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JP2010010082A - Negative electrode for nonaqueous secondary battery, negative electrode material for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery - Google Patents

Negative electrode for nonaqueous secondary battery, negative electrode material for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery Download PDF

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JP2010010082A
JP2010010082A JP2008171115A JP2008171115A JP2010010082A JP 2010010082 A JP2010010082 A JP 2010010082A JP 2008171115 A JP2008171115 A JP 2008171115A JP 2008171115 A JP2008171115 A JP 2008171115A JP 2010010082 A JP2010010082 A JP 2010010082A
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JP
Japan
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negative electrode
secondary battery
intensity
active material
electrode
Prior art date
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Application number
JP2008171115A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazushi Matsumoto
一志 松本
Hideji Sato
秀治 佐藤
Hiroyuki Uono
宏之 宇尾野
Shunsuke Yamada
俊介 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2008171115A priority Critical patent/JP2010010082A/en
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Pending legal-status Critical Current

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

【課題】電極表面へのリチウム金属析出が抑制され,安全性に優れた非水系二次電池となりえる非水系二次電池用負極を提供する。
【解決手段】電極活物質密度が1.70g/cm3以上であって、かつ、下記(1)及び/または(2)を満たすことを特徴とする非水系二次電池用負極、この負極に用いられる負極材料と、この負極を備える非水系二次電池。
(1) 所定の方法にて電極表面活物質と集電体接触面活物質のラマンスペクトル測定を行い、それぞれの1580cm−1付近の最大ピークの半値幅をHs、Hcとした時、下式で表される指標Thが0.3以下である。
Th = Hc- Hs- 3.75 × D + 6
(2) 電極表面活物質のラマンスペクトル測定において1580cm−1付近の最大ピークの強度Ia_sと1360cm−1付近の最大ピークの強度Ib_sの強度比Ib_s/Ia_sをRsとしたとき、Rs が 0.13以上である。
【選択図】 なし
Disclosed is a negative electrode for a non-aqueous secondary battery in which lithium metal deposition on an electrode surface is suppressed and a non-aqueous secondary battery excellent in safety can be obtained.
A negative electrode for a non-aqueous secondary battery, characterized in that an electrode active material density is 1.70 g / cm 3 or more and satisfies the following (1) and / or (2): And a non-aqueous secondary battery comprising the negative electrode.
(1) When the Raman spectrum of the electrode surface active material and the current collector contact surface active material is measured by a predetermined method, and the half-widths of the maximum peaks near 1580 cm −1 are Hs and Hc, respectively, The indicated index Th is 0.3 or less.
Th = Hc- Hs- 3.75 × D + 6
(2) the electrode surface active Raman spectrum of the maximum peak intensity Ib_s maximum peak around intensity Ia_s and 1360 cm -1 in the vicinity of 1580 cm -1 in the measured intensity ratio Ib_s / Ia_s substances when the Rs, with Rs 0.13 or more is there.
[Selection figure] None

Description

本発明は、非水系二次電池に用いる負極と、この負極に用いられる負極材料と、この負極を備える非水系二次電池に関する。   The present invention relates to a negative electrode used for a non-aqueous secondary battery, a negative electrode material used for the negative electrode, and a non-aqueous secondary battery including the negative electrode.

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の高い非水系二次電池が注目されてきている。非水系二次電池の負極活物質としては、これまで金属や黒鉛などが検討されてきた。しかし、金属電極は、充放電を繰り返すと電極上にリチウムがデンドライト状に析出し、最終的には両極を短絡させてしまうという問題があった。そのため、充放電過程において、金属電極に比べリチウム金属が析出にくい炭素材料、特に黒鉛が注目されている。   In recent years, demand for high-capacity secondary batteries has increased with the downsizing of electronic devices. In particular, non-aqueous secondary batteries with higher energy density have attracted attention as compared to nickel-cadmium batteries and nickel-hydrogen batteries. As negative electrode active materials for non-aqueous secondary batteries, metals and graphite have been studied so far. However, when the metal electrode is repeatedly charged and discharged, lithium is deposited in a dendrite shape on the electrode, and eventually both electrodes are short-circuited. Therefore, in the charge / discharge process, a carbon material, particularly graphite, which is less liable to deposit lithium metal than the metal electrode has attracted attention.

ところが、黒鉛は扁平な結晶であるため、電極内で集電体と平行に配向しやすく、そのため急速充放電特性が低下しやすい;充放電サイクルにおける電極の膨張が顕著であるため、サイクル特性が低下しやすい;といった問題がある。
特許文献1には、複数の黒鉛質粒子を配向面が相互に非平行となるように結合させた黒鉛質造粒粒子を用いることにより、電極の厚さ方向への膨張を抑え、急速充放電特性とサイクル特性を向上させることが提案されている。
However, since graphite is a flat crystal, it tends to be oriented in parallel with the current collector in the electrode, so that the rapid charge / discharge characteristics are likely to deteriorate; the expansion of the electrode in the charge / discharge cycle is significant, and the cycle characteristics are There is a problem that it tends to decrease.
In Patent Document 1, by using graphite granulated particles in which a plurality of graphite particles are bonded so that their orientation planes are not parallel to each other, expansion in the thickness direction of the electrode is suppressed, and rapid charge / discharge is performed. It has been proposed to improve characteristics and cycle characteristics.

しかしながら、この特許文献に記載の黒鉛質造粒粒子は、リチウムイオン二次電池の負極材料としての性能、特に、不可逆容量の低減、サイクル特性の向上が必ずしも十分ではないという問題がある。この問題の原因は明らかではないが、上記特許文献に記載される黒鉛質造粒粒子は、非晶質部分が少なく、黒鉛質粒子同士の結着力が弱すぎ、極板作成工程でのプレス時に極板表面がすき間のない状態になってしまうためと考えられる。黒鉛質造粒粒子の黒鉛化が進みすぎているとリチウムイオン二次電池製造時の特性、特に浸液性が充分でない傾向がある。   However, the graphite granulated particles described in this patent document have a problem that performance as a negative electrode material of a lithium ion secondary battery, in particular, reduction in irreversible capacity and improvement in cycle characteristics are not always sufficient. Although the cause of this problem is not clear, the graphite granulated particles described in the above-mentioned patent document have few amorphous parts, the binding force between the graphite particles is too weak, and during the pressing in the electrode plate making process This is thought to be because the surface of the electrode plate is in a state without gaps. If the graphitized granulated particles are excessively graphitized, the characteristics at the time of producing a lithium ion secondary battery, in particular, the immersion property tends to be insufficient.

また、極板表面に隙間がない状態であり、リチウムの受け入れ性が不十分であるためか、充放電に伴う電極表面へのLi金属析出を生じやすい傾向がある。
特許文献2には所定の方法にて作成したときの電極の表面粗さが特定の値を満たす黒鉛質粒子が提案されているが,そのような粒子を用いても,極板表面へのリチウム金属析出抑制効果は十分ではなかった。
特開平10−188959号公報 WO2006/25377号公報
In addition, there is no gap on the surface of the electrode plate, and the lithium acceptability is insufficient, so that Li metal tends to be deposited on the electrode surface due to charge / discharge.
Patent Document 2 proposes graphite particles in which the surface roughness of the electrode when prepared by a predetermined method satisfies a specific value. Even if such particles are used, lithium on the electrode plate surface is proposed. The metal precipitation suppression effect was not sufficient.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-188959 WO2006 / 25377 Publication

本発明はこれらの性能が改善された負極とそれらを実現させるための黒鉛質粒子からなる負極材料と、この負極を備えた非水系二次電池を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a negative electrode with improved performance, a negative electrode material composed of graphite particles for realizing them, and a non-aqueous secondary battery including the negative electrode.

本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、特定の極板を用いると電極表面へのリチウム金属析出が抑制され、安全性に優れた非水系二次電池が提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。
1. 電極活物質密度が1.70g/cm3以上であって、かつ、下記(1)及び/または(2)を満たすことを特徴とする非水系二次電池用負極。
(1) 所定の方法にて電極表面活物質と集電体接触面活物質のラマンスペクトル測定を行い、それぞれの1580cm−1付近の最大ピークの半値幅をHs、Hcとした時、下式で表される指標Thが0.3以下である。
Th = Hc- Hs- 3.75 × D + 6
(2) 電極表面活物質のラマンスペクトル測定において1580cm−1付近の最大ピークの強度Ia_sと1360cm−1付近の最大ピークの強度Ib_sの強度比Ib_s/Ia_sをRsとしたとき、Rs が 0.13以上である。
2. 電極活物質密度が1.70g/cm3以上であって、かつ、下記(2)及び/または(3)を満たすことを特徴とする非水系二次電池用負極。
(2) 電極表面活物質のラマンスペクトル測定において1580cm−1付近の最大ピークの強度Ia_sと1360cm−1付近の最大ピークの強度Ib_sの強度比Ib_s/Ia_sをRsとしたとき、Rs が 0.13以上である。
(3) 電極表面活物質のラマンスペクトル測定において1580cm−1付近の最大ピークの強度Ia_sと、1360cm−1付近の最大ピークの強度Ib_sの強度比Ib_s/Ia_sをRs、集電体に接している活物質面のラマンスペクトル測定において1580cm−1
付近の最大ピークの強度Ia_cと、1360cm−1付近の最大ピークの強度Ib_cの強度比Ib_c/Ia_cをRcとした時、下式で表される指標Trが0未満である。
Tr = Rs- Rc- 0.04 × D + 0.06
3. 更に、下記を満たすことを特徴とする上記1または2に記載の非水系二次電池用負極。
(4) 不可逆容量を L(mAh/g)、活物質密度を D(g/cm3) とした時、下式で表される指標Ld
が0以下である。
Ld = L - 16.7 × D - 6.6
4. ラマンスペクトル測定において1580cm−1付近の最大ピークの強度Iaと、
1360cm−1付近の最大ピークの強度Ibの強度比Ib/IaをラマンR値としたとき
、ラマンR値が0.13以上である非水系二次電池用黒鉛質粒子であって、下記の方法により電極を作製したとき、上記1から3のいずれかに記載の電極となる非水系二次電池用黒鉛質粒子 。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that when a specific electrode plate is used, lithium metal deposition on the electrode surface is suppressed, and a non-aqueous secondary battery excellent in safety can be provided. The headline and the present invention were completed.
That is, the gist of the present invention is as follows.
1. A negative electrode for a non-aqueous secondary battery having an electrode active material density of 1.70 g / cm 3 or more and satisfying the following (1) and / or (2).
(1) When the Raman spectrum of the electrode surface active material and the current collector contact surface active material is measured by a predetermined method, and the half-widths of the maximum peaks near 1580 cm −1 are Hs and Hc, respectively, The indicated index Th is 0.3 or less.
Th = Hc- Hs- 3.75 × D + 6
(2) the electrode surface active Raman spectrum of the maximum peak intensity Ib_s maximum peak around intensity Ia_s and 1360 cm -1 in the vicinity of 1580 cm -1 in the measured intensity ratio Ib_s / Ia_s substances when the Rs, with Rs 0.13 or more is there.
2. A negative electrode for a non-aqueous secondary battery having an electrode active material density of 1.70 g / cm 3 or more and satisfying the following (2) and / or (3).
(2) the electrode surface active Raman spectrum of the maximum peak intensity Ib_s maximum peak around intensity Ia_s and 1360 cm -1 in the vicinity of 1580 cm -1 in the measured intensity ratio Ib_s / Ia_s substances when the Rs, with Rs 0.13 or more is there.
(3) is in contact with the intensity of the maximum peak in the vicinity of 1580 cm -1 in the Raman spectrum measurement of the electrode surface active material Ia_s, the intensity ratio Ib_s / Ia_s of the intensity of the largest peak in the vicinity of 1360cm -1 Ib_s Rs, the collector 1580 cm −1 in the measurement of the Raman spectrum of the active material surface
When the intensity ratio Ib_c / Ia_c between the intensity Ia_c of the maximum peak near and the intensity Ib_c of the maximum peak near 1360 cm −1 is Rc, the index Tr expressed by the following formula is less than 0.
Tr = Rs- Rc- 0.04 × D + 0.06
3. 3. The negative electrode for a non-aqueous secondary battery according to 1 or 2, further satisfying the following.
(4) When the irreversible capacity is L (mAh / g) and the active material density is D (g / cm 3 ), the index Ld expressed by the following formula
Is 0 or less.
Ld = L-16.7 × D-6.6
4). Intensity Ia of the maximum peak in the vicinity of 1580 cm −1 in the Raman spectrum measurement,
Graphite particles for non-aqueous secondary batteries having a Raman R value of 0.13 or more when the intensity ratio Ib / Ia of the maximum peak intensity Ib in the vicinity of 1360 cm −1 is taken as the Raman R value. A graphite particle for a non-aqueous secondary battery that becomes the electrode according to any one of 1 to 3 above when the is produced.

