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JP2019087460A - Manufacturing method of negative electrode material for lithium ion secondary battery - Google Patents

Manufacturing method of negative electrode material for lithium ion secondary battery Download PDF

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JP2019087460A
JP2019087460A JP2017215749A JP2017215749A JP2019087460A JP 2019087460 A JP2019087460 A JP 2019087460A JP 2017215749 A JP2017215749 A JP 2017215749A JP 2017215749 A JP2017215749 A JP 2017215749A JP 2019087460 A JP2019087460 A JP 2019087460A
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negative electrode
electrode material
lithium ion
ion secondary
heat treatment
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賢匠 星
Xianjiang Xing
賢匠 星
高志 久保田
Takashi Kubota
高志 久保田
秀介 土屋
Shusuke Tsuchiya
秀介 土屋
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

To provide a manufacturing method of a negative electrode material for lithium ion secondary battery capable of manufacturing a lithium ion secondary battery excellent in input/output characteristics and high temperature storage characteristics.SOLUTION: A manufacturing method of a negative electrode material for a lithium ion secondary battery includes a step of performing heat treatment on a mixture containing an organic compound that can be converted into carbonaceous by the heat treatment and a compound containing nitrogen atom, and the softening point X (°C) of the organic compound that can be converted into carbonaceous by the heat treatment, and the thermal decomposition temperature Y (°C) of the compound containing the nitrogen atom satisfy X/Y=0.2 to 0.9.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用負極材の製造方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は小型、軽量、かつ高エネルギー密度という特性を活かし、従来よりノート型PC、携帯電話、スマートフォン、タブレット型PC等の電子機器に広く使用されている。近年、CO排出による地球温暖化等の環境問題を背景に、電池のみで走行を行うクリーンな電気自動車(EV)、ガソリンエンジンと電池を組み合わせたハイブリッド電気自動車(HEV)等が普及してきている。また最近では、電力貯蔵用にも用いられており、多岐の分野においてその用途は拡大している。 Lithium ion secondary batteries are widely used in electronic devices such as laptop PCs, mobile phones, smart phones, tablet PCs, etc., taking advantage of the characteristics of small size, light weight and high energy density. In recent years, on the background of environmental problems such as global warming caused by CO 2 emissions, clean electric vehicles (EVs) that run with only batteries, hybrid electric vehicles (HEVs) that combine a gasoline engine and batteries, etc. have become widespread . Recently, it is also used for power storage, and its application is expanding in various fields.

リチウムイオン二次電池の負極材は、その性能が出力特性、寿命特性に大きく影響する。リチウムイオン二次電池用負極材の材料としては、炭素材料が広く用いられている。負極材に使用される炭素材料は、黒鉛と、黒鉛より結晶性の低い炭素材料(非晶質炭素等)とに大別される。黒鉛は、炭素原子の六角網面が規則正しく積層した構造を有し、リチウムイオン二次電池の負極材としたときに六角網面の端部よりリチウムイオンの挿入及び脱離反応が進行し、充放電が行われる。また、炭素の表面にはサイクルや保存時に、皮膜(Solid Electrolyte Interphase:SEI)が成長することが知られている。   The performance of the negative electrode material of the lithium ion secondary battery largely affects the output characteristics and the life characteristics. A carbon material is widely used as a material of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries. The carbon materials used for the negative electrode material are roughly classified into graphite and carbon materials (such as amorphous carbon) which are less crystalline than graphite. Graphite has a structure in which hexagonal network planes of carbon atoms are regularly stacked, and when it is used as a negative electrode material of a lithium ion secondary battery, insertion and desorption reactions of lithium ions proceed from the end of the hexagonal network plane, Discharge is performed. In addition, it is known that a film (Solid Electrolyte Interphase: SEI) grows on the surface of carbon during cycling and storage.

非晶質炭素は、六角網面の積層が不規則であるか、六角網面を有しない。このため、非晶質炭素を用いた負極材では、リチウムイオンの挿入及び脱離反応が負極材の全表面で進行する。そのため、負極材として黒鉛を用いる場合よりも出力特性に優れるリチウムイオン電池が得られやすい(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。一方、非晶質炭素は黒鉛よりも結晶性が低いため、エネルギー密度が黒鉛よりも低い。また、黒鉛粒子を黒鉛粒子よりも低結晶な炭素で被覆することで、入出力特性と寿命特性の両立が開示されている。   Amorphous carbon has irregular stacking of hexagonal mesh faces or does not have hexagonal mesh faces. For this reason, in the negative electrode material using amorphous carbon, insertion and desorption reactions of lithium ions proceed on the entire surface of the negative electrode material. Therefore, it is easy to obtain a lithium ion battery having excellent output characteristics as compared to the case of using graphite as the negative electrode material (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). On the other hand, amorphous carbon has lower energy density than graphite because it has lower crystallinity than graphite. Moreover, coexistence of input / output characteristics and life characteristics is disclosed by coating graphite particles with carbon which is crystalline lower than graphite particles.

特開平4−370662号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 4-370662 特開平5−307956号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 5-307956

上記のような炭素材料の特性を考慮し、非晶質炭素と黒鉛とを複合化して高いエネルギー密度を維持しつつ出力特性を高め、かつ黒鉛を非晶質炭素で被覆した状態とすることで表面の反応性を低減させ、初期の充放電効率を良好に維持しつつ出力特性を高めた負極材も提案されている。しかしながら、入出力特性と寿命特性はトレードオフの関係にある。上述したような背景から、EVやHEV等の車載用リチウムイオン二次電池等においては更なる、入出力特性と高温保存特性も求められている。   In consideration of the characteristics of the carbon material as described above, by combining amorphous carbon and graphite to maintain high energy density and enhancing output characteristics, and by making graphite coated with amorphous carbon A negative electrode material has also been proposed in which the output characteristics are enhanced while reducing the surface reactivity and maintaining the initial charge and discharge efficiency well. However, input / output characteristics and life characteristics are in a trade-off relationship. From the above-mentioned background, in the automotive lithium ion secondary battery such as EV and HEV, further, input / output characteristics and high temperature storage characteristics are also required.

本発明は、上記課題に鑑み、入出力特性及び高温保存特性に優れるリチウムイオン二次電池が得られるリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the manufacturing method of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries in which the lithium ion secondary battery which is excellent in an input-output characteristic and a high temperature storage characteristic in view of the said subject is obtained.

