KR20170057427A - Graphite particles for lithium ion secondary battery negative electrode materials, lithium ion secondary battery negative electrode and lithium ion secondary battery - Google Patents

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Abstract

우수한 초기 충방전 효율, 급속 충전성, 급속 방전성 및 장기간의 사이클 특성 중 적어도 하나를 갖는 부극 재료, 그 부극 재료를 사용한 부극 및 리튬 2차 전지를 제공하고자 한다. 구상 또는 대략 구상으로 부형된 구상화 흑연질 입자 (A)의 그 입자 내부 및/또는 그 입자 표면의 적어도 일부에 탄소질 재료 (B1)을 갖는 복합 흑연질 입자 (C1)과, 구상 또는 대략 구상으로 부형된 구상화 흑연질 입자 (A)의 그 입자 내부 및/또는 그 입자 표면의 적어도 일부에 흑연질 재료 (B2)를 갖는 복합 흑연질 입자 (C2)의 혼합물이며, 그 혼합물이 하기 (1) 내지 (5)를 만족시키는 리튬 이온 2차 전지 부극 재료용 흑연질 입자. (1) 탄소망면층의 면 간격(d002)이 0.3360㎚ 이하, (2) 탭 밀도가 1.0g/㎤ 이상, (3) 평균 입자경이 5 내지 25㎛, (4) 평균 애스펙트비가 1.2 이상 4.0 미만, 및 (5) 수은 포로시미터에 의한 세공 직경 0.5㎛ 이하의 세공 용적이 0.08ml/g 이하.Disclosed is a negative electrode material having at least one of excellent initial charging / discharging efficiency, rapid charging property, rapid discharging property, and long-term cycle characteristic, a negative electrode using the negative electrode material, and a lithium secondary battery. A composite graphite particle (C1) having a carbonaceous material (B1) in the inside of the particle and / or at least a part of the particle surface of the spheroidized graphite particle (A) formed into a spherical or substantially spherical shape, (C2) having a graphite material (B2) in its particle and / or on at least part of its particle surface of the spheroidized graphitized particles (A) (5). ≪ / RTI > (1) surface of the hexagonal carbon plane layer spacing (d 002) is 0.3360㎚ or less, (2) a tap density 1.0g / ㎤ or more, (3) the average particle size of 5 to 25㎛, (4) the average aspect ratio is 1.2 or more 4.0 And (5) a pore volume of not more than 0.5 μm in pore diameter by mercury porosimeter of not more than 0.08 ml / g.

Description

리튬 이온 2차 전지 부극 재료용 흑연질 입자, 리튬 이온 2차 전지 부극 및 리튬 이온 2차 전지 {GRAPHITE PARTICLES FOR LITHIUM ION SECONDARY BATTERY NEGATIVE ELECTRODE MATERIALS, LITHIUM ION SECONDARY BATTERY NEGATIVE ELECTRODE AND LITHIUM ION SECONDARY BATTERY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a graphite particle for lithium ion secondary battery negative material, a lithium ion secondary battery negative electrode, and a lithium ion secondary battery. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a negative electrode active material,

본 발명은 리튬 이온 2차 전지 부극 재료, 그 부극 재료를 포함하는 리튬 이온 2차 전지 부극, 및 그 부극을 사용하여 이루어지는 리튬 이온 2차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium ion secondary battery negative electrode material, a lithium ion secondary battery negative electrode containing the negative electrode material, and a lithium ion secondary battery using the negative electrode.

최근 들어, 전자 기기의 소형화 또는 고성능화에 수반하여 전지의 에너지 밀도를 높이고자 하는 요망이 점점 높아지고 있다. 특히 리튬 이온 2차 전지는 다른 2차 전지에 비하여 고전압화가 가능하므로 높은 에너지 밀도가 달성되기 때문에 주목받고 있다. 리튬 이온 2차 전지는 부극, 정극 및 전해액{비수 전해질(non-aqueous electrolyte)}을 주된 구성 요소로 한다.2. Description of the Related Art In recent years, there has been a growing demand for increasing the energy density of a battery accompanied with miniaturization or high performance of electronic devices. In particular, a lithium ion secondary battery can attain higher voltage than other secondary batteries, and thus has attracted attention because a high energy density is achieved. The lithium ion secondary battery has a negative electrode, a positive electrode, and an electrolytic solution (non-aqueous electrolyte) as main components.

부극은 일반적으로, 구리박으로 이루어지는 집전재(current collector)와 결합제에 의하여 결착된 부극 재료{활물질(working substance for the anode)}로 구성된다. 통상, 부극 재료에는 탄소 재료가 사용된다. 이러한 탄소 재료로서, 충방전 특성(charge-discharge characteristics)이 우수하고 높은 방전 용량과 전위 평탄성을 나타내는 흑연이 범용적으로 사용되고 있다.The negative electrode is generally composed of a current collector made of copper foil and a working material for the anode bonded by a binder. Normally, a carbon material is used for the negative electrode material. As such a carbon material, graphite which has excellent charge-discharge characteristics and exhibits a high discharge capacity and potential flatness has been widely used.

최근의 휴대용 전자 기기에 탑재되는 리튬 이온 2차 전지에는, 높은 에너지 밀도와 동시에 우수한 급속 충전성, 급속 방전성이 요구됨과 함께, 충방전을 반복하더라도 초기의 방전 용량이 열화되지 않을 것(사이클 특성)이 요구되고 있다.Lithium ion secondary batteries mounted on portable electronic devices in recent years are required to have high energy density, excellent quick-chargeability, and rapid discharge performance, and that initial discharge capacity will not deteriorate even after repeated charging and discharging ) Is required.

특허문헌 1에는, 직경 방향에 수직인 방향으로 흑연의 기저면(basal plane)이 층상으로 배열된 브룩스-테일러형(Brooks-Taylor type)의 단결정으로 이루어지는 메소카본 소구체(小球體)의 흑연화물이 개시되어 있다. 출원인이 지금까지 제안한 특허문헌 2에는, 흑연 조립물에, 그 흑연 조립물보다도 결정성이 낮고 탄소질 미립자를 포함하는 탄소질층이 충전 및/또는 피복되어 이루어지는 복합 흑연질 입자가 개시되어 있다. 특허문헌 3에는, 구상의 흑연 조립물이 흑연질 피복재로 피포(epiboly)되고, 또한 외측 표면에 결정성이 낮은 흑연질 표층을 갖는 복합 흑연질 재료가 개시되어 있다. 특허문헌 4에는, 흑연 복합체 분말과, 그 흑연 복합체 분말의 일부 구성재로 이루어지는 인조 흑연 분말과의 흑연 복합체 혼합 분말이 개시되어 있다.Patent Document 1 discloses a graphite of a mesocarbon small spherical body made of a Brooks-Taylor type single crystal in which basal planes of graphite are arranged in layers in a direction perpendicular to the radial direction Lt; / RTI > Patent Document 2 proposed so far by the applicant discloses composite graphite particles in which graphite granules are filled with and / or coated with a carbonaceous layer having a lower crystallinity than the graphite granules and containing carbon fine particles. Patent Document 3 discloses a composite graphite material in which spherical graphite granules are epibolized with a graphite covering material and a graphite surface layer having a low crystallinity on the outer surface. Patent Document 4 discloses a graphite composite powder mixture of a graphite composite powder and an artificial graphite powder composed of a constituent material of the graphite composite powder.

특허문헌 5에는, 경도, 형상이 상이한 3종의 흑연 입자 A, B 및 C의 혼합물을 부극에 사용하여 전해액의 침투 속도의 향상을 도모하는 발명이 기재되어 있다. 흑연 입자 A는 코크스와 바인더 피치로 이루어지는 인조 흑연 블록을 사용하고, 최외각 표면이 내부보다 저결정성인 흑연 분말을 사용하고 있다.Patent Document 5 discloses an invention in which a mixture of three types of graphite particles A, B and C having different hardnesses and shapes is used for the negative electrode to improve the infiltration rate of the electrolytic solution. Graphite particle A uses an artificial graphite block composed of coke and binder pitch, and graphite powder whose outermost surface is lower in crystal than the inside is used.

특허문헌 6에는, 상이한 물성의 흑연 입자 (A), (B)의 혼합물을 부극 재료에 사용하는 것이 기재되어 있다. 실시예에서는, 1000℃에서 소성하여 얻어지는 흑연 입자 (A)를 3000℃에서 더 소성한 것이 흑연 입자 (B)로서 사용되고 있다. 이 경우, 더 고온에서 소성된 흑연 입자 (B) 중의 탄소질 재료의 잔탄율(carbonization yield)은 더 작으므로, 흑연 입자 (B) 중의 흑연화된 탄소질 재료의 양은 흑연 입자 (A) 중의 탄소질 재료보다 적어진다고 생각된다.Patent Document 6 discloses that a mixture of graphite particles (A) and (B) having different physical properties is used for a negative electrode material. In the examples, graphite particles (A) obtained by firing at 1000 占 폚 are further used as graphite particles (B) after further calcination at 3000 占 폚. In this case, since the carbonization yield of the carbonaceous material in the graphite particles (B) calcined at a higher temperature is smaller, the amount of the graphitized carbonaceous material in the graphite particles (B) It is thought to be less than the vaginal material.

부극에 상이한 물성의 흑연 입자의 혼합물을 사용하는 경우에는, 혼합물을 구성하는 흑연 입자의 물성에 따라 리튬 2차 전지의 전지 특성이 좌우된다고 생각되므로, 리튬 2차 전지의 특성이 우수한 혼합물을 얻기 위해서는 더 적절한 흑연 입자의 조합을 검토하는 것이 요망되고 있다.When a mixture of graphite particles having different physical properties is used for the negative electrode, the battery characteristics of the lithium secondary battery depend on the physical properties of the graphite particles constituting the mixture. Therefore, in order to obtain a mixture having excellent characteristics of the lithium secondary battery It is desired to examine a more suitable combination of graphite particles.

그러나 최근의 에너지 밀도, 급속 충전성, 급속 방전성, 사이클 특성의 한층 높은 요구에 대하여, 상기 종래의 흑연계 부극 재료로는 충분한 성능이 얻어지고 있지 않다. 특히 높은 에너지 밀도를 달성하기 위해서는, 흑연계 부극 재료의 질량당 방전 용량을 높임과 동시에, 활물질층의 밀도를 높게 하여 체적당 방전 용량을 높게 설정할 필요가 있다. 종래의 부극 재료에서는 그 외의 전지 특성, 예를 들어 부극으로부터의 활물질층의 박리, 집전재인 구리박의 파단이나 신장, 전해액의 침투성이나 유지성의 불량, 전해액의 분해 반응에 의한 전지 팽창 등을 발생시키고, 이것을 받아 급속 충전성, 급속 방전성, 사이클 특성 등의 전지 특성이 저하되는 등 다양한 과제를 발생시킨다.However, the above-mentioned conventional graphite-based negative electrode material has not obtained sufficient performance for the higher requirements of recent energy density, rapid charging property, rapid discharge property and cycle characteristics. In particular, in order to attain a high energy density, it is necessary to increase the discharge capacity per mass of the graphite-based negative electrode material and increase the density of the active material layer to set the discharge capacity per unit volume. In the conventional negative electrode material, other characteristics of the battery such as peeling of the active material layer from the negative electrode, breakage or elongation of the copper foil as the current collector, poor permeability and retention of the electrolyte, and cell expansion due to decomposition reaction of the electrolyte occur , Which causes various problems such as rapid chargeability, rapid discharge property, deterioration of battery characteristics such as cycle characteristics, and the like.

특허문헌 1에 기재된 메소카본 소구체의 흑연화물을 사용한 부극 재료는, 흑연화물이 구상이기 때문에 고밀도화하더라도 흑연의 기저면의 배향을 어느 정도 억제할 수 있다. 그러나 흑연화물이 치밀하여 경질이기 때문에 고밀도화하기 위하여 고압력을 필요로 하며, 집전재의 구리박의 변형, 신장, 파단과 같은 문제가 발생한다. 또한 전해액과의 접촉 면적이 작다. 그 때문에 급속 충전성이 특히 낮다. 충전성의 저하는, 충전 시에 부극 표면에 리튬의 전석을 발생시키는 원인으로 되어 사이클 특성의 저하를 야기한다.The negative electrode material using the graphite of the mesocarbon microspheres described in Patent Document 1 can suppress the orientation of the basal plane of the graphite to some extent even if the density of the graphite is increased because the graphite is spherical. However, since the graphite is dense and hard, it requires high pressure for high density, and problems such as deformation, elongation, and breakage of the copper foil of the current collector occur. And the contact area with the electrolytic solution is small. Therefore, the rapid filling property is particularly low. The lowering of the filling property causes all the lithium ions to be generated on the surface of the negative electrode at the time of charging, thereby causing a decrease in the cycle characteristics.

특허문헌 2에 기재된 복합 흑연질 입자를 사용한 부극 재료는, 활물질층의 밀도를 높게 한 경우에 탄소질물의 피막이나 구상 조립 흑연 기재의 일부가 파괴되어, 반복 충반전 시에 전해액의 분해 반응이 진행되어 장기간의 사이클 특성이 불충분하였다.In the negative electrode material using the composite graphite particles described in Patent Document 2, when the density of the active material layer is increased, the coating of the carbonaceous substance or a part of the graphite-based graphite substrate is broken, and the decomposition reaction of the electrolyte proceeds Resulting in insufficient long-term cycle characteristics.

특허문헌 3에 기재된 복합 흑연질 재료를 사용한 부극 재료는, 초기 충방전 효율이 우수하지만 급속 충전성이 불충분하였다. 활물질층의 밀도를 높게 한 경우의 장기간의 사이클 특성도 다른 특허문헌에 비하면 상위이지만, 또한 한 단계 더 높은 향상이 필요하다.The negative electrode material using the composite graphite material described in Patent Document 3 has an excellent initial charging / discharging efficiency, but has insufficient rapid charging ability. The long-term cycle characteristics in the case of increasing the density of the active material layer are higher than those in the other patent documents, but also require a further improvement.

특허문헌 4에 기재된 흑연 복합체 혼합 분말을 사용한 부극 재료는 질량당 방전 용량이 부족하였다. 또한 초기 충방전 효율도 낮은 것 외에 급속 충전성도 불충분하였다.The negative electrode material using the graphite composite mixture powder described in Patent Document 4 had insufficient discharge capacity per mass. In addition, the initial charging / discharging efficiency was low, and the rapid charging property was also insufficient.

일본 특허 공개 제2000-323127호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-323127 일본 특허 공개 제2004-63321호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-63321 일본 특허 공개 제2003-173778호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-173778 일본 특허 공개 제2005-259689호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-259689 일본 특허 공개 제2007-324067호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-324067 일본 특허 공개 제2008-27664호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-27664

본 발명의 목적은 종래의 부극재가 안고 있는 문제의 해소에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problem of a conventional negative electrode material.

즉, 하기와 같은 특성을 가지며, 우수한 초기 충방전 효율, 급속 충전성, 급속 방전성 및 장기간의 사이클 특성 중 적어도 하나를 갖는 부극 재료를 제공하는 것에 있다.Namely, the present invention is to provide a negative electrode material having the following characteristics and having at least one of excellent initial charge / discharge efficiency, rapid chargeability, rapid discharge property and long-term cycle characteristics.

1) 높은 결정성을 가져서 질량당 방전 용량이 높은 것1) High discharge capacity per mass with high crystallinity

2) 낮은 프레스 압력으로 높은 활물질 밀도가 얻어지는 것2) High active material density is obtained at low press pressure

3) 높은 밀도이면서 흑연의 압궤, 파괴, 배향이 억제되어 전해액의 침투성이나 유지성을 손상시키지 않는 흑연 입자의 형상을 갖는 것3) A graphite particle having a high density but suppressing collapse, breakage, and orientation of graphite so as not to impair the permeability and retention of the electrolyte

4) 흑연 표면의 리튬 이온 수용성이 우수하여, 반응 활성면을 갖지 않음으로써 충방전을 반복하더라도 전해액의 분해 반응을 억제할 수 있는 것4) It is excellent in lithium ion water solubility on the graphite surface and does not have a reaction active surface, whereby the decomposition reaction of the electrolytic solution can be suppressed even if charge / discharge is repeated

또한 그 부극 재료를 사용한 리튬 이온 2차 전지 부극, 및 그 부극을 갖는 리튬 이온 2차 전지를 제공하는 것에 있다.A lithium ion secondary battery negative electrode using the negative electrode material, and a lithium ion secondary battery having the negative electrode.

