 20.00 ± 0.02g (0.200g in terms of solid content) of 1 mass% carboxymethylcellulose sodium salt aqueous solution to 20.00 ± 0.02g of negative electrode material, and the weight average molecular weight 270,000 styrene butadiene rubber aqueous dispersion 0.50 ± 0.05 g (0.2 g in terms of solid content) was added, stirred for 5 minutes with a hybrid mixer manufactured by Keyence, and degassed for 30 seconds to obtain a slurry.

이 슬러리를 집전체인 두께 18㎛의 구리박 위에, 음극 재료가 12.0±0.3mg/cm2의 양으로 부착되도록 닥터 블레이드를 이용하여 폭 5cm로 도포하고, 실온에서 바람 건조하였다. 추가로 110℃에서 30분간 건조한 후, 직경 20cm의 롤러를 이용하여 롤 프레스하고, 음극 활물질층의 밀도가 1.60±0.03g/cm3가 되도록 조정하여 전극 시트를 얻었다.This slurry was applied on a copper foil having a thickness of 18 µm as a current collector, with a width of 5 cm using a doctor blade so that the negative electrode material was attached in an amount of 12.0 ± 0.3 mg / cm 2 , and air dried at room temperature. Furthermore, after drying at 110 degreeC for 30 minutes, it roll-pressed using the roller of diameter 20cm, and adjusted so that the density of the negative electrode active material layer might be 1.60 +/- 0.03g / cm <3> , and obtained the electrode sheet.

<비수계 2차 전지(2016 코인형 전지)의 제작><Production of non-aqueous secondary battery (2016 coin type battery)>

상기 방법으로 제작한 음극 시트를 직경 12.5mm의 원반 형태로 펀칭하고, 리튬 금속박을 직경 14mm의 원판 형태로 펀칭하여 대극하였다. 양 극 사이에는 에틸렌카보네이트와 에틸메틸카보네이트의 혼합 용매(용량비=3:7)에, LiPF6을 1mol/L가 되도록 용해시킨 전해액을 함침시킨 세퍼레이터(다공성 폴리에틸렌필름 제품)를 배치하고, 2016 코인형 전지를 각각 제작하였다.The negative electrode sheet produced by the above method was punched into a disk shape having a diameter of 12.5 mm, and the lithium metal foil was punched into a disk shape having a diameter of 14 mm to make a counter electrode. Between the two electrodes, a separator (porous polyethylene film product) impregnated with an electrolyte solution in which LiPF 6 was dissolved to 1 mol / L in a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate (volume ratio = 3: 7) was placed. Each battery was produced.

[평가][evaluation]

<극판 강도><Plate Plate Strength>

상기 방법으로 제작한 음극 시트를 폭 20mm로 절단하고, 시험용 SUS 판에 양면 테이프로 부착(활물질층 측을 양면 테이프면으로 첨부)하여 수평 방향으로 고정하고, 음극 시트의 말단부를 만능 시험기의 협지부에 끼웠다. 이 상태에서 만능 시험기의 음극 시트 고정 부분을 수직 방향으로 하강시키고, 음극 시트를 양면 테이프로부터 90도 각도로 당겨 박리하였다. 이때에 음극 시트와 양면 테이프 사이에 걸린 하중의 평균값을 측정하고 음극 시트 샘플 폭(20mm)으로 나눈 값을 극판 강도값(mN/mm)으로 하였다.The negative electrode sheet produced by the above method was cut to a width of 20 mm, attached to the test SUS plate with double-sided tape (attached the active material layer side to the double-sided tape side), and fixed in the horizontal direction, and the end portion of the negative electrode sheet was sandwiched by a universal testing machine. Put on. In this state, the negative electrode sheet fixing part of the universal testing machine was lowered in the vertical direction, and the negative electrode sheet was pulled off at a 90 degree angle from the double-sided tape. At this time, the average value of the load applied between the negative electrode sheet and the double-sided tape was measured, and the value divided by the negative electrode sheet sample width (20 mm) was used as the electrode plate strength value (mN / mm).

<초기 불가역 용량, 초기 효율>Initial irreversible capacity, initial efficiency

상기 비수계 2차 전지(2016 코인형 전지)를 이용하여, 하기 측정 방법으로 전지 충방전시의 초기 불가역 용량·초기 효율을 측정하였다.Using the said non-aqueous secondary battery (2016 coin type battery), the initial irreversible capacity | capacitance and initial efficiency at the time of battery charge / discharge were measured by the following measuring method.

