WO2014046144A1 - 非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池 - Google Patents

非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池 Download PDF

Info

Publication number
WO2014046144A1
WO2014046144A1 PCT/JP2013/075193 JP2013075193W WO2014046144A1 WO 2014046144 A1 WO2014046144 A1 WO 2014046144A1 JP 2013075193 W JP2013075193 W JP 2013075193W WO 2014046144 A1 WO2014046144 A1 WO 2014046144A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
particles
negative electrode
graphite
composite graphite
aqueous secondary
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/075193
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
晃生 上田
哲 赤坂
信亨 石渡
布施 亨
隆 亀田
晴洋 浅見
貴英 木村
山田 俊介
Original Assignee
三菱化学株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱化学株式会社 filed Critical 三菱化学株式会社
Priority to CN201380048016.3A priority Critical patent/CN104904045A/zh
Priority to EP13838144.7A priority patent/EP2899782A4/en
Priority to KR1020157006564A priority patent/KR20150058205A/ko
Publication of WO2014046144A1 publication Critical patent/WO2014046144A1/ja
Priority to US14/662,028 priority patent/US20150194668A1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/364Composites as mixtures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386Silicon or alloys based on silicon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624Electric conductive fillers
    • H01M4/625Carbon or graphite
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027Negative electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/366Composites as layered products
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to composite graphite particles for a non-aqueous secondary battery negative electrode, and further, an active material for a non-aqueous secondary battery negative electrode using the same, a negative electrode for a non-aqueous secondary battery, and a non-aqueous secondary battery including the negative electrode About.
  • non-aqueous secondary batteries having higher energy density and excellent rapid charge / discharge characteristics are attracting attention as compared with nickel / cadmium batteries and nickel / hydrogen batteries.
  • a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions and a non-aqueous electrolyte solution in which a lithium salt such as LiPF 6 or LiBF 4 is dissolved has been developed and put into practical use.
  • non-aqueous secondary batteries especially lithium ion secondary batteries
  • lithium ion secondary batteries have been developed recently.
  • electric tools There is a demand for lithium ion secondary batteries that are required to have increased rapid charge / discharge characteristics, such as those for automobiles, and that have high capacity and high cycle characteristics.
  • Patent Documents 1 and 2 propose a method for producing Si composite graphite particles by firing a mixture of fine powder of a Si compound, graphite, and a pitch of carbonaceous material precursor.
  • Patent Document 3 proposes Si composite graphite particles in which Si fine particles are compounded with a carbonaceous material so as to be unevenly distributed on the surface of spheroidized natural graphite.
  • Patent Document 4 proposes Si composite graphite particles in which a metal that can be alloyed with Li, scaly graphite, and a carbonaceous material are main components, and the metal is sandwiched between a plurality of scaly graphites.
  • Patent Document 5 a granulated body obtained by pulverizing and granulating a mixture of a graphite raw material and a metal powder in a high-speed air flow, a part of the graphite used as a raw material is pulverized, and the graphite raw material and its pulverization are obtained.
  • Patent Document 6 a mixture of void-forming agents selected from scale-like or scale-like natural graphite, fine particles of Si compound, carbon black, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polycarbosilane, polyacrylic acid, cellulose-based polymer, and the like is prepared.
  • a Si composite graphite particle comprising substantially spherical particles having impregnated and coated carbon precursors or carbon black on a grain or spheroid and fired after being impregnated and coated.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2003-223892 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-043546 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-124116 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-243508 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-27897 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-186732
  • composite particles are produced by pulverizing a part of graphite used as a raw material in a high-speed air stream, and the pulverized product is aggregated to form a lump particle. It is a granulated body in a state in which metal fine particles are dispersed inside the particle body and on the surface and inside thereof. Therefore, the binding property between the massive particles is weak, and the Si composite graphite particles collapse due to the volume expansion of the Si compound particles accompanying charging and discharging, and there are problems such as cycle deterioration due to the disconnection of the conductive path. It wasn't. In addition, these technologies have a low content efficiency of metal particles of Si composite graphite particles, and there is room for improvement.
  • the present invention aims to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide composite graphite particles for a non-aqueous secondary battery negative electrode in which many metal particles that can be alloyed with Li are present inside the composite graphite particles. And Furthermore, the use of the composite graphite particles of the present invention suppresses the detachment from the graphite due to volume expansion associated with charge and discharge, which is inevitably caused by the use of metal particles that can be alloyed with Li, and the accompanying conduction path breakage.
  • the present invention provides composite graphite particles for a nonaqueous secondary battery negative electrode for producing a nonaqueous secondary battery in which a side reaction with an electrolyte is suppressed, an irreversible loss of Li is reduced, and charge / discharge efficiency is improved. For the purpose. As a result, a non-aqueous secondary battery having a high capacity and high charge / discharge efficiency is provided.
  • metal particles (B) that can be alloyed with graphite (A) and Li (hereinafter simply referred to as “metal particles (B)”).
  • Composite graphite particles (C) for non-aqueous secondary battery negative electrodes (hereinafter sometimes simply referred to as “composite graphite particles (C)”), which were observed with a scanning electron microscope (SEM).
  • SEM scanning electron microscope
  • the composite graphite particles (C) in which the metal particles (B) are efficiently contained can be obtained by mixing the graphite (A) and the metal particles (B) and then performing the spheronization treatment.
  • other than graphite (A) and metal particles (B) may be mixed at the same time.
  • the cross section of the composite graphite particles (C) is observed with an SEM, it is observed that the graphite (A) has a folded structure, and further, composite graphite particles ( It can be seen that the abundance ratio of the metal particles (B) in C) is 0.2 or more.
  • the composite graphite particle (C) is useful as a negative electrode material for a non-aqueous secondary battery
  • graphite (A) having a folded structure is used in the composite graphite particle (C).
  • the metal particles (B) and the electrolyte solution are directly compared with the negative electrode material containing the same capacity, that is, the same amount of metal particles (B).
  • the irreversible loss of Li ions due to the reaction between the metal particles (B) and the nonaqueous electrolytic solution is reduced, that is, the charge / discharge efficiency is improved.
  • the gist of the present invention is as shown in the following ⁇ 1> to ⁇ 8>.
  • a composite graphite particle (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode comprising graphite (A) and metal particles (B) that can be alloyed with Li,
  • the cross section of the composite graphite particles (C) is observed with a scanning electron microscope, the structure in which the graphite (A) is folded is observed, and the composite graphite particles (C) calculated by the following measurement method
  • An arbitrary one particle is selected by observing the cross section of the composite graphite particle (C) with a scanning electron microscope.
  • the area (a) of the metal particles (B) in the one particle is calculated.
  • the shrinking process is repeated on the one particle, and a figure whose area of the one particle is 70% is extracted.
  • the area (b) of the metal particles (B) ′ present in the substrate is calculated.
  • a value obtained by dividing the area (b) by the area (a) is calculated.
  • a negative electrode for a non-aqueous secondary battery comprising a current collector and a negative electrode active material formed on the current collector, wherein the negative electrode active material is any one of the above items ⁇ 1> to ⁇ 4>
  • a negative electrode for a non-aqueous secondary battery comprising the composite graphite particles (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode as described.
  • a non-aqueous secondary battery negative electrode comprising a current collector and a negative electrode active material formed on the current collector, wherein the negative electrode active material is the non-aqueous secondary battery negative electrode according to ⁇ 5>.
  • a nonaqueous secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting metal ions, and an electrolyte, wherein the negative electrode is a negative electrode for a nonaqueous secondary battery according to ⁇ 6> or ⁇ 7>.
  • a non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting metal ions, and an electrolyte, wherein the negative electrode is a negative electrode for a nonaqueous secondary battery according to ⁇ 6> or ⁇ 7>.
  • the non-aqueous secondary battery negative electrode composite graphite particles (C) according to the present invention have a high capacity and high charge / discharge efficiency by using it as a negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery negative electrode.
  • An aqueous secondary battery can be provided.
  • FIG. 1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a cross section of a graphite particle of Example 1.
  • FIG. 2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a cross section of the graphite particles of Comparative Example 1.
  • FIG. 3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a cross section of the graphite particles of Comparative Example 2.
  • FIG. 4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the cross section of the graphite particles of Comparative Example 6.
  • FIG. 5 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a cross section of the composite graphite particles (C), and shows an example of a method for measuring the abundance ratio of the metal particles (B) in the composite graphite particles (C). It is.
  • the composite graphite particles (C) for non-aqueous secondary battery negative electrode of the present invention are composite graphite particles (C) for non-aqueous secondary battery negative electrode containing graphite (A) and metal particles (B) that can be alloyed with Li.
  • the abundance ratio of the metal particles (B) in the particles (C) is 0.2 or more.
  • the composite graphite particles (C) are manufactured by mixing at least graphite (A) and metal particles (B) that can be alloyed with Li and spheroidizing the particles.
  • Graphite (A) which is one of the constituent components of the composite graphite particles (C) of the present invention, is shown below as an example, but graphite (A) is not particularly limited, and conventional known products and commercially available products are used. Alternatively, any manufacturing method may be used.
  • Graphite (A) is, for example, scaly, lump, or plate-like natural graphite, or scaly, lump that is produced by heating petroleum coke, coal pitch coke, coal needle coke, mesophase pitch, etc. to 2500 ° C. or higher.
  • plate-shaped artificial graphite can be obtained by performing impurity removal, pulverization, sieving, and classification as necessary.
  • the production area of scaly graphite which is natural graphite, is Madagascar, China, Brazil, Ukraine, Canada, etc., and the production area of scaly graphite is mainly Sri Lanka.
  • the main producers of soil graphite are the Korean Peninsula, China and Mexico.
  • scaly graphite and scaly graphite have advantages such as a high degree of graphitization and a low amount of impurities, and therefore can be preferably used in the present invention.
  • Visual methods for confirming that the graphite is scaly include observation of the particle surface with a scanning electron microscope, after embedding the particles in a resin to produce a thin piece of resin, and cutting out the particle cross section, or A method of observing the particle cross section with a scanning electron microscope after preparing a cross section of the coating film with a cross section polisher and cutting out the cross section of the coating film may be mentioned.
  • Scaly graphite and scaly graphite have natural graphite that is highly purified so that the crystallinity of the graphite is almost completely crystallized, and artificially formed graphite. Natural graphite is soft and folded. It is preferable in that it is easy to fabricate the structure.
  • the volume average particle diameter (d50) (also referred to as “average particle diameter d50” in the present invention) of the graphite (A) before being combined with the metal particles (B) is not particularly limited, but is usually 1 ⁇ m or more and 120 ⁇ m or less. Preferably, they are 3 micrometers or more and 100 micrometers or less, More preferably, they are 5 micrometers or more and 90 micrometers or less. If it is this range, the composite graphite particle (C) which embeds a metal particle (B) can be manufactured.
  • volume average particle diameter (d50) of graphite (A) is too large, the particle diameter of the composite graphite particles (C) embedding the metal particles (B) becomes large, and the composite graphite particles (C) In the process of applying the mixed electrode material as a slurry by adding a binder, water, or an organic solvent, streaking or unevenness due to large particles may occur. If the volume average particle diameter is too small, the graphite (A) folded in the composite graphite particles (C) cannot be produced.
  • the volume average particle diameter (d50) here is a volume-based median diameter measured by laser diffraction / scattering particle size distribution measurement.
  • the average aspect ratio which is the ratio of the length of the major axis to the minor axis of the graphite (A) before being combined with the metal particles (B), is usually 2.1 or more and 10 or less, and 2.3 or more It is preferably 9 or less, and more preferably 2.5 or more and 8 or less.
  • the aspect ratio is within this range, it is possible to produce composite graphite particles (C) containing graphite (A) having a folded structure, and there are minute voids in the composite graphite particles (C). It is formed and can reduce the volume expansion accompanying charging / discharging and contribute to the improvement of cycle characteristics.
  • the tap density of the tap density metallic particles (B) and graphite prior to composite (A) is generally not more than 0.1 g / cm 3 or more 1.0 g / cm 3, preferably 0.13 g / cm 3 or more 0.8 g / cm 3 or less, more preferably 0.15 g / cm 3 or more and 0.6 g / cm 3 or less.
  • the tap density of the graphite (A) is within the above range, minute voids are easily formed in the composite graphite particles (C).
  • a tap density is measured by the method of the Example mentioned later.
  • the specific surface area of the graphite (A) prior to conjugation with the BET method according to the specific surface area metal particles (B) is usually 1 m 2 / g or more 40 m 2 / g or less, 2m 2 / g or more 35m 2 / preferably g or less, and more preferably less 3m 2 / g or more 30 m 2 / g.
  • the specific surface area of graphite (A) by the BET method is reflected in the specific surface area of composite graphite particles (C) containing graphite (A) having a folded structure, and the specific surface area of graphite (A) is 40 m 2 / g or less.
  • the interplanar spacing (d 002 ) of the 002 plane according to the X-ray wide angle diffraction method of graphite (A) is usually 0.337 nm or less.
  • the interplanar spacing of the 002 plane of graphite is usually 0.335 nm or more.
  • the crystallite size (Lc) in the c-axis direction of graphite (A) by X-ray wide-angle diffraction is 90 nm or more, preferably 95 nm or more.
  • the interplanar spacing (d 002 ) of the 002 plane is 0.337 nm or less, it indicates that the crystallinity of the graphite (A) is high, and high capacity composite graphite particles (C) can be obtained.
  • Lc is 90 nm or more, it shows that crystallinity is high, and a negative electrode material having a high capacity using composite graphite particles (C) containing graphite (A) can be obtained.
  • the inter-surface distance (d 002 ) of the 002 surface by the X-ray wide angle diffraction method and Lc are measured by the method of the example described later.
  • the true density of the graphite (A) before being combined with the metal particles (B) is usually 2.1 g / cm 3 or more, preferably 2.15 g / cm 3 or more, more preferably 2.2 g / cm 3. That's it.
  • the true density is 2.1 g / cm 3 or more of highly crystalline graphite, high capacity composite graphite particles (C) with a small irreversible capacity can be obtained.
  • the length of major axis of graphite (A) before complexing with metal particles (B) is usually 100 ⁇ m or less, preferably 90 ⁇ m or less, more preferably 80 ⁇ m or less. Further, the length of the minor axis of graphite (A) is usually 0.9 ⁇ m or more. When the length of the short axis of the graphite (A) is within the above range, minute voids are easily formed in the composite graphite particles (C), and charging / discharging when used for a negative electrode for a non-aqueous secondary battery. The volume expansion associated with the above can be relaxed, and the cycle characteristics can be improved.
  • Metal particles that can be alloyed with Li are embedded in at least the composite graphite particles (C).
  • Types of metal particles (B) that can be alloyed with Li Any conventionally known metal particles (B) that can be alloyed with Li can be used. From the viewpoint of capacity and cycle life, for example, Fe, Co, Sb, Bi, Pb, Ni, Ag, A metal selected from the group consisting of Si, Sn, Al, Zr, Cr, P, S, V, Mn, Nb, Mo, Cu, Zn, Ge, As, In, Ti, and W, or a compound thereof is preferable. Further, an alloy composed of two or more kinds of metals may be used, and the metal particles may be alloy particles formed of two or more kinds of metal elements.
  • the metal particles (B) can be either single crystals or polycrystals regardless of their crystalline states, but are preferably polycrystalline because they can be easily reduced in particle size and have high rate characteristics.
  • the metal compound examples include metal oxides, metal nitrides, metal carbides, and the like. Moreover, you may use the metal compound which consists of 2 or more types of metals. Among these, Si and / or Si compounds are more preferable as the metal particles (B) in terms of increasing the capacity. In this specification, Si and / or Si compounds are collectively referred to as Si compounds. Specific examples of the Si compound include Si, SiO x , SiN x , SiC x , SiZ x O y (Z ⁇ C, N), and the like, and Si and SiO x are preferable.
  • SiO x is obtained using Si dioxide (SiO 2 ) and metal Si (Si) as raw materials, and the value of x is usually 0 ⁇ x ⁇ 2, preferably 0.2 or more and 1. It is 8 or less, more preferably 0.4 or more and 1.6 or less, and still more preferably 0.6 or more and 1.4 or less. If it is this range, it becomes high capacity
  • Si compound particles obtained by making the Si compound into particles are preferred.
  • Si and SiO x have a larger theoretical capacity than graphite, and amorphous Si or nano-sized Si crystals are easy for alkali ions such as lithium ions to enter and exit, so that a high capacity can be obtained.
  • polycrystalline Si it is preferable to use polycrystalline Si from the viewpoint of easily reducing the particle size and improving the rate characteristics.
  • the volume average particle diameter (d50) and crystallite size of the Si compound are not particularly defined, and impurities may exist in the Si compound and on the compound surface.
  • the metal particles (B) in the present invention are not particularly limited as long as they can be alloyed with Li, but preferably exhibit the following physical properties.
  • limiting in particular in the measuring method in this invention According to the measuring method as described in an Example unless there is a special circumstance.
  • the volume average particle diameter (d50) of the metal particles (B) in the composite graphite particles (C) is usually 0.005 ⁇ m or more, preferably 0.01 ⁇ m or more, more preferably 0.02 ⁇ m or more, More preferably, it is 0.03 micrometer or more, Usually, 10 micrometers or less, Preferably it is 9 micrometers or less, More preferably, it is 8 micrometers or less.
  • the average particle diameter (d50) is determined by a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring method or the like.
  • the specific surface area is usually 0.5 m 2 / g or more and 120 m 2 / g or less, 1 m 2 / g or more by the BET method of metal particles (B) in composite graphite particles (C). It is preferable that it is 100 m ⁇ 2 > / g or less. It is preferable that the specific surface area by the BET method of the metal particles that can be alloyed with Li is in the above-mentioned range since the charge / discharge efficiency and discharge capacity of the battery are high, lithium can be taken in and out quickly, and the rate characteristics are excellent.
  • the oxygen content of the metal particles (B) in the composite graphite particles (C) is not particularly limited, but is usually 0.01% by mass or more and 20% by mass or less, 0.05 It is preferable that they are 10 mass% or less.
  • the oxygen distribution state in the particle may exist near the surface, may exist within the particle, or may exist uniformly within the particle, but is preferably present near the surface. It is preferable for the oxygen content of the metal particles to be within the above-mentioned range because volume expansion associated with charge / discharge is suppressed due to strong bonding between Si and O, and cycle characteristics are excellent.
  • the crystallite size of the metal particles (B) in the composite graphite particles (C) is not particularly limited, but usually the crystallite size of the (111) plane calculated from XRD. In general, it is 0.05 nm or more, preferably 1 nm or more, and preferably 100 nm or less and 50 nm or less. It is preferable that the crystallite size of the metal particles is within the above range because the reaction between Si and Li ions proceeds rapidly and is excellent in input / output.
  • metal particles (B) that can be alloyed with Li
  • metal particles (B) can be produced by using metal particles having a large particle size as a raw material for the metal particles and applying a mechanical energy treatment with a ball mill or the like to be described later.
  • the production method is not particularly limited.
  • metal particles produced by the method described in Japanese Patent No. 3952118 can be used as the metal particles (B).
  • SiO x Si dioxide powder and metal Si powder are mixed at a specific ratio, and after filling this mixture into the reactor, the pressure is reduced to normal pressure or a specific pressure, and the temperature is increased to 1000 ° C. or higher.
  • a SiO x gas is generated and cooled and precipitated to obtain general formula SiO x particles (sputtering treatment).
  • Precipitates can be used as particles by applying mechanical energy treatment.
  • any conventionally known material can be used. From the viewpoint of capacity and cycle life, for example, Fe, Co, Sb, Bi, Pb, Ni, Ag, Si, Sn A metal selected from the group consisting of Al, Zr, Cr, P, S, V, Mn, Nb, Mo, Cu, Zn, Ge, As, In, Ti, and W, or a compound thereof is preferable. Further, an alloy composed of two or more kinds of metals may be used, and the metal particles may be alloy particles formed of two or more kinds of metal elements. Among these, a metal selected from the group consisting of Si, Sn, As, Sb, Al, Zn, and W or a compound thereof is preferable. Note that, regardless of the crystal state of the raw material of the metal particles, single crystal / polycrystal, etc. Either can be used.
  • the mechanical energy treatment is performed by, for example, using a device such as a ball mill, a vibration ball mill, a planetary ball mill, a rolling ball mill, or a bead mill to put a raw material charged in the reactor and a moving body that does not react with the raw material and vibrate it.
  • Metal particles that can be alloyed with Li satisfying the properties described below can be formed by a method that imparts a rotation or a combined movement thereof.
  • the mechanical energy treatment time is usually 3 minutes or more, preferably 5 minutes or more, more preferably 10 minutes or more, further preferably 15 minutes or more, and usually 5 hours or less, preferably 4 hours or less, more preferably 3 hours. Hereinafter, it is more preferably 1 hour or less.
  • the mechanical energy treatment temperature is not particularly limited, but is usually a temperature not lower than the freezing point of the solvent and not higher than the boiling point in terms of the process.
  • the metal particles (B) that can be alloyed with Li are usually made as fine as possible by using a dry pulverizer such as a ball mill, vibration mill, pulverizer, jet mill, etc.
  • the final particle size is prepared by wet milling. Further, it can be mixed and pulverized with a carbon material such as carbon black, ketjen black or acetylene black at the time of wet pulverization and used as it is.
  • wet pulverization it is desirable to appropriately select a dispersion solvent to be used that is not reactive with the metal particles (B) or very small. If necessary, a small amount of a dispersant (surfactant) may be added to wet the dispersion solvent. It is desirable that the dispersing agent is appropriately selected from those having no or very little reactivity with the metal particles that can be alloyed with Li.
  • nonpolar compounds having an aromatic ring, aprotic polar solvents, and protic polar solvents can be mentioned. It is more preferable if it has no reactivity with the raw material of the metal particles (B).
  • aromatic compounds that are liquid at room temperature such as benzene, toluene, xylene, cumene, and methylnaphthalene; cycloaliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, methylcyclohexane, methylcyclohexene, and bicyclohexyl; petrochemicals such as light oil and heavy oil Residual oil in coal chemistry.
  • xylene is preferred, methylnaphthalene is more preferred, and heavy oil is more preferred because of its high boiling point.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • GBL ⁇ -butyrolactone
  • DMF N, N-dimethylformamide
  • the protic polar solvent examples include ethanol and 2-propanol, and 2-propanol is preferable from the viewpoint of high boiling point.
  • the mixing ratio of the metal particles (B) and the dispersion solvent is usually 10% by mass or more, preferably 20% by mass or more, and usually 50% by mass or less, preferably 40% by mass or less with respect to the metal particles (B). If the mixing ratio of the dispersion solvent is too high, the cost tends to increase. If the mixing ratio of the dispersion solvent is too low, uniform dispersion of the metal particles (B) tends to be difficult.
  • dispersing agent when manufacturing a metal particle (B).
  • the dispersant include high molecular weight polyester acid amides, polyether ester amine salts, polyethylene glycol phosphates, primary to tertiary amines, and quaternary amine salts. Among them, high molecular weight polyester acid amides. An amine type is preferable in that the effect of dispersion due to steric hindrance is easily obtained.
  • the metal particles (B) capable of being Li-alloyed have a bond with nitrogen atoms on the surface, so that the oxides of the metal particles (B) that cannot contribute to charge / discharge.
  • the presence of the metal particles (B) and nitrogen is suppressed from the point that the capacity per weight of the metal particles is suppressed, the reactivity of the surface of the metal particles (B) can be reduced, and the charge / discharge efficiency can be improved. It is preferable to form a bond with an atom.
  • the bond between the metal particle (B) and the nitrogen atom can be analyzed by a method such as XPS, IR, or XAFS.
  • the composite graphite particles (C) for a nonaqueous secondary battery negative electrode of the present invention may be mixed with materials other than graphite (A) and metal particles (B).
  • the composite graphite particles (C) of the present invention may contain carbon fine particles in order to improve conductivity.
  • -Volume average particle diameter (d50) The volume average particle diameter (d50) of the carbon fine particles is usually 0.01 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, preferably 0.05 ⁇ m or more, more preferably 0.07 ⁇ m or more, further preferably 0.1 ⁇ m or more, preferably Is 8 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, and still more preferably 1 ⁇ m or less.
  • the primary particle size is 3 nm or more and 500 nm or less, but the primary particle size is preferably 3 nm or more, more preferably 15 nm or more, further preferably 30 nm or more, particularly preferably 40 nm or more, preferably 500 nm or less, more preferably 200 nm or less, still more preferably 100 nm or less, particularly preferably 70 nm. It is as follows.
  • the primary particle diameter of the carbon fine particles can be measured by electron microscope observation such as SEM or a laser diffraction particle size distribution analyzer.
  • the shape of the carbon fine particles is not particularly limited, and may be any of a granular shape, a spherical shape, a chain shape, a needle shape, a fiber shape, a plate shape, a scale shape, and the like.
  • the carbon fine particles are not particularly limited, and examples thereof include coal fine powder, vapor phase carbon powder, carbon black, ketjen black, and carbon nanofiber. Among these, carbon black is particularly preferable. Carbon black has the advantage that the input / output characteristics are improved even at low temperatures, and at the same time, it can be obtained inexpensively and easily.
  • the composite graphite particles (C) of the present invention may be mixed with a carbon precursor in order to suppress the reaction between the metal particles (B) and the non-aqueous electrolyte.
  • a carbon precursor can suppress reaction of a metal particle (B) and a non-aqueous electrolyte by covering the circumference
  • the carbon material as described in the following ((alpha)) and / or ((beta)) is preferable.
  • ( ⁇ ) Coal heavy oil, DC heavy oil, cracked heavy oil, aromatic hydrocarbon, N ring compound, S ring compound, polyphenylene, organic synthetic polymer, natural polymer, thermoplastic resin, and Carbonizable organic substance selected from the group consisting of thermosetting resins
  • coal-based heavy oil coal tar pitch from soft pitch to hard pitch, dry distillation liquefied oil and the like are preferable.
  • DC heavy oil atmospheric residual oil, vacuum residual oil and the like are preferable.
  • cracked petroleum heavy oil ethylene tar or the like by-produced during thermal decomposition of crude oil, naphtha or the like is preferable.
  • aromatic hydrocarbon acenaphthylene, decacyclene, anthracene, phenanthrene and the like are preferable.
  • N-ring compound phenazine, acridine and the like are preferable.
  • S ring compound thiophene, bithiophene and the like are preferable.
  • polystyrene As the polyphenylene, biphenyl, terphenyl and the like are preferable.
  • organic synthetic polymer nitrogen-containing polymers such as polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, insolubilized products of these, polyacrylonitrile, polypyrrole, polyallylamine, polyvinylamine, polyethyleneimine, urethane resin, urea resin, etc.
  • Polythiophene, polystyrene, polymethacrylic acid and the like are preferable.
  • polysaccharides such as cellulose, lignin, mannan, polygalacturonic acid, chitosan and saccharose are preferable.
  • thermoplastic resin polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide and the like are preferable.
