JP2018163868A - Negative electrode material for non-aqueous secondary battery, negative electrode for non-aqueous secondary battery, and non-aqueous secondary battery - Google Patents
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Abstract
【課題】高容量であり、低温出力特性と高温保存特性を高い水準で両立する非水系二次電池用負極材、並びにこれを含む非水系二次電池用負極及び非水系二次電池を提供する。【解決手段】表面の少なくとも一部に非晶質炭素を有する黒鉛を含み、窒素吸着法から求められる細孔分布において、1nmから4nmの細孔に対応する表面積(SAa)と4nmから150nmの細孔に対応する表面積(SAb)について下記条件(1)及び(2)を満たす非水系二次電池用負極材による。条件(1):SAaが1.80m2/g以下である。条件(2):SAb/SAaが1.30以上である。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative electrode material for a non-aqueous secondary battery, which has a high capacity and has both low-temperature output characteristics and high-temperature storage characteristics at a high level, and a negative electrode for a non-aqueous secondary battery and a non-aqueous secondary battery containing the same. .. A surface area (SAa) corresponding to pores of 1 nm to 4 nm and a fine particle size of 4 nm to 150 nm are included in a pore size distribution obtained by a nitrogen adsorption method, containing graphite having amorphous carbon on at least a part of the surface. The negative electrode material for a non-aqueous secondary battery satisfies the following conditions (1) and (2) with respect to the surface area (SAb) corresponding to the holes. Condition (1): SAa is 1.80 m2/g or less. Condition (2): SAb/SAa is 1.30 or more. [Selection diagram] None
Description
本発明は、低温出力特性と保存特性に優れた非水系二次電池用負極材に関する。また、本発明は、この非水系二次電池用負極材を含む非水系二次電池用負極及び非水系二次電池に関する。 The present invention relates to a negative electrode material for a non-aqueous secondary battery excellent in low-temperature output characteristics and storage characteristics. The present invention also relates to a non-aqueous secondary battery negative electrode and a non-aqueous secondary battery including the non-aqueous secondary battery negative electrode material.
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。特に、リチウムイオンを吸蔵・放出できる正極及び負極、並びにLiPF6やLiBF4等のリチウム塩を溶解させた非水電解液からなる非水系リチウム二次電池が開発され、実用化されている。 In recent years, demand for high-capacity secondary batteries has increased with the downsizing of electronic devices. In particular, non-aqueous secondary batteries having higher energy density and excellent rapid charge / discharge characteristics, particularly lithium ion secondary batteries, are attracting attention as compared to nickel / cadmium batteries and nickel / hydrogen batteries. In particular, positive and negative electrodes capable of inserting and extracting lithium ions, and nonaqueous lithium secondary batteries made of a nonaqueous electrolyte solution in which lithium salts such as LiPF 6 and LiBF 4 are dissolved have been developed and put into practical use.
この非水系リチウム二次電池の負極材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、放電電位の平坦性に優れていること等の理由から、天然黒鉛や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が用いられている。また、一部の電解液に対して比較的安定しているなどの理由で非晶質の炭素材も用いられている。更には、黒鉛粒子の表面に非晶質炭素を被覆あるいは付着させ、黒鉛による高容量かつ不可逆容量が小さいという特性と、非晶質炭素による電解液との安定性に優れるという特性との2つの特性を併せもたせた炭素材も用いられている。 Various negative electrode materials have been proposed for this non-aqueous lithium secondary battery, but graphite such as natural graphite and coke is used because of its high capacity and excellent discharge potential flatness. Graphite carbon materials such as artificial graphite, graphitized mesophase pitch, and graphitized carbon fiber obtained by crystallization are used. An amorphous carbon material is also used because it is relatively stable with respect to some electrolyte solutions. Furthermore, the amorphous carbon is coated or adhered to the surface of the graphite particles, and there are two characteristics: a high capacity and low irreversible capacity due to graphite, and excellent stability with an electrolyte solution due to amorphous carbon. Carbon materials with combined characteristics are also used.
このように、従来、負極材として種々の黒鉛系の炭素材が用いられているが、更に、黒鉛そのものの加工プロセスを改良したものとして、特許文献1には、炭素材の積算細孔容積が特定の範囲であり、かつ細孔径と体積基準平均粒子径の比(PD/d50(%))が特定の範囲であるものが低温出力特性に優れることが開示されている。 As described above, various graphite-based carbon materials have been conventionally used as the negative electrode material. However, Patent Document 1 discloses an integrated pore volume of the carbon material as a further improvement of the processing process of the graphite itself. It is disclosed that a specific range and a ratio of the pore size to the volume-based average particle size (PD / d50 (%)) within a specific range is excellent in low-temperature output characteristics.
本発明者等の検討によれば、前記特許文献1に記載の非水系二次電池用負極材では、低温出力特性や高温保存時に悪影響を与える特定の径の微細孔に由来する表面積が高いため、低温出力特性や高温保存特性が不十分であるという問題があることを見出した。即ち、本発明の課題は、高容量であり、低温出力特性と高温保存特性を高い水準で両立する非水系二次電池用負極材、並びにこれを含む非水系二次電池用負極及び非水系二次電池を提供することにある。 According to studies by the present inventors, the negative electrode material for non-aqueous secondary batteries described in Patent Document 1 has a high surface area derived from micropores with a specific diameter that adversely affect low-temperature output characteristics and high-temperature storage. The present inventors have found that there is a problem that the low temperature output characteristics and the high temperature storage characteristics are insufficient. That is, an object of the present invention is a negative electrode material for a non-aqueous secondary battery that has a high capacity and has both low temperature output characteristics and high temperature storage characteristics at a high level, and a negative electrode for a non-aqueous secondary battery and a non-aqueous secondary battery including the same. The next battery is to provide.
本発明者等は上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、黒鉛を含み、窒素吸着法から求めた微細孔分布が特定の値を有する非水系二次電池用負極材により上記課題を解決し得ることを見出した。即ち、本発明の要旨は以下の通りである。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors can solve the above problems by using a negative electrode material for non-aqueous secondary batteries containing graphite and having a specific value for the fine pore distribution determined from the nitrogen adsorption method. I found out. That is, the gist of the present invention is as follows.
[1]表面の少なくとも一部に非晶質炭素を有する黒鉛を含み、窒素吸着法から求められる細孔分布において、1nmから4nmの細孔に対応する表面積(SAa)と4nmから
150nmの細孔に対応する表面積(SAb)について下記条件(1)及び(2)を満たす非水系二次電池用負極材。
条件(1):SAaが1.80m2/g以下である。
条件(2):SAb/SAaが1.30以上である。
[1] At least a portion of the surface contains graphite having amorphous carbon, and in the pore distribution determined by the nitrogen adsorption method, the surface area (SA a ) corresponding to the pores of 1 nm to 4 nm and the fineness of 4 nm to 150 nm A negative electrode material for a non-aqueous secondary battery that satisfies the following conditions (1) and (2) for the surface area (SA b ) corresponding to the pores.
Condition (1): SA a is 1.80 m 2 / g or less.
Condition (2): SA b / SA a is 1.30 or more.
[2]前記細孔分布について、下記条件(3)を満たす、[1]に記載の非水系二次電池用負極材。
条件(3):SAaが1.50m2/g以上である。
[2] The negative electrode material for nonaqueous secondary batteries according to [1], wherein the pore distribution satisfies the following condition (3).
Condition (3): SA a is 1.50 m 2 / g or more.
[3]下記式で表されるラマンR値が0.20以上である、[1]又は[2」に記載の非水系二次電池用負極材。
[ラマンR値]=[ラマンスペクトル分析における1360cm−1付近のピークPBの強度IB]/[1580cm−1付近のピークPAの強度IA]
[3] The negative electrode material for a nonaqueous secondary battery according to [1] or [2], wherein the Raman R value represented by the following formula is 0.20 or more.
[Raman R value] = [Intensity I B of peak P B near 1360 cm −1 in Raman spectral analysis] / [Intensity I A of peak P A near 1580 cm −1 ]
[4]X線光電子分光法(XPS)より求められる表面官能基量O/C値が3mol%以下である、[1]乃至[3]のいずれか1つに記載の非水系二次電池用炭素材。 [4] The non-aqueous secondary battery according to any one of [1] to [3], wherein the surface functional group amount O / C value obtained by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is 3 mol% or less. Carbon material.
[5]示差熱天秤より求められる200℃から600℃までの間の熱重量減少率が1%以下である、[1]乃至[4]のいずれか1つに記載の非水系二次電池用炭素材。 [5] The non-aqueous secondary battery according to any one of [1] to [4], wherein a thermal weight reduction rate between 200 ° C. and 600 ° C. obtained from a differential thermobalance is 1% or less. Carbon material.
[6]フロー式粒子像分析より求められる円形度が0.88以上である、[1]乃至[5]のいずれか1つに記載の非水系二次電池用負極材。 [6] The negative electrode material for a non-aqueous secondary battery according to any one of [1] to [5], wherein the circularity determined by flow particle image analysis is 0.88 or more.
[7]前記黒鉛として球形化黒鉛を含む、[1]乃至[6]のいずれか1つに記載の非水系二次電池用負極材。 [7] The negative electrode material for a non-aqueous secondary battery according to any one of [1] to [6], including spheroidized graphite as the graphite.
[8]前記黒鉛に対する前記非晶質炭素の質量比率(〔[非晶質炭素の質量]/[黒鉛の質量]〕×100)が、0.1%以上30%以下である、[1]乃至[7]のいずれか1つに記載の非水系二次電池用負極材。 [8] A mass ratio of the amorphous carbon to the graphite ([[amorphous carbon mass] / [graphite mass]] × 100) is 0.1% or more and 30% or less. [1] Thru | or the negative electrode material for non-aqueous secondary batteries as described in any one of [7].
[9]集電体と、該集電体上に形成された活物質層とを備え、該活物質層が[1]乃至[8]のいずれか1つに記載の負極材を含有する、非水系二次電池用負極。 [9] A current collector and an active material layer formed on the current collector, wherein the active material layer contains the negative electrode material according to any one of [1] to [8]. Negative electrode for non-aqueous secondary battery.
[10]正極及び負極、並びに電解質を備える非水系二次電池であって、該負極が、[9]に記載の非水系二次電池用負極である、非水系二次電池。 [10] A nonaqueous secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode, and an electrolyte, wherein the negative electrode is the negative electrode for a nonaqueous secondary battery according to [9].
本発明によれば、高容量で、低温入出力特性と高温保存特性をより高い水準で両立できる非水系二次電池用負極材、並びにこれを含む非水系二次電池用負極及び非水系二次電池が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the negative electrode material for non-aqueous secondary batteries which is high capacity | capacitance and can make low-temperature input / output characteristics and high-temperature storage characteristics compatible at a higher level, and the negative electrode for non-aqueous secondary batteries and non-aqueous secondary batteries including the same A battery is provided.
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。なお、本発明において、「〜」を用いてその前後に数値又は物性値を挟んで表現する場合、その前後の値を含むものとして用いることとする。 Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following description, and can be arbitrarily modified and implemented without departing from the gist of the present invention. In addition, in this invention, when expressing by putting a numerical value or a physical-property value before and behind using "-", it shall use as what includes the value before and behind.
〔非水系二次電池用負極材〕
本発明の非水系二次電池用負極材(以下、単に「本発明の負極材」と称することがある。)は、表面の少なくとも一部に非晶質炭素を有する黒鉛を含み、窒素吸着法から求められる細孔分布において、1nmから4nmの細孔に対応する表面積(SAa)と4nmから150nmの細孔に対応する表面積(SAb)について下記条件(1)及び(2)を満たすものである。また、本発明の負極材は、この細孔分布について、特に下記条件(3)を満たすことが好ましい。
条件(1):SAaが1.80m2/g以下である。
条件(2):SAb/SAaが1.30以上である。
条件(3):SAaが1.50m2/g以上である。
[Non-aqueous secondary battery anode material]
The negative electrode material for a non-aqueous secondary battery of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “the negative electrode material of the present invention”) contains graphite having amorphous carbon on at least a part of its surface, and is a nitrogen adsorption method. In the pore distribution obtained from the above, the following conditions (1) and (2) are satisfied for the surface area (SA a ) corresponding to pores of 1 nm to 4 nm and the surface area (SA b ) corresponding to pores of 4 nm to 150 nm: It is. In addition, the negative electrode material of the present invention preferably satisfies the following condition (3) with respect to the pore distribution.
Condition (1): SA a is 1.80 m 2 / g or less.
Condition (2): SA b / SA a is 1.30 or more.
Condition (3): SA a is 1.50 m 2 / g or more.
本発明の非水系二次電池用負極材は、高容量で、低温入出力特性と高温保存特性をより高い水準で両立できるという効果を奏する。本発明の負極材がこのような効果を奏する理由は定かではないが、前記特許文献1に記載されている負極材では、1nmから4nmの細孔は電極化の際にバインダーによって埋まり、これら細孔内の負極材表面におけるLiイオンの挿入・脱離が阻害されるため低温入出力特性が悪化し、さらに、高温保存時には電解液がバインダーに膨潤してこれら細孔内の表面に接触して分解されるため保存特性が悪化していたものと考えられる。これに対し、本発明の負極材は、結晶構造が発達した黒鉛に比べてLiイオンの挿入・脱離サイトが多く、Liイオンの挿入・脱離反応性に優れる非晶質炭素を黒鉛表面の少なくとも一部に有することにより低温入出力特性が向上すると推定される。特に、1nmから4nmの細孔に対応する表面積(SAa)を低減すると、高温保存時においても細孔内への電解液の侵入を防ぐため分解副反応が起こらず、低温入出力特性や高温保存特特性が向上するものと推定され、一方で、4nmから150nmの細孔はバインダーで埋まりにくく、これらの細孔内の表面ではLiイオンの挿入・脱離が阻害されにくくスムーズに進行するため、4nmから150nmの細孔に対応する表面積(SAb)を増やすことにより低温入出力特性が向上するものと推定される。これらの結果、低温入出力特性と保存特性の両立が達成されるものと推定される。 The negative electrode material for a non-aqueous secondary battery according to the present invention has a high capacity and exhibits an effect that both low temperature input / output characteristics and high temperature storage characteristics can be achieved at a higher level. The reason why the negative electrode material of the present invention has such an effect is not clear, but in the negative electrode material described in Patent Document 1, pores of 1 nm to 4 nm are filled with a binder during electrode formation, and these fine particles are The insertion / extraction of Li ions on the surface of the negative electrode material in the pores is hindered, resulting in poor low-temperature input / output characteristics. Furthermore, during storage at high temperatures, the electrolyte swells in the binder and contacts the surfaces inside these pores. It is considered that the storage characteristics were deteriorated due to decomposition. On the other hand, the negative electrode material of the present invention has more Li ion insertion / desorption sites than graphite with a developed crystal structure, and amorphous carbon having excellent Li ion insertion / desorption reactivity on the graphite surface. It is estimated that the low-temperature input / output characteristics are improved by having at least a part. In particular, when the surface area (SA a ) corresponding to the pores of 1 nm to 4 nm is reduced, the decomposition side reaction does not occur in order to prevent the electrolyte from entering the pores even during high temperature storage, and low temperature input / output characteristics and high temperature Preservation characteristics are estimated to improve. On the other hand, pores of 4 nm to 150 nm are hard to be filled with a binder, and insertion and desorption of Li ions are difficult to be inhibited on the surface inside these pores, so that they proceed smoothly. It is estimated that the low temperature input / output characteristics are improved by increasing the surface area (SA b ) corresponding to pores of 4 nm to 150 nm. As a result, it is estimated that both low-temperature input / output characteristics and storage characteristics can be achieved.
[黒鉛]
本発明の負極材は表面の少なくとも一部に非晶質炭素を有する黒鉛を含む。リチウムイオン二次電池に用いる場合、この黒鉛としては、表面の少なくとも一部に非晶質炭素を有するものであれば特に制限されないが、リチウムイオンを吸蔵・放出することが可能なものを用いることが好ましい。黒鉛として、具体的には、鱗片状、塊状又は板状の天然黒鉛や石油コークス、石炭ピッチコークス、石炭ニードルコークス及びメソフェーズピッチ等を2500℃以上に加熱して製造する人造黒鉛等を挙げることができる。
[graphite]
The negative electrode material of the present invention contains graphite having amorphous carbon on at least a part of its surface. When used in a lithium ion secondary battery, this graphite is not particularly limited as long as it has amorphous carbon on at least a part of its surface, but it must be capable of occluding and releasing lithium ions. Is preferred. Specific examples of graphite include artificial graphite produced by heating scaly, massive, or plate-like natural graphite, petroleum coke, coal pitch coke, coal needle coke, and mesophase pitch to 2500 ° C. or higher. it can.