0.16mA/cm2의 전류 밀도로 리튬 대극에 대하여 5mV까지 충전하고, 또한 5mV의 일정 전압으로 충전 용량값이 350mAh/g이 될 때까지 충전하여 음극 내에 리튬을 도프한 후, 0.33mA/cm2의 전류 밀도로 리튬 대극에 대하여 1.5V까지 방전하였다.Charge the lithium counter electrode to 5mV at a current density of 0.16mA / cm 2 , and charge at a constant voltage of 5mV until the charge capacity reaches 350mAh / g to dope lithium into the cathode, then 0.33mA / cm 2 It discharged to 1.5V with respect to the lithium counter electrode by the current density of.

이어서, 2, 3번째는 동일한 전류 밀도로 cc-cv 충전으로 10mV, 0.005C cut으로 충전하고, 방전은 전체의 시험횟수에서 0.04C로 1.5V까지 방전하였다. 이 계 3 사이클의 충전 용량과 방전 용량의 차이의 합을 초기 불가역 용량으로 산출하였다. 또한, 3 사이클째의 방전 용량을 본 재료의 방전 용량, 3 사이클째의 방전 용량/(3 사이클째의 방전 용량+초기 불가역 용량)을 초기 효율로 하였다.Subsequently, the second and third were charged at 10 mV and 0.005 C cut by cc-cv charging at the same current density, and the discharge was discharged to 1.5 V at 0.04 C in the total number of tests. The sum of the difference between the charge capacity and the discharge capacity of these three cycles was calculated as the initial irreversible capacity. In addition, the discharge capacity of this material was made into the discharge capacity of the 3rd cycle, and discharge capacity / (discharge capacity of the 3rd cycle + initial irreversible capacity) of the 3rd cycle was made into initial stage efficiency.

이상의 측정 결과, 음극 활물질층의 밀도가 1.6g/cm3가 되도록 압연하는데 필요하였던 선압(kg/5cm) 및 실시예 1∼7 및 비교예 1∼7의 음극재 1∼14의 입경(d50, d90, d10), 원형도, 압연 하중(P), 비표면적 및 탭 밀도를 하기 표 2에 나타낸다.As a result of the above measurement, the linear pressure (kg / 5cm) required for rolling so that the density of the negative electrode active material layer was 1.6 g / cm 3 and the particle size (d50, d50,) of the negative electrode materials 1-14 of Examples 1-7 and Comparative Examples 1-7 d90, d10), circularity, rolling load (P), specific surface area and tap density are shown in Table 2 below.

Figure 112014069888963-pct00002
Figure 112014069888963-pct00002

본 발명을 상세하게 또한 특정의 실시형태를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나는 일 없이 다양한 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 분명하다. 본 출원은 2012년 2월 24일 출원인 일본 특허 출원(특원 2012-039013)에 기초한 것이며, 그 내용은 본 명세서에 참조로 하여 삽입된다.Although this invention was detailed also demonstrated with reference to the specific embodiment, it is clear for those skilled in the art that various changes and correction can be added without deviating from the mind and range of this invention. This application is based on the JP Patent application (patent application 2012-039013) of an application on February 24, 2012, The content is integrated in this specification with reference.