  • thermosetting resin furfuryl alcohol resin, phenol-formaldehyde resin, imide resin and the like are preferable.
  • carbonizable organic substance may be a carbide such as a solution dissolved in a low molecular organic solvent such as benzene, toluene, xylene, quinoline, n-hexane or the like. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations.
  • the spacing (d 002 ) of the (002) plane of the carbonaceous material powder obtained by firing the carbon precursor is usually 0 .340 nm or more, preferably 0.342 nm or more. Moreover, it is less than 0.380 nm normally, Preferably it is 0.370 nm or less, More preferably, it is 0.360 nm or less. If the d 002 value is too large, it indicates that the crystallinity is low, and the cycle characteristics tend to deteriorate. If the d 002 value is too small, it is difficult to obtain the effect of combining the carbonaceous materials.
  • the crystallite size (Lc (002)) of the carbonaceous material obtained by X-ray diffractometry by the Gakushin method of the carbonaceous material powder obtained by firing the carbon precursor is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more. More preferably, it is 20 nm or more. Moreover, it is 300 nm or less normally, Preferably it is 200 nm or less, More preferably, it is 100 nm or less. If the crystallite size is too large, the cycle characteristics tend to decrease, and if the crystallite size is too small, the charge / discharge reactivity decreases, and there is a risk of increased gas generation during high-temperature storage and reduced high-current charge / discharge characteristics. There is.
  • the composite graphite particles (C) of the present invention may be mixed with a polymer containing nitrogen atoms in order to suppress the reaction between the metal particles (B) and the non-aqueous electrolyte.
  • the polymer containing nitrogen atoms can suppress the reaction between the metal particles (B) and the non-aqueous electrolyte by covering the periphery of the metal particles (B).
  • the polymer containing a nitrogen atom as used in this specification is included in a part of the carbon precursor mentioned above, the polymer containing a nitrogen atom includes coal-based heavy oil, DC heavy oil, decomposition Heavy petroleum oils are not included.
  • the content (%) of nitrogen atom in the polymer containing nitrogen atom is usually 1% or more, preferably 5% or more, more preferably 10% or more, still more preferably 15% or more, particularly preferably 20% or more, most preferably 25% or more, usually 80% or less, preferably 70% or less, more preferably 60% or less, still more preferably 50% or less, particularly preferably 40%. Hereinafter, it is most preferably 30% or less. If the content of nitrogen atoms is too high, the amount of bonding between Si and nitrogen atoms will be excessive, and the resistance component will tend to increase. Tend to.
  • the content (%) of the nitrogen atom in the polymer is (molecular weight of the nitrogen atom in the monomer of the smallest repeating unit of the polymer) / (in the monomer of the smallest repeating unit of the polymer). Molecular weight of all atoms) ⁇ 100.
  • the weight average molecular weight of the polymer containing a nitrogen atom is not particularly limited, it is usually 500 or more, preferably 1000 or more, more preferably 1500 or more, still more preferably 2000 or more, and particularly preferably 2500 or more.
  • the weight average molecular weight is usually 1,000,000 or less, preferably 500,000 or less, more preferably 300,000 or less, further preferably 100,000 or less, particularly preferably 50,000 or less, and most preferably 10,000 or less. If the molecular weight is too small, the specific surface area increases, so the charge / discharge efficiency tends to decrease when incorporated in the particles. If the molecular weight is too large, the viscosity increases and it becomes difficult to mix and disperse uniformly. Tend.
  • the weight average molecular weight is the weight average molecular weight in terms of standard polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC) of the solvent tetrahydrofuran (THF), or the solvent is aqueous, dimethylformamide (DMF) or dimethyl sulfoxide. It is a weight average molecular weight in terms of standard polyethylene glycol measured by GPC of (DMSO).
  • the calcination yield of the polymer containing nitrogen atoms is usually 20% or more, preferably 25% or more, more preferably 30% or more, still more preferably 35% or more, while usually 90% or less, Preferably it is 70% or less, More preferably, it is 60% or less, More preferably, it is 50% or less.
  • the method of measuring the firing yield (%) of the resin was as follows: 10 g of a sample was weighed and baked at 720 ° C. in an N 2 atmosphere for 1 hour, and then baked at 1000 ° C. in an N 2 atmosphere for 1 hour. The weight of the product is measured and calculated from (weight of fired product) / (weight before firing) ⁇ 100.
  • the decomposition temperature of the polymer containing nitrogen atoms is usually 150 ° C. or higher, preferably 170 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher, while 500 ° C. or lower, preferably 450 ° C. or lower, more preferably 400 ° C. or lower. It is. If the decomposition temperature is too low, it may be easily decomposed. On the other hand, if the decomposition temperature is too high, it is difficult to dissolve in a solvent and it may be difficult to disperse uniformly.
  • the decomposition temperature can be measured from the thermal decomposition temperature in an inert atmosphere by using a TG-DTA apparatus.
  • Such nitrogen-containing polymers include polyamide, polyimide, polyacrylonitrile, polypyrrole, polyallylamine, polyvinylamine, polyethyleneimine, poly-N-methylallylamine, poly-N, N-dimethyl.
  • Examples include allylamine, polydiallylamine, polyN-methyldiallylamine, urethane resin, urea resin and the like.
  • polyacrylonitrile, polyallylamine, and polyvinylamine are preferable because a cyclic structure is easily obtained during firing.
  • the composite graphite particles (C) of the present invention may be mixed with a resin or the like as a void forming material in order to alleviate the destruction of the composite graphite particles (C) due to the expansion and contraction of the metal particles (B).
  • the resin used as the void forming material in this specification is included in a part of the carbon precursor described above, the resin used as the void forming material includes coal-based heavy oil, DC heavy oil, and cracked petroleum. Heavy oil is not included.
  • gap formation material is not restrict
  • the firing yield of the resin as the void forming material is usually 0.1% or more, preferably 1% or more, more preferably 5% or more, still more preferably 10% or more, and usually less than 20%. , Preferably 18% or less, more preferably 16% or less, still more preferably 14% or less.
  • the firing yield is too large, voids are not formed, and the buffering action associated with the expansion and contraction of the metal particles (B) tends to decrease.
  • the decomposition temperature of the polymer containing nitrogen atoms is usually 30 ° C or higher, preferably 50 ° C or higher, more preferably 100 ° C or higher, still more preferably 150 ° C or higher, while 500 ° C or lower, preferably 400 ° C or lower. More preferably, it is 300 degrees C or less, More preferably, it is 200 degrees C or less. If the decomposition temperature is too low, it may be easily decomposed. On the other hand, if the decomposition temperature is too high, it is difficult to dissolve in a solvent and it may be difficult to disperse uniformly.
  • the resin that can be used as the void forming material is not particularly limited, but examples include polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polycarbosilane, polyacrylic acid, and cellulose-based polymers. Polyvinyl alcohol and polyethylene glycol can be particularly preferably used since they have a low decomposition temperature and a relatively low decomposition temperature.
  • the composite graphite particles (C) of the present invention contain graphite (A) and metal particles (B) that can be alloyed with Li, and the cross section of the composite graphite particles (C) is SEM (scanning electron microscope). ), A structure in which the graphite (A) is folded is observed, and the abundance ratio of the metal particles (B) in the composite graphite particles (C) calculated by the measurement method described later is 0.00. It is characterized by being 2 or more.
  • the composite graphite particles (C) obtained by the production method of the present invention have a structure in which graphite (A) is folded.
  • graphite (A) it is not limited to the type of graphite (A), for example, when scaly or scaly graphite is taken as an example, when stress is applied in a direction parallel to the graphite crystal basal surface, the graphite crystal basal surface overlaps, resulting in scaly
  • scaly graphite spheroidizes while taking a concentric or folded structure (Materials Integration Vol. 17 No. 1 (2004)).
  • the composite graphite particles (C) have a plurality of scale-like or scaly graphites, which are rounded or bent into a round shape by spheroidizing treatment and exhibit an overall rounded shape.
  • the scaly graphite does not have a specific orientation plane.
  • the surface of each curved or bent scale-like or scale-like graphite is a curved or bent scale-like shape at least near the surface made of particles.
  • Such a structure is obtained by observing the surface of the composite graphite particle (C) with a scanning electron microscope, embedding the composite graphite particle (C) in a resin or the like to produce a thin piece of resin, and cutting out a cross section of the particle.
  • a scanning electron microscope After preparing a coating film, creating a cross-section of the coating film by focused ion beam (FIB) or ion milling on the film, cutting out the cross-section of the particle, and then observing it with an observation method such as particle cross-section observation with a scanning electron microscope It is.
  • FIB focused ion beam
  • the metal particles (B) exist in the gaps in the structure in which the graphite (A) is folded. Presence or absence of the presence, observation of the particle surface with a scanning electron microscope, embedding the composite graphite particles (C) in a resin or the like to produce a thin piece of resin and cut out the cross section of the particle, or prepare a coating film made of particles, the film On the other hand, after preparing a cross section of the coating film by focused ion beam (FIB) or ion milling and cutting out the cross section of the particle, it can be observed by an observation method such as particle cross section observation by a scanning electron microscope.
  • FIB focused ion beam
  • the gaps present in the composite graphite particles (C) may be voids, and buffer the expansion and contraction of metal particles that can be alloyed with Li, such as amorphous carbon, graphite, and resin. Such a substance may be present in the gap.
  • the abundance ratio of the metal particles (B) inside the composite graphite particles (C) is 0.2 or more. , Preferably 0.3 or more, more preferably 0.4 or more, further preferably 0.5 or more, particularly preferably 0.6 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1.2 or less, more preferably Is 1.0 or less. The higher this value within the above range, the more metal particles (B) present inside the composite graphite particles (C) than the metal particles (B) present outside the composite graphite particles (C).
  • the negative electrode there is a tendency that a decrease in charge / discharge efficiency due to the disconnection of the conductive path between particles can be suppressed.
  • the abundance ratio of the metal particles (B) in the composite graphite particles (C) of the present invention is calculated as follows. First, a coated film of composite graphite particles (C) or composite graphite particles (C) are embedded in a resin or the like to produce a thin piece of resin, and then a particle cross section is cut out by focused ion beam (FIB) or ion milling. It is possible to observe by an observation method such as particle cross-sectional observation by SEM (scanning electron microscope).
  • FIB focused ion beam
  • the accelerating voltage when observing the cross section of one composite graphite particle (C) with an SEM is preferably 1 kV or more, more preferably 2 kV or more, more preferably 3 kV or more, and usually 10 kV. Hereinafter, it is more preferably 8 kV or less, and further preferably 5 kV or less. Within this range, the graphite particles and the Si compound can be easily identified due to the difference in the reflected secondary electron image in the SEM image.
  • the imaging magnification is usually 500 times or more, more preferably 1000 times or more, still more preferably 2000 times, and usually 10,000 times or less.
  • grains of a composite graphite particle (C) is acquirable.
  • the resolution is 200 dpi (ppi) or more, preferably 256 dpi (ppi) or more.
  • the number of pixels is preferably evaluated at 800 pixels or more.
  • the elements of the graphite (A) and the metal particles (B) are identified by the energy dispersion type (EDX) and the wavelength dispersion type (WDX).
  • the extraction of one particle, calculation of the area, binarization processing, and reduction processing can be performed using general image processing software.
  • software such as “Image J” and “Image-Pro plus” Is mentioned.
  • any two particles are selected in the same manner, and a value obtained by dividing the area (b) by the area (a) is calculated.
  • the abundance ratio of the metal particles (B) inside. Averaging here means an arithmetic mean.
  • the following conditions (i) to (iv) are selected as conditions for selecting the target composite graphite particles (C) to be subjected to the measurement of the present invention.
  • the condition is that the composite particles satisfying the above conditions are arbitrarily selected. Note that particles that are not composed of graphite (A) and / or metal particles (B) are excluded as target particles.
  • One or more target composite graphite particles (C) satisfying such conditions and satisfying the conditions of the present invention are usually present in the target composite graphite particles (C). However, it is preferably 30%, more preferably 50%, still more preferably 90% or more, particularly preferably 99% or more, based on the total number of target composite graphite particles (C).
  • the composite graphite particle (C) having a structure in which the graphite (A) inside the composite graphite particle (C) is folded is used as a measurement target particle.
  • the structure in which the graphite (A) in the composite graphite particle (C) is folded is preferably a structure in which one graphite (A) in the composite graphite particle (C) has two or more different orientations.
  • the graphite (A) having at least one such structure in the particle is referred to as graphite (A) having a folded structure in the present invention.
  • the composite graphite particles (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode have a structure in which the graphite (A) is folded when a cross section of the composite graphite particles is observed with an SEM (scanning electron microscope).
  • the ratio is not particularly limited as long as the abundance ratio of the metal particles (B) in the composite graphite particles (C) calculated by the measurement method described above is 0.2 or more, but those having the following characteristics: preferable.
  • the composite graphite particle (C) of this invention contains a nitrogen atom.
  • a nitrogen atom By containing a nitrogen atom, a highly reactive functional group present on the surface of the metal particle (B) becomes an inactive nitride, and a side reaction between the surface of the metal particle (B) and the non-aqueous electrolyte is suppressed. Therefore, an increase in irreversible capacity can be suppressed and charge / discharge efficiency can be improved.
  • Nitrogen compounds are mentioned as the form of nitrogen atoms in the composite graphite particles (C).
  • the nitrogen compound may be a compound in which a CN bond, Si—N bond, ON—N bond, etc. are observed, and a compound having a CN bond or Si—N bond is particularly preferable.
  • analysis can be performed by methods such as XPS, IR, and XAFS.
  • the composite graphite particle (C) preferably contains a nitrogen atom, and the surface functional group amount N / Si represented by the following formula (1)
  • the value is usually 0.05% or more, preferably 0.1%, more preferably 0.15% or more, further preferably 0.2% or more, particularly preferably 0.5% or more, and most preferably 1.0% or more. On the other hand, it is usually at most 50%, preferably at most 20%, more preferably at most 10%, further preferably at most 5%, particularly preferably at most 2%, most preferably at most 1.5%.
  • the surface functional group amount N / Si value is too small, the reactivity between the surface of the metal particles (B) and the non-aqueous electrolyte solution tends to increase, and the irreversible capacity tends to increase.
  • the surface functional group amount N / Si value When is too large, the resistance of the surface of the metal particles (B) increases, and the output tends to decrease.
  • N / Si value (%) N atom concentration obtained based on the peak area of the N1s spectrum in X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis / Si atom concentration obtained based on the peak area of the Si2p spectrum in XPS analysis ⁇ 100
  • the surface functional group amount N / Si value in the present invention can be measured as follows using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
  • An X-ray photoelectron spectrometer is used as an X-ray photoelectron spectroscopy measurement.
  • the measurement object is placed on a sample stage so that the surface is flat.
  • An aluminum K ⁇ ray is used as an X-ray source, and N1s (394 to 412 eV) is obtained by multiplex measurement.
  • N1s (394 to 412 eV) is obtained by multiplex measurement.
  • Si2p (95 to 112 eV) spectrum The obtained Si2p peak of the low energy side peak was corrected to 99.5 eV, the peak areas of the N1s and Si2p spectra were obtained, and further divided by the device sensitivity coefficient to obtain the surface atomic concentrations of N and Si, respectively. calculate.
  • the obtained N / Si atomic concentration ratio N / Si (N atomic concentration / Si atomic concentration) is defined as the surface functional group amount N / Si value of the sample (composite graphite particles).
  • the interplanar spacing (d 002 ) of the (002) plane of the composite graphite particles (C) of the present invention by X-ray wide angle diffraction method is usually 0.337 nm or less, while the theoretical spacing of the 002 plane of graphite is 0.335 nm. Therefore, the interplanar spacing of the 002 plane of graphite is usually 0.335 nm or more.
  • Lc of graphite (A) by X-ray wide angle diffraction is 90 nm or more, preferably 95 nm or more. The fact that the interplanar spacing (d 002 ) and Lc of the (002) plane by the X-ray wide angle diffraction method are within the above range indicates that the composite graphite particle (C) is a high capacity electrode.
  • Tap density of the composite graphite particle (C) of the tap density the invention of the composite graphite particle (C) is usually 0.5 g / cm 3 or more, 0.6 g / cm 3 or more preferably, 0.7 g / cm 3 or more is more preferable, and 0.8 g / cm 3 or more is more preferable.
  • the fact that the tap density of the composite graphite particles (C) of the present invention shows a large numerical value is one of the indexes showing that the composite graphite particles (C) are spherical.
  • the smaller tap density is one index indicating that the composite graphite particles (C) are not sufficiently spherical particles. If the tap density is small, a sufficient continuous gap is not secured in the electrode, and the mobility of Li ions in the electrolyte held in the gap tends to decrease, so that the rapid charge / discharge characteristics tend to deteriorate.
  • Raman R value is the peak intensity ratio in the vicinity of 1360 cm -1 to the peak intensity near 1580 cm -1 in the argon ion laser Raman spectrum of the composite graphite particle (C) of the Raman R value present invention
  • the composite graphite particle (C) is usually It is 0.05 or more and 0.4 or less, preferably 0.1 or more and 0.35 or less. If it is this range, the crystallinity of the surface of this composite graphite particle (C) will be in order, and a high capacity
  • the - BET specific surface area of the composite graphite particle (C) having a specific surface area of the present invention according to the BET method of the composite graphite particle (C) is usually 40 m 2 / g or less, preferably 35m 2 / g, more preferably 30 m 2 / g or less, usually 0.1 m 2 / g or more, preferably 0.7 m 2 / g or more, more preferably 1 m 2 / g or more.
  • the specific surface area is too large, the portion where the composite graphite particles (C) and the non-aqueous electrolyte are in contact with each other increases when used as the negative electrode active material, which increases reactivity and tends to increase gas generation, which is preferable. Batteries tend to be difficult to obtain. If the specific surface area is too small, the lithium ion acceptability tends to deteriorate during charging when used as the negative electrode active material.
  • the volume average particle diameter (d50) of the composite graphite particles (C) of the present invention is usually 50 ⁇ m or less, preferably 40 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m or less, and usually 1 ⁇ m or more, preferably 4 ⁇ m or more, more preferably 6 ⁇ m or more. is there. If the average particle diameter d50 is too large, there will be problems such as streaking during coating, and if the average particle diameter d50 is too small, a large amount of binder is required, so the resistance is high and the high current density charge / discharge characteristics are reduced. Tend to.
  • the content of the metal particles (B) in the composite graphite particles (C) is usually 0.5% by mass or more with respect to the composite graphite particles (C).
  • the amount is preferably 1% by mass or more, more preferably 1.5% by mass or more, and further preferably 2% by mass or more. Moreover, it is 99 mass% or less normally, Preferably it is 70 mass% or less, More preferably, it is 50 mass% or less, More preferably, it is less than 30 mass%, Most preferably, it is 25 mass% or less. This range is preferable in that a sufficient capacity can be obtained.
  • the measurement of content of the metal particle (B) of composite graphite particle (C) is implemented by the method as described later.
  • the porosity of the composite graphite particles (C) is usually 1% or more, preferably 3% or more, more preferably 5% with respect to the graphite (A) of the composite graphite particles (C). More preferably, it is 7% or more. Further, it is usually less than 50%, preferably 40% or less, more preferably 30% or less, and still more preferably 20% or less. If the internal porosity is too small, the amount of liquid in the particles tends to be small and charge / discharge characteristics tend to deteriorate. If the porosity is too large, there is little inter-particle gap when the electrode is used, and the electrolyte does not diffuse. There is a tendency to become insufficient.
  • substances that buffer the expansion and contraction of the metal particles (B) that can be alloyed with Li such as amorphous carbon, graphite, and resin, are present in the voids, or the voids are left in the voids. May be satisfied.
  • the orientation parameter strength ratio I (110) / I (004) of the composite graphite particles (C) is usually 0.057 or less, preferably 0.056 or less, more preferably 0.05 or less, and further preferably 0.04 or less. Especially preferably, it is 0.03 or less. Moreover, it is usually larger than 0, preferably 0.001 or more, more preferably 0.005 or more, further preferably 0.01 or more, particularly preferably 0.015 or more, and most preferably 0.02 or more.
  • the orientation parameter intensity ratio is in the above range means that the graphene surfaces of the plurality of folded graphites (A) embedding the metal particles (B) are arranged in parallel with the electrode surface. Therefore, during the volume expansion of the metal particles (B), the soft graphene layer expands and contracts in parallel with the electrode surface, so that the expansion is absorbed (relaxed), so that the composite graphite particles (C) collapse due to the volume expansion, It is considered that the conductive path is hardly cut off.
  • the measuring method of the orientation parameter intensity ratio I (110) / I (004) is in accordance with the measuring method described in the examples, but the sample to be measured may be a negative electrode material before being applied to the electrode, The negative electrode material which comprises the negative electrode taken out from the battery after charging / discharging may be sufficient. I (110) / I (002) may be used as the orientation parameter intensity ratio.
  • Step 1 Step of obtaining a mixture containing at least graphite particles (A) and metal particles (B) that can be alloyed with Li
  • Step 2 Step of applying mechanical energy to the mixture of Step 1 and subjecting the mixture to spheroidization The manufacturing method will be described in detail.
  • Step 1 Step of obtaining a mixture containing at least metal particles (B) that can be alloyed with graphite (A) and Li)
  • the mixture obtained in this step may be in the form of powder, solid, lump, slurry, etc., but is preferably lump from the viewpoint of ease of handling.
  • the mixing ratio of the metal particles (B) to the total of the graphite (A) and the metal particles (B) is usually 1% by mass or more, preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and further preferably 7% by mass. That's it. Moreover, it is 95 mass% or less normally, Preferably it is 90 mass% or less, More preferably, it is 80 mass% or less, More preferably, it is 70 mass% or less. This range is preferable in that a sufficient capacity can be obtained.
  • carbon fine particles may be mixed to improve the conductivity of the composite graphite particles (C), or nitrogen atoms may be added to suppress the reaction between the metal particles (B) and the non-aqueous electrolyte.
  • the contained polymer or carbon precursor may be mixed, or a resin or the like may be mixed as a void forming material in order to mitigate the destruction of the composite graphite particles due to the expansion and contraction of the metal particles (B).
  • the mixing ratio of other materials to the total of graphite (A), metal particles (B) and other materials is usually 0.1% by mass or more, Preferably it is 0.3 mass% or more, More preferably, it is 0.5 mass% or more, More preferably, it is 0.7 mass% or more. Moreover, it is 30 mass% or less normally, Preferably it is 28 mass% or less, More preferably, it is 26 mass% or less, More preferably, it is 25 mass% or less. This range is preferable in that a sufficient capacity can be obtained.
  • the method of mixing graphite (A), metal particles (B), and other materials is particularly limited. There is no.
  • graphite (A), metal particles (B) that can be alloyed with Li, and other materials may be charged and mixed together, or may be mixed while being sequentially charged.
  • a preferable method for obtaining the mixture includes, for example, a method in which wet metal particles (B) are mixed with graphite (A) so as not to dry the metal particles (B).
  • wet metal particles (B) the metal particles (B) obtained while the above-described metal particles (B) are produced by a wet method may be used, or metal particles (B) produced by a dry method may be used.
  • wet metal particles (B) suppress the aggregation of the metal particles (B), they can be uniformly dispersed when mixed, and the metal particles (B) can be dispersed on the surface of the graphite (A). This is preferable because it can be easily fixed.
  • the solid content of the metal particles (B) is usually 10% or more, preferably It is 15% or more, more preferably 20% or more, usually 90% or less, preferably 85% or less, more preferably 80% or less. If the proportion of the solid content is too large, the fluidity of the slurry is lost, and the metal particles (B) tend to be difficult to disperse in the graphite (A).
  • the metal particles (B) on the graphite (A) it is preferable to fix the metal particles (B) on the graphite (A) by evaporating and removing the dispersion solvent using an evaporator, a dryer or the like.
  • timing which mixes other materials in order to obtain a mixture For example, you may add when mixing a graphite (A) and a metal particle (B), or a wet metal particle (B ) Or a slurry of metal particles (B), or may be added during wet pulverization of metal particles (B).
  • the state of mixing other materials may be a powder or a solution dissolved in a solvent, but a solution is preferable because it can be uniformly dispersed.
  • the carbon precursor, the polymer containing nitrogen atoms, and the resin as the void forming material not only play a role of fixing the metal particles (B) to the graphite (A), but also spheroidize. It is considered that the metal particles (B) are prevented from being detached from the graphite (A) during the process.
  • a more preferable mixture is to mix graphite (A), metal particles (B), and a polymer containing a nitrogen atom.
  • graphite ( A) The metal particles (B) and the polymer containing nitrogen atoms dissolved in the solvent are mixed from the viewpoint that the metal particles (B) and the polymer containing nitrogen atoms can be uniformly dispersed. Then, it is more preferable to mix graphite (A). At this time, a carbon precursor may be further mixed as another material from the viewpoint that the reactivity between the metal particles (B) and the electrolytic solution can be suppressed, or the composite graphite particles by the expansion and contraction of the metal particles (B) In order to mitigate destruction, a resin may be mixed as a void forming material.
  • Mixing is usually performed under normal pressure, but if desired, it can also be performed under reduced pressure or under pressure. Mixing can be carried out either batchwise or continuously. In any case, mixing efficiency can be improved by using a combination of an apparatus suitable for rough mixing and an apparatus suitable for fine mixing. Moreover, you may utilize the apparatus which performs mixing and fixation (drying) simultaneously. Drying can usually be carried out under reduced pressure or under pressure, and preferably dried under reduced pressure.
  • the drying time is usually 5 minutes or more, preferably 10 minutes or more, more preferably 20 minutes or more, and further preferably 30 minutes or more, usually 2 hours or less, preferably 1 hour and a half or less, more preferably 1 hour or less. is there. If the time is too long, the cost increases. If the time is too short, uniform drying tends to be difficult. Although drying temperature changes with solvents, it is preferable that it is time which can implement
  • a mixer with a structure in which two frame molds rotate and revolve; a blade such as a dissolver that is a high-speed high-shear mixer and a butterfly mixer for high viscosity is placed in the tank.
  • a so-called bead mill type apparatus having a rotating disk and a dispersion solvent body in a container is used.
  • a device having a structure in which many pairs are arranged in the axial direction of the shaft so as to be slidably engaged for example, KRC reactor manufactured by Kurimoto Iron Works, SC processor, TEM manufactured by Toshiba Machine Celmac, TEX-K manufactured by Nippon Steel Works
  • KRC reactor manufactured by Kurimoto Iron Works, SC processor, TEM manufactured by Toshiba Machine Celmac, TEX-K manufactured by Nippon Steel Works
  • it has a container in which a single inner shaft and a plurality of pavement or sawtooth paddles fixed to the shaft are arranged in different phases, and the inner wall surface is the outermost line of rotation of the paddle
  • Extra heat type apparatus for example, a Redige mixer manufactured by Redige Co., Ltd., a flow share mixer manufactured by Taiyo Koki Co., Ltd., and Tsukishima Kikai Co., Ltd.
  • a pipeline mixer In order to perform mixing in a continuous manner, a pipeline mixer, a continuous bead mill, or the like may be used. It is also possible to homogenize by means such as ultrasonic dispersion. Moreover, you may process powder processing, such as a grinding
  • the coarse pulverizer includes a shearing mill, jaw crusher, impact crusher, cone crusher, etc.
  • the intermediate pulverizer includes roll crusher, hammer mill, etc.
  • the pulverizer include a ball mill, a vibration mill, a pin mill, a stirring mill, and a jet mill.