[1] 구상 또는 대략 구상으로 부형(putting in shape)된 구상화 흑연질 입자 (A)의 그 입자 내부 및 그 입자 표면의 적어도 일부에 탄소질 재료 (B1)을 갖는 복합 흑연질 입자 (C1)과, 상기 구상화 흑연질 입자 (A)의 그 입자 내부 및 그 입자 표면의 적어도 일부에 흑연질 재료 (B2)를 갖는 복합 흑연질 입자 (C2)의 혼합물이며,[1] Composite graphite particles (C1) having a carbonaceous material (B1) in its particle and at least a part of the particle surface of an amorphous spherical graphite particle (A) putting in a shape of spherical or rough spheres , A mixture of composite graphite particles (C2) having a graphite material (B2) in the inside of the particle and at least a part of the particle surface of the spheroidized graphite particle (A)

그 혼합물이 하기 (1) 내지 (5)를 만족시키는 리튬 이온 2차 전지 부극 재료용 흑연질 입자.And the mixture satisfies the following (1) to (5).

(1) 탄소망면층의 면 간격(d002)이 0.3360㎚ 이하,(1) the surface interval (d 002 ) of the carbon nanotube surface layer is 0.3360 nm or less,

(2) 탭 밀도가 1.0g/㎤ 이상,(2) a tap density of 1.0 g / cm < 3 &

(3) 평균 입자경이 5 내지 25㎛,(3) an average particle diameter of 5 to 25 mu m,

(4) 평균 애스펙트비가 1.2 이상 4.0 미만, 및(4) an average aspect ratio of 1.2 to less than 4.0, and

(5) 수은 포로시미터에 의한 세공 직경 0.5㎛ 이하의 세공 용적이 0.08ml/g 이하.(5) Pore volume of not more than 0.5 占 퐉 and not more than 0.08 ml / g by mercury porosimeter.

[2] 상기 탄소질 재료 (B1)의 함유량이 상기 복합 흑연질 입자 (C1) 중의 상기 구상화 흑연질 입자 (A) 100질량부에 대하여 0.1 내지 10질량부이고,The content of the carbonaceous material (B1) is 0.1 to 10 parts by mass based on 100 parts by mass of the spheroidized graphite particles (A) in the composite graphite particles (C1)

상기 탄소질 재료 (B2)의 함유량이 상기 복합 흑연질 입자 (C2) 중의 상기 구상화 흑연질 입자 (A) 100질량부에 대하여 5 내지 30질량부인, [1]에 기재된 리튬 이온 2차 전지 부극 재료용 흑연질 입자.The lithium ion secondary battery negative electrode material according to [1], wherein the content of the carbonaceous material (B2) is 5 to 30 parts by mass relative to 100 parts by mass of the spheroidized graphite particles (A) in the composite graphite particles (C2) Graphite particles.

[3] 상기 복합 흑연질 입자 (C1)과 상기 복합 흑연질 입자 (C2)의 비율이 질량비로 1:99 내지 90:10인, [1] 또는 [2]에 기재된 리튬 이온 2차 전지 부극 재료용 흑연질 입자.[3] The lithium ion secondary battery negative electrode material described in [1] or [2], wherein the ratio of the composite graphite particles (C1) to the composite graphite particles (C2) is 1:99 to 90:10 in mass ratio Graphite particles.

[4] 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 리튬 이온 2차 전지 부극 재료용 흑연질 입자를 함유하는 리튬 이온 2차 전지 부극.[4] A lithium ion secondary battery negative electrode containing graphite particles for lithium ion secondary battery negative electrode material according to any one of [1] to [3] above.

[5] 상기 [4]에 기재된 리튬 이온 2차 전지 부극을 갖는 리튬 이온 2차 전지.[5] A lithium ion secondary battery having the lithium ion secondary battery negative electrode described in [4] above.

본원 발명에서는, 하기와 같은 특성을 가지며, 우수한 초기 충방전 효율, 급속 충전성, 급속 방전성 및 장기간의 사이클 특성 중 적어도 하나를 갖는 부극 재료를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a negative electrode material having the following characteristics and having at least one of excellent initial charge / discharge efficiency, rapid chargeability, rapid discharge property and long-term cycle characteristics.

1) 높은 결정성을 가져서 질량당 방전 용량이 높은 것1) High discharge capacity per mass with high crystallinity

2) 낮은 프레스 압력으로 높은 활물질 밀도가 얻어지는 것2) High active material density is obtained at low press pressure

3) 높은 밀도이면서 흑연의 압궤, 파괴, 배향이 억제되어 전해액의 침투성이나 유지성을 손상시키지 않는 흑연 입자의 형상을 갖는 것3) A graphite particle having a high density but suppressing collapse, breakage, and orientation of graphite so as not to impair the permeability and retention of the electrolyte

4) 흑연 표면의 리튬 이온 수용성이 우수하여, 반응 활성면을 갖지 않음으로써 충방전을 반복하더라도 전해액의 분해 반응을 억제할 수 있는 것4) It is excellent in lithium ion water solubility on the graphite surface and does not have a reaction active surface, whereby the decomposition reaction of the electrolytic solution can be suppressed even if charge / discharge is repeated

도 1은 실시예에 있어서 충방전 시험에 사용하기 위한 버튼형 평가 전지의 구조를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 실시예 1의 혼합물의 라만 스펙트럼의 1360cm-1 주변의 피크 강도(I1360)와 1580cm-1 주변의 피크 강도(I1580)의 강도비(I1360/I1580) 분포의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 혼합비 (C2)/[(C1)+(C2)]에 대한 급속 충전율을 나타내는 그래프이다.
도 4는 혼합비 (C2)/[(C1)+(C2)]에 대한 급속 방전율을 나타내는 그래프이다.
도 5는 혼합비 (C2)/[(C1)+(C2))에 대한 사이클 특성을 나타내는 그래프이다.
1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a button-type evaluation cell for use in a charge-discharge test in the embodiment.
Figure 2 is an embodiment of a peak intensity near 1360cm -1 in the Raman spectrum of a mixture of 1 (I 1360) and the intensity ratio of the peak intensity (I 1580) of around 1580cm -1 (I 1360 / I 1580) The measurement results of the distribution FIG.
3 is a graph showing the rapid filling rate for mixing ratio (C2) / [(C1) + (C2)].
FIG. 4 is a graph showing the rapid discharge rate versus mixing ratio (C2) / ((C1) + (C2)).
5 is a graph showing the cycle characteristics for the mixing ratio (C2) / ((C1) + (C2)).

〔구상화 흑연질 입자 (A)〕[Conventionalized graphite particles (A)]

본 발명에서 사용되는 구상화 흑연질 입자 (A)를 구성하는 인편형 흑연질 입자는, 인편형, 판형, 태블릿형 등의 인조 흑연 또는 천연 흑연이다. 특히 결정성이 높은 천연 흑연이 바람직하며, 평균 격자면 간격(d002)이 0.3360㎚ 미만, 특히 0.3358㎚ 이하인 것이 바람직하다. 0.3360㎚ 미만으로 함으로써 질량당 방전 용량을 높게 할 수 있다.The flaky graphite particles constituting the spheroidized graphite particles (A) used in the present invention are artificial graphite, plate graphite or tablet graphite or natural graphite. Particularly, natural graphite having high crystallinity is preferable, and the average lattice plane spacing (d 002 ) is preferably less than 0.3360 nm, particularly preferably 0.3358 nm or less. When it is less than 0.3360 nm, the discharge capacity per mass can be increased.

상기 인편형 흑연질 입자를 구상 또는 대략 구상으로 부형한다. 대략 구상이란, 타원체형, 괴상 등을 가리키며, 표면에 큰 오목부나 예각적인 돌기가 없는 상태를 의미한다.The scaly graphite particles are spherical or roughly spherical. Roughly refers to an elliptical shape, a mass, and the like, which means that there is no large concave or acute projections on the surface.

구상화 흑연질 입자 (A)는 복수 개의 인편형 흑연질 입자가 집합, 적층, 조립, 접착된 것이어도 되며, 단일의 인편형 흑연질 입자가 만곡, 절곡, 폴딩, 모따기되어 이루어지는 것이어도 된다. 특히 구상화 흑연 입자의 표면에 인편형 흑연의 평면 부분(기저면)이 배치된 동심원형이나 양배추형의 구조가 바람직하다.The spheroidized graphite particles (A) may be formed by aggregating, laminating, assembling or bonding plural pieces of scaly graphite particles, and the single scaly graphite particles may be curved, bent, folded or chamfered. In particular, concentric circular or cabbage-like structures in which planar portions (bases) of platelet-shaped graphite are arranged on the surface of the spheroidized graphite particles are preferable.

구상화 흑연질 입자 (A)의 평균 입자경(체적 환산의 평균 입자경)은 5 내지 25㎛가 바람직하고, 특히 10 내지 20㎛가 바람직하다. 5㎛ 이상이면, 활물질층의 밀도를 높게 할 수 있어 체적당 방전 용량이 향상된다. 25㎛ 이하이면, 급속 충전성이나 사이클 특성이 향상된다.The average particle size (average particle size in terms of volume) of the spheroidized graphite particles (A) is preferably from 5 to 25 mu m, more preferably from 10 to 20 mu m. If it is 5 mu m or more, the density of the active material layer can be increased, and the discharge capacity per volume can be improved. If it is 25 m or less, the rapid filling property and the cycle characteristics are improved.

여기서, 체적 환산의 평균 입자경이란, 레이저 회절식 입도 분포계에 의하여 측정한 입도 분포의 누적 도수가 체적 백분율로 50%로 되는 입자경을 의미한다.Here, the mean particle size in terms of volume means a particle size at which the cumulative frequency of the particle size distribution measured by the laser diffraction type particle size distribution is 50% by volume.

구상화 흑연질 입자 (A)의 평균 애스펙트비는 1.2 이상 4.0 미만인 것이 바람직하다. 1.2 미만의 진구상에 가까운 형상의 경우에는, 활물질층을 프레스한 경우에 흑연 입자의 변형이 커져 흑연 입자에 깨짐을 발생시키는 경우가 있다. 그리고 4.0 이상이면 리튬 이온의 확산성이 저하되어 급속 방전성이나 사이클 특성이 저하되는 경우가 있다.The average aspect ratio of the spheroidized graphite particles (A) is preferably 1.2 or more and less than 4.0. In the case of a shape close to the true spherical shape of less than 1.2, deformation of the graphite particles becomes large in the case where the active material layer is pressed to cause cracking of the graphite particles in some cases. And when it is 4.0 or more, the diffusion property of the lithium ion is lowered, and the rapid discharge property and the cycle characteristic may be lowered.

평균 애스펙트비란, 1개의 입자의 장축 길이의 단축 길이에 대한 비를 의미한다. 여기서, 장축 길이는 측정 대상의 입자의 가장 긴 직경을 의미하고, 단축 길이는 측정 대상의 입자의 장축에 직교하는 짧은 직경을 의미한다. 또한 평균 애스펙트비는, 주사형 전자 현미경에 의하여 100개의 입자를 관찰하여 측정한 각 입자의 애스펙트비의 단순 평균값이다. 여기서, 주사형 전자 현미경으로 관찰할 때의 배율은, 측정 대상 입자의 형상을 확인할 수 있는 배율로 한다.Average aspect ratio means the ratio of the short axis length to the long axis length of one particle. Here, the long axis length means the longest diameter of the particles to be measured, and the short axis length means a short diameter perpendicular to the long axis of the particles to be measured. The average aspect ratio is a simple average value of the aspect ratios of the respective particles measured by observing 100 particles by a scanning electron microscope. Here, the magnification at the time of observation with a scanning electron microscope is a magnification at which the shape of the particle to be measured can be confirmed.

구상화 흑연질 입자 (A)의 제조 방법에 대하여 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 편평형, 인편형의 천연 흑연에 기계적 외력을 가함으로써 제조할 수 있다. 구체적으로는, 높은 전단력을 부여하거나, 전동 조작을 가함으로써 만곡시켜 구상화하거나, 동심원형으로 조립하여 구상화할 수 있다. 구상화 처리의 전후에 있어서, 결착제를 배합하여 조립을 촉진할 수도 있다. 구상화 처리가 가능한 장치로서는 「카운터 제트 밀」, 「ACM 펄버라이저」(호소카와 마이크론 가부시키가이샤 제조), 「커런트 제트」(닛신 엔지니어링 가부시키가이샤 제조) 등의 분쇄기, 「SARARA」(가와사키 주코교 가부시키가이샤 제조), 「GRANUREX」(프로인트 산교 가부시키가이샤 제조), 「뉴그라 머신」(가부시키가이샤 세이신 기교 제조), 「아글로마스터」(호소카와 마이크론 가부시키가이샤 제조) 등의 조립기, 가압 니더, 2축 롤 등의 혼련기, 「메카노마이크로 시스템」(가부시키가이샤 나라 기카이 세이사쿠쇼 제조), 압출기, 볼 밀, 유성 밀, 「메카노퓨전 시스템」(호소카와 마이크론 가부시키가이샤 제조), 「노빌타」(호소카와 마이크론 가부시키가이샤 제조), 「하이브리다이제이션」(가부시키가이샤 나라 기카이 세이사쿠쇼 제조), 회전 볼 밀 등의 압축 전단식 가공 장치 등을 들 수 있다.The method for producing the spheroidized graphite particles (A) is not particularly limited. For example, it can be produced by adding a mechanical external force to a flat or scaly natural graphite. Specifically, a high shear force may be imparted or an electric manipulation may be applied to perform the sphericalization by curving, or the sphericalization may be assembled into a concentric circle. Before and after the spheroidizing treatment, a binder may be blended to promote the assembly. Examples of devices capable of performing the spheroidization treatment include grinding machines such as "Counter Jet Mill", "ACM Pulverizer" (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) and "Current Jet" (manufactured by Nisshin Engineering Co., Ltd.), "SARARA" A granulator such as "GRANUREX" (manufactured by PROTON SANGYO KABUSHIKI KAISHA), "NEW GRA MACHINE" (manufactured by Seishin Kagyo Co., Ltd.) and "Agulo Master" (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) A kneader such as a press kneader and a biaxial roll, a kneader such as a " Mechano Micro System " (manufactured by Nara Kai Seisakusho), an extruder, a ball mill, a planetary mill, a " MechanoFusion System " (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) (Manufactured by Hosokawa Micron Corporation), " Hybridization " (manufactured by Nara Kikai Seisakusho Co., Ltd.), a rotating ball A compression shearing machine such as a mill, and the like.

구상화 처리를 행한 후에 프레스 처리를 실시하여 구상화 흑연질 입자의 입자 내부를 치밀화할 수도 있다.After the spheroidizing treatment, pressing treatment may be performed to densify the inside of the spheroidized graphite particles.

또한 구상화 처리를 행한 후에 산화성 분위기 하에서의 열처리, 산성 액체에의 침지, 불소화 처리 등에 의하여, 구상화 흑연질 입자 (A)의 표면을 산화, 저결정화 또는 관능기를 부여할 수도 있다.After the spheroidizing treatment is performed, the surface of the spheroidized graphite particles (A) may be oxidized, crystallized or a functional group may be imparted by heat treatment in an oxidizing atmosphere, immersion in an acidic liquid, fluorination treatment or the like.

〔복합 흑연질 입자 (C1)〕[Composite graphite particles (C1)]

본 발명에서 사용되는 복합 흑연질 입자 (C1)은, 상기 구상화 흑연질 입자 (A)의 입자 내부 및 입자 표면의 적어도 일부에 탄소질 재료 (B1)을 갖는 것이다. 탄소질 재료 (B1)의 부착에 의하여 구상화 흑연질 입자 (A)의 압궤를 방지함과 함께, 리튬 이온의 수용성을 높여 우수한 급속 충전성을 발현할 수 있다.The composite graphite particles (C1) used in the present invention have a carbonaceous material (B1) in at least a part of the inside and the particle surface of the spheroidized graphite particles (A). The adhesion of the carbonaceous material (B1) prevents the spheroidized graphite particles (A) from collapsing, and improves the water solubility of lithium ions to exhibit excellent quick-filling properties.

