KR20150107656A - Negative electrode active material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery using the same, and lithium ion secondary battery - Google Patents

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KR20150107656A
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카즈노리 코세키
다이스케 타니구치
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Abstract

The present invention provides a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery which has a high capacity per unit volume (weight) and possesses practical characteristics related to the discharge capacity, initial efficiency, input characteristics, capacity retention rate, etc. of a lithium ion secondary battery that make it possible for the active substance to be used in vehicles such as HEVs, PHEVs, etc.; and a negative electrode for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery using the same. The present invention provides the negative electrode active material for the lithium ion secondary battery, formed from a carbon material having a true specific gravity of 2.00-2.6 g/cm^3, having a particle size distribution based on volume that is within a range in which D10 is 2-5 μm, D50 is 8-12 μm, D90 is 16-26 μm and D50-D10 is 5-10 μm, having a tap density of 0.4 g/cc or higher, and having a BET specific surface area of 5.1-9.0 m^2/g by a nitrogen gas adsorption-flow method; and the negative electrode for the lithium ion secondary battery and the lithium ion secondary battery using the same.

Description

리튬이온 이차전지용 부극 활물질 및 그것을 사용한 리튬이온 이차전지 부극 및 리튬이온 이차전지{NEGATIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM ION SECONDARY BATTERY, NEGATIVE ELECTRODE FOR LITHIUM ION SECONDARY BATTERY USING THE SAME, AND LITHIUM ION SECONDARY BATTERY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery negative electrode and a lithium ion secondary battery using the negative electrode active material and a lithium ion secondary battery using the negative electrode active material and a lithium ion secondary battery using the same.

이 발명은 리튬이온 이차전지용 부극 활물질 및 그것을 사용한 리튬이온 이차전지 부극 및 리튬이온 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery negative electrode and a lithium ion secondary battery using the same.

리튬이온 이차전지는 작동 전위가 높은 것, 전지 용량이 큰 것, 및 사이클 수명이 긴 것 등 뛰어난 특징을 살리면서, 환경 오염이 적기 때문에, 종래 주류였던 니켈·카드뮴 전지나 니켈수소 전지를 대신하여 광범위하게 사용되고 있다.The lithium-ion secondary battery has excellent performance characteristics such as a high operating potential, a large battery capacity, and a long cycle life. Therefore, since environmental pollution is small, a nickel-cadmium battery or a nickel metal hydride battery .

또한 에너지 문제나 환경 문제에 대응하기 위해, 전기 자동차나 니켈수소 전지 구동의 모터와 가솔린 엔진을 조합한 하이브리드 전기 자동차(HEV: Hybrid Electric Assistant), 및 핸디 비디오 카메라 등의 이동 전자 기기의 전원으로서 많이 이용되고 있어, 앞으로도 그 수요는 점점 높아질 것으로 예상되고 있다.In addition, in order to cope with energy problems and environmental problems, a hybrid electric vehicle (HEV: Hybrid Electric Assistant) which combines a motor driven by an electric vehicle or a nickel metal hydride battery and a gasoline engine, and a mobile electronic device such as a handy video camera And it is expected that the demand will gradually increase in the future.

리튬이온 이차전지의 부극을 구성하는 부극 활물질로서, 안전성 및 수명의 면에서 탄소 재료가 일반적으로 사용되고 있다. 탄소 재료 중에서도 흑연 재료는 적어도 2000℃정도 이상, 통상은 2600~3000℃정도의 고온에서 얻어지는 고에너지 밀도를 가지는 뛰어난 재료인데, 고입출력 특성이나 사이클 특성에 과제를 가지고 있다. 이 때문에, 예를 들면 전력 저장용이나 전기 자동차 등의 고입출력 용도나 저온하에의 입출력 특성 용도에는, 흑연 재료는 적합하지 않아, 그 이외의 구조를 가진 탄소 재료의 이용이 연구되고 있다.As a negative electrode active material constituting the negative electrode of a lithium ion secondary battery, a carbon material is generally used in terms of safety and life span. Among the carbon materials, the graphite material is an excellent material having a high energy density obtained at a high temperature of about 2000 ° C or higher, usually about 2600 to 3000 ° C, and has problems in high input / output characteristics and cycle characteristics. For this reason, for example, graphite materials are not suitable for high input / output applications such as power storage and electric vehicles, and input / output characteristics at low temperatures, and utilization of carbon materials having other structures has been studied.

최근에 있어서는, HEV의 한층 더한 고성능화의 관점에서, 리튬이온 이차전지에 대하여 한층 더한 고성능화가 요구되고 있어, 그 성능의 향상이 급선무가 되고 있다. 구체적으로는, HEV의 에너지원인 전류를 충분히 공급할 수 있도록, 리튬이온 이차전지의 방전 용량을 중요한 특성으로서 들 수 있다. 이와 더불어, 충전 전류량과 비교하여 방전 전류량이 충분히 높아지도록, 방전 용량에 대한 충전 용량의 비율, 즉 초기 효율이 높은 것이 요구된다. 또한 단시간에 충전을 가능하게 하기 위해, 리튬이온 이차전지는 고전류 밀도까지 높은 충전 용량을 유지하는 것이 바람직하고, 용량 유지율이 높은 것도 요구되고 있다. 즉, 이러한 출력 특성, 방전 용량, 초기 효율, 용량 유지율의 특성을 밸런스 좋게 높이는 것이 요구된다.In recent years, from the viewpoint of further enhancing the performance of the HEV, a further increase in the performance of the lithium ion secondary battery is required, and the improvement of the performance is urgently required. Concretely, the discharge capacity of the lithium ion secondary battery is an important characteristic in order to sufficiently supply the current source of the HEV. In addition, it is required that the ratio of the charging capacity to the discharge capacity, that is, the initial efficiency is high, so that the discharge current amount is sufficiently higher than the charging current amount. In order to enable charging in a short time, the lithium ion secondary battery preferably maintains a high charging capacity up to a high current density, and a high capacity retention ratio is also required. That is, it is required to balance the characteristics of the output characteristics, the discharge capacity, the initial efficiency, and the capacity retention rate.

이러한 리튬이온 이차전지를 제공하기 위해, 부극 활물질로서 코크스나 흑연 등의 탄소 재료가 많이 검토되고 있는데, 상술한 방전 용량을 증대시킬 수는 있지만, 초기 효율은 충분하지 않다. 또한 실(實)전지 전압이 불충분하여 최근의 고출력 특성을 만족할 수 없어, 용량 유지율의 요건도 만족할 수 없다.In order to provide such a lithium ion secondary battery, many carbon materials such as coke and graphite have been studied as the negative electrode active material. Although the above-mentioned discharge capacity can be increased, initial efficiency is not sufficient. In addition, since the actual battery voltage is insufficient, the recent high output characteristics can not be satisfied and the requirements of the capacity retention rate can not be satisfied.

그리하여, 상기의 흑연 재료를 대신하여, 석탄계 및/또는 석유계(이하, "석탄계 등"이라 칭함)의 생(生)코크스, 또는 석탄계 등의 하소 코크스를 단독으로, 혹은 혼합하여 소성하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지용 부극 활물질이 제안되어 있다.Thus, it is possible to use calcined cokes such as coal-based and / or petroleum-based coal (hereinafter referred to as "coal-based coal"), coal-based coal, etc., A negative electrode active material for a lithium ion secondary battery.

예를 들면, 특허문헌 1에는, 2000℃이하의 온도에서 소성하여, 활물질 표면을 개질함으로써 흑연에 비해 넓은 결정층간과 미세 구멍 용적을 가지는 활물질에 의해, 고입출력 특성을 발현하는 것이 나타나 있다. 또한 특허문헌 2에는, 결정층간을 넓히기 위해 소성시에 촉매를 사용하는 것이 제안되어 있고, 흑연 제조시보다도 낮은 소성 온도에서 처리함으로써, 흑연에 비해 넓은 결정층간을 가지는 활물질을 제조할 수 있는 것이 나타나 있다.For example, Patent Document 1 shows that high-input-output characteristics are exhibited by an active material having a large crystal-layer interlayer and a fine pore volume compared to graphite by firing at a temperature of 2000 ° C or less to modify the active material surface. In Patent Document 2, it has been proposed to use a catalyst at the time of firing to widen the interstices between crystals, and an active material having a wider crystal layer gap than that of graphite can be produced by processing at a lower firing temperature than in graphite production have.

이와 같이 장점이 거론되고 있는 석탄계 등 생코크스 및 석탄계 등 하소 코크스인데, 소성 온도가 흑연 재료에 비해 낮기 때문에 탄소의 결정성이 낮아, 전극으로 했을 때의 단위 체적(중량)당의 용량은 낮아져 버린다는 문제가 있다. 즉, 일반적인 흑연 재료를 사용한 전극은 용량이 360mAh/g, 체적 밀도가 1.4~1.8g/cm3인데 비해, 상기 재료를 사용한 전극에서는 용량이 240~340mAh/g, 체적 밀도가 1.0~1.2g/cm3이기 때문에 전극으로서의 용량이 낮아지게 된다. 그 때문에 석탄계 등 생코크스 및 석탄계 등 하소 코크스에 있어서는 활물질의 용량 증가와 전극시의 체적 밀도의 증가라는 과제가 내재하고 있다.The calcined cokes such as coal-based raw coke and coal-based coke are advantageous in that the calcination temperature is lower than that of the graphite material, so that the crystallinity of carbon is low and the capacity per unit volume (weight) of the electrode is lowered there is a problem. That is, the electrode using a general graphite material has a capacity of 360 mAh / g and the volume density of 1.4 to 1.8 g / cm 3 , whereas the electrode using the above material has a capacity of 240 to 340 mAh / g and a volume density of 1.0 to 1.2 g / cm < 3 & gt ;, the capacity as an electrode is lowered. For this reason, in calcined cokes such as coal-based raw coke and coal-based coke, there is a problem that the capacity of the active material is increased and the volume density at the time of the electrode is increased.