<1>熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と、窒素原子を含有する化合物と、を含む混合物を熱処理する工程を有し、前記熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物の軟化点X(℃)と、前記窒素原子を含有する化合物の熱分解温度Y(℃)とが、X/Y=0.2〜0.9を満たす、リチウムイオン二次電池用負極材の製造方法。
<2>下記(A)又は(B)の少なくともいずれかを満たす、<1>に記載のリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法。
(A)熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と、窒素原子を含有する化合物と、を含む混合物が、さらに炭素材を含む。
(B)熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と、窒素原子を含有する化合物とを含む混合物の熱処理物と、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と、炭素材とを含む混合物の熱処理物と、を混合する工程を有する。
<3>前記炭素材の体積平均粒子径が1μm〜40μmである、<2>に記載のリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法。
<4>得られるリチウムイオン二次電池用負極材の体積平均粒子径が1μm〜40μmである、<1>〜<3>のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法。
<5>前記熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と窒素原子を含有する化合物とを含む混合物を熱処理する工程における熱処理温度が700℃〜1500℃である、<1>〜<4>のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法。
<1> A process of subjecting a mixture containing an organic compound that can change to carbonaceous by heat treatment and a compound that contains a nitrogen atom to a heat treatment, and softening point X of the organic compound that can change to carbonaceous by the heat treatment The manufacturing method of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries that thermal decomposition temperature Y (degree C) of the compound containing said nitrogen atom satisfy | fills X / Y = 0.2-0.9.
The manufacturing method of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries as described in <1> which satisfy | fills at least any one of <2> following (A) or (B).
(A) A mixture containing an organic compound that can be converted to carbonaceous by heat treatment and a compound containing a nitrogen atom further includes a carbon material.
(B) Heat treatment of a mixture containing a heat treatment product of a mixture containing an organic compound that can change to carbonaceous by heat treatment and a compound containing a nitrogen atom, an organic compound that can change to carbonaceous by heat treatment, and a carbon material It has the process of mixing things and.
The manufacturing method of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries as described in <2> whose volume average particle diameter of the <3> above-mentioned carbon material is 1 micrometer-40 micrometers.
<4> Production of Anode Material for Lithium Ion Secondary Battery According to any one of <1> to <3>, wherein the volume average particle diameter of the obtained anode material for lithium ion secondary battery is 1 μm to 40 μm Method.
Any one of <1>-<4> whose heat processing temperature in the process of heat-treating the mixture containing the organic compound which can be changed into carbonaceous by the said heat processing, and the compound containing a nitrogen atom is 700 degreeC-1500 degreeC. The manufacturing method of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries of any one of-.

本発明によれば、入出力特性及び高温保存特性に優れるリチウムイオン二次電池が得られるリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries in which the lithium ion secondary battery which is excellent in an input-output characteristic and a high temperature storage characteristic is obtained is provided.

窒素原子を含有する化合物(メラミン)の熱分解温度の測定結果の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the measurement result of the thermal decomposition temperature of the compound (melamine) containing a nitrogen atom.

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not essential unless otherwise specified. The same applies to numerical values and ranges thereof, and does not limit the present invention.

本明細書において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲には、「〜」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において組成物中の各成分の含有率又は含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本明細書において組成物中の各成分の粒子径は、組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
In the present specification, the term "step" includes, in addition to steps independent of other steps, such steps as long as the purpose of the step is achieved even if it can not be clearly distinguished from other steps. Be
In the numerical value range indicated by using “to” in the present specification, the numerical values described before and after “to” are included as the minimum value and the maximum value, respectively.
In the numerical ranges that are described stepwise in the present specification, the upper limit or the lower limit described in one numerical range may be replaced with the upper limit or the lower limit of the numerical range described in the other stepwise Good. In addition, in the numerical range described in the present specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the value shown in the example.
In the present specification, the content or content of each component in the composition is the number of the plurality of types present in the composition unless a plurality of substances corresponding to each component are present in the composition. The total content or content of substances is meant.
In the present specification, the particle diameter of each component in the composition is the mixture of the plurality of particles present in the composition unless a plurality of particles corresponding to each component are present in the composition. Means a value about.

本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極材(以下、単に「負極材」とも称する)の製造方法は、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と、窒素原子を含有する化合物と、を含む混合物(以下、単に「混合物」ともいう)を熱処理する工程を有し、前記熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物の軟化点X(℃)と、前記窒素原子を含有する化合物の熱分解温度Y(℃)とが、X/Y=0.2〜0.9を満たすものである。   The manufacturing method of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries of the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as “negative electrode material”) includes an organic compound which can be changed to carbonaceous by heat treatment, and a compound containing nitrogen atoms. Heat treatment of the mixture (hereinafter, also simply referred to as “mixture”), the softening point X (° C.) of the organic compound that can change to carbonaceous by the heat treatment, and the thermal decomposition temperature of the compound containing the nitrogen atom Y (° C.) satisfies X / Y = 0.2 to 0.9.

上記方法によれば、出力特性及び高温保存特性に優れるリチウムイオン二次電池が得られるリチウムイオン二次電池用負極材を効率よく製造することができる。   According to the above method, it is possible to efficiently manufacture a negative electrode material for a lithium ion secondary battery from which a lithium ion secondary battery having excellent output characteristics and high temperature storage characteristics can be obtained.

混合物に含まれる熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物の種類は特に制限されず、ピッチ、有機高分子化合物等が挙げられる。ピッチとしては、エチレンヘビーエンドピッチ、原油ピッチ、コールタールピッチ、アスファルト分解ピッチ、ポリ塩化ビニル等を熱分解して作製されるピッチ、ナフタレン等を超強酸存在下で重合させて作製されるピッチなどが挙げられる。有機高分子化合物としては、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール等の熱可塑性樹脂、デンプン、セルロース等の天然物質などが挙げられる。混合物に含まれる熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物は、1種のみであっても2種以上であってもよい。   The kind in particular of the organic compound which can be changed into carbonaceous by heat treatment contained in a mixture is not restricted, but pitch, organic polymer compound, etc. are mentioned. As the pitch, ethylene heavy-end pitch, crude oil pitch, coal tar pitch, asphalt decomposition pitch, pitch produced by thermal decomposition of polyvinyl chloride etc., pitch produced by polymerizing naphthalene etc. in the presence of super strong acid Can be mentioned. Examples of the organic polymer compound include thermoplastic resins such as polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate and polyvinyl butyral, and natural substances such as starch and cellulose. The organic compound which can be changed to carbonaceous by the heat treatment contained in the mixture may be only one type or two or more types.

混合物に含まれる窒素原子を含有する化合物の種類は、特に制限されない。例えば、熱処理後に窒素原子と炭素原子のみが負極材に残存するような化合物であることが好ましく、窒素原子を含有する有機化合物であることがより好ましい。窒素原子を含有する化合物として具体的には、メラミン、グアナミン、N−メチルピロリドン、ピリジン、ピロール等の窒素含有環状有機物、アニリン、尿素等のアミノ基を有する化合物、アセトアミド、アセトアニリド等のアミド結合を有する化合物、及びアセトニトリル、アクリロニトリル等のニトリル基を有する化合物などが挙げられる。窒素原子を含有する化合物は、窒素原子を含有する低分子化合物を原料として得られる高分子化合物であってもよい。混合物に含まれる窒素原子を含有する化合物は、1種のみであっても2種以上であってもよい。   The type of the compound containing a nitrogen atom contained in the mixture is not particularly limited. For example, a compound in which only nitrogen atoms and carbon atoms remain in the negative electrode material after heat treatment is preferable, and an organic compound containing nitrogen atoms is more preferable. Specific examples of nitrogen-containing compounds include nitrogen-containing cyclic organic substances such as melamine, guanamine, N-methylpyrrolidone, pyridine and pyrrole, compounds having an amino group such as aniline and urea, and amide bonds such as acetamide and acetanilide. And compounds having a nitrile group such as acetonitrile and acrylonitrile. The compound containing a nitrogen atom may be a high molecular compound obtained by using a low molecular weight compound containing a nitrogen atom as a raw material. The compound containing a nitrogen atom contained in the mixture may be only one or two or more.