구상화 흑연질 입자 (A)에 부착된 탄소질 재료 (B1)로서는, 예를 들어 석탄계 또는 석유계의 중질유, 타르류, 피치류나, 페놀 수지 등의 수지류를 최종적으로 500℃ 이상 1500℃ 미만에서 가열 처리하여 이루어지는 탄화물을 들 수 있다. 탄소질 재료 (B1)의 부착량은 구상화 흑연질 입자 (A) 100질량부에 대하여 0.1 내지 10질량부가 바람직하고, 0.5 내지 8질량부가 더 바람직하며, 0.5 내지 5질량부인 것이 가장 바람직하다. 0.1질량부 미만의 경우에는 구상화 흑연질 입자 (A)가 압궤되기 쉬워 초기 충방전 효율이나 급속 방전성이 저하된다. 또한 장기간의 사이클 특성이 저하되는 경우가 있다. 10질량부 초과의 경우에는 복합 흑연질 입자 (C1)이 경질화되어, 활물질층을 프레스할 때 높은 압력을 요한다. 이 때문에 집전체인 구리박의 파단이나 신장을 발생시키는 것 외에, 탄소질 재료 (B1)의 불가역 용량(irreversible capacity)이 커져 초기 충방전 효율의 저하를 초래한다.Examples of the carbonaceous material (B1) attached to the spheroidized graphite particle (A) include resins such as coal or petroleum heavy oils, tar oils, pitch oils and phenol resins, And a carbide formed by heat treatment. The amount of the carbonaceous material (B1) to be adhered is preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.5 to 8 parts by mass, and most preferably 0.5 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the spheroidized graphite particles (A). When the amount is less than 0.1 part by mass, the spheroidized graphite particles (A) are liable to collapse and the initial charge-discharge efficiency and rapid discharge property are lowered. In addition, there are cases where the cycle characteristics in a long term are lowered. When the amount is more than 10 parts by mass, the composite graphite particles (C1) are hardened and require a high pressure when pressing the active material layer. Therefore, in addition to causing breakage and elongation of the copper foil as a current collector, the irreversible capacity of the carbonaceous material (B1) is increased, leading to a decrease in initial charge / discharge efficiency.

〔복합 흑연질 입자 (C2)〕[Composite graphite particles (C2)]

본 발명에서 사용되는 복합 흑연질 입자 (C2)는, 상기 구상화 흑연질 입자 (A)의 입자 내부 및/또는 입자 표면의 적어도 일부에 흑연질 재료 (B2)를 갖는 것이다. 흑연질 재료 (B2)의 부착에 의하여 구상화 흑연질 입자 (A)의 압궤를 방지함과 함께, 낮은 프레스 압력으로 활물질층을 고밀도화할 수 있고, 또한 우수한 초기 충방전 효율이나 급속 방전성을 발현시킬 수 있다.The composite graphite particles (C2) used in the present invention have a graphite material (B2) in at least part of the inside and / or the particle surface of the spheroidized graphite particles (A). It is possible to prevent collapse of the spheroidized graphite particles (A) by adhesion of the graphite material (B2), to densify the active material layer with a low pressing pressure, and to exhibit excellent initial charge / discharge efficiency and rapid discharge .

구상화 흑연질 입자 (A)에 부착된 흑연질 재료 (B2)로서는, 예를 들어 상기와 마찬가지로 석탄계 또는 석유계의 중질유, 타르류, 피치류나, 페놀 수지 등의 수지류를 최종적으로 1500℃ 이상 3300℃ 미만에서 가열 처리하여 이루어지는 흑연화물을 들 수 있다. 흑연질 재료 (B2)의 부착량은 구상화 흑연질 입자 (A) 100질량부에 대하여 5 내지 30질량부가 바람직하고, 특히 10 내지 25질량부인 것이 바람직하다. 5질량부 미만의 경우에는 구상화 흑연질 입자 (A)가 압궤되기 쉬워 초기 충방전 효율이나 급속 방전성이 저하된다. 또한 장기간의 사이클 특성이 저하되는 경우가 있다. 그리고 30질량부 초과의 경우에는 복합 흑연질 입자 (C2)이 경질화되어, 활물질층을 프레스할 때 높은 압력을 요하여, 집전체인 구리박의 파단이나 신장을 발생시킨다. 또한 복합 흑연질 입자 (C2)끼리가 가열 처리 시에 융착되기 쉬워져, 흑연질 재료 (B2)에 파쇄면을 발생시켜 초기 충방전 효율의 저하를 초래한다.As the graphite material (B2) attached to the spheroidized graphite particles (A), for example, resins such as coal-based or petroleum-derived heavy oils, tar oils, pitch oils, Lt; 0 > C or less. The amount of the graphite material (B2) to be adhered is preferably 5 to 30 parts by mass, more preferably 10 to 25 parts by mass, per 100 parts by mass of the spheroidized graphite particles (A). When the amount is less than 5 parts by mass, the spheroidized graphite particles (A) are liable to be crushed, resulting in a decrease in initial charge / discharge efficiency and rapid discharge. In addition, there are cases where the cycle characteristics in a long term are lowered. When the amount is more than 30 parts by mass, the composite graphite particles (C2) are hardened and require a high pressure when pressing the active material layer, resulting in breakage or elongation of copper foil as a current collector. Further, the composite graphite particles (C2) are easily fused during the heat treatment, resulting in generation of fractured surfaces in the graphite material (B2), leading to a decrease in initial charge / discharge efficiency.

또한 [복합 흑연 입자 C1 중의 A 100질량부에 대한 탄소질 재료 B1의 부착량<복합 흑연 입자 C2 중의 A 100질량부에 대한 흑연질 재료 B2의 부착량]인 것이 바람직하다. 이 이유는, 높은 활물질 밀도에 있어서의 복합 흑연질 입자 C1 및 C2의 압궤나 파괴를 최소한으로 억제하여, 특히 복합 흑연질 입자 C1이 갖는 급속 충전성과, 복합 흑연질 입자 C2가 갖는 우수한 초기 충방전 효율, 급속 방전성을 겸비할 수 있기 때문이다.[It is preferable that the adhesion amount of the carbonaceous material B1 with respect to 100 parts by mass of A in the composite graphite particles C1 and the adhesion amount of the graphite material B2 with respect to 100 parts by mass of A in the composite graphite particles C2). This is because the collapse and breakage of the composite graphite particles C1 and C2 at a high active material density can be suppressed to a minimum, and particularly, the rapid charging performance of the composite graphite particles C1, the excellent initial charging / Efficiency, and rapid discharge characteristics.

즉, 탄소질 재료 (B1)은 흑연질 재료 (B2)에 비하여 경질이고, 또한 초기 효율이 떨어지기 때문에, 상대적으로 구상화 흑연질 입자 (A)에의 부착량을 적게 하여 얇게 피복하는 것이 바람직하다. 복합 흑연질 입자 (C1)이 갖는 급속 충전성의 특징은, 막형으로 피복된 탄소질 재료 (B1)과 전해액의 계면 반응에 유래한다. 그러나 복합 흑연질 입자 (C1) 단독으로는 높은 활물질 밀도에 있어서 압궤나 파괴를 발생시키기 때문에, 상대적으로 부착량이 많은 흑연질 재료 (B2)에 의하여 보강된 복합 흑연질 입자 (C2)를 병용함으로써 이 문제를 해소하는 것이다.That is, since the carbonaceous material (B1) is harder than the graphite material (B2) and the initial efficiency is lowered, it is preferable that the carbonaceous material (B1) is coated thinly by reducing the adherence to the spheroidized graphite particles (A) relatively. The rapid filling property of the composite graphite particles (C1) is derived from the interfacial reaction between the carbonaceous material (B1) coated with the film and the electrolyte. However, since the composite graphite particles (C1) alone cause crushing or fracture at high active material densities, by using the composite graphite particles (C2) reinforced by the graphite material (B2) It is to solve the problem.

구상화 흑연질 입자 (A)의 입자 내부 및/또는 입자 표면의 적어도 일부에 탄소질 재료 (B1) 또는 흑연질 재료 (B2)를 부착시키는 방법으로서는, 구상화 흑연질 입자 (A)에 탄소질 재료 (B1) 또는 흑연질 재료 (B2)의 전구체, 예를 들어 석유계 또는 석탄계의 중질유, 타르류, 피치류나, 페놀 수지 등의 수지류를 액상법, 고상법 중 어느 하나에 의하여 부착 또는 피복한 후 열처리함으로써 제조할 수 있다.As a method for attaching the carbonaceous material (B1) or the graphite material (B2) to at least a part of the inside of the spheroidized graphite particle (A) and / or the surface of the particle, B1 or a precursor of the graphite material B2, for example, a petroleum or coal-based heavy oil, a tar, a pitcher or a phenol resin is adhered or coated by any one of a liquid phase method and a solid phase method, .

액상법의 구체예로서는 콜타르, 타르 경유, 타르 중유(中油), 타르 중유(重油), 나프탈렌유, 안트라센유, 콜타르 피치, 피치유, 메소페이즈 피치, 산소 가교 석유 피치, 나프타 분해 유분(留分), 에틸렌 잔유 등의 석유계 또는 석탄계의 타르 피치류, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산 등의 열가소성 수지, 페놀 수지, 푸란 수지 등의 열경화성 수지, 당류, 셀룰로오스류(이하, 탄소질 재료 전구체라고도 기재함) 등의 용융물, 또는 이들의 용액을 구상화 흑연질 입자 (A)에 살포, 혼합, 함침시킨 후, 필요에 따라 용매 등의 경질분을 제거하고, 최종적으로 비산화성 또는 산화성 분위기 하, 500℃ 이상 1500℃ 미만에서 열처리함으로써, 탄소질 재료 (B1)이 부착된 복합 흑연질 입자 (C1)을 제조하는 방법을 들 수 있다. 마찬가지로, 최종적으로 비산화성 분위기 하, 1500℃ 이상 3300℃ 미만에서 열처리함으로써, 흑연질 재료 (B2)가 부착된 복합 흑연질 입자 (C2)를 제조할 수 있다.As concrete examples of the liquid phase method, there may be mentioned, for example, coal tar, diesel oil, tar heavy oil, tar heavy oil, naphthalene oil, anthracene oil, coal tar pitch, pitch oil, mesophase pitch, oxygen bridge petroleum pitch, Petroleum-based or coal-based tar pitch such as ethylene residues, thermoplastic resins such as polyvinyl alcohol and polyacrylic acid, thermosetting resins such as phenol resin and furan resin, saccharides, cellulose (hereinafter also referred to as a carbonaceous material precursor) Or the solution thereof is sprayed, mixed, or impregnated with the spheroidized graphite particles (A), and if necessary, the hard material such as a solvent is removed, and finally heated at a temperature of 500 ° C to 1500 ° C , To thereby produce a composite graphite particle (C1) having the carbonaceous material (B1) adhered thereto. Similarly, the composite graphite particles (C2) to which the graphite material (B2) is adhered can be produced by finally subjecting the graphite material (B2) to heat treatment at a temperature of 1500 ° C or more and less than 3300 ° C in a non-oxidizing atmosphere.

또한 탄소질 재료 전구체, 또는 이들의 용액을 구상화 흑연질 입자 (A)에 접촉시킬 때는 교반, 가열, 감압을 실시할 수 있다. 탄소질 재료 전구체는 종류가 상이한 것을 복수 사용해도 된다. 또한 탄소질 재료 전구체는 산화제나 가교제를 포함하는 것이어도 된다.Further, when the carbonaceous material precursor or a solution thereof is brought into contact with the spheroidized graphite particles (A), stirring, heating, or depressurization can be carried out. A plurality of carbonaceous material precursors may be used which differ in kind. The carbonaceous material precursor may include an oxidizing agent or a crosslinking agent.

고상법의 구체예로서는, 액상법의 설명에서 예시한 탄소질 재료 전구체의 분말과 구상화 흑연질 입자 (A)를 혼합하거나, 또는 혼합과 동시에 압축, 전단, 충돌, 마찰 등의 기계적 에너지를 부여하는 메카노케미컬 처리에 의하여, 구상화 흑연질 입자 (A)의 표면에 탄소질 재료 전구체의 분말을 압착하는 방법을 들 수 있다. 메카노케미컬 처리에 의하여 탄소질 재료 전구체가 용융 또는 연화되어 구상화 흑연질 입자 (A)에 도포됨으로써 부착된다. 메카노케미컬 처리 가능한 장치로서는 상술한 각종 압축 전단식 가공 장치를 들 수 있다. 탄소질 재료 전구체의 분말이 부착된 구상화 흑연질 입자 (A)를 최종적으로 비산화성 또는 산화성 분위기 하, 500℃ 이상 1500℃ 미만에서 열처리함으로써, 탄소질 재료 (B1)이 부착된 복합 흑연질 입자 (C1)을 제조하는 방법을 들 수 있다. 마찬가지로, 최종적으로 비산화성 분위기 하, 1500℃ 이상 3300℃ 미만에서 열처리함으로써, 흑연질 재료 (B2)가 부착된 복합 흑연질 입자 (C2)를 제조할 수 있다.Specific examples of the solid phase method include a method in which the powder of the carbonaceous material precursor exemplified in the description of the liquid phase method is mixed with the spheroidized graphite particle (A), or the mechanical energy of mechanical energy such as compression, shearing, And a method of pressing the powder of the carbonaceous material precursor on the surface of the spheroidized graphite particle (A) by chemical treatment. The carbonaceous material precursor is melted or softened by mechanochemical treatment to be applied to the spheroidized graphite particles (A) and adhered thereto. Examples of the mechanochemical processable apparatus include the above-mentioned various compression and shearing type processing apparatuses. The spheroidized graphite particles (A) to which the powder of the carbonaceous material precursor is adhered is finally subjected to a heat treatment in a non-oxidizing or oxidizing atmosphere at a temperature of 500 ° C or more and less than 1,500 ° C to form composite graphite particles ( C1). &Lt; / RTI &gt; Similarly, the composite graphite particles (C2) to which the graphite material (B2) is adhered can be produced by finally subjecting the graphite material (B2) to heat treatment at a temperature of 1500 ° C or more and less than 3300 ° C in a non-oxidizing atmosphere.

또한 열처리는 단계적으로 행해도 된다. 본 발명의 복합 흑연질 입자 (C1) 및 (C2)는 분쇄에 유래하는 파쇄면을 실질적으로 갖지 않는 것이 바람직한데, 열처리 과정에서의 융착을 방지하는 수단으로서, 열처리 공정의 일부에 회전 가마 방식을 채용하는 것이 바람직하다. 탄소질 재료 전구체가 용융 상태로부터 탄화로 이행하는 온도 영역에서 구상화 흑연질 입자 (A)를 교반시킴으로써, 표면이 평활하고 융착이 없는 복합 흑연질 입자 (C1) 및 (C2)를 얻을 수 있다.The heat treatment may be performed stepwise. It is preferable that the composite graphite particles (C1) and (C2) of the present invention have substantially no crushing surface derived from crushing. As means for preventing fusion during the heat treatment process, a rotary kiln system It is preferable to employ it. The composite graphite particles (C1) and (C2) having smooth surfaces and no fusion can be obtained by stirring the spheroidized graphite particles (A) in a temperature region where the carbonaceous material precursor migrates from the molten state to carbonization.

또한 분쇄에 유래하는 파쇄면을 실질적으로 갖지 않는다는 것은, 최종적인 열처리를 종료한 후의 복합 흑연질 입자 (C1) 및 (C2)이 분말상을 나타내고 있으며, 전체가 융착된 것은 아니라는 의미이다. 복합 흑연질 입자 (C1) 및 (C2)에 부착되어 있는 탄소질 재료 (B1) 및 흑연질 재료 (B2)의 일부가 박리되어 떨어져 각각 단독 분말로서 관찰되는 것은 적용 외이다. 분말상이라고 하더라도, 융착된 것이 약간 포함되는 경우까지를 배제하는 것은 아니다.Further, the fact that substantially no fracture surface derived from pulverization means that the composite graphite particles (C1) and (C2) after completion of the final heat treatment show a powder phase and the whole is not fusion bonded. It is not applicable that a part of the carbonaceous material (B1) and the graphite material (B2) adhered to the composite graphite particles (C1) and (C2) are peeled off and observed as individual powders. Even in the case of a powder phase, it does not exclude a case where a little of the fusion is included.

열처리 시에 융착된 것을 분쇄하여 입자상으로 하는 것(특허문헌 4에 상당)은, 분쇄에 유래하는 파쇄면이 전해액의 분해 반응의 기점으로 되기 때문에 초기 충방전 효율의 저하를 초래한다.In the case of pulverizing the fused particles in the heat treatment (corresponding to Patent Document 4), the fracture surface derived from the pulverization serves as a starting point of the decomposition reaction of the electrolyte solution, resulting in a decrease in the initial charge / discharge efficiency.