  • the apparatus used for classification but for example, in the case of dry sieving, a rotary sieving, a swaying sieving, a rotating sieving, a vibrating sieving, etc. can be used.
  • gravity classifier inertial classifier, centrifugal classifier (classifier, cyclone, etc.) can be used, wet sieving, mechanical wet classifier, hydraulic classifier, sedimentation classifier A centrifugal wet classifier or the like can be used.
  • Step 2 Step of applying spheroidizing treatment by applying mechanical energy to the mixture of Step 1
  • the composite graphite particle (C) for non-aqueous secondary battery negative electrodes of this invention can be manufactured. That is, as a production method for obtaining the composite graphite particles (C) of the present invention, a mixture containing the metal particles (B) on the surface of the graphite (A) before being folded obtained in the above step 1 (this specification) Is referred to as a mixture), and in the present invention, the metal particles (B) within a predetermined range are present in the gaps in the folded structure, as will be described later. It is preferable to set appropriate manufacturing conditions.
  • the spheroidizing process is basically performed using mechanical energy (mechanical action such as impact compression, friction and shearing force).
  • mechanical energy such as impact compression, friction and shearing force
  • treatment using a hybridization system is preferred.
  • the system has a rotor with a large number of blades that apply mechanical action such as impact compression, friction and shearing force, and a large air flow is generated by the rotation of the rotor, and thereby in the mixture obtained in step 1 above.
  • a large centrifugal force is applied to the graphite (A), and the graphite (A) in the mixture obtained in the step 1 and the graphite (A) in the mixture obtained in the step 1 collide with the wall and the blade.
  • the apparatus used for the spheronization treatment has, for example, a rotor in which a large number of blades are installed inside a casing, and the rotor rotates at a high speed, whereby the graphite in the mixture obtained in step 1 introduced therein is
  • a device that performs mechanical treatment such as impact compression, friction, shearing force, etc., and performs surface treatment can be used.
  • dry ball mill, wet bead mill, planetary ball mill, vibration ball mill, mechano-fusion system Agromaster (Hosokawa Micron Corporation), hybridization system, Micros, Miraro (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), CF mill (Ube) And theta composer (manufactured by Tokuju Kogakusho Co., Ltd.) and the like.
  • Preferred examples of the apparatus include a dry ball mill, a wet bead mill, a planetary ball mill, a vibrating ball mill, a mechano-fusion system, and an agromaster (Hosokawa Micron).
  • hybridization system Micros, Miraro (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), CF mill (manufactured by Ube Industries), theta composer (manufactured by Tokuju Kosakusha), pulperizer and the like.
  • a hybridization system manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. is particularly preferable.
  • the graphite (A) in the mixture obtained in the step 1 to be subjected to the spheronization treatment may have already been subjected to a certain spheronization treatment under the conditions of the conventional method.
  • a spheronization treatment is performed using such an apparatus.
  • the rotational speed of the rotor is usually 2000 rpm or more, preferably 4000 rpm or more, more preferably 5000 rpm or more, still more preferably 6000 rpm or more, particularly preferably.
  • Is usually 9000 rpm or less, preferably 8000 rpm or less, more preferably 7500 rpm or less, still more preferably 7200 rpm or less, usually 30 seconds or more, preferably 1 minute or more, more preferably 1 minute 30 seconds or more,
  • the spheronization treatment is preferably performed in a range of 2 minutes or more, particularly preferably 2 minutes 30 seconds or more, usually 60 minutes or less, preferably 30 minutes or less, more preferably 10 minutes or less, and even more preferably 5 minutes or less.
  • the spheroidizing process is weak and the tap density may not increase sufficiently.
  • the effect of crushing becomes stronger than the sphering process, and the particles collapse.
  • the tap density may decrease.
  • the spheronization treatment time is too short, the particle size can be made sufficiently small, and a high tap density cannot be achieved.
  • the graphite (A) in the mixture obtained in the above step 1 is reduced. There is a possibility that the object of the present invention cannot be achieved.
  • the desired properties can be obtained by repeating (usually 2 to 10 times, preferably 2 to 5 times) classification treatment. It can be in the physical property range.
  • classification include dry classification (aerodynamic classification, sieving), wet classification, and the like, but dry classification, particularly aerodynamic classification is preferable from the viewpoint of cost and productivity.
  • the composite graphite particles (C) of the present invention can be produced by the production method as described above.
  • the composite graphite particles (C) for a non-aqueous secondary battery negative electrode used in the present invention are obtained.
  • the composite graphite particles (C) preferably contain a carbonaceous material, and more specifically. As such an embodiment, it is more preferable to coat at least a part of the surface with a carbonaceous material (hereinafter also referred to as carbonaceous material-coated composite graphite particles).
  • a carbonaceous material hereinafter also referred to as carbonaceous material-coated composite graphite particles.
  • the carbonaceous material-coated composite graphite particles are described separately from the composite graphite particles (C) for convenience, but the carbonaceous material-coated composite graphite particles are also interpreted as being included in the composite graphite particles (C). Shall.
  • Step 3 Step of coating the composite graphite particles spheroidized in Step 2 with a carbonaceous material Step 3 will be described in detail below.
  • Step 3 Step of coating the composite graphite particles spheroidized in Step 2 with a carbonaceous material
  • the carbonaceous material include amorphous carbon and graphitized carbon depending on the difference in heating temperature in the production method described later. Among these, amorphous carbon is preferable from the viewpoint of acceptability of lithium ions.
  • the carbonaceous material can be obtained by heat-treating the carbon precursor as described later.
  • the carbon precursor it is preferable to use the carbon precursor described in the section of other materials.
  • a carbon precursor for obtaining a carbonaceous material is used as a coating raw material with respect to the composite graphite particles obtained in the above-described step 2, and these are mixed and fired to obtain a coated graphite. can get.
  • the firing temperature is usually 600 ° C. or higher, preferably 700 ° C. or higher, more preferably 900 ° C. or higher, usually 2000 ° C. or lower, preferably 1500 ° C. or lower, more preferably 1200 ° C. or lower, amorphous carbon is obtained as a carbonaceous material. It is done.
  • heat treatment is carried out at a firing temperature of usually 2000 ° C. or higher, preferably 2500 ° C.
  • graphitized carbon is obtained as a carbonaceous material.
  • the amorphous carbon is carbon having low crystallinity
  • the graphitized carbon is carbon having high crystallinity.
  • the composite graphite particles (C) described above are used as a core material, a carbon precursor for obtaining a carbonaceous material is used as a coating material, and these are mixed and fired to obtain carbonaceous material-coated composite graphite particles. It is done.
  • the coating layer may contain the metal particles (B) and carbon fine particles described in the above-mentioned other materials.
  • the carbonaceous material-coated composite graphite particles that have undergone the above steps may be subjected to powder processing such as pulverization, pulverization, and classification as described in Step 1.
  • the carbonaceous material-coated composite graphite particles of the present invention can be produced by the production method as described above.
  • the carbonaceous material-coated composite graphite particles exhibit the same physical properties as those of the composite graphite particles described above, but the preferred physical properties of the carbonaceous material-coated composite graphite particles that vary depending on the coating treatment are described below.
  • the interplanar spacing (d 002 ) of the (002) plane of the carbonaceous material-coated composite graphite particles by the X-ray wide angle diffraction method is usually 0.336 nm or more, preferably 0.337 nm or more, more preferably 0.340 nm or more, and preferably 0.8. It is 342 nm or more. Moreover, it is less than 0.380 nm normally, Preferably it is 0.370 nm or less, More preferably, it is 0.360 nm or less. If the d 002 value is too large, it indicates that the crystallinity is low, and the cycle characteristics tend to deteriorate. If the d 002 value is too small, it is difficult to obtain the effect of combining the carbonaceous materials.
  • Carbonaceous material-coated composite graphite particles are those coated with amorphous carbon or graphitic carbon. Among these, it is from the point of acceptability of lithium ions that it is coated with amorphous carbon.
  • the coverage is usually 0.5% or more, preferably 1% or more, more preferably 3% or more, further preferably 4% or more, particularly preferably 5% or more, most preferably 6% or more, Usually, it is 30% or less, preferably 25% or less, more preferably 20% or less, further preferably 15% or less, particularly preferably 10% or less, and most preferably 8% or less.
  • the amorphous carbon portion of the negative electrode material increases, and the reversible capacity when the battery is assembled tends to be small. If the content is too small, the amorphous carbon sites are not uniformly coated on the graphite particles serving as nuclei, and strong granulation is not performed, and when pulverized after firing, the particle size tends to be too small.
  • the content rate (coverage) of the carbide derived from the organic compound of the carbon material for the electrode finally obtained conforms to the amount of the raw material carbon material used, the amount of the organic compound, and JIS K 2270-02 (2009).
  • the remaining charcoal rate measured by the micro method can be calculated by the following formula 2.
  • the composite graphite particles (C) of the present invention can be used alone as an active material for a non-aqueous secondary battery negative electrode, but natural graphite, artificial graphite, vapor-grown carbon fiber, conductive carbon black, carbonaceous material coating Carbonaceous material having a shape or physical property different from that of the above composite graphite particles (C) selected from the group consisting of graphite, resin-coated graphite, amorphous carbon, and those obtained by subjecting them to appropriate treatment, etc. It is also preferable to further contain particles to obtain a non-aqueous secondary battery negative electrode active material.
  • a negative electrode active material is more preferable.
  • the mixing ratio of the composite graphite particles (C) to the total of the carbonaceous particles having different shapes or physical properties from the composite graphite particles (C) is usually 1% by mass or more, preferably 1.5% by mass or more, more preferably 2% by mass. % Or more, more preferably 2.5% by mass or more. Moreover, it is 99 mass% or less normally, Preferably it is 95 mass% or less, More preferably, it is 90 mass% or less, More preferably, it is 85 mass% or less.
  • the natural graphite for example, highly purified flaky graphite or spheroidized graphite can be used.
  • artificial graphite for example, particles obtained by combining coke powder or natural graphite with a binder, particles obtained by firing and graphitizing single graphite precursor particles while powdered, and the like can be used.
  • carbonaceous material-coated graphite for example, natural graphite or artificial graphite coated with a carbonaceous material precursor and fired, or natural graphite or artificial graphite coated with a carbonaceous material on the surface can be used.
  • the resin-coated graphite for example, particles obtained by coating and drying a polymer material on natural graphite or artificial graphite can be used, and as amorphous carbon, for example, particles obtained by firing bulk mesophase, Particles obtained by infusibilizing and firing a carbonaceous material precursor can be used.
  • a non-aqueous secondary battery negative electrode active material is blended with a binder resin.
  • a slurry may be formed with water or an organic solvent, and if necessary, a thickener may be added to the slurry, applied to the current collector, and dried.
  • the binder resin it is preferable to use a resin that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte and water-insoluble.
  • rubbery polymers such as styrene, butadiene rubber, isoprene rubber, ethylene / propylene rubber; synthetic resins such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, and aromatic polyamide; styrene / butadiene / styrene block copolymers and hydrogenated products thereof, Thermoplastic elastomers such as styrene / ethylene / butadiene, styrene copolymer, styrene / isoprene, styrene block copolymer and hydrides thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, ethylene / vinyl acetate copolymer, ethylene Soft resinous polymers such as copolymers with ⁇ -olefins having 3 to 12 carbon atoms; fluorine such as polytetrafluoroethylene / ethylene copolymers, polyvinylidene
  • the binder resin is preferably used in an amount of 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more based on the active material for the negative electrode of the non-aqueous secondary battery.
  • the binder resin is preferably used so that it is at most 10% by mass, preferably 7% by mass or less, relative to the composite graphite particles.
  • water-soluble celluloses such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, and the like may be used. Of these, carboxymethylcellulose is preferred.
  • the thickener is preferably used in an amount of 0.2% by mass to 10% by mass, more preferably 0.5% by mass to 7% by mass with respect to the composite graphite particles.
  • the negative electrode current collector copper, copper alloy, stainless steel, nickel, titanium, carbon, or the like that is conventionally known to be used for this purpose may be used.
  • the shape of the current collector is usually a sheet shape, and those having an uneven surface or those using a net, punching metal or the like are preferable. After applying and drying a slurry of a non-aqueous secondary battery negative electrode active material and a binder resin to the current collector, pressurize to increase the density of the negative electrode active material layer formed on the current collector, thereby It is preferable to increase the battery capacity per unit volume of the active material layer.
  • the density of the negative electrode active material layer is preferably 1.2 g / cm 3 or more, more preferably 1.3 g / cm 3 or more, and preferably 1.9 g / cm 3 or less, more preferably 1.8 g / cm 3 or less. It is.
  • the density of the negative electrode active material layer is preferably 1.2 g / cm 3 or more, more preferably 1.3 g / cm 3 or more, and preferably 1.9 g / cm 3 or less, more preferably 1.8 g / cm 3 or less. It is.
  • the non-aqueous secondary battery according to the present invention can be produced according to a conventional method except that the above negative electrode is used.
  • a positive electrode material lithium such as lithium cobalt composite oxide whose basic composition is represented by LiCoO 2 , lithium nickel composite oxide represented by LiNiO 2 , lithium manganese composite oxide represented by LiMnO 2 or LiMn 2 O 4 Transition metal composite oxides, transition metal oxides such as manganese dioxide, and mixtures of these composite oxides, as well as TiS 2 , FeS 2 , Nb 3 S 4 , Mo 3 S 4 , CoS 2 , V 2 O 5 , CrO 3 , V 3 O 3 , FeO 2 , GeO 2 , LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 or the like may be used.
  • a positive electrode can be produced by slurrying a mixture of these positive electrode materials with a binder resin with an appropriate solvent, and applying and drying the mixture on a current collector.
  • the slurry preferably contains a conductive material such as acetylene black or ketjen black.
  • you may contain a thickener as desired.
  • the thickener and the binder resin those well-known in this application, for example, those exemplified as those used for the production of the negative electrode may be used.
  • the blending ratio with respect to the positive electrode material is preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, and particularly preferably 1% by mass or more and 15% by mass or less for the conductive agent.
  • the thickener is preferably 0.2 mass% or more and 10 mass% or less, more preferably 0.5 mass% or more and 7 mass% or less.
  • the binder resin is preferably 0.2% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or more and 7% by mass or less when slurryed with water. Further, when slurrying with an organic solvent that dissolves a binder resin such as NMP, it is preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 15% by mass or less.
  • aluminum, titanium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, or an alloy thereof may be used.
  • aluminum, titanium, tantalum or an alloy thereof is preferably used, and aluminum or an alloy thereof is most preferably used.
  • Nonaqueous solvents include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and vinylene carbonate, chain carbonates such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate, cyclic esters such as ⁇ -butyrolactone, crown Ethers, cyclic ethers such as 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, 1,2-dimethyltetrahydrofuran and 1,3-dioxolane, chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane, etc. may be used. Usually some of these are used together. Of these, it is preferable to use a cyclic carbonate and a chain carbonate, or another solvent in combination.
  • a compound such as vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, succinic anhydride, maleic anhydride, propane sultone, diethyl sulfone, difluorophosphate such as lithium difluorophosphate, etc. may be added.
  • an overcharge inhibitor such as diphenyl ether or cyclohexylbenzene may be added.
  • Examples of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent include LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), may be used LiC (CF 3 SO 2) 3 and the like.
  • the concentration of the electrolyte in the electrolytic solution is usually 0.5 mol / liter or more and 2 mol / liter or less, preferably 0.6 mol / liter or more and 1.5 mol / liter or less.
  • the separator interposed between the positive electrode and the negative electrode it is preferable to use a porous sheet or non-woven fabric of polyolefin such as polyethylene or polypropylene.
  • the capacity ratio of the negative electrode / positive electrode is preferably designed to be 1.01 or more and 1.5 or less, more preferably 1.2 or more and 1.4 or less.
  • the non-aqueous secondary battery is preferably a lithium ion secondary battery including a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte.
  • volume average particle diameter (d50), the BET specific surface area, the Si content of the composite graphite particles, the cross-sectional structure of the particles, the abundance ratio, and the like in this specification were measured as follows.
  • ⁇ Average particle diameter d50 About 20 ml of carbon powder is added to about 1 ml of 2% (volume) aqueous solution of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, and this is dispersed in about 200 ml of ion-exchanged water.
  • the volume particle size distribution was measured by using a particle size distribution analyzer (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.), and the median diameter (d50) was determined.
  • the measurement conditions are ultrasonic dispersion for 1 minute, ultrasonic intensity 2, circulation speed 2, and relative refractive index 1.50.
  • ⁇ BET specific surface area Measured using Tristar II3000 manufactured by Micromeritics. Drying was performed under reduced pressure at 150 ° C. for 1 hour, and measurement was performed by a BET multipoint method (5 points in a relative pressure range of 0.05 to 0.30) by nitrogen gas adsorption.
  • the N / Si value of the composite graphite particles (C) is measured by using an X-ray photoelectron spectrometer as a linear photoelectron spectroscopic measurement, and the sample base is set so that the surface becomes flat.
  • N1s (390 to 410 eV), Si2p (95 to 115 eV), C1s (280 to 300 eV), O1s (525 to 545 eV) and S2p (160 to 175 eV)
  • the charge top of the obtained Si2p low energy side peak is corrected to 99.5 eV
  • the peak areas of the spectra of N1s, Si2p, C1s, O1s and S2p are obtained, and the device sensitivity coefficient
  • the obtained atomic concentration ratio N / Si of N / Si i a was defined as the amount of surface functional groups N / Si values of the sample.
  • N / Si value (%) N atom concentration obtained based on the peak area of the N1s spectrum in X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis / Si atom concentration obtained based on the peak area of the Si2p spectrum in XPS analysis ⁇ 100
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • the Si content of composite graphite particles (C) is derived by completely melting the sample (composite graphite particles (C)) with alkali, then dissolving and fixing the volume with water. Measurement was performed with a coupled plasma emission analyzer (Horiba, Ltd. ULTIMA2C), and the Si amount was calculated from a calibration curve. Thereafter, the Si content of the composite graphite particles (C) was calculated by dividing the Si amount by the weight of the composite graphite particles (C).
  • the Si abundance ratio of composite graphite particles (C) was measured as follows. First, a cross section polisher (JEOL IB-09020CP) was used for processing the electrode cross section. The processed electrode cross section was mapped with graphite (A) and Si using EDX while observing with SEM (Hitachi High-Tech SU-70). The SEM acquisition conditions were an acceleration voltage of 3 kV and a magnification of 2000 times, and an image in a range where one particle could be acquired at a resolution of 256 dpi was obtained. Thereafter, one composite graphite particle (C) particle was extracted, and the area (a) of Si in the particle was calculated.
  • a cross section polisher JEOL IB-09020CP
  • the shrinking process is repeated on the particle, and the extracted one particle has an area of 70.
  • % Figure was extracted, and the area (b) of Si of the figure was calculated.
  • the value obtained by dividing the area (b) by the area (a) was measured with arbitrary three particles, and the value obtained by averaging the values of these three particles was defined as the abundance ratio of Si in the composite graphite particles (C).
  • -Tap density of composite graphite particles The tap density of the composite graphite particles (C) is passed through a sieve having a diameter of 1.6 cm and a volume capacity of 20 cm 3 through a sieve having an opening of 300 ⁇ m using a powder density measuring instrument. After dropping the sample and filling the cell to the full, a tap with a stroke length of 10 mm was performed 1000 times, and the density was determined from the volume at that time and the weight of the sample.
  • the firing yield of the polymer used in the present invention was measured as follows. 10 g of the sample was weighed in a vat and baked at 720 ° C. in an N 2 atmosphere for 1 hour. Thereafter, and baked for one hour under N 2 atmosphere at 1000 ° C., it was weighed fired product. (Weight of fired product) / (Weight before firing) ⁇ 100 was defined as a firing yield (%).
  • Nitrogen content in polymer (%) The content (%) of the nitrogen atom in the polymer used in the present invention is (the molecular weight of the nitrogen atom in the monomer of the smallest repeating unit of the polymer) / (total atoms in the monomer of the smallest repeating unit of the polymer) Molecular weight) ⁇ 100.
  • the decomposition temperature of polyacrylonitrile was 270 ° C. from TG-DTA analysis. Subsequently, the lump of the obtained mixture was pulverized with a mill having a hammer type head (manufactured by IKA).
  • the pulverized mixture is put into a hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), and is spheroidized by circulating or staying in the apparatus for 180 seconds at a rotor rotation speed of 7000 rpm, and composite graphite particles containing Si compound particles (C ) (Process 3)
  • the composite graphite particles (C) encapsulating the obtained Si compound particles were mixed with heavy coal oil so that the coverage after firing was 7.5%, and kneaded and dispersed by a biaxial kneader. .
  • the obtained dispersion was introduced into a firing furnace and fired at 1000 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere.
  • the calcined lump was pulverized using the mill described above under the condition of a rotation speed of 3000 rpm, and then classified with a vibrating screen having an opening of 45 ⁇ m to obtain composite graphite particles (C) coated with amorphous carbon. .
  • Average particle diameter (d50), BET specific surface area, N / Si value, Si content, Si abundance ratio, orientation parameter strength ratio I (110) / I (004), tap density of the obtained composite graphite particles (C) are listed in Table 1.
  • a cross-sectional SEM image of the composite graphite particles (C) is shown in FIG.
  • An example of graphic extraction for obtaining the existence ratio is shown in FIG.
  • the composite graphite particles (C) had a structure in which scaly natural graphite was folded, and Si compound particles were present in the gaps in the folded structure. . Further, it was observed that there was a portion where the Si compound particles and the scaly natural graphite were in contact.
  • the negative electrode active material layer was roll-pressed with a 250 m ⁇ roll press with a load cell so as to have a density of 1.4 to 1.5 g / cm 3 , punched into a circular shape with a diameter of 12.5 mm, and 110 ° C. for 2 hours. It vacuum-dried and it was set as the negative electrode for evaluation.
  • the negative electrode and a Li foil as a counter electrode were stacked through a separator impregnated with an electrolytic solution to produce a battery for a charge / discharge test.
  • the positive electrode and the negative electrode are charged to 5 mV at a current density of 0.2 mA / cm 2 , and further charged to a current value of 0.02 mA at a constant voltage of 5 mV. After doping with lithium, the positive electrode and the negative electrode were discharged to 1.5 V at a current density of 0.2 mA / cm 2 .
  • the initial discharge capacity was determined as follows. First, the negative electrode active material mass is obtained by subtracting the mass of the copper foil punched out in the same area as the negative electrode from the negative electrode mass. Asked. Next, in the battery, in the second cycle, the positive electrode and the negative electrode are charged to 5 mV at a current density of 0.8 mA / cm 2 , and further charged to a current value of 0.08 mA at a constant voltage of 5 mV. Then, after the negative electrode was doped with lithium, the positive electrode and the negative electrode were discharged to 1.5 V at a current density of 0.8 mA / cm 2 .
  • the battery is charged to 5 mV with respect to the positive electrode and the negative electrode at a current density of 0.8 mA / cm 2 and further charged to a current value of 0.08 mA at a constant voltage of 5 mV.
  • the positive electrode and the negative electrode were discharged to 1.5 V at a current density of 0.8 mA / cm 2 .
  • the value obtained by subtracting the discharge capacity from the charge capacity in each cycle was defined as loss, and the charge / discharge efficiency was determined by the following formula 3.
  • the negative electrode active material mass was determined by subtracting the mass of the copper foil punched out to the same area as the negative electrode from the negative electrode mass.
  • Example 2 In order to increase the amount of Si in the composite graphite particles, the same operation as in Example 1 was performed except that the Si slurry (I) (solid content 40%) during mixing was changed to 850 g.
  • the physical properties of the obtained composite graphite particles (C) and the evaluation of the battery are shown in Table 1.
  • Example 3 In order to increase the amount of Si in the composite graphite particles, the same operation as in Example 1 was performed except that the amount of Si slurry (I) (solid content 40%) during mixing was changed to 1200 g.
  • the physical properties of the obtained composite graphite particles (C) and the evaluation of the battery are shown in Table 1.
  • Example 4 The same operation as in Example 1 was performed except that the average particle diameter d50 of the flaky graphite was 45 ⁇ m and the Si slurry (I) (solid content 40%) at the time of mixing was 50 g.
  • the physical properties of the obtained composite graphite particles (C) and the evaluation of the battery are shown in Table 1.
  • slurry (II) 1000 g of scaly natural graphite having an average particle diameter d50 of 45 ⁇ m was added and mixed to obtain slurry (II) in which polyacrylonitrile, Si compound particles, and graphite were uniformly dispersed.
  • the slurry (II) was appropriately dried under reduced pressure for 3 hours at 150 ° C., which is lower than the thermal decomposition temperature of polyacrylonitrile, so that the polyacrylonitrile is not denatured.
  • the obtained lump was crushed at a rotation speed of 6000 rpm with a hammer mill (MF10 manufactured by IKA).
  • the calcined lump was pulverized using the mill described above under the condition of a rotation speed of 3000 rpm, and then classified with a vibrating screen having an opening of 45 ⁇ m to obtain composite graphite particles (C) coated with amorphous carbon. .
  • the physical properties of the obtained composite graphite particles (C) and the evaluation of the battery are shown in Table 1.
  • Si slurry (I) solid content 40% was dried to obtain Si compound particles. After 70 g of this Si compound particle and 930 g of scaly natural graphite (average particle diameter d50: 45 ⁇ m) were mixed in a dry process, spheronization treatment, mixing with coal tar pitch, and firing were performed in the same manner as in Example 1. .
  • the physical properties of the obtained composite graphite particles and the evaluation of the battery are shown in Table 1.
  • a cross-sectional SEM image of the composite graphite particles is shown in FIG.
  • Si slurry (I) solid content 40% was dried to obtain Si compound particles.
  • Si compound particles After mixing 85 g of the Si compound particles and 1000 g of spheroidized graphite particles (average particle diameter d50: 16 ⁇ m), mixing and firing with coal tar pitch were performed in the same manner as in Example 1.
  • the physical properties of the obtained composite graphite particles and the evaluation of the battery are shown in Table 1.
  • a cross-sectional SEM image of the composite graphite particles is shown in FIG.
  • Table 1 shows the physical properties of the spheroidized graphite having an average particle diameter d50 of 16 ⁇ m and the evaluation of the battery.
  • the composite graphite particles (C) of the present invention are excellent in initial charge capacity and charge / discharge efficiency. This is because the Si compound can be efficiently embedded in the gaps between the plurality of scaly natural graphite particles in which the graphite (A) is folded by going through the steps 1 and 2 at the time of manufacture. This is thought to be due to the suppression of desorption and the resulting interruption of the conductive path.
  • the non-aqueous secondary battery negative electrode active material (Examples 6 to 8) containing the composite graphite particles (C) and the spherical natural graphite particles is a non-aqueous secondary battery negative electrode using only the composite graphite particles (C).
  • the non-aqueous secondary battery provided with the electrode using the composite graphite particles of the present invention has a high capacity and improves initial charge / discharge characteristics and charge / discharge efficiency. It can satisfy the characteristics required for electric vehicle applications, and is industrially useful.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