예를 들면, 특허문헌 3에는 리튬이온 이차전지의 고에너지 밀도화에 대응하기 위해, 파괴 강도와 비표면적이 다른 2종류의 흑연 재료, 즉 중위(中位) 지름(D50)이 13㎛이상 15㎛이하인 인편상(鱗片狀) 인조 흑연을 유사적으로 구형화(球形化) 처리한 유사 구상(球狀) 흑연 입자와, 중위 지름(D50)이 12㎛이상 19㎛이하인 메소페이즈(mesophase) 소구체(小球體)의 구(球)결정 흑연화물을 혼합한 후, 작은 프레스압으로도 고밀도로 충전되면서, 적당한 틈새가 확보된 부극 활물질층을 얻는 것이 나타나 있다.For example, Patent Document 3 discloses that two types of graphite materials having different fracture strengths and specific surface areas, that is, a medium-diameter (D 50 ) diameter of 13 μm or more Like spherical graphite particles having a spheroidized shape similar to scaly artificial graphite having a mean particle diameter of 15 μm or less and mesophase particles having a median diameter (D 50 ) of 12 μm or more and 19 μm or less ) Spherical Crystals of Small Spheres It is shown that a negative electrode active material layer having a suitable gap is obtained while being filled with high density even after a small press pressure after mixing graphite.

또한 특허문헌 4에는 높은 전극 밀도로서, 또한 전해액의 침투성이 뛰어나고, 충방전에 의한 용량 손실이 적으면서, 사이클 성능이 좋은 리튬이온 이차전지용의 부극 활물질로서, 평균 입자경(D50)과 D90/D10의 관계가 다른 3종류의 흑연 분말을 사용한 예가 나타나 있다.Patent Document 4 discloses a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery having a high electrode density and excellent electrolyte permeability, a small capacity loss due to charge and discharge, and excellent cycle performance, and has an average particle diameter (D 50 ) and a D 90 / D 10 in the graphite powder.

일본국 공개특허공보 2009-224322호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-224322 일본국 공개특허공보 2011-9185호Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2011-9185 일본국 공개특허공보 2009-164013호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-164013 일본국 공개특허공보 2007-324067호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-324067

본 발명은 리튬이온 이차전지의 방전 용량, 초기 효율, 입력 특성, 용량 유지율 등의 HEV용, PHEV용 등의 차재(車載) 용도에도 대응할 수 있는 실용 특성을 구비한, 단위 체적(중량)당의 용량이 높은 리튬이온 이차전지를 얻을 수 있는 부극 활물질을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 그 리튬이온 이차전지용 부극 활물질을 사용한 리튬이온 이차전지 부극 및 리튬이온 이차전지를 제공하는 것도 목적으로 한다.The present invention relates to a lithium ion secondary battery having a capacity per unit volume (weight), which has practical characteristics capable of coping with the in-vehicle use of HEV, PHEV and the like such as discharge capacity, initial efficiency, input characteristics, It is an object of the present invention to provide a negative electrode active material which can obtain such a high lithium ion secondary battery. Another object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery negative electrode and a lithium ion secondary battery using the negative electrode active material for the lithium ion secondary battery.

본 발명자들은 상기 과제를 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 특정 원료에 근거하는 활물질의 입도 분포를 일정 범위로 제어하면서, 활물질의 표면적을 소정의 값으로 함으로써 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the above problems can be solved by controlling the particle size distribution of the active material based on a specific raw material to a predetermined value while setting the surface area of the active material to a predetermined value, And has reached the completion of the invention.

즉, 본 발명은 진(眞)비중이 2.00~2.16g/cm3의 탄소 재료로 형성되고, 체적 기준에서의 입자의 입도 분포에 있어서의 D10이 2~5㎛, D50이 8~12㎛, D90이 16~26㎛, 및 D50-D10이 5~10㎛의 범위에 있고, 탭 밀도가 0.4g/cc이상이며, 질소가스 흡착 유통법에 의한 BET 비표면적(이하, BET 비표면적이라 기술함)이 5.1~9.0㎡/g인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지용 부극 활물질이다.That is, the present invention is characterized in that the carbon material has a true specific gravity of 2.00 to 2.16 g / cm 3 , D 10 in the particle size distribution on the volume basis is 2 to 5 탆, D 50 is 8 to 12 ㎛, D 90 in the range of 16 ~ 26㎛, and D 50 -D 10 is 5 ~ 10㎛, the tap density and 0.4g / cc or higher, BET specific surface area by nitrogen gas adsorption flow process (hereinafter, BET (Hereinafter referred to as " specific surface area ") of 5.1 to 9.0 m 2 / g is a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery.

이러한 활물질로서는, 바람직하게는 석탄계 및/또는 석유계(석탄계 등) 생코크스나 석탄계 등 하소 코크스를 단독 혹은 혼합해서 소성하여 얻어진 것을 사용하는 것이 좋다.As such an active material, it is preferable to use calcined coke such as coal-based and / or petroleum-based (coal-based or the like) raw coke or coal-based coke,

또한 본 발명은, 상기 리튬이온 이차전지용 부극 활물질과 바인더를 혼합하여 형성되는 합재층(合材層)을 집전체상에 가진 부극으로서, 상기 부극의 단면을 관찰했을 때의 활물질 형상에 있어서, 관찰되는 활물질 입자수의 80%이상은, 타원 상당 장단비(타원 상당 단축 길이/타원 상당 장축 길이)가 0.05~0.70이면서, 상기 합재층의 체적 밀도가 1.10~1.25g/cm3인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지 부극이다.Further, the present invention is a negative electrode having a current collector on a current collector formed by mixing a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery and a binder, wherein in the shape of the active material when the cross section of the negative electrode is observed, More than 80% of the active material particles can have, corresponding oval section while Danielle (ellipses corresponding shortened length / long-axis length of the ellipse corresponds to) 0.05 to 0.70, a bulk density of the laminated material layers, characterized in that 1.10 ~ 1.25g / cm 3 It is a negative electrode of a lithium ion secondary battery.

또한 본 발명은 상기 리튬이온 이차전지 부극과 정극이 세퍼레이터를 통해 대향하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지이다.The lithium ion secondary battery of the present invention is characterized in that the lithium ion secondary battery negative electrode and the positive electrode are opposed to each other with a separator interposed therebetween.

본 발명에 의하면, 예를 들면 HEV용, PHEV용 등의 차재 용도에 요구되는 방전 용량, 초기 효율, 입력 특성, 용량 유지율을 만족하면서, 전극(부극)으로 했을 때의 체적 밀도를 높여, 성능 밸런스가 뛰어난 리튬이온 이차전지를 얻을 수 있는 부극 활물질을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to increase the volume density at the electrode (negative electrode) while satisfying the discharge capacity, initial efficiency, input characteristics, and capacity retention rate required for in-vehicle applications such as HEV and PHEV, Can provide a negative electrode active material capable of obtaining a lithium ion secondary battery having excellent lithium ion secondary battery.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

본 발명의 리튬이온 이차전지용 부극 활물질은 진비중이 2.00~2.16g/cm3의 범위에 있다. 이러한 진비중을 부여하는 리튬이온 이차전지용 부극 활물질은, 석탄계 및/또는 석유계(석탄계 등)의 생코크스, 또는 석탄계 등의 하소 코크스를 단독으로, 혹은 혼합해서 소성하여 얻을 수 있다(본 명세서 중에 있어서 "석탄계 등"이라고 칭할 경우는 "석탄계 및/또는 석유계", 즉 석탄계, 석유계의 어느 한쪽이어도 되고, 양자의 혼합계여도 되는 것을 가리킨다.). 상기 진비중이 2.00g/cm3에 달하지 않으면, 리튬이온 이차전지에 적용했을 경우, 충방전시에 부반응이 발생하여 용량이나 효율의 저하로 이어진다. 또한 상기 진비중이 2.16g/cm3을 넘으면, 전지에 적용한 경우, 입출력 특성이나 용량 유지율의 특성이 저하하게 된다. 또한 석탄계 등 생코크스란, 석유계 및/또는 석탄계 중질유를 예를 들면 딜레이드 코커 등의 코크스화 설비를 사용하여, 최고 도달 온도가 400℃~700℃정도의 온도에서 24시간 정도, 열분해·중축합 반응을 실시하여 얻은 것을 의미하고, 석탄계 등 하소 코크스란, 석탄계 등 생코크스에 대하여 하소 처리를 실시한 것을 의미하며, 최고 도달 온도가 800℃~1500℃정도에서 하소한 석유계 및/또는 석탄계의 코크스를 의미한다.The negative electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention has a true specific gravity in the range of 2.00 to 2.16 g / cm < 3 & gt ;. The negative electrode active material for a lithium ion secondary battery giving such true specific gravity can be obtained by calcining a raw coke of a coal type and / or a petroleum type (such as coal type), a calcined coke of a coal type or the like alone or in a mixture thereof , "Coal-based and / or petroleum-based", that is, either coal-based or petroleum-based, or a mixed system of both). If the true specific gravity does not reach 2.00 g / cm < 3 >, when applied to a lithium ion secondary battery, side reactions occur during charging and discharging, leading to deterioration in capacity and efficiency. When the true specific gravity exceeds 2.16 g / cm 3 , the characteristics of the input / output characteristics and the capacity retention rate are lowered when applied to a battery. The coal-derived raw coke can be obtained by using a petroleum-based and / or coal-based heavy oil, for example, a coking plant such as a delayed coker, at a maximum temperature of about 400 ° C. to 700 ° C. for about 24 hours, And calcined coke of coal or the like means calcined coke of coal or the like, and means a product obtained by calcining a petroleum-based and / or coal-based coal which is calcined at a maximum reaching temperature of about 800 ° C to 1500 ° C It means coke.