Claims (11)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 흑연질 입자의 표면 중 적어도 일부가 비정질 탄소로 피복되어 이루어지며, 하기 조건 (1)∼(4)를 만족하는 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재:
(1) 상기 복층 구조 탄소재의 평균 입경 d50이 19.1㎛ 이상 31㎛ 이하
(2) 상기 복층 구조 탄소재의 원형도가 0.88 이상
(3) 상기 복층 구조 탄소재에서의 상기 비정질 탄소의 첨착량이 0.01질량% 이상 2.7질량% 이하
(4) 하기에 정의되는 압연 하중(P)과, 상기 복층 구조 탄소재의 d50의 비(P/d50)가 30 이하:
P=(상기 복층 구조 탄소재를 사용하여, 상기 복층 구조 탄소재에 대하여 1질량%의 카복시메틸셀룰로스나트륨염과 1질량%의 스타이렌·부타다이엔 고무를 바인더로 포함하는 음극 활물질을 집전체 위에 12.0mg/cm2의 양으로 부착시킨 음극 활물질층을 제작하고, 상기 음극 활물질층의 밀도를 1.6g/cm3가 되도록 압연하는데 필요한 선압(kg/5cm))
(5) 상기 복층 구조 탄소재의, BET법에 의해 측정한 비표면적이 4.5m2/g 이하.
A multilayer structure carbon material for a non-aqueous secondary battery, wherein at least a part of the surface of the graphite particles is coated with amorphous carbon and satisfies the following conditions (1) to (4):
(1) The average particle diameter d50 of the said multilayer structure carbon material is 19.1 micrometers or more and 31 micrometers or less
(2) The circularity of the said multilayer structure carbon material is 0.88 or more
(3) Amount of adhesion of the amorphous carbon in the multilayer structure carbon material is 0.01% by mass or more and 2.7% by mass or less
(4) The ratio (P / d50) of rolling load P defined below and d50 of the said multilayer structure carbon material is 30 or less:
P = (Current collector using a multilayer structure carbon material, comprising a 1% by mass of carboxymethyl cellulose sodium salt and 1% by mass of styrene-butadiene rubber as a binder relative to the multilayer structure carbon material Linear pressure (kg / 5cm) required to prepare a negative electrode active material layer deposited in an amount of 12.0 mg / cm 2 above, and to roll the density of the negative electrode active material layer to 1.6 g / cm 3 )
(5) The specific surface area of the said multilayer structure carbon material measured by the BET method is 4.5 m <2> / g or less.
청구항 5에 있어서,
상기 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재의 탭 밀도가 0.8g/cm3 이상 1.30g/cm3 이하인 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재.
The method according to claim 5,
The multilayer structure carbon material for non-aqueous secondary batteries whose tap density of the said multilayer structure carbon material for non-aqueous secondary batteries is 0.8 g / cm <3> or more and 1.30 g / cm <3> or less.
청구항 5에 있어서,
상기 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재의, BET법에 의해 측정한 비표면적이 0.2m2/g 이상 4.5m2/g 이하인 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재.
The method according to claim 5,
A multilayer structure carbon material for nonaqueous secondary batteries, wherein the specific surface area of the multilayer structure carbon material for nonaqueous secondary batteries is 0.2 m 2 / g or more and 4.5 m 2 / g or less.
청구항 5에 있어서,
상기 흑연질 입자의 라만 R값이 0.1 이상 0.6 이하인 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재.
The method according to claim 5,
The multilayer structure carbon material for non-aqueous secondary batteries whose Raman R value of the said graphite particle is 0.1 or more and 0.6 or less.
집전체와, 이 집전체 위에 형성된 복층 구조 탄소재층을 구비하는 비수계 2차 전지용 음극으로서, 이 복층 구조 탄소재층이 청구항 5 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 비수계 2차 전지용 복층 구조 탄소재를 함유하는 비수계 2차 전지용 음극.A negative electrode for nonaqueous secondary batteries comprising a current collector and a multilayer structure carbon material layer formed on the current collector, wherein the multilayer structure carbon material layer is a multilayer structure for nonaqueous secondary batteries according to any one of claims 5 to 8. A negative electrode for a non-aqueous secondary battery containing a carbon material. 리튬 이온을 흡장·방출 가능한 양극과 음극, 및 비수계 전해액을 구비하는 비수계 2차 전지로서, 상기 음극이 청구항 9에 기재된 비수계 2차 전지용 음극인 비수계 2차 전지.A non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of occluding and releasing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte, wherein the negative electrode is a negative electrode for a non-aqueous secondary battery according to claim 9. 삭제delete
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6322525B2 (en) * 2013-11-07 2018-05-09 Jfeケミカル株式会社 Method for producing carbon-coated graphite particles
KR101836026B1 (en) * 2014-03-25 2018-03-07 히타치가세이가부시끼가이샤 Negative electrode material for lithium-ion secondary cell, method for manufacturing negative electrode material for lithium-ion secondary cell, negative electrode material slurry for lithium-ion secondary cell, negative electrode for lithium-ion secondary cell, and lithium-ion secondary cell
KR102582191B1 (en) * 2014-07-07 2023-09-22 미쯔비시 케미컬 주식회사 Carbon material, method for producing carbon material, and non-aqueous secondary battery using carbon material
JP2017010650A (en) * 2015-06-17 2017-01-12 三菱化学株式会社 Carbon material and non-aqueous secondary battery
KR101685832B1 (en) * 2014-07-29 2016-12-12 주식회사 엘지화학 Graphite secondary particles and lithium secondary battery comprising thereof
JP6906891B2 (en) * 2015-09-02 2021-07-21 三菱ケミカル株式会社 Carbon material for non-aqueous secondary batteries and lithium ion secondary batteries
CN107112536B (en) * 2015-01-16 2021-11-16 三菱化学株式会社 Carbon material and nonaqueous secondary battery using same
US10340518B2 (en) * 2015-06-15 2019-07-02 Unist(Ulsan National Institute Of Science And Technology) Anode active material for lithium secondary battery, preparation method therefor, and lithium secondary battery containing same
CN109417199B (en) * 2016-07-01 2022-02-11 中央硝子株式会社 Nonaqueous electrolyte solution and nonaqueous electrolyte secondary battery
US10263257B2 (en) * 2016-09-22 2019-04-16 Grst International Limited Electrode assemblies
JP6855752B2 (en) * 2016-10-31 2021-04-07 住友金属鉱山株式会社 Nickel-manganese composite hydroxide and its manufacturing method, positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and its manufacturing method, and non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2018088248A1 (en) * 2016-11-11 2018-05-17 昭和電工株式会社 Negative electrode material and lithium-ion battery
JP6941669B2 (en) * 2017-03-31 2021-09-29 パナソニック株式会社 Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery
EP3780185A4 (en) * 2018-03-29 2021-05-12 Mitsubishi Chemical Corporation Negative electrode material for nonaqueous secondary batteries, negative electrode for nonaqueous secondary batteries, and nonaqueous secondary battery
US20210194002A1 (en) * 2018-07-25 2021-06-24 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
KR102323423B1 (en) 2018-09-07 2021-11-05 삼성에스디아이 주식회사 Negative active material for rechargeable lithium battery, method for preparing same, negative electrode including the same and rechargeable lithium battery including the same
KR102475986B1 (en) 2019-01-17 2022-12-09 주식회사 엘지에너지솔루션 Negative electrode active material for secondary battery, negative electrode including same and manufacturing method thereof
KR102588545B1 (en) * 2019-01-18 2023-10-12 주식회사 엘지에너지솔루션 Method for manufacturing negative electrode active material for secondary battery, negative electrode for secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
US20220109143A1 (en) * 2019-02-01 2022-04-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode and lithium secondary battery comprising same
JP2020047601A (en) * 2019-12-13 2020-03-26 三菱ケミカル株式会社 Carbon material and non-aqueous secondary battery
WO2021153080A1 (en) * 2020-01-28 2021-08-05 Jfeケミカル株式会社 Carbonaceous material, method for producing carbonaceous material, negative electrode for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery
JP6911221B1 (en) * 2020-01-28 2021-07-28 Jfeケミカル株式会社 Carbonaceous material, manufacturing method of carbonaceous material, negative electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
KR20210111569A (en) 2020-03-03 2021-09-13 삼성에스디아이 주식회사 Negative active material for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same
WO2021181973A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-16 三洋電機株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2023021959A1 (en) * 2021-08-17 2023-02-23 Jfeケミカル株式会社 Carbonaceous material-coated graphite particles, negative electrode for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery
CN116457957A (en) 2021-08-17 2023-07-18 杰富意化学株式会社 Carbon-coated graphite particles, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
CN116964782A (en) * 2022-01-11 2023-10-27 宁德时代新能源科技股份有限公司 Modified graphite and preparation method thereof, carbon-coated anode active material and preparation method thereof, anode pole piece, secondary battery, battery module, battery pack and power utilization device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007042611A (en) * 2005-06-27 2007-02-15 Mitsubishi Chemicals Corp Graphite composite particle for non-aqueous secondary battery, negative electrode active material containing it, negative electrode, and non-aqueous secondary battery
JP2009209035A (en) * 2008-02-04 2009-09-17 Mitsubishi Chemicals Corp Carbonaceous material having multilayer structure, method for producing the carbonaceous material, and nonaqueous rechargeable battery using the carbonaceous material