[極板作製方法]
負極材料20.00±0.02g、1質量%カルボキシメチルセルロース水溶液20.00±0.02g(固形分換算で0.200g)、及び重量平均分子量27万のスチレン・ブタジエンゴム水性ディスパージョン0.50±0.02g(固形分換算で0.2g)を、キーエンス製ハイブリッドミキサーで5分間撹拌し、30秒脱泡してスラリーを得る。
[Plate production method]
Negative electrode material 20.00 ± 0.02 g, 1 mass% carboxymethylcellulose aqueous solution 20.00 ± 0.02 g (0.200 g in terms of solid content), and styrene-butadiene rubber aqueous dispersion 0.50 having a weight average molecular weight of 270,000 ± 0.02 g (0.2 g in terms of solid content) is stirred with a KEYENCE hybrid mixer for 5 minutes and defoamed for 30 seconds to obtain a slurry.

このスラリーを集電体である厚さ18μmの銅箔上に、負極材料が11.0±0.1mg/cm付着するように、ドクターブレード法で、幅5cmに塗布し、室温で風乾を行う。更に110℃で30分乾燥後、直径20cmのローラを用いてロールプレスして、活物質層の密度を1.70g/cmになるよう調整し負極シートを得る。
5. リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極と、電解質とを備えた非水系二次電池において、負極として、上記1から3のいずれかに記載の非水系二次電池用負極を用いたことを特徴とする非水系二次電池。
6. リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極と、電解質とを備えた非水系二次電池において、負極として、上記4に記載の非水系二次電池用黒鉛質粒子を用いたことを特徴とする非水系二次電池。
This slurry was applied to a width of 5 cm by a doctor blade method so that the negative electrode material was 11.0 ± 0.1 mg / cm 2 on a 18 μm thick copper foil as a current collector, and air-dried at room temperature. Do. Further, after drying at 110 ° C. for 30 minutes, roll pressing is performed using a roller having a diameter of 20 cm to adjust the density of the active material layer to 1.70 g / cm 3 to obtain a negative electrode sheet.
5). In the nonaqueous secondary battery provided with the positive electrode which can occlude / release lithium ion, the negative electrode which can occlude / release lithium ion, and the electrolyte, the nonaqueous secondary battery according to any one of 1 to 3 above is used as the negative electrode. A non-aqueous secondary battery using a negative electrode for a secondary battery.
6). 5. A non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode capable of inserting and extracting lithium ions, a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte. A non-aqueous secondary battery using particles.

本発明の非水系二次電池用負極(以下、「本発明の負極」と称す場合がある。)を用いると、電極表面へのリチウム金属析出が抑制され,安全性に優れた非水系二次電池が提供される。   When the negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the negative electrode of the present invention”) is used, lithium metal deposition on the electrode surface is suppressed, and the non-aqueous secondary excellent in safety. A battery is provided.

以下に本発明の好ましい形態を詳細に説明するが、以下の説明は、本発明の一例であり、本発明はこれらの内容に限定はされない。
[1]非水系二次電池用負極材料
(1)負極材料中の黒鉛質粒子
本発明の負極材料は、黒鉛質粒子を主成分とする。この黒鉛質粒子とは、通常黒鉛化可能なバインダが熱処理されたものにより炭素質粒子が結合および/または被覆されていること,および/または該炭素質粒子が添着していることが好ましい。
Although the preferable form of this invention is demonstrated in detail below, the following description is an example of this invention and this invention is not limited to these content.
[1] Negative electrode material for non-aqueous secondary battery (1) Graphite particles in negative electrode material The negative electrode material of the present invention contains graphite particles as a main component. It is preferable that the carbonaceous particles are bonded and / or coated with a graphitized binder that is usually heat treated from a graphitizable binder and / or that the carbonaceous particles are attached.

黒鉛質粒子を構成する炭素質粒子としては、焼成によって黒鉛化が可能な炭素の粒子であれば特に限定はないが、天然黒鉛、人造黒鉛、球形化黒鉛、コークス粉、ニードルコークス粉、樹脂の炭化物粉等が挙げられる。これらのうち、活物質層作成時に活物質層の密度を上げ易いという点から、天然黒鉛を用いることが好ましい。中でも黒鉛を球形化処理した球形化黒鉛が特に好ましい。本発明の球状黒鉛質粒子は、湾曲又は屈曲した複数の鱗片状又は鱗状黒鉛からなるものであることが好ましい。   The carbonaceous particles constituting the graphite particles are not particularly limited as long as they are carbon particles that can be graphitized by firing, but natural graphite, artificial graphite, spheroidized graphite, coke powder, needle coke powder, resin Examples thereof include carbide powder. Among these, it is preferable to use natural graphite because it is easy to increase the density of the active material layer when the active material layer is formed. Among them, spheroidized graphite obtained by spheroidizing graphite is particularly preferable. The spherical graphite particles of the present invention are preferably composed of a plurality of curved or bent scaly or scaly graphites.

黒鉛化可能なバインダとしては、焼成によって黒鉛化が可能な炭素質であれば特に限定はなく、タール、軟ピッチから硬ピッチまでの石油系及び石炭系の縮合多環芳香族類が好ましく用いられる。具体的には、含浸ピッチ、コールタールピッチ、石炭液化油等の石炭系重質油、アスファルテン等の直留系重質油、エチレンヘビーエンドタール等の分解系重質油等の石油系重質油等が挙げられる。   The graphitizable binder is not particularly limited as long as it is carbonaceous that can be graphitized by firing, and petroleum-based and coal-based condensed polycyclic aromatics from tar, soft pitch to hard pitch are preferably used. . Specifically, petroleum heavy oil such as impregnated pitch, coal tar pitch, coal heavy oil such as coal liquefied oil, straight run heavy oil such as asphalten, cracked heavy oil such as ethylene heavy end tar, etc. Oil etc. are mentioned.

黒鉛質粒子を,後述する製造方法に従って作製する過程においては、通常は、バインダによる複数の黒鉛質粒子の結合、すなわち造粒は進みにくいことから、炭素質粒子一粒子が単にバインダにより被覆あるいは添着されたにすぎない層構造粒子が主たる構造であるが、バインダによって結着された粒子や炭素質粒子を含まずにバインダそのものが炭化・黒鉛化したに過ぎない粒子のような黒鉛質粒子以外の粒子も生成する。   In the process of producing the graphite particles according to the manufacturing method described later, usually, the bonding of a plurality of graphite particles by the binder, that is, the granulation is difficult to proceed, so that one particle of the carbonaceous particles is simply covered or attached by the binder. The layer structure particles that have only been formed are the main structure, but the particles other than the graphite particles such as particles bound by the binder and particles that do not include the carbonaceous particles and are merely carbonized and graphitized by the binder itself. Particles are also generated.

(2)負極材料の物性
メジアン径
〈メジアン径測定方法〉
本発明の負極材料の、レーザー回折/散乱式粒径分布測定による体積基準粒径分布による黒鉛質粒子のメジアン径は5μm以上、好ましくは8μm以上、更に好ましくは10μm以上である。メジアン径が小さすぎると、比表面積が大きくなり、極板にした時の強度が弱くなりやすい。
(2) Physical properties of negative electrode material Median diameter <Median diameter measurement method>
In the negative electrode material of the present invention, the median diameter of the graphite particles based on the volume-based particle size distribution measured by laser diffraction / scattering particle size distribution is 5 μm or more, preferably 8 μm or more, and more preferably 10 μm or more. If the median diameter is too small, the specific surface area becomes large, and the strength when made into an electrode plate tends to be weak.

〈範囲〉
黒鉛質粒子のメジアン径は40μm以下、好ましくは35μm以下、更に好ましくは30μm以下である。メジアン径がこの上限を上回ると、負極材料として用いた場合、電極表面に凹凸が発生し、電池に用いられるセパレータを傷つけやすくなる傾向を生じる。
タップ密度
本発明において、タップ密度は下記の方法で測定される。
<range>
The median diameter of the graphite particles is 40 μm or less, preferably 35 μm or less, more preferably 30 μm or less. When the median diameter exceeds this upper limit, when used as a negative electrode material, irregularities are generated on the electrode surface, which tends to damage the separator used in the battery.
Tap density In the present invention, the tap density is measured by the following method.

〈タップ密度測定方法〉
粉体密度測定器((株)セイシン企業社製「タップデンサーKYT−4000」)を用い、20cmの円筒状タップセルに目開き300μmの篩を通して、負極材料を落下させてセル満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行って、その時のタップ密度を測定する。
<Tap density measurement method>
Using a powder density meter (“Tap Denser KYT-4000” manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.), the negative electrode material is dropped through a 20 cm 3 cylindrical tap cell through a 300 μm sieve and filled to fill the cell. Then, a tap with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the tap density at that time is measured.

〈範囲〉
本発明の負極材料のタップ密度は、0.7g/cm以上である。好ましくは、タップ密度は0.75g/cm以上、更には0.8g/cm以上、特に0.9g/cm以上である。タップ密度は、好ましくは1.3g/cm以下である。
タップ密度が低すぎると、負極の製造に際して集電体に塗布する負極材料のスラリーの濃度を低下させる必要があり、塗膜の密度が小さくなり、プレスしたとき黒鉛質粒子が破壊されやすく電池性能が低下する。逆に、タップ密度が高いことは、電池性能上は好ましいが、黒鉛質粒子の形状と粒径分布の調整に更なる工程が必要で、収率が低下し、コストが上昇する。
<range>
The tap density of the negative electrode material of the present invention is 0.7 g / cm 3 or more. Preferably, the tap density is 0.75 g / cm 3 or more, further 0.8 g / cm 3 or more, particularly 0.9 g / cm 3 or more. The tap density is preferably 1.3 g / cm 3 or less.
If the tap density is too low, it is necessary to reduce the concentration of the slurry of the negative electrode material applied to the current collector during the production of the negative electrode, the density of the coating film becomes small, and the graphite particles are liable to be destroyed when pressed. Decreases. Conversely, a high tap density is preferable in terms of battery performance, but further steps are required to adjust the shape and particle size distribution of the graphite particles, resulting in a decrease in yield and an increase in cost.

BET法による比表面積
本発明において、比表面積は例えば次の方法で測定される。
〈比表面積測定方法〉
大倉理研社製比表面積測定装置「AMS8000」を用いて、窒素ガス吸着流通法によりBET1点法にて測定する。具体的には、試料(負極材料)約0.4gをセルに充填し350℃に加熱して前処理を行った後、液体窒素温度まで冷却して窒素30%、He70%のガスを飽和吸着させ、その後室温まで加熱して脱着したガス量を計測し、得られた結果から通常のBET法により比表面積を算出する。
Specific surface area by BET method In the present invention, the specific surface area is measured, for example, by the following method.
<Specific surface area measurement method>
Using a specific surface area measuring device “AMS8000” manufactured by Okura Riken Co., Ltd., the BET one-point method is measured by a nitrogen gas adsorption flow method. Specifically, about 0.4 g of sample (negative electrode material) is filled in a cell, heated to 350 ° C. and pretreated, then cooled to liquid nitrogen temperature and saturated adsorption of 30% nitrogen and 70% He gas. After that, the amount of gas desorbed by heating to room temperature is measured, and the specific surface area is calculated by the usual BET method from the obtained results.

〈範囲〉
本発明の負極材料の、BET法で測定した比表面積は、0.5m/g以上、好ましくは0.8m/g以上,更に好ましくは1.0m/g以上であり、8m/g以下、好ましくは7m/g以下,更に好ましくは6m/g以下である。比表面積の値がこの範囲を下回ると、負極材料として用いた場合の出力特性が低下しやすい。比表面積がこの範囲を上回ると初期不可逆容量が大きくなり、サイクル特性が悪化しやすい。
<range>
Negative electrode material, the specific surface area measured by the BET method of the present invention, 0.5 m 2 / g or more, preferably 0.8 m 2 / g or more, more preferably 1.0 m 2 / g or more, 8m 2 / g or less, preferably 7 m 2 / g or less, more preferably 6 m 2 / g or less. When the value of the specific surface area is less than this range, the output characteristics when used as a negative electrode material tend to deteriorate. When the specific surface area exceeds this range, the initial irreversible capacity increases, and the cycle characteristics tend to deteriorate.