上記方法において、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と窒素原子を含有する化合物とを含む混合物の調製方法は、特に制限されない。例えば、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物及び窒素原子を含有する有機化合物を溶媒に混合した後に溶媒を除去する方法(湿式混合方式)、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物及び窒素原子を含有する化合物を粉体の状態で混合する方法(粉体混合方式)、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物及び窒素原子を含有する化合物を力学的エネルギーを加えながら混合する方法(メカニカル混合方式)等が挙げられる。効率的に生産する観点からは、湿式混合方式及び粉体混合方式が好ましく、粉体混合方式がより好ましい。この方法であれば、熱処理回数の低減が可能となる。   In the above-mentioned method, the method for preparing a mixture containing an organic compound which can be converted to carbonaceous by heat treatment and a compound containing a nitrogen atom is not particularly limited. For example, a method of mixing an organic compound that can change to carbonaceous by heat treatment and an organic compound containing nitrogen atoms into a solvent and then removing the solvent (wet mixing method), an organic compound that can change to carbonaceous by heat treatment, and a nitrogen atom Method of mixing in a powder state (powder mixing method), a method of mixing an organic compound that can change to carbonaceous by heat treatment and a compound containing nitrogen atoms while applying mechanical energy (mechanical mixing Method etc. From the viewpoint of efficient production, the wet mixing method and the powder mixing method are preferable, and the powder mixing method is more preferable. With this method, the number of heat treatments can be reduced.

上記方法において、使用される熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物の量は、特に制限されない。リチウムイオン二次電池の入出力特性の観点からは、得られる負極材の総質量における熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物から得られる炭素質の物質の割合が0.1質量%以上となる量であることが好ましく、0.5質量%以上となる量であることがより好ましく、1質量%以上となる量であることが更に好ましい。リチウムイオン二次電池の容量の低下を抑制する観点からは、得られる負極材の総質量における熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物から得られる炭素質の物質の割合が30質量%以下となる量であることが好ましく、20質量%以下となる量であることがより好ましく、10質量%以下となる量であることが更に好ましい。   In the above-mentioned method, the amount of the organic compound which can be converted to carbonaceous by the heat treatment used is not particularly limited. From the viewpoint of the input / output characteristics of the lithium ion secondary battery, the ratio of the carbonaceous substance obtained from the organic compound which can be changed to carbonaceous by the heat treatment in the total mass of the obtained negative electrode material is 0.1 mass% or more The amount is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more. From the viewpoint of suppressing the decrease in capacity of the lithium ion secondary battery, the ratio of the carbonaceous substance obtained from the organic compound which can be changed to carbonaceous by the heat treatment in the total mass of the obtained negative electrode material is 30% by mass or less The amount is preferably, more preferably 20% by mass or less, and still more preferably 10% by mass or less.

上記方法において、使用される窒素原子を含有する化合物の量は、特に制限されない。リチウムイオン二次電池の出力特性の観点からは、製造される負極材の窒素原子の含有率が0.2質量%以上となる量であることが好ましく、0.3質量%以上となる量であることがより好ましい。炭素−窒素結合間のバンドギャップを適正にし、電子伝導性を良好に維持する観点からは、熱処理前の混合物中の窒素源の量は、得られる負極材中の窒素原子の含有率が5質量%以下となる量であることが好ましく、2質量%以下となる量であることがより好ましい。窒素源の負極材又は混合物中の含有率又は得られる負極材の窒素原子の含有率は、不活性ガス融解−熱伝導度法(JIS G 1228 2006に準拠)により求めることができる。   In the above method, the amount of the compound containing a nitrogen atom to be used is not particularly limited. From the viewpoint of the output characteristics of the lithium ion secondary battery, the content of nitrogen atoms in the manufactured negative electrode material is preferably 0.2% by mass or more, and preferably 0.3% by mass or more. It is more preferable that From the viewpoint of making the band gap between the carbon-nitrogen bond appropriate and maintaining the electron conductivity well, the amount of nitrogen source in the mixture before heat treatment is 5 mass of nitrogen atom content in the obtained negative electrode material The amount is preferably at most%, and more preferably at most 2% by mass. The content of the nitrogen source in the negative electrode material or the mixture, or the content of nitrogen atoms in the obtained negative electrode material can be determined by an inert gas melting-thermal conductivity method (based on JIS G 1228 2006).

出力特性向上の観点からは、炭素質に変化しうる有機化合物の軟化点X(℃)と、前記窒素原子を含有する化合物の熱分解温度Y(℃)とが、X/Y=0.2〜0.9を満たすものであり、0.4〜0.7を満たすことが好ましい。   From the viewpoint of improving the output characteristics, the softening point X (° C.) of the organic compound that can change to carbonaceous matter and the thermal decomposition temperature Y (° C.) of the compound containing the nitrogen atom satisfy X / Y = 0.2. It is preferable to satisfy -0.9 and to satisfy 0.4-0.7.

出力特性向上の観点からは、炭素質に変化しうる有機化合物の軟化点は70℃〜120℃であることが好ましく、80℃〜110℃であることがより好ましい。   From the viewpoint of improving the output characteristics, the softening point of the organic compound that can change to carbonaceous matter is preferably 70 ° C. to 120 ° C., and more preferably 80 ° C. to 110 ° C.

出力特性向上の観点からは、窒素原子を含有する化合物の熱分解温度は130℃〜300℃であることが好ましく、140℃〜280℃であることがより好ましい。   From the viewpoint of improving output characteristics, the thermal decomposition temperature of the compound containing a nitrogen atom is preferably 130 ° C. to 300 ° C., and more preferably 140 ° C. to 280 ° C.

本開示において「混合物」とは、混合物に含まれるそれぞれの材料の一部又は全部が複合化した状態のものを意味する。「複合化した状態」とは、それぞれの材料の一部又は全部が物理的又は化学的に接触している状態を意味する。
熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と窒素原子を含有する化合物とが複合化した状態で熱処理してする工程を経て製造される負極材は、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と窒素原子を含有する化合物とが複合化していない状態で熱処理して製造した負極材に比べ、出力特性と高温保存特性により優れている。
In the present disclosure, “mixture” means that in which some or all of the respective materials contained in the mixture are complexed. The “complexed state” means a state in which some or all of the respective materials are in physical or chemical contact.
The negative electrode material produced through the step of heat treatment in the state where the organic compound that can change to carbonaceous by heat treatment and the compound containing nitrogen atoms are complexed is an organic compound that can change to carbonaceous by heat treatment and nitrogen Compared with the negative electrode material manufactured by heat-processing in the state which is not compounded with the compound containing an atom, it is excellent by the output characteristic and the high temperature storage characteristic.