또한 상기 탄소질 재료 전구체와 함께, 탄소 섬유, 카본 블랙 등의 도전재나, 탄소질 또는 흑연질의 미립자, 편평형의 인조 흑연 또는 천연 흑연을 사용해도 된다. 또한 흑연질 재료 (B2)가 부착된 복합 흑연질 입자 (C2)를 제조하는 경우에는, 탄소질 재료 전구체와 함께, 흑연화도를 높이는 작용이 있는 Fe, Co, Ni, Al, Ti 등의 금속류, Si, B 등의 반(半)금속류, 및 이들의 화합물을 사용해도 된다.In addition to the carbonaceous material precursor, a conductive material such as carbon fiber or carbon black, carbonaceous or graphite fine particles, flat artificial graphite or natural graphite may be used. In addition, in the case of producing the composite graphite particles (C2) having the graphite material (B2) attached thereto, it is also possible to use metals such as Fe, Co, Ni, Al and Ti, which act to increase the degree of graphitization, Semi-metals such as Si and B, and compounds thereof may be used.

본 발명에 있어서, 탄소질 재료 (B1)이 부착된 복합 흑연질 입자 (C1) 또는 흑연질 재료 (B2)가 부착된 복합 흑연질 입자 (C2)는, 그 탄소질 재료 (B1) 또는 흑연질 재료 (B2)의 내부 또는 표면에 탄소 섬유나 카본 블랙 등의 도전재나 다른 탄소질 재료, 또는 흑연질 재료의 미립자, 편평형의 인조 흑연 또는 천연 흑연을 갖는 것이어도 된다. 또한 실리카, 산화알루미늄(알루미나), 산화티타늄(티타니아) 등의 금속 산화물을(예를 들어 미립자로) 부착 또는 매설한 것이어도 된다. 또한 Si, Sn, Co, Ni, SiO, SnO, 티타늄산리튬 등의 활물질로 될 수 있는 금속 또는 금속 화합물을 부착 또는 매설한 것이어도 된다.In the present invention, the composite graphite particles (C1) to which the carbonaceous material (B1) is attached or the composite graphite particles (C2) to which the graphite material (B2) It is also possible to use a conductive material such as carbon fiber or carbon black, other carbonaceous material, fine particles of graphite material, flat artificial graphite or natural graphite on the inside or on the surface of the material B2. Further, metal oxides such as silica, aluminum oxide (alumina), and titanium oxide (titania) may be attached or embedded in (for example, as fine particles). Or a metal or a metal compound which can be an active material such as Si, Sn, Co, Ni, SiO, SnO, or lithium titanate may be adhered or embedded.

〔2차 전지 부극 재료용 흑연질 입자〕[Graphite particles for secondary battery negative electrode material]

본 발명의 2차 전지 부극 재료용 흑연질 입자(이하, 혼합 흑연질 입자라고 하는 경우가 있음)란, 상기 복합 흑연질 입자 (C1) 및 복합 흑연질 입자 (C2)의 혼합물이다. 그 혼합물은, 라만 스펙트럼의 1360cm-1 주변의 피크 강도(I1360)와 1580cm-1 주변의 피크 강도(I1580)의 강도비(I1360/I1580) 분포에 있어서, 0.01 내지 0.08 및 0.12 내지 0.30의 양 범위에 극대점을 갖는 것임이 바람직하다. 복합 흑연질 입자 (C1)은 강도비(I1360/I1580) 0.12 내지 0.30의 범위에 극대 피크를 나타내고, 복합 흑연질 입자 (C2)는 강도비(I1360/I1580) 0.01 내지 0.08의 범위에 극대 피크를 나타낸다.The graphite particles for secondary battery negative electrode material of the present invention (hereinafter sometimes referred to as mixed graphite particles) are a mixture of the composite graphite particles (C1) and the composite graphite particles (C2). The mixture is, at a peak intensity of 1360cm -1 of Raman spectrum around (I 1360) and the intensity ratio (I 1360 / I 1580) of the peak intensity (I 1580) of the distribution around 1580cm -1, and 0.01 to 0.08 and 0.12 to 0.30 in the range of the maximum value. The composite graphite particles (C1) exhibit a maximum peak in the range of the intensity ratio (I 1360 / I 1580 ) of 0.12 to 0.30 and the composite graphite particles (C2) exhibit the intensity ratio (I 1360 / I 1580 ) of 0.01 to 0.08 Of the peak.

또한 강도비(I1360/I1580) 분포를 구하기 위해서는, 혼합물의 임의의 200점에 대하여 강도비(I1360/I1580)를 측정하여, 0.004 간격으로 해당 점수를 카운트하면 된다.In order to obtain the intensity ratio (I 1360 / I 1580 ) distribution, the intensity ratio (I 1360 / I 1580) is measured for any 200 points of the mixture, and the corresponding points are counted at 0.004 intervals.

상기 2산(山)의 극대 피크를 나타내는 배합비로서는, 복합 흑연질 입자 (C1):복합 흑연질 입자 (C2)의 질량비가 대략 20 내지 80:80 내지 20이다. 특히 30 내지 70:70 내지 30이 바람직하다. 20 내지 80:80 내지 20의 질량비의 범위이면, 활물질층을 낮은 프레스 압력으로 고밀도화할 수 있고, 급속 충전성이나 급속 방전성의 균형이 양호해져 우수한 사이클 특성이 얻어진다.The mass ratio of the composite graphite particles (C1) to the composite graphite particles (C2) is about 20 to 80: 80 to 20 as the compounding ratio representing the maximum peaks of the bivalent peaks. Particularly preferably 30 to 70: 70 to 30. 20 to 80:80 to 20, the active material layer can be densified at a low pressing pressure, and the balance between rapid charging property and rapid discharge property is improved, and excellent cycle characteristics can be obtained.

본 발명의 혼합 흑연질 입자는 탄소망면층의 면 간격(d002)이 0.3360㎚ 이하이다. 특히 0.3358㎚ 이하인 것이 바람직하다. 이들의 결정성을 나타냄으로써, 혼합 흑연질 입자를 부극 재료로 한 경우의 방전 용량은, 부극이나 평가 전지의 제작 조건이나 평가 조건에 따라 변화되는데, 약 355㎃h/g 이상, 바람직하게는 360㎃h/g 이상으로 된다.In the mixed graphite particles of the present invention, the plane interval (d 002 ) of the carbon nanotubes is 0.3360 nm or less. Particularly preferably 0.3358 nm or less. The discharge capacity when the mixed graphite particles are used as the negative electrode material varies depending on the manufacturing conditions and the evaluation conditions of the negative electrode and the evaluation cell, and is about 355 mAh / g or more, preferably 360 MAh / g or more.

본 발명의 혼합 흑연질 입자는 300회 탭 밀도가 1.00g/㎤ 이상이다. 특히 1.10g/㎤ 이상인 것이 바람직하다. 탭 밀도는 흑연질 입자의 구형도나 표면 평활도의 지표로 되며, 혼합 흑연질 입자가 분쇄에 유래하는 파쇄면을 실질적으로 갖지 않음으로써 탭 밀도가 높아진다. 탭 밀도가 높을수록 활물질층을 프레스하기 전의 밀도가 높아, 프레스에 의한 흑연질 입자의 변형이 작아져, 고밀도화된 경우의 흑연질 입자의 변형이나 파괴를 억제할 수 있다. 여기서, 탭 밀도는, 분체 시료를 넣은 용기를 기계적으로 탭한 후에 얻어지는, 증대된 벌크 밀도이다.The mixed graphite particles of the present invention have a 300 tap density of 1.00 g / cm 3 or more. Particularly preferably not less than 1.10 g / cm 3. The tap density is an index of the spherical shape or surface smoothness of the graphite particles, and the mixed graphite particles do not substantially have the fracture surface derived from the pulverization, so that the tap density is increased. The higher the tap density, the higher the density before pressurizing the active material layer, the smaller the deformation of the graphite particles due to the press, and the deformation and breakage of the graphite particles in the case of high density can be suppressed. Here, the tap density is an increased bulk density obtained after mechanically tapping the vessel containing the powder sample.

본 발명의 혼합 흑연질 입자는 평균 입자경이 5 내지 25㎛이다. 특히 10 내지 20㎛가 바람직하다. 5㎛ 이상이면, 활물질층의 밀도를 높게 할 수 있어 체적당 방전 용량이 향상된다. 그리고 25㎛ 이하이면, 급속 충전성이나 사이클 특성이 향상된다.The mixed graphite particles of the present invention have an average particle size of 5 to 25 mu m. Particularly preferably 10 to 20 mu m. If it is 5 mu m or more, the density of the active material layer can be increased, and the discharge capacity per volume can be improved. When the thickness is 25 mu m or less, rapid chargeability and cycle characteristics are improved.

본 발명의 혼합 흑연질 입자는 평균 애스펙트비가 1.2 이상 4.0 미만이다. 1.2 미만의 진구상에 가까운 형상의 경우에는, 활물질층을 프레스한 경우에 흑연질 입자의 변형이 커져 흑연질 입자에 깨짐을 발생시키거나, 프레스 후의 리바운드에 의한 팽창이 커지는 경우가 있다. 그리고 4.0 이상이면, 리튬 이온의 확산성이 저하되어 급속 방전성이나 사이클 특성이 저하된다.The mixed graphitized particles of the present invention have an average aspect ratio of 1.2 or more and less than 4.0. In the case of a shape close to a true spherical shape of less than 1.2, deformation of the graphite particles becomes large when the active material layer is pressed to cause cracking in the graphitic particles, or expansion due to rebound after pressing may become large. And if it is 4.0 or more, the diffusion property of lithium ions is lowered, and the rapid discharge property and cycle characteristics are lowered.

본 발명의 혼합 흑연질 입자는 수은 포로시미터에 의한 세공 직경 0.5㎛ 이하의 세공 용적이 0.08ml/g 이하이다. 특히 0.05ml/g 이하인 것이 바람직하다. 세공 용적이 0.08ml/g 이하이면 장기간의 사이클 특성이 양호해진다. 세공 용적이 0.08ml/g을 초과한 경우에 사이클 특성이 저하되는 이유는 분명치 않지만, 세공 용적이 과대한 경우에는, 흑연질 입자 내부에 있어서 전해액의 분해 반응이 진행되거나, 또는 흑연질 입자를 구성하는 구상화 흑연화 입자 (A)의 구상 구조가 반복되어, 충방전의 과정에서 깨지기 쉬워지는 것으로 생각된다.The mixed graphite particles of the present invention have a pore volume of not more than 0.08 ml / g with a pore diameter of not more than 0.5 탆 measured by a mercury porosimeter. Particularly preferably 0.05 ml / g or less. When the pore volume is 0.08 ml / g or less, long-term cycle characteristics become good. It is not clear why the cycle characteristics are lowered when the pore volume exceeds 0.08 ml / g. However, when the pore volume is excessive, the decomposition reaction of the electrolyte proceeds inside the graphite particles, The spheroid structure of the spheroidized graphitized particles (A) is repeated, and it is considered that the spheroid structure of the spheroidized graphitized particles (A) is easily broken in the course of charging and discharging.

또한 수은 포로시미터에 의한 세공 용적의 규정을 세공 직경 0.5㎛ 이하로 정한 것은, 세공 용적을 측정하기 위하여 측정용 셀에 흑연질 입자를 충전할 때의 입자 간의 공극을 제외하기 위함이다. 측정 대상의 세공 직경이 0.5㎛ 이하이면, 입자 간의 공극은 포함되지 않고, 흑연질 입자가 갖는 세공만을 검출할 수 있다.In addition, the pore volume determined by the mercury porosimeter is set to 0.5 μm or less in order to exclude voids between the particles when the graphite particles are filled in the measuring cell to measure the pore volume. If the pore diameter of the object to be measured is 0.5 mu m or less, voids between particles are not included, and only pores of the graphite particles can be detected.

세공 용적의 조정 방법을 예시하면, 구상화 흑연질 입자 (A)를 제조할 때 구상화 장치의 운전 조건(예를 들어 전동 시간, 구상화와 동시의 압력 부가 조건 등)에 따라 입자 내부의 치밀도를 제어하는 방법, 제조된 구상화 흑연질 입자 (A)에 압축 처리를 실시하는 방법, 복합 흑연질 입자 (C1), (C2)의 피복재인 탄소질 재료 (B1), 흑연질 재료 (B2)의 구상화 흑연질 입자 (A) 내부에의 함침도를 제어하는 방법{예를 들어 탄소질 재료 (B1)이나 흑연질 재료 (B2)의 전구체의 점도를 낮게 하여 구상화 흑연질 입자 (A) 내부에 함침시키거나, 나아가 그때 가열, 감압 등에 의하여 함침을 조장시키는 방법 등}을 들 수 있다.Examples of the method for adjusting the pore volume include controlling the density within the particles according to the operating conditions of the spheroidizing device (for example, electric time, pressure addition conditions at the same time as spheroidization) when the spheroidized graphite particles (A) , A method of subjecting the produced spherical graphite particles (A) to compression treatment, a method of subjecting the graphite particles (A) to a compression treatment, a carbonaceous material (B1) as a covering material of the composite graphite particles (C1) A method of controlling the degree of impregnation into the vaginal particles A (for example, by impregnating the inside of the spheroidized graphite particles A by lowering the viscosity of the precursor of the carbonaceous material (B1) or the graphite material (B2) , And furthermore, the impregnation is promoted by heating, decompression, etc.).

〔리튬 이온 2차 전지용 부극 재료〕[Negative electrode material for lithium ion secondary battery]

본 발명의 리튬 이온 2차 전지용 부극 재료(이하, 간단히 부극 재료라고도 기재함)는 상기 혼합 흑연질 입자를 활물질로서 단독 또는 주재로서 사용한 것이다. 부재로서, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 공지된 각종 도전재, 탄소질 입자, 흑연질 입자, 금속질 입자, 또는 이들의 복합 입자를 혼합할 수 있지만, 부재의 혼합비는 질량비로 30% 이하에 그치게 하는 것이 바람직하다.The negative electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention (hereinafter simply referred to as a negative electrode material) uses the above-mentioned mixed graphite particles as an active material alone or as a main material. As the member, various known conductive materials, carbonaceous particles, graphitic particles, metallic particles, or composite particles thereof can be mixed so long as the effect of the present invention is not impaired. However, the mixing ratio of the members is preferably 30% Or less.

부재로서는, 예를 들어 탄소질 또는 흑연질의 섬유, 카본 블랙, 인편형의 인조 흑연이나 천연 흑연 등의 도전재, 소프트 카본이나 하드 카본 등의 탄소질 입자, 구상의 메소카본 소구체의 흑연화물, 또는 메소카본 소구체의 분쇄물의 흑연화물, 코크스나 벌크 메소페이즈의 흑연화물, 벌크 메소페이즈 피치를 분쇄, 산화, 탄화, 흑연화하여 이루어지는 괴상 흑연화물, 복수의 편평형의 흑연질 입자로 구성되는 세공을 갖는 복합 흑연화물, 구상화한 천연 흑연 등의 흑연질 입자를 들 수 있다.Examples of the member include carbonaceous or graphite fibers, carbon black, conductive materials such as artificial graphite and natural graphite, carbonaceous particles such as soft carbon and hard carbon, graphite of spherical mesocarbon small sphere, Or graphite of pulverized mesoporous carbonaceous material, graphite of coke or bulk mesophase, bulk graphite material obtained by pulverizing, oxidizing, carbonizing or graphitizing the bulk mesophase pitch, a pore composed of a plurality of flat graphite particles And graphite particles such as natural graphite which is spheroidized.

또한 이들 부재는, 탄소 재료, 유기 재료, 무기 재료, 금속 재료와의 혼합물, 피복물, 복합물이어도 된다. 계면 활성제, 수지 등의 유기 화합물을 부착 또는 피복한 것이어도 되고, 실리카, 알루미나, 티타니아 등의 금속 산화물의 미립자를 부착 또는 매설한 것이어도 되며, 규소, 주석, 코발트, 니켈, 구리, 산화규소, 산화주석, 티타늄산리튬 등의 금속 또는 금속 화합물을 부착, 매설, 복합, 내포한 것이어도 된다.These members may be a carbon material, an organic material, an inorganic material, a mixture with a metal material, a coating, or a composite. A metal oxide such as silica, alumina, titania, or the like may be adhered or embedded, and silicon, tin, cobalt, nickel, copper, silicon oxide, Tin oxide, lithium titanate, or the like, or a metal compound.