 本発明は、Liと合金化可能な金属粒子(B)を内部に多く存在させた非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)を提供することを目的とする。本発明は、黒鉛(A)及び金属粒子(B)を含む複合黒鉛粒子(C)であって、前記複合黒鉛粒子(C)の断面を走査型電子顕微鏡にて観察した際に、前記黒鉛(A)が折り畳まれた構造が観察され、特定の測定方法にて算出された前記複合黒鉛粒子(C)中の前記金属粒子(B)の存在比率が0.2以上である非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)に関する。

Description

非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
 本発明は、非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子に関し、さらにはそれを用いた非水系二次電池負極用活物質、非水系二次電池用負極及びこの負極を備えた非水系二次電池に関する。
 近年、電子機器の小型化に伴い、高容量の二次電池に対する需要が高まってきている。
 特に、ニッケル・カドミウム電池や、ニッケル・水素電池に比べ、よりエネルギー密度が高く、急速充放電特性に優れた非水系二次電池、とりわけリチウムイオン二次電池が注目されている。
 リチウムイオンを吸蔵・放出できる正極及び負極、並びにLiPFやLiBF等のリチウム塩を溶解させた非水系電解液からなるリチウムイオン二次電池が開発され、実用に供されている。
 この電池の負極材料としては種々のものが提案されているが、高容量であること及び放電電位の平坦性に優れていることなどから、天然黒鉛、コークス等の黒鉛化で得られる人造黒鉛、黒鉛化メソフェーズピッチ、黒鉛化炭素繊維等の黒鉛質の炭素材料が現在でも用いられている。
 一方、昨今非水系二次電池、とりわけリチウムイオン二次電池の用途展開が図られ、従来のノート型パソコンや、移動通信機器、携帯型カメラ、携帯型ゲーム機等向けに加え、電動工具、電気自動車向け等、従来にも増した急速充放電特性を要求されるとともに、高容量であり、かつ、高サイクル特性を併せ持つリチウムイオン二次電池が望まれている。
 しかしながら、このように高容量を望まれているのに対して、炭素中心の負極では、炭素の理論容量が372mAh/gであるため、これ以上の容量を望むことが不可能である。そこで、様々な理論容量の高い材料、特に金属粒子の負極への適用が検討されてきている。
 例えば、特許文献1、2では、Si化合物の微粉末と黒鉛と炭素質物前駆体であるピッチ等との混合物を焼成しSi複合黒鉛粒子を製造する方法が提案されている。
 特許文献3では、球形化天然黒鉛の表面に偏在するように、Si微粒子が炭素質物で複合化されたSi複合黒鉛粒子が提案されている。
 特許文献4では、Liと合金化可能な金属、鱗片状黒鉛および炭素質物を主要成分とし、該金属が複数の鱗片状黒鉛によって挟持されたSi複合黒鉛粒子が提案されている。
 特許文献5では、黒鉛原料と金属粉末との混合物を、高速気流中で粉砕、造粒して得られる造粒体であって、原料とする黒鉛の一部が粉砕されて黒鉛原料及びその粉砕物が凝集して積層した構造となり、その表面及び内部に金属粉末が分散した状態の造粒体からなるSi複合黒鉛粒子が提案されている。
 そして特許文献6では、鱗状乃至鱗片状天然黒鉛、Si化合物の微粒子、カーボンブラック並びにポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリカルボシラン、ポリアクリル酸及びセルロース系高分子等から選ばれる空隙形成剤の混合物を造粒、球形化したものに炭素前駆体やカーボンブラックの混合物を含浸・被覆して焼成し、その表面に炭素の微小突起を有する略球形の粒子からなるSi複合黒鉛粒子が開示されている。
日本国特開2003-223892号公報 日本国特開2012-043546号公報 日本国特開2012-124116号公報 日本国特開2005-243508号公報 日本国特開2008-27897号公報 日本国特開2008-186732号公報
 しかしながら本発明者らの検討によると、特許文献1に記載の技術では、黒鉛とSi化合物粒子を炭素質物で複合化したSi複合黒鉛粒子は、Si複合黒鉛粒子の結着を担う炭素質物の結着性が弱いため、充放電に伴うSi化合物粒子の体積膨張によりSi複合黒鉛粒子が崩壊し、導電パス切れによるサイクル劣化等々の問題があることから実用レベルには至っていなかった。
 特許文献2に記載の技術では、Si化合物粒子と鱗片状黒鉛粒子とコールタールピッチ由来の炭素質物とを含有するSi複合黒鉛粒子において、複合化(焼成)前に十分に攪拌混合させることにより、焼成後のSi化合物粒子および鱗片状黒鉛粒子の表面が非晶質炭素で覆われた構造を提案(ラマンR値範囲規定)しているが、複合化の結着性が弱いため、充放電に伴うSi化合物粒子の体積膨張により、Si複合黒鉛粒子が崩壊し、導電パス切れによるサイクル劣化等々の問題があることから、実用レベルには至っていなかった。
 特許文献3に記載の技術では、球形化天然黒鉛の表面に偏在するように、Si化合物微粒子が炭素質物で複合化されたSi複合黒鉛粒子は、Si化合物粒子が炭素質物で黒鉛表面に添着されただけでは密着性が不十分であり、充放電に伴うSi化合物粒子の体積膨張によりSi化合物粒子が黒鉛表面より脱落し、導電パス切れによるサイクル劣化等々の問題があることから、実用レベルには至っていなかった。
 特許文献4及び5に記載の技術では、複合粒子は、高速気流中で原料とする黒鉛の一部が粉砕されて、その粉砕物が凝集して積層した塊状粒子となり複数の塊状粒子からなる造粒体内部およびその表面及び内部に金属微粒子が分散した状態の造粒体である。そのため、塊状粒子間の結着性が弱く、充放電に伴うSi化合物粒子の体積膨張により、Si複合黒鉛粒子が崩壊し導電パス切れによるサイクル劣化等々の問題があることから、実用レベルには至っていなかった。
 また、これら技術ではSi複合黒鉛粒子の金属粒子の含有効率も低く、改善の余地があった。
 特許文献6に記載の技術では、確かに鱗状天然黒鉛に対して球形化処理を施しているが、該文献中の図9に示す通り、当該天然黒鉛が折り畳まれた構造をとっていることは認められず、加えて窒素原子を含有する高分子を混合するという示唆もない。また本発明者らの検討によると該文献に記載の方法で複合黒鉛粒子を製造しても、上述の課題に加え、複合粒子の内部に存在する金属粒子の量も少なく、本発明者らの目標としている電池特性を満足させるものではないことが分かった。さらにSi複合黒鉛粒子の金属粒子の含有効率も低く、改善の余地があった。
 そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、Liと合金化可能な金属粒子を複合黒鉛粒子内部に多く存在させた非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子を提供することを目的とする。
 さらには、Liと合金化可能な金属粒子を用いることで必然的に生じる充放電に伴う体積膨張による黒鉛からの脱離、それに伴う導電パス切れが、本発明の複合黒鉛粒子を用いることによって抑えられ、かつ電解液との副反応が抑制され、Liの不可逆ロスが低減し、充放電効率が向上した非水系二次電池を作製するための非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子を提供することを目的とする。またその結果として、高容量であり、かつ高い充放電効率を有する非水系二次電池を提供する。
 上記課題を解決するため、本発明者らは、鋭意検討の結果、黒鉛(A)及びLiと合金化可能な金属粒子(B)(以下、単に「金属粒子(B)」と呼ぶこともある。)を含む非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)(以下、単に「複合黒鉛粒子(C)」と呼ぶこともある。)であって、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した際に後述する特別な特徴を有する複合黒鉛粒子(C)を非水系二次電池の負極材に適用することによって、高容量であり、充放電効率が高く、かつ高サイクル特性を有する非水系二次電池が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
 具体的には、黒鉛(A)及び金属粒子(B)を混合した後に球形化処理を施すことで、金属粒子(B)が効率的に内包された複合黒鉛粒子(C)を得ることができる。ここで、黒鉛(A)及び金属粒子(B)以外のものも同時に混合してもよい。
 当該複合黒鉛粒子(C)の断面をSEMで観察すると、黒鉛(A)が折り畳まれた構造を有していることが観察され、さらに、後述する特定の測定方法により算出される複合黒鉛粒子(C)中の金属粒子(B)の存在比率が0.2以上であることが分かる。
 上記複合黒鉛粒子(C)が非水系二次電池の負極材として有用であることの詳細なメカニズムは分かっていないが、複合黒鉛粒子(C)において、折り畳まれた構造を有する黒鉛(A)が持つ間隙内に金属粒子(B)を多く内包させることにより、同じ容量、つまり同じ量の金属粒子(B)が含有された負極材と比較して、金属粒子(B)と電解液とが直接触れる可能性が少ない。そのため、金属粒子(B)と非水系電解液との反応によるLiイオンの不可逆ロスが低減し、すなわち充放電効率が向上する。
 加えて、一般的に知られている金属粒子(B)が内包された造粒型複合黒鉛粒子や黒鉛粒子の外側に粒子内部よりもより多くの金属粒子(B)を添着した複合粒子と比較しても、本発明の複合黒鉛粒子(C)は、金属粒子(B)を内包する折り畳まれた複数の黒鉛(A)の柔らかいグラフェン層が、該金属粒子(B)の体積膨張時に伸縮することで、金属粒子(B)による体積膨張が吸収(緩和)され、体積膨張による複合黒鉛粒子(C)の崩壊や、導電パス切れが生じにくくなるという利点がある。
 すなわち、本発明の要旨は、下記<1>~<8>に示すとおりである。
<1> 黒鉛(A)及びLiと合金化可能な金属粒子(B)を含む非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)であって、
 前記複合黒鉛粒子(C)の断面を走査型電子顕微鏡にて観察した際に、前記黒鉛(A)が折り畳まれた構造が観察され、下記測定方法にて算出された前記複合黒鉛粒子(C)中の前記金属粒子(B)の存在比率が0.2以上である非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)。
(測定方法)
走査型電子顕微鏡にて前記複合黒鉛粒子(C)の断面を観察して任意の1粒子を選択する。前記1粒子内における金属粒子(B)の面積(a)を算出する。次に、前記1粒子と前記1粒子以外の背景とを2値化処理した後、前記1粒子に対して収縮処理を繰り返し、前記1粒子の面積が70%の図形を抽出し、前記図形内に存在する金属粒子(B)’の面積(b)を算出する。前記面積(b)を前記面積(a)で割った値を算出する。同様にして、さらに任意の2粒子を選択してそれぞれ、面積(b)を面積(a)で割った値を算出し、それら3粒子の値を平均化した値を前記複合黒鉛粒子(C)中の前記金属粒子(B)の存在比率とする。
<2> 前記金属粒子(B)がSi及びSiO(0<x<2)の少なくともいずれか一方を含む、前記<1>に記載の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)。
<3> 前記金属粒子(B)が1質量%以上30質量%未満含有される、前記<1>又は<2>に記載の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)。
<4> タップ密度が0.7g/cm以上である、前記<1>~<3>のいずれか1に記載の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)。
<5> 前記<1>~<4>のいずれか1に記載の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)と、天然黒鉛、人造黒鉛、炭素質物被覆黒鉛、樹脂被覆黒鉛及び非晶質炭素よりなる群から選ばれる1種以上とを含有する非水系二次電池負極用活物質。
<6> 集電体と集電体上に形成された負極活物質とを備える非水系二次電池用負極であって、前記負極活物質が前記<1>~<4>のいずれか1に記載の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)を含む、非水系二次電池用負極。
<7> 集電体と集電体上に形成された負極活物質とを備える非水系二次電池用負極であって、前記負極活物質が前記<5>に記載の非水系二次電池負極用活物質を含む、非水系二次電池用負極。
<8> 金属イオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解液を備える非水系二次電池であって、前記負極が前記<6>又は<7>に記載の非水系二次電池用負極である非水系二次電池。
 本発明に係る非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)は、それを非水系二次電池用負極の負極活物質として用いることにより、高容量であり、かつ高い充放電効率を有する非水系二次電池を提供することができる。
図1は、実施例1の黒鉛粒子断面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。 図2は、比較例1の黒鉛粒子断面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。 図3は、比較例2の黒鉛粒子断面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。 図4は、比較例6の黒鉛粒子断面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。 図5は、複合黒鉛粒子(C)の断面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真であって、複合黒鉛粒子(C)中の金属粒子(B)の存在比率を測定する方法の一例を示す図である。
 以下、本発明の内容を詳細に述べる。なお、以下に記載する発明構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの形態に特定されるものではない。
 本明細書において、“重量%”及び“重量比”と“質量%”及び“質量比”とはそれぞれ同義である。
 本発明の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)は、黒鉛(A)及びLiと合金化可能な金属粒子(B)を含む非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)であって、前記複合黒鉛粒子(C)の断面を走査型電子顕微鏡にて観察した際に、前記黒鉛(A)が折り畳まれた構造が観察され、後述する測定方法にて算出された前記複合黒鉛粒子(C)中の前記金属粒子(B)の存在比率が0.2以上であることを特徴とする。
 この複合黒鉛粒子(C)は、少なくとも黒鉛(A)及びLiと合金化可能な金属粒子(B)を混合し、球形化処理することで製造される。
 <黒鉛(A)>
 本発明の複合黒鉛粒子(C)の構成成分の一つである黒鉛(A)を、一例として下記に示すが、黒鉛(A)は特に制限されず、従来の公知物や市販品を用いてもよいし、どのような製法で作製してもよい。
 (黒鉛(A)の種類)
 黒鉛(A)は、例えば、鱗片状、塊状又は板状の天然黒鉛、或いは、例えば石油コークス、石炭ピッチコークス、石炭ニードルコークス、メソフェーズピッチ等を2500℃以上に加熱して製造した鱗片状、塊状又は板状の人造黒鉛を、必要により、不純物除去、粉砕、篩い分けや分級処理を行うことで得ることができる。
 これらの中でも天然黒鉛は、その性状によって、鱗片状黒鉛(Flake Graphite)、鱗状黒鉛(Crystal Line(Vein) Graphite)、土壌黒鉛(Amorphousu Graphite)に分類される(「粉粒体プロセス技術集成」((株)産業技術センター、昭和49年発行)の黒鉛の項、および「HANDBOOK OF CARBON,GRAPHITE,DIAMOND AND FULLERENES」(Noyes Publications発行)参照)。
 黒鉛化度は、鱗状黒鉛が100%で最も高く、これに次いで鱗片状黒鉛が99.9%で高いので、これらの黒鉛を用いることが好ましい。
 天然黒鉛である鱗片状黒鉛の産地は、マダガスカル、中国、ブラジル、ウクライナ、カナダ等であり、鱗状黒鉛の産地は、主にスリランカである。土壌黒鉛の主な産地は、朝鮮半島、中国、メキシコ等である。
 これらの天然黒鉛の中で、鱗片状黒鉛や鱗状黒鉛は、黒鉛化度が高く不純物量が低い等の長所があるため、本発明において好ましく使用することができる。
 黒鉛が鱗片状であることを確認するための視覚的手法としては、走査型電子顕微鏡による粒子表面観察や、粒子を樹脂に包埋させて樹脂の薄片を作製し粒子断面を切り出した後、あるいは粒子からなる塗布膜をクロスセクションポリッシャーによる塗布膜断面を作製し粒子断面を切り出した後、走査型電子顕微鏡により粒子断面を観察する方法などが挙げられる。
 鱗片状黒鉛や鱗状黒鉛は、黒鉛の結晶性が完全に近い結晶を示すように高純度化した天然黒鉛と、人工的に形成した黒鉛とがあり、天然黒鉛であることが、やわらかく、折り畳まれた構造を作製しやすいという点で好ましい。
 (黒鉛(A)の物性)
 本発明における黒鉛(A)の物性を以下に示す。なお、本発明における測定方法は特に制限はないが、特段の事情がない限り実施例に記載の測定方法に準じる。
 ・体積平均粒子径(d50)
 金属粒子(B)と複合化する前の黒鉛(A)の体積平均粒子径(d50)(本発明において「平均粒径d50」とも呼ぶ。)は、特に制限はないが、通常1μm以上120μm以下であり、好ましくは3μm以上100μm以下、より好ましくは5μm以上90μm以下である。この範囲であれば、金属粒子(B)を包埋する複合黒鉛粒子(C)を製造することができる。また、黒鉛(A)の体積平均粒子径(d50)が大きすぎると、該金属粒子(B)を包埋する複合黒鉛粒子(C)の粒径が大きくなり、該複合黒鉛粒子(C)を混合した電極用材料をバインダーや水、或いは有機溶媒を加えてスラリー状として塗布する工程で、大きな粒子に起因したスジ引きや凹凸を生じることがある。体積平均粒子径が小さすぎると、複合黒鉛粒子(C)内で折り畳まれた黒鉛(A)を製造することができない。
 ここでの体積平均粒子径(d50)は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定により測定される体積基準のメジアン径をいう。
 ・平均アスペクト比
 金属粒子(B)と複合化する前の黒鉛(A)の短径に対する長径の長さの比である平均アスペクト比は、通常2.1以上10以下であり、2.3以上9以下であることが好ましく、2.5以上8以下であることがより好ましい。アスペクト比がこの範囲であると、折り畳まれた構造を有する黒鉛(A)を含む複合黒鉛粒子(C)を製造することが可能であり、かつ該複合黒鉛粒子(C)内に微小な空隙が形成され、充放電に伴う体積膨張を緩和させ、サイクル特性向上に寄与することができる。
 ・タップ密度
 金属粒子(B)と複合化する前の黒鉛(A)のタップ密度は、通常0.1g/cm以上1.0g/cm以下であり、好ましくは0.13g/cm以上0.8g/cm以下、より好ましくは0.15g/cm以上0.6g/cm以下である。黒鉛(A)のタップ密度が上記範囲内であると、複合黒鉛粒子(C)内に、微小な空隙が形成されやすくなる。
 タップ密度は後述する実施例の方法により測定する。
 ・BET法による比表面積
 金属粒子(B)と複合化する前の黒鉛(A)のBET法による比表面積は通常1m/g以上40m/g以下であり、2m/g以上35m/g以下であることが好ましく、3m/g以上30m/g以下であることがより好ましい。黒鉛(A)のBET法による比表面積は、折り畳まれた構造を有する黒鉛(A)を含む複合黒鉛粒子(C)の比表面積に反映され、黒鉛(A)の比表面積を40m/g以下とすることで、該複合黒鉛粒子(C)を非水系二次電池負極用活物質に用いた際の不可逆容量の増加による電池容量の減少を防ぐことができる。
 BET法による比表面積は後述する実施例の方法により測定する。
 ・002面の面間隔(d002)及びLc
 黒鉛(A)のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)は通常0.337nm以下である。一方黒鉛の002面の面間隔の理論値は0.335nmであるため、黒鉛の002面の面間隔は通常0.335nm以上である。
 また、黒鉛(A)のX線広角回折法によるc軸方向の結晶子サイズ(Lc)は90nm以上、好ましくは95nm以上である。
 002面の面間隔(d002)が0.337nm以下であると、黒鉛(A)の結晶性が高いことを示し、高容量の複合黒鉛粒子(C)を得ることができる。また、Lcが90nm以上である場合にも、結晶性が高いことを示し、黒鉛(A)を含む複合黒鉛粒子(C)を用いた、高容量となる負極材を得ることができる。
 X線広角回折法による002面の面間隔(d002)と、Lcは後述する実施例の方法により測定する。
 ・真密度
 金属粒子(B)と複合化する前の黒鉛(A)の真密度は通常2.1g/cm以上、好ましくは2.15g/cm以上、より好ましくは2.2g/cm以上である。真密度が2.1g/cm以上の結晶性の高い黒鉛であると、不可逆容量の少ない高容量の複合黒鉛粒子(C)を得ることができる。
 ・粒子長径及び短径の長さ
 金属粒子(B)と複合化する前の黒鉛(A)の長径の長さは、通常100μm以下、好ましくは90μm以下、より好ましくは80μm以下である。
 また、黒鉛(A)の短径の長さは、通常0.9μm以上である。黒鉛(A)の短径の長さが上記範囲内であると、複合黒鉛粒子(C)内に、微小な空隙が形成されやすくなり、非水系二次電池用負極に用いた際の充放電に伴う体積膨張を緩和させ、サイクル特性を向上することができる。
 <Liと合金化可能な金属粒子(B)>
 本発明の複合黒鉛粒子(C)において、上述したようにLiと合金化可能な金属粒子(B)は、少なくとも複合黒鉛粒子(C)内に包埋される。
 (Liと合金化可能な金属粒子(B)の種類)
 Liと合金化可能な金属粒子(B)は、従来公知のいずれのものも使用可能であるが、容量とサイクル寿命の点から、例えば、Fe、Co、Sb、Bi、Pb、Ni、Ag、Si、Sn、Al、Zr、Cr、P、S、V、Mn、Nb、Mo、Cu、Zn、Ge、As、In、Ti及びW等からなる群から選ばれる金属又はその化合物が好ましい。また、2種以上の金属からなる合金を使用しても良く、該金属粒子が、2種以上の金属元素により形成された合金粒子であってもよい。これらの中でも、Si、Sn、As、Sb、Al、Zn及びWからなる群から選ばれる金属又はその化合物が好ましい。
 また、金属粒子(B)は、その結晶状態を問わず、単結晶・多結晶などいずれも使用可能であるが、小粒径化しやすくレート特性を高くできる点から好ましくは多結晶である。
 金属化合物としては、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等が挙げられる。また、2種以上の金属からなる金属化合物を使用しても良い。
 該金属粒子(B)としては、これらの中でも、Si及び/又はSi化合物が高容量化の点でより好ましい。本明細書では、Si及び/又はSi化合物を総称してSi化合物と呼ぶ。
 具体的なSi化合物としては、一般式で表すとSi、SiO、SiN、SiC、SiZ(Z=C、N)などが挙げられ、好ましくはSi、SiOである。この一般式SiOは、二酸化Si(SiO)と金属Si(Si)とを原料として得られるが、そのxの値は通常0<x<2であり、好ましくは、0.2以上1.8以下、より好ましくは、0.4以上1.6以下、更に好ましくは、0.6以上1.4以下である。この範囲であれば、高容量であると同時に、Liと酸素との結合による不可逆容量を低減させることが可能となる。
 本発明の複合黒鉛粒子(C)中のSi化合物の好ましい態様としてはSi化合物を粒子状にしたSi化合物粒子が好ましい。
 SiやSiOは、黒鉛と比較して理論容量が大きく、更に非晶質SiあるいはナノサイズのSi結晶は、リチウムイオン等のアルカリイオンの出入りがしやすく、高容量を得ることが可能となる。本発明においては、小粒径化しやすくレート特性を高くできる点から多結晶Siを用いることが好ましい。
 なお、Si化合物の体積平均粒子径(d50)、結晶子サイズは特に規定されず、またSi化合物内、および化合物表面に不純物が存在していてもかまわない。
 (Liと合金化可能な金属粒子(B)の物性)
 本発明における金属粒子(B)は、Liと合金可能であれば特に制限されないが、以下の物性を示すことが好ましい。なお、本発明における測定方法は特に制限はないが、特段の事情がない限り実施例に記載の測定方法に準じる。
 ・体積平均粒子径(d50)
 複合黒鉛粒子(C)中の金属粒子(B)の体積平均粒子径(d50)は、サイクル寿命の観点から、通常0.005μm以上、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.02μm以上、更に好ましくは0.03μm以上であり、通常10μm以下、好ましくは9μm以下、より好ましくは8μm以下である。平均粒子径(d50)が前記範囲内であると、充放電に伴う体積膨張が低減され、充放電容量を維持しつつ、良好なサイクル特性を得ることができる。
 平均粒子径(d50)は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定方法等で求められる。
 ・金属粒子(B)のBET法比表面積
 複合黒鉛粒子(C)中の金属粒子(B)のBET法により比表面積は通常0.5m/g以上120m/g以下、1m/g以上100m/g以下であることが好ましい。Liと合金化可能な金属粒子のBET法による比表面積が前記範囲内であると、電池の充放電効率および放電容量が高く、高速充放電においてリチウムの出し入れが速く、レート特性に優れるので好ましい。
 ・金属粒子(B)の含有酸素量
 複合黒鉛粒子(C)中の金属粒子(B)の含有酸素量は、特に制限はないが、通常0.01質量%以上20質量%以下、0.05質量%以上10質量%以下であることが好ましい。粒子内の酸素分布状態は、表面近傍に存在、粒子内部に存在、粒子内一様に存在していてもかまわないが、特に表面近傍に存在していることが好ましい。該金属粒子の含有酸素量が前記範囲内であると、SiとOの強い結合により、充放電に伴う体積膨張が抑制され、サイクル特性に優れるので好ましい。
 ・金属粒子(B)の結晶子サイズ
 複合黒鉛粒子(C)中の金属粒子(B)の結晶子サイズは、特に制限はないが、通常、XRDより算出される(111)面の結晶子サイズにおいて通常0.05nm以上、好ましくは1nm以上であり、通常100nm以下、50nm以下であることが好ましい。該金属粒子の結晶子サイズが前記範囲内であると、SiとLiイオンの反応が迅速に進み、入出力に優れるので好ましい。
 (Liと合金化可能な金属粒子(B)の製造方法)
 金属粒子(B)は、本発明の特性を満たすものであれば、市販されている金属粒子を用いてもよい。また、粒径の大きな金属粒子を金属粒子の原料として用い、後述するボールミル等により力学的エネルギー処理を加えることにより、金属粒子(B)を作製することもできる。
 また、特に製法は問わないが、例えば日本国特許第3952118号明細書に記載の方法によって製造された金属粒子を金属粒子(B)として使用することもできる。例えば、SiOを製造する場合、二酸化Si粉末と、金属Si粉末を特定の割合で混合し、この混合物を反応器に充填した後、常圧あるいは特定の圧力に減圧し、1000℃以上に昇温し、保持することでSiOガスを発生させ、冷却析出させて、一般式SiO粒子を得ることができる(スパッタ処理)。析出物は、力学的エネルギー処理を与えることで粒子とし、これを用いることもできる。