上記方法は、炭素材をさらに用いるものであることが好ましい。上記方法において使用される炭素材は、特に制限されない。具体的には、黒鉛、低結晶性炭素、非晶質炭素、メソフェーズカーボン等が挙げられる。黒鉛としては、人造黒鉛、天然黒鉛、黒鉛化メソフェーズカーボン、黒鉛化炭素繊維等が挙げられる。黒鉛よりも結晶性が低い炭素材としては、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、土壌黒鉛等が挙げられる。使用される炭素材は、1種のみであっても、2種以上であってもよい。   Preferably, the method further uses a carbon material. The carbon material used in the above method is not particularly limited. Specifically, graphite, low crystalline carbon, amorphous carbon, mesophase carbon and the like can be mentioned. Examples of the graphite include artificial graphite, natural graphite, graphitized mesophase carbon, graphitized carbon fiber and the like. Examples of carbon materials having lower crystallinity than graphite include acetylene black, oil furnace black, ketjen black, channel black, thermal black, soil graphite and the like. The carbon material used may be only one kind or two or more kinds.

上記方法において使用される炭素材は、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物から得られる炭素質の物質よりも結晶性の高いものであることが好ましく、黒鉛であることがより好ましい。   The carbon material used in the above method is preferably a material having higher crystallinity than a carbonaceous substance obtained from an organic compound that can be converted to a carbonaceous substance by heat treatment, and more preferably graphite.

上記方法により製造される負極材は、核となる第一炭素材と、第一炭素材の表面の少なくとも一部に存在する第二炭素材と、を備えていることが好ましく、第二炭素材が熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物から得られる炭素質の物質を含むことがより好ましい。   The negative electrode material produced by the above method preferably includes a first carbon material serving as a core and a second carbon material present in at least a part of the surface of the first carbon material, and the second carbon material More preferably, it contains a carbonaceous substance obtained from an organic compound that can be converted to carbonaceous by heat treatment.

上記方法により製造される負極材は、その全てが核となる第一炭素材と、第一炭素材の表面の少なくとも一部に存在する第二炭素材と、を備えていても、一部が核となる第一炭素材と、第一炭素材の表面の少なくとも一部に存在する第二炭素材と、を備えていてもよい。
負極材が核となる第一炭素材と、第一炭素材の表面の少なくとも一部に存在する第二炭素材と、を備えているか否かは、例えば、透過型電子顕微鏡観察で確認することができる。
Even if the negative electrode material manufactured by the above method is provided with the first carbon material, all of which becomes a core, and the second carbon material, which is present in at least a part of the surface of the first carbon material, You may provide the 1st carbon material used as a nucleus, and the 2nd carbon material which exists in at least one copy of the surface of the 1st carbon material.
It is confirmed by, for example, transmission electron microscope observation whether or not the negative electrode material has a first carbon material as a core and a second carbon material present on at least a part of the surface of the first carbon material. Can.

炭素材を用いる場合の上記方法としては、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と、窒素原子を含有する化合物と、を含む混合物が、炭素材をさらに含むものである方法(製造方法A)、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と、窒素原子を含有する化合物とを含む混合物の熱処理物と、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と、炭素材とを含む混合物の熱処理物と、を混合する工程を有する方法(製造方法B)、及びこれらの組み合わせが挙げられる。   The above method in the case of using a carbon material is a method (manufacturing method A) in which a mixture containing an organic compound that can change to carbonaceous by heat treatment and a compound containing nitrogen atoms further includes a carbon material (heat treatment method A) A heat-treated product of a mixture containing an organic compound that can change to carbonaceous by the following, a compound containing a nitrogen atom, an organic compound that can change to carbonaceous by heat treatment, and a heat-treated product of a mixture that includes a carbon material The method (manufacturing method B) which has the process to mix, and these combination are mentioned.

製造方法Aによれば、核となる第一炭素材の表面の少なくとも一部に存在する第二炭素材の内部に窒素原子が含まれる負極材を製造することができる。   According to production method A, it is possible to produce a negative electrode material in which a nitrogen atom is contained in the inside of the second carbon material present in at least a part of the surface of the first carbon material as a nucleus.

製造方法Bによれば、核となる第一炭素材の表面の少なくとも一部に存在する第二炭素材の外部に窒素原子が含まれる負極材を製造することができる。   According to production method B, it is possible to produce a negative electrode material in which a nitrogen atom is contained outside the second carbon material present on at least a part of the surface of the first carbon material serving as a nucleus.

リチウムイオン二次電池の充放電容量を大きくする観点からは、上記方法に用いる炭素材は黒鉛を含むことが好ましく、核となる第一炭素材として黒鉛を含むことがより好ましい。黒鉛の形状は特に制限されず、鱗片状、球状、塊状、繊維状等が挙げられる。高タップ密度を得る観点からは、球状であることが好ましい。   From the viewpoint of increasing the charge and discharge capacity of the lithium ion secondary battery, the carbon material used in the above method preferably contains graphite, and more preferably contains graphite as a first carbon material serving as a core. The shape of the graphite is not particularly limited, and scaly, spherical, massive, fibrous and the like can be mentioned. From the viewpoint of obtaining a high tap density, it is preferably spherical.

炭素材の体積平均粒子径(D50)は特に制限されないが、例えば、1μm〜40μmであることが好ましく、3μm〜30μmであることがより好ましく、5μm〜25μmであることが更に好ましい。 The volume average particle diameter (D 50 ) of the carbon material is not particularly limited, but is preferably 1 μm to 40 μm, more preferably 3 μm to 30 μm, and still more preferably 5 μm to 25 μm.

炭素材の体積平均粒子径(D50)が1μm以上であると、得られる負極材の充分なタップ密度と、得られる負極材を負極材組成物としたときに良好な塗工性が得られる傾向にある。一方、炭素材の体積平均粒子径が40μm以下であると、得られる負極材の表面から内部へのリチウムの拡散距離が長くなりすぎず、リチウムイオン二次電池の入出力特性が良好に維持される傾向にある。 When the volume average particle diameter (D 50 ) of the carbon material is 1 μm or more, sufficient tap density of the obtained negative electrode material and good coatability can be obtained when the obtained negative electrode material is the negative electrode material composition There is a tendency. On the other hand, when the volume average particle diameter of the carbon material is 40 μm or less, the diffusion distance of lithium from the surface of the obtained negative electrode material to the inside is not too long, and the input / output characteristics of the lithium ion secondary battery are well maintained. Tend to

炭素材の体積平均粒子径(D50)は、レーザー回折・散乱法により得られる体積基準の粒子径分布において、小径側からの累積が50%となるときの粒子径である。体積平均粒子径(D50)は、例えば、界面活性剤を含んだ精製水に炭素材を分散させ、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、株式会社島津製作所製、SALD−3000J)で測定することができる。 The volume average particle diameter (D 50 ) of the carbon material is a particle diameter at which the accumulation from the small diameter side is 50% in the volume-based particle diameter distribution obtained by the laser diffraction / scattering method. The volume average particle size (D 50 ) is measured, for example, by dispersing a carbon material in purified water containing a surfactant, and using a laser diffraction type particle size distribution measuring apparatus (eg, SALD-3000 J, manufactured by Shimadzu Corporation). be able to.