また、これらの黒鉛に力学的エネルギー処理を与えることが、黒鉛が球形化されるという観点から好ましく、また、黒鉛のLiイオンの挿入・脱離サイトとして働くエッジ量が増えることにより低温入出力特性が向上するため好ましい。力学的エネルギー処理は、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する装置を用い、そのローターを高速回転することにより、その内部に導入した天然黒鉛又は人造黒鉛に対し、衝撃圧縮、摩擦及びせん断力等の機械的作用を繰り返し与えることで製造することができる。 In addition, it is preferable to apply mechanical energy treatment to these graphites from the viewpoint that the graphite is spheroidized, and the low-temperature input / output characteristics are increased by increasing the amount of edges that act as Li ion insertion / desorption sites in the graphite. Is preferable. The mechanical energy treatment uses, for example, a device having a rotor with a large number of blades installed inside the casing, and rotates the rotor at a high speed, so that the natural graphite or artificial graphite introduced therein is subjected to impact compression and friction. And it can manufacture by giving mechanical actions, such as shear force, repeatedly.
本発明の負極材において、黒鉛として球形化黒鉛を含むことが、充填性が上がり活物質層を高密度化できることにより高容量化できるため好ましく、また、電極体にしたときの粒子間空隙の形状が整うため、電解液の移動がスムーズになり急速充放電特性が向上するため好ましい。このような球形化黒鉛は、各種の黒鉛に対して球形化処理を行うことにより得ることができる。この球形化処理の方法としては、例えば、せん断力や圧縮力を与えることによって機械的に球形に近づける方法、複数の微粒子をバインダー又は粒子自身の
有する付着力によって造粒する機械的・物理的処理方法等が挙げられる。
In the negative electrode material of the present invention, it is preferable that spheroidized graphite is included as graphite because the packing property is increased and the active material layer can be densified, so that the capacity can be increased. Therefore, it is preferable because the electrolyte solution moves smoothly and the rapid charge / discharge characteristics are improved. Such spheroidized graphite can be obtained by spheroidizing various types of graphite. Examples of the spheroidizing method include, for example, a method in which a shearing force or a compressive force is applied to mechanically approximate a spherical shape, and a mechanical / physical processing in which a plurality of fine particles are granulated by the adhesive force of the binder or the particles themselves. Methods and the like.
更に、本発明の負極材は、黒鉛として、前記の球形化黒鉛に対し、石油系や石炭系のタールやピッチ、ポリビニルアルコール、ポリアクリルニトリル、フェノール樹脂、セルロース等の樹脂を必要により溶媒等を用いて混合し、非酸化性雰囲気で500℃〜2000℃、好ましくは600℃〜1800℃、より好ましくは700〜1600℃、更に好ましくは800〜1500℃で焼成することにより、表面の少なくとも一部に非晶質炭素を有する黒鉛を得ることができる。本発明の負極材は、このような表面の少なくとも一部に非晶質炭素を有する黒鉛を用いることにより、低温入出力特性を更に向上させている。 Furthermore, the negative electrode material of the present invention is made of graphite, and a resin such as petroleum-based or coal-based tar or pitch, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, phenol resin, cellulose or the like is added to the above spheroidized graphite. At least a portion of the surface by firing at 500 ° C. to 2000 ° C., preferably 600 ° C. to 1800 ° C., more preferably 700 to 1600 ° C., more preferably 800 to 1500 ° C. in a non-oxidizing atmosphere. Thus, graphite having amorphous carbon can be obtained. The negative electrode material of the present invention further improves the low-temperature input / output characteristics by using graphite having amorphous carbon on at least a part of the surface.
特に、本発明の負極材において、黒鉛と非晶質炭素との質量比は(〔[非晶質炭素の質量]/[黒鉛の質量]〕×100)は、好ましくは0.1%以上、より好ましくは1%以上、更に好ましくは3%以上、特に好ましくは5%以上、最も好ましいは6%以上である。一方、好ましくは30%以下、より好ましくは20%以下、更に好ましくは15%以下である。この質量比が上記範囲であると、高容量であり、かつ、低温出力特性や高温保存時に影響を与えるSAaを低減することができる傾向にあるため、低温入出力特性や高温保存特性に優れる点で好ましい。なお、上記の質量比は焼成収率から求めることができる。 In particular, in the negative electrode material of the present invention, the mass ratio of graphite and amorphous carbon ([[mass of amorphous carbon] / [mass of graphite]] × 100) is preferably 0.1% or more, More preferably, it is 1% or more, more preferably 3% or more, particularly preferably 5% or more, and most preferably 6% or more. On the other hand, it is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, and still more preferably 15% or less. When the mass ratio is within the above range, a high capacity, and, since there is a tendency that it is possible to reduce the SA a affecting the low temperature output characteristics and high-temperature storage, excellent low-temperature output characteristics and high-temperature storage characteristics This is preferable. In addition, said mass ratio can be calculated | required from a baking yield.
[物性]
本発明の負極材は以下の特定の細孔分布を有する。また、本発明の負極材は、以下の各物性を満足していることが好ましい。
[Physical properties]
The negative electrode material of the present invention has the following specific pore distribution. Moreover, it is preferable that the negative electrode material of the present invention satisfies the following physical properties.
<細孔分布(窒素吸着法)>
本発明の負極材は、窒素吸着法から求められる微細孔分布が次のような特定の値のものである。
<Pore distribution (nitrogen adsorption method)>
In the negative electrode material of the present invention, the fine pore distribution obtained from the nitrogen adsorption method has the following specific value.
まず、本発明の負極材において、1nmから4nmの細孔に対応する表面積(SAa)は、その値が大き過ぎると低温出力特性や高温保存時に悪影響を与えるため、1.80m2/g以下である。この観点からSAaは、好ましくは1.60m2/g以下であり、より好ましくは1.40m2/g以下、更に好ましくは1.30m2/g以下、特に好ましくは1.20m2/g以下である。一方、SAaの下限については特に制限されないが、通常、0.10m2/g以上であり、好ましくは0.30m2/g以上である。 First, in the negative electrode material of the present invention, the surface area (SA a ) corresponding to pores of 1 nm to 4 nm has an adverse effect during low temperature output characteristics and high temperature storage if the value is too large, so that it is 1.80 m 2 / g or less. It is. From this viewpoint, SA a is preferably 1.60 m 2 / g or less, more preferably 1.40 m 2 / g or less, still more preferably 1.30 m 2 / g or less, and particularly preferably 1.20 m 2 / g. It is as follows. On the other hand, it is not limited in particular lower limit of the SA a, usually at 0.10 m 2 / g or more, preferably 0.30 m 2 / g or more.
また、本発明の負極材において、4nmから150nmの細孔に対応する表面積(SAb)は、低温入出力特性向上のために1.50m2/g以上であることが好ましい。この観点からSAbは、好ましくは2.00m2/g以上であり、より好ましくは2.40m2/g以上、更に好ましくは3.00m2/g以上、特に好ましくは3.50m2/g以上、最も好ましくは4.00m2/g以上である。一方、SAbの上限については特に制限されないが、通常、10m2/g以下であり、好ましくは8m2/g以下、より好ましくは7m2/g以下である。 In the negative electrode material of the present invention, the surface area (SA b ) corresponding to pores of 4 nm to 150 nm is preferably 1.50 m 2 / g or more for improving low-temperature input / output characteristics. SA b From this viewpoint, preferably at 2.00 m 2 / g or more, more preferably 2.40 m 2 / g or more, more preferably 3.00 m 2 / g or more, particularly preferably 3.50 m 2 / g As mentioned above, Most preferably, it is 4.00 m < 2 > / g or more. On the other hand, the upper limit of SA b is not particularly limited, but is usually 10 m 2 / g or less, preferably 8 m 2 / g or less, more preferably 7 m 2 / g or less.
上記のSAbとSAaとの比(SAb/SAa)は低温出力特性と高温保存特性をより高い水準で両立できるため1.30以上である。この観点から、SAb/SAaは、好ましくは1.80以上であり、より好ましくは2.20以上であり、更に好ましくは2.50以上であり、特に好ましくは3.00以上である。一方、(SAb/SAa)の上限については特に制限されないが、通常10以下であり、好ましくは8以下であり、より好ましくは6以下である。 The ratio of SA b to SA a (SA b / SA a ) is 1.30 or more because low temperature output characteristics and high temperature storage characteristics can be achieved at a higher level. From this viewpoint, SA b / SA a is preferably 1.80 or more, more preferably 2.20 or more, still more preferably 2.50 or more, and particularly preferably 3.00 or more. On the other hand, the upper limit of (SA b / SA a ) is not particularly limited, but is usually 10 or less, preferably 8 or less, more preferably 6 or less.
このような細孔分布は窒素吸着法により求められるが、具体的には100℃、3時間減
圧加熱処理を行ったのち、カンタクローム社製オートソーブ3Bにて、液体窒素温度下で吸着等温線(吸着ガス:窒素)を測定し、得られた吸着等温線を用いて、BJH法解析により各細孔径におけるメソ孔容積、及びメソ孔表面積を求めることができる。BJH法面積解析によるメソ孔表面積はメソ孔を円筒形と仮定し、その側面積を積算することにより算出することができる。
Such a pore distribution can be obtained by a nitrogen adsorption method. Specifically, after performing heat treatment under reduced pressure at 100 ° C. for 3 hours, an adsorption isotherm (at a liquid nitrogen temperature in an autosorb 3B manufactured by Cantachrome) Adsorption gas: nitrogen) is measured, and the mesopore volume and mesopore surface area at each pore diameter can be determined by BJH analysis using the obtained adsorption isotherm. The mesopore surface area by BJH method area analysis can be calculated by assuming that the mesopore is cylindrical and integrating the side areas.
<ラマンR値>
本発明におけるラマンR値は、本発明の負極材についてラマン分光法により得られるラマンスペクトルにおける1580cm−1付近のピークPAの強度IAと、1360cm−1付近のピークPBの強度IBとを測定したときの強度比(IB/IA)として定義する。なお、「1580cm−1付近」とは1580〜1620cm−1の範囲を、「1360cm−1付近」とは1350〜1370cm−1の範囲を指す。
<Raman R value>
Raman R value in the present invention, the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1 in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy for the negative electrode material of the present invention, the intensity I B of a peak P B in the vicinity of 1360 cm -1 Is defined as the intensity ratio (I B / I A ) when measured. Incidentally, the scope of 1580~1620Cm -1 A "1580cm around -1", the "1360cm around -1" refers to the range of 1350 -1.
本発明の負極材のラマンR値は、好ましくは0.20以上、より好ましくは0.25以上、更に好ましくは0.30以上、特に好ましくは、0.35以上である。また、通常1.00以下、好ましくは0.70以下、より好ましくは0.60以下、更に好ましくは0.50以下である。このラマンR値が小さすぎることは負極材表面の結晶性が高すぎることを示しており、Liイオンが挿入・脱離しにくくなることにより低温入出力特性が低下する場合がある。一方、ラマンR値が大き過ぎると非晶質炭素の持つ不可逆容量の影響の増大、電解液との副反応の増大により、リチウムイオン二次電池の初期充放電効率の低下やガス発生量の増大を招き、電池容量が低下する傾向がある。 The Raman R value of the negative electrode material of the present invention is preferably 0.20 or more, more preferably 0.25 or more, still more preferably 0.30 or more, and particularly preferably 0.35 or more. Moreover, it is 1.00 or less normally, Preferably it is 0.70 or less, More preferably, it is 0.60 or less, More preferably, it is 0.50 or less. If the Raman R value is too small, it indicates that the crystallinity of the negative electrode material surface is too high, and the low-temperature input / output characteristics may deteriorate due to the difficulty in inserting and desorbing Li ions. On the other hand, if the Raman R value is too large, the influence of the irreversible capacity of amorphous carbon increases and the side reaction with the electrolyte increases, resulting in a decrease in the initial charge / discharge efficiency of the lithium ion secondary battery and an increase in the amount of gas generated. Battery capacity tends to decrease.
ラマンスペクトルはラマン分光器により測定される。具体的には、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う。
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 :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(単純平均によるコンボリューション5ポイント)
The Raman spectrum is measured by a Raman spectrometer. Specifically, the sample particles are naturally dropped into the measurement cell to fill the sample, and the measurement cell is rotated in a plane perpendicular to the laser beam while irradiating the measurement cell with an argon ion laser beam. Measure.
Argon ion laser light wavelength: 514.5 nm
Laser power on sample: 25 mW
Resolution: 4cm -1
Measurement range: 1100 cm −1 to 1730 cm −1
Peak intensity measurement, peak half-width measurement: Background processing, smoothing processing (5 points of convolution by simple averaging)
<表面官能基量O/C値(mol%)>
本発明における表面官能基量O/C値(mol%)は、X線光電子分光法測定(XPS)としてX線光電子分光器(例えば、アルバック・ファイ社製ESCA)を用いて測定することができる。具体的には、測定対象(ここでは負極材)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、C1s(280〜300eV)とO1s(525〜545eV)のスペクトルを測定する。得られたC1sのピークトップを284.3eVとして帯電補正し、C1sとO1sのスペクトルのピーク面積を求め、更に装置感度係数を掛けて、CとOの表面原子濃度をそれぞれ算出する。得られたそのOとCの原子濃度比O/C(O原子濃度/C原子濃度)×100を負極材の表面官能基量O/C値と定義する。
<Surface functional group amount O / C value (mol%)>
The surface functional group amount O / C value (mol%) in the present invention can be measured using an X-ray photoelectron spectrometer (for example, ESCA manufactured by ULVAC-PHI) as X-ray photoelectron spectroscopy measurement (XPS). . Specifically, an object to be measured (here, the negative electrode material) is placed on a sample stage so that the surface is flat, and Kα ray of aluminum is used as an X-ray source, and C1s (280 to 300 eV) and O1s ( 525-545 eV) is measured. The obtained C1s peak top is corrected to be 284.3 eV, the peak areas of the C1s and O1s spectra are obtained, and the device sensitivity coefficient is multiplied to calculate the surface atomic concentrations of C and O, respectively. The obtained O / C atomic concentration ratio O / C (O atom concentration / C atom concentration) × 100 is defined as the surface functional group amount O / C value of the negative electrode material.
XPSより求められるO/C値は、好ましくは0.01mol%以上、より好ましくは0.1mol%以上、更に好ましくは0.2mol%以上、特に好ましくは0.3mol%以上、好ましくは3mol%以下、より好ましくは2.5mol%以下、更に好ましくは2mol%以下、特に好ましくは1.5mol%以下である。この表面官能基量O/C値が上記範囲内であれば、負極表面におけるLiイオンと電解液溶媒の脱溶媒和反応性が促進され急速充放電特性が良好となり、電解液との副反応が抑制され充放電効率が良好となる傾向がある。 The O / C value obtained from XPS is preferably 0.01 mol% or more, more preferably 0.1 mol% or more, still more preferably 0.2 mol% or more, particularly preferably 0.3 mol% or more, preferably 3 mol% or less. More preferably, it is 2.5 mol% or less, More preferably, it is 2 mol% or less, Most preferably, it is 1.5 mol% or less. If the surface functional group amount O / C value is within the above range, the desolvation reactivity of the Li ion and the electrolyte solvent on the negative electrode surface is promoted, the rapid charge / discharge characteristics are improved, and the side reaction with the electrolyte is prevented. The charge / discharge efficiency tends to be suppressed.
<熱重量減少率(%)>
本発明の負極材の熱重量減少率は、好ましくは1%以下、好ましくは0.5%以下、より好ましくは0.3%以下、更に好ましくは0.2%以下、特に好ましくは0.1%以下である。熱重量減少率が上記範囲を超えると、微細孔を埋める被覆材の高温安定性が低いことを示しており、高温保存時に黒鉛微細孔へ電解液が膨潤するため、高温保存特性が低下する傾向がある。
<Thermal weight reduction rate (%)>
The thermal weight reduction rate of the negative electrode material of the present invention is preferably 1% or less, preferably 0.5% or less, more preferably 0.3% or less, still more preferably 0.2% or less, particularly preferably 0.1. % Or less. If the thermal weight loss rate exceeds the above range, it indicates that the high-temperature stability of the coating material filling the micropores is low, and the high-temperature storage characteristics tend to deteriorate because the electrolyte swells into the graphite micropores during high-temperature storage. There is.
なお、本発明における熱重量減少率は、示差熱天秤(リガク社製、TG8120)を用いて求めることができる。具体的には、白金パンに負極材粉末を5mg秤量して示差熱天秤に導入し、200mL/分の窒素気流中、昇温速度10℃/分で室温から600℃まで昇温し、熱重量減少量を測定する。そして、上記測定における200℃から600℃までの間の熱重量減少率を算出した値を、本発明における熱重量減少率(%)と定義する。 In addition, the thermogravimetric reduction rate in this invention can be calculated | required using a differential thermal balance (the Rigaku company make, TG8120). Specifically, 5 mg of the negative electrode material powder was weighed into a platinum pan and introduced into a differential thermobalance, and the temperature was raised from room temperature to 600 ° C. at a temperature rising rate of 10 ° C./min in a nitrogen stream at 200 mL / min. Measure the decrease. And the value which computed the thermogravimetric reduction rate between 200 degreeC and 600 degreeC in the said measurement is defined as the thermogravimetric reduction rate (%) in this invention.