진비중이 상기 범위를 부여하는 리튬이온 이차전지용 부극 활물질을 얻는 방법에 대하여 상세히 기술하면, 맨 처음으로 석탄계 등 중질유를 예를 들면 딜레이드 코커 등의 코크스화 설비를 사용하여, 최고 도달 온도가 400℃~700℃정도의 온도에서 24시간 정도, 열분해·중축합 반응을 진행함으로써 석탄계 등 생코크스를 얻는다. 그 후, 얻어진 석탄계 등 생코크스의 덩어리를 필요에 따라 소정의 크기로 분쇄한다. 분쇄에는 공업적으로 사용되는 분쇄기를 사용할 수 있다. 구체적으로는 애터마이저, 레이몬드밀, 임펠러밀, 볼밀, 커터밀, 제트밀, 하이브리다이저, 오리엔트밀 등을 들 수 있는데, 특별히 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한 분쇄의 공정에 있어서 이들 장치를 1종류 또는 2종류 이상 사용해도 되고, 1종류의 장치로 복수회 분쇄하여 사용해도 된다.A method for obtaining a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery in which the true specific gravity has the above range is described in detail. First, a coking facility such as a coal-based heavy oil is used, for example, And a pyrolysis / polycondensation reaction is carried out at a temperature of about 700 ° C to 24 hours to obtain a coal-based raw coke. Thereafter, the obtained coal-derived green coke is pulverized to a predetermined size as required. A grinder used industrially can be used for grinding. Specific examples include an atomizer, a Raymond mill, an impeller mill, a ball mill, a cutter mill, a jet mill, a hybridizer, and an orient mill. However, the present invention is not limited thereto. In the pulverizing step, one or two or more of these apparatuses may be used, or may be pulverized a plurality of times by a single apparatus.

여기서 사용되는 석탄계 등 중질유는, 석유계 중질유여도 석탄계 중질유여도 상관없는데, 석탄계 중질유 쪽이 방향(芳香) 속성(屬性)이 풍부하고, S, V, Fe 등의 불순물이 적어, 휘발분도 적기 때문에 석탄계 중질유를 사용하는 쪽이 바람직하다.Coal-based heavy oil may be either a petroleum heavy oil or a coal-based heavy oil because coal-based heavy oil is rich in aromatics and contains less impurities such as S, V, Fe and less volatile components. It is preferable to use a heavy oil.

또한 석탄계 등 하소 코크스를 제조하기 위해서는, 상기와 같이 하여 얻은 석탄계 등 생코크스를 저산소 분위기하에서 최고 도달 온도 800℃~1500℃에서 하소하도록 한다. 하소할 때의 처리 온도는 바람직하게는 1000℃~1500℃, 보다 바람직하게는 1200℃~1500℃의 범위이다. 하소 코크스를 제조할 시의 석탄계 등 생코크스의 하소에는, 대량 처리가 가능한 리드 해머로, 셔틀로, 터널로, 로터리 킬른, 롤러 허스 킬른 혹은 마이크로 웨이브 등의 설비를 사용할 수 있는데, 특별히 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한 이들 하소 설비는 연속식 또는 배치식의 어느 쪽이어도 된다. 이어서, 얻어진 석탄계 등 하소 코크스의 덩어리를, 생코크스의 경우와 마찬가지로, 공업적으로 사용되는 애터마이저 등의 분쇄기를 사용하여 소정의 크기로 분쇄한다. 또한 분쇄한 코크스 가루는 분급에 의해 미분을 컷트하거나, 조분(粗粉)을 체 등으로 제거함으로써 소정의 입도로 정립(整粒)할 수 있다.Further, in order to produce a coal-based calcined coke, the coal-derived raw coke obtained as described above is calcined at a maximum attainable temperature of 800 ° C to 1500 ° C under a low-oxygen atmosphere. The treatment temperature at calcination is preferably in the range of 1000 ° C to 1500 ° C, more preferably 1200 ° C to 1500 ° C. As a lead hammer capable of mass processing, a facility such as a shuttle, a tunnel, a rotary kiln, a roller hearth kiln, or a microwave can be used for calcination of coal-based raw coke when producing calcined coke. It is not. These calcining facilities may be either continuous or batch type. Subsequently, as in the case of raw coke, the obtained coal-based calcined coke is pulverized to a predetermined size by using a pulverizer such as an industrially used pulverizer. The pulverized coke powder can be finely divided by classifying or can be sized to a predetermined particle size by removing coarse powder with a sieve or the like.

상기에서 얻어진 생코크스, 및 하소 코크스는 바람직하게는 더욱 소성 처리를 행하는 것이 좋다. 소성 온도는 최고 도달 온도에서 800℃이상 1500℃이하로 하는 것이 좋다. 소성 온도가 상한을 넘으면, 코크스 재료의 결정 성장이 과잉하게 촉진되어, 진비중을 2.16g/cm3이하로 하는 것이 곤란해진다. 진비중이 2.16g/cm3을 넘으면, 소성시에 코크스의 결정 구조가 흑연과 같이 배향해 가고, 결정층간 거리가 좁아져 버려, 상기와 같이 입출력 특성이나 용량 유지율 등의 구조 기인(起因)의 특성이 저하해 버리게 된다. 또한 소성 온도가 하한을 밑돌면, 결정 구조가 미발달이 되어, 진비중이 2.00g/cm3이하가 될 뿐 아니라, 원료 유래의 관능기(OH기나 COOH기 등)가 코크스 표면에 잔존하고, 상기한 바와 같이 전지로서 충방전했을 때에 부반응이 발생하게 되어, 용량이나 효율의 저하로 이어진다. 또한 소성 처리의 최고 도달 온도에서의 유지 시간은 특별히 제한되지 않지만, 30분 이상이 바람직하다. 또한 소성 분위기에 대해서는, 아르곤 혹은 질소 등의 불활성 가스 분위기인 것이 좋다.The raw coke and the calcined coke obtained as described above are preferably subjected to a further calcination treatment. The firing temperature is preferably 800 占 폚 to 1500 占 폚 at the maximum attained temperature. When the firing temperature exceeds the upper limit, the crystal growth of the coke material is excessively promoted, making it difficult to set the true specific gravity to 2.16 g / cm 3 or less. When the true specific gravity exceeds 2.16 g / cm 3 , the crystal structure of the coke is oriented like graphite at the time of firing, and the distance between crystal layers becomes narrow. As described above, the structure of the coke The characteristics are degraded. When the firing temperature is lower than the lower limit, the crystal structure becomes undeveloped and the true specific gravity becomes not more than 2.00 g / cm 3 , and the functional groups (such as OH group and COOH group) derived from the raw material remain on the surface of the coke, Side reaction occurs when the battery is charged and discharged as a battery, leading to a decrease in capacity and efficiency. The holding time at the maximum reached temperature of the firing treatment is not particularly limited, but is preferably 30 minutes or more. The firing atmosphere is preferably an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen.

또한 소성 처리는 석탄계 등 생코크스, 또는 하소 코크스를 단독으로, 혹은 혼합하여 소성해도 되고, 그 과정에 있어서, 복수회의 소성으로 나누어 행하도록 해도 된다. 또한 본 발명에 있어서의 활물질의 제조건을 만족하는 범위이면, 필요에 따라 조립(造粒) 등의 형상 제어 공정을 포함하거나, 활물질의 표면을 유기, 무기 성분으로 개질하거나, 코팅하는 공정을 포함해도 되고, 또한 금속 성분을 표면에 균일 또는 분산되게 형성하도록 해도 된다.The firing treatment may be performed by firing raw cokes such as coal-based cokes or calcined cokes, alone or in combination, and firing may be carried out a plurality of times in the course of firing. In addition, if necessary, it may include a shape control process such as granulation or the like, or may include a step of modifying or coating the surface of the active material with an organic or inorganic component as long as it satisfies the conditions of the active material of the present invention Or the metal component may be uniformly or dispersed on the surface.

또한 부극 활물질의 진비중의 측정에 대해서는, 액상 치환법(별명(別名) 피크노미터법)에 의해 측정한다. 구체적으로는 피크노미터에 분체(활물질)를 넣고, 증류수 등의 용매액을 첨가하고, 진공 탈기 등의 방법에 의해 샘플 표면의 공기와 용매액을 치환하여, 정확한 샘플 중량과 체적을 구함으로써 진비중값을 산출한다.Further, the true specific gravity of the negative electrode active material is measured by a liquid phase substitution method (alias a pycnometer method). Specifically, a powder (active material) is placed in a pycnometer, a solvent such as distilled water is added, and the air and the solvent liquid on the sample surface are replaced by vacuum degassing or the like to obtain an accurate sample weight and volume, The specific gravity value is calculated.