炭素材としては、その表面を予め処理(前処理)したものを用いてもよい。炭素材の表面を処理する方法は、特に限定されない。例えば、炭素材の微粉化を抑制し、表面状態を改質できる観点からは、例えば、アルミナルツボに炭素材料を充填し空気雰囲気で300℃以上で静置する処理、乾式粒子複合化装置を用いた処理等が好ましい。予め熱処理する温度としては充填量、処理時間、酸素濃度等により変化するため、それらの条件を適宜組み合わせて実施することが好ましいが、BET比表面積を処理前と比較して2%〜50%増加させることが好ましい。前処理を行うことで、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物から得られる炭素質の物質と複合化しやすい表面状態が得られる傾向にあり、出力特性および保存特性に優れたリチウムイオン二次電池用負極材が得られる傾向にある。   As a carbon material, you may use what processed the surface previously (pre-processing). The method for treating the surface of the carbon material is not particularly limited. For example, from the viewpoint of suppressing the pulverization of the carbon material and modifying the surface state, for example, a process of filling the carbon material in an alumina crucible and leaving at 300 ° C. or higher in an air atmosphere, dry particle composite device The treatment which has been done is preferable. It is preferable to carry out the heat treatment in advance according to the filling amount, the treatment time, the oxygen concentration, etc., so that it is preferable to carry out these conditions appropriately, but the BET specific surface area is increased by 2% to 50% compared to before the treatment. It is preferable to A lithium ion secondary battery excellent in output characteristics and storage characteristics, which tends to obtain a surface state that is easily complexed with a carbonaceous substance obtained from an organic compound that can change to carbonaceous by heat treatment, by performing pretreatment Anode materials tend to be obtained.

混合物を熱処理する工程における焼成温度は、特に制限されない。例えば、700℃〜1500℃であることが好ましく、750℃〜1300℃であることがより好ましく、800℃〜1200℃であることが更に好ましい。熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物の炭素化を充分に進行させる観点からは、熱処理温度は700℃以上であることが好ましく、窒素原子を含有する化合物からの窒素の脱離による窒素含有率の低下を抑制する観点からは、熱処理温度は1500℃以下であることが好ましい。熱処理の温度は、熱処理の開始から終了まで一定であっても、変化してもよい。   The firing temperature in the step of heat treating the mixture is not particularly limited. For example, the temperature is preferably 700 ° C. to 1500 ° C., more preferably 750 ° C. to 1300 ° C., and still more preferably 800 ° C. to 1200 ° C. The heat treatment temperature is preferably 700 ° C. or higher from the viewpoint of sufficiently advancing carbonization of the organic compound that can change to carbonaceous by heat treatment, and the nitrogen content by desorption of nitrogen from the compound containing a nitrogen atom It is preferable that the heat processing temperature is 1500 degrees C or less from a viewpoint of suppressing the fall of these. The temperature of the heat treatment may be constant or change from the start to the end of the heat treatment.

上記方法により製造される負極材において、窒素原子の含有率は特に制限されない。充分な高温保存特性の向上効果を得る観点からは、負極材全体における窒素原子の含有率は、0.2質量%以上であることが好ましく、0.3質量%以上であることがより好ましい。炭素−窒素結合間のバンドギャップを適正にし、電子伝導性を良好に維持する観点からは、負極材全体における窒素原子の含有率は、5質量%以下であることが好ましく、2質量%以下であることがより好ましい。窒素原子の含有率は、不活性ガス融解−熱伝導度法(JIS G 1228 2006に準拠)により求めることができる。   In the negative electrode material manufactured by the above method, the content of nitrogen atom is not particularly limited. From the viewpoint of obtaining a sufficient improvement effect of high temperature storage characteristics, the content of nitrogen atoms in the entire negative electrode material is preferably 0.2 mass% or more, and more preferably 0.3 mass% or more. From the viewpoint of making the band gap between the carbon-nitrogen bond appropriate and maintaining the electron conductivity well, the content of nitrogen atoms in the entire negative electrode material is preferably 5% by mass or less, and 2% by mass or less It is more preferable that The nitrogen atom content can be determined by the inert gas melting-thermal conductivity method (based on JIS G 1228 2006).

本実施形態の負極材において、炭素原子の含有率は特に制限されない。容量低下の抑制の観点からは、負極材全体における炭素原子の含有率は、90質量%以上であることが好ましく、93質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることが更に好ましい。炭素原子の含有率は、不活性ガス融解−熱伝導度法(JIS G 1228 2006に準拠)により求めることができる。   In the negative electrode material of the present embodiment, the carbon atom content is not particularly limited. From the viewpoint of suppressing the capacity reduction, the content of carbon atoms in the entire negative electrode material is preferably 90% by mass or more, more preferably 93% by mass or more, and further preferably 95% by mass or more. preferable. The carbon atom content can be determined by an inert gas melting-thermal conductivity method (based on JIS G 1228 2006).

充放電時の副反応抑制の観点からは、負極材全体における窒素原子及び炭素原子の合計含有率は、92質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましく、99質量%以上であることが更に好ましく、実質的に100質量%であることが特に好ましい。   From the viewpoint of suppressing the side reaction during charge and discharge, the total content of nitrogen atoms and carbon atoms in the entire negative electrode material is preferably 92% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and 99% by mass % Or more, and more preferably substantially 100% by mass.

負極材が核となる第一炭素材と、第一炭素材の表面の少なくとも一部に存在する第二炭素材と、を備えている場合、負極材における第一炭素材と第二炭素材の量の割合は、特に制限されない。入出力特性向上の観点からは、負極材の総質量における第二炭素材の量の割合は、0.1質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることが更に好ましい。容量の低下を抑制する観点からは、負極材の総質量における第二炭素材の割合は、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましい。   When the first carbon material in which the negative electrode material forms a core and the second carbon material present on at least a part of the surface of the first carbon material, the first carbon material and the second carbon material in the negative electrode material The proportion of the amount is not particularly limited. From the viewpoint of improving input / output characteristics, the ratio of the amount of the second carbon material to the total mass of the negative electrode material is preferably 0.1% by mass or more, and more preferably 0.5% by mass or more, More preferably, it is 1% by mass or more. From the viewpoint of suppressing a decrease in capacity, the proportion of the second carbon material in the total mass of the negative electrode material is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and 10% by mass or less It is further preferred that

負極材における第二炭素材の量は、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物の量から計算する場合は、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物の量にその残炭率(質量%)を乗じることで計算できる。熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物の残炭率は、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物を単独で(又は所定割合の熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と第一炭素材の混合物の状態で)熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物が炭素質に変化しうる温度で熱処理し、熱処理前の熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物の質量と、熱処理後の熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物に由来する炭素質の物質の質量とから、熱重量分析等により計算することができる。   When the amount of the second carbon material in the negative electrode material is calculated from the amount of the organic compound that can be changed to carbonaceous by the heat treatment, the residual carbon ratio (mass%) to the amount of the organic compound that can be changed to carbonaceous by the heat treatment It can be calculated by multiplying The residual carbon ratio of the organic compound that can be changed to carbonaceous by heat treatment is the organic compound that can be changed to carbonaceous by heat treatment alone (or the organic compound and first carbon material that can be changed to carbonaceous by a predetermined ratio of heat treatment) Heat treatment at a temperature at which an organic compound that can change to carbonaceous matter can change to carbonaceous matter by heat treatment, and the mass of the organic compound that can change to carbonaceous matter by heat treatment before heat treatment, and carbon by heat treatment after heat treatment From the mass of the carbonaceous substance derived from the organic compound which can be changed to the quality, it can be calculated by thermogravimetric analysis or the like.