ラマンR値
〈ラマンR値の定義〉
後述するようなラマン測定において得られたラマンスペクトルにおいて、1580cm−1付近の最大ピークの強度Iと、1360cm−1付近の最大ピークの強度Iの強度比I/IをラマンR値と定義する。
Raman R value <Definition of Raman R value>
In the Raman spectrum obtained in the Raman measurement as described later, the intensity I A of the maximum peak around 1580 cm -1, the intensity ratio I B / I A Raman R value of the intensity I B of the maximum peak in the vicinity of 1360 cm -1 It is defined as

〈ラマンR値の測定方法〉
ラマン測定は、ラマン分光器「日本分光社製ラマン分光器」を用い、測定対象粒子を測定セル内へ自然落下させることで試料充填し、測定セル内にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、測定セルをこのレーザー光と垂直な面内で回転させながら測定を行なう。測定条件は以下の通りである。
<Method of measuring Raman R value>
Raman measurement uses a Raman spectrometer “Raman Spectrometer manufactured by JASCO Corporation”. Samples are filled by letting the particles to be measured fall naturally into the measurement cell, and the measurement cell is irradiated with an argon ion laser beam. Measurement is performed while rotating the cell in a plane perpendicular to the laser beam. The measurement conditions are as follows.

アルゴンイオンレーザー光の波長 :514.5nm
試料上のレーザーパワー :15〜25mW
分解能 :4cm−1
測定範囲 :1100cm−1〜1730cm−1
ピーク強度測定、ピーク半値幅測定:バックグラウンド処理、スムージング処理
(単純平均、コンボリューション5ポイント)
1580cm−1付近の最大ピークは、黒鉛結晶質構造に由来するピークであり、1360cm−1付近の最大ピークは、構造欠陥により対称性の低下した炭素原子に由来するピークである。
Argon ion laser light wavelength: 514.5 nm
Laser power on sample: 15-25mW
Resolution: 4cm -1
Measurement range: 1100 cm −1 to 1730 cm −1
Peak intensity measurement, peak half-width measurement: background processing, smoothing processing
(Simple average, 5 points of convolution)
Maximum peak around 1580 cm -1 is a peak derived from a graphite crystalline structure, the maximum peak in the vicinity of 1360 cm -1 is a peak derived from reduced carbon atoms symmetry by structural defects.

〈範囲〉
本発明の黒鉛質粒子のラマンR値は0.05以上であり,好ましくは0.08以上、特に好ましくは0.10以上である。ラマンR値がこの下限を下回ると、充放電に伴う負極表面へのリチウム金属析出量が増えやすくなる。
〔2〕非水系二次電池用負極
(1)負極の構成
本発明の非水系二次電池用負極は、負極活物質、極板成形用バインダ、増粘剤、必要に応じ導電材を含有する活物質層を集電体上に形成してなる。活物質層は通常、負極活物質、極板成形用バインダ、増粘剤、必要に応じ導電材、および溶媒を含有するスラリーを調製し、これを集電体上に塗布、乾燥、プレスすることにより得られる。
<range>
The Raman R value of the graphite particles of the present invention is 0.05 or more, preferably 0.08 or more, and particularly preferably 0.10 or more. When the Raman R value is below this lower limit, the amount of lithium metal deposited on the negative electrode surface accompanying charge / discharge tends to increase.
[2] Negative electrode for non-aqueous secondary battery (1) Structure of negative electrode The negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention contains a negative electrode active material, a binder for forming an electrode plate, a thickener, and a conductive material as necessary. An active material layer is formed on the current collector. The active material layer is usually prepared by preparing a slurry containing a negative electrode active material, a binder for forming an electrode plate, a thickener, a conductive material and a solvent as required, and applying, drying and pressing the slurry on a current collector. Is obtained.

(2)極板作製方法
極板作成方法の例を挙げる。
負極材料20.00±0.02g、1質量%カルボキシメチルセルロース水溶液20.00±0.02g(固形分換算で0.200g)、及び重量平均分子量27万のスチレン・ブタジエンゴム水性ディスパージョン0.50±0.02g(固形分換算で0.2g)を、キーエンス製ハイブリッドミキサーで5分間撹拌し、30秒脱泡してスラリーを得る。
(2) Electrode plate preparation method Examples of electrode plate preparation methods are given.
Negative electrode material 20.00 ± 0.02 g, 1 mass% carboxymethylcellulose aqueous solution 20.00 ± 0.02 g (0.200 g in terms of solid content), and styrene-butadiene rubber aqueous dispersion 0.50 having a weight average molecular weight of 270,000 ± 0.02 g (0.2 g in terms of solid content) is stirred with a KEYENCE hybrid mixer for 5 minutes and defoamed for 30 seconds to obtain a slurry.

このスラリーを集電体である厚さ18μmの銅箔上に、負極材料が11.0±0.1mg/cm付着するように、ドクターブレード法で、幅5cmに塗布し、室温で風乾を行う。更に110℃で30分乾燥後、直径20cmのローラを用いてロールプレスして、活物質層の密度を1.70g/cmになるよう調整し負極シートを得る。
(3)極板の物性
極板表面と集電体接触面のラマンスペクトル測定
〈集電体からの活物質剥離方法〉
上記で得られた負極材料(以下、「活物質」と称することもある)を集電体に塗布し、乾燥、プレスした負極を1cm角に切り出し、両面テープでシャーレの底に貼り付けた後、発信周波数42kW、出力125ワットの超音波洗浄器中でシャーレごと40分間超音波処理を行い、活物質を剥離させる。
This slurry was applied to a width of 5 cm by a doctor blade method so that the negative electrode material was 11.0 ± 0.1 mg / cm 2 on a 18 μm thick copper foil as a current collector, and air-dried at room temperature. Do. Further, after drying at 110 ° C. for 30 minutes, roll pressing is performed using a roller having a diameter of 20 cm to adjust the density of the active material layer to 1.70 g / cm 3 to obtain a negative electrode sheet.
(3) Physical properties of electrode plate Measurement of Raman spectrum of electrode plate surface and current collector contact surface <Active material peeling method from current collector>
After applying the negative electrode material obtained above (hereinafter also referred to as “active material”) to a current collector, cutting the dried and pressed negative electrode into 1 cm square, and sticking it to the bottom of a petri dish with double-sided tape Then, the petri dish is subjected to ultrasonic treatment for 40 minutes in an ultrasonic cleaner having a transmission frequency of 42 kW and an output of 125 watts to peel off the active material.

〈ラマン半値幅の測定〉
試料として粉体を用いる代わりに負極あるいは剥離した活物質膜を試料台に両面テープで固定する以外は前述の方法と同様にしてラマンスペクトルを測定する。集電体から剥離させる前の負極表面のラマンスペクトルにおける1580cm−1付近の最大ピークのラマン半値幅Hs(cm-1)をあらかじめ測定しておき,剥離した負極の集電体接触面について
も同様の測定を行い1580cm−1付近の最大ピークのラマン半値幅Hc(cm-1)を求め
る。
<Measurement of Raman half-width>
Instead of using powder as a sample, the Raman spectrum is measured in the same manner as described above except that the negative electrode or the peeled active material film is fixed to the sample stage with double-sided tape. Measured in advance the maximum peak of the Raman half-value width of the near 1580 cm -1 in the Raman spectrum of the surface of the negative electrode Hs (cm -1) prior to peeling from the current collector, also applies to the current collector contact surface of the peeled anode determination of the performed measurements 1580cm maximum peak around -1 Raman half-value width Hc (cm -1).

〈ラマン半値幅Hs,Hcの範囲〉
上記の手法により求めたHs, Hc(cm-1)は通常10以上、好ましくは12以上、更に好ましくは15以上,また通常40以下、好ましくは38以下、更に好ましくは35以下である。
〈指標Thの範囲〉
上記の手法により求めたHs、Hcと極板活物質密度D(g/cm3)を用いて下式から求められる、極板表面の変形度合いを示す指標Th は、通常0.3以下、好ましくは0.1以下、更に好
ましくは-0.1以下である。
Th= Hc- Hs-3.75 × D + 6
指標Thがこの上限を上回ると、負極表面に存在する黒鉛粒子の変形が大きくなり,リチウムイオンの移動する細孔がふさがり,受け入れ性が悪化してしまうためか,充電時に電極表面へLi金属が析出しやすい傾向がある。
〈指標Trの測定〉
極板表面のラマンスペクトル測定における1580cm−1付近の最大ピークの強度Ia_sと、1360cm−1付近の最大ピークの強度Ib_sの強度比Ib_s/Ia_sをRs、集
電体に接している面のラマンスペクトル測定における1580cm−1付近の最大ピークの強度Ia_cと、1360cm−1付近の最大ピークの強度Ib_cの強度比Ib_c/Ia_cをRcとした時,下式で表される指標Trは通常0未満である。
Tr = Rs- Rc- 0.04 × D + 0.06
指標Trがこの上限を上回ると負極表面に存在する黒鉛粒子の変形が大きくなり,リチウムイオンの移動する細孔がふさがり,受け入れ性が悪化してしまうためか,充電時に電極表面へLi金属が析出しやすい傾向がある。
〈指標Rs,Rcの範囲〉
上記の手法により求めたRs,Rcは通常0.05以上、好ましくは0.08以上、更に好ましくは0.10以上である。Hsがこの下限を下回ると、リチウムの受け入れ性が低下して、充電時に
電極表面へLi金属が析出しやすい傾向がある。
<Raman half-value width Hs, Hc range>
Hs and Hc (cm-1) determined by the above method are usually 10 or more, preferably 12 or more, more preferably 15 or more, and usually 40 or less, preferably 38 or less, more preferably 35 or less.
<Range of index Th>
The index Th indicating the degree of deformation of the electrode plate surface obtained from the following equation using Hs, Hc and electrode plate active material density D (g / cm 3 ) obtained by the above method is usually 0.3 or less, preferably 0.1 Hereinafter, it is more preferably −0.1 or less.
Th = Hc- Hs-3.75 × D + 6
If the index Th exceeds this upper limit, the deformation of the graphite particles existing on the negative electrode surface becomes large, the pores through which lithium ions move are blocked, and the acceptability deteriorates. There is a tendency to precipitate easily.
<Measurement of indicator Tr>
And strength Ia_s maximum peak around 1580 cm -1 in the Raman spectrum measurement of the electrode plate surface, the intensity ratio Ib_s / Ia_s of the intensity of the largest peak in the vicinity of 1360cm -1 Ib_s Rs, Raman spectrum of the surface in contact with the current collector when the intensity of the maximum peak in the vicinity of 1580cm -1 Ia_c in the measurement, the intensity ratio Ib_c / Ia_c of the intensity of the largest peak in the vicinity of 1360cm -1 Ib_c was Rc, indicators Tr of the following formula is usually less than 0 .
Tr = Rs- Rc- 0.04 × D + 0.06
If the index Tr exceeds this upper limit, the deformation of the graphite particles existing on the negative electrode surface becomes large, the pores through which lithium ions move are blocked and the acceptability deteriorates. Li metal is deposited on the electrode surface during charging. It tends to be easy to do.
<Range of indicators Rs and Rc>
Rs and Rc determined by the above method are usually 0.05 or more, preferably 0.08 or more, more preferably 0.10 or more. When Hs falls below this lower limit, lithium acceptability tends to decrease, and Li metal tends to precipitate on the electrode surface during charging.

指標Ldの範囲
後述の方法により測定した不可逆容量を L(mAh/g),活物質密度を D(g/cm3) とした時
、下式で表される指標Ldは通常0以下である。
Ld = L - 16.7 × D - 6.6
指標Ldがこの上限を上回ると可逆容量に対し不可逆容量が大きくなり,高容量電池用の極板として適さなくなる。
Range of index Ld When L (mAh / g) is the irreversible capacity measured by the method described later and D (g / cm 3 ) is the active material density, the index Ld represented by the following formula is usually 0 or less.
Ld = L-16.7 × D-6.6
If the index Ld exceeds this upper limit, the irreversible capacity increases with respect to the reversible capacity, making it unsuitable as an electrode plate for a high capacity battery.