본 발명의 리튬이온 이차전지용 부극 활물질은, 그 부극 활물질의 입도 분포에 있어서의 D10이 2~5㎛, D50이 8~12㎛, D90이 16~26㎛이면서, D50-D10이 5~10㎛의 범위에 있는 것이 필요하다. 바람직하게는 D10이 2~4㎛, D50이 8~12㎛, D90이 18~24㎛이면서, D50-D10이 6~10㎛의 범위이다. 이것은 원료로서 석탄계 등 생코크스, 석탄계 등 하소 코크스의 어느 한쪽을 단독으로, 혹은 혼합해서 소성하여 얻어졌지만 분쇄 후의 입자가 상기와 같은 입도 분포를 가지는 것을 의미한다. 또한 이때의 부극 활물질의 BET 비표면적은 5.1~9.0m2/g이 되도록 한다. 상기와 같은 입도 분포의 부극 활물질은, 경우에 따라서는 소성 처리한 석탄계 등 생코크스나 석탄계 등 하소 코크스를, 단독으로 또는 혼합하여 오리엔트밀 등에 의해 조분쇄를 행하고, 이어서 해머밀이나 제트밀 등에 의해 미분쇄하고, 필요에 따라 미분은 풍력 분급 등에 의해 제거함으로써 얻을 수 있다. 이들 분쇄 방법이나 분급 방법에 대해서는 특별히 제한되는 것은 아니며, 일반적인 방법을 사용할 수 있다.Lithium-ion secondary battery negative electrode active material of the present invention, while that the D 10 of the particle size distribution of the negative electrode active material is 2 ~ 5㎛, D 50 is 8 ~ 12㎛, D 90 is 16 ~ 26㎛, D 50 -D 10 Should be in the range of 5 to 10 mu m. Preferably, D 10 is 2 to 4 탆, D 50 is 8 to 12 탆, D 90 is 18 to 24 탆, and D 50 -D 10 is 6 to 10 탆. This means that the raw material is obtained by calcining either one of calcined cokes such as coal-based raw coke and coal-based coal either singly or in combination, but the particles after crushing have the above-mentioned particle size distribution. In this case, the BET specific surface area of the negative electrode active material is set to 5.1 to 9.0 m 2 / g. The negative electrode active material having the above-described particle size distribution may be obtained by subjecting the calcined cokes such as coal-based raw coke or coal-based calcined coke to a coarse crushing process by using an orienting mill or the like and then by a hammer mill or a jet mill Finely pulverized, and, if necessary, fine powders are removed by wind power classification or the like. These pulverization methods and classification methods are not particularly limited, and general methods can be used.

상술한 부극 활물질의 입도 분포에 대하여, D10이 2㎛에 달하지 않으면 비표면적이 과도하게 증가하여, 얻어진 이차전지의 초기 효율이 저하한다. D90이 26㎛를 넘으면 조대(粗大)한 가루의 존재에 의해 전극 제작시에 균일하게 매끄러운 표면 성상의 전극을 얻는 것이 어려워진다. D50-D10이 5㎛미만이면 입자의 입도 분포가 샤프해지고, 입경이 작은 미분의 비율이 커져 전극 제작시에 입자가 최밀 충전 구조를 형성하는 것이 어려워져, 그 결과, 전극 밀도가 저하하게 된다. 또한 D50-D10이 10㎛를 넘으면, 결과적으로 D90이 26㎛를 넘는 조대한 입자가 존재할 가능성이 높아진다. 26㎛를 넘는 조대 입자는 전극 표면의 평활성을 저하시켜 집전체와의 밀착성의 저하나 세퍼레이터측의 손상이나 조대 입자의 가루 떨어짐 등 나쁜 영향을 미칠 것이 우려된다. 또한 D10이 5㎛보다 커지면 D10이 2㎛이하의 미분의 비율이 작아져 입자가 최밀 충전 구조를 형성하는 것이 어려워진다. 이러한 이유 때문에, 본 발명에 있어서는 상술한 입도 분포가 필요해진다. 또한 D50-D10은 활물질 입자의 입도 분포에 있어서의 분포 형상의 확산을 나타낸다. 종래의 중심값인 D50에서는 입도 분포의 확산을 규정하고 있지 않으며, 본 발명에서 나타낸 분포의 확산을 가짐으로써 충전성이 뛰어난 전극을 제작할 수 있는 것을 발견하였다. 또한 상기 입도 분포를 가지는 부극 활물질의 원료인 코크스 가루는, 상술의 석탄계 등 생코크스 가루, 석탄계 등 하소 코크스 가루의 어느 한쪽을 단독으로 사용하여 얻어진 것이어도, 혹은 그 양쪽을 혼합해서 사용하여 얻어진 것이어도 된다.With respect to the particle size distribution of the above-mentioned negative electrode active material, if D 10 does not reach 2 탆, the specific surface area excessively increases, and the initial efficiency of the obtained secondary battery decreases. When D 90 exceeds 26 탆, it is difficult to obtain an electrode having a smooth surface property uniformly at the time of electrode production due to the presence of coarse powder. If D 50 -D 10 is less than 5 탆, the particle size distribution of the particles becomes sharp, and the ratio of the fine particles having a small particle diameter becomes large, making it difficult for the particles to form a finely packed structure at the time of electrode production. As a result, do. When D 50 -D 10 exceeds 10 탆, there is a high possibility that coarse particles having a D 90 of more than 26 탆 are present. Coarse particles having a size of more than 26 mu m will lower the smoothness of the surface of the electrode, which may adversely affect adhesion to the current collector, damage to the separator, and drop of coarse particles. In addition, D 10 is greater than 5㎛ becomes D 10 is smaller than the proportion of fine powder of 2㎛ particles becomes difficult to form a close packed structure. For this reason, the above-described particle size distribution is required in the present invention. D 50 -D 10 represents diffusion of the distribution shape in the particle size distribution of the active material particles. It has been found that the diffusion of the particle size distribution is not defined in the conventional central value D 50 and that the electrode having excellent filling ability can be manufactured by having the diffusion of the distribution shown in the present invention. The coke powder as the raw material of the negative electrode active material having the above-described particle size distribution can be obtained either by using either one of the aforementioned coal-based raw coke powder or coal-based calcined coke powder singly or by using both of them It is acceptable.

여기서, 부극 활물질(탄소 재료)의 입도 분포 측정에 대하여, 본 발명에서는, LMS-30(세이신 키교사 제품)의 장치를 사용하고, 분산매는 물+활성제를 사용하여 측정을 행하였다. 입자의 존재 비율의 기준으로서는 레이저 회절·산란법을 사용하여 체적 분포를 측정하고, 체적 기준에 의한 누적 분포를 사용하여 입도 분포 평가를 행하였다. 즉, 부극 활물질의 입도 분포는 레이저 회절·산란법에 의해 측정하고, 그 입도 분포에 있어서의 누적 10체적% 입자경을 D10으로 하였다. 마찬가지로, 누적 50체적% 입자경을 D50으로 하고, 누적 90체적% 입자경을 D90으로 하며, 또한 D50과 D10의 차를 D50-D10으로 하였다.Here, for the measurement of the particle size distribution of the negative electrode active material (carbon material), the apparatus of LMS-30 (manufactured by Seishin Kiki) was used in the present invention and the dispersion medium was measured by using water + activator. The volume distribution was measured using a laser diffraction / scattering method as a criterion of the presence ratio of the particles, and the particle size distribution was evaluated using the cumulative distribution based on the volume standard. That is, the particle size distribution of the negative electrode active material was measured by a laser diffraction / scattering method, and a cumulative 10 volume% particle diameter in the particle size distribution was defined as D 10 . Similarly, a cumulative 50% volume particle diameter as D 50, and, and the cumulative 90% volume particle diameter as D 90, was also a difference between the D 50 and D 10 to D 50 -D 10.

본 발명에 있어서의 부극 활물질은, 분쇄하여 입도 분포를 제어하는 과정에 있어서 편평상, 인편상의 형상이 된다. 부극 활물질의 형상으로서는, 제작한 전극 단면을 관찰하면 관찰되는 활물질 입자수의 80%이상은, 타원 상당 장단비(타원 상당 단축 길이/타원 상당 장축 길이)가 0.05~0.70이 된다. 타원 상당 장단비가 0.70이 넘을 때, 부극 활물질은 보다 구상의 형상이 되고, 같은 입도 분포에 있어서도 세밀 충전의 방법이나 탭 밀도가 변화하여, 전극 밀도나 전지 성능이 변화한다. 또한 타원 상당 장단비가 0.05 미만일 때, 부극 활물질은 보다 침상의 형상이 되고, 마찬가지로 충전의 방법이나 탭 밀도가 변화할 뿐 아니라, 부극 활물질의 표면적이 지나치게 커져, 부반응 등 전지 성능을 낮추는 현상이 일어난다. 그 때문에, 본 발명에서는, 바인더와 혼합하여 형성되는 합재층을 집전체상에 가진 전극(부극)의 단면으로부터 관찰했을 때의 부극 활물질 형상에 있어서, 관찰되는 부극 활물질 입자수의 80%이상이, 타원 상당 장단비(타원 상당 단축 길이/타원 상당 장축 길이)로 0.05~0.70이 되는 부극 활물질을 사용한다.The negative electrode active material according to the present invention has a shape of flake and scaly in the process of pulverizing and controlling the particle size distribution. As for the shape of the negative electrode active material, when the cross-section of the prepared electrode is observed, 80% or more of the observed active material particles have an elliptical equivalent ratio (short axis equivalent to ellipse / major axis length corresponding to ellipse) of 0.05 to 0.70. When the elliptic equivalent long-end ratio is more than 0.70, the negative electrode active material becomes spherical in shape, and the method of fine filling and the tap density change in the same particle size distribution, and electrode density and cell performance change. In addition, when the elliptic equivalent long-end ratio is less than 0.05, the negative electrode active material has a more acicular shape and likewise changes the charging method and tap density, and the surface area of the negative electrode active material becomes excessively large. Therefore, in the present invention, it is preferable that 80% or more of the number of observed anode active materials in the shape of the negative electrode active material when observed from the end face of the electrode (negative electrode) having the composite layer formed by mixing with the binder on the current collector, Negative electrode active material having an elliptical equivalent length ratio (ellipse equivalent short axis length / elliptically equivalent major axis length) of 0.05 to 0.70 is used.