(X線光電子分光スペクトル)
本実施形態の製造方法により得られる負極材は、X線光電子分光スペクトルにおいて395eV〜405eVの範囲に少なくとも2つのピークを有することが好ましい。これにより、高温保存特性を維持しつつ、出力特性に優れる負極材が得られやすい傾向にある。
発明におけるX線光電子分光スペクトルは、X線光電子分光法(X−ray Photoelectron Spectroscopy、XPS)により測定できる。測定は、アルバック・ファイ社の「Versa Probe II」を使用し、後述の実施例に示す測定条件を採用することができる。
(X-ray photoelectron spectroscopy)
The negative electrode material obtained by the manufacturing method of the present embodiment preferably has at least two peaks in the range of 395 eV to 405 eV in the X-ray photoelectron spectroscopy spectrum. As a result, the negative electrode material having excellent output characteristics tends to be easily obtained while maintaining the high temperature storage characteristics.
The X-ray photoelectron spectroscopy spectrum in the invention can be measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). For measurement, ULVAC-PHI "Versa Probe II" can be used, and the measurement conditions shown in the examples described later can be adopted.

X線光電子分光スペクトルにおいて395eV〜405eVの範囲に少なくとも2つのピークを有することは、負極材中に炭素原子と窒素原子の結合が存在し、かつ炭素原子と窒素原子の結合状態が2種以上であることを意味する。すなわち、本実施形態の製造方法により得られる負極材は、炭素原子と窒素原子の結合が存在し、かつ炭素原子と窒素原子の結合状態が2種以上であることが好ましい。   Having at least two peaks in the range of 395 eV to 405 eV in the X-ray photoelectron spectroscopy spectrum means that there is a bond of carbon atom and nitrogen atom in the negative electrode material, and two or more bond states of carbon atom and nitrogen atom It means that there is. That is, in the negative electrode material obtained by the manufacturing method of the present embodiment, it is preferable that a bond of a carbon atom and a nitrogen atom exists, and the bonding state of the carbon atom and the nitrogen atom is two or more.

本実施形態の製造方法により得られる負極材は、X線光電子分光スペクトルにおいて395eV〜405eVの範囲に少なくとも2つのピークを有し、前記少なくとも2つのピークは、395eV以上400eV未満の範囲のピークと、400eV以上405eV以下の範囲のピークとを含むことが好ましい。   The negative electrode material obtained by the manufacturing method of the present embodiment has at least two peaks in the range of 395 eV to 405 eV in the X-ray photoelectron spectrum, and the at least two peaks are peaks in the range of 395 eV to less than 400 eV; It is preferable to include a peak in the range of 400 eV or more and 405 eV or less.

高温保存特性の観点からは、本実施形態の製造方法により得られる負極材は、X線光電子分光スペクトルにおいて395eV〜405eVの範囲に存在するピークの中で、強度が最大のピークと2番目に大きいピークのうち、395eVに近い方のピークAと、405eVに近い方のピークBとのピーク強度の比(A/B)が0.1〜10であることが好ましい。
より好ましくは、X線光電子分光スペクトルにおいて395eV以上400eV未満の範囲と、400eV以上405eV以下の範囲とに少なくとも1つのピークをそれぞれ有し、395eV以上400eV未満の範囲で強度が最大のピークA’と、400eV以上405eV以下の範囲で強度が最大のピークB’とのピーク強度の比(A’/B’)が0.1〜10である。
From the viewpoint of high temperature storage characteristics, the negative electrode material obtained by the manufacturing method of the present embodiment has the second largest peak and the second largest peak among the peaks existing in the range of 395 eV to 405 eV in the X-ray photoelectron spectroscopy spectrum Among the peaks, the ratio (A / B) of the peak intensities of the peak A closer to 395 eV and the peak B closer to 405 eV is preferably 0.1 to 10.
More preferably, it has at least one peak in the range of 395 eV or more and less than 400 eV and the range of 400 eV or more and 400 eV or less in the X-ray photoelectron spectroscopy spectrum, and the peak A ′ having the largest intensity in the range of 395 eV or more and less than 400 eV The ratio (A '/ B') of the peak intensity to the peak B 'having the largest intensity in the range of 400 eV or more and 405 eV or less is 0.1 to 10.

電子状態のバランスがより良好で、入出力特性と寿命がより優れるリチウムイオン二次電池を得る観点からは、ピーク強度の比(A/B又はA’/B’)は、それぞれ0.3〜3であることがより好ましく、0.5〜2であることが更に好ましい。   From the viewpoint of obtaining a lithium ion secondary battery in which the balance of the electronic state is better and the input / output characteristics and the life are more excellent, the peak intensity ratio (A / B or A ′ / B ′) is respectively 0.3 to It is more preferable that it is 3, and it is still more preferable that it is 0.5-2.

ある態様では、本実施形態の製造方法により得られる負極材は、3個の炭素原子と結合している窒素原子(グラファイト型)と、2個の炭素原子と結合している窒素原子(ピリジン型)とを含有する。負極材が3個の炭素原子と結合している窒素原子を含有しているか否かは、例えば、X線光電子分光スペクトルにおいて401eV付近にピークが存在しているか否かによって確認でき、負極材が2個の炭素原子と結合している窒素原子を含有しているか否かは、例えば、X線光電子分光スペクトルにおいて398eV付近にピークが存在しているか否かによって確認できる。   In one aspect, the negative electrode material obtained by the manufacturing method of the present embodiment includes a nitrogen atom (graphite type) bonded to three carbon atoms and a nitrogen atom (pyridine type) bonded to two carbon atoms. And. Whether or not the negative electrode material contains a nitrogen atom bonded to three carbon atoms can be confirmed by, for example, whether or not a peak exists in the vicinity of 401 eV in the X-ray photoelectron spectroscopy spectrum, and the negative electrode material Whether or not a nitrogen atom bonded to two carbon atoms is contained can be confirmed by, for example, whether or not a peak is present around 398 eV in an X-ray photoelectron spectroscopy spectrum.

高温保存特性の観点からは、本実施形態の製造方法により得られる負極材は、X線光電子分光スペクトルにおいて395eV〜405eVの範囲に少なくとも2つのピークを有し、その少なくとも2つのピークは、398eV付近のピークと401eV付近のピークとを含むことが好ましい。   From the viewpoint of high temperature storage characteristics, the negative electrode material obtained by the manufacturing method of the present embodiment has at least two peaks in the range of 395 eV to 405 eV in the X-ray photoelectron spectroscopy spectrum, and at least two peaks thereof are around 398 eV It is preferable to include the peak of and the peak around 401 eV.

(X線回折法により求められる平均面間隔d002
本実施形態の製造方法により得られる負極材は、X線回折法により求められる平均面間隔d002が0.340nm以下であることが好ましい。平均面間隔d002が0.340nm以下であると、リチウムイオン二次電池の初回充放電効率とエネルギー密度の双方に優れる傾向にある。平均面間隔d002の値が黒鉛結晶の理論値である0.3354nmに近いほど、エネルギー密度が大きくなる傾向にある。
(Average spacing d 002 determined by X-ray diffraction)
The negative electrode material obtained by the manufacturing method of this embodiment preferably has an average interplanar spacing d 002 of 0.340 nm or less as determined by X-ray diffraction. If the average interplanar spacing d 002 is 0.340 nm or less, both the initial charge and discharge efficiency and the energy density of the lithium ion secondary battery tend to be excellent. The energy density tends to be larger as the value of the average interplanar spacing d 002 is closer to 0.3354 nm, which is the theoretical value of the graphite crystal.