(3)負極材料の製造方法
黒鉛質粒子を主成分とする本発明の負極材料は、原料である炭素質粒子、バインダなどを混合し、必要に応じて成形、脱揮発成分焼成、黒鉛化、粉砕、分級を行うことにより製造される。
前述の物性を満足する本発明の負極材料を製造するには、好ましくは、炭素質粒子の主成分としてニードルコークスや天然黒鉛を用いる。炭素質粒子とバインダを混練して黒鉛化する工程において、黒鉛化の際の触媒の種類や量を最適化する(例えば黒鉛化触媒として一般的に用いられるSiCの場合、添加量を母材100部に対し30部以下とするなどの方法により適度な非晶質量を維持することが好ましい。
(3) Production method of negative electrode material The negative electrode material of the present invention comprising graphite particles as a main component is mixed with carbonaceous particles as a raw material, a binder, etc., and molded, devolatilized component fired, graphitized as necessary. Manufactured by pulverization and classification.
In order to produce the negative electrode material of the present invention satisfying the aforementioned physical properties, needle coke or natural graphite is preferably used as the main component of the carbonaceous particles. In the step of graphitizing by kneading the carbonaceous particles and the binder, the type and amount of the catalyst at the time of graphitization are optimized (for example, in the case of SiC generally used as a graphitization catalyst, the addition amount is set to the base material 100). It is preferable to maintain an appropriate amorphous amount by a method such as 30 parts or less with respect to parts.

本発明に規定する黒鉛質粒子の製造においては、極板表面のラマンスペクトル測定において1580cm−1付近の最大ピークの強度Iaと、1360cm−1付近の最大ピークの強度Ibの強度比Ib/IaをラマンR値としたとき、ラマンR値が0.13以上となるように、バインダであるピッチなどの種類、量を最適化することや黒鉛化を行う温度を最適化することが好ましい。 In the production of the graphite particles as defined in the present invention, the intensity Ia of the maximum peak around 1580 cm -1 in the Raman spectrum measurement of the electrode plate surface, the intensity ratio Ib / Ia of the intensity Ib of the maximum peak in the vicinity of 1360 cm -1 When the Raman R value is set, it is preferable to optimize the type and amount of the pitch as a binder and the temperature at which graphitization is performed so that the Raman R value is 0.13 or more.

捏合時間は、2時間以内とすることが望ましい。
以下に本発明の負極材料の好適な製造方法について詳細に説明する。
まず、炭素質粒子およびバインダを加熱しながら混合する。この際、所望により黒鉛化触媒を加えてもよい。好適な炭素質粒子、バインダ、黒鉛化触媒は次の通りである。
炭素質粒子
原料としての一次粒子である炭素質粒子の主成分として、天然黒鉛やニードルコークス,熱処理時に揮発する揮発成分(Volatile Matter:以下「VM」と称す場合がある。)
を含有する生コークスを用いる。生コークスとしては熱処理時に揮発する揮発成分を2〜10wt%含有する炭素質粒子を用いるのが好ましい。これらは単独で使用しても良く、混合して使用してもよい。
The total time is preferably within 2 hours.
The suitable manufacturing method of the negative electrode material of this invention is demonstrated in detail below.
First, the carbonaceous particles and the binder are mixed while being heated. At this time, a graphitization catalyst may be added if desired. Suitable carbonaceous particles, binders, and graphitization catalysts are as follows.
Carbonaceous particles As a main component of carbonaceous particles that are primary particles as raw materials, natural graphite, needle coke, and volatile components that volatilize during heat treatment (hereinafter sometimes referred to as “VM”).
Fresh coke containing is used. As raw coke, it is preferable to use carbonaceous particles containing 2 to 10 wt% of volatile components that volatilize during heat treatment. These may be used alone or in combination.

炭素質粒子のレーザー回折/散乱式粒径分布測定による体積基準粒径分布のメジアン径は、特に制限はないが、5μm以上、中でも6μm以上、特に8μm以上、また40μm以下、中でも35μm以下、特に30μm以下が好ましい。
炭素質粒子のメジアン径がこの下限を下回ると、炭素質粒子粉砕に要するコストが増え経済的でなく、上限を上回ると黒鉛質粒子のメジアン径が上昇しやすく、前述の不具合を生じる。炭素質粒子のメジアン径は、前述の負極材料のメジアン径と同様にして測定することができる。
The median diameter of the volume-based particle size distribution measured by laser diffraction / scattering type particle size distribution measurement of carbonaceous particles is not particularly limited, but is 5 μm or more, especially 6 μm or more, particularly 8 μm or more, 40 μm or less, especially 35 μm or less, especially 30 μm or less is preferable.
If the median diameter of the carbonaceous particles is below this lower limit, the cost required for pulverizing the carbonaceous particles is not economical, and if it exceeds the upper limit, the median diameter of the graphite particles tends to increase, resulting in the above-mentioned problems. The median diameter of the carbonaceous particles can be measured in the same manner as the median diameter of the negative electrode material described above.

炭素質粒子の平均粒径は、目的とする黒鉛質粒子の平均粒径の2倍以下、好ましくは1.5倍以下、より好ましくは1.2倍以下であり、平均粒径の0.2倍以上、より好ましくは0.4倍以上,より好ましくは0.6倍以上である。
バインダ
バインダとしては、具体的には、含浸ピッチ、コールタールピッチ、石炭液化油等の石炭系重質油、アスファルテン等の直留系重質油、エチレンヘビーエンドタールなどの分解系重質油等の石油系重質油等が挙げられる。
The average particle size of the carbonaceous particles is 2 times or less, preferably 1.5 times or less, more preferably 1.2 times or less, and 0.2 times the average particle size. It is more than twice, more preferably more than 0.4 times, more preferably more than 0.6 times.
Specific examples of the binder include impregnated pitch, coal tar pitch, coal-based heavy oil such as coal liquefied oil, straight-run heavy oil such as asphalten, cracked heavy oil such as ethylene heavy end tar, etc. And other heavy petroleum oils.

バインダ中に含まれるキノリン不溶成分は通常0〜10wt%であるが少なければ少ないほど黒鉛質粒子の固さや電池にした時の容量の点で好ましい。バインダのキノリン不溶成分の含有量が多すぎると、得られる黒鉛質粒子が固く、集電体に塗布された活物質層をプレスしても粒子の変形が起こりにくく、高密度化するのが困難となる傾向があり、また、容量も低下する傾向がある。   The quinoline insoluble component contained in the binder is usually 0 to 10 wt%, but the smaller the amount, the more preferable in terms of the hardness of the graphite particles and the capacity of the battery. If the content of the quinoline-insoluble component in the binder is too high, the resulting graphite particles are hard, and even when the active material layer applied to the current collector is pressed, the particles are not easily deformed, making it difficult to increase the density. In addition, the capacity tends to decrease.

本発明に規定する黒鉛質粒子の製造においては,極板表面のラマンスペクトル測定において1580cm−1付近の最大ピークの強度Iaと、1360cm−1付近の最大ピークの強度Ibの強度比Ib/IaをラマンR値としたとき、ラマンR値が0.13以上となるようにバインダ量を調整することが望ましい。バインダ量が多すぎると、バインダ由来の非晶質部分が最終生成物中で多くなるため、電池にしたときの電池容量が低下する虞がある。また、得られる黒鉛質粒子が固くなるため、集電体に塗布された活物質層をプレスした際、バインダ部分ではなく、炭素質粒子そのものの破壊が起きやすくなる。 In the production of the graphite particles as defined in the present invention, the intensity Ia of the maximum peak around 1580 cm -1 in the Raman spectrum measurement of the electrode plate surface, the intensity ratio Ib / Ia of the intensity Ib of the maximum peak in the vicinity of 1360 cm -1 When the Raman R value is used, it is desirable to adjust the binder amount so that the Raman R value is 0.13 or more. When the amount of the binder is too large, the amorphous part derived from the binder is increased in the final product, so that the battery capacity may be reduced when the battery is used. Moreover, since the obtained graphite particles are hardened, when the active material layer applied to the current collector is pressed, the carbonaceous particles themselves are liable to be destroyed rather than the binder portion.

一方、バインダ量は少ない方が電池特性は良好であるが、少なすぎると、黒鉛質粒子を主成分とする負極材料を負極用極板に加工する工程の一つであるプレス工程で、極板の表面に存在する黒鉛質粒子が壊れやすいために、リチウムイオンの拡散パスである連通孔を閉塞させ急速充放電特性が低下し、受け入れ性が悪化してしまうためか,充電時に電極表面へLi金属が析出しやすい傾向がある。   On the other hand, the battery properties are better when the amount of the binder is smaller, but when the amount is too small, the electrode plate is a pressing step which is one of the steps for processing a negative electrode material mainly composed of graphite particles into a negative electrode plate. Because the graphite particles existing on the surface of the battery are fragile, the communication hole, which is the lithium ion diffusion path, is blocked, and the rapid charge / discharge characteristics are degraded. There is a tendency for metals to be easily deposited.

負極材料中のバインダ量は捏合以前の段階で添加するバインダの量によってコントロールする。例えばJIS K2270記載の方法で求めたバインダの残炭率がX%である場合には所望の量の100/X倍のバインダを添加することとなる。
ピッチ、タール等のバインダ添加の際の工夫としては、極力、低温、短時間で均一に分散させることが初期不可逆容量低減、プレス荷重低減のために好ましい。分散を低温、短時間で行うためには炭素質粒子が壊れない程度に攪拌を強めればよい。
The amount of the binder in the negative electrode material is controlled by the amount of the binder added at the stage before the combination. For example, when the residual carbon ratio of the binder obtained by the method described in JIS K2270 is X%, a desired amount of binder is added 100 / X times the desired amount.
As a device for adding a binder such as pitch and tar, it is preferable to uniformly disperse as much as possible at a low temperature and in a short time to reduce the initial irreversible capacity and the press load. In order to perform dispersion at a low temperature and in a short time, stirring should be strengthened to such an extent that the carbonaceous particles are not broken.

黒鉛化触媒
充放電容量の増加とプレス性の改良のために、炭素質粒子とバインダの混合に際し、黒鉛化触媒を添加しても良い。黒鉛化触媒としては、鉄、ニッケル、チタン、ケイ素、ホウ素等の金属およびこれらの炭化物、酸化物、窒化物等の化合物が挙げられる。なかでも、ケイ素、ケイ素化合物、鉄、鉄化合物が好ましく、ケイ素化合物のなかでは炭化珪素、鉄化合物のなかでは酸化鉄が特に好ましい。
Graphitization catalyst In order to increase the charge / discharge capacity and improve the pressability, a graphitization catalyst may be added when mixing the carbonaceous particles and the binder. Examples of the graphitization catalyst include metals such as iron, nickel, titanium, silicon, and boron, and compounds such as carbides, oxides, and nitrides thereof. Of these, silicon, silicon compounds, iron, and iron compounds are preferable, and silicon carbide is particularly preferable among silicon compounds, and iron oxide is particularly preferable among iron compounds.

黒鉛化触媒としてケイ素やケイ素化合物を用いた場合、加熱により生成する炭化ケイ素が2800℃以上の温度ですべて熱分解して結晶性の極めて良好な黒鉛を成長させ、かつケイ素が揮散する時に黒鉛結晶間に細孔が形成されるので、粒子内部のリチウムイオンの電荷移動反応と拡散とを助長し電池性能を向上させることができる。また、黒鉛化触媒として鉄またはその化合物を用いた場合、炭素の触媒への溶解、析出の機構により結晶性の良好な黒鉛を成長させ、ケイ素と同様な効果を発現することができる。   When silicon or a silicon compound is used as the graphitization catalyst, all of the silicon carbide produced by heating is pyrolyzed at a temperature of 2800 ° C. or higher to grow graphite with extremely good crystallinity, and when silicon is volatilized, graphite crystals Since pores are formed between them, the charge transfer reaction and diffusion of lithium ions inside the particles can be promoted, and the battery performance can be improved. Further, when iron or a compound thereof is used as the graphitization catalyst, graphite having good crystallinity can be grown by the mechanism of dissolution and precipitation of carbon in the catalyst, and the same effect as silicon can be exhibited.

これらの黒鉛化触媒の添加量は、原料としての炭素質一次粒子に対して30wt%以下、好ましくは20wt%以下、より好ましくは10wt%以下、特に好ましくは5wt%以下である。黒鉛化触媒が多すぎると、黒鉛化が進みすぎ、黒鉛質粒子を主成分とする負極材料を負極用極板に加工する工程の一つであるプレス工程で、極板の表面に存在する黒鉛質粒子が壊れやすいために、リチウムイオンの拡散パスである連通孔を閉塞させ充電受け入れ性が悪化してしまうためか,充電時に電極表面へLi金属が析出しやすい傾向がある。   The addition amount of these graphitization catalysts is 30 wt% or less, preferably 20 wt% or less, more preferably 10 wt% or less, and particularly preferably 5 wt% or less with respect to the carbonaceous primary particles as a raw material. If there is too much graphitization catalyst, graphitization proceeds too much, and the graphite present on the surface of the electrode plate is a pressing step that is one of the steps of processing a negative electrode material mainly composed of graphite particles into a negative electrode plate. Lithium particles tend to break down, and the charge acceptability deteriorates by closing the communication hole, which is a lithium ion diffusion path, or Li metal tends to deposit on the electrode surface during charging.