상기의 전극 단면의 관찰 수법으로서는, 합재층의 두께가 50㎛이상인 전극을 제작하고, 기계 연마법, 마이크로톰(microtome)법, CP(Cross-section Polisher)법, 집속 이온빔(FIB)법 등의 방법에 의해 전극 단면을 제작하여, SEM 등의 방법으로 최소 입자경 사이즈 1㎛이상의 입자 사이즈를 전부 관찰한다. 관찰한 입자에 대하여, 타원 상당 장단비(타원 상당 단축 길이/타원 상당 장축 길이)를 계측한다. 관찰 단면에 있어서 입자의 분포의 편차 등이 있기 때문에 20시야 이상의 관찰이 바람직하다. 입자 사이즈의 측정에 대해서는 화상 해석 소프트(WinRooF: 미타니 쇼지 가부시키가이샤 제품) 등을 사용하여 해석해도 된다.As an observation method of the electrode cross section, an electrode having a thickness of 50 탆 or more can be manufactured by a method such as a mechanical polishing, a microtome method, a cross-section polisher (CP) method or a focused ion beam (FIB) To measure the particle size of the minimum particle size of 1 mu m or more by a method such as SEM. For the observed particles, the elliptical equivalent ratio (elliptically equivalent short axis length / elliptically equivalent major axis length) is measured. Observation at 20 or more fields is preferable because there are variations in the distribution of the particles in the observation section. The particle size may be measured by using an image analysis software (WinRooF: manufactured by Mitani Shoji Co., Ltd.) or the like.

본 발명의 리튬이온 이차전지용 부극 활물질은, 전극 제작시의 초기 밀도를 높이기 위해 그 탭 밀도가 0.4g/cc이상이며, 0.4~0.8g/cc의 범위로 하는 것이 바람직하다. 탭 밀도가 0.4g/cc에 달하지 않으면 전극 제작시의 부극 활물질끼리의 접촉이 불충분해져 도통 패스의 감소가 되기 때문에 전지 성능이 저하하며, 또한 밀도를 높이기 위해 프레스 압력을 증가시키면 변형량이 커지기 때문에 부극 활물질이 깨지거나 하여, 표면적의 증가, 전극의 밀착성의 저하에 의한 한층 더한 도통 패스의 저감 등으로 이어져, 전지 성능 저하로 이어진다. 그 때문에 프레스 전의 충전 밀도를 높이기 위해 탭 밀도를 지표로 하여 적어도 0.4g/cc로 해 둘 필요가 있다. 또한 0.8g/cc를 넘게 하기 위해서는, 예를 들면 D10이 1㎛미만인 미분의 비율을 늘리거나, D90 부근의 조대 입자의 비율을 늘릴 필요가 있고, 그 결과 부극 활물질의 표면적이 커지거나, 조대 입자의 영향으로 전극의 균일성이나 성능이 흐트러져, 전지 성능의 저하로 이어지기 때문에 탭 밀도를 0.8g/cc를 넘게 할 필요는 없다.The tap density of the negative electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention is preferably 0.4 g / cc or more, more preferably 0.4 to 0.8 g / cc, in order to increase the initial density at the time of manufacturing the electrode. If the tap density does not reach 0.4 g / cc, the contact between the negative electrode active materials at the time of manufacturing the electrode becomes insufficient, the conduction pass decreases, and battery performance deteriorates. If the press pressure is increased to increase the density, The active material is broken, leading to an increase in the surface area and a further reduction in the conduction path due to the deterioration of the adhesion of the electrode, leading to a deterioration in the battery performance. Therefore, in order to increase the filling density before pressing, it is necessary to set the tap density to at least 0.4 g / cc as an index. Further, in order to exceed 0.8 g / cc, for example, it is necessary to increase the ratio of the fine particles having a D 10 of less than 1 탆 or to increase the ratio of the coarse particles around the D 90. As a result, The uniformity and performance of the electrode are disturbed due to the influence of the coarse particles, which leads to deterioration of the battery performance, so that the tap density need not exceed 0.8 g / cc.

본 발명에 있어서, 부극 활물질의 탭 밀도에 대해서는, 탭덴서 KYT-400(세이신 키교사 제품)의 장치를 사용하고, 실린더 체적 100cc, 태핑(tapping) 거리 38mm, 탭 횟수 300회에서의 측정값을 사용하였다.With respect to the tap density of the negative electrode active material in the present invention, a tap capacitor KYT-400 (product of Seishin Kiki) was used, and the measured value at a cylinder volume of 100 cc, a tapping distance of 38 mm, Were used.

본 발명의 리튬이온 이차전지용 부극 활물질은 BET 비표면적이 5.1~9.0m2/g이다. 이 BET 비표면적은 탄소 재료의 결정 상태 기인(起因)에 의한 분쇄시의 형상, 및 분쇄 후의 입도 분포에 따라 정해진다. BET 비표면적이 5.1m2/g보다 작으면 리튬이온의 충방전 속도가 늦어지기 때문에 바람직하지 않고, 9.0m2/g보다 크면 탭 밀도가 높아지지 않아 전극 밀도가 높아지지 않기 때문에 바람직하지 않다. BET 비표면적은, 리튬이온이 탄소 구조에 출입할 때의 표면 반응의 속도에 영향을 주기 때문에, 적절한 값으로 제어하는 것이 중요해진다.The negative electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention has a BET specific surface area of 5.1 to 9.0 m 2 / g. This BET specific surface area is determined by the shape at the time of milling due to the crystal state of the carbon material (origin) and the particle size distribution after milling. If the BET specific surface area is less than 5.1 m 2 / g, the charging / discharging rate of lithium ions is decreased. If the BET specific surface area is more than 9.0 m 2 / g, the tap density is not increased and the electrode density is not increased. Since the BET specific surface area affects the rate of the surface reaction when lithium ions enter and exit the carbon structure, it is important to control the BET specific surface area to an appropriate value.

본 발명에 있어서, BET 비표면적은 질소가스 흡착 유통법으로 구한 것이며, BELSORP-miniII(닛폰 베루사 제품)의 장치를 사용하였다.In the present invention, the BET specific surface area was determined by a nitrogen gas adsorption / distribution method, and a device of BELSORP-miniII (manufactured by Nippon Berry Co., Ltd.) was used.

본 발명은, 상기 리튬이온 이차전지용 부극 활물질을 사용한 리튬이온 이차전지 부극이기도 하며, 부극은 집전체상(일반적으로 동박)에 상기 리튬이온 이차전지용 부극 활물질과 바인더를 혼합하여 형성되는 합재층으로 이루어진다.The present invention is also a lithium ion secondary battery negative electrode using the negative electrode active material for a lithium ion secondary battery, wherein the negative electrode is composed of a composite layer formed by mixing a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery with a binder in a current collector phase (generally a copper foil) .

바인더에는, 일반적으로는 폴리불화비닐리덴(PVDF) 등의 불소계 수지 분말 혹은 폴리이미드(PI)계 수지, 스티렌부타디엔고무(SBR), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 등의 수용성 점결제가 사용된다.In general, a fluorine resin powder such as polyvinylidene fluoride (PVDF) or a water-soluble binder such as polyimide (PI) resin, styrene butadiene rubber (SBR), and carboxymethyl cellulose (CMC) is used as the binder.

집전체상에의 합재층의 형성은, 상술의 부극 활물질과 바인더를, 용매를 사용하여 슬러리를 제작하고, 집전체상(일반적으로 동박)에 도포, 건조하고, 그 후 임의의 조건으로 프레스함으로써 행할 수 있다. 사용되는 용매는 특별히 한정되는 것은 아니지만, N-메틸피롤리돈(NMP), 디메틸포름아미드 혹은 물, 알코올 등이 사용된다.The formation of the composite layer on the current collector can be achieved by forming the above-described negative electrode active material and the binder in a slurry by using a solvent, coating the current collector on a current collector (generally a copper foil), drying, . The solvent to be used is not particularly limited, but N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, water, alcohol and the like are used.

보다 구체적으로는, 예를 들면 부극 활물질과 바인더를 중량비로 93~97:7~3의 비(부극 활물질:바인더)로 혼합반죽하고, 이 슬러리를 소정 두께의 동박상에 도포하고, 60~120℃의 건조 조건으로 용매를 건조하여, 그 후 선압(線壓) 100~600kg/cm로 프레스함으로써 부극 전극으로 할 수 있는데, 이때의 제조 조건을 상기 범위로 함으로써 체적 밀도가 1.10~1.25g/cm3의 범위의 전극이 얻어진다. 여기서, 프레스시의 선압을 지나치게 높이면 전극의 체적 밀도는 높아지지만, 활물질이 변형, 파괴되어 버리고, 전극 내에서의 접촉이 나빠져, 용량이나 효율의 저하로 이어지기 때문에 상기의 체적 밀도가 되는 프레스 조건을 설정하는 것이 바람직하다.More specifically, for example, the negative electrode active material and the binder are mixed and kneaded in a weight ratio of 93 to 97: 7 to 3 (negative electrode active material: binder), the slurry is coated on a copper foil of a predetermined thickness, Cm < 2 > / cm < 3 >, and then pressed at a linear pressure of 100 to 600 kg / cm to form a negative electrode. 3 < / RTI > Here, when the line pressure at the time of pressing is excessively increased, the volume density of the electrode is increased, but the active material is deformed and broken and the contact in the electrode is deteriorated, leading to deterioration of capacity and efficiency. .