負極材の平均面間隔d002は、X線(CuKα線)を負極材である試料に照射し、回折線をゴニオメーターにより測定し得た回折プロファイルより、回折角2θ=24°〜2
7°付近に現れる炭素002面に対応した回折ピークより、ブラッグの式を用いて算出することができる。
The average interplanar spacing d 002 of the negative electrode material is such that X-rays (CuKα rays) are irradiated to the sample which is the negative electrode material and the diffraction line is measured with a goniometer, and the diffraction angle 2θ = 24 ° to 2
From the diffraction peak corresponding to the carbon 002 surface appearing around 7 °, it can be calculated using Bragg's equation.

負極材の平均面間隔d002の値は、例えば、負極材を作製する際の熱処理の温度を高くすることで小さくなる傾向がある。従って、負極材を作製する際の熱処理の温度を調節することで、負極材の平均面間隔d002を制御することができる。 The value of the average interplanar spacing d 002 of the negative electrode material tends to decrease, for example, by raising the temperature of heat treatment at the time of producing the negative electrode material. Therefore, the average interplanar spacing d 002 of the negative electrode material can be controlled by adjusting the temperature of the heat treatment at the time of producing the negative electrode material.

(ラマン分光測定のR値)
本実施形態の製造方法により得られる負極材は、ラマン分光測定により得られるR値が0.1〜1.0であることが好ましく、0.2〜0.8であることがより好ましく、0.3〜0.7であることが更に好ましい。R値が0.1以上であると、リチウムイオンの挿入及び脱離に用いられる黒鉛格子欠陥が充分存在し、入出力特性の低下が抑制される傾向にある。R値が1.0以下であると、電解液の分解反応が充分に抑制され、初回効率の低下が抑制される傾向にある。
(R value of Raman spectroscopy)
The negative electrode material obtained by the manufacturing method of the present embodiment preferably has an R value obtained by Raman spectroscopy of 0.1 to 1.0, more preferably 0.2 to 0.8, and 0 It is further more preferable that it is .3 to 0.7. If the R value is 0.1 or more, graphite lattice defects used for insertion and desorption of lithium ions are sufficiently present, and a decrease in input / output characteristics tends to be suppressed. When the R value is 1.0 or less, the decomposition reaction of the electrolytic solution is sufficiently suppressed, and a decrease in the initial efficiency tends to be suppressed.

前記R値は、ラマン分光測定において得られたラマン分光スペクトルにおいて、1580cm−1付近の最大ピークの強度Igと、1360cm−1付近の最大ピークの強度Idの強度比(Id/Ig)と定義する。ここで、1580cm−1付近に現れるピークとは、通常、黒鉛結晶構造に対応すると同定されるピークであり、例えば1530cm−1〜1630cm−1に観測されるピークを意味する。また1360cm−1付近に現れるピークとは、通常、炭素の非晶質構造に対応すると同定されるピークであり、例えば1300
cm−1〜1400cm−1に観測されるピークを意味する。
The R value is the Raman spectrum obtained in the Raman spectrometry, to define the intensity Ig of the maximum peak in the vicinity of 1580 cm -1, the intensity ratio of the intensity Id of the maximum peak around 1360 cm -1 and (Id / Ig) . Here, the peak appearing near 1580 cm -1, generally a peak identified as corresponding to the graphite crystal structure, means a peak observed for example 1530cm -1 ~1630cm -1. The peak appearing around 1360 cm −1 is usually a peak identified as corresponding to the amorphous structure of carbon, for example, 1300.
It means a peak observed in cm -1 ~1400cm -1.

本開示においてラマン分光測定は、レーザーラマン分光光度計(例えば、型番:NRS−1000、日本分光株式会社)を用い、リチウムイオン二次電池用負極材を平らになるようにセットした試料板にアルゴンレーザー光を照射して行われる。測定条件は以下の通りである。
アルゴンレーザー光の波長:532nm
波数分解能:2.56cm−1
測定範囲:1180cm−1〜1730cm−1
ピークリサーチ:バックグラウンド除去
In the present disclosure, Raman spectroscopy is performed by using a laser Raman spectrophotometer (for example, model number: NRS-1000, JASCO Corporation) and using argon as a sample plate in which a negative electrode material for lithium ion secondary batteries is set to be flat. It is performed by irradiating a laser beam. The measurement conditions are as follows.
Wavelength of argon laser light: 532 nm
Wavenumber resolution: 2.56 cm -1
Measurement range: 1180 cm -1 to 1730 cm -1
Peak research: background removal

(体積平均粒子径(D50))
本実施形態の製造方法により得られる負極材の体積平均粒子径(D50)は、1μm〜40μmであることが好ましく、3μm〜30μmであることがより好ましく、5μm〜25μmであることが更に好ましい。
負極材の体積平均粒子径が1μm以上であると、充分なタップ密度と、負極材組成物としたときの良好な塗工性が得られる傾向にある。一方、負極材の体積平均粒子径が40μm以下であると、負極材の表面から内部へのリチウムの拡散距離が長くなりすぎず、リチウムイオン二次電池の入出力特性が良好に維持される傾向にある。負極材の体積平均粒子径(D50)は、上述した炭素材の体積平均粒子径と同様にして測定することができる。
(Volume average particle size (D 50 ))
The volume average particle diameter (D 50 ) of the negative electrode material obtained by the manufacturing method of the present embodiment is preferably 1 μm to 40 μm, more preferably 3 μm to 30 μm, and still more preferably 5 μm to 25 μm. .
When the volume average particle diameter of the negative electrode material is 1 μm or more, sufficient tap density and good coatability when used as a negative electrode composition tend to be obtained. On the other hand, when the volume average particle diameter of the negative electrode material is 40 μm or less, the diffusion distance of lithium from the surface of the negative electrode material to the inside is not too long, and the input / output characteristics of the lithium ion secondary battery tend to be well maintained. It is in. The volume average particle diameter (D 50 ) of the negative electrode material can be measured in the same manner as the above-mentioned volume average particle diameter of the carbon material.

(比表面積)
本実施形態の製造方法により得られる負極材の77Kでの窒素吸着測定より求められる比表面積(以下、N比表面積と呼ぶ場合がある)は、0.5m/g 〜10m/gであることが好ましく、1m/g〜8m/gであることがより好ましく、2m/g〜6m/gであることが更に好ましい。N比表面積が上記範囲内であれば、入出力特性と初回充放電効率の良好なバランスが得られる傾向にある。N比表面積は、具体的には、77Kでの窒素吸着測定より得た吸着等温線からBET法を用いて求めることができる。
(Specific surface area)
Specific surface area determined from nitrogen adsorption measurements at 77K of the negative electrode material obtained by the production method of this embodiment (hereinafter sometimes referred to as N 2 specific surface area) is a 0.5m 2 / g ~10m 2 / g preferably there, more preferably 1m 2 / g~8m 2 / g, and further preferably from 2m 2 / g~6m 2 / g. If the N 2 specific surface area is within the above range, a good balance between input / output characteristics and initial charge / discharge efficiency tends to be obtained. Specifically, the N 2 specific surface area can be determined from the adsorption isotherm obtained by nitrogen adsorption measurement at 77 K using the BET method.