捏合(混合)
炭素質粒子、バインダ、および所望により添加された黒鉛化触媒などの原料は、まず、加熱下で捏合される。これにより、炭素質粒子および捏合温度では溶融しない原料に液状のバインダが添着された状態となる。
Combined
The raw materials such as carbonaceous particles, binder, and optionally added graphitization catalyst are first combined under heating. As a result, a liquid binder is attached to the carbonaceous particles and the raw material that does not melt at the compounding temperature.

この場合、捏合機に全原料を仕込んで捏合と昇温を同時に行っても良いし、捏合機にバインダ以外の成分を仕込んで攪拌状態で加熱し、捏合温度まで温度が上がった後に常温または溶融状態のバインダを仕込んでも良い。
加熱温度は、バインダの軟化点以上であり、加熱温度が低すぎると、バインダの粘度が高くなり、均一な捏合が困難となるので、通常軟化点より10℃以上高い温度、好ましくは軟化点より20℃以上高い温度で行われる。加熱温度が高すぎるとバインダの揮発と重縮合によって捏合系の粘度が高くなりすぎるので、通常300℃以下、好ましくは250℃以下である。
In this case, all raw materials may be charged into the compounding machine and mixing and heating may be performed simultaneously, or components other than the binder may be charged into the compounding machine and heated with stirring, and after the temperature has risen to the compounding temperature, the room temperature or melting A state binder may be charged.
The heating temperature is equal to or higher than the softening point of the binder. If the heating temperature is too low, the viscosity of the binder increases and uniform mixing becomes difficult. It is performed at a temperature 20 ° C. or higher. If the heating temperature is too high, the viscosity of the combined system becomes too high due to the volatilization and polycondensation of the binder, and is usually 300 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or lower.

捏合機は撹拌翼をもつ機種が好ましく、撹拌翼はZ型、マチスケータ型といった汎用的なものを用いることができる。捏合機に投入する原料の量は、通常捏合機容積の10vol%以上、好ましくは15vol%以上で、50vol%以下、好ましくは30vol%以下である。捏合時間は5分以上必要であり、最長でも揮発分の揮散による大きな粘性の変化を来たす時間までで、通常は30〜120分である。捏合機は捏合に先立ち捏合温度まで予熱しておくことが好ましい。   The combination machine is preferably a model having a stirring blade, and the stirring blade may be a general-purpose one such as a Z type or a gusset type. The amount of the raw material charged into the compounding machine is usually 10 vol% or more, preferably 15 vol% or more, and 50 vol% or less, preferably 30 vol% or less of the compounding machine volume. The mixing time is 5 minutes or more, and is the time until the maximum viscosity change due to the volatilization of the volatile matter at the longest, usually 30 to 120 minutes. The compounding machine is preferably preheated to the compounding temperature prior to compounding.

成形
得られた捏合物は、そのまま、揮発成分(VM)の除去と炭化を目的とする脱VM焼成工程に供してもよいし、ハンドリングしやすいように、成形してから脱VM焼成工程に供しても良い。
成形方法は形状を保持することが可能であれば特に制限はなく、押し出し成形、金型成形、静水圧成形などを採用することができる。このうち、成形体内で粒子が配向し易い押し出し成形や、粒子の配向はランダムに保たれるが生産性の上がりにくい静水圧成形より、比較的操作が容易であり、また、捏合でランダムな配向となった構造を破壊せずに成形体を得ることができる金型成形が好ましい。
Molding The obtained compound may be used as it is in a de-VM firing step for the purpose of removing volatile components (VM) and carbonization, or after being molded for easy handling, it is used in a de-VM firing step. May be.
The molding method is not particularly limited as long as the shape can be maintained, and extrusion molding, mold molding, isostatic pressing, and the like can be employed. Of these, extrusion is easy to orient the particles in the molded body, and hydrostatic pressure molding that keeps the particle orientation random but difficult to increase productivity, and is relatively easy to operate. Mold molding that can obtain a molded body without destroying the resulting structure is preferred.

成形温度は、室温(冷間)、加熱下(熱間、バインダの軟化点以上の温度)のどちらでもよい。冷間で成形する場合は、成形性の向上と成形体の均一性を得るために、捏合後冷却された捏合物を予め最大寸法が1mm以下に粗砕することが望ましい。成形体の形状、大きさは特に制限は無いが、熱間成形では、成形体が大きすぎると成形に先立つ均一な予熱を行うのに時間がかかる問題があるので、好ましくは最大寸法で150cm程度以下の大きさとする。   The molding temperature may be either room temperature (cold) or under heating (hot, temperature above the softening point of the binder). In the case of cold molding, in order to improve the moldability and obtain uniformity of the molded body, it is desirable to preliminarily crush the compound that has been cooled after compounding to a maximum dimension of 1 mm or less. The shape and size of the molded body are not particularly limited. However, in hot forming, if the molded body is too large, there is a problem that it takes time to perform uniform preheating prior to molding. Therefore, the maximum size is preferably about 150 cm. The size is as follows.

成形圧力は、圧力が高すぎると成形体の細孔を通しての脱揮発成分除去(脱VM)が困難となり、かつ真円ではない炭素質粒子が配向し、後工程における粉砕が難しくなる問題があるので、成形圧力は、好ましくは3tf/cm(294MPa)以下、より好ましくは500kgf/cm(49MPa)以下、更に好ましくは10kgf/cm(0.98MPa)以下である。下限の圧力は特に制限はないが、脱VMの工程で成形体の形状を保持できる程度に設定することが好ましい。 If the molding pressure is too high, it is difficult to remove devolatilized components (de-VM) through the pores of the molded body, and carbon particles that are not perfect circles are oriented, making it difficult to grind in the subsequent process. Therefore, the molding pressure is preferably 3 tf / cm 2 (294 MPa) or less, more preferably 500 kgf / cm 2 (49 MPa) or less, and even more preferably 10 kgf / cm 2 (0.98 MPa) or less. The lower limit pressure is not particularly limited, but is preferably set to such an extent that the shape of the molded body can be maintained in the VM removal step.

脱VM焼成
得られた混合物または成形体は、炭素質粒子およびバインダの揮発成分(VM)を除去し、黒鉛化時の充填物の汚染、充填物の成形体への固着を防ぐために、必要に応じ脱VM焼成を行う。ルツボ等の不活性な容器に充填して焼成を行っても良いし,成形体の場合は容器を使わず,そのままの状態で炉内に投入しても良い。脱VM焼成は、通常500℃以上、好ましくは600℃以上で、また、好ましくは1700℃以下、より好ましくは1400℃以下の温度で、好ましくは0.1〜10時間行う。加熱は、酸化を防止するために、通常、窒素、アルゴンなど不活性ガスの流通下又はブリーズ、パッキングコークス等の粒状炭素材料を間隙に充填した非酸化性雰囲気で行う。
De-VM firing The resulting mixture or molded body is necessary to remove carbonaceous particles and binder volatile components (VM) and prevent contamination of the filler during graphitization and sticking of the filler to the molded body. Accordingly, VM removal is performed. An inert container such as a crucible may be filled and fired, or in the case of a molded body, the container may not be used and may be put into the furnace as it is. The de-VM firing is usually performed at a temperature of 500 ° C. or higher, preferably 600 ° C. or higher, preferably 1700 ° C. or lower, more preferably 1400 ° C. or lower, preferably for 0.1 to 10 hours. In order to prevent oxidation, heating is usually performed in a non-oxidizing atmosphere in which an inert gas such as nitrogen or argon is circulated or a granular carbon material such as breeze or packing coke is filled in the gap.

脱VM焼成に用いる設備は、電気炉やガス炉、電極材用リードハンマー炉など、非酸化性雰囲気で焼成可能であれば特に限定されない。加熱時の昇温速度は揮発分の除去のために低速であることが望ましく、通常、低沸分の揮発が始まる200℃付近から水素の発生のみとなる700℃近傍までを、3〜100℃/hrで昇温する。
黒鉛化
必要に応じ脱VM焼成を行った結果得られた炭化混合物または成形体は、次いで、高温で加熱して黒鉛化する。黒鉛化時の加熱温度は低くなるほど、黒鉛化が進行しないので、得られる負極材料が固くなり、集電体に塗布された活物質層を所定の嵩密度にプレス成形するときに高圧力を必要とし高密度化するのが困難となる傾向があるため、本発明に規定する黒鉛質粒子の製造においては,極板表面のラマンスペクトル測定において1580cm−1付近の最大ピークの強度Iaと、1360cm−1付近の最大ピークの強度Ibの強度比Ib/IaをラマンR値としたとき、ラマンR値>0.13となるように黒鉛化温度を
調整することが望ましい。
加熱時間は、バインダおよび炭素質粒子が黒鉛となるまで行えばよく、通常1〜24時間である。
The equipment used for the de-VM firing is not particularly limited as long as it can be fired in a non-oxidizing atmosphere such as an electric furnace, a gas furnace, or a lead hammer furnace for electrode materials. The heating rate during heating is desirably a low speed for removing volatile components. Usually, from about 200 ° C. where low-boiling components start to volatilize to about 700 ° C. where only hydrogen is generated, 3-100 ° C. The temperature is raised at / hr.
Graphitization The carbonized mixture or molded product obtained as a result of de-VM firing as necessary is then graphitized by heating at a high temperature. As the heating temperature during graphitization decreases, graphitization does not progress, so the obtained negative electrode material becomes harder, and high pressure is required when the active material layer applied to the current collector is pressed to a predetermined bulk density. In the production of graphitic particles as defined in the present invention, the intensity Ia of the maximum peak near 1580 cm −1 in the Raman spectrum measurement of the electrode plate surface, and 1360 cm It is desirable to adjust the graphitization temperature so that the Raman R value> 0.13 when the intensity ratio Ib / Ia of the maximum peak intensity Ib near 1 is the Raman R value.
The heating time may be performed until the binder and the carbonaceous particles become graphite, and is usually 1 to 24 hours.

黒鉛化時の雰囲気は、酸化を防止するため、窒素、アルゴン等の不活性ガスの流通下又はブリーズ、パッキングコークス等の粒状炭素材料を間隙に充填した非酸化性雰囲気下で行う。
黒鉛化に用いる設備は、電気炉やガス炉、電極材用アチソン炉など、上記の目的に沿うものであれば特に限定されず、昇温速度、冷却速度、熱処理時間などは使用する設備の許容範囲で任意に設定することができる。
In order to prevent oxidation, the atmosphere during graphitization is performed under a non-oxidizing atmosphere in which an inert gas such as nitrogen or argon is circulated or a granular carbon material such as breeze or packing coke is filled in the gap.
The equipment used for graphitization is not particularly limited as long as it meets the above-mentioned purpose, such as an electric furnace, a gas furnace, an electrode material Atchison furnace, and the heating rate, cooling rate, heat treatment time, etc. are acceptable for the equipment used. It can be set arbitrarily within the range.

粉砕
このようにして得られた黒鉛化処理物は、必要に応じ粉砕および篩分け等により、所望の粒径分布に調整される。
黒鉛化処理物の粉砕方法は特に制限はないが、粉砕手段としては、機械的に摩砕する手段、例えば、ボールミル、ハンマーミル、CFミル、アトマイザーミル、パルベライザーなどを、また風力を利用した粉砕手段、例えば、ジェットミルなどを例示することができる。粗粉砕、中粉砕については、ジョークラッシャ、ハンマーミル、ローラーミルなどの衝撃力による粉砕方式を用いてもよい。
Pulverization The graphitized product thus obtained is adjusted to a desired particle size distribution by pulverization and sieving as necessary.
The method of pulverizing the graphitized product is not particularly limited, but as a pulverizing unit, mechanically pulverizing units such as a ball mill, a hammer mill, a CF mill, an atomizer mill, a pulverizer, etc., and pulverization using wind force are used. Means such as a jet mill can be exemplified. For coarse pulverization and intermediate pulverization, a pulverization method using an impact force such as a jaw crusher, a hammer mill, or a roller mill may be used.