〔리튬 이온 2차 전지용 부극〕[Negative electrode for lithium ion secondary battery]

본 발명의 리튬 이온 2차 전지용 부극(이하, 간단히 부극이라고도 기재함)의 제작은, 통상의 부극 제작 방법에 준하여 행할 수 있는데, 화학적, 전기 화학적으로 안정한 부극을 얻을 수 있는 제작 방법이면 전혀 제한되지 않는다.The negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention (hereinafter, simply referred to as a negative electrode) can be produced in accordance with a conventional negative electrode manufacturing method, but is not limited at all in the case of a production method capable of obtaining a chemically and electrochemically stable negative electrode Do not.

부극의 제작에는, 상기 부극 재료에 결합제를 첨가한 부극 합제(composite anode material)를 사용할 수 있다. 결합제로서는, 전해질에 대하여 화학적 안정성, 전기 화학적 안정성을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들어 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소계 수지, 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올, 스티렌부타디엔 고무, 나아가 카르복시메틸셀룰로오스 등이 사용된다. 이들을 병용할 수도 있다. 결합제는 통상, 부극 합제의 전량 중 1 내지 20질량%의 비율인 것이 바람직하다.For the production of the negative electrode, a composite anode material in which a binder is added to the negative electrode material may be used. As the binder, it is preferable to use those having chemical stability and electrochemical stability with respect to the electrolyte, and examples thereof include fluorine resins such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, polyethylene, polyvinyl alcohol, styrene butadiene rubber, Carboxymethylcellulose and the like are used. These may be used in combination. The binder is usually preferably in a proportion of 1 to 20 mass% of the total amount of the negative electrode mixture.

부극의 제작에는, 부극 제작용의 통상의 용매인 N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드, 물, 알코올 등을 사용할 수 있다.For the production of the negative electrode, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, water, alcohol and the like which are common solvents for producing the negative electrode can be used.

부극은, 예를 들어 부극 합제를 용매에 분산시켜 페이스트상의 부극 합제를 조제한 후, 그 부극 합제를 집전체의 편면 또는 양면에 도포하고 건조하여 제작된다. 이것에 의하여, 부극 합제층(활물질층)이 균일하고 강고하게 집전체에 접착된 부극이 얻어진다.The negative electrode is produced, for example, by dispersing a negative electrode mixture in a solvent to prepare a paste negative electrode mixture, applying the negative electrode mixture to one side or both sides of the current collector, and drying the paste. Thereby, a negative electrode having a negative electrode mixture layer (active material layer) uniformly and firmly adhered to the current collector is obtained.

보다 구체적으로는, 예를 들어 상기 부극 재료의 입자, 불소계 수지 분말 또는 스티렌부타디엔 고무의 수 분산제와 용매를 혼합하여 슬러리로 한 후, 공지된 교반기, 혼합기, 혼련기, 니더 등을 사용하여 교반 혼합하여, 부극 합제 페이스트를 조제한다. 이를 집전체에 도포, 건조하면, 부극 합제층이 균일하고 강고하게 집전체에 접착된다. 부극 합제층의 막 두께는 10 내지 200㎛, 바람직하게는 30 내지 100㎛이다.More specifically, for example, the negative electrode material particles, the fluorine resin powder or the styrene butadiene rubber water dispersant and the solvent are mixed to prepare a slurry, followed by stirring and mixing using a known stirrer, a mixer, a kneader, To prepare a negative electrode material mixture paste. When this is applied to the current collector and dried, the negative electrode material mixture layer is uniformly and strongly adhered to the current collector. The thickness of the negative electrode material mixture layer is 10 to 200 占 퐉, preferably 30 to 100 占 퐉.

또한 부극 합제층은, 상기 부극 재료의 입자와, 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올 등의 수지 분말을 건식 혼합하고, 금형 내에서 핫 프레스 성형하여 제작할 수도 있다. 단, 건식 혼합에서는, 충분한 부극의 강도를 얻기 위하여 많은 결합제를 필요로 하며, 결합제가 과다한 경우에는 방전 용량이나 급속 충방전 효율이 저하되는 경우가 있다.The negative electrode material mixture layer can also be produced by hot-mixing the particles of the negative electrode material with resin powders such as polyethylene and polyvinyl alcohol and hot-pressing them in a mold. However, in the case of dry mixing, a large amount of binder is required to obtain sufficient strength of the negative electrode, and when the binder is excessive, the discharge capacity and the rapid charge / discharge efficiency may be lowered.

부극 합제층을 형성한 후 프레스 가압 등의 압착을 행하면, 부극 합제층과 집전체의 접착 강도를 더 높일 수 있다.When the negative electrode mixture layer is formed and compression is performed by pressing or the like, the bonding strength between the negative electrode mixture layer and the collector can be further increased.

부극 합제층의 밀도는 부극의 체적 용량을 높이는 관점에서 1.70 내지 1.85g/㎤, 특히 1.75 내지 1.85g/㎤인 것이 바람직하다.The density of the negative electrode mixture layer is preferably 1.70 to 1.85 g / cm3, particularly 1.75 to 1.85 g / cm3 from the viewpoint of increasing the volume capacity of the negative electrode.

부극에 사용하는 집전체의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 박(箔)형, 메쉬, 익스팬드 메탈 등의 망형물 등이 바람직하다. 집전체의 재질로서는 구리, 스테인레스, 니켈 등이 바람직하다. 집전체의 두께는 박형의 경우, 바람직하게는 5 내지 20㎛이다.The shape of the current collector used for the negative electrode is not particularly limited, but it is preferable that the current collector is made of a foil, a mesh, an expanded metal or the like. The material of the current collector is preferably copper, stainless steel, nickel or the like. The thickness of the current collector is preferably 5 to 20 占 퐉 in the case of a thin shape.

〔리튬 이온 2차 전지〕[Lithium ion secondary battery]

본 발명의 리튬 이온 2차 전지는 상기 부극을 사용하여 형성된다.The lithium ion secondary battery of the present invention is formed using the negative electrode.

본 발명의 2차 전지는 상기 부극을 사용하는 것 이외에는 특별히 한정되지 않으며, 다른 전지 구성 요소에 대해서는 일반적인 2차 전지의 요소에 준한다. 즉, 전해액, 부극 및 정극을 주된 전지 구성 요소로 하며, 이들 요소가, 예를 들어 전지 캔 내에 봉입되어 있다. 그리고 부극 및 정극은 각각 리튬 이온의 담지체로서 작용하며, 충전 시에는 부극으로부터 리튬 이온이 이탈한다.The secondary battery of the present invention is not particularly limited except that the negative electrode is used, and other battery components are based on elements of a general secondary battery. That is, an electrolyte, a negative electrode, and a positive electrode are used as main battery components, and these elements are enclosed in a battery can, for example. The negative electrode and the positive electrode each function as a carrier of lithium ions, and lithium ions are separated from the negative electrode during charging.

[정극][Positive]

본 발명의 2차 전지에 사용되는 정극은, 예를 들어 정극 재료와 결합제 및 도전재로 이루어지는 정극 합제를 집전체의 표면에 도포함으로써 형성된다. 정극의 재료(정극 활물질)로서는 리튬 화합물이 사용되는데, 충분한 양의 리튬을 흡장/탈리할 수 있는 것을 선택하는 것이 바람직하다. 예를 들어 리튬 함유 전이 금속 산화물, 전이 금속 칼코겐화물, 바나듐 산화물, 그 외의 리튬 화합물, 화학식 MXMo6OS8-Y(식 중, X는 0≤X≤4, Y는 0≤Y≤1의 범위 수치이고, M은 적어도 1종의 전이 금속 원소임)로 표시되는 셰브렐상 화합물, 활성탄, 활성 탄소 섬유 등을 사용할 수 있다. 상기 바나듐산화물은 V2O5, V6O13, V2O4, V3O8 등이다.The positive electrode used in the secondary battery of the present invention is formed, for example, by applying a positive electrode mixture composed of a positive electrode material, a binder and a conductive material to the surface of the current collector. As the material (positive electrode active material) of the positive electrode, a lithium compound is used, and it is preferable to select a material capable of absorbing / desorbing a sufficient amount of lithium. For example, a lithium-containing transition metal oxide, a transition metal chalcogenide, a vanadium oxide, other lithium compounds, a compound represented by the formula M X Mo 6 OS 8 -Y wherein X is 0? X? 4, Y is 0? 1, and M is at least one kind of transition metal element), activated charcoal, activated carbon fiber and the like can be used. The vanadium oxide is V 2 O 5 , V 6 O 13 , V 2 O 4 , V 3 O 8, and the like.

상기 리튬 함유 전이 금속합 산화물은 리튬과 전이 금속의 복합 산화물이며, 리튬과 2종류 이상의 전이 금속을 고용시킨 것이어도 된다. 복합 산화물은 단독으로도, 2종류 이상 조합하여 사용해도 된다. 리튬 함유 전이 금속합 산화물은, 구체적으로는 LiM11 - XM2XO2(식 중, X는 0≤X≤1의 범위 수치이고, M1, M2는 적어도 1종의 전이 금속 원소임), 또는 LiM11 - YM2YO4(식 중, Y는 0≤Y≤1의 범위 수치이고, M1, M2는 적어도 1종의 전이 금속 원소임)로 표시된다.The lithium-containing transition metal alloy oxide is a composite oxide of lithium and a transition metal, and may be a solid solution of lithium and two or more transition metals. The composite oxides may be used alone or in combination of two or more. Specifically, the lithium-containing transition metal alloy oxide is LiM1 1 - X M2 X O 2 (wherein X is a range value of 0? X? 1, and M1 and M2 are at least one transition metal element), or LiM1 1 - Y M2 Y O 4 wherein Y is a range value of 0 ? Y ? 1 , and M1 and M2 are at least one transition metal element.

M1, M2로 표시되는 전이 금속 원소는 Co, Ni, Mn, Cr, Ti, V, Fe, Zn, Al, In, Sn 등이며, 바람직한 것은 Co, Mn, Cr, Ti, V, Fe, Al 등이다. 바람직한 구체예는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiNi0.9Co0.1O2, LiNi0.5Co0.5O2 등이다.Mn, Cr, Ti, V, Fe, Al and the like are preferably used as the transition metal element represented by M1, M2, Mn, Cr, Ti, V, Fe, Zn, to be. Preferred examples are LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiNi 0.9 Co 0.1 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.5 O 2, and the like.

리튬 함유 전이 금속 산화물은, 예를 들어 리튬, 전이 금속의 산화물, 수산화물, 염류 등을 출발 원료로 하여, 이들 출발 원료를 원하는 금속 산화물의 조성에 따라 혼합하고, 산소 분위기 하, 600 내지 1000℃의 온도에서 소성함으로써 얻을 수 있다.The lithium-containing transition metal oxide may be prepared by mixing, as starting materials, lithium, transition metal oxides, hydroxides, salts, and the like, according to the composition of the desired metal oxide and mixing the starting materials in an oxygen atmosphere at a temperature of 600 to 1000 占 폚 Followed by calcination at a temperature.

정극 활물질은, 상기 리튬 화합물을 단독으로 사용해도, 2종류 이상 병용해도 된다. 또한 정극 중에 탄산리튬 등의 알칼리 탄산염을 첨가할 수 있다.As the positive electrode active material, the lithium compound may be used singly or in combination of two or more. Further, an alkali carbonate such as lithium carbonate may be added to the positive electrode.

정극은, 예를 들어 상기 리튬 화합물, 결합제 및 정극에 도전성을 부여하기 위한 도전재를 포함하는 정극 합제를 집전체의 편면 또는 양면에 도포하여 정극 합제층을 형성하여 제작된다. 결합제로서는, 부극의 제작에 사용되는 것과 동일한 것을 사용 가능하다. 도전재로서는 흑연, 카본 블랙 등의 탄소 재료가 사용된다.The positive electrode is produced, for example, by applying the positive electrode mixture containing the lithium compound, the binder and the conductive material for imparting conductivity to the positive electrode to one surface or both surfaces of the current collector to form a positive electrode mixture layer. As the binder, the same materials as those used for producing the negative electrode can be used. As the conductive material, carbon materials such as graphite and carbon black are used.

정극도 부극과 마찬가지로, 정극 합제(composite cathode material)를 용매에 분산시켜 페이스트상으로 한 정극 합제를 집전체에 도포, 건조하여 정극 합제층을 형성해도 되며, 정극 합제층을 형성한 후, 추가로 프레스 가압 등의 압착을 행해도 된다. 이것에 의하여 정극 합제층이 균일하고 강고하게 집전재에 접착된다.As in the case of the positive electrode negative electrode, a positive electrode mixture may be formed by dispersing a composite cathode material in a solvent and applying the positive electrode mixture in paste form to the current collector, followed by drying to form a positive electrode mixture layer. And press-bonding such as press-pressing may be performed. As a result, the positive electrode material mixture layer is uniformly and strongly adhered to the current collector.

집전체의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 박형, 메쉬, 익스팬드 메탈 등의 망형 등의 것이 바람직하다. 집전체의 재질은 알루미늄, 스테인레스, 니켈 등이다. 그 두께는, 박형의 경우, 10 내지 40㎛가 적합하다.The shape of the current collector is not particularly limited, but it is preferable that the current collector is thin, mesh, expanded metal or the like. The material of the current collector is aluminum, stainless steel, nickel and the like. The thickness is preferably 10 to 40 占 퐉 in the case of a thin shape.

[비수 전해질][Non-aqueous electrolyte]

본 발명의 2차 전지에 사용하는 비수 전해질(전해액)은 통상의 비수 전해액에 사용되는 전해질염이다. 전해질염으로서는, 예를 들어 LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiClO4, LiB(C6H5)4, LiCl, LiBr, LiCF3SO3, LiCH3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiC(CF3SO2)3, LiN(CF3CH2OSO2)2, LiN(CF3CF2OSO2)2, LiN(HCF2CF2CH2OSO2)2, LiN[(CF3)2CHOSO2]2, LiB[C6H3(CF3)2]4, LiAlCl4, LiSiF5 등의 리튬염을 사용할 수 있다. 특히 LiPF6, LiBF4가 산화 안정성의 관점에서 바람직하다.The nonaqueous electrolyte (electrolytic solution) used in the secondary battery of the present invention is an electrolytic salt used in ordinary nonaqueous electrolytic solution. As the electrolyte salt, such as LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6 , LiClO 4, LiB (C 6 H 5) 4, LiCl, LiBr, LiCF 3 SO 3, LiCH 3 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2 , LiC (CF 3 SO 2) 3, LiN (CF 3 CH 2 OSO 2) 2, LiN (CF 3 CF 2 OSO 2) 2, LiN (HCF 2 CF 2 CH 2 OSO 2) 2, LiN [(CF 3 ) 2 CHOSO 2 ] 2 , LiB [C 6 H 3 (CF 3 ) 2 ] 4 , LiAlCl 4 , and LiSiF 5 . Particularly, LiPF 6 and LiBF 4 are preferable from the viewpoint of oxidation stability.

전해액의 전해질염 농도는 0.1 내지 5㏖/L가 바람직하고, 0.5 내지 3㏖/L가 더 바람직하다.The electrolyte salt concentration of the electrolytic solution is preferably 0.1 to 5 mol / L, more preferably 0.5 to 3 mol / L.

비수 전해질은 액상으로 해도 되고, 고체, 겔상 등의 고분자 전해질로 해도 된다. 전자의 경우, 비수 전해질 전지는 소위 리튬 이온 2차 전지로서 구성되고, 후자의 경우에는 각각 고분자 고체 전해질 전지, 고분자 겔 전해질 전지 등의 고분자 전해질 전지로서 구성된다.The non-aqueous electrolyte may be a liquid, or a polymer electrolyte such as a solid or a gel. In the former case, the nonaqueous electrolyte battery is constituted as a so-called lithium ion secondary battery, and in the latter case, it is constituted as a polymer electrolyte battery such as a polymer solid electrolyte battery and a polymer gel electrolyte battery.