이와 같이 하여 제조된 부극을 사용하여 본 발명의 리튬이온 이차전지로 할 수 있다. 본 발명의 리튬이온 이차전지는, 상기한 부극과 정극간에 세퍼레이터가 존재하도록 배치되어 있다. 부극과 정극은 세퍼레이터를 통해 대향하고 있고, 상대하는 정극으로서는, 리튬 함유 천이금속 산화물 LiM(1)xO2(식 중 x는 0≤x≤1의 범위의 수치이며, 식 중 M(1)은 천이금속을 나타내고, Co, Ni, Mn, Ti, Cr, V, Fe, Zn, Al, Sn, In의 적어도 1종류로 이루어진다), 혹은 LiM(1)yM(2)2-yO4(식 중 y는 0≤y≤1의 범위의 수치이며, 식 중 M(1), M(2)는 천이금속을 나타내고, Co, Ni, Mn, Ti, Cr, V, Fe, Zn, Al, Sn, In의 적어도 1종류로 이루어지는, 천이금속 칼코겐화합물(Ti, S2, NbSe 등), 바나듐 산화물(V2O5, V6O13, V2O4, V3O6 등) 및 리튬화합물, 일반식 MxMo6Ch6-y(식 중 x는 0≤x≤4, y는 0≤y≤1의 범위의 수치이며, 식 중 M은 천이금속을 비롯한 금속, Ch는 칼코겐 금속을 나타낸다)로 표시되는 쉐브렐상(Chevrel phase) 화합물, 혹은 활성탄, 활성 탄소 섬유 등의 정극 활물질을 예시할 수 있다.The negative electrode thus produced can be used as the lithium ion secondary battery of the present invention. The lithium ion secondary battery of the present invention is arranged such that a separator is present between the negative electrode and the positive electrode. The positive electrode and the positive electrode are opposed to each other through a separator. The positive electrode to be opposed to each other is a lithium-containing transition metal oxide LiM (1) xO 2 where x is a value in the range of 0? X? (1) yM (2) 2- yO 4 (wherein the transition metal is at least one of Co, Ni, Mn, Ti, Cr, V, Fe, Zn, Al, Sn and In) Mn, Ti, Cr, V, Fe, Zn, Al, Sn, and the like are represented by M (1) consisting of at least one of in, the transition metal chalcogenide (Ti, S 2, NbSe the like), vanadium oxide (such as V 2 O 5, V 6 O 13, V 2 O 4, V 3 O 6) and a lithium compound , A general formula MxMo 6 Ch 6 -y wherein x is 0? X? 4 and y is a number in the range of 0? Y? 1, wherein M represents a metal including a transition metal and Ch represents a chalcogen metal ), Or a positive electrode active material such as activated carbon or activated carbon fiber can be exemplified.

또한 상기 정극과 부극 사이를 채우는 전해질로서는, 종래 공지의 것을 모두 사용할 수 있고, 예를 들면 LiClO4, LiBF4, LiPF6, LiAsF6, LiB(C6H5), LiCl, LiBr, Li3SO3, Li(CF3SO2)2N, Li(CF3)3SO2)3C,Li)CF3CH2OSO2)2N, Li(CF3CF2CH2OSO2)2N, Li(HCF2CF2CH2OSO2)2N, Li((CF3)2CHOSO2)2N, LiB[C6H3(CF3)2]4 등의 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.As the electrolyte filling between the positive electrode and the negative electrode, any of conventionally known electrolytes may be used. For example, LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiB (C 6 H 5 ), LiCl, LiBr, Li 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (CF 3 ) 3 SO 2 ) 3 C, Li) CF 3 CH 2 OSO 2 2 N, Li (CF 3 CF 2 CH 2 OSO 2 ) 2 N, Li (HCF 2 CF 2 CH 2 OSO 2) 2 N, Li ((CF 3) 2 CHOSO 2) 2 N, LiB [C 6 H 3 (CF 3) 2] a of one or more mixture of 4 .

또한 비수계 전해질로서는 예를 들면 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 클로로에틸렌카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 1,1-디메톡시에탄, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, γ-부티로락톤, 테트라히드로푸란, 2-메틸테트라히드로푸란, 1,3-디옥소란, 4-메틸-1,3-디옥소란, 아니솔, 디에틸에테르, 술포란, 메틸술포란, 아세토니트릴, 클로로니트릴, 프로피오니트릴, 붕산트리메틸, 규산테트라메틸, 니트로메탄, 디메틸포름아미드, N-메틸피롤리돈, 아세트산에틸, 트리메틸오르토포르메이트, 니트로벤젠, 염화벤조일, 브롬화벤조일, 테트라히드로티오펜, 디메틸술폭시드, 3-메틸-2-옥사졸리돈, 에틸렌글리콜, 설파이트, 디메틸설파이트 등의 단독 용매 혹은 2종류 이상의 혼합 용매를 사용할 수 있다.Examples of the non-aqueous electrolyte include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, 1,1-dimethoxyethane, 1,2-dimethoxyethane, 1 , 2-diethoxyethane, -butyrolactone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, anisole, diethyl ether , Methylsulfuron, acetonitrile, chloronitrile, propionitrile, trimethyl borate, tetramethyl silicate, nitromethane, dimethyl formamide, N-methyl pyrrolidone, ethyl acetate, trimethyl orthoformate, It is possible to use a single solvent such as benzoyl chloride, benzoyl bromide, tetrahydrothiophene, dimethyl sulfoxide, 3-methyl-2-oxazolidone, ethylene glycol, sulfite and dimethyl sulfite, The.

[실시예][Example]

이하, 본 발명을 실시예에 근거하여 구체적으로 설명한다. 단, 이들 실시예에 의해, 본 발명의 내용이 제한되는 것은 아니다. 또한 진비중, 입도 분포, 탭 밀도, 및 BET 비표면적의 측정은 상술한 방법으로 행하였다.Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the contents of the present invention are not limited by these examples. Further, true specific gravity, particle size distribution, tap density, and BET specific surface area were measured by the above-described method.

(실시예 1)(Example 1)

석탄계 중질유로부터 퀴놀린 불용분을 제거한 정제 피치를 사용하여, 딜레이드 코킹법에 의해 500℃의 온도에서 24시간 열처리하여 제조한 덩어리상 코크스(생코크스)를 얻어, 오리엔트밀 및 제트밀로 미분쇄하여, 평균 입경(D50)이 10.5㎛인 생코크스편(미분쇄 생코크스)을 얻었다.(Raw coke) produced by heat treatment at a temperature of 500 DEG C for 24 hours by a delicated coking method using a purified pitch obtained by removing quinoline insoluble matter from coal-based heavy oil was obtained and finely pulverized by an orienting mill and a jet mill, Raw coke pieces (fine pulverized raw coke) having an average particle diameter (D 50 ) of 10.5 占 퐉 were obtained.

상술과 같이 하여 얻은 생코크스편을, 로터리 킬른에 의해 저산소 분위기하에서 입구 부근 온도 700℃에서 출구 부근 온도 1500℃(최고 도달 온도)의 온도에서 1시간 이상 하소하여 하소 코크스를 얻었다. 이 하소 코크스를 상기와 같은 제트밀로 단위 시간당의 처리량, 처리시의 가스 유속을 적절하게 조정하여 미분쇄를 실시하고, 그 후 풍력 분급에 의해 3㎛이하의 미분의 대부분을 제거함으로써, 진비중이 2.15g/cm3이며, D10이 3.7㎛, D50이 10.2㎛, D90이 19.7㎛, 및 D50-D10이 6.5㎛인 리튬이온 이차전지용 부극 활물질을 얻었다. 이 부극 활물질의 탭 밀도는 0.52g/cm3이며, 또한 질소가스 흡착 유통법에 의한 BET 비표면적은 6.7m2/g이었다.The raw coke pieces thus obtained were calcined in a rotary kiln under a low-oxygen atmosphere at a temperature near the inlet of 700 DEG C and a temperature near the outlet of 1500 DEG C (maximum attained temperature) for 1 hour or more to obtain a calcined coke. This calcined coke is pulverized by appropriately adjusting the throughput per unit time and the gas flow rate at the time of the treatment with the jet mill as described above and then removing most of the fine powder of 3 μm or less by wind power classification, and 2.15g / cm 3, D 10 is 3.7㎛, D 50 is 10.2㎛, D 90 is 19.7㎛, and D 50 -D 10 is 6.5㎛ obtain a lithium ion secondary battery negative electrode active material. The tap density of the negative electrode active material was 0.52 g / cm 3 , and the BET specific surface area measured by the nitrogen gas adsorption / distribution method was 6.7 m 2 / g.