ここで、粉砕のタイミングは、焼成から黒鉛化の間でも良く,黒鉛化後であってもよい。脱VM焼成を行わない場合は黒鉛化後が好ましい。
分級
得られた粉砕物から大径粒状物と小径粒状物(微紛)を除去する。大径粒状物を除去することにより短絡の発生を防止し、塗布時のむらをなくすことができる。大径粒状物および微紛の除去により、レーザー回折/散乱式粒径測定による体積基準粒径分布において、粒径100μm以上のものが全体の3%以下、かつ、粒径1μm以下のものが全体の1%以下となるように整粒することが望ましい。
Here, the timing of pulverization may be between firing and graphitization, or after graphitization. When de-VM firing is not performed, after graphitization is preferable.
Classification The large sized granular material and the small sized granular material (fine powder) are removed from the obtained pulverized material. By removing the large-diameter granular material, occurrence of a short circuit can be prevented and unevenness during application can be eliminated. By removing large particles and fine particles, the volume standard particle size distribution by laser diffraction / scattering particle size measurement is 3% or less of the total particle size of 100 μm or more and 1 μm or less of the total particle size. It is desirable to adjust the particle size to be 1% or less.

大径粒状物、小径粒状物を除去する方法としては、種々あるが、篩分け又は分級により除去することが、機器の簡易性、操作性およびコスト面で好ましい。更に、篩分け又は分級は、黒鉛質粒子の粒度分布および平均粒径が、その後の黒鉛化および該粒状物の除去により変化するのを必要に応じ再調整できるという利点がある。
大径粒状物除去のための篩分けには、網面固定式、面内運動式、回転ふるい式等があるが、処理能力の点から、網面固定式のブロースルー型の篩いが特に好ましい。使用する篩い目の目開きのサイズは、150μm以下、30μm以上のものであれば使用可能であり、除去する粒状物の生成状況(特に量および粒径)と、黒鉛質粒子の粒度分布および平均粒径の調整要求に合わせ適宜選択し使用する。該サイズが150μmを越えると、該粒状物の除去が不充分となり、30μm未満の場合、黒鉛質粒子を過剰に除去することにつながり、製品ロスが多く生じるとともに、粒度分布の調整も困難になり好ましくない。なお、汎用のサイズとして市販されている目開きが45μm、38μmの篩い目が好ましく使用できる。
There are various methods for removing large-diameter granular materials and small-diameter granular materials, but it is preferable to remove them by sieving or classification in terms of simplicity of equipment, operability and cost. Further, sieving or classification has the advantage that the particle size distribution and average particle size of the graphitic particles can be readjusted as needed by subsequent graphitization and removal of the particulates.
For sieving for removing large-diameter granular materials, there are a mesh surface fixed type, an in-plane motion type, a rotary sieve type, etc., but from the viewpoint of processing capacity, a mesh surface fixed type blow-through type sieve is particularly preferable. . The size of the sieve mesh used can be any if it is 150 μm or less and 30 μm or more, and the production status (particularly the amount and particle size) of the granular material to be removed, the particle size distribution and average of the graphite particles Select and use as appropriate according to the particle size adjustment requirements. If the size exceeds 150 μm, the removal of the particulate matter becomes insufficient, and if it is less than 30 μm, it leads to excessive removal of graphite particles, resulting in a lot of product loss and difficulty in adjusting the particle size distribution. It is not preferable. In addition, sieves with a mesh size of 45 μm and 38 μm that are commercially available as general-purpose sizes can be preferably used.

分級は、風力分級、湿式分級、比重分級等の方法で行うことができ、150μm以上の粒状物を除去するには特に限定されないが、黒鉛質粒子の性状への影響および黒鉛質粒子の粒度分布および平均粒径も調整することを考慮すると、旋回流分級機等の風力分級機の使用が好ましい。この場合、風量と風速を制御することで、上記篩い目の目開きのサイズを調整するのと同様に、該粒状物の除去と黒鉛質粒子の粒度分布および平均粒径を調整することができる。   Classification can be performed by methods such as wind classification, wet classification, and specific gravity classification, and is not particularly limited for removing particulates of 150 μm or more. However, the influence on the properties of the graphite particles and the particle size distribution of the graphite particles are not limited. In consideration of adjusting the average particle size, it is preferable to use an air classifier such as a swirling flow classifier. In this case, by controlling the air volume and the wind speed, it is possible to adjust the removal of the particulate matter, the particle size distribution of the graphite particles, and the average particle size in the same manner as the size of the mesh opening is adjusted. .

[2]非水系二次電池用負極
本発明の負極,黒鉛質粒子は、非水系二次電池、特にリチウム二次電池の負極あるいは負極活物質として好適に用いることができる。
非水系二次電池を構成する負極は、負極活物質、極板成形用バインダ、増粘剤、必要に応じ導電材を含有する活物質層を集電体上に形成してなる。活物質層は通常、負極活物質、極板成形用バインダ、増粘剤、必要に応じ導電材、および溶媒を含有するスラリーを調製し、これを集電体上に塗布、乾燥、プレスすることにより得られる。
[2] Negative electrode for non-aqueous secondary battery The negative electrode and graphite particles of the present invention can be suitably used as a negative electrode or a negative electrode active material for a non-aqueous secondary battery, particularly a lithium secondary battery.
The negative electrode constituting the nonaqueous secondary battery is formed by forming, on a current collector, an active material layer containing a negative electrode active material, an electrode plate forming binder, a thickener, and, if necessary, a conductive material. The active material layer is usually prepared by preparing a slurry containing a negative electrode active material, a binder for forming an electrode plate, a thickener, a conductive material and a solvent as required, and applying, drying and pressing the slurry on a current collector. Is obtained.

本発明の非水系二次電池用黒鉛質粒子(以下、「黒鉛質粒子(A)」と略記する場合がある)は、単独で非水系二次電池用負極材料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、非晶質被覆黒鉛、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種以上の、上記黒鉛質粒子とは形状又は物性の異なる炭素質粒子(以下、「炭素質粒子(B)」と略記する)を更に含有させて非水系二次電池用負極材料とすることも好ましい。   The graphite particles for non-aqueous secondary batteries of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as “graphitic particles (A)”) can be used alone as a negative electrode material for non-aqueous secondary batteries. The one or more graphite particles selected from the group consisting of graphite, artificial graphite, vapor-grown carbon fiber, conductive carbon black, amorphous-coated graphite, resin-coated graphite, and amorphous carbon are shapes or It is also preferable to further contain carbonaceous particles having different physical properties (hereinafter abbreviated as “carbonaceous particles (B)”) to obtain a negative electrode material for a non-aqueous secondary battery.

炭素質粒子(B)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、プレス性の向上が可能となる。   By appropriately selecting and mixing the carbonaceous particles (B), it becomes possible to improve cycle characteristics by improving conductivity, improve charge acceptability, reduce irreversible capacity, and improve pressability.

炭素質粒子(B)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。天然黒鉛の体積基準平均粒径は、通常8μm以上、好ましくは10μm以上、また、通常60μm以下、好ましくは40μm以下の範囲である。天然黒鉛のBET比表面積は、通常4m/g以上、好ましくは4.5m/g以上、通常9m/g以下、好ましくは7.5m/g以下の範囲である。 Among the carbonaceous particles (B), as the natural graphite, for example, highly purified flaky graphite or spheroidized graphite can be used. The volume-based average particle diameter of natural graphite is usually 8 μm or more, preferably 10 μm or more, and usually 60 μm or less, preferably 40 μm or less. Natural graphite has a BET specific surface area of usually 4 m 2 / g or more, preferably 4.5 m 2 / g or more, usually 9 m 2 / g or less, preferably 7.5 m 2 / g or less.

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。
非晶質炭素被覆黒鉛としては、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛に非晶質炭素前駆体を被覆、焼成した粒子や、天然黒鉛や人造黒鉛に非晶質炭素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。
As the 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 in a powder state, and the like can be used.
As amorphous carbon-coated graphite, for example, natural graphite or artificial graphite coated with an amorphous carbon precursor and fired, or natural graphite or artificial graphite coated with amorphous carbon on the surface are used. Can do.
As 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 carbon precursor can be used.

このうち、本発明の黒鉛質粒子に、炭素質粒子(B)として配合して用いる場合、特に天然黒鉛が、高容量が維持されるので好ましい。
黒鉛質粒子(A)に炭素質粒子(B)を混合して負極材料とする場合、炭素質粒子(B)の混合割合は、負極材料全体に対して、5μm未満の炭素質粒子を混合する場合は、通常0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上であり、5μm以上の炭素質粒子を混合する場合は、好ましくは5質量%以上、特に好ましくは15%以上である。また、通常95質量%以下、好ましくは80質量%以下の範囲である。炭素質粒子(B)の混合割合が前記範囲を下回ると、炭素質粒子(B)を添加した上記の効果が現れ難い場合もある。一方、前記範囲を上回ると、黒鉛質粒子(A)の特性が得られ難い場合もある。
Among these, when blended with the graphite particles of the present invention as carbonaceous particles (B), natural graphite is particularly preferable because a high capacity is maintained.
When the carbonaceous particles (B) are mixed with the graphite particles (A) to form the negative electrode material, the mixing ratio of the carbonaceous particles (B) is such that the carbonaceous particles of less than 5 μm are mixed with the whole negative electrode material. In this case, it is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more, and when mixing carbonaceous particles of 5 μm or more, preferably 5% by mass or more. Especially preferably, it is 15% or more. Moreover, it is 95 mass% or less normally, Preferably it is the range of 80 mass% or less. When the mixing ratio of the carbonaceous particles (B) is less than the above range, the above effect of adding the carbonaceous particles (B) may be difficult to appear. On the other hand, if the above range is exceeded, it may be difficult to obtain the characteristics of the graphite particles (A).

混合に用いる装置としては特に制限はないが、例えば、回転型混合機としては、円筒型混合機、双子円筒型混合機、二重円錐型混合機、正立方型混合機、鍬型混合機等が挙げられ、固定型混合機としては、らせん型混合機、リボン型混合機、Muller型混合機、Helical Flight型混合機、Pugmill型混合機、流動化型混合機等が挙げられる。   There are no particular restrictions on the apparatus used for mixing. For example, as a rotary mixer, a cylindrical mixer, a twin cylindrical mixer, a double cone mixer, a regular cubic mixer, a vertical mixer, etc. Examples of the fixed mixer include a spiral mixer, a ribbon mixer, a Muller mixer, a Helical Flight mixer, a Pugmill mixer, and a fluidized mixer.

極板成形用バインダとしては、電極製造時に使用する溶媒や電解液に対して安定な材料であれば、任意のものを使用することができる。例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−アクリル酸共重合体およびエチレン−メタクリル酸共重合体等が挙げられる。極板成形用バインダにおける、活物質/極板成形用バインダの重量比は、好ましくは90/10以上、より好ましくは95/5以上であり、且つ好ましくは99.9/0.1以下、好ましくは99.5/0.5以下の範囲である。   As the electrode plate forming binder, any material can be used as long as it is a material that is stable with respect to a solvent and an electrolytic solution used during electrode production. Examples thereof include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, styrene / butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene-acrylic acid copolymer, and ethylene-methacrylic acid copolymer. The weight ratio of the active material / electrode plate forming binder in the electrode plate forming binder is preferably 90/10 or more, more preferably 95/5 or more, and preferably 99.9 / 0.1 or less, preferably Is in the range of 99.5 / 0.5 or less.

増粘剤としては、カルボキシルメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコ−ル、酸化スターチ、リン酸化スターチおよびガゼイン等が挙げられる。
導電材としては、グラファイトまたはカーボンブラック等の炭素材料;銅またはニッケル等の金属材料などが挙げられる。
Examples of the thickener include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, and casein.
Examples of the conductive material include carbon materials such as graphite and carbon black; metal materials such as copper and nickel.

集電体の材質としては、銅、ニッケルまたはステンレス等が挙げられる。これらのうち、薄膜に加工しやすいという点およびコストの点から銅箔が好ましい。
活物質層の密度は、容量を重視する用途では、1.70g/cm3以上、好ましくは1.73g/cm3以上、さらに好ましくは1.75g/cm3である。密度が低すぎると、単位体積あたりの電池の容量が必ずしも充分ではない。また、密度が高すぎるとレート特性が低下するので、1.9g/cm以下が好ましい。
Examples of the material for the current collector include copper, nickel, and stainless steel. Among these, a copper foil is preferable from the viewpoint of easy processing into a thin film and cost.
The density of the active material layer is 1.70 g / cm 3 or more, preferably 1.73 g / cm 3 or more, more preferably 1.75 g / cm 3 in applications where capacity is important. If the density is too low, the capacity of the battery per unit volume is not always sufficient. Moreover, since a rate characteristic will fall when a density is too high, 1.9 g / cm < 3 > or less is preferable.