<円形度>
本発明の負極材は、フロー式粒子像分析より求められる円形度が、0.88以上であることが好ましく、0.90以上であることがより好ましく、0.92以上であることが更に好ましい。このように円形度が高い負極材であると、Liイオン拡散の屈曲度が下がって粒子間空隙中の電解液移動がスムーズになり急速充放電特性を高めることができるために好ましい。一方、この円形度は、通常1未満、好ましくは0.98以下、より好ましくは0.96以下である。円形度が高過ぎると、真球状となるため、負極材同士の接触面積が減少してサイクル特性が悪化するおそれがある。
<Circularity>
The negative electrode material of the present invention preferably has a circularity determined by flow-type particle image analysis of 0.88 or more, more preferably 0.90 or more, and further preferably 0.92 or more. . A negative electrode material having such a high degree of circularity is preferable because the degree of bending of Li ion diffusion is lowered, the electrolyte solution moves smoothly between the interparticle voids, and the rapid charge / discharge characteristics can be improved. On the other hand, the circularity is usually less than 1, preferably 0.98 or less, more preferably 0.96 or less. If the degree of circularity is too high, it becomes a true sphere, so that the contact area between the negative electrode materials decreases and the cycle characteristics may deteriorate.
なお、円形度はフロー式粒子像分析装置(東亜医療電子社製FPIA−2000)を使用し、円相当径による粒径分布の測定を行い、平均円形度を算出することにより求められる。円形度は以下の式で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
[円形度]=[粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長]/[粒子投影形状の実際の周囲長]
In addition, circularity is calculated | required by calculating the average circularity by measuring the particle size distribution by a circle equivalent diameter using a flow type particle image analyzer (FPIA-2000 by Toa Medical Electronics Co., Ltd.). The circularity is defined by the following formula. When the circularity is 1, a theoretical sphere is obtained.
[Circularity] = [Perimeter of equivalent circle having the same area as the projected particle shape] / [Actual perimeter of projected particle shape]
この円形度の測定においては、分散媒としてイオン交換水を使用し、界面活性剤としてポリオキシエチレン(20)モノラウレートを使用する。円相当径とは、撮影した粒子像と同じ投影面積を持つ円(相当円)の直径であり、円形度とは、相当円の周囲長を分子とし、撮影された粒子投影像の周囲長を分母とした比率である。測定した相当径が10〜40μmの範囲の粒子の円形度を平均し、円形度とする。 In this circularity measurement, ion-exchanged water is used as a dispersion medium, and polyoxyethylene (20) monolaurate is used as a surfactant. The equivalent circle diameter is the diameter of a circle (equivalent circle) having the same projected area as the photographed particle image, and the circularity is the circumference of the equivalent particle as a molecule and the circumference of the photographed particle projection image. The ratio is the denominator. The circularity of particles having a measured equivalent diameter in the range of 10 to 40 μm is averaged to obtain the circularity.
<体積基準平均粒子径(平均粒子径d50)>
本発明の負極材は、体積基準平均粒子径(「平均粒子径d50」とも記載する。)は好ましくは1μm以上、より好ましくは3μm以上、更に好ましくは4μm以上、特に好ましくは5μm以上である。また、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、更に好ましくは30μm以下、特に好ましくは25μm以下、最も好ましくは20μm以下である。平均粒子径d50が小さすぎると、不可逆容量の増加、初期電池容量の損失を招く傾向があり、一方、平均粒子径d50が大きすぎるとスラリー塗布における筋引き等の工程不都合の発生、急速充放電特性の低下、低温入出力特性の低下を招く場合がある。
<Volume standard average particle diameter (average particle diameter d50)>
The negative electrode material of the present invention has a volume-based average particle diameter (also referred to as “average particle diameter d50”) of preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, still more preferably 4 μm or more, and particularly preferably 5 μm or more. Further, it is preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, still more preferably 30 μm or less, particularly preferably 25 μm or less, and most preferably 20 μm or less. If the average particle size d50 is too small, the irreversible capacity tends to increase and the initial battery capacity is lost. On the other hand, if the average particle size d50 is too large, process inconveniences such as striping in slurry coating occur, rapid charge / discharge. It may cause deterioration of characteristics and low temperature input / output characteristics.
平均粒子径d50は、界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(例として、ツィーン20(登録商標)が挙げられる)の0.2質量%水溶液10mLに、複合粒子0.01gを懸濁させ、これを測定サンプルとして市販のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(例えばHORIBA製LA−920)に導入し、測定サンプルに28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、前記測定装置において体積基準のメ
ジアン径として測定したものであると定義する。
The average particle diameter d50 is obtained by suspending 0.01 g of composite particles in 10 mL of a 0.2% by mass aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate (for example, Tween 20 (registered trademark)) as a surfactant. This was introduced into a commercially available laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus (for example, LA-920 manufactured by HORIBA) as a measurement sample, and the measurement apparatus was irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute. It is defined to be measured as a volume-based median diameter.
<タップ密度>
本発明の負極材のタップ密度は、タップ密度は好ましくは0.8g/cm3以上、より好ましくは0.85g/cm3以上、更に好ましくは0.88g/cm3以上、特に好ましくは0.9g/cm3以上、最も好ましくは0.93g/cm3以上、好ましくは1.3g/cm3以下であり、より好ましくは1.2g/cm3以下であり、更に好ましくは1.1g/cm3以下である。負極材のタップ密度は、上記下限値以上であると極板化作製時のスジ引き等の工程性が良好になり、負極材層の充填性が上がるため圧延性が良好で高密度の負極シートが形成し易くなり高密度化が可能になり、電極体にしたときの粒子間空隙の形状が整うため電解液の移動がスムーズになり急速充放電特性が向上するといった観点から好ましく、また、上記上限値以下であると粒子の表面や内部に適度な空間を有するため低温入出力特性や急速充放電特性に優れる観点から好ましい。
<Tap density>
The tap density of the negative electrode material of the present invention is preferably 0.8 g / cm 3 or more, more preferably 0.85 g / cm 3 or more, still more preferably 0.88 g / cm 3 or more, particularly preferably 0.8. 9 g / cm 3 or more, most preferably 0.93 g / cm 3 or more, preferably 1.3 g / cm 3 or less, more preferably 1.2 g / cm 3 or less, and even more preferably 1.1 g / cm 3 3 or less. When the tap density of the negative electrode material is equal to or more than the above lower limit, the processability such as streaking during the production of the electrode plate is improved, and the filling property of the negative electrode material layer is improved, so that the rollability is good and the high density negative electrode sheet. Is preferable from the viewpoint that the electrolyte solution moves smoothly and the rapid charge / discharge characteristics are improved because the shape of the interparticle voids when the electrode body is formed is easy. It is preferable from the viewpoint of being excellent in low-temperature input / output characteristics and rapid charge / discharge characteristics because it has an appropriate space on the surface and inside of the particles if the upper limit value or less.
なお、このタップ密度は、粉体密度測定器タップデンサーKYT−3000(株式会社セイシン企業製)を用いて測定される。具体的には、20ccのタップセルに試料を落下させ、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行い、そのときの密度をタップ密度とする。 This tap density is measured using a powder density measuring instrument tap denser KYT-3000 (manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.). Specifically, after dropping the sample into a 20 cc tap cell and filling the cell fully, tap with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the density at that time is defined as the tap density.
<比表面積(BET−SA)>
本発明の負極材は、BET法による比表面積(BET−SA)が、通常1m2/g以上、好ましくは1.5m2/g以上、より好ましくは2m2/g以上、更に好ましくは2.5m2/g以上であり、一方、通常30m2/g以下、好ましくは20m2/g以下、より好ましくは17m2/g以下、更に好ましくは15m2/g以下である。BET−SAがこの範囲を上記下限値以上であると、Liイオンが出入りする部位が確保され、リチウムイオン二次電池の急速充放電特性や低温入出力特性が良好となる傾向にあり、一方、比表面積がこの範囲を上回ると上記上限値以下であると活物質の電解液に対する活性が過剰となり過ぎず、電解液との副反応が抑えられて電池の初期充放電効率の低下やガス発生量の増大を防ぎ、電池容量が向上する傾向がある。
<Specific surface area (BET-SA)>
The negative electrode material of the present invention has a specific surface area (BET-SA) by the BET method of usually 1 m 2 / g or more, preferably 1.5 m 2 / g or more, more preferably 2 m 2 / g or more, still more preferably 2. and a 5 m 2 / g or more, whereas generally 30 m 2 / g or less, preferably 20 m 2 / g or less, more preferably 17m 2 / g or less, still more preferably not more than 15 m 2 / g. When the BET-SA is above this range, the portion where Li ions enter and exit is secured, and the rapid charge / discharge characteristics and low temperature input / output characteristics of the lithium ion secondary battery tend to be good, When the specific surface area exceeds this range, the activity of the active material with respect to the electrolytic solution is not excessive when the specific surface area is below the above upper limit value, and side reactions with the electrolytic solution are suppressed, and the initial charge / discharge efficiency of the battery is reduced and the amount of gas generated The battery capacity tends to be improved.
なお、本発明の負極材において、BET−SAはマウンテック社製マクソーブを用いて測定することができる。具体的には、試料に対して窒素流通下100℃、3時間の予備減圧乾燥を行なった後、液体窒素温度まで冷却し、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用い、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって測定することができる。 In addition, in the negative electrode material of the present invention, BET-SA can be measured using a Maxorb manufactured by Mountec. Specifically, the sample was subjected to preliminary vacuum drying at 100 ° C. for 3 hours under nitrogen flow, and then cooled to the liquid nitrogen temperature so that the relative pressure value of nitrogen with respect to atmospheric pressure was 0.3. It can be measured by a nitrogen adsorption BET one-point method using a gas flow method using a precisely adjusted nitrogen helium mixed gas.
[製造方法]
本発明の非水系二次電池用負極材の製造方法は、前記条件(1)及び(2)を満たすものとなるように製造できる方法であれば特に制限はないが、具体例としては、d50が80μm以下となるように粒度調整とし1nmから150nmの微細孔量を調整した鱗片状天然黒鉛を、非晶質炭素となる有機化合物を含む造粒材の存在下で1nmから4nmの微細孔を埋めながら、球形化(造粒)処理する際に生成する微粉を、球形化処理した黒鉛(以降、球形化黒鉛と称すことがある。)となる母材に付着、及び/又は球形化黒鉛の粒子に内包しながら球形化処理することで、1nmから4nmの微細孔を低減させる一方で4nmから150nmの微細孔を増大させた後、さらに非晶質炭素の原料となる有機化合物で被覆することにより1nmから4nmの微細孔を低減し、SAb/SAaを所定の範囲に調整する方法が挙げられる。
[Production method]
The method for producing the negative electrode material for a non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited as long as it can be produced so as to satisfy the above conditions (1) and (2). The scale-like natural graphite whose particle size was adjusted so that the particle size was adjusted to 80 μm or less and the fine pore amount of 1 nm to 150 nm was adjusted, and fine pores of 1 nm to 4 nm were formed in the presence of a granulated material containing an organic compound that became amorphous carbon. While filling, the fine powder produced during the spheronization (granulation) treatment adheres to the base material that becomes the spheroidized graphite (hereinafter sometimes referred to as spheroidized graphite) and / or Spheroidizing while encapsulating in particles to reduce 1 to 4 nm micropores while increasing 4 to 150 nm micropores, and then coat with an organic compound as a raw material for amorphous carbon 1nm depending on Reducing 4nm micropores include a method of adjusting the SA b / SA a within a predetermined range.
具体的には、黒鉛に対し、少なくとも衝撃、圧縮、摩擦、及びせん断力のいずれかの力学的エネルギーを付与して原料炭素材を造粒する造粒工程を有し、前記造粒工程を、下記
1)、2)及び3)の条件を満足する造粒剤の存在下で行うが好ましい。
1)前記原料炭素材を造粒する工程時に造粒材が液体である。
2)造粒材が非晶質炭素となる有機化合物を含む。
3)造粒剤として有機溶剤を含まないか、有機溶剤を含む場合、有機溶剤の内、少なくとも1種は引火点を有さない、又は引火点を有するときには該引火点が5℃以上であるものを用いる。
Specifically, it has a granulation step of granulating the raw material carbon material by imparting at least one of mechanical energy of impact, compression, friction, and shear force to graphite, and the granulation step, It is preferable to carry out in the presence of a granulating agent that satisfies the following conditions 1), 2) and 3).
1) The granulating material is liquid during the step of granulating the raw carbon material.
2) The granulated material contains an organic compound that becomes amorphous carbon.
3) When an organic solvent is not included as a granulating agent or an organic solvent is included, at least one of the organic solvents does not have a flash point, or when it has a flash point, the flash point is 5 ° C or higher. Use things.
上記造粒工程を有すれば、必要に応じて別の工程を更に有していてもよい。別の工程は単独で実施してもよいし、複数工程を同時に実施してもよい。一実施形態としては、以下の第1工程乃至第5工程を含むものが挙げられる。以下、これらの工程について説明する。
(第1工程)原料炭素材の粒度を調整する工程
(第2工程)原料炭素材と造粒剤とを混合する工程
(第3工程)原料炭素材を造粒する工程
(第4工程)造粒剤を除去する工程
(第5工程)造粒炭素材に原料炭素材より結晶性が低い非晶質炭素質物を添着する工程
If it has the said granulation process, you may further have another process as needed. Another process may be implemented independently and multiple processes may be implemented simultaneously. As one embodiment, one including the following first to fifth steps may be mentioned. Hereinafter, these steps will be described.
(1st process) The process of adjusting the particle size of raw material carbon material (2nd process) The process of mixing raw material carbon material and a granulating agent (3rd process) The process of granulating raw material carbon material (4th process) Step of removing granules (fifth step) Step of attaching an amorphous carbonaceous material having lower crystallinity than the raw carbon material to the granulated carbon material
(第1工程)原料炭素材の粒度を調整する工程
本発明の非水系二次電池用負極材の製造に用いる原料炭素材は、前述した黒鉛が使用すされる。
(1st process) The process which adjusts the particle size of raw material carbon material The graphite mentioned above is used for the raw material carbon material used for manufacture of the negative electrode material for non-aqueous secondary batteries of this invention.
原料炭素材は第1工程において次のような粒度に調整することが好ましい。即ち、得られる原料炭素材の平均粒子径(d50)は、好ましくは1μm以上、より好ましくは2μm以上、更に好ましくは3μm以上であり、一方、好ましくは80μm以下、より好ましくは50μm以下、更に好ましくは35μm以下、特に好ましくは20μm以下、とりわけ好ましくは10μm以下、最も好ましくは8μm以下である。 The raw carbon material is preferably adjusted to the following particle size in the first step. That is, the average particle diameter (d50) of the obtained raw material carbon material is preferably 1 μm or more, more preferably 2 μm or more, still more preferably 3 μm or more, while preferably 80 μm or less, more preferably 50 μm or less, and even more preferably. Is 35 μm or less, particularly preferably 20 μm or less, particularly preferably 10 μm or less, and most preferably 8 μm or less.
d50が上記範囲にある場合、球形化黒鉛のLiイオンの挿入・脱離サイトとして利用できるエッジの量が増大するため低温出力特性やサイクル特性が向上する傾向にある。さらに、球形化黒鉛の円形度を高く調整することができるため、Liイオン拡散の屈曲度を下げられるため粒子間空隙中の電解液移動がスムーズになり、急速充放電特性が向上する。また、d50が上記範囲にある場合、造粒工程中に生成する微粉を、造粒された黒鉛(以降、造粒炭素材と称す。)となる母材に付着或いは母材の内部に包む込みながら造粒することが可能になる。この結果、球形化度が高く微粉が少なく、4nmから150nmの細孔が十分に大きな造粒炭素材を得ることができる。 When d50 is in the above range, the amount of edges that can be used as Li ion insertion / desorption sites in the spheroidized graphite increases, so the low-temperature output characteristics and cycle characteristics tend to be improved. Furthermore, since the circularity of the spheroidized graphite can be adjusted to be high, the bending degree of Li ion diffusion can be lowered, so that the electrolyte solution moves smoothly in the interparticle voids, and the rapid charge / discharge characteristics are improved. Further, when d50 is in the above range, the fine powder generated during the granulation step adheres to the base material to be granulated graphite (hereinafter referred to as a granulated carbon material) or is wrapped inside the base material. It becomes possible to granulate. As a result, a granulated carbon material having a high degree of spheroidization, a small amount of fine powder, and sufficiently large pores of 4 nm to 150 nm can be obtained.
原料炭素材のd50を上記範囲に調整する方法として、例えば(天然)黒鉛粒子を粉砕及び/又は分級する方法が挙げられる。 As a method for adjusting the d50 of the raw material carbon material to the above range, for example, there is a method of pulverizing and / or classifying (natural) graphite particles.
粉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、機械式粉砕機、気流式粉砕機、旋回流式粉砕機等が挙げられる。具体的には、ボールミル、振動ミル、ピンミル、攪拌ミル、ジェットミル、サイクロンミル、ターボミル等が挙げられる。特に、d50が10μm以下の黒鉛粒子を得る場合には、気流式粉砕機や旋回流式粉砕機を用いることが好ましい。 There are no particular restrictions on the apparatus used for pulverization, for example, the coarse pulverizer includes a shearing mill, jaw crusher, impact crusher, cone crusher, etc., and the intermediate pulverizer includes a roll crusher, hammer mill, etc. Examples of the fine pulverizer include a mechanical pulverizer, an airflow pulverizer, and a swirl flow pulverizer. Specific examples include a ball mill, a vibration mill, a pin mill, a stirring mill, a jet mill, a cyclone mill, and a turbo mill. In particular, when obtaining graphite particles having a d50 of 10 μm or less, it is preferable to use an airflow pulverizer or a swirl flow pulverizer.