 金属粒子(B)の原料としては、従来公知のいずれのものも使用可能であるが、容量とサイクル寿命の点から、例えば、Fe、Co、Sb、Bi、Pb、Ni、Ag、Si、Sn、Al、Zr、Cr、P、S、V、Mn、Nb、Mo、Cu、Zn、Ge、As、In、Ti及びW等からなる群から選ばれる金属又はその化合物が好ましい。また、2種以上の金属からなる合金を使用しても良く、該金属粒子が、2種以上の金属元素により形成された合金粒子であってもよい。これらの中でも、Si、Sn、As、Sb、Al、Zn及びWからなる群から選ばれる金属又はその化合物が好ましい、なお、該金属粒子の原料の結晶状態は問わず、単結晶・多結晶などいずれも使用可能である。
 力学的エネルギー処理は、例えば、ボールミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、転動ボールミル、ビーズミル等の装置を用いて、反応器に充填した原料と、この原料と反応しない運動体を入れて、これに振動、回転又はこれらが組み合わされた動きを与える方法によって、後述の特性を満たすLiと合金化可能な金属粒子を形成することができる。
 力学的エネルギー処理時間は、通常3分以上、好ましくは5分以上、より好ましくは10分以上、更に好ましくは15分以上であり、通常5時間以下、好ましくは4時間以下、より好ましくは3時間以下、更に好ましくは1時間以下である。この時間が長すぎると、生産性の低下につながり、時間が短すぎると製品物性が安定しない傾向がある。
 力学的エネルギー処理温度は、特に制限はないが、通常溶媒の凝固点以上の温度であり、沸点以下の温度であることが、プロセス上好ましい。
 また、Liと合金化可能な金属粒子(B)は出発原料のサイズにもよるが、通常はボールミル、振動ミル、パルベライザー、ジェットミル等の乾式粉砕機を用いてなるべく細かくしておき、次いでビーズミルによる湿式粉砕により最終的に粒度を合わせることによって調製する。また湿式粉砕時にカーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどの炭素材料と混合粉砕し、このまま使用することも可能である。
 湿式粉砕する場合、用いる分散溶媒は、金属粒子(B)と反応性が無いか非常に小さいものを適宜選択するのが望ましい。更に必要があれば分散溶媒に濡らすため、微量の分散剤(界面活性剤)を添加してもかまわない。分散剤も、Liと合金化可能な金属粒子と反応性が無いか非常に小さいものを適宜選択するのが望ましい。
 ・分散溶媒の種類
 分散溶媒において、芳香環を有した非極性化合物や非プロトン性の極性溶媒、プロトン性極性溶媒が挙げられ、芳香環を有した非極性化合物の種類としては特に制限はないが、金属粒子(B)の原料と反応性を持たないものであればより好ましい。例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン、メチルナフタレンなどの常温で液体の芳香族化合物;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロヘキセン、ビシクロヘキシルのような脂環式炭化水素類;軽油、重質油といった石油化学、石炭化学での残渣油が挙げられる。これらの中でも、キシレンが好ましく、メチルナフタレンがより好ましく、重質油が、沸点が高いという理由で更に好ましい。
 湿式粉砕では粉砕効率を上げようとすると発熱しやすくなる。沸点が低い溶媒では揮発して高濃度になってしまう恐れがある。一方、非プロトン性の極性溶媒としては、NMP(N-メチル-2-ピロリドン)、GBL(γ-ブチロラクトン)、DMF(N,N-ジメチルホルムアミド)など水だけでなく有機溶媒を溶かすようなものが好ましく、中でも分解しにくく、沸点が高いという点においてNMP(N-メチル-2-ピロリドン)が好ましい。また、プロトン性極性溶媒としては、エタノール、2-プロパノールなどが挙げられ、沸点が高いという観点から2-プロパノールが好ましい。
 金属粒子(B)と分散溶媒の混合割合は、金属粒子(B)に対して通常10質量%以上、好ましくは20質量%以上、通常50質量%以下、好ましくは40質量%以下である。
 分散溶媒の混合割合が高すぎるとコスト増になる傾向があり、分散溶媒の混合割合が低すぎると金属粒子(B)の均一な分散が困難になる傾向がある。
 ・分散剤の種類
 金属粒子(B)を製造する上で分散剤を用いてもよい。分散剤としては、高分子量ポリエステル酸アマイドアミン系、ポリエーテルエステル酸アミン塩、ポリエチレングリコールリン酸エステル、第1~3級アミン、第4級アミン塩などが挙げられ、この中でも高分子量ポリエステル酸アマイドアミン系が立体障害による分散の効果が得られ易い点で好ましい。
 ・金属粒子(B)の窒化処理
 また、Li合金可能な金属粒子(B)が表面に窒素原子との結合を有することで、充放電に寄与することできない該金属粒子(B)の酸化物の存在が抑制され、該金属粒子の重量あたりの容量が向上する点、金属粒子(B)表面の反応性を低減し、充放電効率が向上させることができる点から、金属粒子(B)と窒素原子との結合を形成させることが好ましい。
 金属粒子(B)と窒素原子との結合は、XPS、IR、XAFS等々の方法によって分析可能である。
 金属粒子(B)と窒素原子との結合を形成させるために、上記スパッタ処理あるいは力学エネルギー処理中に窒素原子を有する化合物を混合する方法がある。また、金属粒子(B)と窒素原子を有する化合物を混合し、熱エネルギーを加えることで結合を形成することも可能である。
 <その他材料>
 本発明の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)は、黒鉛(A)及び金属粒子(B)以外の材料を混合させても良い。
 (炭素微粒子)
 本発明の複合黒鉛粒子(C)は、導電性向上のために炭素微粒子を含有しても良い。
 ・体積平均粒子径(d50)
 炭素微粒子の体積平均粒子径(d50)は、通常0.01μm以上10μm以下であり、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.07μm以上であり、更に好ましくは0.1μm以上であり、好ましくは8μm以下、より好ましくは5μm以下、更に好ましくは1μm以下である。
 炭素微粒子が、1次粒子が集合・凝集した2次構造を有する場合、1次粒子径が3nm以上500nm以下であればその他の物性や種類は特に限定されないが、1次粒子径は、好ましくは3nm以上、より好ましくは15nm以上であり、更に好ましくは30nm以上であり、特に好ましくは40nm以上であり、また、好ましくは500nm以下、より好ましくは200nm以下、更に好ましくは100nm以下、特に好ましくは70nm以下である。炭素微粒子の1次粒子径は、SEM等の電子顕微鏡観察やレーザー回折式粒度分布計などによって測定することができる。
 ・炭素微粒子の種類
 炭素微粒子の形状は特に限定されず、粒状、球状、鎖状、針状、繊維状、板状、鱗片状等の何れであってもよい。
 具体的に、炭素微粒子は特に限定されないが、石炭微粉、気相炭素粉、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノファイバー等が挙げられる。この中でもカーボンブラックが特に好ましい。カーボンブラックであると、低温下においても入出力特性が高くなり、同時に安価・簡便に入手が可能という利点がある。
 (炭素前駆体)
 また、本発明の複合黒鉛粒子(C)は、金属粒子(B)と非水電解液の反応抑制のために炭素前駆体を混合しても良い。
 炭素前駆体は金属粒子(B)の周囲を覆うことにより、金属粒子(B)と非水電解液の反応を抑制することができる。
 ・炭素前駆体の種類
 前記炭素前駆体として、以下の(α)及び/又は(β)に記載の炭素材が好ましい。
 (α)石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油、芳香族炭化水素、N環化合物、S環化合物、ポリフェニレン、有機合成高分子、天然高分子、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる群より選ばれた炭化可能な有機物
 (β)炭化可能な有機物を低分子有機溶媒に溶解させたもの
 前記石炭系重質油としては、軟ピッチから硬ピッチまでのコールタールピッチ、乾留液化油等が好ましい。前記直流系重質油としては、常圧残油、減圧残油等が好ましい。前記分解系石油重質油としては、原油、ナフサ等の熱分解時に副生するエチレンタール等が好ましい。前記芳香族炭化水素としては、アセナフチレン、デカシクレン、アントラセン、フェナントレン等が好ましい。前記N環化合物としては、フェナジン、アクリジン等が好ましい。前記S環化合物としては、チオフェン、ビチオフェン等が好ましい。前記ポリフェニレンとしては、ビフェニル、テルフェニル等が好ましい。前記有機合成高分子としては、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、これらのものの不溶化処理品、ポリアクリロニトリル、ポリピロール、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミン、ウレタン樹脂、尿素樹脂等の窒素含有高分子、ポリチオフェン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸等が好ましい。前記天然高分子としては、セルロース、リグニン、マンナン、ポリガラクトウロン酸、キトサン、サッカロース等の多糖類等が好ましい。前記熱可塑性樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド等が好ましい。前記熱硬化性樹脂としては、フルフリルアルコール樹脂、フェノール-ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂等が好ましい。
 また、炭化可能な有機物は、ベンゼン、トルエン、キシレン、キノリン、n-へキサン等の低分子有機溶媒に溶解させた溶液等の炭化物であってもよい。これらは1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせで併用してもよい。
 ・炭素前駆体を焼成して得られる炭素質物のX線パラメーター
 炭素前駆体を焼成して得られる炭素質物の粉末のX線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)は通常0.340nm以上であり、好ましくは0.342nm以上である。また、通常0.380nm未満であり、好ましくは0.370nm以下、より好ましくは0.360nm以下である。d002値が大きすぎるということは結晶性が低いことを示し、サイクル特性が低下する傾向があり、d002値が小さすぎると炭素質物を複合化させた効果が得られ難い。
 また、炭素前駆体を焼成して得られる炭素質物の粉末の学振法によるX線回折法で求めた炭素質物の結晶子サイズ(Lc(002))は、通常5nm以上、好ましくは10nm以上、より好ましくは20nm以上である。また通常300nm以下、好ましくは200nm以下、より好ましくは100nm以下である。結晶子サイズが大きすぎると、サイクル特性が低下する傾向があり、結晶子サイズが小さすぎると、充放電反応性が低下して、高温保存時のガス発生増加や大電流充放電特性低下の虞がある。
 (窒素原子を含有する高分子)
 また、本発明の複合黒鉛粒子(C)は、金属粒子(B)と非水電解液の反応抑制のために窒素原子を含有する高分子を混合しても良い。
 窒素原子を含有する高分子は金属粒子(B)の周囲を覆うことにより、金属粒子(B)と非水電解液の反応を抑制することができる。
 なお、本明細書でいう窒素原子を含有する高分子は上述した炭素前駆体の一部に含まれるが、窒素原子を含有する高分子には石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油は含まれない。
 ・高分子中の窒素原子の含有量
 窒素原子を含有する高分子中の窒素原子の含有量(%)は、通常1%以上、好ましくは5%以上、より好ましくは10%以上、更に好ましくは15%以上、特に好ましくは20%以上、最も好ましくは25%以上であり、通常80%以下、好ましくは70%以下、より好ましくは60%以下、更に好ましくは50%以下、特に好ましくは40%以下、最も好ましくは30%以下である。
 窒素原子の含有量が多すぎる場合Siと窒素原子の結合量が過剰となり、抵抗成分が増加する傾向があり、窒素原子の含有量が少なすぎる場合Siと酸素原子の反応が進み、容量が減少する傾向がある。
 なお、本明細書において高分子中の窒素原子の含有量(%)は、(高分子の最小の繰り返し単位のモノマー中の窒素原子の分子量)/(高分子の最小の繰り返し単位のモノマー中の全原子の分子量)×100と定義する。
 ・分子量
 窒素原子を含有する高分子の重量平均分子量は特に制限されないが、通常500以上、好ましくは1000以上、より好ましくは1500以上、更に好ましくは2000以上、特に好ましくは2500以上である。一方前記重量平均分子量は、通常100万以下、好ましくは50万以下、より好ましくは30万以下、更に好ましくは10万以下、特に好ましくは5万以下、最も好ましくは1万以下である。分子量が小さすぎる場合、比表面積が増大するため、粒子に含有させた際に充放電効率が低下する傾向があり、分子量が大きすぎる場合、粘度が大きくなり均一に混合・分散させることが難しくなる傾向がある。
 なお、本明細書において重量平均分子量とは、溶媒テトラヒドロフラン(THF)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した標準ポリスチレン換算の重量平均分子量あるいは、溶媒が水系、ジメチルホルムアミド(DMF)又はジメチルスルホキシド(DMSO)のGPCにより測定した標準ポリエチレングリコール換算の重量平均分子量である。
 ・焼成収率
 窒素原子を含有する高分子の焼成収率は通常20%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上、更に好ましくは35%以上であり、一方、通常90%以下、好ましくは70%以下、より好ましくは60%以下、更に好ましくは50%以下である。焼成収率が小さすぎる場合、比表面積が増大するため、粒子に含有させた際に充放電効率が低下する傾向がある。
 なお、樹脂の焼成収率(%)の測定の方法は、試料を10g秤量し、720℃でN雰囲気下で1時間焼成した後、1000℃でN雰囲気下で1時間焼成し、焼成物の重量を測定し、(焼成物の重量)/(焼成前の重量)×100より算出する。
 ・分解温度
 窒素原子を含有する高分子の分解温度は、通常150℃以上、好ましくは170℃以上、より好ましくは200℃以上、一方500℃以下、好ましくは450℃以下、より好ましくは400℃以下である。分解温度が低すぎる場合、容易に分解しやすくなる恐れがあり、一方高すぎる場合、溶媒に溶解しにくくなり均一に分散させることが困難になる恐れがある。
 分解温度は、TG-DTAの装置を用いることで不活性雰囲気下における熱分解温度から計測することができる。
 ・高分子の種類
 このような窒素原子を含有する高分子としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリピロール、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミン、ポリ-N-メチルアリルアミン、ポリ-N,N-ジメチルアリルアミン、ポリジアリルアミン、ポリN-メチルジアリルアミン、ウレタン樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。中でも、焼成時に環状構造を得やすいことから、ポリアクリロニトリル、ポリアリルアミン、ポリビニルアミンが好ましい。
 (空隙形成材となる樹脂)
 また、本発明の複合黒鉛粒子(C)は、金属粒子(B)の膨張収縮による複合黒鉛粒子(C)の破壊を緩和させるために、空隙形成材として樹脂等を混合しても良い。なお、本明細書でいう空隙形成材となる樹脂は上述した炭素前駆体の一部に含まれるが、空隙形成材となる樹脂には石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油は含まれない。
 ・分子量
 空隙形成材となる樹脂の重量平均分子量は特に制限されないが、通常500以上、好ましくは1000以上、より好ましくは1500以上、更に好ましくは2000以上、特に好ましくは2500以上である。一方前記重量平均分子量は、通常100万以下、好ましくは50万以下、より好ましくは30万以下、更に好ましくは10万以下、特に好ましくは5万以下、最も好ましくは1万以下である。分子量が小さすぎる場合、比表面積が増大するため、粒子に含有させた際に充放電効率が低下する傾向があり、分子量が大きすぎる場合、粘度が大きくなり均一に混合・分散させることが難しくなる傾向がある。
 ・焼成収率
 空隙形成材となる樹脂の焼成収率は通常0.1%以上、好ましくは1%以上、より好ましくは5%以上、更に好ましくは10%以上であり、一方、通常20%未満、好ましくは18%以下、より好ましくは16%以下、更に好ましくは14%以下である。焼成収率が大きすぎる場合、空隙が形成されず、金属粒子(B)の膨張収縮に伴う緩衝作用が低下する傾向がある。
 ・分解温度
 窒素原子を含有する高分子の分解温度は、通常30℃以上、好ましくは50℃以上、より好ましくは100℃以上、更に好ましくは150℃以上、一方500℃以下、好ましくは400℃以下、より好ましくは300℃以下、更に好ましくは200℃以下である。分解温度が低すぎる場合、容易に分解しやすくなる恐れがあり、一方高すぎる場合、溶媒に溶解しにくくなり均一に分散させることが困難になる恐れがある。
 ・樹脂の種類
 空隙形成材として用いることができる樹脂は、特に制限はないが、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリカルボシラン、ポリアクリル酸、セルロース系高分子等が挙げられ、焼成時の残炭量が少なく、分解温度が比較的低い点からポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールが特に好ましく用いることができる。
 <非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)>
 本発明の複合黒鉛粒子(C)は、黒鉛(A)及びLiと合金化可能な金属粒子(B)を含有するものであって、複合黒鉛粒子(C)の断面をSEM(走査型電子顕微鏡)にて観察した際に、黒鉛(A)が折り畳まれた構造が観察され、後述の測定方法にて算出された該複合黒鉛粒子(C)中の金属粒子(B)の存在比率が0.2以上であることを特徴とする。
 ・黒鉛(A)が折り畳まれた構造
 本発明の製造方法によって得られる複合黒鉛粒子(C)は、黒鉛(A)が折り畳まれた構造を有しているものである。黒鉛(A)の種類には限定されないが、例えば、鱗片状又は鱗状黒鉛を例に挙げると、黒鉛結晶ベーサル面に平行方向に応力が加えられると、黒鉛結晶ベーサル面が重なり合うことにより、鱗片状又は鱗状黒鉛が同心円状あるいは折り畳まれた構造をとりながら球形化することが知られている(Materials Integration Vol.17 No.1(2004))。
 より具体的には、複合黒鉛粒子(C)は、複数の鱗片状又は鱗状黒鉛が球形化処理により湾曲形状又は屈曲形状となって全体的に丸められた形状を呈するので、個々の鱗片状又は鱗状黒鉛は特定の配向面を有さないものとなる。さらに、複合黒鉛粒子(C)を構成する鱗片状又は鱗状黒鉛を全体としてみれば、湾曲又は屈曲した個々の鱗片状又は鱗状黒鉛の面は粒子状からなる少なくとも表面近傍の湾曲又は屈曲した鱗片状又は鱗状黒鉛の面の各点における垂線の方向は、非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)の略中心部に向かうように丸められている形状を示すものである(例えば、図1を参照)。
 このような構造は、走査電子顕微鏡による複合黒鉛粒子(C)の表面観察や、複合黒鉛粒子(C)を樹脂等に包埋させて樹脂の薄片を作製し粒子断面を切り出す、あるいは粒子からなる塗布膜を準備し、その膜に対して集束イオンビーム(FIB)やイオンミリングによる塗布膜断面を作製し粒子断面を切り出した後、走査電子顕微鏡による粒子断面観察等々の観察方法にて観察が可能である。
 そして、その黒鉛(A)が折り畳まれた構造内の間隙に該金属粒子(B)が存在することが重要である。存在の有無は、走査電子顕微鏡による粒子表面観察、複合黒鉛粒子(C)を樹脂等に包埋させて樹脂の薄片を作製し粒子断面を切り出す、あるいは粒子からなる塗布膜を準備し、その膜に対して集束イオンビーム(FIB)やイオンミリングによる塗布膜断面を作製し粒子断面を切り出した後、走査電子顕微鏡による粒子断面観察等々の観察方法にて観察が可能である。
 また、複合黒鉛粒子(C)中に存在している間隙は空隙であってもよいし、非晶質炭素や黒鉛質物、樹脂等、Liと合金化可能な金属粒子の膨張、収縮を緩衝するような物質が、間隙中に存在していてもよい。
 ・複合黒鉛粒子(C)の内部における金属粒子(B)の存在比率
 以下の測定方法で測定される、複合黒鉛粒子(C)中の金属粒子(B)の存在比率は0.2以上であり、好ましくは0.3以上、より好ましくは0.4以上、さらに好ましく0.5以上、特に好ましくは0.6以上であり、また、通常1.5以下、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.0以下である。上記範囲内においてこの数値が高いほど、複合黒鉛粒子(C)の外部に存在する金属粒子(B)に比べて、複合黒鉛粒子(C)の内部に存在する金属粒子(B)が多くなる可能性があり、負極を形成した際、粒子間の導電パス切れによる充放電効率の減少が抑制できる傾向がある。
 本発明の複合黒鉛粒子(C)の内部における金属粒子(B)の存在比率は次のように算出する。まず、複合黒鉛粒子(C)の塗布膜、あるいは複合黒鉛粒子(C)を樹脂等に包埋させて樹脂の薄片を作製し、集束イオンビーム(FIB)やイオンミリングにより粒子断面を切り出した後、SEM(走査電子顕微鏡)による粒子断面観察等々の観察方法にて観察が可能である。
 SEM(走査型電子顕微鏡)にて該複合黒鉛粒子(C)1粒子の断面を観察する際の加速電圧は好ましくは通常1kV以上、より好ましくは2kV以上、更に好ましくは3kV以上であり、通常10kV以下、より好ましくは8kV以下、更に好ましくは5kV以下である。この範囲であれば、SEMの画像において反射二次電子像の違いにより、黒鉛粒子とSi化合物の識別が容易となる。また、撮像倍率は通常500倍以上、より好ましくは1000倍以上、更に好ましくは2000倍であり、通常10000倍以下である。上記の範囲であれば、複合黒鉛粒子(C)の1粒子の全体像が取得可能である。解像度は200dpi(ppi)以上、好ましくは256dpi(ppi)以上である。また、画素数は800ピクセル以上で評価することが好ましい。次に像の観察しながらエネルギー分散型(EDX)及び波長分散型(WDX)にて、黒鉛(A)及び金属粒子(B)の元素の識別を行う。
 取得した像のうち複合黒鉛粒子(C)の任意の1粒子を抽出し、その粒子内における金属粒子(B)の面積(a)を算出する。次に、抽出した1粒子と該1粒子以外の背景を2値化処理した後、粒子に対して収縮処理を繰り返し、抽出した1粒子の面積が70%の図形を抽出し、その図形内に存在する金属粒子(B)’の面積(b)を算出する。なお、縮小処理を繰り返し実施した際の面積において、正確に70%の値を示すことができない場合は、70%±3%の値において、70%に最も近い値を、本特許における70%の図形とする。
 上記、1粒子の抽出・面積の算出・2値化処理・縮小処理は、一般的な画像処理ソフトウェアを使用することで可能であり、例えば、「Image J」「Image-Pro plus」などのソフトウェアが挙げられる。
 さらに同様にして任意の2粒子を選択して、それぞれの面積(b)を面積(a)で割った値を算出し、計3粒子の値を平均化した値を該複合黒鉛粒子(C)中の金属粒子(B)の存在比率とする。ここでの平均化とは、相加平均を意味する。
 なお、上記のような方法で観察される複合黒鉛粒子(C)の断面において、本発明の測定に供する対象複合黒鉛粒子(C)を選択する条件として、下記(i)~(iv)の条件を満たす複合粒子から任意に選択することを条件とする。なお、黒鉛(A)及び/又は金属粒子(B)から構成されていない粒子は対象粒子として除外することとする。このような条件を満たす対象複合黒鉛粒子(C)であって、且つ本発明の条件を満足するような複合黒鉛粒子(C)は、対象複合黒鉛粒子(C)中に通常1つ以上存在していればよいが、好ましくは、対象複合黒鉛粒子(C)の全体の個数に対して通常30%、より好ましくは50%、更に好ましくは90%以上、特に好ましくは99%以上である。
 (i)複合黒鉛粒子(C)内の黒鉛(A)の構造
 複合黒鉛粒子(C)内部の黒鉛(A)が折り畳まれた構造を有する複合黒鉛粒子(C)を測定の対象粒子とする。
 複合黒鉛粒子(C)内部の黒鉛(A)が折り畳まれた構造とは、好ましくは複合黒鉛粒子(C)内の1つの黒鉛(A)が2つ以上の異なる配向を有する構造である。該構造を粒子内に1箇所以上有する黒鉛(A)を、本発明における折り畳まれた構造を有する黒鉛(A)とする。
 (ii)複合黒鉛粒子(C)の粒子径
 体積平均粒子径(d50)に対する複合黒鉛粒子(C)の断面観察における長軸の長さの比が0.7~1.3である複合黒鉛粒子(C)を対象粒子とする。なお、長軸とは1粒子内の重心を通過する線において、もっとも長い線を意味する。
 (iii)複合黒鉛粒子(C)の粒子形状
 上述した(i)及び(ii)を満たしていたとしても、明らかに割れている複合黒鉛粒子(C)や裂けている複合黒鉛粒子(C)は、複合黒鉛粒子(C)の判断対象に適さないため除外することとする。
 (iv)金属粒子(B)の存在状態
 上述した(i)に記載の折り畳まれた構造を有する黒鉛(A)において、1つの黒鉛内における、2つ以上の異なる配向を有する構造の間隙に金属粒子(B)の存在が確認できる粒子を複合黒鉛粒子(C)の対象粒子とする。
 (i)~(iv)の条件すべてに該当した対象粒子の断面を観察し、複合黒鉛粒子(C)中の金属粒子(B)の存在比率を算出する。
 (非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)の物性)
 非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)は、SEM(走査型電子顕微鏡)にて該複合黒鉛粒子の断面を観察したときに、該黒鉛(A)が折り畳まれた構造を有しており、上述した測定方法にて算出された該複合黒鉛粒子(C)中の金属粒子(B)の存在比率が0.2以上ものであれば特に限定されないが、下記の特性を持ったものが好ましい。
 ・複合黒鉛粒子(C)中の窒素原子
 本発明の複合黒鉛粒子(C)は窒素原子を含有していることが好ましい。窒素原子を含有することにより、金属粒子(B)表面に存在する反応性の高い官能基は不活性の窒化物となり、金属粒子(B)表面と非水系電解液との副反応が抑制されるため、不可逆容量の上昇を抑制し、充放電効率を向上させることができる。窒素原子の複合黒鉛粒子(C)中の存在形態としては、窒素化合物が挙げられる。窒素化合物としてはC-N結合、Si-N結合、O-N結合等が観察される化合物であればよく、中でもC-N結合、Si-N結合を持つ化合物が好ましい。これら結合の確認の方法としては、XPS、IR、XAFS等々の方法によって分析可能である。
 ・複合黒鉛粒子(C)の表面官能基量N/Si値