비수 전해질액을 구성하는 용매로서는 에틸렌카르보네이트, 프로필렌카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 디에틸카르보네이트 등의 카르보네이트, 1,1- 또는 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 테트라히드로푸란, 2-메틸테트라히드로푸란, γ-부티로락톤, 1,3-디옥솔란, 4-메틸-1,3-디옥솔란, 아니솔, 디에틸에테르 등의 에테르, 술포란, 메틸술포란 등의 티오에테르, 아세토니트릴, 클로로니트릴, 프로피오니트릴 등의 니트릴, 붕산트리메틸, 규산테트라메틸, 니트로메탄, 디메틸포름아미드, N-메틸피롤리돈, 아세트산에틸, 트리메틸오르토포름에이트, 니트로벤젠, 염화벤조일, 브롬화벤조일, 테트라히드로티오펜, 디메틸술폭시드, 3-메틸-2-옥사졸리돈, 에틸렌글리콜, 디메틸술파이드 등의 비프로톤성 유기 용매 등을 사용할 수 있다.Examples of the solvent constituting the nonaqueous electrolyte solution include carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate, 1,1- or 1,2-dimethoxyethane, 1,2 Ether such as diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran,? -Butyrolactone, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, anisole, diethyl ether, A nitrile such as acetonitrile, chloronitrile or propionitrile, a nitrile such as trimethyl borate, tetramethyl silicate, nitromethane, dimethyl formamide, N-methyl pyrrolidone, ethyl acetate, trimethyl ortho Propionic organic solvents such as formate, nitrobenzene, benzoyl chloride, benzoyl bromide, tetrahydrothiophene, dimethyl sulfoxide, 3-methyl-2-oxazolidone, ethylene glycol, dimethyl sulfide and the like can be used.

상기 고분자 전해질을 사용하는 경우에는, 가소제(비수 전해액)로 겔화된 고분자 화합물을 매트릭스로서 사용하는 것이 바람직하다. 매트릭스를 구성하는 고분자 화합물로서는, 폴리에틸렌옥사이드나 그의 가교체 등의 에테르계 고분자 화합물, 폴리메타크릴레이트계 고분자 화합물, 폴리아크릴레이트계 고분자 화합물, 폴리비닐리덴플루오라이드나 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체 등의 불소계 고분자 화합물 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 폴리비닐리덴플루오라이드나 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체 등의 불소계 고분자 화합물을 사용하는 것이 특히 바람직하다.When the above polymer electrolyte is used, it is preferable to use a polymer compound gelled with a plasticizer (non-aqueous electrolyte) as a matrix. Examples of the polymer compound constituting the matrix include ether-based polymer compounds such as polyethylene oxide and its crosslinked product, polymethacrylate-based polymer compounds, polyacrylate-based polymer compounds, polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoro Propylene copolymer and the like may be used alone or in combination. It is particularly preferable to use a fluorinated polymer compound such as polyvinylidene fluoride or vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer.

상기 고분자 고체 전해질 또는 고분자 겔 전해질에는 가소제가 배합된다. 가소제로서 상기 전해질염이나 비수 용매를 사용할 수 있다. 고분자 겔 전해질의 경우, 가소제인 비수 전해액 내의 전해질염 농도는 0.1 내지 5㏖/L가 바람직하고, 0.5 내지 2㏖/L이 더 바람직하다.The polymer solid electrolyte or the polymer gel electrolyte is mixed with a plasticizer. As the plasticizer, the electrolyte salt or non-aqueous solvent may be used. In the case of the polymer gel electrolyte, the electrolyte salt concentration in the non-aqueous electrolyte as the plasticizer is preferably 0.1 to 5 mol / L, more preferably 0.5 to 2 mol / L.

상기 고분자 고체 전해질의 제작 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 매트릭스를 구성하는 고분자 화합물, 리튬염 및 비수 용매(가소제)를 혼합하고 가열하여 고분자 화합물을 용융시키는 방법, 혼합용 유기 용매에 고분자 화합물, 리튬염 및 비수 용매(가소제)를 용해시킨 후 혼합용 유기 용매를 증발시키는 방법, 중합성 단량체, 리튬염 및 비수 용매(가소제)를 혼합하고, 혼합물에 자외선, 전자선, 분자선 등을 조사하여 중합성 단량체를 중합시켜, 고분자 화합물을 얻는 방법 등을 들 수 있다.The method of producing the polymer solid electrolyte is not particularly limited. For example, a method in which a polymer compound constituting the matrix, a lithium salt and a nonaqueous solvent (plasticizer) are mixed and heated to melt the polymer compound, a method in which a polymer compound, a lithium salt and a nonaqueous solvent (plasticizer) are dissolved in an organic solvent for mixing A method of mixing a polymerizable monomer, a lithium salt and a nonaqueous solvent (plasticizer), and a method of polymerizing a polymerizable monomer by irradiating ultraviolet rays, electron beams, molecular beams or the like to the mixture to obtain a polymer compound .

고분자 고체 전해질 중의 비수 용매(가소제)의 비율은 10 내지 90질량%가 바람직하고, 30 내지 80질량%가 더 바람직하다. 10질량% 미만이면 도전율이 낮아지고, 90질량%을 초과하면 기계적 강도가 약해져 제막하기 어려워진다.The ratio of the nonaqueous solvent (plasticizer) in the polymer solid electrolyte is preferably from 10 to 90 mass%, more preferably from 30 to 80 mass%. When the content is less than 10% by mass, the electrical conductivity is lowered. When the content exceeds 90% by mass, the mechanical strength is weakened, and film formation becomes difficult.

본 발명의 리튬 이온 2차 전지에 있어서는 세퍼레이터를 사용할 수도 있다.In the lithium ion secondary battery of the present invention, a separator may be used.

세퍼레이터의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 직포, 부직포, 합성 수지제 미다공막 등을 들 수 있다. 합성 수지제 미다공막이 적합한데, 그 중에서도 폴리올레핀계 미다공막이 두께, 막 강도, 막 저항 면에서 적합하다. 구체적으로는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌제 미다공막, 또는 이들을 복합한 미다공막 등이다.The material of the separator is not particularly limited, and examples thereof include a woven fabric, a nonwoven fabric, and a synthetic resin microporous membrane. A synthetic resin microporous membrane is suitable, and in particular, a polyolefin microporous membrane is preferable in terms of thickness, membrane strength and membrane resistance. Specifically, it is a polyethylene or polypropylene microporous membrane, or a microporous membrane composed of these membranes.

본 발명의 2차 전지는 상기 부극, 정극 및 비수 전해질을, 예를 들어 부극, 비수 전해질, 정극의 순으로 적층하고 전지의 외장재 내에 수용함으로써 제작된다.The secondary battery of the present invention is produced by stacking the negative electrode, the positive electrode and the nonaqueous electrolyte in the order of, for example, a negative electrode, a nonaqueous electrolyte and a positive electrode, and accommodating the negative electrode, the positive electrode and the non-

또한 부극과 정극의 외측에 비수 전해질을 배치하도록 해도 된다.Further, a non-aqueous electrolyte may be disposed outside the negative electrode and the positive electrode.

본 발명의 2차 전지 구조는 특별히 한정되지 않으며, 그 형상, 형태에 대해서도 특별히 한정되는 것은 아니고, 용도, 탑재 기기, 요구되는 충방전 용량 등에 따라 원통형, 각형, 코인형, 버튼형 등 중에서 임의로 선택할 수 있다. 더 안정성이 높은 밀폐형 비수 전해액 전지를 얻기 위해서는, 과충전 등의 이상 시에 전지 내압 상승을 감지하여 전류를 차단시키는 수단을 구비한 것임이 바람직하다.The structure of the secondary battery of the present invention is not particularly limited and the shape and the shape of the secondary battery of the present invention are not particularly limited and may be selected arbitrarily from a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, a button shape, have. In order to obtain a more stable sealed nonaqueous electrolyte battery, it is preferable that the battery includes a means for detecting an increase in the internal pressure of the battery when the battery is overcharged, thereby blocking the current.

고분자 전해질 전지의 경우에는, 라미네이트 필름에 봉입한 구조로 할 수도 있다.In the case of a polymer electrolyte battery, the battery may be sealed in a laminated film.

실시예Example

이하에, 본 발명을 실시예에 의하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described concretely with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

실시예 및 비교예에 있어서는, 도 1에 도시한 바와 같은 구성의 평가용의 버튼형 2차 전지를 제작하여 평가하였다. 그 전지는 본 발명의 목적에 기초하여, 공지된 방법에 준거하여 제작할 수 있다.In the Examples and Comparative Examples, a button-type secondary battery for evaluation having the structure shown in Fig. 1 was produced and evaluated. The battery can be manufactured in accordance with a known method based on the object of the present invention.

(실시예 1)(Example 1)

〔구상화 흑연질 입자 (A)의 조제〕[Preparation of spheroidized graphite particles (A)]

평균 입자경 55㎛의 인편형 천연 흑연을 분쇄하면서, 전동시키면서 폴딩 가공을 실시하고 구상으로 부형하여, 평균 입자경이 12㎛, 평균 애스펙트비가 1.4, (d002)가 0.3357㎚, 비표면적이 7.0㎡/g, 수은 포로시미터에 의한 세공 직경 0.5㎛ 이하의 세공 용적이 0.12ml/g으로 조정하였다.And while milling the flake-shaped natural graphite having an average particle size 55㎛, while electric conducting folding process and ended in spherical shape, average particle size 12㎛, the average aspect ratio is 1.4, (d 002) is 0.3357㎚, the specific surface area 7.0㎡ / g and a pore volume of 0.5 탆 or less in diameter by a mercury porosimeter was adjusted to 0.12 ml / g.

이 구상의 흑연질 입자를 금형 프레스에 의하여 0.5ton/㎠의 압력으로 압축 처리하여, 평균 입자경이 12㎛, 평균 애스펙트비가 1.8, (d002)가 0.3357㎚, 비표면적이 6.5㎡/g, 수은 포로시미터에 의한 세공 직경 0.5㎛ 이하의 세공 용적이 0.08ml/g으로 조정하였다.The spherical graphite particles were subjected to compression treatment at a pressure of 0.5 ton / cm 2 by a mold press to obtain an average particle size of 12 μm, an average aspect ratio of 1.8, (d 002 ) of 0.3357 nm, a specific surface area of 6.5 m 2 / The pore volume was adjusted to 0.08 ml / g by a porosimeter with a pore diameter of 0.5 m or less.

〔복합 흑연질 입자 (C1)의 조제〕[Preparation of composite graphite particles (C1)]

상기 구상화 흑연질 입자 (A) 100질량부, 탄소질 재료 (B1)의 전구체로서, 연화점 80℃, 잔탄율 50%의 콜타르 피치의 분쇄품(평균 입자경 4㎛) 8질량부, 평균 입자경 5㎛의 인편형 천연 흑연 2질량부를 혼합하고, 회전 가마에서 질소 분위기 하, 500℃에서 1시간 1차 소성을 행한 후, 질소 분위기 하, 1100℃에서 3시간 소성 처리를 행하여, 탄소질 재료 (B1)과 구상화 흑연질 입자 (A)로 이루어지는 복합 흑연질 입자 (C1)을 얻었다., 100 parts by mass of the spheroidized graphite particles (A), 8 parts by mass of a pulverized product (average particle size: 4 탆) of a coal tar pitch having a softening point of 80 캜 and a balance ratio of 50% as a precursor of the carbonaceous material (B1) And 2 parts by mass of scaly natural graphite were mixed and subjected to a first firing at 500 DEG C under a nitrogen atmosphere in a rotary kiln for one hour, followed by a firing treatment at 1100 DEG C for 3 hours under a nitrogen atmosphere to obtain a carbonaceous material (B1) And the spheroidized graphite particles (A) were obtained.

얻어진 복합 흑연질 입자 (C1)은, 눈 크기 53㎛의 체 처리에 의한 체 수율이 99.8%로 높았으며, 실질적으로 미융착이었다. 체를 통과한 것을 회수하여 분석하면, 평균 입자경이 13㎛, 평균 애스펙트비가 1.8, (d002)가 0.3357㎚, 비표면적이 3.6㎡/g, 수은 포로시미터에 의한 세공 직경 0.5㎛ 이하의 세공 용적이 0.06ml/g이었다.The composite graphite particles (C1) obtained had a high sieve yield of 99.8% by sieving with an eye size of 53 탆 and were practically unfused. (D 002 ) of 0.3357 nm, a specific surface area of 3.6 m &lt; 2 &gt; / g, a pore diameter of 0.5 m or less by mercury porosimetry, The volume was 0.06 ml / g.

주사형 전자 현미경에서 복합 흑연질 입자 (C1)을 관찰한 바, 표면에 인편형 천연 흑연이 부착되어 있지만 평활한 타원체형의 피복 흑연질 입자였다. 콜타르 피치에 유래하는 소성 탄소 단독의 입자는 관찰되지 않았으며, 또한 융착부의 해쇄에 유래하는 분쇄 파단면도 관찰되지 않았다.Observation of the composite graphite particles (C1) in a scanning electron microscope revealed that the coated graphite particles had smooth ellipsoidal shape with natural scale graphite attached to the surface. No particles of calcined carbon originating from the coal tar pitch were observed and no crushing fracture profile derived from the crushing of the fused portion was observed.

〔복합 흑연질 입자 (C2)의 조제〕[Preparation of composite graphite particles (C2)]

상기 구상화 흑연질 입자 (A) 100질량부, 흑연질 재료 (B2)의 전구체로서, 연화점 270℃, 잔탄율 80%의 콜타르 피치 열처리품의 분쇄품(평균 입자경 5㎛) 25질량부를 혼합하고, 회전 가마에서 질소 분위기 하, 500℃에서 1시간 1차 소성을 행한 후, 비산화성 분위기에서 2800℃에서 5시간 흑연화 처리를 행하여, 흑연질 재료 (B2)와 구상화 흑연질 입자 (A)로 이루어지는 복합 흑연질 입자 (C2)를 얻었다.100 parts by mass of the above-mentioned spheroidized graphite particles (A) and 25 parts by mass of a pulverized product (average particle size 5 μm) of a calcareous pitch heat treatment product having a softening point of 270 ° C and a residual carbon percentage of 80% were mixed as a precursor of the graphite material (B2) The graphite was subjected to a first calcination in a kiln under a nitrogen atmosphere at 500 DEG C for 1 hour and then subjected to a graphitization treatment at 2800 DEG C for 5 hours in a non-oxidizing atmosphere to obtain a composite of graphitic material (B2) and spheroidized graphite particles To obtain graphitized particles (C2).

얻어진 복합 흑연질 입자 (C2)는 눈 크기 53㎛의 체 처리에 의한 체 수율이 99.5%로 높았으며, 실질적으로 미융착이었다. 체를 통과한 것을 회수하여 분석하면, 평균 입자경이 14㎛, 평균 애스펙트비가 1.8, (d002)가 0.3358㎚, 비표면적이 0.6㎡/g, 수은 포로시미터에 의한 세공 직경 0.5㎛ 이하의 세공 용적이 0.04ml/g이었다.The composite graphite particles (C2) obtained had a sieve yield of 99.5% by sieving with an eye size of 53 탆 and were substantially unfused. (D 002 ) of 0.3358 nm, a specific surface area of 0.6 m 2 / g, a pore diameter of 0.5 μm or less by mercury porosimetry, and the like. The volume was 0.04 ml / g.

주사형 전자 현미경으로 복합 흑연질 입자 (C2)를 관찰한 바, 표면이 평활한 타원체형의 피복 흑연질 입자였다. 콜타르 피치 열처리품에 유래하는 흑연화물 단독의 입자는 관찰되지 않았으며, 또한 융착부의 해쇄에 유래하는 분쇄 파단면도 관찰되지 않았다.Composite graphite particles (C2) were observed with a scanning electron microscope and it was an elliptical coated graphite particle having a smooth surface. No particles of graphite alone derived from the coal tar pitch heat treatment were observed, and no crushing fracture profile derived from the crushing of the fused portion was observed.

〔혼합 흑연질 입자의 조제〕[Preparation of mixed graphite particles]

상기 복합 흑연질 입자 (C1) 50질량부와 복합 흑연질 입자 (C2) 50질량부를 혼합하였다. 그 혼합물은 평균 입자경이 14㎛, 평균 애스펙트비가 1.8, (d002)가 0.3358㎚, 비표면적이 2.1㎡/g, 수은 포로시미터에 의한 세공 직경 0.5㎛ 이하의 세공 용적이 0.05ml/g, 300회의 탭 밀도가 1.21g/㎤였다.50 parts by mass of the composite graphite particles (C1) and 50 parts by mass of the composite graphite particles (C2) were mixed. This mixture is the average particle diameter 14㎛, the average aspect ratio is 1.8, (d 002) is 0.3358㎚, a specific surface area of 2.1㎡ / g, is 0.05ml / g pore volume of pore diameters less than 0.5㎛ by mercury captive meter, 300 tap density was 1.21 g / cm &lt; 3 &gt;.