이어서, 이 리튬이온 이차전지용 부극 활물질에 대하여, 바인더로서 스티렌-부타디엔고무(SBR, JSR 가부시키가이샤 제품)와 카르복시메틸셀룰로오스(CMC, 닛폰 세이시 가부시키가이샤 제품)를 슬러리 고형분의 5질량%가 되도록 첨가하고, 혼합반죽하여 슬러리를 제작하였다. 얻어진 슬러리를 두께 15㎛의 동박의 표면에 균일해지도록 도포하여 60~120℃의 온도에서 건조하고, 그 후 300kg/cm의 선압으로 프레스함으로써 시트상의 부극 전극을 얻었다. 이 전극의 체적 밀도는 1.15g/cm3였다. 이 시트로부터 직경 15mmφ의 원형으로 잘라냄으로써 시험용의 부극 전극을 제작하였다. 이 시험용의 부극 전극 단극에서의 전극 특성을 평가하기 위해, 대극(對極)에는 약 15.5mmφ로 잘라낸 금속리튬을 사용하였다. 또한 제작한 전극을 CP법에 의해 절단하고, 그 단면을 FE-SEM으로 관찰한 바(배율 1500배), 시야각 75㎛×30㎛의 범위 내에서 관찰되는 활물질 입자 중, 타원 상당 장단비 0.05~0.70의 범위인 활물질 입자는 88%인 것이 확인되었다. 또한 관찰 시야에 대해서는 편차를 저감시키기 위해 20시야의 평균값을 사용하였다.Subsequently, to the negative electrode active material for lithium ion secondary battery, a mixture of styrene-butadiene rubber (SBR, manufactured by JSR Corporation) and carboxymethyl cellulose (CMC, manufactured by Nippon Seishi K.K.) as a binder was added to 5 mass% And the mixture was kneaded to prepare a slurry. The obtained slurry was applied to the surface of the copper foil having a thickness of 15 mu m so as to be uniform, dried at a temperature of 60 to 120 DEG C and then pressed at a linear pressure of 300 kg / cm to obtain a sheet-like negative electrode. The volume density of this electrode was 1.15 g / cm < 3 & gt ;. From this sheet, a circular negative electrode having a diameter of 15 mm was cut out to produce a negative electrode for testing. In order to evaluate the electrode characteristics of the negative electrode single pole for this test, metal lithium cut to about 15.5 mm in diameter was used for the counter electrode. The prepared electrode was cut by the CP method, and its cross-section was observed by FE-SEM (magnification: 1,500 times). The active material particles observed within the range of viewing angle 75 占 30 占 퐉 had? 0.70 was found to be 88%. For the observation field, an average value of 20 fields was used to reduce the deviation.

또한 전해액으로서 에틸렌카보네이트와 디에틸카보네이트의 혼합 용매(체적비 1:1 혼합)에 LiPF6을 1mol/l의 농도로 용해한 것을 사용하고, 세퍼레이터로서 프로필렌의 다공질막을 사용하고, 상기의 시험용 부극 전극을 사용하여 코인 셀을 제작하여 리튬이온 이차전지를 제작하였다. 제작한 전지의 용량은 1mA/cm2였다. 25℃의 항온하, 단자 전압의 충전 하한 전압을 0V, 방전의 상한 전압을 1.5V로 한 전압 범위에서 1mA/cm2의 정전류 방전과 20mA/cm2의 정전류 방전을 실시했을 때의 비로부터 충전 유지율을 산출하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.The electrolyte solution was prepared by dissolving LiPF 6 in a concentration of 1 mol / l in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio of 1: 1), using a porous film of propylene as a separator and using the above- To prepare a coin cell to produce a lithium ion secondary battery. The capacity of the produced battery was 1 mA / cm 2 . Of 25 ℃ the charging voltage of the constant temperature and the lower limit, the terminal voltage in a voltage range of an upper limit voltage of 0V, and discharged at 1.5V from the charging ratio of when subjected to constant current discharge with a constant current discharge of 20mA / cm 2 of 1mA / cm 2 And the retention ratio was calculated. The results are shown in Table 1.

또한 상기의 리튬이온 이차전지를 사용하여, 부극 활물질의 중량당의 전류 밀도 30mA/g의 정전류로 1.5V에서 0V까지 충전하고, 그 후 90분간 정전압 충전하여 초회 방전 용량을 측정하여, 30분간 휴지(休止)한 후에 전류 밀도 30mA/g의 정전류로 0V에서 1.5V까지 방전을 행하고, 초회 충전 용량을 측정하여, 다음 식으로 표시되는 초회 충전 용량에 대한 초회 방전 용량의 비율로부터 초기 효율을 산출하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.Using the above-described lithium ion secondary battery, the negative electrode active material was charged at a current density of 30 mA / g at a constant current of 1.5 V to 0 V and charged at a constant voltage for 90 minutes to measure the initial discharge capacity. The battery was discharged at a constant current of 30 mA / g from 0 V to 1.5 V, and the initial charge capacity was measured. The initial efficiency was calculated from the ratio of the initial discharge capacity to the initial charge capacity expressed by the following formula. The results are shown in Table 1.

초기 효율(%)=100×초회 방전 용량/초회 충전 용량Initial efficiency (%) = 100 × initial discharging capacity / initial charging capacity

또한 표 1의 판정은 부극 활물질의 체적당의 용량, 급속 충전성, 및 초기 효율을 평가한 것으로서, 체적 밀도가 1.10~1.25g/cm3이면서, 초기 효율이 80%를 넘고, 또한 충전 유지율이 40%를 넘을 경우는 ○, 그렇지 않을 경우는 ×로 하였다.Also, the determination in Table 1 was made by evaluating the capacity, rapid chargeability, and initial efficiency per volume of the negative electrode active material. It was confirmed that the capacity density was 1.10 to 1.25 g / cm 3 , the initial efficiency exceeded 80% %, &Quot;& cir &≤

(실시예 2~3, 비교예 1~3)(Examples 2 to 3 and Comparative Examples 1 to 3)

하소 코크스를 얻은 후의 제트밀 분쇄시의 조건을 변경한 것 이외에는, 각각 실시예 1과 동일한 조작을 행하고, 표 1에 나타내는 바와 같은 입도 분포가 다른 리튬이온 이차전지용 부극 활물질을 얻었다. 얻어진 부극 활물질의 특성을 표 1에 나타낸다. 또한 실시예 1과 동일하게 하여 제작한 전극의 단면을 관찰한 바, 타원 상당 장단비 0.05~0.70의 범위인 활물질 입자는 어느 쪽 샘플도 85~89%인 것이 확인되었다. 그들을 사용하여, 실시예 1과 동일하게 부극 전극 및 리튬이온 이차전지를 얻어, 각각 충전 유지율 및 초기 효율을 조사하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.The same operation as in Example 1 was carried out except that the condition at the time of milling of the jet mill after the calcined coke was changed to obtain the negative electrode active material for a lithium ion secondary battery having different particle size distribution as shown in Table 1. Table 1 shows the characteristics of the obtained negative electrode active material. Further, the cross-section of the electrode produced in the same manner as in Example 1 was observed, and it was confirmed that the active material particles having an ellipticity equivalent ratio of 0.05 to 0.70 were 85 to 89% in either sample. Using them, a negative electrode and a lithium ion secondary battery were obtained in the same manner as in Example 1, and the charge retentivity and the initial efficiency were examined. The results are shown in Table 1.

(실시예 4)(Example 4)

생코크스편을, 로터리 킬른에 의해 저산소 분위기하에서 입구 부근 온도 700℃에서 출구 부근 온도 1000℃(최고 도달 온도)의 온도에서 1시간 이상 하소하여 하소 코크스를 얻은 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작을 행하여 리튬이온 이차전지를 얻었다. 얻어진 부극 활물질의 특성을 표 1에 나타낸다. 또한 실시예 1과 동일하게 하여 제작한 전극의 단면을 관찰한 바, 타원 상당 장단비 0.05~0.70의 범위인 활물질 입자는 90%인 것이 확인되었다. 또한 실시예 1과 동일하게 하여 충전 유지율 및 초기 효율을 조사하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.The raw coke pieces were subjected to the same operation as in Example 1 except that the calcined coke was obtained by calcining the raw coke oven under a low-oxygen atmosphere at a temperature near the inlet of 700 ° C and a temperature near the outlet of 1000 ° C (maximum attained temperature) for 1 hour or more To obtain a lithium ion secondary battery. Table 1 shows the characteristics of the obtained negative electrode active material. The cross-section of the electrode fabricated in the same manner as in Example 1 was observed, and it was confirmed that the active material particles having an ellipticity equivalent ratio of 0.05 to 0.70 were 90%. Also, the charge retention rate and the initial efficiency were examined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(비교예 4)(Comparative Example 4)

생코크스편을, 로터리 킬른에 의해 저산소 분위기하에서 입구 부근 온도 700℃에서 출구 부근 온도 1800℃(최고 도달 온도)의 온도에서 1시간 이상 열처리하여 하소 코크스를 얻은 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작을 행하여 리튬이온 이차전지를 얻었다. 얻어진 부극 활물질의 특성을 표 1에 나타낸다. 또한 실시예 1과 동일하게 하여 제작한 전극의 단면을 관찰한 바, 타원 상당 장단비 0.05~0.70의 범위인 활물질 입자는 87%인 것이 확인되었다. 또한 실시예 1과 동일하게 하여 충전 유지율 및 초기 효율을 조사하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.The raw coke pieces were subjected to the same operation as in Example 1 except that the calcined coke was heat-treated under a low-oxygen atmosphere by a rotary kiln at a temperature near the inlet of 700 ° C and a temperature of around 1800 ° C (maximum attained temperature) for 1 hour or more To obtain a lithium ion secondary battery. Table 1 shows the characteristics of the obtained negative electrode active material. The cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1, and it was confirmed that the active material particle having an ellipticity equivalent ratio of 0.05 to 0.70 was 87%. Also, the charge retention rate and the initial efficiency were examined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(실시예 5)(Example 5)

석탄계 중질유로부터 퀴놀린 불용분을 제거한 정제 피치를 사용하여, 딜레이드 코킹법에 의해 500℃의 온도에서 24시간 열처리하여 제조한 석탄계 덩어리상 코크스(생코크스)를 얻고, 얻어진 석탄계 덩어리상 코크스(생코크스)를 로터리 킬른에 의해 저산소 분위기하에서 입구 부근 온도 800℃에서 출구 부근 온도 1500℃(최고 도달 온도)의 온도에서 1시간 이상 하소하여 석탄계 덩어리상 하소 코크스를 얻었다.(Raw coke) produced by heat treatment at a temperature of 500 DEG C for 24 hours using a purified pitch obtained by removing quinoline insoluble matter from coal-based heavy oil by a delayed caulking method to obtain a coal-based massive coke (raw coke) ) Was calcined in a rotary kiln under a low-oxygen atmosphere at a temperature of about 800 ° C at the inlet and a temperature of about 1,500 ° C (maximum attainable temperature) near the outlet for one hour or longer to obtain coal-based lump calcined coke.