 複合黒鉛粒子(C)は窒素原子を含有していることが好ましく、下記式(1)で表される表面官能基量N/Si値は通常0.05%以上、好ましくは0.1%、より好ましく0.15%以上、更に好ましくは0.2%以上、特に好ましくは0.5%以上、最も好ましくは1.0%以上であり、一方通常50%以下、好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下、更に好ましくは5%以下、特に好ましくは2%以下、最も好ましくは1.5%以下である。この表面官能基量N/Si値が小さすぎると、金属粒子(B)表面と非水系電解液との反応性が上昇し、不可逆容量が上昇する傾向があり、表面官能基量N/Si値が大きすぎると、金属粒子(B)表面の抵抗が高まり、出力低下を招く傾向がある。
 式1
 N/Si値(%)=X線光電子分光法(XPS)分析におけるN1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたN原子濃度/XPS分析におけるSi2pのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたSi原子濃度×100
 本発明における表面官能基量N/Si値はX線光電子分光法(XPS)を用いて以下のように測定することができる。
 X線光電子分光法測定としてX線光電子分光器を用い、測定対象を表面が平坦になるように試料台に載せ、アルミニウムのKα線をX線源とし、マルチプレックス測定により、N1s(394~412eV)とSi2p(95~112eV)のスペクトルを測定する。得られたSi2pの低エネルギー側ピークのピークトップを99.5eVとして帯電補正し、N1sとSi2pのスペクトルのピーク面積を求め、更に装置感度係数で除して、NとSiの表面原子濃度をそれぞれ算出する。得られたそのNとSiの原子濃度比N/Si(N原子濃度/Si原子濃度)を試料(複合黒鉛粒子)の表面官能基量N/Si値と定義する。
 ・複合黒鉛粒子(C)の(002)面の面間隔(d002
 本発明の複合黒鉛粒子(C)のX線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)は通常0.337nm以下、一方黒鉛の002面の面間隔の理論値は0.335nmであるため、黒鉛の002面の面間隔は通常0.335nm以上である。また、黒鉛(A)のX線広角回折法によるLcは90nm以上、好ましくは95nm以上である。X線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)及びLcが上記範囲内であるということは、高容量電極となる複合黒鉛粒子(C)であることを示す。
 ・複合黒鉛粒子(C)のタップ密度
 本発明の複合黒鉛粒子(C)のタップ密度は、通常0.5g/cm以上であり、0.6g/cm以上が好ましく、0.7g/cm以上がより好ましく、0.8g/cm以上がさらに好ましい。
 本発明の複合黒鉛粒子(C)のタップ密度が大きい数値を示すということは、複合黒鉛粒子(C)が球状を呈していることを示す指標の一つである。タップ密度がより小さいということは、該複合黒鉛粒子(C)が充分な球形粒子となっていないことを示す指標の一つである。タップ密度がより小さいと、電極内で充分な連続間隙が確保されず、間隙に保持された電解液内のLiイオンの移動性が落ちることで、急速充放電特性が低下する傾向がある。
 ・複合黒鉛粒子(C)のラマンR値
 本発明の複合黒鉛粒子(C)のアルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおける1580cm-1付近のピーク強度に対する1360cm-1付近のピーク強度比であるラマンR値は通常0.05以上0.4以下、好ましくは0.1以上0.35以下である。この範囲であれば、該複合黒鉛粒子(C)の表面の結晶性が整っており、高い容量が期待できる。
 ・複合黒鉛粒子(C)のBET法による比表面積
 本発明の複合黒鉛粒子(C)のBET法による比表面積は通常40m/g以下、好ましくは35m/g以下、より好ましくは30m/g以下であり、通常0.1m/g以上、好ましくは0.7m/g以上、より好ましくは1m/g以上である。比表面積が大きすぎると負極用活物質として用いた時に該複合黒鉛粒子(C)と非水系電解液との接触する部分が増加するため、反応性が増加し、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい傾向がある。比表面積が小さすぎると負極用活物質として用いた場合の充電時にリチウムイオンの受け入れ性が悪くなる傾向がある。
 ・複合黒鉛粒子(C)の体積平均粒子径(d50)
 本発明の複合黒鉛粒子(C)の体積平均粒子径(d50)は通常50μm以下、好ましくは40μm以下、より好ましくは30μm以下であり、通常1μm以上、好ましくは4μm以上、より好ましくは6μm以上である。平均粒径d50が大きすぎると、塗工時のスジ引き等の問題がり、平均粒径d50が小さすぎると、バインダーを多く必要とするため、抵抗が高く、かつ高電流密度充放電特性が低下する傾向がある。
 ・複合黒鉛粒子(C)の金属粒子(B)の含有量
 金属粒子(B)の複合黒鉛粒子(C)中の含有量は、複合黒鉛粒子(C)に対し、通常0.5質量%以上、好ましくは1質量%以上、より好ましくは1.5質量%以上、更に好ましくは2質量%以上である。また、通常99質量%以下、好ましくは70質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは30質量%未満、特に好ましくは25質量%以下である。この範囲であると、十分な容量を得ることが可能となる点で好ましい。なお、複合黒鉛粒子(C)の金属粒子(B)の含有量の測定は後述に記載の方法で実施する。
 ・複合黒鉛粒子(C)の間隙率
 複合黒鉛粒子(C)の間隙率は、複合黒鉛粒子(C)の黒鉛(A)に対して通常1%以上、好ましくは3%以上、より好ましく5%以上、更に好ましくは7%以上である。また通常50%未満、好ましくは40%以下、より好ましくは30%以下、更に好ましくは20%以下である。この内部間隙率が小さすぎると粒子内の液量が少なくなり、充放電特性が悪化する傾向があり、間隙率が大きすぎると、電極にした場合に粒子間間隙が少なく、電解液の拡散が不十分になる傾向がある。また、この空隙には、非晶質炭素や黒鉛質物、樹脂等、Liと合金化可能な金属粒子(B)の膨張、収縮を緩衝するような物質が、空隙中に存在又は空隙がこられにより満たされていてもよい。
 ・複合黒鉛粒子(C)の配向パラメータ強度比I(110)/I(004)
 複合黒鉛粒子(C)の配向パラメータ強度比I(110)/I(004)は通常0.057以下、好ましくは0.056以下、より好ましくは、0.05以下、更に好ましくは0.04以下、特に好ましくは0.03以下である。また、通常0より大きく、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.005以上、更に好ましくは0.01以上、特に好ましくは0.015以上、最も好ましくは0.02以上である。本発明で、配向パラメータ強度比が上記範囲であるということは、金属粒子(B)を包埋する折り畳まれた複数の黒鉛(A)のグラフェン面が、電極表面と平行になるように配置されているため、金属粒子(B)の体積膨張時に、柔らかいグラフェン層が電極表面と平行に伸縮することにより、膨張が吸収(緩和)されるため、体積膨張による複合黒鉛粒子(C)の崩壊、導電パス切れが生じにくくなると考えられる。
 なお、間隙率は1粒子の断面をSEMにて観察する際に測定可能な以下の面積を用いて算出する。
 間隙率=断面SEMにおいて黒鉛1粒子内の黒鉛・Siが存在しない面積/黒鉛1粒子内の総面積
 配向パラメータ強度比I(110)/I(004)の測定方法は、実施例に記載の測定方法に準じるが、測定する試料としては、電極に塗布する前の負極材であってもよいし、充放電した後の電池から取り出した負極を構成する負極材でもよい。配向パラメータ強度比として、I(110)/I(002)を用いても構わない。
 <非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)の製造方法>
 本明細書における非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)の製造方法は、上記特性を有する複合黒鉛粒子(C)を得ることができれば特に限定されないが、以下の工程1及び工程2を少なくとも含むことが好ましい。
工程1:黒鉛(A)及びLiと合金化可能な金属粒子(B)を少なくとも含む混合物を得る工程
工程2:工程1の混合物に力学的エネルギーを与え球形化処理を施す工程
 以下、本発明の製造方法について詳しく説明する。
(工程1:黒鉛(A)及びLiと合金化可能な金属粒子(B)を少なくとも含む混合物を得る工程)
 本工程で得られる混合物は、粉粒状、固化状、塊状、スラリー状等の状態が挙げられるが、ハンドリングのしやすさの点から塊状物であることが好ましい。
 黒鉛(A)及び金属粒子(B)の合計に対する金属粒子(B)の混合割合は、通常1質量%以上、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7質量%以上である。また、通常95質量%以下、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下である。この範囲であると、十分な容量を得ることが可能となる点で好ましい。
 また、本工程においては、複合黒鉛粒子(C)の導電性向上のために炭素微粒子を混合しても良いし、金属粒子(B)と非水電解液の反応を抑制するために窒素原子を含有する高分子や炭素前駆体を混合しても良いし、金属粒子(B)の膨張収縮による複合黒鉛粒子の破壊を緩和させるために、空隙形成材として樹脂等を混合しても良い。
 黒鉛(A)及び金属粒子(B)以外のその他材料を混合する場合、黒鉛(A)、金属粒子(B)及びその他材料の合計に対するその他材料の混合割合は、通常0.1質量%以上、好ましく0.3質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは0.7質量%以上である。また、通常30質量%以下、好ましくは28質量%以下、より好ましくは26質量%以下、更に好ましくは25質量%以下である。この範囲であると、十分な容量を得ることが可能となる点で好ましい。
 本工程では、黒鉛(A)及びLiと合金化可能な金属粒子(B)を少なくとも含む混合物が得られれば、黒鉛(A)、金属粒子(B)及びその他材料の混合する方法については特に制限はない。
 混合方法としては、黒鉛(A)、Liと合金化可能な金属粒子(B)及びその他材料を一括投入して混合しても良いし、それぞれを逐次投入しながら混合しても良い。
 混合物を得るための好ましい方法として、例えば、湿潤している金属粒子(B)を用いて、金属粒子(B)を乾燥させないように黒鉛(A)と混合させる方法が挙げられる。
 湿潤している金属粒子(B)としては、上述した金属粒子(B)を湿式にて製造したまま得られた金属粒子(B)を用いても良いし、乾式にて製造した金属粒子(B)を黒鉛(A)と混合する前に分散溶媒に分散させ湿潤化しても良いし、溶媒などに溶解させたその他材料と混合させることで湿潤させても良い。
 このように湿潤した金属粒子(B)は、金属粒子(B)の凝集を抑制するので、混合する際に、均一に分散させることができ、黒鉛(A)の表面に金属粒子(B)を固定化しやすくなるため好ましい。
 また、金属粒子(B)を黒鉛(A)の表面に均一に分散させやすくなる点から、金属粒子(B)を湿式粉砕する際に用いた分散溶媒を混合時に過剰に加えてもよい。
 本明細書では、黒鉛(A)に金属粒子(B)を混合する際に金属粒子(B)をスラリーとして混合する場合、金属粒子(B)の固形分としては、通常10%以上、好ましくは15%以上、より好ましくは20%以上であり、通常90%以下、好ましくは85%以下、より好ましくは80%以下である。この固形分の割合が多すぎるとスラリーの流動性がなくなり、金属粒子(B)が黒鉛(A)に分散しにくい傾向があり、少なすぎると工程上扱いづらくなる傾向がある。
 そして、混合した後、エバポレーター、乾燥機等を用いて分散溶媒を蒸発除去・乾燥させることで黒鉛(A)上に金属粒子(B)を固定化することが好ましい。
 または、過剰の分散溶媒を加えることなく、そのまま高速撹拌機中で加温しながら分散溶媒を蒸発させながら混合し、黒鉛(A)に金属粒子(B)を固定化させることが好ましい。
 なお、混合物を得るためにその他材料を混合するタイミングとしては、特に制限はないが、例えば黒鉛(A)と金属粒子(B)を混合する際に加えてもよいし、湿潤した金属粒子(B)若しくは金属粒子(B)のスラリーに加えても良いし、金属粒子(B)の湿式粉砕時に添加してもよい。その他材料を混合する際の状態としては、粉体であっても、溶媒に溶解させた溶液であっても良いが、均一に分散させることができる点から、溶液が好ましい。
 これらその他材料の中でも、炭素前駆体、窒素原子を含有する高分子、及び空隙形成材としての樹脂は黒鉛(A)への金属粒子(B)の固定化の役割を担うだけでなく、球形化工程時に黒鉛(A)から金属粒子(B)が脱離することを防ぐ役割を担うと考えられる。
 上述した中でも、より好ましい混合物としては、黒鉛(A)、金属粒子(B)及び窒素原子を含有する高分子を混合することであり、この混合物を得る工程の組み合わせとしては、混合物中に黒鉛(A)、金属粒子(B)及び窒素原子を含有する高分子を均一に分散させることができる点から、金属粒子(B)のスラリーと溶媒に溶解させた窒素原子を含有する高分子とを混合し、次いでこれに黒鉛(A)を混合することがより好ましい。また、この際、金属粒子(B)と電解液との反応性を抑制できる点からその他材料として炭素前駆体を更に混合しても良いし、金属粒子(B)の膨張収縮による複合黒鉛粒子の破壊を緩和させるために、空隙形成材として樹脂を混合しても良い。
 混合は通常は常圧下で行うが、所望ならば、減圧下又は加圧下で行うこともできる。混合は回分方式及び連続方式のいずれで行うこともできる。いずれの場合でも、粗混合に適した装置及び精密混合に適した装置を組合せて用いることにより、混合効率を向上させることができる。また、混合・固定化(乾燥)を同時に行う装置を利用しても良い。乾燥は通常は減圧下又は加圧下で行うこともでき、好ましくは減圧にて乾燥させる。
 乾燥時間は、通常5分以上、好ましくは10分以上、より好ましくは20分以上、更に好ましくは30分以上であり、通常2時間以下、好ましくは1時間半以下、より好ましくは1時間以下である。時間が長すぎるとコスト増につながり、短すぎると均一な乾燥が困難になる傾向がある。
 乾燥温度は、溶媒によって異なるが上記時間を実現できる時間であることが好ましい。
 また、その他材料の樹脂が変性しない温度以下であることが好ましい。
 回分方式の混合装置としては、2本の枠型が自転しつつ公転する構造の混合機;高速高剪断ミキサーであるディゾルバーや高粘度用のバタフライミキサーの様な、一枚のブレードがタンク内で撹拌・分散を行う構造の装置;半円筒状混合槽の側面に沿ってシグマ型などの撹拌翼が回転する構造を有する、いわゆるニーダー形式の装置;撹拌翼を3軸にしたトリミックスタイプの装置;容器内に回転ディスクと分散溶媒体を有するいわゆるビーズミル型式の装置などが用いられる。
 またシャフトによって回転されるパドルが内装された容器を有し、容器内壁面はパドルの回転の最外線に実質的に沿って、好ましくは長い双胴型に形成され、パドルは互いに対向する側面を摺動可能に咬合するようにシャフトの軸方向に多数対配列された構造の装置(例えば栗本鉄工所製のKRCリアクタ、SCプロセッサ、東芝機械セルマック社製のTEM、日本製鋼所製のTEX-Kなど);更には内部一本のシャフトと、シャフトに固定された複数のすき状又は鋸歯状のパドルが位相を変えて複数配置された容器を有し、その内壁面はパドルの回転の最外線に実質的に沿って、好ましくは円筒型に形成された構造の(外熱式)装置(例えばレーディゲ社製のレディゲミキサー、大平洋機工社製のフローシェアーミキサー、月島機械社製のDTドライヤーなど)を用いることもできる。連続方式で混合を行うには、パイプラインミキサーや連続式ビーズミルなどを用いればよい。また、超音波分散等の手段で均質化することも可能である。
 また、本工程で得られた混合部を適宜、粉砕、解砕、分級処理等の粉体加工をしてもよい。
 粉砕や解砕に用いる装置に特に制限はないが、例えば、粗粉砕機としてはせん断式ミル、ジョークラッシャー、衝撃式クラッシャー、コーンクラッシャー等が挙げられ、中間粉砕機としてはロールクラッシャー、ハンマーミル等が挙げられ、微粉砕機としてはボールミル、振動ミル、ピンミル、攪拌ミル、ジェットミル等が挙げられる。
 分級処理に用いる装置としては特に制限はないが、例えば、乾式篩い分けの場合は、回転式篩い、動揺式篩い、旋動式篩い、振動式篩い等を用いることができ、乾式気流式分級の場合は、重力式分級機、慣性力式分級機、遠心力式分級機(クラシファイア、サイクロン等)を用いることができ、また、湿式篩い分け、機械的湿式分級機、水力分級機、沈降分級機、遠心式湿式分級機等を用いることができる。
 (工程2:工程1の混合物に力学的エネルギーを与え球形化処理を施す工程)
 本工程2を経ることにより、本発明の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)を製造することができる。
 つまり、本発明の複合黒鉛粒子(C)を得るための製造方法としては、上記工程1で得られた折り畳まれる前の黒鉛(A)の表面に金属粒子(B)を含有する混合物(本明細書では、混合物ともいう)に対し球形化処理を施すことであるが、特に本発明では所定の範囲内の金属粒子(B)を折り畳まれた構造内の間隙に存在させるように、後述するような製造条件を適宜設定することが好ましい。
 なお、球形化処理には、基本的には力学的エネルギー(衝撃圧縮、摩擦及びせん断力等の機械的作用)を利用した処理を行う。具体的にはハイブリダイゼーションシステムを用いた処理が好ましい。該システムは、衝撃圧縮、摩擦及びせん断力等の機械的作用を加える多数のブレードを有するローターを有し、ローターの回転により、大きな気流が発生し、それにより上記工程1で得られた混合物中の黒鉛(A)に大きな遠心力がかかり、上記工程1で得られた混合物中の黒鉛(A)同士、および上記工程1で得られた混合物中の黒鉛(A)と壁およびブレードに衝突することによって、上記工程1で得られた混合物中の黒鉛(A)を綺麗に折りたたむことができる。
 球形化処理に用いる装置は、例えばケーシング内部に多数のブレードを設置したローターを有し、そのローターが高速回転することによって、内部に導入された上記工程1で得られた混合物中の黒鉛に対して衝撃圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を与え、表面処理を行なう装置等を用いることができる。例えば、乾式ボールミル、湿式ビーズミル、遊星式ボールミル、振動ボールミル、メカノフュージョシステム、アグロマスタ(ホソカワミクロン(株))、ハイブリダイゼーションシステム、マイクロス、ミラーロ((株)奈良機械製作所製)、CFミル(宇部興産社製)、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)等などといった方法が挙げられるが、好ましい装置として、例えば、乾式ボールミル、湿式ビーズミル、遊星式ボールミル、振動ボールミル、メカノフュージョシステム、アグロマスタ(ホソカワミクロン(株))、ハイブリダイゼーションシステム、マイクロス、ミラーロ((株)奈良機械製作所製)、CFミル(宇部興産社製)、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)、パルペライザー等が挙げられる。これらの中で、奈良機械製作所社製のハイブリダイゼーションシステムが特に好ましい。
 なお、球形化処理に付する上記工程1で得られた混合物中の黒鉛(A)は、すでに従来法の条件で一定の球形化処理を受けたものであってもよい。また、上記工程1で得られた複合体を循環又は本工程を複数回経ることによって機械的作用を繰り返して与えてもよい。
 このような装置を使用して球形化処理を行うが、この処理の際には、ローターの回転数を通常2000rpm以上、好ましくは4000rpm以上、より好ましくは5000rpm以上、更に好ましくは6000rpm以上、特に好ましくは6500rpm以上とし、一方通常9000rpm以下、好ましくは8000rpm以下、より好ましくは7500rpm以下、更に好ましくは7200rpm以下、として、通常30秒以上、好ましくは1分以上、より好ましくは1分30秒以上、更に好ましくは2分以上、特に好ましくは2分30秒以上、通常60分以下、好ましくは30分以下、より好ましくは10分以下、更に好ましくは5分以下の範囲で、球形化処理を行う。
 なお、ローターの回転数が小さすぎると球状になる処理が弱く、タップ密度が十分に上昇しない可能性があり、一方大きすぎると球状になる処理よりも粉砕される効果が強くなり、粒子が崩壊してタップ密度が低下してしまう可能性がある。さらに球形化処理時間が短すぎると粒径を十分に小さくしつつ、かつ高いタップ密度を達成することができず、一方長すぎると、上記工程1で得られた混合物中の黒鉛(A)が粉々になってしまい、本発明の目的を達成できない可能性がある。
 なお、得られた複合黒鉛粒子(C)に対しては分級処理を行っても良い。得られた複合黒鉛粒子(C)が本発明の規定の物性範囲にない場合には、繰り返し(通常2回以上10回以下、好ましくは2回以上5回以下)分級処理することによって、所望の物性範囲にすることができる。分級には、乾式分級(気力分級、篩)、湿式分級等が挙げられるが、乾式分級、特に気力分級がコストや生産性の面から好ましい。
 上述のような製造方法により、本発明の複合黒鉛粒子(C)を製造できる。
 <炭素質物被覆複合黒鉛粒子>
 以上のようにして本発明に使用される非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)が得られるが、当該複合黒鉛粒子(C)は、炭素質物を含有することが好ましく、より具体的な態様として、炭素質物でその表面の少なくとも一部を被覆することがより好ましい(以下、炭素質物被覆複合黒鉛粒子ともいう。)。
 なお、本明細書では炭素質物被覆複合黒鉛粒子は、便宜上複合黒鉛粒子(C)と区別して記載しているが、炭素質物被覆複合黒鉛粒子も複合黒鉛粒子(C)に含まれて解釈されるものとする。
 (炭素質物被覆複合黒鉛粒子の製造方法)
 炭素質物被覆複合黒鉛粒子は以下の上述した工程2の後に、工程3を経ることによって製造することができる。
 工程3:工程2にて球形化処理された複合黒鉛粒子を炭素質物で被覆する工程
 以下、工程3について詳しく説明する。
 (工程3:工程2にて球形化処理された複合黒鉛粒子を炭素質物で被覆する工程)
 ・炭素質物
 前記炭素質物としては、後述するその製造方法における加熱の温度の相違によって、非晶質炭素及び黒鉛化炭素が挙げられる。この中でもリチウムイオンの受入性の点から好ましい点で非晶質炭素が好ましい。
 具体的には、前記炭素質物は、その炭素前駆体を後述するように加熱処理することで得ることができる。前記炭素前駆体としては、前述のその他材料の項で説明した炭素前駆体を用いることが好ましい。
 ・被覆処理
 被覆処理においては、上述した工程2で得られた複合黒鉛粒子に対して、炭素質物を得るための炭素前駆体を被覆原料として用い、これらを混合、焼成することで、被覆黒鉛が得られる。
 焼成温度を、通常600℃以上、好ましくは700℃以上、より好ましくは900℃以上、通常2000℃以下、好ましくは1500℃以下、より好ましくは1200℃以下とすると炭素質物として非晶質炭素が得られる。一方焼成温度を、通常2000℃以上、好ましくは2500℃以上、通常3200℃以下で熱処理を行うと炭素質物として黒鉛化炭素が得られる。前記非晶質炭素とは結晶性の低い炭素であり、前記黒鉛化炭素とは結晶性の高い炭素である。
 被覆処理においては、上述した複合黒鉛粒子(C)を芯材とし、炭素質物を得るための炭素前駆体を被覆原料として用い、これらを混合、焼成することで、炭素質物被覆複合黒鉛粒子が得られる。
 ・金属粒子(B)や炭素微粒子との混合
 当該被覆層の中に、金属粒子(B)や前述のその他材料の項で説明した炭素微粒子が含まれても良い。
 ・その他の工程
 また、上記工程を経た炭素質物被覆複合黒鉛粒子は、工程1に記載の粉砕、解砕、分級処理等の粉体加工をしてもよい。
 上述のような製造方法により、本発明の炭素質物被覆複合黒鉛粒子を製造できる。
 (炭素質物被覆複合黒鉛粒子の物性)
 炭素質物被覆複合黒鉛粒子は上述した複合黒鉛粒子と同じ物性を示すものであるが、とりわけ被覆処理により変化する炭素質物被覆複合黒鉛粒子の好ましい物性を以下に記載する。
 ・(002)面の面間隔(d002
 炭素質物被覆複合黒鉛粒子のX線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)は通常0.336nm以上、好ましくは0.337nm以上、より好ましくは0.340nm以上、好ましくは0.342nm以上である。また、通常0.380nm未満、好ましくは0.370nm以下、より好ましくは0.360nm以下である。d002値が大きすぎるということは結晶性が低いことを示し、サイクル特性が低下する傾向があり、d002値が小さすぎると炭素質物を複合化させた効果が得られ難い。
 ・被覆率
 炭素質物被覆複合黒鉛粒子は、非晶質炭素又は黒鉛質炭素で被覆されているものであるが、この中でも非晶質炭素で被覆されていることがリチウムイオンの受入性の点から好ましく、この被覆率は、通常0.5%以上、好ましくは1%以上、より好ましくは3%以上、更に好ましくは4%以上、特に好ましくは5%以上、最も好ましくは6%以上であり、通常30%以下、好ましくは25%以下、より好ましくは20%以下、更に好ましくは15%以下、特に好ましくは10%以下、最も好ましくは8%以下である。この含有率が大きすぎると負極材の非晶質炭素部分が多くなり、電池を組んだ際の可逆容量が小さくなる傾向がある。含有率が小さすぎると、核となる黒鉛粒子に対して非晶質炭素部位が均一にコートされないとともに強固な造粒がなされず、焼成後に粉砕した際、粒径が小さくなりすぎる傾向がある。
 なお、最終的に得られる電極用炭素材料の有機化合物由来の炭化物の含有率(被覆率)は、用いる原料炭素材の量と、有機化合物の量及びJIS K 2270-02(2009)に準拠したミクロ法により測定される残炭率により、下記式2で算出することができる。
 式2
 有機化合物由来の炭化物の被覆率(%)=(有機化合物の質量×残炭率×100)/{原料炭素材の質量+(有機化合物の質量×残炭率)}
 <その他の混合物>
 本発明の複合黒鉛粒子(C)は、単独で非水系二次電池負極用活物質とすることもできるが、天然黒鉛、人造黒鉛、気相成長性炭素繊維、導電性カーボンブラック、炭素質物被覆黒鉛、樹脂被覆黒鉛、非晶質炭素、及び、それらに適当な処理等を施したものよりなる群から選ばれる1種以上の、上記複合黒鉛粒子(C)とは形状又は物性の異なる炭素質粒子を更に含有させて非水系二次電池負極用活物質とすることも好ましい。中でも、本発明の複合黒鉛粒子(C)と、天然黒鉛、人造黒鉛、炭素質物被覆黒鉛、樹脂被覆黒鉛及び非晶質炭素よりなる群から選ばれる1種以上とを含有する非水系二次電池負極用活物質とすることがより好ましい。
 形状又は物性の異なる炭素質粒子を適宜選択して混合することによって、導電性の向上によるサイクル特性の向上や充電受入性の向上、不可逆容量の低減、また、圧延性の向上が可能となる。
 複合黒鉛粒子(C)と形状又は物性の異なる炭素質粒子の合計に対する複合黒鉛粒子(C)の混合割合は、通常1質量%以上、好ましくは1.5質量%以上、より好ましくは、2質量%以上、更に好ましくは2.5質量%以上である。また、通常99質量%以下、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは85質量%以下である。