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4045438B2 (en) * 1995-11-14 2008-02-13 大阪瓦斯株式会社 Double-layer carbon material for secondary battery and lithium secondary battery using the same
JP5739139B2 (en) * 1998-11-27 2015-06-24 三菱化学株式会社 Carbon material for electrodes
US6632569B1 (en) * 1998-11-27 2003-10-14 Mitsubishi Chemical Corporation Carbonaceous material for electrode and non-aqueous solvent secondary battery using this material
JP4252847B2 (en) * 2003-06-09 2009-04-08 パナソニック株式会社 Lithium ion secondary battery
JP4994677B2 (en) * 2006-02-28 2012-08-08 パナソニック株式会社 Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4595931B2 (en) * 2006-12-08 2010-12-08 三菱化学株式会社 Negative electrode material for lithium secondary battery and negative electrode sheet produced therefrom
JP4160095B2 (en) * 2007-02-08 2008-10-01 三菱化学株式会社 Highly filling carbonaceous powder for electrode plates of non-aqueous electrolyte secondary batteries
JP5386802B2 (en) * 2007-07-27 2014-01-15 中央電気工業株式会社 Graphite powder and method for producing the same
JP4560076B2 (en) * 2007-11-08 2010-10-13 大阪ガスケミカル株式会社 Negative electrode carbon material and lithium secondary battery including the same
KR101641750B1 (en) * 2009-03-27 2016-07-21 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 Negative electrode material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using same
JP5512355B2 (en) * 2010-03-31 2014-06-04 三洋電機株式会社 Negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, non-aqueous electrolyte secondary battery using the same, and production method thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007042611A (en) * 2005-06-27 2007-02-15 Mitsubishi Chemicals Corp Graphite composite particle for non-aqueous secondary battery, negative electrode active material containing it, negative electrode, and non-aqueous secondary battery
JP2009209035A (en) * 2008-02-04 2009-09-17 Mitsubishi Chemicals Corp Carbonaceous material having multilayer structure, method for producing the carbonaceous material, and nonaqueous rechargeable battery using the carbonaceous material

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