ここで活物質層とは集電体上の活物質、極板成形用バインダ、増粘剤、導電材などよりなる合剤層をいい、その密度とは電池に組立てる時点での嵩密度をいう。
[3]非水系二次電池
本発明の負極材料を用いて製造された本発明の非水系二次電池用負極は、特にリチウム二次電池などの非水系二次電池の負極として極めて有用である。
Here, the active material layer means a mixture layer made of an active material on a current collector, an electrode plate forming binder, a thickener, a conductive material, etc., and the density means a bulk density at the time of assembling the battery. .
[3] Non-aqueous secondary battery The negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention produced using the negative electrode material of the present invention is extremely useful as a negative electrode for a non-aqueous secondary battery such as a lithium secondary battery. .

このような非水系二次電池を構成する正極、電解液等の電池構成上必要な部材の選択については特に制限されない。以下において、非水系二次電池を構成する部材の材料等を例示するが、使用し得る材料はこれらの具体例に限定されるものではない。
本発明の非水系二次電池は、通常、上記の本発明の負極、正極および電解質とからなる。
There is no particular limitation on the selection of members necessary for the battery configuration such as the positive electrode and the electrolytic solution constituting such a non-aqueous secondary battery. Although the material of the member which comprises a non-aqueous secondary battery etc. is illustrated below, the material which can be used is not limited to these specific examples.
The non-aqueous secondary battery of the present invention usually comprises the above-described negative electrode, positive electrode and electrolyte of the present invention.

正極は、正極集電体上に正極活物質、導電剤および極板成形用バインダを含有する活物質層を形成してなる。活物質層は通常正極活物質、導電剤および極板成形用バインダを含有するスラリーを調製し、これを集電体上に塗布、乾燥することにより得られる。
正極活物質としては、例えば、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物材料;二酸化マンガン等の遷移金属酸化物材料;フッ化黒鉛等の炭素質材料などのリチウムを吸蔵・放出可能な材料を使用することができる。具体的には、LiFeO、LiCoO、LiNiO、LiMnおよびこれらの非定比化合物、MnO、TiS、FeS、Nb、Mo、CoS、V、P、CrO、V、TeO、GeO等を用いることができる。
The positive electrode is formed by forming an active material layer containing a positive electrode active material, a conductive agent, and an electrode plate forming binder on a positive electrode current collector. The active material layer is usually obtained by preparing a slurry containing a positive electrode active material, a conductive agent and an electrode plate forming binder, and applying and drying the slurry on a current collector.
Examples of the positive electrode active material include lithium transition metal composite oxide materials such as lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, and lithium manganese oxide; transition metal oxide materials such as manganese dioxide; carbonaceous materials such as graphite fluoride A material capable of inserting and extracting lithium, such as, can be used. Specifically, LiFeO 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 and their non-stoichiometric compounds, MnO 2 , TiS 2 , FeS 2 , Nb 3 S 4 , Mo 3 S 4 , CoS 2 , V 2 O 5 , P 2 O 5 , CrO 3 , V 3 O 3 , TeO 2 , GeO 2 or the like can be used.

正極集電体としては、電解液中での陽極酸化によって表面に不動態皮膜を形成する金属またはその合金を用いるのが好ましく、IIIa、IVa、Va族(3B、4B、5B族)に属す
る金属およびこれらの合金を例示することができる。具体的には、Al、Ti、Zr、Hf、Nb、Taおよびこれらの金属を含む合金などを例示することができ、Al、Ti、Taおよびこれらの金属を含む合金を好ましく使用することができる。特にAlおよびその合金は軽量であるためエネルギー密度が高くて望ましい。
As the positive electrode current collector, it is preferable to use a metal or an alloy thereof that forms a passive film on the surface by anodic oxidation in an electrolytic solution, and belongs to IIIa, IVa, Va group (3B, 4B, 5B group). And their alloys. Specifically, Al, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta and alloys containing these metals can be exemplified, and Al, Ti, Ta and alloys containing these metals can be preferably used. . In particular, Al and its alloys are desirable because of their light weight and high energy density.

電解質としては、電解液、固体電解質、ゲル状電解質などが挙げられるが、なかでも電解液、特に非水系電解液が好ましい。非水系電解液は、非水系溶媒に溶質を溶解したものを用いることができる。
溶質としては、アルカリ金属塩や4級アンモニウム塩などを用いることができる。具体的には、LiClO、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiC(CFSOからなる群から選択される1以上の化合物を用いるのが好ましい。
Examples of the electrolyte include an electrolytic solution, a solid electrolyte, and a gel electrolyte. Among them, an electrolytic solution, particularly a nonaqueous electrolytic solution is preferable. As the non-aqueous electrolyte solution, a solution obtained by dissolving a solute in a non-aqueous solvent can be used.
As the solute, an alkali metal salt, a quaternary ammonium salt, or the like can be used. Specifically, LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F It is preferable to use one or more compounds selected from the group consisting of 9 SO 2 ) and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 .

非水系溶媒としては、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等の環状カーボネート、γ−ブチロラクトンなどの環状エステル化合物;1,2−ジメトキシエタン等の鎖状エーテル;クラウンエーテル、2−メチルテトラヒドロフラン、1,2−ジメチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル;ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネートなどを用いることができる。溶質および溶媒はそれぞれ1種類を選択して使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。これらの中でも非水系溶媒が、環状カーボネートと鎖状カーボネートを含有するものが好ましい。   Examples of non-aqueous solvents include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate; cyclic ester compounds such as γ-butyrolactone; chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane; crown ether, 2-methyltetrahydrofuran, 1, Cyclic ethers such as 2-dimethyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, and tetrahydrofuran; chain carbonates such as diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate can be used. One kind of solute and solvent may be selected and used, or two or more kinds may be mixed and used. Among these, the non-aqueous solvent preferably contains a cyclic carbonate and a chain carbonate.

電解液中のこれらの溶質の含有量は、0.2mol/l以上、特に0.5mol/l以上で、2mol/l以下、特に1.5mol/l以下であることが好ましい。
これらのなかでも本発明に係る負極、通常使用されるリチウムイオン電池用の金属カルコゲナイド系正極およびカーボネート系溶媒を主体とする有機電解液を組み合わせて作成した非水系二次電池は、容量が大きく、初期サイクルに認められる不可逆容量が小さく、急速充放電容量が高く(レート特性が良好)、またサイクル特性が優れ、高温下での放置における電池の保存性および信頼性も高く、高効率放電特性および低温における放電特性に極めて優れたものである。
The content of these solutes in the electrolytic solution is preferably 0.2 mol / l or more, particularly 0.5 mol / l or more, and 2 mol / l or less, particularly 1.5 mol / l or less.
Among these, the non-aqueous secondary battery prepared by combining the negative electrode according to the present invention, a metal chalcogenide-based positive electrode for a commonly used lithium ion battery and an organic electrolyte mainly composed of a carbonate-based solvent has a large capacity, Low irreversible capacity observed in the initial cycle, high rapid charge / discharge capacity (good rate characteristics), excellent cycle characteristics, high battery storage and reliability when left at high temperature, high efficiency discharge characteristics and It has excellent discharge characteristics at low temperatures.

非水系電解液は、皮膜形成剤を含んでいても良い。皮膜形成剤としては、ビニレンカーボネート、ビニルエチルカーボネート、メチルフェニルカーボネートなどのカーボネート化合物、エチレンサルファイド、プロピレンサルファイドなどのアルケンサルファイド、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトンなどのスルトン化合物、マレイン酸無水物、コハク酸無水物などの酸無水物などが挙げられる。皮膜形成剤の含有量は、通常10重量%以下、好ましくは8重量%以下、更に好ましくは5重量%以下、最も好ましくは2重量%以下である。皮膜形成剤の含有量が多すぎると初期不可逆容量の増加や低温特性、レート特性の低下等、他の電池特性に悪影響を及ぼすおそれがある。   The nonaqueous electrolytic solution may contain a film forming agent. Examples of the film forming agent include carbonate compounds such as vinylene carbonate, vinyl ethyl carbonate, and methylphenyl carbonate, alken sulfides such as ethylene sulfide and propylene sulfide, sultone compounds such as 1,3-propane sultone and 1,4-butane sultone, and maleic acid. Acid anhydrides such as anhydride and succinic anhydride are listed. The content of the film forming agent is usually 10% by weight or less, preferably 8% by weight or less, more preferably 5% by weight or less, and most preferably 2% by weight or less. If the content of the film forming agent is too large, other battery characteristics such as an increase in initial irreversible capacity, low temperature characteristics, and rate characteristics may be adversely affected.

正極と負極の間には、通常正極と負極が物理的に接触しないようにするためにセパレータが設けられる。セパレータはイオン透過性が高く、電気抵抗が低いものであるのが好ましい。セパレータの材質および形状は、特に限定されないが、電解液に対して安定で、保液性が優れたものが好ましい。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを原料とする多孔性シートまたは不織布が挙げられる。   A separator is usually provided between the positive electrode and the negative electrode so that the positive electrode and the negative electrode are not in physical contact. The separator preferably has high ion permeability and low electrical resistance. The material and shape of the separator are not particularly limited, but those that are stable with respect to the electrolyte and excellent in liquid retention are preferable. Specifically, a porous sheet or a non-woven fabric made of a polyolefin such as polyethylene or polypropylene is used.

本発明の非水系二次電池の形状は特に制限されず、シート電極およびセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極およびセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極およびセパレータを積層したコインタイプ等が挙げられる。   The shape of the non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited, and a cylinder type in which a sheet electrode and a separator are spiral, a cylinder type having an inside-out structure in which a pellet electrode and a separator are combined, a coin in which a pellet electrode and a separator are stacked Type.

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。
[実施例1]
平均粒径100μmの黒鉛を、奈良機械製作所製ハイブリダイゼーションシステムNHS−3型にてローター周速度60m/秒で7分間球形化処理を行い、平均粒径17.3μmの球状黒鉛粒子を得た。
EXAMPLES Next, specific embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[Example 1]
Spherical graphite particles having an average particle diameter of 17.3 μm were obtained by subjecting graphite having an average particle diameter of 100 μm to spheroidization using a hybridization system NHS-3 manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. for 7 minutes at a rotor peripheral speed of 60 m / sec.

この球状黒鉛粒子と、黒鉛化可能なバインダとして軟化点88℃のバインダーピッチとを混合し、予め128℃に加熱されたマチスケータ型撹拌翼を持つニーダーに投入して20分間捏合した。
十分に捏合された混合物を、黒鉛ルツボに収納し、引き続き粉砕、分級を行った後のラマンR値が0.21になるまで加熱した。
The spherical graphite particles and a binder pitch having a softening point of 88 ° C. as a graphitizable binder were mixed, put into a kneader having a machiskater type stirring blade preheated to 128 ° C., and mixed for 20 minutes.
The sufficiently combined mixture was placed in a graphite crucible and heated until the Raman R value after subsequent pulverization and classification was 0.21.

得られた黒鉛質焼成体を、粉砕羽根回転数を7800回転/分に設定したミルにて微粉砕し、45μm篩いで粗粒子を除き、黒鉛質粒子を得た。得られた黒鉛質粒子のラマンR値、メジアン径、タップ密度、BET比表面積を表1に示す。
(i)極板(負極シート)の作製方法及びプレス荷重の測定
この複合黒鉛粒子を負極材料として用い、前述の方法により、活物質層密度1.70±0.03g/cmの活物質層を有する極板を作製した。すなわち具体的には、上記負極材料20.00±0.02g、1質量%カルボキシメチルセルロース水溶液を20.00±0.02g(固形分換算で0.200g)、及び重量平均分子量27万のスチレン・ブタジエンゴム水性ディスパージョン0.50±0.02g(固形分換算で0.2g)を、キーエンス製ハイブリッドミキサーで5分間撹拌し、30秒脱泡してスラリーを得た。
The obtained graphite fired body was finely pulverized by a mill with a pulverization blade rotation speed set to 7800 rotations / minute, and coarse particles were removed with a 45 μm sieve to obtain graphite particles. Table 1 shows the Raman R value, median diameter, tap density, and BET specific surface area of the obtained graphite particles.
(I) Production method of electrode plate (negative electrode sheet) and measurement of press load Using this composite graphite particle as a negative electrode material, an active material layer having an active material layer density of 1.70 ± 0.03 g / cm 3 by the above-described method. An electrode plate was prepared. Specifically, 20.00 ± 0.02 g of the negative electrode material, 20.00 ± 0.02 g of a 1% by mass carboxymethylcellulose aqueous solution (0.200 g in terms of solid content), and a styrene / polysiloxane having a weight average molecular weight of 270,000. Aqueous dispersion of butadiene rubber 0.50 ± 0.02 g (0.2 g in terms of solid content) was stirred for 5 minutes with a hybrid mixer manufactured by Keyence and defoamed for 30 seconds to obtain a slurry.