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。
There is no particular limitation on 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. In this case, 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.
また、第一工程で得られる、原料炭素材としては以下のような物性を満足することが好ましい。 Further, it is preferable that the raw material carbon material obtained in the first step satisfies the following physical properties.
原料炭素材のX線広角回折法による002面の面間隔(d002)及び結晶子の大きさ(Lc)は、通常、d002が3.37Å以下でLcが900Å以上であり、d002が3.36Å以下でLcが950Å以上であることが好ましい。d002及びLcは、炭素材バルクの結晶性を示す値であり、d002の値が小さいほど、またLcが大きいほど、結晶性が高い炭素材であることを示し、黒鉛層間に入るリチウムの量が理論値に近づくので容量が増加する。結晶性が低過ぎると高結晶性黒鉛を電極に用いた場合の、高容量で、かつ不可逆容量が低いという優れた電池特性が発現しにくくなる傾向にある。d002とLcは、上記範囲が組み合わされていることが特に好ましい。 The surface spacing (d002) of the 002 plane and the crystallite size (Lc) of the raw carbon material by X-ray wide angle diffraction method are usually such that d002 is 3.37 mm or less, Lc is 900 mm or more, and d002 is 3.36 mm. In the following, it is preferable that Lc is 950 mm or more. d002 and Lc are values indicating the crystallinity of the carbon material bulk. The smaller the d002 value and the larger the Lc, the higher the crystallinity of the carbon material. The capacity increases as it approaches the theoretical value. If the crystallinity is too low, excellent battery characteristics such as a high capacity and a low irreversible capacity when high crystalline graphite is used for the electrode tend to be hardly exhibited. It is particularly preferable that d002 and Lc are combined in the above ranges.
X線回折は次の手法により測定する。まず、炭素粉末に総量の約15重量%のX線標準高純度シリコン粉末を加えて混合したものを材料とし、グラファイトモノクロメーターで単色化したCuKα線を線源とし、反射式ディフラクトメーター法で広角X線回折曲線を測定する。その後、学振法を用いて面間隔(d002)及び結晶子の大きさ(Lc)を求める。 X-ray diffraction is measured by the following method. First, carbon powder was mixed with about 15% by weight of X-ray standard high-purity silicon powder, and the material was CuKα rays monochromatized with a graphite monochromator. The reflection diffractometer method was used. A wide-angle X-ray diffraction curve is measured. Thereafter, the interplanar spacing (d002) and the crystallite size (Lc) are obtained using the Gakushin method.
原料炭素材の充填構造は、粒子の大きさ、形状、粒子間相互作用力の程度等によって左右されるが、本発明では充填構造を定量的に議論する指標の一つとしてタップ密度を適用することも可能である。本発明者らの検討では、真密度と平均粒子径がほぼ等しい黒鉛質粒子では、形状が球状で粒子表面が平滑であるほど、タップ密度が高い値を示すことが確認されている。すなわち、タップ密度を上げるためには、粒子の形状を球状に近づけ、粒子表面の平滑さを保つことが重要である。粒子形状が球状に近づき粒子表面が平滑であると、粉体の充填性も大きく向上する。原料炭素材のタップ密度は、好ましくは0.1g/cm3以上であり、より好ましくは0.15g/cm3以上であり、更に好ましくは0.2g/cm3以上であり、特に好ましくは0.3g/cm3以上である。タップ密度は実施例で後述する方法により測定する。 The filling structure of the raw material carbon material depends on the size, shape, degree of interaction force between particles, etc., but in the present invention, tap density is applied as one of the indicators for quantitatively discussing the filling structure. It is also possible. In the study by the present inventors, it has been confirmed that, in the case of graphite particles having a true density and an average particle diameter substantially equal, the tap density increases as the shape is spherical and the particle surface is smoother. That is, in order to increase the tap density, it is important to keep the particle shape close to a sphere and to keep the particle surface smooth. When the particle shape approaches a spherical shape and the particle surface is smooth, the powder filling property is greatly improved. The tap density of the raw material carbon material is preferably 0.1 g / cm 3 or more, more preferably 0.15 g / cm 3 or more, still more preferably 0.2 g / cm 3 or more, and particularly preferably 0. .3 g / cm 3 or more. The tap density is measured by the method described later in the examples.
原料炭素材のアルゴンイオンレーザーラマンスペクトルは粒子の表面の性状を現す指標として利用されている。原料炭素材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、好ましくは0.05以上0.9以下であり、より好ましくは0.05以上0.7以下であり、更に好ましくは0.05以上0.5以下である。R値は炭素粒子の表面近傍(粒子表面から100Å位まで)の結晶性を表す指標であり、R値が小さいほど結晶性が高い、あるいは結晶状態が乱れていないことを示す。ラマンスペクトルは以下に示す方法により測定する。具体的には、測定対象粒子をラマン分光器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すると共に、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。なお、アルゴンイオンレーザー光の波長は514.5nmとする。 The argon ion laser Raman spectrum of the raw carbon material is used as an index indicating the surface properties of the particles. 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 raw carbon material is preferably 0.05 to 0.9, more preferably 0 .05 or more and 0.7 or less, more preferably 0.05 or more and 0.5 or less. The R value is an index representing the crystallinity in the vicinity of the surface of the carbon particle (from the particle surface to about 100 °), and the smaller the R value, the higher the crystallinity or the disordered crystal state. The Raman spectrum is measured by the method shown below. Specifically, the sample particles are naturally dropped into a Raman spectrometer measurement cell, the sample is filled, and the measurement cell is irradiated with an argon ion laser beam, and the measurement cell is placed in a plane perpendicular to the laser beam. Measure while rotating. Note that the wavelength of the argon ion laser light is 514.5 nm.
(第2工程)原料炭素材と造粒剤とを混合する工程
本発明の実施形態で用いる造粒剤は、1)前記原料炭素材を造粒する工程時に液体、2)造粒材が非晶質炭素となる有機化合物を含む、及び3)造粒剤が有機溶剤を含まないか、有機溶剤を含む場合、有機溶剤の内、少なくとも1種は引火点を有さない、又は引火点を有するときには該引火点が5℃以上、の条件を満足するものである。
(2nd process) The process which mixes a raw material carbon material and a granulating agent The granulating agent used by embodiment of this invention is liquid at the process of granulating the said raw material carbon material, 2) The granulating material is non- 3) If the granulating agent does not contain an organic solvent or contains an organic solvent, at least one of the organic solvents does not have a flash point or has a flash point. When it has, the flash point satisfies the condition of 5 ° C. or more.
上記要件を満たす造粒剤を有することで、続く第3工程における原料炭素材を造粒する工程の際に、原料炭素材間を造粒剤が液架橋することにより、原料炭素材間に液架橋内の毛管負圧と液の表面張力によって生じる引力が粒子間に液架橋付着力として働くため、原料炭素材間の液架橋付着力が増大し、原料炭素材がより強固に付着することが可能となる。 By having a granulating agent that satisfies the above requirements, the granulating agent liquid-crosslinks between the raw material carbon materials in the subsequent step of granulating the raw material carbon material in the third step, so that the liquid between the raw material carbon materials. The attractive force generated by the capillary negative pressure in the bridge and the surface tension of the liquid acts as the liquid cross-linking adhesion between the particles, so the liquid cross-linking adhesion between the raw carbon materials increases, and the raw carbon material adheres more firmly. It becomes possible.
本発明においては、原料炭素材間を造粒剤が液架橋することによる原料炭素材間の液架橋付着力の強さはγcosθの値に比例する(ここで、γ:液の表面張力、θ:液と粒子の接触角)。すなわち、原料炭素材を造粒する際に、造粒剤は原料炭素材との濡れ性が高いことが好ましく、具体的にはγcosθ>0となるようにcosθ>0となる造粒剤を選択するのが好ましく、造粒剤の下記測定方法で測定した黒鉛との接触角θが90°未満であることが好ましい。 In the present invention, the strength of the liquid cross-linking adhesive force between the raw material carbon materials due to the liquid agent cross-linking between the raw material carbon materials is proportional to the value of γ cos θ (where γ: surface tension of the liquid, θ : Contact angle between liquid and particles). That is, when granulating the raw material carbon material, it is preferable that the granulating agent has high wettability with the raw material carbon material. Specifically, a granulating agent that satisfies cos θ> 0 is selected so that γ cos θ> 0. The contact angle θ with the graphite measured by the following measuring method of the granulating agent is preferably less than 90 °.
(黒鉛との接触角θの測定方法)
HOPG表面に1.2μLの造粒剤を滴下し、濡れ広がりが収束して一秒間の接触角θの変化率が3%以下となったとき(定常状態ともいう)の接触角を接触角測定装置(協和界面社製自動接触角計DM−501)にて測定する。ここで、25℃における粘度が500cP以下の造粒剤を用いる場合には25℃における値を、25℃における粘度が500cPより大きい造粒剤を用いる場合には、粘度が500cP以下となる温度まで加温した温度における接触角θの測定値とする。
(Measurement method of contact angle θ with graphite)
Contact angle measurement when 1.2 μL of granulating agent is dropped on the HOPG surface and the wetting spread converges and the change rate of the contact angle θ per second becomes 3% or less (also called steady state). It measures with an apparatus (Kyowa Interface Co., Ltd. automatic contact angle meter DM-501). Here, when using a granulating agent having a viscosity at 25 ° C. of 500 cP or less, the value at 25 ° C. is used, and when using a granulating agent having a viscosity at 25 ° C. of more than 500 cP, the viscosity reaches 500 cP or less. The measured value of the contact angle θ at the heated temperature.
さらに、原料炭素材と造粒剤の接触角θが0°に近いほど、γcosθ値が大きくなるため、黒鉛粒子間の液架橋付着力が増大し、黒鉛粒子同士がより強固に付着することが可能となる。従って、前記造粒剤の黒鉛との接触角θは85°以下であることがより好ましく、80°以下であることが更に好ましく、50°以下であることがこと更に好ましく、30°以下であることが特に好ましく、20°以下であることが最も好ましい。 Furthermore, as the contact angle θ between the raw carbon material and the granulating agent is closer to 0 °, the γ cos θ value increases, so that the liquid-crosslinking adhesion between graphite particles increases and the graphite particles adhere more firmly. It becomes possible. Accordingly, the contact angle θ of the granulating agent with graphite is more preferably 85 ° or less, further preferably 80 ° or less, further preferably 50 ° or less, and more preferably 30 ° or less. It is particularly preferable that the angle is 20 ° or less.
表面張力(γ)が大きい造粒剤を使用することによっても、γcosθ値が大きくなり黒鉛粒子の付着力は向上するため、γは好ましくは0以上、より好ましくは15以上、更に好ましくは30以上である。造粒剤の表面張力(γ)は、表面張力計(例えば、協和界面科学株式会社製DCA−700)を用いてWilhelmy法により測定することができる。 Even when a granulating agent having a large surface tension (γ) is used, the γ cos θ value is increased and the adhesion of graphite particles is improved. Therefore, γ is preferably 0 or more, more preferably 15 or more, and further preferably 30 or more. It is. The surface tension (γ) of the granulating agent can be measured by a Wilhelmy method using a surface tension meter (for example, DCA-700 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
また、粒子の移動に伴う液橋の伸びに対する抵抗成分として粘性力が働き、その大きさは粘度に比例する。このため、原料炭素材を造粒する造粒工程時において液体であれば造粒剤の粘度は特段限定されないが、造粒工程時において1cP以上であることが好ましい。 In addition, a viscous force acts as a resistance component against the elongation of the liquid bridge accompanying the movement of particles, and the magnitude thereof is proportional to the viscosity. For this reason, if it is a liquid at the time of the granulation process which granulates a raw material carbon material, the viscosity of a granulating agent will not be specifically limited, However, It is preferable that it is 1 cP or more at the time of a granulation process.
造粒剤の、25℃における粘度は1cP以上100000cP以下であることが好ましく、5cP以上10000cP以下であることがより好ましく、10cP以上8000cP以下であることが更に好ましく、50cP以上6000cP以下であることが特に好ましい。粘度が上記範囲内にあると、原料炭素材を造粒する際に、ローターやケーシングとの衝突等の衝撃力による付着粒子の脱離を防ぐことが可能となる。 The viscosity of the granulating agent at 25 ° C. is preferably 1 cP or more and 100,000 cP or less, more preferably 5 cP or more and 10000 cP or less, further preferably 10 cP or more and 8000 cP or less, and 50 cP or more and 6000 cP or less. Particularly preferred. When the viscosity is within the above range, it is possible to prevent the adhered particles from being detached due to an impact force such as a collision with the rotor or casing when the raw carbon material is granulated.
本発明で用いる造粒剤の粘度は、レオメーター(例えば、Rheometric Scientific社製ARES)を用い、カップに測定対象(ここでは造粒剤)を適量入れ、所定の温度に調節して測定する。せん断速度100s−1におけるせん断応力が0.1Pa以上の場合にはせん断速度100s−1で測定した値を、せん断速度100s−1におけるせん断応力が0.1Pa未満の場合には1000s−1で測定した値を、せん断速度1000s−1におけるせん断応力が0.1Pa未満の場合にはせん断応力が0.1
Pa以上となるせん断速度で測定した値を、本明細における粘度と定義する。なお、用いるスピンドルを低粘度流体に適した形状とすることでもせん断応力を0.1Pa以上とすることができる。
The viscosity of the granulating agent used in the present invention is measured by using a rheometer (for example, ARES manufactured by Rheometric Scientific Co.), putting an appropriate amount of a measuring object (in this case, a granulating agent) in a cup and adjusting the temperature to a predetermined temperature. When the shear stress at a shear rate of 100 s −1 is 0.1 Pa or more, the value measured at the shear rate of 100 s −1 is measured, and when the shear stress at the shear rate of 100 s −1 is less than 0.1 Pa, measured at 1000 s −1 . When the shear stress at a shear rate of 1000 s −1 is less than 0.1 Pa, the shear stress is 0.1.
A value measured at a shear rate of Pa or higher is defined as a viscosity in the present specification. Note that the shear stress can be set to 0.1 Pa or more by making the spindle to be used a shape suitable for a low-viscosity fluid.
また造粒剤の、前記原料炭素材と造粒材を混合する際の粘度は1cP以上1000cP以下であることが好ましく、5cP以上800cP以下であることがより好ましく、10cP以上600cP以下であることが更に好ましく、20cP以上500cP以下であることが特に好ましい。粘度が上記範囲内にあると、原料炭素材に造粒材が均一に付着し、原料炭素材を造粒する際に、ローターやケーシングとの衝突等の衝撃力による付着粒子の脱離を防ぐことが可能となり、また、1nmから4nmの微細孔に造粒材が入り込み後工程で非晶質炭素となることによって本微細孔を低減でき、低温入出力特性や高温保存特性に優れた負極材を製造することが可能となるため好ましい。前記原料炭素材を造粒する工程時における粘度は、後述する有機溶剤の添加や、混合温度の制御により調整することができる。 Further, the viscosity of the granulating agent when mixing the raw material carbon material and the granulated material is preferably 1 cP or more and 1000 cP or less, more preferably 5 cP or more and 800 cP or less, and more preferably 10 cP or more and 600 cP or less. More preferably, it is 20 cP or more and 500 cP or less. When the viscosity is within the above range, the granulated material uniformly adheres to the raw carbon material, and when the raw carbon material is granulated, the adhering particles are prevented from being detached due to impact force such as collision with the rotor or casing. In addition, it is possible to reduce the fine pores by the granulation material entering amorphous pores in the 1 nm to 4 nm pores to become amorphous carbon in the subsequent process, and the negative electrode material having excellent low-temperature input / output characteristics and high-temperature storage characteristics Is preferable because it can be manufactured. The viscosity at the time of granulating the raw material carbon material can be adjusted by adding an organic solvent described later and controlling the mixing temperature.
また、本発明の実施形態で用いる造粒剤は、非晶質炭素となる有機化合物を含むものである。これにより、1nmから4nmの微細孔に造粒材が入り込み非晶質炭素となることで本微細孔を低減できるため低温入出力特性や高温保存特性に優れた負極材を製造することができる。例えば、石油系や石炭系の重質油やタールやピッチ、ポリビニルアルコール、ポリアクリルニトリル、フェノール樹脂、セルロース等の樹脂が挙げられ、必要により水系溶媒、もしくは引火点を有さない、あるいは引火点を有するときは引火点が5℃以上の有期溶剤等を用いて希釈することができる。これらの中でも、非晶質炭素として微細孔を生成しにくく、1nmから4nmの微細孔をより効率的に低減できるため、ソフトカーボンである石油系や石炭系の重質油やタールやピッチ等を含むものが好ましい。 The granulating agent used in the embodiment of the present invention contains an organic compound that becomes amorphous carbon. Thus, since the granulated material enters amorphous pores into 1 nm to 4 nm and becomes amorphous carbon, the fine pores can be reduced, and thus a negative electrode material excellent in low temperature input / output characteristics and high temperature storage characteristics can be manufactured. For example, petroleum-based or coal-based heavy oil, tar, pitch, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, phenol resin, cellulose resin, etc. are included, and water-based solvent or flash point is not necessary or flash point if necessary. Can be diluted with a solvent having a flash point of 5 ° C. or higher. Among these, since it is hard to produce micropores as amorphous carbon, and micropores of 1 nm to 4 nm can be reduced more efficiently, petroleum-based or coal-based heavy oil such as soft carbon, tar, pitch, etc. The inclusion is preferred.