그 혼합물에 대하여, 임의의 200점에 있어서의 라만 스펙트럼의 1360cm-1 주변의 피크 강도(I1360)와 1580cm-1 주변의 피크 강도(I1580)의 강도비(I1360/I1580) 분포를 측정한 결과를 도 2에 나타낸다. 강도비(I1360/I1580)가 0.04 및 0.172 근방에 극대 피크를 나타내었다.Relative to the mixture, the Raman spectrum of the intensity ratio (I 1360 / I 1580) of the distribution of the peak intensity near 1360cm -1 (I 1360) and the peak intensity (I 1580) of around 1580cm -1 of an arbitrary point 200 The measurement results are shown in Fig. Intensity ratio (I 1360 / I 1580 ) showed a maximum peak near 0.04 and 0.172.

[부극 합제의 조제][Preparation of negative electrode mixture]

상기 부극 재료 98질량부, 결합제인 카르복시메틸셀룰로오스 1질량부 및 스티렌부타디엔 고무 1질량부를 물에 넣고 교반하여 부극 합제 페이스트를 조제하였다.98 parts by mass of the negative electrode material, 1 part by mass of carboxymethyl cellulose as a binder and 1 part by mass of styrene butadiene rubber were added to water and stirred to prepare a negative electrode material mixture paste.

[작용 전극의 제작][Production of working electrode]

상기 부극 합제 페이스트를 두께 16㎛의 구리박 상에 균일한 두께로 도포하고, 나아가 진공 중, 90℃에서 분산매의 물을 증발시켜 건조하였다. 다음으로, 이 구리박 상에 도포된 부극 합제를 핸드 프레스에 의하여 12kN/㎠(120㎫)로 가압하고, 나아가 직경 15.5㎜의 원 형상으로 펀칭함으로써, 구리박에 밀착된 부극 합제층(두께 60㎛)을 갖는 작용 전극을 제작하였다. 부극 합제층의 밀도는 1.75g/㎤였다. 작용 전극에는 신장, 변형이 없었으며, 단면에서 본 집전체에 오목부가 없었다.The negative electrode material mixture paste was applied on a copper foil having a thickness of 16 mu m to a uniform thickness, and further the water of the dispersion medium was evaporated in a vacuum at 90 deg. Subsequently, the negative electrode material mixture applied on the copper foil was pressed by a hand press at 12 kN / cm 2 (120 MPa) and further punched into a circular shape with a diameter of 15.5 mm to form a negative electrode mixture layer Mu m) was prepared. The density of the negative electrode mixture layer was 1.75 g / cm 3. There was no elongation or deformation of the working electrode, and there was no recess in the current collector viewed from the cross section.

[대극의 제작][Production of the main pole]

리튬 금속박을 니켈 네트에 압박하고 직경 15.5㎜의 원 형상으로 펀칭하여, 니켈 네트로 이루어지는 집전체와, 그 집전체에 밀착된 리튬 금속박(두께 0.5㎜)으로 이루어지는 대극을 제작하였다.A lithium metal foil was pressed against a nickel net and punched into a circular shape having a diameter of 15.5 mm to prepare a collector composed of a nickel net and a lithium metal foil (thickness: 0.5 mm) adhered to the collector.

[전해액·세퍼레이터][Electrolyte / Separator]

에틸렌카르보네이트 33vol%-메틸에틸카르보네이트 67vol%의 혼합 용매에 LiPF6을 1㏖/L로 되는 농도로 용해시켜 비수 전해액을 조제하였다. 얻어진 비수 전해액을 폴리프로필렌 다공질체(두께 20㎛)에 함침시켜, 전해액이 함침된 세퍼레이터를 제작하였다.Aqueous electrolyte was prepared by dissolving LiPF 6 in a mixed solvent of 33 vol% of methylene carbonate and 67 vol% of methylene carbonate at a concentration of 1 mol / L. The resultant nonaqueous electrolyte solution was impregnated with a polypropylene porous body (thickness: 20 mu m) to prepare a separator impregnated with an electrolytic solution.

[평가 전지의 제작][Production of Evaluation Battery]

평가 전지로서 도 1에 도시하는 버튼형 2차 전지를 제작하였다.A button-type secondary battery as shown in Fig. 1 was produced as an evaluation cell.

외장 컵(1)과 외장 캔(3)은, 그 주연부에 있어서 절연 개스킷(6)을 개재시키고 양 주연부를 코킹하여 밀폐하였다. 그 내부에 외장 캔(3)의 내면부터 순서대로, 니켈 네트로 이루어지는 집전체(7a), 리튬박을 포함하는 원통형의 대극(4), 전해액이 함침된 세퍼레이터(5), 부극 합제로 이루어지는 원반형의 작용 전극(2), 및 구리박으로 이루어지는 집전체(7b)가 적층된 전지이다.The external cup (1) and the external can (3) were caulked at their periphery with insulating gasket (6) sandwiched between both peripheral edges. A separator 5 impregnated with an electrolytic solution and a separator 5 impregnated with an electrolytic solution and a separator 5 made of a negative electrode mixture in this order from the inner surface of the outer can 3 in this order, A working electrode 2, and a current collector 7b made of copper foil.

평가 전지는, 전해액이 함침된 세퍼레이터(5)를, 집전체(7b)에 밀착된 작용 전극(2)과, 집전재(7a)에 밀착된 대극(4) 사이에 끼워서 적층한 후, 작용 전극(2)을 외장 컵(1) 내에, 대극(4)을 외장 캔(3) 내에 수용하여 외장 컵(1)과 외장 캔(3)을 맞추고, 나아가 외장 컵(1)과 외장 캔(3)의 주연부에 절연 개스킷(6)을 개재시키고 양 주연부를 코킹하여 밀폐하여 제작하였다.The evaluation cell is obtained by laminating the separator 5 impregnated with the electrolytic solution between the working electrode 2 adhered to the current collector 7b and the counter electrode 4 adhered to the current collector 7a, The outer can 1 and the outer can 3 are accommodated by accommodating the outer can 1 and the outer can 3 in the outer cup 1 and the outer can 3, With an insulating gasket 6 interposed therebetween, and both peripheral edges were caulked and sealed.

평가 전지는, 실전지에 있어서, 부극 활물질로서 사용 가능한 흑연질물 입자를 함유하는 작용 전극(2)과, 리튬 금속박으로 이루어지는 대극(4)으로 구성되는 전지이다.The evaluation battery is a battery composed of a working electrode 2 containing graphite particles usable as a negative electrode active material and a counter electrode 4 made of a lithium metal foil in an actual battery.

상기와 같이 제작된 평가 전지에 대하여, 25℃의 온도 하에서 하기와 같은 충방전 시험을 행하고, 질량당 방전 용량, 체적당 방전 용량, 초기 충방전 효율, 급속 충전율, 급속 방전율 및 사이클 특성을 평가하였다. 평가 결과를 표 1(표 1-1 및 표 1-2를 가리킴. 이하 동일)에 나타낸다.The evaluation battery thus prepared was subjected to the following charge / discharge test at a temperature of 25 캜 to evaluate the discharge capacity per mass, the discharge capacity per volume, the initial charge / discharge efficiency, the rapid charge rate, the rapid discharge rate and the cycle characteristics . The evaluation results are shown in Table 1 (refer to Table 1-1 and Table 1-2, the same applies hereinafter).

[질량당 방전 용량, 체적당 방전 용량][Discharge capacity per mass, discharge capacity per volume]

회로 전압이 0㎷에 도달할 때까지 0.9㎃의 정전류 충전을 행한 후, 정전압 충전으로 전환하고 전류값이 20㎂로 될 때까지 충전을 계속하였다. 그 사이의 통전량으로부터 질량당 충전 용량을 구하였다. 그 후, 120분 간 휴지하였다. 다음으로 0.9㎃의 전류값으로 회로 전압이 1.5V에 도달할 때까지 정전류 방전을 행하고, 이 사이의 통전량으로부터 질량당 방전 용량을 구하였다. 이를 제1 사이클로 하였다. 제1 사이클에 있어서의 충전 용량과 방전 용량으로부터, 다음 식에 의하여 초기 충방전 효율을 계산하였다.The constant current charging was performed at 0.9 mA until the circuit voltage reached 0 V, then the charging was switched to the constant voltage charging and the charging was continued until the current value became 20 A. And the charge capacity per mass was obtained from the amount of electricity flowing therebetween. Thereafter, it was stopped for 120 minutes. Next, constant-current discharge was performed until the circuit voltage reached 1.5 V at a current value of 0.9 mA, and the discharge capacity per mass was obtained from the amount of electricity flowing therebetween. This was the first cycle. From the charging capacity and the discharge capacity in the first cycle, the initial charge-discharge efficiency was calculated by the following formula.

초기 충방전 효율(%)=(방전 용량/ 충전 용량)×100Initial charge / discharge efficiency (%) = (discharge capacity / charge capacity) × 100

또한 이 시험에서는, 리튬 이온을 부극 재료에 흡장하는 과정을 충전, 부극 재료로부터 이탈하는 과정을 방전으로 하였다.Further, in this test, the process of charging lithium ions into the negative electrode material and discharging the lithium ions from the negative electrode material was regarded as discharging.

[급속 충전율][Rapid charge rate]

제1 사이클에 이어서 제2 사이클로 급속 충전을 행하였다.Fast charging was performed in the second cycle following the first cycle.

회로 전압이 0㎷에 도달할 때까지 전류값을 제1 사이클의 8배인 7.2㎃로 하여 정전류 충전을 행하여 정전류 충전 용량을 구하고, 다음 식으로부터 급속 충전율을 계산하였다.The constant current charging was carried out at 7.2 mA, which is eight times the first cycle, until the circuit voltage reached 0., And the constant current charging capacity was determined. The rapid charging rate was calculated from the following equation.

급속 충전율(%)=(제2 사이클에 있어서의 정전류 충전 용량/제1 사이클에 있어서의 방전 용량)×100Fast charge rate (%) = (constant current charge capacity in the second cycle / discharge capacity in the first cycle) × 100

[급속 방전율][Rapid discharge rate]

다른 평가 전지를 사용하여, 제1 사이클에 이어서 제2 사이클로 급속 방전을 행하였다. 상기와 마찬가지로 제1 사이클을 행한 후, 제1 사이클과 마찬가지로 충전하고, 이어서 전류값을 제1 사이클의 20배인 18㎃로 하여 회로 전압이 1.5V에 도달할 때까지 정전류 방전을 행하였다. 이 사이의 통전량으로부터 질량당 방전 용량을 구하고, 다음 식에 의하여 급속 방전율을 계산하였다.Using another evaluation cell, rapid discharging was performed in the second cycle following the first cycle. After performing the first cycle as described above, the battery was charged in the same manner as in the first cycle, and then the constant current discharge was performed until the circuit voltage reached 1.5 V at 18 mA which was 20 times the first cycle. The discharge capacity per mass was obtained from the amount of electricity flowing therebetween, and the rapid discharge rate was calculated by the following equation.

급속 방전율(%)=(제2 사이클에 있어서의 방전 용량/제1 사이클에 있어서의 방전 용량)×100Rapid discharge rate (%) = (discharge capacity in the second cycle / discharge capacity in the first cycle) × 100

〔사이클 특성〕[Cycle characteristics]

질량당 방전 용량, 초기 충방전 효율, 급속 충전율, 급속 방전율을 평가한 평가 전지와는 다른 평가 전지를 이하와 같이 제작하였다.An evaluation cell different from the evaluation cell in which the discharge capacity per mass, initial charge / discharge efficiency, rapid charge rate, and rapid discharge rate were evaluated was prepared as follows.

도 1의 버튼형 전지의 4개의 대극으로서, 리튬박 대신, 코발트산리튬과 카본 블랙의 혼합물을, 폴리불화비닐리덴을 결합제로 하여 알루미늄박 상에 도장한 정극을 사용하였다. 부극의 충전 용량의 95%에 상당하는 방전 용량을 발현하도록 정극 활물질량을 조정하였다.As the four counter electrodes of the button-type battery of Fig. 1, a mixture of lithium cobalt oxide and carbon black was used instead of lithium foil, and a positive electrode coated on aluminum foil with polyvinylidene fluoride as a binder was used. The amount of the positive electrode active material was adjusted so as to exhibit a discharge capacity equivalent to 95% of the charging capacity of the negative electrode.

회로 전압이 4.2V에 도달할 때까지 7.2㎃의 정전류 충전을 행한 후, 정전압 충전으로 전환하고 전류값이 120㎂로 될 때까지 충전을 계속한 후, 10분 간 휴지하였다. 다음으로 7.2㎃의 전류값으로 회로 전압이 3V에 도달할 때까지 정전류 방전을 행하였다. 100회 충방전을 반복하여 얻어진 방전 용량으로부터 다음 식을 이용하여 사이클 특성을 계산하였다.The battery was charged at a constant current of 7.2 mA until the circuit voltage reached 4.2 V, then switched to constant-voltage charging, continued to charge until the current value became 120 μA, and then stopped for 10 minutes. Next, constant current discharge was performed until the circuit voltage reached 3V at a current value of 7.2 mA. The cycle characteristics were calculated from the discharge capacity obtained by repeating charge and discharge 100 times by using the following formula.

사이클 특성(%)=(제100 사이클에 있어서의 방전 용량/제1 사이클에 있어서의 방전 용량)×100Cycle characteristic (%) = (discharge capacity in the 100th cycle / discharge capacity in the first cycle) × 100

표 1에 나타낸 바와 같이, 작용 전극에 실시예 1의 부극 재료를 사용하여 얻어진 평가 전지는 활물질의 밀도를 1.75g/㎤로 높게 할 수 있으며, 또한 높은 질량당 방전 용량 및 높은 초기 충방전 효율을 나타낸다. 이 때문에 체적당 방전 용량을 대폭 향상시킬 수 있다. 그 높은 밀도에 있어서도 급속 충전율, 급속 방전율 및 사이클 특성은 우수한 결과를 유지하고 있다.As shown in Table 1, the evaluation cell obtained by using the negative electrode material of Working Example 1 for the working electrode can increase the density of the active material to 1.75 g / cm 3, and also has a high discharge capacity per mass and a high initial charge- . Therefore, the discharge capacity per volume can be remarkably improved. Even at such a high density, rapid charging rate, rapid discharge rate and cycle characteristics maintain excellent results.

(실시예 2 내지 5)(Examples 2 to 5)

실시예 1에 있어서, 복합 흑연질 입자 (C1)과 복합 흑연질 입자 (C2)의 혼합비를 변화시킨 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 프레스 압력을 변화시켜 부극 합제층의 밀도를 1.75g/㎤로 조정하여 작용 전극을 제작하여, 평가 전지를 제작하였다. 실시예 1과 마찬가지의 충방전 시험을 행하고, 전지 특성의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.The density of the negative electrode mixture layer was changed to 1.75 g / cm &lt; 3 &gt; by changing the press pressure in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of the composite graphite particles (C1) and the composite graphite particles (C2) To prepare a working electrode, and an evaluation battery was produced. The same charge / discharge test as in Example 1 was carried out, and the evaluation results of the battery characteristics are shown in Table 1.

(비교예 1 및 2)(Comparative Examples 1 and 2)

실시예 1에 있어서, 복합 흑연질 입자 (C1)과 복합 흑연질 입자 (C2)를 혼합하지 않고 각각을 단독으로 부극 재료로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 부극 합제층의 밀도를 1.75g/㎤로 조정하여 작용 전극을 제작하여, 평가 전지를 제작하였다. 실시예 1과 마찬가지의 충방전 시험을 행하고, 전지 특성의 평가 결과를 표 1에 나타낸다. 또한 실시예 1 내지 5와 함께, 복합 흑연질 입자 (C1)과 복합 흑연질 입자 (C2)의 혼합 비율과 전지 특성의 관계를 도 3 내지 5에 나타낸다.The procedure of Example 1 was repeated except that the composite graphite particles (C1) and the composite graphite particles (C2) were not mixed and the negative electrode material was used alone, and the density of the negative electrode mixture layer was adjusted to 1.75 g / Cm &lt; 3 &gt; to prepare a working electrode. The same charge / discharge test as in Example 1 was carried out, and the evaluation results of the battery characteristics are shown in Table 1. 3 to 5 show the relationship between the mixing ratio of the composite graphite particles (C1) and the composite graphite particles (C2) and the battery characteristics together with Examples 1 to 5.