このスラリーを集電体である厚さ18μmの銅箔上に、負極材料が11.0±0.1mg/cm付着するように、ドクターブレード法で、幅5cmに塗布し、室温で風乾を行った。更に110℃で30分乾燥後、直径20cmのローラを用いてロールプレスして、活物質層の密度を1.70g/cmになるよう調整し負極シートを得た。
〈コイン電池の作成〉
作成した負極シートを直径12.5mmの円盤状に打ち抜き負極とし、リチウム金属箔を直径12.5mmの円板状に打ち抜き正極とした。負極と正極の間には、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合溶媒(容量比=1:1)にLiPF6を1m
ol/lになるように溶解させた電解液を含浸させたセパレータ(多孔性ポリエチレンフィルム製)を置き、2016コイン型電池を作製した。
This slurry was applied to a width of 5 cm by a doctor blade method so that the negative electrode material was 11.0 ± 0.1 mg / cm 2 on a 18 μm thick copper foil as a current collector, and air-dried at room temperature. went. Further, after drying at 110 ° C. for 30 minutes, roll pressing was performed using a roller having a diameter of 20 cm to adjust the density of the active material layer to 1.70 g / cm 3 to obtain a negative electrode sheet.
<Creating a coin battery>
The prepared negative electrode sheet was punched into a disk shape with a diameter of 12.5 mm to make a negative electrode, and a lithium metal foil was punched into a disk shape with a diameter of 12.5 mm to make a positive electrode. Between the negative electrode and the positive electrode, 1 m of LiPF 6 was added to a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate (volume ratio = 1: 1).
A separator (made of a porous polyethylene film) impregnated with an electrolytic solution dissolved so as to be ol / l was placed to produce a 2016 coin-type battery.

〈初期充電不可逆容量〉
作製した2016コイン型電池を、24時間放置した後、電流密度0.16mA/cmで両電極間の電位差が0Vになるまで充電を行い、その後1.5Vになるまで0.33mA/cmで放電を行った。基準充放電試験を実施し、1サイクル目の放電容量の平均値を初期充放電容量とした。また、1サイクル目で発生する不可逆容量(初回充電容量−初回放電容量)を初期充電不可逆容量とした。コイン型電池3個について、初期充電不可逆容量を測定し、平均値を求めた。初期充電不可逆容量測定後,コイン型電池を解体し,負極表面へのリチウム金属析出状況を目視にて観察した。結果を表1に示す。
<Initial charge irreversible capacity>
The prepared 2016 coin-type battery was left for 24 hours, and then charged at a current density of 0.16 mA / cm 2 until the potential difference between both electrodes was 0 V, and then 0.33 mA / cm 2 until 1.5 V was reached. A discharge was performed. The reference charge / discharge test was performed, and the average value of the discharge capacity at the first cycle was defined as the initial charge / discharge capacity. Moreover, the irreversible capacity | capacitance (initial charge capacity-initial discharge capacity) which generate | occur | produces in the 1st cycle was made into the initial charge irreversible capacity | capacitance. For the three coin-type batteries, the initial charge irreversible capacity was measured, and the average value was obtained. After measuring the irreversible capacity of the initial charge, the coin-type battery was disassembled and the state of lithium metal deposition on the negative electrode surface was visually observed. The results are shown in Table 1.

比較例1
平均粒径100μmの黒鉛粒子を奈良機械製作所製ハイブリダイゼーションシステムNHS−3型にて、ローター周速度70m/秒で9分間の球形化処理を行い、平均粒径21.7μmの球状黒鉛粒子を得た。実施例1と同様に焼成,粉砕,分級を行い,ラマンR値が0.13の黒鉛質粒子を得た。実施例1と同様に評価を行った結果を表1に示す。
Comparative Example 1
Spherical graphite particles having an average particle diameter of 21.7 μm are obtained by subjecting graphite particles having an average particle diameter of 100 μm to spheroidizing treatment using a hybrid system NHS-3 manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. for 9 minutes at a rotor peripheral speed of 70 m / sec. It was. Firing, pulverization, and classification were performed in the same manner as in Example 1 to obtain graphite particles having a Raman R value of 0.13. The results of evaluation in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1.

Figure 2010010082
Figure 2010010082

表1より、本発明の負極や負極材料を用いた電池は、充放電時の負極表面へのリチウム
金属の析出がなく、安全性に優れることが明らかである。
From Table 1, it is clear that the battery using the negative electrode or the negative electrode material of the present invention has no lithium metal deposition on the negative electrode surface during charge and discharge and is excellent in safety.

本願発明の負極材料を用いることで、非水系二次電池にした時の充放電に伴うリチウム金属析出が少なく、安全性に優れた非水系二次電池用負極および非水系二次電池を安定的に効率良く製造することができるため、本発明は各種非水系二次電池の分野において、工業上非常に有用である。
本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
By using the negative electrode material of the present invention, there is little lithium metal deposition during charging and discharging when a non-aqueous secondary battery is made, and the negative electrode for non-aqueous secondary batteries and non-aqueous secondary batteries that are excellent in safety are stable. Therefore, the present invention is very useful industrially in the field of various non-aqueous secondary batteries.
Although the present invention has been described in detail using specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (6)

電極活物質密度が1.70g/cm3以上であって、かつ、下記(1)及び/または(2)を満たすことを特徴とする非水系二次電池用負極。
(1) 所定の方法にて電極表面活物質と集電体接触面活物質のラマンスペクトル測定を行い、それぞれの1580cm−1付近の最大ピークの半値幅をHs、Hcとした時、下式で表される指標Thが0.3以下である。
Th = Hc- Hs- 3.75 × D + 6
(2) 電極表面活物質のラマンスペクトル測定において1580cm−1付近の最大ピークの強度Ia_sと1360cm−1付近の最大ピークの強度Ib_sの強度比Ib_s/Ia_sをRsとしたとき、Rs が 0.13以上である。
A negative electrode for a non-aqueous secondary battery having an electrode active material density of 1.70 g / cm 3 or more and satisfying the following (1) and / or (2).
(1) When the Raman spectrum of the electrode surface active material and the current collector contact surface active material is measured by a predetermined method, and the half-widths of the maximum peaks near 1580 cm −1 are Hs and Hc, respectively, The indicated index Th is 0.3 or less.
Th = Hc- Hs- 3.75 × D + 6
(2) the electrode surface active Raman spectrum of the maximum peak intensity Ib_s maximum peak around intensity Ia_s and 1360 cm -1 in the vicinity of 1580 cm -1 in the measured intensity ratio Ib_s / Ia_s substances when the Rs, with Rs 0.13 or more is there.
電極活物質密度が1.70g/cm3以上であって、かつ、下記(2)及び/または(3)を満たすことを特徴とする非水系二次電池用負極。
(2) 電極表面活物質のラマンスペクトル測定において1580cm−1付近の最大ピークの強度Ia_sと1360cm−1付近の最大ピークの強度Ib_sの強度比Ib_s/Ia_sをRsとしたとき、Rs が 0.13以上である。
(3) 電極表面活物質のラマンスペクトル測定において1580cm−1付近の最大ピークの強度Ia_sと、1360cm−1付近の最大ピークの強度Ib_sの強度比Ib_s/Ia_sをRs、集電体に接している活物質面のラマンスペクトル測定において1580cm−1
付近の最大ピークの強度Ia_cと、1360cm−1付近の最大ピークの強度Ib_cの強度比Ib_c/Ia_cをRcとした時、下式で表される指標Trが0未満である。
Tr = Rs- Rc- 0.04 × D + 0.06
A negative electrode for a non-aqueous secondary battery having an electrode active material density of 1.70 g / cm 3 or more and satisfying the following (2) and / or (3).
(2) the electrode surface active Raman spectrum of the maximum peak intensity Ib_s maximum peak around intensity Ia_s and 1360 cm -1 in the vicinity of 1580 cm -1 in the measured intensity ratio Ib_s / Ia_s substances when the Rs, with Rs 0.13 or more is there.
(3) is in contact with the intensity of the maximum peak in the vicinity of 1580 cm -1 in the Raman spectrum measurement of the electrode surface active material Ia_s, the intensity ratio Ib_s / Ia_s of the intensity of the largest peak in the vicinity of 1360cm -1 Ib_s Rs, the collector 1580 cm −1 in the measurement of the Raman spectrum of the active material surface
When the intensity ratio Ib_c / Ia_c between the intensity Ia_c of the maximum peak near and the intensity Ib_c of the maximum peak near 1360 cm −1 is Rc, the index Tr expressed by the following formula is less than 0.
Tr = Rs- Rc- 0.04 × D + 0.06
更に、下記を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載の非水系二次電池用負極。
(4) 不可逆容量を L(mAh/g)、活物質密度を D(g/cm3) とした時、下式で表される指標Ld
が0以下である。
Ld = L - 16.7 × D - 6.6
The negative electrode for a non-aqueous secondary battery according to claim 1, further satisfying the following.
(4) When the irreversible capacity is L (mAh / g) and the active material density is D (g / cm 3 ), the index Ld expressed by the following formula
Is 0 or less.
Ld = L-16.7 × D-6.6
ラマンスペクトル測定において1580cm−1付近の最大ピークの強度Iaと、13
60cm−1付近の最大ピークの強度Ibの強度比Ib/IaをラマンR値としたとき、ラ
マンR値が0.13以上である非水系二次電池用黒鉛質粒子であって、下記の方法により電極を作製したとき、請求項1から3のいずれかに記載の電極となる非水系二次電池用黒鉛質粒子 。
[極板作製方法]
負極材料20.00±0.02g、1質量%カルボキシメチルセルロース水溶液20.00±0.02g(固形分換算で0.200g)、及び重量平均分子量27万のスチレン・ブタジエンゴム水性ディスパージョン0.50±0.02g(固形分換算で0.1g)を、キーエンス製ハイブリッドミキサーで5分間撹拌し、30秒脱泡してスラリーを得る。
このスラリーを集電体である厚さ18μmの銅箔上に、負極材料が11.0±0.1mg/cm付着するように、ドクターブレード法で、幅5cmに塗布し、室温で風乾を行う。更に110℃で30分乾燥後、直径20cmのローラを用いてロールプレスして、活物質層の密度を1.70g/cmになるよう調整し負極シートを得る。
The intensity Ia of the maximum peak near 1580 cm −1 in the Raman spectrum measurement, and 13
Graphite particles for non-aqueous secondary batteries having a Raman R value of 0.13 or more when the intensity ratio Ib / Ia of the maximum peak intensity Ib in the vicinity of 60 cm −1 is taken as the Raman R value. A graphite particle for a non-aqueous secondary battery that becomes the electrode according to any one of claims 1 to 3.
[Plate production method]
Negative electrode material 20.00 ± 0.02 g, 1 mass% carboxymethylcellulose aqueous solution 20.00 ± 0.02 g (0.200 g in terms of solid content), and styrene-butadiene rubber aqueous dispersion 0.50 having a weight average molecular weight of 270,000 ± 0.02 g (0.1 g in terms of solid content) is stirred with a KEYENCE hybrid mixer for 5 minutes and defoamed for 30 seconds to obtain a slurry.
This slurry was applied to a width of 5 cm by a doctor blade method so that the negative electrode material was attached to 11.0 ± 0.1 mg / cm 2 on a 18 μm thick copper foil as a current collector, and air-dried at room temperature. Do. Further, after drying at 110 ° C. for 30 minutes, roll pressing is performed using a roller having a diameter of 20 cm to adjust the density of the active material layer to 1.70 g / cm 3 to obtain a negative electrode sheet.
リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極と、電解質とを備えた非水系二次電池において、負極として、請求項1から3のいずれかに記載の非水系二次電池用負極を用いたことを特徴とする非水系二次電池。   The nonaqueous system according to any one of claims 1 to 3, wherein a nonaqueous secondary battery including a positive electrode capable of inserting and extracting lithium ions, a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte is used as the negative electrode. A non-aqueous secondary battery using a negative electrode for a secondary battery. リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極と、電解質とを備えた非水系二次電池において、負極として、請求項4に記載の非水系二次電池用黒鉛質粒子を用いたことを特徴とする非水系二次電池。   5. A nonaqueous secondary battery comprising a positive electrode capable of inserting and extracting lithium ions, a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte. A non-aqueous secondary battery characterized by using particulate particles.
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