さらに、本発明の実施形態で用いる造粒剤は、有機溶剤を含まないか、有機溶剤を含む場合、有機溶剤の内、少なくとも1種は引火点を有さない、あるいは引火点を有するときは引火点が5℃以上のものである。これにより、続く第3工程における原料炭素材を造粒する際に、衝撃や発熱に誘発される造粒剤の引火、火災、及び爆発の危険を防止することができるため、安定的に効率よく製造を実施することができる。 Furthermore, when the granulating agent used in the embodiment of the present invention does not contain an organic solvent or contains an organic solvent, at least one of the organic solvents does not have a flash point or has a flash point. The flash point is 5 ° C or higher. As a result, when granulating the raw material carbon material in the subsequent third step, it is possible to prevent the risk of ignition, fire, and explosion of the granulating agent induced by impact or heat generation, so that it can be stably and efficiently performed. Manufacturing can be carried out.
引火点5℃以上の有機溶剤としては、流動パラフィン等のパラフィン系オイルやオレフィン系オイルやナフテン系オイルや芳香族系オイル等の合成油、植物系油脂類や動物系脂肪族類やエステル類や高級アルコール類等の天然油;キシレン、イソプロピルベンゼン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン等のアルキルベンゼン;メチルナフタレン、エチルナフタレン、プロピルナフタレン等のアルキルナフタレン;スチレン等のアリルベンゼン、アリルナフタレン等の芳香族炭化水素類;オクタン、ノナン、デカン等の脂肪族炭化水素類;メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類や、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸アミル等のエステル類;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、メトキシプロパノール、メトキシプロピル−2−アセテート、メトキシメチルブタノール、メトキシブチルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル等のグリコール類誘導体類
;1,4−ジオキサン等のエーテル類;ジメチルホルムアミド、ピリジン、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン等の含窒素有機化合物;ジメチルスルホキシド等の含硫黄有機化合物;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエタン、クロロベンゼン等の含ハロゲン有機化合物、及びそれらこれらの混合物等が挙げられ、例えばトルエンのような引火点が低い化合物は含まれない。これらの有機溶剤は単体で造粒剤としても用いることができる。なお、本明細書において、引火点は、公知の方法により測定できる。
Organic solvents with a flash point of 5 ° C or higher include paraffinic oils such as liquid paraffin, olefinic oils, naphthenic oils and aromatic oils, vegetable oils, animal aliphatics, esters, Natural oils such as higher alcohols; alkylbenzenes such as xylene, isopropylbenzene, ethylbenzene, and propylbenzene; alkylnaphthalenes such as methylnaphthalene, ethylnaphthalene, and propylnaphthalene; aromatic hydrocarbons such as allylbenzene such as styrene, and allylnaphthalene; Aliphatic hydrocarbons such as octane, nonane and decane; ketones such as methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone and cyclohexanone; esters such as propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate and amyl acetate; methanol, ethanol, propanol, Nord, isopropyl alcohol, isobutyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, glycerin and other alcohols; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, Triethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monobutyl ether, methoxypropanol, methoxypropyl-2-acetate, methoxymethylbutanol, methoxybutyl acetate, diethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, Glycol derivatives such as reethylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monophenyl ether; ethers such as 1,4-dioxane; dimethylformamide, pyridine, 2-pyrrolidone, N-methyl-2 -Nitrogen-containing organic compounds such as pyrrolidone; Sulfur-containing organic compounds such as dimethyl sulfoxide; Halogen-containing organic compounds such as dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, dichloroethane, trichloroethane, chlorobenzene, and mixtures thereof. Such a compound having a low flash point is not included. These organic solvents can be used alone as a granulating agent. In the present specification, the flash point can be measured by a known method.
原料炭素材と造粒剤を混合する方法として、例えば、原料炭素材と造粒剤とをミキサーやニーダーを用いて混合する方法や、有機化合物を低粘度希釈溶媒(有機溶剤)に溶解させた造粒剤と原料炭素材を混合した後に該希釈溶媒(有機溶剤)を除去する方法等が挙げられる。これらの中でも、有機化合物中の炭素質物となる成分が多いほど1nmから4nmの微細孔をより効率的に低減できるため、原料炭素材と造粒剤とをミキサーやニーダーを用いて混合する方法が好ましい。また、続く第3工程にて原料炭素材を造粒する際に、造粒装置に造粒剤と原料炭素材とを投入して、原料炭素材と造粒剤を混合する工程と造粒する工程とを同時に行う方法も挙げられる。 As a method of mixing the raw carbon material and the granulating agent, for example, a method of mixing the raw carbon material and the granulating agent using a mixer or a kneader, or an organic compound dissolved in a low viscosity diluent solvent (organic solvent). Examples thereof include a method of removing the dilution solvent (organic solvent) after mixing the granulating agent and the raw material carbon material. Among these, since the fine pores of 1 nm to 4 nm can be more efficiently reduced as the amount of the carbonaceous material in the organic compound increases, there is a method of mixing the raw material carbon material and the granulating agent using a mixer or a kneader. preferable. In addition, when the raw material carbon material is granulated in the subsequent third step, the granulation device and the raw material carbon material are added to the granulating apparatus, and the raw material carbon material and the granulating agent are mixed and granulated. The method of performing a process simultaneously is also mentioned.
造粒剤の添加量は、原料炭素材100重量部に対して好ましくは0.1重量部以上、より好ましくは1重量部以上、更に好ましくは3重量部以上、より更に好ましくは6重量部以上、こと更に好ましくは10重量部以上、特に好ましくは12重量部以上、最も好ましくは15重量部以上であり、好ましくは1000重量部以下、より好ましくは100重量部以下、更に好ましくは80重量部以下、特に好ましくは50重量部以下、最も好ましくは30重量部以下である。上記範囲内にあると、粒子間付着力の低下による球形化度の低下や、装置への原料炭素材の付着による生産性の低下といった問題が生じ難くなる。 The amount of the granulating agent added is preferably 0.1 parts by weight or more, more preferably 1 part by weight or more, still more preferably 3 parts by weight or more, and still more preferably 6 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the raw carbon material. More preferably 10 parts by weight or more, particularly preferably 12 parts by weight or more, most preferably 15 parts by weight or more, preferably 1000 parts by weight or less, more preferably 100 parts by weight or less, still more preferably 80 parts by weight or less. Particularly preferred is 50 parts by weight or less, and most preferred is 30 parts by weight or less. Within the above range, problems such as a decrease in spheroidization due to a decrease in adhesion between particles and a decrease in productivity due to adhesion of the raw carbon material to the apparatus are less likely to occur.
(第3工程)原料炭素材を造粒する工程(原料炭素材に対して球形化処理を行う工程)
炭素材は、原料炭素材に衝撃圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を与えることにより球形化処理(以下、造粒とも称する)を施したものであることが好ましい。また、該球形化黒鉛は、複数の鱗片状又は鱗状黒鉛、及び磨砕された黒鉛微粉からなるものであることが好ましく、特に複数の鱗片状黒鉛からなるものであることが特に好ましい。
(Third step) Step of granulating raw material carbon material (step of spheroidizing raw material carbon material)
The carbon material is preferably one obtained by subjecting the raw material carbon material to a spheroidizing treatment (hereinafter also referred to as granulation) by giving mechanical action such as impact compression, friction, shearing force and the like. Further, the spheroidized graphite is preferably composed of a plurality of scaly or scaly graphites and ground graphite fine powder, and particularly preferably composed of a plurality of scaly graphites.
本発明は、少なくとも衝撃、圧縮、摩擦、及びせん断力のいずれかの力学的エネルギーを付与して原料炭素材を造粒する造粒工程を有することが好ましい。この工程に用いる装置としては、例えば、衝撃力を主体に、原料炭素材の相互作用も含めた圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を繰り返し与える装置を用いることができる。 The present invention preferably has a granulation step of granulating the raw material carbon material by applying at least one of mechanical energy of impact, compression, friction and shear force. As an apparatus used in this step, for example, an apparatus that repeatedly gives mechanical action such as compression, friction, shearing force including interaction of raw material carbon materials mainly with impact force can be used.
具体的には、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、内部に導入された原料炭素材に対して衝撃、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が好ましい。また、原料炭素材を循環させることによって機械的作用を繰り返し与える機構を有するものであるのが好ましい。 Specifically, it has a rotor with a large number of blades installed inside the casing, and the rotor rotates at a high speed, so that the raw material carbon material introduced inside is a machine such as impact, compression, friction, shear force, etc. An apparatus that imparts a functional effect and performs surface treatment is preferable. Moreover, it is preferable to have a mechanism that repeatedly gives mechanical action by circulating the raw carbon material.
このような装置としては、例えば、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロン、クリプトロンオーブ(アーステクニカ社製)、CFミル(宇部興産社製)、メカノフュージョンシステム、ノビルタ、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)、COMPOSI(日本コークス工業製)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好ましい。 As such an apparatus, for example, a hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), kryptron, kryptron orb (manufactured by Earth Technica), CF mill (manufactured by Ube Industries), mechano-fusion system, nobilta, faculty ( Hosokawa Micron Co., Ltd.), Theta Composer (manufactured by Tokuju Kogakusho Co., Ltd.), COMPOSI (manufactured by Nippon Coke Industries), and the like. Among these, a hybridization system manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. is preferable.
前記装置を用いて処理する場合、例えば、回転するローターの周速度は好ましくは30
m/秒以上、より好ましくは50m/秒以上、更に好ましくは60m/秒以上、特に好ましくは70m/秒以上、最も好ましくは80m/秒以上であり、好ましくは100m/秒以下である。上記範囲内であると、より効率的に球形化と同時に微粉の母材への付着や母材による内包を行うことができるため好ましい。
When processing using the apparatus, for example, the peripheral speed of the rotating rotor is preferably 30.
m / sec or more, more preferably 50 m / sec or more, further preferably 60 m / sec or more, particularly preferably 70 m / sec or more, most preferably 80 m / sec or more, and preferably 100 m / sec or less. Within the above range, it is preferable because the fine powder can be adhered to the base material and enclosed by the base material at the same time as the spheroidization.
また、原料炭素材に機械的作用を与える処理は、単に原料炭素材を通過させるだけでも可能であるが、原料炭素材を30秒以上、装置内を循環又は滞留させて処理するのが好ましく、より好ましくは1分以上、更に好ましくは3分以上、特に好ましくは5分以上、装置内を循環又は滞留させて処理する。 In addition, the treatment that gives mechanical action to the raw carbon material can be performed simply by passing the raw carbon material, but it is preferable to circulate or retain the raw carbon material in the apparatus for 30 seconds or more, More preferably, the treatment is performed by circulating or staying in the apparatus for 1 minute or more, more preferably 3 minutes or more, particularly preferably 5 minutes or more.
また造粒剤の、前記原料炭素材を造粒する工程時における粘度は1cP以上であることが好ましく、5cP以上であることがより好ましく、10cP以上であることが更に好ましく、20cP以上であることが特に好ましく、一方、1000cP以下であることが好ましく、800cP以下であることがより好ましく、600cP以下であることが更に好ましく、500cP以下であることが特に好ましい。粘度が上記範囲内にあると、造粒材の存在下で原料炭素材を造粒する際に、ローターやケーシングとの衝突等の衝撃力による付着粒子の脱離を防ぐことが可能となり、また、1nmから4nmの微細孔に造粒材が入り込み後工程で非晶質炭素となることによって本微細孔を低減でき、低温入出力特性や高温保存特性に優れた負極材を製造することが可能となるため好ましい。前記原料炭素材を造粒する工程時における粘度は、有機溶剤の添加や、造粒処理温度の制御により調整することができる。 Further, the viscosity of the granulating agent during the step of granulating the raw material carbon material is preferably 1 cP or more, more preferably 5 cP or more, further preferably 10 cP or more, and 20 cP or more. Is preferably 1000 cP or less, more preferably 800 cP or less, still more preferably 600 cP or less, and particularly preferably 500 cP or less. When the viscosity is within the above range, when the raw carbon material is granulated in the presence of the granulating material, it is possible to prevent the adhered particles from being detached due to impact force such as collision with the rotor or casing. The granulated material enters the 1 to 4 nm micropores and becomes amorphous carbon in the subsequent process. This micropore can be reduced, and it is possible to produce a negative electrode material with excellent low-temperature input / output characteristics and high-temperature storage characteristics. This is preferable. The viscosity at the time of granulating the raw carbon material can be adjusted by adding an organic solvent or controlling the granulation temperature.
また原料炭素材を造粒する工程においては、原料炭素材を、その他の物質存在下で造粒してもよく、その他の物質としては、例えばリチウムと合金化可能な金属或いはその酸化物、鱗片状黒鉛、鱗状黒鉛、磨砕された黒鉛微粉、非晶質炭素、及び生コークス等が挙げられる。原料炭素材以外の物質と併せて造粒することで様々なタイプの粒子構造の非水系二次電池用負極材を製造できる。 Further, in the step of granulating the raw material carbon material, the raw material carbon material may be granulated in the presence of other substances. Examples of other substances include metals that can be alloyed with lithium or oxides thereof, scales, and the like. Examples thereof include flake graphite, scaly graphite, ground graphite fine powder, amorphous carbon, and raw coke. Various types of particle structure negative electrode materials for non-aqueous secondary batteries can be manufactured by granulating together with substances other than the raw carbon material.
また、原料炭素材や造粒剤や上記その他の物質は上記装置内に一度に全量投入してもよく、分けて逐次投入してもよく、連続投入してもよい。また、原料炭素材や造粒剤や上記その他の物質は上記装置内に同時に投入してもよく、混合して投入してもよく、別々に投入してもよい。原料炭素材と造粒剤と上記その他の物質を同時に混合してもよいし、原料炭素材と造粒剤を混合したものに上記その他の物質を添加してもよいし、その他の物質と造粒剤を混合したものに原料炭素材を添加してもよい。粒子設計に併せて、別途適切なタイミングで添加・混合することができる。 In addition, the raw material carbon material, the granulating agent, and the other substances may be charged all at once into the apparatus, may be sequentially charged separately, or may be continuously charged. In addition, the raw carbon material, the granulating agent and the other substances may be charged simultaneously into the apparatus, may be mixed and may be charged separately. The raw material carbon material, the granulating agent, and the above-mentioned other substances may be mixed simultaneously, or the above-mentioned other substances may be added to the mixture of the raw carbon material and the granulating agent. A raw material carbon material may be added to a mixture of granules. In addition to the particle design, it can be added and mixed separately at an appropriate timing.
炭素材の球形化処理の際には、球形化処理中に生成する微粉を母材に付着、及び/又は球形化粒子に内包しながら球形化処理することがより好ましい。球形化処理中に生成する微粉を母材に付着、及び/又は球形化粒子に内包しながら球形化処理することにより、4nmから150nmの細孔が十分に大きく、粒子内空隙構造がより緻密化された造粒炭素材を得ることができる。このため、Liイオンの挿入・脱離サイトとして利用できるエッジの量が増大し、且つ電解液が粒子内空隙へと有効且つ効率的に行き渡り、粒子内のLiイオン挿入脱離サイトを効率的に利用できるようになるため、良好な低温出力特性やサイクル特性を示す傾向がある。また、母材に付着する微粉は球形化処理中に生成したものに限らず、鱗片状黒鉛粒度調整の際に同時に微粉を含むよう調整してもよいし、別途適切なタイミングで添加・混合してもよい。 In the spheroidizing treatment of the carbon material, it is more preferable to spheroidize the fine powder generated during the spheroidizing treatment while adhering to the base material and / or enclosing it in the spheroidized particles. By attaching the fine powder generated during the spheronization treatment to the base material and / or spheronizing while encapsulating in the spheroidized particles, the pores of 4 nm to 150 nm are sufficiently large, and the void structure in the particles becomes more dense. The obtained granulated carbon material can be obtained. For this reason, the amount of edges that can be used as Li ion insertion / desorption sites is increased, and the electrolyte is effectively and efficiently spread to the voids in the particles, so that the Li ion insertion / desorption sites in the particles are efficiently Since it can be used, it tends to exhibit good low-temperature output characteristics and cycle characteristics. In addition, the fine powder adhering to the base material is not limited to that generated during the spheronization treatment, and may be adjusted so as to include fine powder at the same time as the scaly graphite particle size adjustment, or added and mixed separately at an appropriate timing. May be.