 複合黒鉛粒子(C)が多すぎると、充放電に伴う体積膨張が大きくなり、容量劣化が顕著になる可能がある。また、複合黒鉛粒子が少なすぎると、十分な容量が得られない傾向がある。
 形状又は物性の異なる炭素質粒子のうちで、天然黒鉛としては、例えば、高純度化した鱗片状黒鉛や球形化した黒鉛を用いることができる。
 人造黒鉛としては、例えば、コークス粉や天然黒鉛をバインダーで複合化した粒子、単一の黒鉛前駆体粒子を粉状のまま焼成、黒鉛化した粒子等を用いることができる。
 炭素質物被覆黒鉛としては、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛に炭素質物前駆体を被覆、焼成した粒子や、天然黒鉛や人造黒鉛に炭素質物を表面に被覆した粒子を用いることができる。
 樹脂被覆黒鉛としては、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛に高分子材料を被覆、乾燥して得た粒子等を用いることができ、非晶質炭素としては、例えば、バルクメソフェーズを焼成した粒子や、炭素質物前駆体を不融化処理し焼成した粒子を用いることができる。
 <非水系二次電池用負極>
 本発明に係る複合黒鉛粒子(C)を含有する非水系二次電池負極用活物質を用いて負極を作製するには、非水系二次電池負極用活物質に結着樹脂を配合したものを水若しくは有機系溶剤でスラリーとし、必要によりこれに増粘材を加えて集電体に塗布し、乾燥すればよい。
 結着樹脂としては、非水電解液に対して安定で、かつ非水溶性のものを用いるのが好ましい。例えばスチレン、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド等の合成樹脂;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体やその水素添加物、スチレン・エチレン・ブタジエン、スチレン共重合体、スチレン・イソプレン、スチレンブロック共重合体やその水素化物等の熱可塑性エラストマー;シンジオタクチック-1,2-ポリブタジエン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレンと炭素数3~12のα-オレフィンとの共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリビニデンフルオライド、ポリペンタフルオロプロピレン、ポリヘキサフルオロプロピレン等のフッ素化高分子等を用いることができる。有機系媒体としては、例えばNMPや、DMFを挙げることができる。
 結着樹脂は、非水系二次電池負極用活物質に対して好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上用いる。結着樹脂の割合を非水系二次電池負極用活物質に対して0.1質量%以上とすることで、非水系二次電池負極用活物質相互間や複合黒鉛粒子と集電体との結着力が十分となり、負極から非水系二次電池負極用活物質が剥離することによる電池容量の減少及びリサイクル特性の悪化を防ぐことができる。結着樹脂は、複合黒鉛粒子に対して多くても10質量%、好ましくは7質量%以下となるように用いるのが好ましい。
 スラリーに添加する増粘材としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース及びヒドロキシプロピルセルロース等の水溶性セルロース類やポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール等を用いればよい。なかでも好ましいのはカルボキシメチルセルロースである。増粘材は複合黒鉛粒子に対して好ましくは0.2質量%以上10質量%以下、より好ましくは0.5質量%以上7質量%以下となるように用いる。
 負極集電体としては従来からこの用途に用い得ることが知られている銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、炭素等を用いればよい。集電体の形状は通常はシート状であり、その表面に凹凸をつけたものや、ネット、パンチングメタル等を用いるものも好ましい。
 集電体に非水系二次電池負極用活物質と結着樹脂のスラリーを塗布・乾燥したのちは、加圧して集電体上に形成された負極活物質層の密度を大きくし、もって負極活物質層単位体積当たりの電池容量を大きくするのが好ましい。負極活物質層の密度は好ましくは1.2g/cm以上、より好ましくは1.3g/cm以上、また、好ましくは1.9g/cm以下、より好ましくは1.8g/cm以下である。負極活物質層の密度を1.2g/cm以上とすることで、電極の厚みの増大に伴う電池の容量の低下を防ぐことができる。負極活物質層の密度を1.8g/cm以下とすることで、電極内の粒子間間隙の減少に伴い、間隙に保持される電解液量が減り、リチウム(Li)イオン等のアルカリイオンの移動性が小さくなり急速充放電特性が小さくなるのを防ぐことができる。
 <非水系二次電池>
 本発明に係る非水系二次電池は、上記の負極を用いる以外は、常法に従って作製することができる。正極材料としては基本組成がLiCoOで表されるリチウムコバルト複合酸化物、LiNiOで表されるリチウムニッケル複合酸化物、LiMnOやLiMnで表されるリチウムマンガン複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物、二酸化マンガン等の遷移金属酸化物、並びにこれらの複合酸化物混合物、更にはTiS、FeS、Nb、Mo、CoS、V、CrO、V、FeO、GeO、LiNi0.33Mn0.33Co0.33等を用いればよい。
 これらの正極材料に結着樹脂を配合したものを適当な溶媒でスラリー化して集電体に塗布・乾燥することにより正極を作製できる。なおスラリー中にはアセチレンブラックやケッチェンブラック等の導電材を含有させるのが好ましい。
 また所望により増粘材を含有させてもよい。増粘材及び結着樹脂としてはこの用途に周知のもの、例えば負極の作製に用いるものとして例示したものを用いればよい。
 正極材料に対する配合比率は、導電剤は通常0.5質量%以上20質量%以下、特に1質量%以上15質量%以下が好ましい。増粘材は好ましくは0.2質量%以上10質量%以下、より好ましくは0.5質量%以上7質量%以下である。結着樹脂は水でスラリー化するときは好ましくは0.2質量%以上10質量%以下、より好ましくは0.5質量%以上7質量%以下である。また、NMP等の結着樹脂を溶解する有機溶媒でスラリー化するときには好ましくは0.5質量%以上20質量%以下、より好ましくは1質量%以上15質量%以下である。
 正極集電体としては、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル等やこれらの合金を用いればよい。
 なかでもアルミニウム、チタン、タンタルやその合金を用いるのが好ましく、アルミニウムないしはその合金を用いるのが最も好ましい。
 電解液も従来周知の非水溶媒に種々のリチウム塩を溶解させたものを用いることができる。非水溶媒としては、エチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート及びビニレンカーボネート等の環状カーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート、γ-ブチロラクトン等の環状エステル、クラウンエーテル、2-メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン、1,2-ジメチルテトラヒドロフラン及び1,3-ジオキソラン等の環状エーテル、1,2-ジメトキシエタン等の鎖状エーテル等を用いればよい。通常はこれらをいくつか併用する。なかでも環状カーボネートと鎖状カーボネート、又はこれに更に他の溶媒を併用するのが好ましい。
 またビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、無水コハク酸、無水マレイン酸、プロパンスルトン、ジエチルスルホン等の化合物やジフルオロリン酸リチウムのようなジフルオロリン酸塩等が添加されていても良い。更に、ジフェニルエーテル、シクロヘキシルベンゼン等の過充電防止剤が添加されていても良い。
 非水溶媒に溶解させる電解質としては、LiClO、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiC(CFSO等を用いればよい。電解液中の電解質の濃度は通常は0.5モル/リットル以上2モル/リットル以下、好ましくは0.6モル/リットル以上1.5モル/リットル以下である。
 正極と負極との間に介在させるセパレーターには、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンの多孔性シートや不織布を用いるのが好ましい。
 本発明に係る非水系二次電池は、負極/正極の容量比を1.01以上1.5以下に設計することが好ましく1.2以上1.4以下に設計することがより好ましい。
 非水系二次電池は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備えたリチウムイオン二次電池であることが好ましい。
 次に実施例により本発明の具体的態様を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
 なお、本明細書における体積平均粒子径(d50)、BET法比表面積、複合黒鉛粒子のSi含有量、粒子の断面構造、存在比率等の測定は次記により行った。
 ・平均粒径d50:ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの2(容量)%水溶液約1mlに、炭素粉末約20mgを加え、これをイオン交換水約200mlに分散させたものを、レーザー回折式粒度分布計(堀場製作所製 LA-920)を用いて体積粒度分布を測定し、メジアン径(d50)を求めた。測定条件は超音波分散1分間、超音波強度2、循環速度2、相対屈折率1.50である。
 ・BET法比表面積:マイクロメリティクス社製 トライスターII3000を用いて測定した。150℃で1時間の減圧乾燥を実施、窒素ガス吸着によるBET多点法(相対圧0.05~0.30の範囲において5点)により測定した。
 ・複合黒鉛粒子(C)のN/Si値
 複合黒鉛粒子(C)のN/Si値は線光電子分光法測定としてX線光電子分光器を用い、測定対象を表面が平坦になるように試料台に載せ、アルミニウムのKα線をX線源とし、マルチプレックス測定により、N1s(390~410eV)、Si2p(95~115eV)、C1s(280~300eV)、O1s(525~545eV)及びS2p(160~175eV)のスペクトルを測定し、得られたSi2pの低エネルギー側ピークのピークトップを99.5eVとして帯電補正し、N1s、Si2p、C1s、O1s及びS2pのスペクトルのピーク面積を求め、更に装置感度係数で除して、N、Si、C、O及びSの表面原子濃度をそれぞれ算出後、得られたそのNとSiの原子濃度比N/Si(N原子濃度/Si原子濃度)を試料の表面官能基量N/Si値と定義した。
 N/Si値(%)=X線光電子分光法(XPS)分析におけるN1sのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたN原子濃度/XPS分析におけるSi2pのスペクトルのピーク面積に基づいて求めたSi原子濃度×100
 なお、原子濃度Si/(C+O+Si+S+N)の値が0.01%以下の場合は黒鉛由来の不純物であるため本発明におけるN/Si値として扱わないものとした。
 ・複合黒鉛粒子(C)のSi含有量
 複合黒鉛粒子(C)のSi含有量は、試料(複合黒鉛粒子(C))をアルカリで完全に溶融した後、水で溶解、定容し、誘導結合プラズマ発光分析装置(堀場製作所 ULTIMA2C)にて測定を行い、検量線からSi量を算出した。その後、Si量を複合黒鉛粒子(C)重量で割ることで、複合黒鉛粒子(C)のSi含有量を算出した。
 ・複合黒鉛粒子(C)のSi存在比率
 複合黒鉛粒子(C)のSi存在比率は次のように測定した。まず、電極断面の加工は、クロスセクションポリッシャー(日本電子 IB-09020CP)を用いた。加工した電極断面は、SEM(日立ハイテク SU-70)で観察しながらEDXを用いて黒鉛(A)、Siのマッピングを行った。なお、SEM取得条件は加速電圧3kV、倍率2000倍であり、解像度256dpiにて1粒子が取得できる範囲の像を得た。その後、複合黒鉛粒子(C)1粒子を抽出し、その粒子内のSiの面積(a)を算出した。次に、画像処理ソフトウェア「Image J」を用いて、抽出した1粒子と該1粒子以外の背景を2値化処理した後、粒子に対して収縮処理を繰り返し、抽出した1粒子の面積が70%の図形を抽出し、その図形のSiの面積(b)を算出した。面積(b)を面積(a)で割った値を任意の3粒子にて測定し、それら3粒子の値を平均化した値を該複合黒鉛粒子(C)中のSiの存在比率とした。
 ・複合黒鉛粒子(C)のタップ密度
 複合黒鉛粒子(C)のタップ密度は、粉体密度測定器を用い、直径1.6cm、体積容量20cmの円筒状タップセルに、目開き300μmの篩を通して、試料を落下させて、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行なって、その時の体積と試料の重量から密度を求めた。
 ・複合黒鉛粒子(C)の配向パラメータ強度比I(110)/I(004)
 複合黒鉛粒子(C)の配向パラメータ強度比I(110)/I(004)はX線回折装置(PANalytical社製「X’PertPro MPD」)を用いて測定した。測定条件は、密度1.40g・mLの負極材粒子からなる電極を測定セルへセットし、集中法光学系にて、2θ=5~90度の範囲の測定を行い、グラファイト(110)面と(004)面の積分強度比を、配向パラメータ強度比I(110)/I(004)として算出した。
 なお、Si含有量が多く、グラファイト由来の回折ピークにSi由来の回折ピークが干渉する際は、両ピークについてピアソン関数を用いてピークフィッティングを実施し、Si由来の回折ピークを差し引いた上で、黒鉛由来の配向パラメータを取得した。
 ・高分子の焼成収率(%)
 本発明で用いる高分子の焼成収率は次のように測定した。試料をバットに10g秤量し、720℃でN雰囲気下で1時間焼成した。その後、1000℃でN雰囲気下で1時間焼成し、焼成物の重量を測定した。
 (焼成物の重量)/(焼成前の重量)×100を焼成収率(%)とした。
 ・高分子中の窒素原子の含有量(%)
 本発明で用いる高分子中の窒素原子の含有量(%)は、(高分子の最小の繰り返し単位のモノマー中の窒素原子の分子量)/(高分子の最小の繰り返し単位のモノマー中の全原子の分子量)×100から算出した。
 <実施例1>
 (複合黒鉛粒子(C)の作製)
 (工程1)
 まず、金属粒子(B)として平均粒径d50が30μmの多結晶Si(Wako社製)を、NMP(N-メチル-2-ピロリドン)とともに、ビーズミル(アシザワファインテック社製)で平均粒径d50が0.2μmまで粉砕してSiスラリー(I)を調製した。このSiスラリー(I)200g(固形分40%)を乾燥させることなく、窒素元素を含有する高分子としてポリアクリロニトリル(焼成収率37.74%、窒素含有量26.4%)60gが均一に溶解したNMP750gに投入し、混合攪拌機(ダルトン社製)を用いて攪拌することで、Si化合物粒子とポリアクリロニトリルとを混合させた。次いで、黒鉛(A)として鱗片状天然黒鉛(平均粒径d50:45μm)1000gを投入、混合攪拌機を用いて混合し、ポリアクリロニトリル、Si化合物粒子、黒鉛が均一に分散したスラリー(II)を得た。このスラリー(II)からポリアクリロニトリルが変性しないよう、ポリアクリロニトリルの熱分解温度以下である150℃にて3時間減圧下で適度に乾燥を行った。なお、TG-DTA分析よりポリアクリロニトリルの分解温度は270度であった。次いで得られた混合物の塊状物を、ハンマー式ヘッドを有するミル(IKA社製)にて解砕した。
 (工程2)
 解砕した混合物をハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所製)に投入し、ローター回転数7000rpm、180秒間、装置内を循環または滞留させて球形化処理し、Si化合物粒子を内包した複合黒鉛粒子(C)を得た。
 (工程3)
 得られたSi化合物粒子を内包した複合黒鉛粒子(C)を、焼成後の被覆率が7.5%になるように石炭系重質油を混合し、2軸混練機により混練・分散させた。得られた分散物を、焼成炉に導入し、窒素雰囲気下1000℃で1時間焼成した。焼成した塊状物は上記記載のミルを用いて回転数3000rpmの条件で解砕し、次いで目開き45μmの振動ふるいで分級し、非晶質炭素が被覆された複合黒鉛粒子(C)を得た。
 得られた複合黒鉛粒子(C)の平均粒径(d50)、BET比表面積、N/Si値、Si含有量、Si存在比率、配向パラメーター強度比I(110)/I(004)、タップ密度を表1に記載した。なお、複合黒鉛粒子(C)の断面SEM像を図1に示す。
 また、存在比率を求めるための図形の抽出の一例を図5に示す。
 断面SEM像より断面構造を観察したところ、複合黒鉛粒子(C)は鱗片状天然黒鉛が折り畳まれた構造を有しており、該折り畳まれた構造内の間隙にSi化合物粒子が存在していた。また、Si化合物粒子と鱗片状天然黒鉛が接触している部分があることが観察された。
 (性能評価用電池の作製)
 複合黒鉛粒子97.5質量%と、バインダーとしてカルボキシメチルセルロース(CMC)1質量%及びスチレンブタジエンゴム(SBR)48質量%水性ディスパージョン1.5質量%とを、ハイブリダイズミキサーにて、混練し、スラリーとした。このスラリーを厚さ10μmの圧延銅箔上にブレード法で、目付け7~8mg/cmとなるように塗布し、乾燥させた。
 その後、負極活物質層の密度1.4~1.5g/cmとなるようにロードセル付きの250mφロールプレスにてロールプレスし、直径12.5mmの円形状に打ち抜き、110℃で2時間、真空乾燥し、評価用の負極とした。前記負極と、対極としてLi箔とを電解液を含浸させたセパレーターを介して重ねて、充放電試験用の電池を作製した。電解液としてはEC/EMC=3/7(質量比)混合液に、LiPFを1モル/リットルとなるように溶解させたものを用いた。
 (初回放電容量・充放電効率)
 先ず、1サイクル目は、0.2mA/cmの電流密度で前記正極及び負極に対して5mVまで充電し、更に5mVの一定電圧で電流値が0.02mAになるまで充電し、負極中にリチウムをドープした後、0.2mA/cmの電流密度で前記正極及び負極に対して1.5Vまで放電を行った。
 初回放電容量は以下のように求めた。まず、負極質量から負極と同面積に打ち抜いた銅箔の質量を差し引くことで負極活物質質量を求め、この負極活物質質量で1サイクル目の放電容量を除して、質量当りの初回放電容量を求めた。
 次に、前記電池で、2サイクル目は、0.8mA/cmの電流密度で正極及び負極に対して5mVまで充電し、更に、5mVの一定電圧で電流値が0.08mAになるまで充電し、負極中にリチウムをドープした後、0.8mA/cmの電流密度で正極及び負極に対して1.5Vまで放電を行った。
 そして、前記電池で、3サイクル目は、0.8mA/cmの電流密度で正極及び負極に対して5mVまで充電し、更に、5mVの一定電圧で電流値が0.08mAになるまで充電し、負極中にリチウムをドープした後、0.8mA/cmの電流密度で正極及び負極に対して1.5Vまで放電を行った。
 各サイクルでの充電容量から放電容量を差し引いた値をロスとし、下記式3により充放電効率を求めた。
 負極活物質質量は、負極質量から負極と同面積に打ち抜いた銅箔の質量を差し引くことによって求めた。
 式3
 充放電効率(%)={3サイクル後の放電容量(mAh/g)/3サイクル目の放電容量(mAh/g)+1,2,3サイクルのロスの総和}×100
 なお、ここで算出した初回放電容量・充放電効率を表1に記載する。
 <実施例2>
 複合黒鉛粒子中のSi量を増加させるため、混合する際のSiスラリー(I)(固形分40%)を850gにした以外は実施例1と同様の操作を行った。なお、得られた複合黒鉛粒子(C)の物性と電池の評価を表1に記載した。
 <実施例3>
 複合黒鉛粒子中のSi量を増加させるため、混合する際のSiスラリー(I)(固形分40%)を1200gにした以外は実施例1と同様の操作を行った。なお、得られた複合黒鉛粒子(C)の物性と電池の評価を表1に記載した。
 <実施例4>
 鱗片状黒鉛の平均粒径d50を45μm、混合する際のSiスラリー(I)(固形分40%)を50gにした以外は実施例1と同様の操作を行った。なお、得られた複合黒鉛粒子(C)の物性と電池の評価を表1に記載した。
 <実施例5>
(工程1)
 まず、金属粒子(B)として平均粒径d50が30μmの多結晶Si(Wako社製)を、NMP(N-メチル-2-ピロリドン)とともに、ビーズミル(アシザワファインテック)で粉砕し、平均粒径d50が0.2μmのSiスラリー(I)を調製した。このSiスラリー(I)500g(固形分40%)を、乾燥させることなくポリアクリロニトリル60gが均一に溶解したNMP750gに投入し、混合攪拌機で混合した。次いで、平均粒径d50が45μmの鱗片状天然黒鉛1000gを投入、混合し、ポリアクリロニトリル、Si化合物粒子、黒鉛が均一に分散したスラリー(II)を得た。このスラリー(II)からポリアクリロニトリルが変性しないよう、ポリアクリロニトリルの熱分解温度以下である150℃にて3時間減圧下で適度に乾燥を行った。得られた塊状物を、ハンマーミル(IKA社製MF10)で回転数6000rpmにて解砕した。
(工程2)
 解砕した混合物をハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所製)に投入し、ローター回転数7000rpm、180秒間、装置内を循環または滞留させて球形化処理を施し、複合黒鉛粒子(C)を得た。
(工程3)
 得られたSi化合物粒子を内包した複合黒鉛粒子(C)を、焼成後の被覆率が7.5%になるように石炭系重質油を混合し、2軸混練機により混練・分散させた。得られた分散物を、焼成炉に導入し、窒素雰囲気下1000℃で1時間焼成した。焼成した塊状物は上記記載のミルを用いて回転数3000rpmの条件で解砕し、次いで目開き45μmの振動ふるいで分級し、非晶質炭素が被覆された複合黒鉛粒子(C)を得た。なお、得られた複合黒鉛粒子(C)の物性と電池の評価を表1に記載した。
 <実施例6>
 実施例5の複合黒鉛粒子(C)と球状天然黒鉛粒子1(d50:22.3μm、タップ密度:1.02g/cm、BET比表面積:5.6m/g、d002:0.3356nm、円形度:0.92)を混合比が複合炭素粒子(C):球状天然黒鉛粒子1=30:70(質量比)となるように混合して混合材を得た。なお、得られた混合材の電池の評価を表1に記載した。
 <実施例7>
 実施例5の複合黒鉛粒子(C)と球状天然黒鉛粒子2(平均粒径d50:15.7μm、タップ密度:1.02g/cm、BET比表面積:6.9m/g、d002:0.3356nm、円形度:0.93)を混合比が複合炭素粒子:球状天然黒鉛粒子2=30:70(質量比)となるように混合して混合材を得た。なお、得られた混合材の電池の評価を表1に記載した。
 <実施例8>
 実施例5の複合黒鉛粒子(C)と球状天然黒鉛粒子3(平均粒径d50:11.0μm、タップ密度:0.94g/cm、BET比表面積:8.8m/g、d002:0.3356nm、円形度:0.93)を混合比が複合炭素粒子:球状天然黒鉛粒子3=30:70(質量比)となるように混合して混合材を得た。なお、得られた混合材の電池の評価を表1に記載した。
 <比較例1>
 Siスラリー(I)(固形分40%)を乾燥させ、Si化合物粒子を得た。このSi化合物粒子70gと鱗片状天然黒鉛(平均粒径d50:45μm)930gとを乾式にて混合した後、実施例1と同様の操作で球形化処理・コールタールピッチと混合・焼成を行った。なお、得られた複合黒鉛粒子の物性と電池の評価を表1に記載した。また、複合黒鉛粒子の断面SEM像を図2に示す。
 <比較例2>
 Siスラリー(I)(固形分40%)乾燥させ、Si化合物粒子を得た。このSi化合物粒子85gと球形化黒鉛粒子(平均粒径d50:16μm)1000gを混合した後、実施例1と同様の操作でコールタールピッチとの混合・焼成を行った。なお、得られた複合黒鉛粒子の物性と電池の評価を表1に記載した。また、複合黒鉛粒子の断面SEM像を図3に示す。
 <比較例3>
 比較例2のSi化合物粒子量を190gにした以外は同様の操作を行った。
 <比較例4>
 平均粒径d50が0.5μmのSi化合物粒子7g、平均粒径d50が5μmの球形化黒鉛78g、コールタールピッチ107gをハイブリミキサーにより混練・分散させた。得られた分散物を、焼成炉に導入し、窒素雰囲気下1000℃、3時間焼成した。得られた焼成物は、ジョークラッシャーで粗粉砕し、更にハンマーミルで粉砕後、篩(45μm)を実施し、複合黒鉛粒子を作製した。なお、得られた複合黒鉛粒子の物性と電池の評価を表1に記載した。
 <比較例5>
 平均粒径d50が16μmの球形化黒鉛の物性と電池の評価を表1に記載した。
 <比較例6>
 金属粒子の仕込み量が多い時の影響を見るために、Siスラリー(I)(固形分40%)を乾燥させ、Si化合物粒子を得た。このSi化合物粒子400gと鱗片状天然黒鉛(平均粒径d50:45μm)600gとを乾式にて混合した後、実施例1と同様の操作で球形化処理・コールタールピッチと混合・焼成を行った。なお、得られた複合黒鉛粒子の物性と電池の評価を表1に記載した。また、複合黒鉛粒子の断面SEM像を図4に示す。
 <比較例7>
 球形化前の鱗片状黒鉛の平均粒径の影響を見るために、比較例1の鱗片状天然黒鉛の平均粒径d50を6μmとし、比較例1のハイブリダイゼーションの条件を、ローター回転数7000rpm、300秒間、装置内を循環または滞留させて球形化処理した以外は、比較例1と同様の操作で複合粒子を作製した。なお、得られた粒子の物性と電池の評価を表1に記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、本発明の複合黒鉛粒子(C)は初回充電容量及び充放電効率が優れていることが確認された。
 これは、製造時に工程1及び工程2を経ることにより黒鉛(A)が折り畳まれた複数の鱗片状天然黒鉛粒子の間隙内にSi化合物を効率よく包埋させることができ体積膨張による黒鉛からの脱離、それに伴う導電パス切れが抑えられるためだと考えられる。
 また、複合黒鉛粒子(C)と球状天然黒鉛粒子を含有した非水系二次電池負極用活物質(実施例6~8)は、複合黒鉛粒子(C)のみを用いた非水系二次電池負極用活物質(実施例5)よりも、充放電効率がより高いことが確認された。これは、複合黒鉛粒子(C)同士の隙間に球状天然黒鉛粒子が入ることにより、粒子同士の接触性が向上し、それに伴う導電パス切れが抑えられたためだと考えられる。
 本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
 本出願は2012年9月19日出願の日本特許出願(特願2012-206107)、2012年9月19日出願の日本特許出願(特願2012-206108)、2013年3月19日出願の日本特許出願(特願2013-057196)および2013年7月18日出願の日本特許出願(特願2013-149597)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
 本発明の複合黒鉛粒子を用いる電極を備える非水系二次電池は、高容量であり、かつ、初回充放電特性、充放電効率を向上するものであるため、近年の携帯電話、電動工具や、電気自動車の用途に求められる特性も満たすことができ、産業上有用である。
(1)実線 抽出された1粒子
(2)点線 抽出された1粒子に対し、抽出した1粒子と該1粒子以外の背景を2値化処理した後、粒子に対して収縮処理を繰り返し、1粒子の面積が70%になった際の図形