상술과 같이 하여 얻은 석탄계 덩어리상 하소 코크스를, 제트밀로 단위 시간당의 처리량, 처리시의 가스 유속을 적절히 조정하여 미분쇄를 실시하고, 그 후 풍력 분급에 의해 3㎛이하의 미분의 대부분을 제거하여 석탄계 하소 코크스를 얻었다. 얻어진 석탄계 하소 코크스를, 롤러 허스 킬른에 의해 질소가스 분위기하에서 최고 도달 온도 1500℃에서 1시간 이상 소성함으로써, 진비중이 2.15g/cm3이며, D10이 3.0㎛, D50이 10.2㎛, D90이 20.0㎛, 및 D50-D10이 7.2㎛인 리튬이온 이차전지용 부극 활물질을 얻었다. 이 부극 활물질의 탭 밀도는 0.55g/cm3이며, 또한 질소가스 흡착 유통법에 의한 BET 비표면적은 6.6m2/g이었다.The coal-based agglomerated calcined coke obtained as described above is finely pulverized by appropriately adjusting the throughput per unit time and the gas flow rate at the time of jet milling, and then most of the fine powder of 3 탆 or less is removed by wind power classification Coal-based calcined coke was obtained. The coal-based calcined coke obtained by baking for more than one hour at the highest temperature reached 1500 ℃ in a nitrogen gas atmosphere by a roller hearth kiln, true specific gravity and is 2.15g / cm 3, D 10 is 3.0㎛, D 50 is 10.2㎛, D 90 is 20.0㎛, and D 50 -D 10 is 7.2㎛ obtain a lithium ion secondary battery negative electrode active material. The tap density of the negative electrode active material was 0.55 g / cm 3 , and the BET specific surface area measured by the nitrogen gas adsorption / distribution method was 6.6 m 2 / g.

또한 실시예 1과 동일하게 하여 제작한 전극의 단면을 관찰한 바, 타원 상당 장단비 0.05~0.70의 범위인 활물질 입자는 89%인 것이 확인되었다. 또한 실시예 1과 동일하게 하여 충전 유지율 및 초기 효율을 조사하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.When the cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the active material particles having an ellipticity equivalent ratio of 0.05 to 0.70 were 89%. Also, the charge retention rate and the initial efficiency were examined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(실시예 6~7)(Examples 6 to 7)

석탄계 덩어리상 하소 코크스를 얻은 후의 제트밀 분쇄시의 조건을 변경한 것 이외에는, 각각 실시예 5와 동일한 조작을 행하고, 표 1에 나타내는 바와 같은 입도 분포가 다른 리튬이온 이차전지용 부극 활물질을 얻었다. 얻어진 부극 활물질의 특성을 표 1에 나타낸다. 또한 실시예 1과 동일하게 하여 제작한 전극의 단면을 관찰한 바, 타원 상당 장단비 0.05~0.70의 범위인 활물질 입자는 어느 쪽 샘플도 82~90%인 것이 확인되었다. 그들을 사용하여 실시예 1과 동일하게 하여 부극 전극 및 리튬이온 이차전지를 얻어, 충전 유지율 및 초기 효율을 조사하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.The same operation as in Example 5 was carried out except that the conditions at the time of milling the jet mill after obtaining the coal-based mass agglomerated calcined coke were changed to obtain the negative electrode active material for a lithium ion secondary battery having different particle size distribution as shown in Table 1. [ Table 1 shows the characteristics of the obtained negative electrode active material. Further, the cross section of the electrode produced in the same manner as in Example 1 was observed, and it was confirmed that the active material particles having an ellipticity equivalent ratio in the range of 0.05 to 0.70 were 82 to 90% in either sample. Using them, a negative electrode and a lithium ion secondary battery were obtained in the same manner as in Example 1, and the charge retentivity and initial efficiency were examined. The results are shown in Table 1.

(실시예 8)(Example 8)

석탄계 하소 코크스를, 롤러 허스 킬른에 의해 질소가스 분위기하에서 최고 도달 온도 1000℃에서 1시간 이상 소성한 것 이외에는, 실시예 5와 동일한 조작을 행하여 리튬이온 이차전지를 얻었다. 얻어진 부극 활물질의 특성을 표 1에 나타낸다. 또한 실시예 1과 동일하게 하여 제작한 전극의 단면을 관찰한 바, 타원 상당 장단비 0.05~0.70의 범위인 활물질 입자는 88%인 것이 확인되었다. 또한 실시예 1과 동일하게 하여 충전 유지율 및 초기 효율을 조사하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.A calcined coal calcined coke was subjected to the same operation as in Example 5 except that the calcined coke was calcined at a maximum attainable temperature of 1000 캜 for 1 hour or more under a nitrogen gas atmosphere by a roller husk kiln to obtain a lithium ion secondary battery. Table 1 shows the characteristics of the obtained negative electrode active material. The cross section of the electrode was observed in the same manner as in Example 1, and it was confirmed that the active material particles having an ellipticity equivalent ratio in the range of 0.05 to 0.70 were 88%. Also, the charge retention rate and the initial efficiency were examined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

Figure pat00001
Figure pat00001

표 1로부터 명백하듯이, 본 발명의 요건을 만족한 리튬이온 이차전지용 부극 활물질을 사용한 리튬이온 이차전지는 높은 충전 유지율을 나타내고, 급속 충전 특성을 가진 채, 체적 밀도도 1.10g/cm3를 넘고, 또한 표면적 증가에 의해 우려되는 초기 효율도 높은 값을 유지하고 있는 것을 알 수 있다.As apparent from Table 1, the lithium ion secondary battery using the negative electrode active material for a lithium ion secondary battery satisfying the requirements of the present invention exhibits a high charge retention ratio and has a volume density exceeding 1.10 g / cm < 3 > , And that the initial efficiency, which is worried by the increase of the surface area, also maintains a high value.

또한 부극 활물질의 진비중이 커지면, 급속 충전 특성이 손상되어 오는 것도 알 수 있다. 이것은 소성 온도가 높아지는 것 등에 의해 탄소의 결정화가 진행되어, 흑연과 같이 층간 거리가 좁아져 오는 것이 원인의 하나라고 생각된다.It can also be seen that when the true specific gravity of the negative electrode active material is increased, the rapid charging property is damaged. This is considered to be one of the causes of the crystallization of carbon due to the increase of firing temperature and the like, and the distance between layers is narrowed like graphite.

이상, 본 발명을 상기 구체예에 근거하여 상세하게 설명했는데, 본 발명은 상기 구체예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범주를 일탈하지 않는 한 다양한 변형이나 변경이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Various modifications and changes may be made thereto without departing from the scope of the present invention.

Claims (4)

진(眞)비중이 2.00~2.16g/cm3의 탄소 재료로 형성되고, 체적 기준에서의 입자의 입도 분포에 있어서의 D10이 2~5㎛, D50이 8~12㎛, D90이 16~26㎛, 및 D50-D10이 5~10㎛의 범위에 있으며, 탭 밀도가 0.4g/cc이상이고, 질소가스 흡착 유통법에 의한 BET 비표면적이 5.1~9.0㎡/g인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지용 부극 활물질.Wherein D 10 is 2 to 5 탆, D 50 is 8 to 12 탆, D 90 is a particle size distribution on a volume basis, and a specific gravity is 2.00 to 2.16 g / cm 3 . to be 16 ~ 26㎛, and D 50 -D 10 is in the range of 5 ~ 10㎛, and a tap density of 0.4g / cc or more and a BET specific surface area by nitrogen gas adsorption flow process 5.1 ~ 9.0㎡ / g Characterized in that the negative active material for a lithium ion secondary battery. 제1항에 있어서,
활물질이 석탄계 및/또는 석유계의 생(生)코크스, 또는 석탄계 및/또는 석유계의 하소 코크스의 어느 한쪽을 단독으로, 혹은 양쪽을 혼합해서 소성하여 얻어진 것임을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지용 부극 활물질.
The method according to claim 1,
Characterized in that the active material is obtained by firing either a coal-based and / or petroleum-based raw coke, or a coal-based and / or petroleum-based calcined coke either singly or in combination, and then firing the active material for lithium ion secondary battery .
제1항 또는 제2항에 기재된 리튬이온 이차전지용 부극 활물질과 바인더를 혼합하여 형성되는 합재층(合材層)을 집전체상에 가진 부극으로서, 상기 부극의 단면을 관찰했을 때의 활물질의 형상에 있어서, 관찰되는 활물질 입자수의 80%이상은, 타원 상당 장단비(타원 상당 단축 길이/타원 상당 장축 길이)가 0.05~0.70이면서, 상기 합재층의 체적 밀도가 1.10~1.25g/cm3인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지 부극.A lithium secondary battery comprising: a negative electrode having on a current collector a composite layer (mixture layer) formed by mixing a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3 with a binder; a shape of an active material , 80% or more of the number of observed active material particles has an elliptic equivalent ratio (elliptically equivalent short axis length / elliptically equivalent major axis length) of 0.05 to 0.70 and a volume density of 1.10 to 1.25 g / cm 3 Wherein the negative electrode is a lithium ion secondary battery negative electrode. 제3항에 기재된 리튬이온 이차전지 부극과 정극이 세퍼레이터를 통해 대향하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.The lithium ion secondary battery according to claim 3, wherein the lithium ion secondary battery negative electrode and the positive electrode are opposed to each other with a separator interposed therebetween.
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