微粉を母材に付着、及び球形化粒子に内包させるために、鱗片状黒鉛粒子−鱗片状黒鉛粒子間、鱗片状黒鉛粒子−微粉粒子間、及び微粉粒子−微粉粒子間の付着力を強くすることが好ましい。粒子間の付着力として、具体的には、粒子間介在物を介さないファンデル
ワールス力や静電引力、粒子間介在物を介する物理的及び/又は化学的架橋力等が挙げられる。
In order to attach fine powder to the base material and encapsulate it in the spheroidized particles, the adhesion between the flaky graphite particles and the flaky graphite particles, between the flaky graphite particles and the fine powder particles, and between the fine powder particles and the fine powder particles is strengthened. It is preferable. Specific examples of the adhesion force between particles include van der Waals force and electrostatic attraction without intervening inclusions, and physical and / or chemical crosslinking force via interparticle inclusions.
ファンデルワールス力は、平均粒子径(d50)が100μmを境に小さくなるほど[自重]<[付着力]となる。このため、球形化黒鉛の原料となる鱗片状黒鉛(原料炭素材)の平均粒子径(d50)が小さいほど粒子間付着力が増し、微粉が母材に付着、及び球形化粒子に内包された状態となりやすく好ましい。鱗片状黒鉛の平均粒子径(d50)は、好ましくは1μm以上、より好ましくは2μm以上、更に好ましくは3μm以上で、好ましくは80μm以下、より好ましくは50μm以下、更に好ましくは35μm以下、特に好ましくは20μm以下、とりわけ好ましくは10μm以下、最も好ましくは8μm以下である。 The van der Waals force becomes [self weight] <[adhesion force] as the average particle diameter (d50) becomes smaller at 100 μm as a boundary. For this reason, the smaller the average particle diameter (d50) of the flaky graphite (raw carbon material) that is the raw material of the spheroidized graphite, the greater the interparticle adhesion force, and the fine powder adheres to the base material and is encapsulated in the spheroidized particles. It is preferable because it tends to be in a state. The average particle diameter (d50) of the flaky graphite is preferably 1 μm or more, more preferably 2 μm or more, further preferably 3 μm or more, preferably 80 μm or less, more preferably 50 μm or less, still more preferably 35 μm or less, particularly preferably. It is 20 μm or less, particularly preferably 10 μm or less, and most preferably 8 μm or less.
粒子間介在物を介する物理的及び/又は化学的架橋力としては、液体性介在物、固体性介在物、を介する物理的及び/又は化学的架橋力が挙げられる。上記化学的架橋力としては、粒子と粒子間介在物との間で化学反応、焼結、メカノケミカル効果等により、共有結合、イオン結合、水素結合等が形成された場合の架橋力が挙げられる。 Examples of the physical and / or chemical cross-linking force through interparticle inclusions include physical and / or chemical cross-linking force through liquid inclusions and solid inclusions. Examples of the chemical cross-linking force include the cross-linking force when a covalent bond, an ionic bond, a hydrogen bond, or the like is formed between a particle and an inclusion between particles due to a chemical reaction, sintering, a mechanochemical effect, or the like. .
(第4工程)造粒剤の一部及び有機溶剤を除去する工程
本発明においては、前記造粒剤の一部及び有機溶剤を除去する工程を有していることが好ましい。造粒剤の一部及び有機溶剤を除去する方法としては、例えば、溶剤により洗浄する方法や、熱処理により造粒剤の一部及び有機溶剤を揮発・分解除去する方法が挙げられる。
(4th process) The process of removing a part of granulating agent and organic solvent In this invention, it is preferable to have the process of removing a part of said granulating agent and organic solvent. Examples of the method for removing a part of the granulating agent and the organic solvent include a method of washing with a solvent and a method of volatilizing and decomposing and removing a part of the granulating agent and the organic solvent by heat treatment.
このときの熱処理温度は、好ましくは60℃以上、より好ましくは100℃以上、更に好ましくは200℃以上、特に好ましくは300℃以上、とりわけ好ましくは400℃以上、最も好ましくは500℃であり、好ましくは1500℃以下、より好ましくは1000℃以下、更に好ましくは800℃以下である。熱処理温度が上記範囲内にあると、十分に造粒剤を揮発・分解除去でき生産性を向上できる。 The heat treatment temperature at this time is preferably 60 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher, further preferably 200 ° C. or higher, particularly preferably 300 ° C. or higher, particularly preferably 400 ° C. or higher, and most preferably 500 ° C., preferably Is 1500 ° C. or lower, more preferably 1000 ° C. or lower, and still more preferably 800 ° C. or lower. When the heat treatment temperature is within the above range, the granulating agent can be sufficiently volatilized and decomposed to improve productivity.
熱処理時間は、好ましくは0.5〜48時間、より好ましくは1〜40時間、更に好ましくは2〜30時間、特に好ましくは3〜24時間である。熱処理時間が上記範囲内にあると、十分に造粒剤を揮発・分解除去でき生産性を向上できる。 The heat treatment time is preferably 0.5 to 48 hours, more preferably 1 to 40 hours, still more preferably 2 to 30 hours, and particularly preferably 3 to 24 hours. When the heat treatment time is within the above range, the granulating agent can be sufficiently volatilized and decomposed to improve productivity.
熱処理の雰囲気は、大気雰囲気等の活性雰囲気、もしくは、窒素雰囲気やアルゴン雰囲気等の不活性雰囲気があげられ、200℃〜300℃で熱処理する場合には特段制限はないが、300℃以上で熱処理を行う場合には、黒鉛表面の酸化を防止する観点で、窒素雰囲気やアルゴン雰囲気等の不活性雰囲気が好ましい。 The atmosphere of the heat treatment includes an active atmosphere such as an air atmosphere or an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere and an argon atmosphere. When heat treatment is performed at 200 ° C. to 300 ° C., there is no particular limitation, but the heat treatment is performed at 300 ° C. or more. When performing the above, an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere is preferable from the viewpoint of preventing oxidation of the graphite surface.
(第5工程)造粒炭素材に原料炭素材より結晶性が低い炭素質物を添着する工程
本発明では、造粒炭素材に、さらに原料炭素材より結晶性が低い炭素質物を添着する工程を有する。この工程によれば、表面の少なくとも一部に非晶質炭素質物を有する黒鉛が得られるため、これを用いた非水系二次電池用負極と電解液との副反応が少なく高容量で、低温入出力特性や高温保存特性に優れた非水系二次電池用負極材を得ることができる。
(Fifth step) Step of attaching a carbonaceous material having lower crystallinity than the raw carbon material to the granulated carbon material In the present invention, a step of attaching a carbonaceous material having lower crystallinity than the raw carbon material to the granulated carbon material Have. According to this step, graphite having an amorphous carbonaceous material on at least a part of the surface is obtained, so that there is little side reaction between the negative electrode for non-aqueous secondary battery using this and the electrolyte solution, high capacity, low temperature A negative electrode material for a non-aqueous secondary battery excellent in input / output characteristics and high-temperature storage characteristics can be obtained.
造粒炭素材への非晶質炭素質物の添着(複合化)処理は非晶質炭素質物となる有機化合物と、造粒炭素材を混合し、非酸化性雰囲気下、好ましくは窒素、アルゴン、二酸化炭素等の流通下に加熱して、有機化合物を非晶質炭素化させる処理である。非晶質炭素質物となる具体的な有機化合物としては、石油系や石炭系の重質油やタールやピッチ、具体的には軟質ないし硬質の種々のコールタールピッチや石炭液化油等の炭素系重質油、原油の常圧又は減圧蒸留残渣油等の石油系重質油、ナフサ分解によるエチレン製造の副生物である
分解系重質油等種々のものを用いることができる。
The amorphous carbonaceous material is attached (composited) to the granulated carbon material by mixing the organic compound that becomes the amorphous carbonaceous material and the granulated carbon material, and in a non-oxidizing atmosphere, preferably nitrogen, argon, It is the process which heats under distribution | circulation of a carbon dioxide etc., and makes an organic compound amorphous carbonization. Specific organic compounds that become amorphous carbonaceous materials include petroleum-based and coal-based heavy oils, tars and pitches, specifically various soft and hard coal-tar pitches and coal-based liquids such as coal liquefied oils. Various oils such as heavy oil, petroleum heavy oil such as crude oil at normal pressure or reduced pressure distillation residue, and cracked heavy oil which is a byproduct of ethylene production by naphtha cracking can be used.
また、分解系重質油を熱処理することで得られるエチレンタールピッチ、FCCデカントオイル、アシュランドピッチ等の熱処理ピッチ等を挙げることができる。さらにポリ塩化ビニル、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール等のビニル系高分子と3−メチルフェノールホルムアルデヒド樹脂、3,5−ジメチルフェノールホルムアルデヒド樹脂等の置換フェノール樹脂、アセナフチレン、デカシクレン、アントラセン等の芳香族炭化水素、フェナジンやアクリジン等の窒素環化合物、チオフェン等のイオウ環化合物等を挙げることができる。また、固相で炭素化を進行させる有機化合物としては、セルロース等の天然高分子、ポリ塩化ビニリデンやポリアクリロニトリル等の鎖状ビニル樹脂、ポリフェニレン等の芳香族系ポリマー;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、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂;フルフリルアルコールのような熱硬化性樹脂原料等を挙げることができる。これらの中でも、非晶質炭素として微細孔を生成しにくく、1nmから4nmの微細孔をより効率的に低減できるため、ソフトカーボンである石油系や石炭系の重質油やタールやピッチが好ましい。 Moreover, heat treatment pitches such as ethylene tar pitch, FCC decant oil, and Ashland pitch obtained by heat-treating cracked heavy oil can be exemplified. Furthermore, vinyl polymers such as polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl butyral, and polyvinyl alcohol, substituted phenol resins such as 3-methylphenol formaldehyde resin and 3,5-dimethylphenol formaldehyde resin, and aromatics such as acenaphthylene, decacyclene, and anthracene Examples thereof include hydrocarbons, nitrogen ring compounds such as phenazine and acridine, sulfur ring compounds such as thiophene, and the like. Examples of organic compounds that promote carbonization in the solid phase include natural polymers such as cellulose, chain vinyl resins such as polyvinylidene chloride and polyacrylonitrile, aromatic polymers such as polyphenylene; furfuryl alcohol resin, phenol- Examples thereof include thermosetting resins such as formaldehyde resin and polyimide resin; thermosetting resin raw materials such as furfuryl alcohol. Among these, since it is hard to produce micropores as amorphous carbon and micropores of 1 nm to 4 nm can be reduced more efficiently, petroleum-based or coal-based heavy oil, tar, or pitch that is soft carbon is preferable. .
造粒炭素材と非晶質炭素質物となる有機化合物とを混合する方法として、例えば、原料炭素材と造粒剤とをミキサーやニーダーを用いて混合する方法や有機化合物を低粘度希釈溶媒(有機溶剤)に溶解させた造粒剤と原料炭素材を混合した後に該希釈溶媒(有機溶剤)を除去する方法等が挙げられる。これらの中でも、有機化合物中の炭素質物となる成分が多いほど1nmから4nmの微細孔をより効率的に低減できるため、原料炭素材と造粒剤とをミキサーやニーダーを用いて混合する方法が好ましい。 As a method of mixing the granulated carbon material and the organic compound that becomes the amorphous carbonaceous material, for example, a method of mixing the raw material carbon material and the granulating agent using a mixer or a kneader or a low viscosity diluent solvent ( Examples thereof include a method of removing the diluted solvent (organic solvent) after mixing the granulating agent dissolved in the organic solvent) and the raw material carbon material. Among these, since the fine pores of 1 nm to 4 nm can be more efficiently reduced as the amount of the carbonaceous material in the organic compound increases, there is a method of mixing the raw material carbon material and the granulating agent using a mixer or a kneader. preferable.
また、造粒炭素材と炭素質物となる有機化合物とを混合する際の、炭素質物となる有機化合物の粘度は1cP以上1000cP以下であることが好ましく、5cP以上800cP以下であることがより好ましく、10cP以上600cP以下であることが更に好ましく、20cP以上500cP以下であることが特に好ましい。粘度が上記範囲内にあると、造粒炭素材の1nmから4nmの微細孔に炭素質物となる有機化合物が入り込み、焼成により非晶質炭素となることによって本微細孔を低減でき、低温入出力特性や高温保存特性に優れた負極材を製造することが可能となるため好ましい。 The viscosity of the organic compound that becomes the carbonaceous material when mixing the granulated carbon material and the organic compound that becomes the carbonaceous material is preferably 1 cP or more and 1000 cP or less, more preferably 5 cP or more and 800 cP or less. More preferably, it is 10 cP or more and 600 cP or less, and particularly preferably 20 cP or more and 500 cP or less. When the viscosity is within the above range, the organic compound that becomes a carbonaceous material enters fine pores of 1 nm to 4 nm in the granulated carbon material, and the fine pores can be reduced by forming amorphous carbon by firing. Since it becomes possible to manufacture the negative electrode material excellent in the characteristic and the high temperature storage characteristic, it is preferable.
造粒炭素材と炭素質物となる有機化合物とを混合する際の混合温度は、通常炭素質物となるとなる有機化合物の軟化点以上であり、好ましくは軟化点より10℃以上高い温度、より好ましくは軟化点より20℃以上高い温度、更に好ましくは30℃以上高い温度、特に好ましくは50℃以上高い温度、通常450℃以下、好ましくは250℃以下で行われる。加熱温度が低すぎると、炭素質物前駆体となる有機化合物の粘度が高くなって混合が困難となり被覆形態が不均一となる虞があり、加熱温度が高すぎると炭素質物前駆体となる有機化合物の揮発と重縮合によって混合系の粘度が高くなって混合が困難となり被覆形態が不均一となる虞がある。 The mixing temperature at the time of mixing the granulated carbon material and the organic compound that becomes the carbonaceous material is usually higher than the softening point of the organic compound that becomes the carbonaceous material, preferably higher than the softening point by 10 ° C., more preferably The temperature is 20 ° C. or more higher than the softening point, more preferably 30 ° C. or more, particularly preferably 50 ° C. or more, usually 450 ° C. or less, preferably 250 ° C. or less. If the heating temperature is too low, the viscosity of the organic compound that becomes the carbonaceous material precursor becomes high and mixing becomes difficult and the coating form may become uneven. If the heating temperature is too high, the organic compound that becomes the carbonaceous material precursor Due to volatilization and polycondensation, the viscosity of the mixed system becomes high and mixing becomes difficult and the coating form may become non-uniform.
加熱温度(焼成温度)は混合物の調製に用いた有機化合物により異なるが、通常は500℃以上、好ましくは600℃以上、より好ましくは700℃以上に加熱して黒鉛表面の少なくとも一部に非晶質炭素を添着させる。加熱温度の上限は有機化合物の炭化物が、混合物中の鱗片状黒鉛の結晶構造と同等の結晶構造に達しない温度であり、加熱温度の上限は通常は2000℃、好ましくは1800℃、より好ましくは1700℃、更に好ましくは1600℃である。 The heating temperature (firing temperature) varies depending on the organic compound used for the preparation of the mixture, but is usually 500 ° C. or higher, preferably 600 ° C. or higher, more preferably 700 ° C. or higher. Add carbonaceous material. The upper limit of the heating temperature is a temperature at which the carbide of the organic compound does not reach a crystal structure equivalent to that of the scaly graphite in the mixture, and the upper limit of the heating temperature is usually 2000 ° C., preferably 1800 ° C., more preferably 1700 ° C, more preferably 1600 ° C.
上述したような処理を行った後、次いで解砕、粉砕及び分級処理を適宜組み合わせて施すことにより、炭素質物複合炭素材とすることができる。また、形状は任意であるが、平均粒子径は、通常2〜50μmであり、5〜35μmが好ましく、特に8〜30μmであ
る。
After performing the treatment as described above, the carbonaceous material composite carbon material can be obtained by appropriately combining crushing, pulverization and classification treatment. Although the shape is arbitrary, the average particle size is usually 2 to 50 μm, preferably 5 to 35 μm, particularly 8 to 30 μm.
〔非水系二次電池用負極〕
本発明の非水系二次電池用負極(以下、「本発明の負極」と称する場合がある。)は、集電体と、該集電体上に形成された活物質層とを備え、該活物質層が本発明の負極材を含有するものである。
[Negative electrode for non-aqueous secondary battery]
A negative electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “negative electrode of the present invention”) includes a current collector and an active material layer formed on the current collector, The active material layer contains the negative electrode material of the present invention.
本発明の負極材を用いて負極を作製するには、負極材に結着樹脂を配合したものを水性又は有機系媒体でスラリーとし、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。 In order to produce a negative electrode using the negative electrode material of the present invention, a mixture of a negative electrode material and a binder resin is made into a slurry with an aqueous or organic medium, and if necessary, a thickener is added thereto and applied to a current collector. And then dry.
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、イソプレンゴム及びエチレン・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、ポリイミド、ポリアクリル酸、及び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・イソプレン及びスチレンブロック共重合体並びに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、及びエチレンと炭素数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及び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、N−メチルピロリドン及びジメチルホルムアミドを用いることができる。 As the binder resin, it is preferable to use a resin that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte and water-insoluble. For example, rubbery polymers such as styrene / butadiene rubber, isoprene rubber and ethylene / propylene rubber; synthetic resins such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyimide, polyacrylic acid, and aromatic polyamide; Polymers and hydrogenated products thereof, thermoplastic elastomers such as styrene / ethylene / butadiene, styrene copolymers, styrene / isoprene and styrene block copolymers and hydrides thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, ethylene / Soft resinous polymer such as vinyl acetate copolymer and copolymer of ethylene and α-olefin having 3 to 12 carbon atoms; polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer, polyvinylidene fluoride, polypentafluoro Professional Fluorinated polymers such as polyphenylene and poly hexafluoropropylene may be used. As the organic medium, for example, N-methylpyrrolidone and dimethylformamide can be used.