Claims (8)

  1.  黒鉛(A)及びLiと合金化可能な金属粒子(B)を含む非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)であって、
     前記複合黒鉛粒子(C)の断面を走査型電子顕微鏡にて観察した際に、前記黒鉛(A)が折り畳まれた構造が観察され、下記測定方法にて算出された前記複合黒鉛粒子(C)中の前記金属粒子(B)の存在比率が0.2以上である非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)。
    (測定方法)
    走査型電子顕微鏡にて前記複合黒鉛粒子(C)の断面を観察して任意の1粒子を選択する。前記1粒子内における金属粒子(B)の面積(a)を算出する。次に、前記1粒子と前記1粒子以外の背景とを2値化処理した後、前記1粒子に対して収縮処理を繰り返し、前記1粒子の面積が70%の図形を抽出し、前記図形内に存在する金属粒子(B)’の面積(b)を算出する。前記面積(b)を前記面積(a)で割った値を算出する。同様にして、さらに任意の2粒子を選択してそれぞれ、面積(b)を面積(a)で割った値を算出し、それら3粒子の値を平均化した値を前記複合黒鉛粒子(C)中の前記金属粒子(B)の存在比率とする。
  2.  前記金属粒子(B)がSi及びSiO(0<x<2)の少なくともいずれか一方を含む、請求項1に記載の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)。
  3.  前記金属粒子(B)が1質量%以上30質量%未満含有される、請求項1又は2に記載の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)。
  4.  タップ密度が0.7g/cm以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)。
  5.  請求項1~4のいずれか1項に記載の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)と、天然黒鉛、人造黒鉛、炭素質物被覆黒鉛、樹脂被覆黒鉛及び非晶質炭素よりなる群から選ばれる1種以上とを含有する非水系二次電池負極用活物質。
  6.  集電体と集電体上に形成された負極活物質とを備える非水系二次電池用負極であって、前記負極活物質が請求項1~4のいずれか1項に記載の非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子(C)を含む、非水系二次電池用負極。
  7.  集電体と集電体上に形成された負極活物質とを備える非水系二次電池用負極であって、前記負極活物質が請求項5に記載の非水系二次電池負極用活物質を含む、非水系二次電池用負極。
  8.  金属イオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解液を備える非水系二次電池であって、前記負極が請求項6又は7に記載の非水系二次電池用負極である非水系二次電池。
PCT/JP2013/075193 2012-09-19 2013-09-18 非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池 WO2014046144A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380048016.3A CN104904045A (zh) 2012-09-19 2013-09-18 非水系二次电池负极用复合石墨粒子、非水系二次电池用负极及非水系二次电池
EP13838144.7A EP2899782A4 (en) 2012-09-19 2013-09-18 COMPOSITE GRAPHITE PARTICLES FOR NEGATIVE ELECTRODE OF NONAQUEOUS SECONDARY CELL, NEGATIVE ELECTRODE FOR NONAQUEOUS SECONDARY CELL, AND NONAQUEOUS SECONDARY CELL
KR1020157006564A KR20150058205A (ko) 2012-09-19 2013-09-18 비수계 이차 전지 부극용 복합 흑연 입자, 비수계 이차 전지용 부극 및 비수계 이차 전지
US14/662,028 US20150194668A1 (en) 2012-09-19 2015-03-18 Composite graphite particle for nonaqueous-secondary-battery negative electrode, negative electrode for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012206107 2012-09-19
JP2012206108 2012-09-19
JP2012-206107 2012-09-19
JP2012-206108 2012-09-19
JP2013057196 2013-03-19
JP2013-057196 2013-03-19
JP2013-149597 2013-07-18
JP2013149597 2013-07-18

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/662,028 Continuation US20150194668A1 (en) 2012-09-19 2015-03-18 Composite graphite particle for nonaqueous-secondary-battery negative electrode, negative electrode for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014046144A1 true WO2014046144A1 (ja) 2014-03-27

Family

ID=50341454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/075193 WO2014046144A1 (ja) 2012-09-19 2013-09-18 非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20150194668A1 (ja)
EP (1) EP2899782A4 (ja)
JP (1) JP2015038852A (ja)
KR (1) KR20150058205A (ja)
CN (1) CN104904045A (ja)
WO (1) WO2014046144A1 (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013225502A (ja) * 2012-03-23 2013-10-31 Mitsubishi Chemicals Corp 非水系二次電池用負極材、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
WO2014156098A1 (ja) * 2013-03-28 2014-10-02 エム・ティー・カーボン株式会社 リチウムイオン二次電池負極用の非晶質炭素材料及び黒鉛質炭素材料、それらを用いたリチウムイオン二次電池並びにリチウムイオン二次電池負極用の炭素材料の製造方法
JP2015207428A (ja) * 2014-04-18 2015-11-19 東ソー株式会社 リチウムイオン2次電池用カーボンシリコン系負極活物質およびその製造方法
KR20170009830A (ko) 2014-03-26 2017-01-25 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 비수계 이차 전지 부극용 복합 흑연 입자, 비수계 이차 전지 부극용 활물질 및 비수계 이차 전지
WO2017051470A1 (ja) * 2015-09-25 2017-03-30 株式会社東芝 非水電解質電池用電極、非水電解質電池および電池パック
WO2017155021A1 (ja) * 2016-03-10 2017-09-14 日本電気株式会社 リチウムイオン二次電池
JP2018156777A (ja) * 2017-03-16 2018-10-04 エリーパワー株式会社 密閉型電池、組電池及びエンジン始動用電池
JP2022108447A (ja) * 2021-01-13 2022-07-26 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 負極活物質、リチウムイオン電池、および負極活物質の製造方法

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015125794A (ja) * 2013-12-25 2015-07-06 古河電気工業株式会社 複合体粒子及びその製造方法並びにそれを用いた負極及び非水電解質二次電池
JP2018512355A (ja) * 2015-02-27 2018-05-17 イメリス グラファイト アンド カーボン スイッツァランド リミティド ナノ粒子表面改質炭素質材料及びそのような材料の製造方法
WO2016148185A1 (ja) 2015-03-19 2016-09-22 Necエナジーデバイス株式会社 非水系二次電池用負極及び該負極を用いた非水系二次電池
KR102642375B1 (ko) * 2015-10-21 2024-02-28 이머리스 그래파이트 앤드 카본 스위춰랜드 리미티드 스노우볼상 형태를 가진 탄소질 복합 물질
JP6422847B2 (ja) * 2015-11-17 2018-11-14 信越化学工業株式会社 負極活物質、混合負極活物質材料、非水電解質二次電池用負極、リチウムイオン二次電池、負極活物質の製造方法、及びリチウムイオン二次電池の製造方法
JP6921481B2 (ja) * 2016-03-17 2021-08-18 株式会社東芝 非水電解質電池用電極材料、非水電解質電池用電極、それを備えた非水電解質電池および電池パック、車両
JP2017168376A (ja) * 2016-03-17 2017-09-21 東ソー株式会社 リチウム二次電池用複合活物質およびその製造方法
KR102606317B1 (ko) * 2016-06-02 2023-11-23 에스케이온 주식회사 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이를 포함하는 음극 및 리튬 이차 전지
US10177375B2 (en) 2016-08-10 2019-01-08 Energizer Brands, Llc Alkaline battery cathode structures incorporating multiple carbon materials and orientations
JP7071010B2 (ja) * 2017-09-15 2022-05-18 エルジー エナジー ソリューション リミテッド リチウム二次電池
JP6946902B2 (ja) * 2017-09-27 2021-10-13 トヨタ自動車株式会社 金属負極二次電池の製造方法
KR102321502B1 (ko) 2017-12-19 2021-11-02 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬이차전지용 음극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 사용하여 제조된 리튬이차전지
WO2019147083A1 (ko) * 2018-01-25 2019-08-01 주식회사 엘지화학 리튬이차전지용 음극 활물질, 이를 포함하는 리튬이차전지용 음극 및 리튬이차전지
WO2019187537A1 (ja) 2018-03-30 2019-10-03 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池用負極及び非水電解質二次電池
CN108847489B (zh) 2018-05-04 2019-04-09 宁德时代新能源科技股份有限公司 负极极片及电池
US11420872B2 (en) * 2018-05-31 2022-08-23 Global Graphene Group, Inc. Graphene foam-based sealing materials
CN110581260A (zh) * 2018-06-07 2019-12-17 山东欧铂新材料有限公司 一种锂离子电池硅复合负极材料及其制备方法、锂离子电池
CN110165284B (zh) * 2018-07-04 2020-09-11 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂离子二次电池
CN113646927A (zh) * 2019-01-17 2021-11-12 株式会社Lg新能源 负极和包含所述负极的二次电池
CN110071276A (zh) * 2019-04-26 2019-07-30 吉林大学 纳米金刚石与SiOx复合电极材料及制备方法
US10889892B1 (en) 2019-12-16 2021-01-12 Quantum Elements Development, Inc. Quantum printing apparatus
CN110993926A (zh) * 2020-01-09 2020-04-10 郑州中科新兴产业技术研究院 一种锂离子电池用高稳定性硅碳复合材料的制备方法
CN111474163B (zh) * 2020-04-08 2021-09-03 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种超级电容器用石墨烯材料的评估方法
US11484941B2 (en) * 2020-12-15 2022-11-01 Quantum Elements Development Inc. Metal macrostructures
CN113823792B (zh) * 2021-01-05 2023-05-30 广东东岛新能源股份有限公司 一种利用块状石墨生产锂离子电池用负极材料的制备方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003223892A (ja) 2002-01-31 2003-08-08 Osaka Gas Co Ltd リチウム二次電池用負極材の製造方法とリチウム二次電池
JP2005243508A (ja) 2004-02-27 2005-09-08 Jfe Chemical Corp リチウムイオン二次電池負極材料用複合黒鉛粒子、負極およびリチウムイオン二次電池
JP3952118B2 (ja) 2000-02-04 2007-08-01 信越化学工業株式会社 活性なケイ素を含むケイ素酸化物及びその評価方法
JP2007227239A (ja) * 2006-02-24 2007-09-06 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池用負極及びリチウム二次電池
JP2008027897A (ja) 2006-06-20 2008-02-07 Osaka Gas Chem Kk リチウムイオン二次電池用負極活物質
JP2008186732A (ja) 2007-01-30 2008-08-14 Nippon Carbon Co Ltd リチウム二次電池用負極活物質、それを使用した負極及び製造方法
JP2008235247A (ja) * 2007-02-21 2008-10-02 Jfe Chemical Corp リチウムイオン二次電池用負極材料およびその製造方法、リチウムイオン二次電池用負極ならびにリチウムイオン二次電池
JP2009164140A (ja) * 2006-12-26 2009-07-23 Mitsubishi Chemicals Corp リチウム遷移金属系化合物粉体、その製造方法、及びその焼成前駆体となる噴霧乾燥体、並びにそれを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP2009181767A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Tokai Carbon Co Ltd リチウム二次電池の負極材用複合炭素材料及びその製造方法
JP2011003551A (ja) * 2006-11-10 2011-01-06 Mitsubishi Chemicals Corp リチウム遷移金属系化合物粉体、その製造方法、及びその焼成前躯体となる噴霧乾燥体、並びにそれを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP2011233368A (ja) * 2010-04-27 2011-11-17 Hitachi Maxell Energy Ltd リチウムイオン二次電池
WO2012018035A1 (ja) * 2010-08-03 2012-02-09 日立マクセルエナジー株式会社 非水二次電池用負極および非水二次電池
JP2012043546A (ja) 2010-08-12 2012-03-01 Hitachi Chem Co Ltd リチウム二次電池用負極材、リチウムイオン二次電池用負極、およびリチウムイオン二次電池
JP2012124116A (ja) 2010-12-10 2012-06-28 Hitachi Chem Co Ltd リチウムイオン二次電池用負極材及びその製造方法、リチウムイオン二次電池用負極、並びにリチウムイオン二次電池

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100830612B1 (ko) * 2006-05-23 2008-05-21 강원대학교산학협력단 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 그의 제조 방법 및 그를포함하는 리튬 이차 전지
JP5268018B2 (ja) * 2006-12-26 2013-08-21 三菱化学株式会社 非水系二次電池用複合黒鉛粒子、それを含有する負極材料、負極及び非水系二次電池

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3952118B2 (ja) 2000-02-04 2007-08-01 信越化学工業株式会社 活性なケイ素を含むケイ素酸化物及びその評価方法
JP2003223892A (ja) 2002-01-31 2003-08-08 Osaka Gas Co Ltd リチウム二次電池用負極材の製造方法とリチウム二次電池
JP2005243508A (ja) 2004-02-27 2005-09-08 Jfe Chemical Corp リチウムイオン二次電池負極材料用複合黒鉛粒子、負極およびリチウムイオン二次電池
JP2007227239A (ja) * 2006-02-24 2007-09-06 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池用負極及びリチウム二次電池
JP2008027897A (ja) 2006-06-20 2008-02-07 Osaka Gas Chem Kk リチウムイオン二次電池用負極活物質
JP2011003551A (ja) * 2006-11-10 2011-01-06 Mitsubishi Chemicals Corp リチウム遷移金属系化合物粉体、その製造方法、及びその焼成前躯体となる噴霧乾燥体、並びにそれを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP2009164140A (ja) * 2006-12-26 2009-07-23 Mitsubishi Chemicals Corp リチウム遷移金属系化合物粉体、その製造方法、及びその焼成前駆体となる噴霧乾燥体、並びにそれを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
JP2008186732A (ja) 2007-01-30 2008-08-14 Nippon Carbon Co Ltd リチウム二次電池用負極活物質、それを使用した負極及び製造方法
JP2008235247A (ja) * 2007-02-21 2008-10-02 Jfe Chemical Corp リチウムイオン二次電池用負極材料およびその製造方法、リチウムイオン二次電池用負極ならびにリチウムイオン二次電池
JP2009181767A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Tokai Carbon Co Ltd リチウム二次電池の負極材用複合炭素材料及びその製造方法
JP2011233368A (ja) * 2010-04-27 2011-11-17 Hitachi Maxell Energy Ltd リチウムイオン二次電池
WO2012018035A1 (ja) * 2010-08-03 2012-02-09 日立マクセルエナジー株式会社 非水二次電池用負極および非水二次電池
JP2012043546A (ja) 2010-08-12 2012-03-01 Hitachi Chem Co Ltd リチウム二次電池用負極材、リチウムイオン二次電池用負極、およびリチウムイオン二次電池
JP2012124116A (ja) 2010-12-10 2012-06-28 Hitachi Chem Co Ltd リチウムイオン二次電池用負極材及びその製造方法、リチウムイオン二次電池用負極、並びにリチウムイオン二次電池

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Funryutai Purosesu Gijutsu Shfisei", 1974, INDUSTRIAL TECHNOLOGY CENTER K.K.
"HANDBOOK OF CARBON, GRAPHITE, DIAMOND AND FULLERENES", NOYES PUBLICATIONS
See also references of EP2899782A4

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013225502A (ja) * 2012-03-23 2013-10-31 Mitsubishi Chemicals Corp 非水系二次電池用負極材、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
WO2014156098A1 (ja) * 2013-03-28 2014-10-02 エム・ティー・カーボン株式会社 リチウムイオン二次電池負極用の非晶質炭素材料及び黒鉛質炭素材料、それらを用いたリチウムイオン二次電池並びにリチウムイオン二次電池負極用の炭素材料の製造方法
US10680238B2 (en) 2014-03-26 2020-06-09 Mitsubishi Chemical Corporation Method to prepare composite graphite particles for nonaqueous secondary battery negative electrode, active material for nonaqueous secondary battery negative electrode, and nonaqueous secondary battery
KR20170009830A (ko) 2014-03-26 2017-01-25 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 비수계 이차 전지 부극용 복합 흑연 입자, 비수계 이차 전지 부극용 활물질 및 비수계 이차 전지
KR20230119033A (ko) 2014-03-26 2023-08-14 미쯔비시 케미컬 주식회사 비수계 이차 전지 부극용 복합 흑연 입자, 비수계 이차전지 부극용 활물질 및 비수계 이차 전지
US11605810B2 (en) 2014-03-26 2023-03-14 Mitsubishi Chemical Corporation Method to prepare composite graphite particles for nonaqueous secondary battery negative electrode, active material for nonaqueous secondary battery negative electrode, and nonaqueous secondary battery
KR20220025130A (ko) 2014-03-26 2022-03-03 미쯔비시 케미컬 주식회사 비수계 이차 전지 부극용 복합 흑연 입자, 비수계 이차 전지 부극용 활물질 및 비수계 이차 전지
US11245108B2 (en) 2014-03-26 2022-02-08 Mitsubishi Chemical Corporation Method to prepare composite graphite particles for nonaqueous secondary battery negative electrode, active material for nonaqueous secondary battery negative electrode, and nonaqueous secondary battery
JP2015207428A (ja) * 2014-04-18 2015-11-19 東ソー株式会社 リチウムイオン2次電池用カーボンシリコン系負極活物質およびその製造方法
US10505177B2 (en) 2015-09-25 2019-12-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonaqueous electrolyte battery electrode, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack
WO2017051470A1 (ja) * 2015-09-25 2017-03-30 株式会社東芝 非水電解質電池用電極、非水電解質電池および電池パック
JPWO2017155021A1 (ja) * 2016-03-10 2019-01-17 日本電気株式会社 リチウムイオン二次電池
US11322773B2 (en) 2016-03-10 2022-05-03 Nec Corporation Lithium secondary battery
WO2017155021A1 (ja) * 2016-03-10 2017-09-14 日本電気株式会社 リチウムイオン二次電池
JP2018156777A (ja) * 2017-03-16 2018-10-04 エリーパワー株式会社 密閉型電池、組電池及びエンジン始動用電池
JP2022108447A (ja) * 2021-01-13 2022-07-26 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 負極活物質、リチウムイオン電池、および負極活物質の製造方法
JP7262492B2 (ja) 2021-01-13 2023-04-21 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 負極活物質、リチウムイオン電池、および負極活物質の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015038852A (ja) 2015-02-26
CN104904045A (zh) 2015-09-09
KR20150058205A (ko) 2015-05-28
US20150194668A1 (en) 2015-07-09
EP2899782A1 (en) 2015-07-29
EP2899782A4 (en) 2015-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014046144A1 (ja) 非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
JP6432519B2 (ja) 非水系二次電池負極用炭素材、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
US11605810B2 (en) Method to prepare composite graphite particles for nonaqueous secondary battery negative electrode, active material for nonaqueous secondary battery negative electrode, and nonaqueous secondary battery
JP6476814B2 (ja) 非水系二次電池負極用炭素材、それを用いた非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
JP2015164127A (ja) 非水系二次電池負極用炭素材、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
JP6252025B2 (ja) 非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子の製造方法、及びその製造方法にて製造された非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
JP6409377B2 (ja) 非水系二次電池負極用炭素材、それを用いた非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
JP2014060124A (ja) 非水系二次電池用負極材、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
JP2015026579A (ja) 非水系二次電池負極用炭素材、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
JP6098275B2 (ja) 非水系二次電池負極用炭素材、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
JP2015079621A (ja) 非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
JP2014067639A (ja) 非水系二次電池用炭素材料、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
JP6596807B2 (ja) 非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子、及びそれを用いた非水系二次電池
JP6379565B2 (ja) 非水系二次電池負極用炭素材、及び、非水系二次電池
JP2016186914A (ja) 非水系二次電池負極用複合黒鉛粒子、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
JP6422208B2 (ja) 非水系二次電池負極用炭素材、それを用いた非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
JP6432520B2 (ja) 非水系二次電池負極用炭素材、それを用いた非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
WO2023074216A1 (ja) 粒子及びその製造方法と、二次電池及びその製造方法
JP2015185444A (ja) 非水系二次電池負極用炭素材、及び、非水系二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13838144

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20157006564

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2013838144

Country of ref document: EP