본 발명의 혼합 흑연질 입자는, 도 3에 나타내는 급속 충전율, 도 4에 나타내는 급속 방전율, 및 도 5에 나타내는 사이클 특성을 높은 수준으로 겸비하고 있다. 한편, 복합 흑연질 입자 (C1)과 복합 흑연질 입자 (C2)를 혼합하지 않고 각각을 단독으로 부극 재료로 한 경우에는, 급속 충전율 및 급속 방전율 중 어느 하나의 특성이 부족하고, 그 영향도 있어서 사이클 특성이 떨어져 있다.The mixed graphitized particles of the present invention combine the rapid charging rate shown in Fig. 3, the rapid discharge rate shown in Fig. 4, and the cycle characteristics shown in Fig. 5 at high levels. On the other hand, in the case where the composite graphite particles (C1) and the composite graphite particles (C2) are not mixed with each other but used as a negative electrode material, the characteristics of either the rapid filling rate or the rapid discharge rate are insufficient, The cycle characteristics are deteriorated.

(실시예 6)(Example 6)

실시예 1에 있어서, 부극 합제층의 밀도를 1.80g/㎤(실시예 6)로 변화시킨 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 작용 전극을 제작하여, 평가 전지를 제작하였다. 실시예 1과 마찬가지의 충방전 시험을 행하고, 전지 특성의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.A working electrode was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the density of the negative electrode material mixture layer was changed to 1.80 g / cm 3 (Example 6). The same charge / discharge test as in Example 1 was carried out, and the evaluation results of the battery characteristics are shown in Table 1.

부극 합제층의 밀도를 높게 할수록 각 전지 특성은 저하되는 경향이 있지만, 밀도 1.80g/㎤에서는 충분히 높은 수준을 유지하고 있다. 한편, 밀도를 너무 높게 하면, 집전체인 구리박의 변형이나 전지 특성의 저하가 현저해진다.As the density of the negative electrode mixture layer is increased, the characteristics of each battery tend to decrease. However, the density is maintained at a sufficiently high level at a density of 1.80 g / cm 3. On the other hand, if the density is too high, the deformation of the copper foil as the current collector and the deterioration of the battery characteristics become remarkable.

(실시예 7 내지 9, 비교예 3 내지 7)(Examples 7 to 9 and Comparative Examples 3 to 7)

실시예 1에 있어서, 구상화 흑연질 입자 (A)의 평균 입자경, 평균 애스펙트비, 압축 처리 유무, 탄소질 재료 (B1) 및 흑연질 재료 (B2)의 비율, 복합 흑연질 입자 (C1)에의 인편형 천연 흑연의 배합 유무, 복합 흑연질 입자 (C2)를 제조할 때 흑연질 재료 (B2)의 전구체와 함께 120㎚ φ5㎛ 길이의 흑연화 탄소 섬유를 2질량부 첨가하는 등의 조작을 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 작용 전극을 제작하여, 평가 전지를 제작하였다. 실시예 1과 마찬가지의 충방전 시험을 행하고, 전지 특성의 평가 결과를 표 1에 나타낸다. 혼합 흑연질 입자의 여러 물성을 표 1에 나타낸다.The ratio of the carbonaceous material (B1) and the graphite material (B2) to the composite graphite particles (C1), the average particle size of the spheroidized graphite particles (A) Type graphite, and 2 parts by mass of graphitized carbon fibers having a length of 120 nm and a length of 5 mu m are added together with the precursor of the graphite material (B2) when the composite graphite particles (C2) are produced A working electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except for the above, and an evaluation battery was produced. The same charge / discharge test as in Example 1 was carried out, and the evaluation results of the battery characteristics are shown in Table 1. Table 1 shows various physical properties of the mixed graphite particles.

혼합 흑연질 입자의 요건인 탄소망면층의 면 간격(d002)이 0.3360㎚ 초과인 경우에는 방전 용량이 낮다. 탭 밀도가 1.0g/㎤ 미만인 경우나 평균 애스펙트비가 4 이상인 경우에는 급속 방전율이나 사이클 특성이 부족하다. 평균 입자경이 5㎛ 미만인 경우에는 초기 충방전 효율이 낮고, 25㎛ 초과인 경우에는 급속 충전율이나 사이클 특성이 부족하다. 수은 포로시미터에 의한 세공 직경 0.5㎛ 이하의 세공 용적이 0.08ml/g을 초과하는 경우에는 사이클 특성이 상대적으로 떨어진다.When the surface interval (d 002 ) of the carbon net surface layer, which is a requirement of the mixed graphite particles, exceeds 0.3360 nm, the discharge capacity is low. When the tap density is less than 1.0 g / cm &lt; 3 &gt; or when the average aspect ratio is 4 or more, rapid discharge rate and cycle characteristics are insufficient. When the average particle size is less than 5 탆, the initial charge / discharge efficiency is low, and when the average particle size exceeds 25 탆, the rapid charge rate and cycle characteristics are insufficient. When the pore volume of the pore diameter of 0.5 탆 or less by the mercury porosimeter exceeds 0.08 ml / g, the cycle characteristics are relatively lowered.

(실시예 10)(Example 10)

실시예 9의 혼합 흑연질 입자 85질량부에, 다른 부극 재료로서, 이하에 나타내는 벌크 메소페이즈 흑연화물을 15질량부 혼합한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 작용 전극을 제작하여, 평가 전지를 제작하였다. 실시예 1과 마찬가지의 충방전 시험을 행하고, 전지 특성의 평가 결과를 표 1에 나타낸다. 혼합 흑연질 입자의 여러 물성을 표 1에 나타낸다.A working electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that 85 mass parts of the mixed graphite particles of Example 9 were mixed with 15 mass parts of bulk mesophase graphite as the following negative electrode material, Respectively. The same charge / discharge test as in Example 1 was carried out, and the evaluation results of the battery characteristics are shown in Table 1. Table 1 shows various physical properties of the mixed graphite particles.

〔벌크 메소페이즈 흑연화물의 조정〕[Adjustment of bulk mesophase graphite material]

콜타르 피치를 불활성 분위기 중에서 12시간에 걸쳐 400℃로 승온하여 열처리한 후, 불활성 분위기 중에서 상온까지 자연 냉각하였다. 얻어진 벌크 메소페이즈를 분쇄하고, 평균 애스펙트비 1.6, 평균 입자경 10㎛의 괴상으로 부형하였다. 이어서, 공기 중 280℃에서 15분 열처리하여 산화시켜 불융화 처리를 행한 후, 비산화성 분위기 중에서 900℃에서 6시간, 3000℃에서 5시간에 걸쳐 흑연화 처리를 행하여 벌크 메소페이즈 흑연화물을 조제하였다.The coal tar pitch was heated to 400 DEG C over 12 hours in an inert atmosphere and heat-treated, and then naturally cooled to room temperature in an inert atmosphere. The obtained bulk mesophase was pulverized, and was formed into a mass having an average aspect ratio of 1.6 and an average particle size of 10 mu m. Subsequently, the graphite was subjected to a heat treatment at 280 ° C for 15 minutes in air to oxidize the graphite, followed by graphitization treatment at 900 ° C for 6 hours and at 3000 ° C for 5 hours in a non-oxidizing atmosphere to prepare bulk mesophase graphite .

얻어진 벌크 메소페이즈 흑연화물의 입자 형상은 분쇄 시의 형상을 유지하고 있었다. (d002)는 0.3362㎚, 비표면적은 1.2㎡/g이었다.The particle shape of the obtained bulk mesophase graphitized product maintained the shape at the time of pulverization. (d 002 ) of 0.3362 nm and a specific surface area of 1.2 m 2 / g.

(실시예 11)(Example 11)

실시예 9의 혼합 흑연질 입자 80질량부에, 다른 부극 재료로서, 실시예 10에 나타낸 벌크 메소페이즈 흑연화물을 10질량부, 및 이하에 나타내는 탄소질 재료를 피복한 인편형 흑연을 5질량부 혼합한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 작용 전극을 제작하여, 평가 전지를 제작하였다. 실시예 1과 마찬가지의 충방전 시험을 행하고, 전지 특성의 평가 결과를 표 1에 나타낸다. 혼합 흑연질 입자의 여러 물성을 표 1에 나타낸다.10 parts by mass of bulk mesophase graphite as shown in Example 10 as another negative electrode material, and 5 parts by mass of scaly graphite coated with a carbonaceous material shown below were added to 80 parts by mass of the mixed graphite particles of Example 9 A working electrode was prepared in the same manner as in Example 1 to prepare an evaluation cell. The same charge / discharge test as in Example 1 was carried out, and the evaluation results of the battery characteristics are shown in Table 1. Table 1 shows various physical properties of the mixed graphite particles.

〔표 1-1〕[Table 1-1]

Figure pct00001
Figure pct00001

〔표 1-2〕[Table 1-2]

Figure pct00002
Figure pct00002

〔탄소질 재료를 피복한 인편형 흑연의 조제〕[Preparation of flaky graphite coated with carbonaceous material]

평균 입자경 5㎛의 인편형 천연 흑연 100질량부에 탄소질 재료의 전구체로서, 연화점 80℃, 잔탄율 50%의 콜타르 피치의 분쇄품(평균 입자경 3㎛) 3질량부를 혼합하고, 회전 가마에서 질소 분위기 하, 500℃에서 1시간 1차 소성을 행한 후, 질소 분위기 하, 1100℃에서 3시간 소성 처리를 행하여, 탄소질 재료에 의하여 피복된 인편형 천연 흑연을 얻었다.To 100 parts by mass of scaly natural graphite having an average particle size of 5 占 퐉, 3 parts by mass of a pulverized product (average particle size 3 占 퐉) of a coal tar pitch having a softening point of 80 占 폚 and a residual carbon percentage of 50% was mixed as a precursor of a carbonaceous material. And then subjected to a first firing at 500 ° C for 1 hour in an atmosphere, followed by a firing treatment at 1100 ° C for 3 hours under a nitrogen atmosphere to obtain scaly natural graphite coated with a carbonaceous material.

얻어진 탄소질 재료에 의하여 피복된 인편형 천연 흑연은 평균 입자경이 5㎛, 평균 애스펙트비가 34, (d002)가 0.3357㎚, 비표면적이 7.0㎡/g이었다.The scale-type coating by the carbonaceous material obtained had a natural graphite having an average particle size 5㎛, the average aspect ratio is 34, (d 002) is 0.3357㎚, the specific surface area 7.0㎡ / g.

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 혼합 흑연질 입자가 갖는 높은 방전 용량을 손상시키지 않는 범위에서 다른 부극 재료를 혼합하여 사용하더라도, 본 발명의 특징인 우수한 초기 충방전 효율, 급속 충전율, 급속 방전율 및 사이클 특성이 얻어졌다.As shown in Table 1, even when other negative electrode materials are mixed and used in a range that does not impair the high discharge capacity of the mixed graphite particles of the present invention, the excellent initial charge / discharge efficiency, rapid charge rate, And cycle characteristics were obtained.

이상과 같이, 본 발명이 규정하는 부극 재료에 의하여 작용 전극을 제작한 실시예의 경우, 부극 합제층의 밀도를 높게 할 수 있고, 방전 용량, 초기 충방전 효율, 급속 충전율, 급속 방전율, 사이클 특성 중 어느 것도 우수하였다. 한편, 본 발명의 규정을 벗어나는 부극 재료에 의하여 작용 전극을 제작한 비교예의 경우, 방전 용량, 초기 충방전 효율, 급속 충전율, 급속 방전율, 사이클 특성 중 어느 하나가 불충분하였다.As described above, in the embodiment in which the working electrode is fabricated by the negative electrode material specified by the present invention, the density of the negative electrode mixture layer can be increased, and the discharge capacity, the initial charge / discharge efficiency, the rapid charge rate, the rapid discharge rate, Both were excellent. On the other hand, in the comparative example in which the working electrode was fabricated by the negative electrode material deviating from the present invention, either the discharge capacity, the initial charge / discharge efficiency, the rapid charge rate, the rapid discharge rate or the cycle characteristics were insufficient.

본 발명의 부극 재료는, 탑재하는 기기의 소형화 및 고성능화에 유효하게 기여하는 리튬 이온 2차 전지의 부극 재료에 사용할 수 있다.The negative electrode material of the present invention can be used as a negative electrode material of a lithium ion secondary battery which effectively contributes to miniaturization and high performance of a device to be mounted.

1: 외장 컵
2: 작용 전극
3: 외장 캔
4: 대극
5: 세퍼레이터
6: 절연 개스킷
7a, 7b: 집전체
1: External Cup
2: working electrode
3: External can
4: antipode
5: Separator
6: Insulation gasket
7a and 7b:

Claims (5)

구상 또는 대략 구상으로 부형된 구상화 흑연질 입자 (A)의 그 입자 내부 및 그 입자 표면의 적어도 일부에 탄소질 재료 (B1)을 갖는 복합 흑연질 입자 (C1)과, 상기 구상화 흑연질 입자 (A)의 그 입자 내부 및 그 입자 표면의 적어도 일부에 흑연질 재료 (B2)를 갖는 복합 흑연질 입자 (C2)의 혼합물이며,
그 혼합물이 하기 (1) 내지 (5)를 만족시키는, 리튬 이온 2차 전지 부극 재료용 흑연질 입자.
(1) 탄소망면층의 면 간격(d002)이 0.3360㎚ 이하,
(2) 탭 밀도가 1.0g/㎤ 이상,
(3) 평균 입자경이 5 내지 25㎛,
(4) 평균 애스펙트비가 1.2 이상 4.0 미만, 및
(5) 수은 포로시미터에 의한 세공 직경 0.5㎛ 이하의 세공 용적이 0.08ml/g 이하.
Composite graphite particles (C1) having a carbonaceous material (B1) in the inside of the particle and at least a part of the surface of the particle of the spheroidizing graphite particle (A) formed into a spherical or substantially spherical shape, ) And a composite graphite particle (C2) having a graphite material (B2) in at least part of its particle surface,
And the mixture satisfies the following conditions (1) to (5).
(1) the surface interval (d 002 ) of the carbon nanotube surface layer is 0.3360 nm or less,
(2) a tap density of 1.0 g / cm &lt; 3 &
(3) an average particle diameter of 5 to 25 mu m,
(4) an average aspect ratio of 1.2 to less than 4.0, and
(5) Pore volume of not more than 0.5 占 퐉 and not more than 0.08 ml / g by mercury porosimeter.
제1항에 있어서,
상기 탄소질 재료 (B1)의 함유량이 상기 복합 흑연질 입자 (C1) 중의 상기 구상화 흑연질 입자 (A) 100질량부에 대하여 0.1 내지 10질량부이고,
상기 탄소질 재료 (B2)의 함유량이 상기 복합 흑연질 입자 (C2) 중의 상기 구상화 흑연질 입자 (A) 100질량부에 대하여 5 내지 30질량부인, 리튬 이온 2차 전지 부극 재료용 흑연질 입자.
The method according to claim 1,
Wherein the content of the carbonaceous material (B1) is 0.1 to 10 parts by mass based on 100 parts by mass of the spheroidized graphite particles (A) in the composite graphite particles (C1)
Wherein the content of the carbonaceous material (B2) is 5 to 30 parts by mass relative to 100 parts by mass of the spheroidized graphite particles (A) in the composite graphite particles (C2).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복합 흑연질 입자 (C1)과 상기 복합 흑연질 입자 (C2)의 비율이 질량비로 1:99 내지 90:10인, 리튬 이온 2차 전지 부극 재료용 흑연질 입자.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the ratio of the composite graphite particles (C1) to the composite graphite particles (C2) is 1:99 to 90:10 in mass ratio.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 리튬 이온 2차 전지 부극 재료용 흑연질 입자를 함유하는, 리튬 이온 2차 전지 부극.A lithium ion secondary battery negative electrode comprising the graphite particles for lithium ion secondary battery negative electrode material according to any one of claims 1 to 3. 제4항에 기재된 리튬 이온 2차 전지 부극을 갖는, 리튬 이온 2차 전지.A lithium ion secondary battery having the lithium ion secondary battery negative electrode according to claim 4.
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