結着樹脂は、負極材100重量部に対して通常は0.1重量部以上、好ましくは0.2重量部以上用いるのが好ましい。結着樹脂の使用量を負極材100重量部に対して0.1重量部以上とすることで、負極材料相互間や負極材料と集電体との結着力が十分となり、負極から負極材料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。 The binder resin is usually used in an amount of 0.1 parts by weight or more, preferably 0.2 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the negative electrode material. By setting the amount of the binder resin used to be 0.1 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the negative electrode material, the binding force between the negative electrode materials and between the negative electrode material and the current collector is sufficient, and the negative electrode material is transferred from the negative electrode to the negative electrode material. It is possible to prevent a decrease in battery capacity and deterioration in recycling characteristics due to peeling.
また、結着樹脂の使用量は負極材100重量部に対して10重量部以下とするのが好ましく、7重量部以下とするのがより好ましい。結着樹脂の使用量を負極材100重量部に対して10重量部以下とすることにより、負極の容量の減少を防ぎ、かつリチウムイオン等のアルカリイオンの負極材料への出入が妨げられる等の問題を防ぐことができる。 Further, the amount of the binder resin used is preferably 10 parts by weight or less, more preferably 7 parts by weight or less, with respect to 100 parts by weight of the negative electrode material. By reducing the amount of binder resin used to 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the negative electrode material, it is possible to prevent the capacity of the negative electrode from decreasing and to prevent the entry and exit of alkaline ions such as lithium ions into the negative electrode material. The problem can be prevented.
スラリーに添加する増粘材としては、例えば、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、ポリビニルアルコール並びにポリエチレングリコール等が挙げられる。これらの中でも好ましいのはカルボキシメチルセルロースである。増粘材は負極材料100重量部に対して、通常0.1〜10重量部、特に0.2〜7重量部となるように用いるのが好ましい。 Examples of the thickener added to the slurry include water-soluble celluloses such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose, polyvinyl alcohol, and polyethylene glycol. Among these, carboxymethyl cellulose is preferable. The thickener is preferably used in an amount of usually 0.1 to 10 parts by weight, particularly 0.2 to 7 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the negative electrode material.
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、例えば、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタン及び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、ネット及びパンチングメタル等を用いることも好ましい。 As the negative electrode current collector, for example, copper, copper alloy, stainless steel, nickel, titanium, and carbon that are conventionally known to be usable for this purpose may be used. The shape of the current collector is usually a sheet, and it is also preferable to use a surface with irregularities, a net, a punching metal, or the like.
集電体に負極材と結着樹脂のスラリーを塗布・乾燥した後は、加圧して集電体上に形成された活物質層の密度を大きくして負極活物質層の単位体積当たりの電池容量を大きくするのが好ましい。活物質層の密度は1.2〜1.8g/cm3の範囲にあることが好まし
く、1.3〜1.6g/cm3であることがより好ましい。活物質層の密度を上記下限値以上とすることで、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。また、活物質層の密度を上記上限値以下とすることで、電極内の粒子間空隙が減少に伴い空隙に保持される電解液量が減り、リチウム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性が小さくなるのを防ぐことができる。
After the slurry of the negative electrode material and the binder resin is applied to the current collector and dried, the density of the active material layer formed on the current collector is increased by pressing to increase the battery per unit volume of the negative electrode active material layer. It is preferable to increase the capacity. Density of the active material layer is preferably in the range of 1.2~1.8g / cm 3, more preferably 1.3~1.6g / cm 3. By setting the density of the active material layer to be equal to or higher than the above lower limit value, it is possible to prevent a decrease in battery capacity accompanying an increase in electrode thickness. In addition, by setting the density of the active material layer to be equal to or less than the above upper limit value, the amount of electrolyte solution retained in the voids decreases as the interparticle voids in the electrode decrease, and the mobility of alkali ions such as lithium ions decreases. It is possible to prevent the rapid charge / discharge performance from being reduced.
本発明の負極材を用いて形成した負極活物質層の水銀圧入法による10nm〜100000nmの範囲の細孔容量は、0.05mL/gであることが好ましく、0.1ml/g以上であることがより好ましい。細孔容量を0.05mL/g以上とすることによりリチウムイオン等のアルカリイオンの出入りの面積が大きくなる。 The negative electrode active material layer formed using the negative electrode material of the present invention preferably has a pore volume in the range of 10 nm to 100,000 nm by the mercury intrusion method of 0.05 mL / g, preferably 0.1 ml / g or more. Is more preferable. By setting the pore volume to 0.05 mL / g or more, the area in and out of alkali ions such as lithium ions is increased.
〔非水系二次電池〕
本発明の非水系二次電池は、正極及び負極、並びに電解質を備える非水系二次電池であって、負極として、本発明の負極を用いたものである。特に、本発明の非水系二次電池に用いる正極及び負極は、通常、Liイオンを吸蔵、放出可能なリチウムイオン二次電池であることが好ましい。
[Non-aqueous secondary battery]
The non-aqueous secondary battery of the present invention is a non-aqueous secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, and uses the negative electrode of the present invention as the negative electrode. In particular, the positive electrode and the negative electrode used in the non-aqueous secondary battery of the present invention are usually preferably lithium ion secondary batteries capable of inserting and extracting Li ions.
本発明の非水系二次電池は、上記の本発明の負極を用いる以外は、常法に従って製造することができる。特に、本発明の非水系二次電池は、[負極の容量]/[正極の容量]の値を1.01〜1.5に設計することが好ましく、1.2〜1.4に設計することがより好ましい。 The non-aqueous secondary battery of the present invention can be produced according to a conventional method except that the negative electrode of the present invention is used. In particular, the non-aqueous secondary battery of the present invention is preferably designed to have a value of [negative electrode capacity] / [positive electrode capacity] of 1.01 to 1.5, and 1.2 to 1.4. It is more preferable.
[正極]
本発明の非水系二次電池の正極の活物質となる正極材としては、例えば、基本組成がLiCoO2で表されるリチウムコバルト複合酸化物、LiNiO2で表されるリチウムニッケル複合酸化物、LiMnO2及びLiMn2O4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等を用いればよい。更にはTiS2、FeS2、Nb3S4、Mo3S4、CoS2、V2O5、CrO3、V3O3、FeO2、GeO2及びLiNi0.33Mn0.33Co0.33O2、LiFePO4等を用いればよい。
[Positive electrode]
Examples of the positive electrode material serving as the positive electrode active material of the non-aqueous secondary battery of the present invention include a lithium cobalt composite oxide whose basic composition is represented by LiCoO 2 , a lithium nickel composite oxide represented by LiNiO 2 , and LiMnO. A lithium transition metal composite oxide such as lithium manganese composite oxide represented by 2 and LiMn 2 O 4 , a transition metal oxide such as manganese dioxide, a mixture of these composite oxides, or the like may be used. Furthermore 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 and LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0 .33 O 2 , LiFePO 4, or the like may be used.
前記正極材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製造することができる。なお、スラリー中にはアセチレンブラック、ケッチェンブラック等の導電材を含有させることが好ましい。また、必要に応じて増粘材を含有させてもよい。なお、結着材及び増粘剤としては、この用途に周知のもの、例えば負極の製造に用いるものとして例示したものを用いることができる。 A positive electrode can be produced by slurrying a mixture of the positive electrode material and a binder resin with an appropriate solvent, applying the slurry to a current collector, and drying. The slurry preferably contains a conductive material such as acetylene black or ketjen black. Moreover, you may contain a thickener as needed. In addition, as a binder and a thickener, what is well-known for this use, for example, what was illustrated as what is used for manufacture of a negative electrode can be used.
導電材の配合量は正極材100重量部に対し、0.5〜20重量部が好ましく、1〜15重量部がより好ましい。また、増粘材の配合量は正極材100重量部に対し、0.2〜10重量部が好ましく、0.5〜7重量部がより好ましい。更に、正極材100重量部に対する結着樹脂の配合量は、結着樹脂を水でスラリー化する場合には0.2〜10重量部が好ましく、0.5〜7重量部がより好ましく、一方、結着樹脂をN−メチルピロリドン等の結着樹脂を溶解する有機溶媒でスラリー化する場合には0.5〜20重量部が好ましく、1〜15重量部がより好ましい。 The blending amount of the conductive material is preferably 0.5 to 20 parts by weight and more preferably 1 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the positive electrode material. Further, the blending amount of the thickener is preferably 0.2 to 10 parts by weight, and more preferably 0.5 to 7 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the positive electrode material. Furthermore, the blending amount of the binder resin with respect to 100 parts by weight of the positive electrode material is preferably 0.2 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 7 parts by weight when the binder resin is slurried with water. When the binder resin is slurried with an organic solvent that dissolves the binder resin such as N-methylpyrrolidone, 0.5 to 20 parts by weight is preferable, and 1 to 15 parts by weight is more preferable.
正極集電体としては、例えば、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ及びタンタル等並びにこれらの合金が挙げられる。これらの中でもアルミニウム、チタン及びタンタル並びにその合金が好ましく、アルミニウム及びその合金が最も好ましい。 Examples of the positive electrode current collector include aluminum, titanium, zirconium, hafnium, niobium and tantalum, and alloys thereof. Among these, aluminum, titanium and tantalum and alloys thereof are preferable, and aluminum and alloys thereof are most preferable.
[電解液]
電解液は、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。
[Electrolyte]
As the electrolytic solution, a solution in which various lithium salts are dissolved in a conventionally known non-aqueous solvent can be used.
非水溶媒としては、例えば、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。通常はこれらの2種以上を混合して用いる。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混合して用いることが好ましい。 Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and vinylene carbonate, chain carbonates such as dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate and diethyl carbonate, and cyclic esters such as γ-butyrolactone. , Crown ether, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydrofuran, 1,2-dimethyltetrahydrofuran and cyclic ethers such as 1,3-dioxolane, chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane, and the like may be used. Usually, a mixture of two or more of these is used. Of these, it is preferable to use a mixture of a cyclic carbonate and a chain carbonate, or another solvent.
電解液には、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、プロパンスルトン及び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よい。更に、ジフェニルエーテル及び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よい。 Compounds such as vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, succinic anhydride, maleic anhydride, propane sultone and diethyl sulfone, difluorophosphates such as lithium difluorophosphate, and the like may be added to the electrolytic solution. Furthermore, an overcharge inhibitor such as diphenyl ether and cyclohexylbenzene may be added.
非水溶媒に溶解させる電解質としては、例えば、LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3CF2SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)及びLiC(CF3SO2)3等が挙げられる。電解液中の電解質の濃度は通常0.5〜2mol/Lであり、好ましくは0.6〜1.5mol/Lである。 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 ), LiC (CF 3 SO 2 ) 3 and the like. The concentration of the electrolyte in the electrolytic solution is usually 0.5 to 2 mol / L, preferably 0.6 to 1.5 mol / L.
[セパレータ]
正極と負極との間に介在させるセパレータを用いることが好ましい。このようなセパレータとしては、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ことが好ましい。
[Separator]
It is preferable to use a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. As such a separator, it is preferable to use a porous sheet or nonwoven fabric of polyolefin such as polyethylene or polypropylene.
以下、実施例により本発明の内容を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例によって限定されるものではない。なお、以下の実施例における各種の製造条件や評価結果の値は、本発明の実施態様における上限又は下限の好ましい値としての意味を持つものであり、好ましい範囲は前記した上限又は下限の値と、下記実施例の値又は実施例同士の値との組み合わせで規定される範囲であってもよい。 EXAMPLES Hereinafter, the content of the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist. In addition, the value of various manufacturing conditions and evaluation results in the following examples has a meaning as a preferable value of the upper limit or the lower limit in the embodiment of the present invention, and the preferable range is the above upper limit or lower limit value. A range defined by a combination of values of the following examples or values of the examples may be used.
<電極シートの作製>
実施例又は比較例の負極材を用い、活物質層密度1.35±0.03g/cm3の活物質層を有する極板を作製した。具体的には、負極材50.00±0.02gに、1質量%カルボキシメチルセルロースナトリウム塩水溶液を50.00±0.02g(固形分換算で0.500g)、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1.00±0.05g(固形分換算で0.5g)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。
<Production of electrode sheet>
Using the negative electrode material of Example or Comparative Example, an electrode plate having an active material layer with an active material layer density of 1.35 ± 0.03 g / cm 3 was produced. Specifically, 50.00 ± 0.02 g of negative electrode material, 50.00 ± 0.02 g of 1 mass% carboxymethylcellulose sodium salt aqueous solution (0.500 g in terms of solid content), and styrene having a weight average molecular weight of 270,000 -Aqueous dispersion of butadiene rubber 1.00 ± 0.05 g (0.5 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10μmの銅箔上に、負極材料が6.00±0.3mg/cm2付着するように、伊藤忠マシニング製小型ダイコーターを用いて幅10cmに塗布し、直径20cmのローラを用いてロールプレスして、活物質層の密度が1.35±0.03g/cm3になるよう調整し電極シートを得た。 This slurry was applied to a width of 10 cm using a small die coater made by ITOCHU machining so that the negative electrode material would be 6.00 ± 0.3 mg / cm 2 on a 10 μm thick copper foil as a current collector. Then, roll pressing was performed using a roller having a diameter of 20 cm to adjust the density of the active material layer to 1.35 ± 0.03 g / cm 3 to obtain an electrode sheet.
<非水系二次電池(ラミネート型電池)の作製方法>
上記方法で作製した、負極材料が6.00±0.3mg/cm2付着し、活物質層の密度が1.35±0.03g/cm3となるように調整した電極シートを4cm×3cmに切り出し負極とし、NMCからなる正極を同面積で切り出し、負極と正極の間にはセパレータ(多孔性ポリエチレンフィルム製)を置き、組み合わせた。エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジメチルカーボネートの混合溶媒(容積比=3:3:4)に、LiPF6を1.2mol/Lになるように溶解させた電解液を200μl注液してラミネート型電池を作製した。
<Production method of non-aqueous secondary battery (laminated battery)>
Produced by the above method, the negative electrode material is 6.00 ± 0.3mg / cm 2 to adhere, 4 cm × 3 cm the adjusted electrode sheet such that the density of the active material layer is 1.35 ± 0.03g / cm 3 A positive electrode made of NMC was cut out in the same area, and a separator (made of a porous polyethylene film) was placed between the negative electrode and the positive electrode. A laminate type battery was prepared by injecting 200 μl of an electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate (volume ratio = 3: 3: 4) to a concentration of 1.2 mol / L. Was made.
<低温出力特性>
上記非水電解液二次電池の作製法により作製したラミネート型非水電解液二次電池を用いて、下記の測定方法で低温出力特性を測定した。
<Low temperature output characteristics>
Using the laminate type non-aqueous electrolyte secondary battery produced by the method for producing the non-aqueous electrolyte secondary battery, low temperature output characteristics were measured by the following measuring method.
充放電サイクルを経ていない非水電解液二次電池に対して、25℃で電圧範囲4.1V〜3.0V、電流値0.2C(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする、以下同様)にて3サイクル、電圧範囲4.2V〜3.0V、電流値0.2Cにて(充電時には4.2Vにて定電圧充電をさらに2.5時間実施)2サイクル、初期充放電を行った。 For non-aqueous electrolyte secondary batteries that have not undergone charge / discharge cycles, a voltage range of 4.1 V to 3.0 V at 25 ° C., a current value of 0.2 C (the rated capacity with a discharge capacity of 1 hour rate is discharged in 1 hour) 3C for the current value to be 1C, the same applies hereinafter), voltage range of 4.2V to 3.0V, current value of 0.2C (at the time of charging 4.2V constant voltage charging for another 2.5 hours) Implementation) Initial charge and discharge was performed for 2 cycles.
さらに、SOC50%まで電流値0.2Cで充電を行った後、−30℃の低温環境下で、1/8C、1/4C、1/2C、1.5C、2Cの各電流値で2秒間定電流放電させ、各々の条件の放電における2秒後の電池電圧の降下を測定し、それらの測定値から充電上限電圧を3Vとした際に、2秒間に流すことのできる電流値Iを算出し、3×I(W)という式で計算される値をそれぞれの電池の低温出力特性とした。 Furthermore, after charging at a current value of 0.2 C to SOC 50%, in a low temperature environment of −30 ° C., each current value of 1/8 C, 1/4 C, 1/2 C, 1.5 C, 2 C is 2 seconds. Measure the drop in battery voltage after 2 seconds of discharge under each condition, and calculate the current value I that can flow for 2 seconds when the upper limit of charge voltage is 3V. The value calculated by the formula 3 × I (W) was used as the low temperature output characteristic of each battery.
<高温保存特性>
上記非水電解液二次電池の作製法により作製したラミネート型非水電解液二次電池を用いて、下記の測定方法で高温保存特性を測定した。
<High temperature storage characteristics>
High temperature storage characteristics were measured by the following measuring method using a laminate type non-aqueous electrolyte secondary battery produced by the above non-aqueous electrolyte secondary battery production method.
充放電サイクルを経ていない非水電解液二次電池に対して、25℃で電圧範囲4.1V〜3.0V、電流値0.2C(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする、以下同様)にて3サイクル、電圧範囲4.2V〜3.0V、電流値0.2Cにて(充電時には4.2Vにて定電圧充電をさらに2.5時間実施)2サイクル、初期充放電を行った。 For non-aqueous electrolyte secondary batteries that have not undergone charge / discharge cycles, a voltage range of 4.1 V to 3.0 V at 25 ° C., a current value of 0.2 C (the rated capacity with a discharge capacity of 1 hour rate is discharged in 1 hour) 3C for the current value to be 1C, the same applies hereinafter), voltage range of 4.2V to 3.0V, current value of 0.2C (at the time of charging 4.2V constant voltage charging for another 2.5 hours) Implementation) Initial charge and discharge was performed for 2 cycles.
さらに、SOC80%まで電流値0.2Cで充電を行った後、60℃で2週間保存処理を行った。その後、電流値0.2Cにて放電を行った後、さらに電流値0.2Cにて充放電を行い(充電時には4.2Vにて定電圧充電をさらに2.5時間実施)、上記5サイクル行った後の放電容量(上記、電圧範囲4.1V〜3.0Vにて3サイクル、電圧範囲4.2V〜3.0V、電流値0.2Cにて2サイクル行った後の放電容量)に対する保存後の放電容量の比を高温保存特性として%で表した。 Furthermore, after charging at a current value of 0.2 C to SOC 80%, storage processing was performed at 60 ° C. for 2 weeks. Then, after discharging at a current value of 0.2 C, charging and discharging were further performed at a current value of 0.2 C (at the time of charging, constant voltage charging was further performed for 2.5 hours at 4.2 V), and the above five cycles To the discharge capacity after the discharge (the discharge capacity after two cycles at the voltage range of 4.1V to 3.0V, the voltage range of 4.2V to 3.0V and the current value of 0.2C) The ratio of the discharge capacity after storage was expressed in% as the high temperature storage characteristics.
(実施例1)
d50=100μm、d(002)=3.36Å、(ラマンR値)=0.17である鱗片状天然黒鉛を粉砕室内部に粉砕羽及び気流式分級機構を有する乾式旋回流式粉砕機にて循環粉砕し、d50=8.9μm、d(002)=3.36Å、(ラマンR値)=0.22、(タップ密度)=0.49g/cm3である天然黒鉛(A1)を得た。得られた天然黒鉛(A1)100gに造粒剤としてコールタール(軟化点≦25℃、引火点70℃)12gを添加して、コールタールの粘度が80cPになるよう加熱撹拌混合し、造粒剤が均一に添着した天然黒鉛を得た。得られた造粒剤が均一に添着した天然黒鉛(B1)を加温状態のまま奈良機械製作所製ハイブリダイゼーションシステムNHS−1型へ投入し、ロ
ーター周速度85m/秒で10分間の機械的作用による球形化処理を行った。得られた球形化天然黒鉛(C1)と非晶質炭素前駆体としてコールタール(軟化点≦25℃、引火点70℃)とを混合機で、コールタールの粘度が80cPになるよう加熱混合し、不活性ガス中で1300℃で熱処理を施した後、焼成物を解砕・分級処理することにより、黒鉛と非晶質炭素とが複合化した負極材を得た。焼成収率から、得られた負極材において、黒鉛と非晶質炭素との質量比率(黒鉛:非晶質炭素)は1:0.05であることが確認された。
Example 1
A scaly natural graphite having d50 = 100 μm, d (002) = 3.36 Å, (Raman R value) = 0.17 was crushed in a dry swirl flow crusher having a crushing blade and an airflow classification mechanism inside the crushing chamber. Circulating and pulverizing to obtain natural graphite (A1) having d 50 = 8.9 μm, d (002) = 3.36 Å, (Raman R value) = 0.22, and (tap density) = 0.49 g / cm 3. It was. To 100 g of the obtained natural graphite (A1), 12 g of coal tar (softening point ≦ 25 ° C., flash point of 70 ° C.) is added as a granulating agent, and the mixture is heated and mixed with stirring so that the viscosity of coal tar becomes 80 cP, and granulated. Natural graphite with a uniform agent was obtained. The obtained natural graphite (B1) uniformly impregnated with the granulating agent is charged into a hybridization system NHS-1 manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. while being heated, and the mechanical action for 10 minutes at a rotor peripheral speed of 85 m / sec. The spheroidizing process was performed. The obtained spheroidized natural graphite (C1) and coal tar (softening point ≦ 25 ° C., flash point 70 ° C.) as an amorphous carbon precursor were mixed with heat in a mixer so that the viscosity of coal tar was 80 cP. Then, after heat treatment at 1300 ° C. in an inert gas, the fired product was crushed and classified to obtain a negative electrode material in which graphite and amorphous carbon were combined. From the firing yield, it was confirmed that the mass ratio of graphite to amorphous carbon (graphite: amorphous carbon) was 1: 0.05 in the obtained negative electrode material.
前記測定法にて、得られたサンプルのSAa、SAb、ラマンR値、O/C、熱重量減少率、円形度、d50、BET−SA、タップ密度、低温出力特性及び高温保存特性を測定した。結果を表−1に示す。 SA a , SA b , Raman R value, O / C, thermal weight loss rate, circularity, d50, BET-SA, tap density, low-temperature output characteristics and high-temperature storage characteristics of the obtained sample by the above measurement method It was measured. The results are shown in Table-1.
(実施例2)
黒鉛と非晶質炭素との質量比率(黒鉛:非晶質炭素)は1:0.065とした以外は実施例1と同様の方法にて、黒鉛と非晶質炭素とが複合化した負極材を得た。これを用いて実施例1と同様の測定を行った結果を表−1に示す。
(Example 2)
Negative electrode in which graphite and amorphous carbon are combined in the same manner as in Example 1 except that the mass ratio of graphite and amorphous carbon (graphite: amorphous carbon) is 1: 0.065. The material was obtained. Table 1 shows the results of measurements performed in the same manner as in Example 1.
(実施例3)
黒鉛と非晶質炭素との質量比率(黒鉛:非晶質炭素)は1:0.08とした以外は実施例1と同様の方法にて、黒鉛と非晶質炭素とが複合化した負極材を得た。これを用いて実施例1と同様の測定を行った結果を表−1に示す。
(Example 3)
A negative electrode in which graphite and amorphous carbon are combined in the same manner as in Example 1 except that the mass ratio of graphite to amorphous carbon (graphite: amorphous carbon) is 1: 0.08. The material was obtained. Table 1 shows the results of measurements performed in the same manner as in Example 1.
(実施例4)
天然黒鉛(A1)100gに造粒剤として軟化点70℃のコールタールピッチ12gを添加して、コールタールピッチの粘度が350cPになるよう加熱撹拌混合し、造粒剤が均一に添着した天然黒鉛(B2)を得た。得られた造粒剤が均一に添着した天然黒鉛(B2)を加温状態のまま奈良機械製作所製ハイブリダイゼーションシステムNHS−1型へ投入し、ローター周速度85m/秒で10分間の機械的作用による球形化処理を行った。得られた球形化天然黒鉛(C2)と非晶質炭素前駆体として軟化点70℃のコールタールピッチとを混合機で、コールタールピッチの粘度が350cPになるよう加熱混合し、不活性ガス中で1300℃で熱処理を施した後、焼成物を解砕・分級処理することにより、黒鉛と非晶質炭素とが複合化した負極材を得た。焼成収率から、得られた負極材において、黒鉛と非晶質炭素との質量比率(黒鉛:非晶質炭素)は1:0.08であることが確認された。これを用いて実施例1と同様の測定を行った結果を表−1に示す。
Example 4
100 g of natural graphite (A1) is added with 12 g of coal tar pitch having a softening point of 70 ° C. as a granulating agent, mixed with heating and stirring so that the viscosity of the coal tar pitch becomes 350 cP, and the natural graphite with the granulating agent uniformly attached (B2) was obtained. The obtained natural graphite (B2) uniformly attached with the granulating agent is put into a hybridization system NHS-1 manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. in a heated state, and mechanical action is performed for 10 minutes at a rotor peripheral speed of 85 m / sec. The spheroidizing process was performed. The obtained spheroidized natural graphite (C2) and a coal tar pitch having a softening point of 70 ° C. as an amorphous carbon precursor were mixed by heating so that the viscosity of the coal tar pitch was 350 cP, After heat treatment at 1300 ° C., the fired product was crushed and classified to obtain a negative electrode material in which graphite and amorphous carbon were combined. From the firing yield, it was confirmed that the mass ratio of graphite and amorphous carbon (graphite: amorphous carbon) was 1: 0.08 in the obtained negative electrode material. Table 1 shows the results of measurements performed in the same manner as in Example 1.
(比較例1)
d50が100μmの鱗片状天然黒鉛を、奈良機械製作所製ハイブリダイゼーションシステムNHS−1型にて、ローター周速度85m/秒で10分間の機械的作用による球形化処理を行い、天然黒鉛(a1)を得た。得られた天然黒鉛(a1)には球形化黒鉛の母材に付着していない状態の鱗片黒鉛状微粉、及び球形化黒鉛に内包されていない状態の鱗片黒鉛状微粉が多く存在していることが確認された。この天然黒鉛(a1)を分級し、上記鱗片黒鉛状微粉を除去し、d50が10.8μm、タップ密度が0.88g/cm3の球形化黒鉛(c1)を得た。得られた球形化黒鉛と原料黒鉛より結晶性が低い炭素質物前駆体としてコールタール(軟化点≦25℃、引火点70℃)を20分間混合機でコールタールピッチの粘度が350cPになるよう加熱混合し、不活性ガス中で1300℃で熱処理を施した後、焼成物を解砕・分級処理することにより、黒鉛と非晶質炭素質とが複合化した複層構造黒鉛を得た。焼成収率から、得られた複層構造黒鉛において、造粒黒鉛と非晶質炭素質物との質量比率(造粒黒鉛:非晶質炭素)は1:0.065であることが確認された。これを用いて実施例1と同様の測定を行った結果を表−1に示す。
(Comparative Example 1)
The spheroidized natural graphite having a d50 of 100 μm is spheroidized by a mechanical action for 10 minutes at a rotor peripheral speed of 85 m / sec using a hybrid system NHS-1 manufactured by Nara Machinery Co., Ltd., and natural graphite (a1) is obtained. Obtained. The obtained natural graphite (a1) has a large amount of flaky graphite fine powder not attached to the base material of spheroidized graphite and flaky graphite fine powder not contained in the spheroidized graphite. Was confirmed. This natural graphite (a1) was classified, and the above scale-like graphite fine powder was removed to obtain spheroidized graphite (c1) having a d50 of 10.8 μm and a tap density of 0.88 g / cm 3 . Coal tar (softening point ≦ 25 ° C., flash point 70 ° C.) as a carbonaceous precursor having lower crystallinity than the obtained spheroidized graphite and raw material graphite is heated for 20 minutes with a mixer so that the viscosity of the coal tar pitch becomes 350 cP. After mixing and heat-treating at 1300 ° C. in an inert gas, the fired product was crushed and classified to obtain a multilayered graphite in which graphite and amorphous carbonaceous material were compounded. From the firing yield, it was confirmed that the mass ratio of the granulated graphite and the amorphous carbonaceous material (granulated graphite: amorphous carbon) was 1: 0.065 in the obtained multilayer structure graphite. . Table 1 shows the results of measurements performed in the same manner as in Example 1.
(比較例2)
天然黒鉛(A1)100gに造粒剤としてパラフィン系オイル(流動パラフィン、和光純薬工業社製、一級、引火点238℃)12gを添加して撹拌混合し、造粒剤が均一に添着した天然黒鉛(b2)を得た。得られた造粒剤が均一に添着した天然黒鉛(b2)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−1型へ投入し、ローター周速度85m/秒で10分間の機械的作用による球形化処理を行った。得られた球形化天然黒鉛(c2)と非晶質炭素前駆体として軟化点70℃のコールタールピッチとを混合機で、コールタールピッチの粘度が60cPになるよう加熱混合し、不活性ガス中で1300℃で熱処理を施した後、焼成物を解砕・分級処理することにより、黒鉛と非晶質炭素とが複合化した炭素材を得た。焼成収率から、得られた炭素材において、黒鉛と非晶質炭素との質量比率(黒鉛:非晶質炭素)は1:0.08であることが確認された。実施例1同様の測定を行った結果を表−1に示す。
(Comparative Example 2)
Natural graphite (A1) 100g natural paraffinic oil (liquid paraffin, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, grade 1, flash point 238 ° C) 12g as a granulating agent, stirred and mixed, the granulating agent uniformly attached Graphite (b2) was obtained. The obtained natural graphite (b2) with the granulating agent uniformly applied is put into the Nara Machinery Hybridization System NHS-1 type, and the spheroidizing treatment is performed by mechanical action for 10 minutes at a rotor peripheral speed of 85 m / sec. went. The obtained spheroidized natural graphite (c2) and a coal tar pitch having a softening point of 70 ° C. as an amorphous carbon precursor were mixed by heating so that the viscosity of the coal tar pitch was 60 cP, After heat treatment at 1300 ° C., the fired product was crushed and classified to obtain a carbon material in which graphite and amorphous carbon were combined. From the firing yield, it was confirmed that the mass ratio of graphite to amorphous carbon (graphite: amorphous carbon) was 1: 0.08 in the obtained carbon material. The results of measurements similar to those in Example 1 are shown in Table 1.
(比較例3)
前記球形化天然黒鉛(C1)を1300℃で熱処理を施した後、焼成物を解砕・分級処理することにより、黒鉛粒子と非晶質炭素とが複合化した複層構造炭素材を得た。実施例1同様の測定を行った結果を表−1に示す。
(Comparative Example 3)
After the spheroidized natural graphite (C1) was heat treated at 1300 ° C., the fired product was crushed and classified to obtain a multilayer structure carbon material in which graphite particles and amorphous carbon were combined. . The results of measurements similar to those in Example 1 are shown in Table 1.
[評価結果]
表−1より明らかなように、比較例1は高温保存特性に優れるが、SAb/SAaの値が小さく、低温入出力特性が悪かった。また、比較例2、3は低温入出力特性に優れるが、SAaの値が大きく、高温保存特性が悪かった。これらの結果に対し、本発明の負極材に該当する実施例1〜4ではいずれも、低温入出力特性及び高温保存特性の両方が良好であった。
[Evaluation results]
As is clear from Table 1, Comparative Example 1 was excellent in high temperature storage characteristics, but the value of SA b / SA a was small and the low temperature input / output characteristics were poor. Further, Comparative Examples 2 and 3 are excellent low-temperature output characteristics, the value of SA a large, poor high temperature storage characteristics. In contrast to these results, in Examples 1 to 4 corresponding to the negative electrode material of the present invention, both the low temperature input / output characteristics and the high temperature storage characteristics were good.
本発明の非水電解液二次電池用負極材、並びにこれを含む非水系二次電池用負極及び非水系二次電池は、低温入出力特性を重視する車載用途やパワーツール用途、容量や高温保存特性を重視する携帯電話やパソコンといった携帯機器用途等に好適に用いることができる。 The negative electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, and the negative electrode and non-aqueous secondary battery for a non-aqueous secondary battery including the same are used in in-vehicle applications, power tool applications, capacity and high temperature, which emphasize low-temperature input / output characteristics. It can be suitably used for mobile device applications such as mobile phones and personal computers that place importance on storage characteristics.
Claims (10)
条件(1):SAaが1.80m2/g以下である。
条件(2):SAb/SAaが1.30以上である。 Corresponding to a surface area (SA a ) corresponding to pores of 1 nm to 4 nm and pores of 4 nm to 150 nm in pore distribution required by the nitrogen adsorption method, including graphite having amorphous carbon on at least a part of the surface A negative electrode material for a non-aqueous secondary battery satisfying the following conditions (1) and (2) with respect to the surface area (SA b ) to be produced.
Condition (1): SA a is 1.80 m 2 / g or less.
Condition (2): SA b / SA a is 1.30 or more.
条件(3):SAaが1.50m2/g以上である。 The negative electrode material for a non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the pore distribution satisfies the following condition (3).
Condition (3): SA a is 1.50 m 2 / g or more.
[ラマンR値]=[ラマンスペクトル分析における1360cm−1付近のピークPBの強度IB]/[1580cm−1付近のピークPAの強度IA] The negative electrode material for nonaqueous secondary batteries according to claim 1 or 2, wherein the Raman R value represented by the following formula is 0.20 or more.
[Raman R value] = [Intensity I B of peak P B near 1360 cm −1 in Raman spectral analysis] / [Intensity I A of peak P A near 1580 cm −1 ]
A nonaqueous secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode, and an electrolyte, wherein the negative electrode is a negative electrode for a nonaqueous secondary battery according to claim 9.
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