(円形度)
本実施形態の製造方法により得られる負極材の円形度は、0.70以上であることが好ましく、0.80以上であることがより好ましく、0.85以上であることが更に好ましく、0.90以上であることが特に好ましい。円形度が0.70以上であることで、連続での充電受け入れ性が向上する傾向にある。負極材の円形度はフロー式粒子解析により求めることができる。例えば、湿式フロー式粒子径・形状分析装置(FPIA−3000、マルバーン社)を用いて測定することができる。
(Roundness)
The circularity of the negative electrode material obtained by the manufacturing method of the present embodiment is preferably 0.70 or more, more preferably 0.80 or more, still more preferably 0.85 or more, and 0. It is particularly preferred that it is 90 or more. When the degree of circularity is 0.70 or more, continuous charge acceptance tends to be improved. The circularity of the negative electrode material can be determined by flow type particle analysis. For example, it can measure using a wet flow type | formula particle diameter and shape analyzer (FPIA-3000, Malvern company).

本実施形態の製造方法により得られる負極材は、高温保存特性に優れるため、電気自動車(EV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)、パワーツール、電力貯蔵装置等に使用される大容量のリチウムイオン二次電池用の負極材として好適である。特に、様々な環境での適応が求められているEV、PHEV、HEV等に使用されるリチウムイオン二次電池用の負極材として好適である。   Since the negative electrode material obtained by the manufacturing method of the present embodiment is excellent in high-temperature storage characteristics, it can be used as an electric vehicle (EV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), a hybrid electric vehicle (HEV), a power tool, a power storage device, etc. It is suitable as a negative electrode material for a large capacity lithium ion secondary battery to be used. In particular, it is suitable as a negative electrode material for lithium ion secondary batteries used in EVs, PHEVs, HEVs and the like for which adaptation in various environments is required.

<リチウムイオン二次電池用負極の製造方法>
本実施形態のリチウムイオン二次電池用負極の製造方法は、上記方法によりリチウムイオン二次電池用負極材を製造する工程を有する。
上記方法により製造されるリチウムイオン二次電池用負極は、上記方法により製造されるリチウムイオン二次電池用負極材を含む負極材層と、集電体とを備えるものであってもよく、必要に応じて他の構成要素を備えるものであってもよい。
<Method of Manufacturing Negative Electrode for Lithium Ion Secondary Battery>
The method for producing a negative electrode for a lithium ion secondary battery of the present embodiment has a step of producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery by the above method.
The negative electrode for a lithium ion secondary battery manufactured by the above method may be provided with a negative electrode material layer containing the negative electrode material for a lithium ion secondary battery manufactured by the above method, and a current collector, and it is necessary May be provided with other components depending on

リチウムイオン二次電池用負極は、例えば、負極材と結着剤を溶剤とともに混練してスラリー状の負極材組成物を調製し、これを集電体上に塗布して負極材層を形成することで作製したり、負極材組成物をシート状、ペレット状等の形状に成形し、これを集電体と一体化することで作製したりすることができる。混練は、撹拌機、ボールミル、スーパーサンドミル、加圧ニーダー等の分散装置を用いて行うことができる。   For example, a negative electrode material for lithium ion secondary battery is prepared by kneading a negative electrode material and a binder together with a solvent to prepare a slurry-like negative electrode material composition, and applying it on a current collector to form a negative electrode material layer. Thus, the negative electrode material composition can be formed into a sheet-like shape, a pellet-like shape, or the like and integrated with a current collector. The kneading can be carried out using a dispersing device such as a stirrer, a ball mill, a super sand mill, a pressure kneader or the like.

負極材組成物の調製に用いる結着剤は、特に限定されない。例えば、スチレン−ブタジエン共重合体、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート等のエチレン性不飽和カルボン酸エステル、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸等のエチレン性不飽和カルボン酸、及び、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド、ポリエピクロロヒドリン、ポリフォスファゼン、ポリアクリロニトリル等のイオン導電性の大きな高分子化合物が挙げられる。負極材組成物が結着剤を含む場合、その量は特に制限されない。例えば、負極材と結着剤の合計100質量部に対して0.5質量部〜20質量部であってもよい。   The binder used for preparation of the negative electrode material composition is not particularly limited. For example, ethylenically unsaturated carboxylic acid esters such as styrene-butadiene copolymer, methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, acrylonitrile, methacrylonitrile, hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, etc. Ethylenically unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, and maleic acid; and ion conductive materials such as polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polyepichlorohydrin, polyphosphazene, polyacrylonitrile, etc. Large macromolecular compounds can be mentioned. When the negative electrode material composition contains a binder, the amount is not particularly limited. For example, it may be 0.5 parts by mass to 20 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the negative electrode material and the binder.

負極材組成物は、増粘剤を含んでもよい。増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸又はその塩、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン等を使用することができる。負極材組成物が増粘剤を含む場合、その量は特に制限されない。
例えば、負極材100質量部に対して0.1質量部〜5質量部であってもよい。
The negative electrode material composition may contain a thickener. As a thickener, carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid or salts thereof, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and the like can be used. When the negative electrode material composition contains a thickener, the amount is not particularly limited.
For example, it may be 0.1 parts by mass to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode material.

負極材組成物は、導電補助材を含んでもよい。導電補助材としては、カーボンブラック、グラファイト、アセチレンブラック等の炭素材料、導電性を示す酸化物、窒化物等の化合物などが挙げられる。負極材組成物が導電助剤を含む場合、その量は特に制限されない。例えば、負極材100質量部に対して0.5質量部〜15質量部であってもよい。   The negative electrode material composition may contain a conductive auxiliary material. Examples of the conductive aid include carbon materials such as carbon black, graphite and acetylene black, and compounds such as oxides and nitrides exhibiting conductivity. When the negative electrode material composition contains a conductive aid, the amount is not particularly limited. For example, 0.5 parts by mass to 15 parts by mass may be used with respect to 100 parts by mass of the negative electrode material.

集電体の材質は特に制限されず、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等から選択できる。集電体の状態は特に制限されず、箔、穴開け箔、メッシュ等から選択できる。また、ポーラスメタル(発泡メタル)等の多孔性材料、カーボンペーパーなども集電体として使用可能である。   The material of the current collector is not particularly limited, and can be selected from aluminum, copper, nickel, titanium, stainless steel and the like. The state of the current collector is not particularly limited, and can be selected from foil, perforated foil, mesh and the like. In addition, porous materials such as porous metal (foam metal), carbon paper, and the like can also be used as the current collector.

負極材組成物を集電体に塗布して負極材層を形成する場合、その方法は特に制限されず、メタルマスク印刷法、静電塗装法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、コンマコート法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等の公知の方法を採用できる。負極材組成物を集電体に塗布した後は、負極材組成物に含まれる溶剤を乾燥により除去する。乾燥は、例えば、熱風乾燥機、赤外線乾燥機又はこれらの装置の組み合わせを用いて行うことができる。必要に応じて圧延処理を行ってもよい。圧延処理は、平板プレス、カレンダーロール等の方法で行うことができる。   When the negative electrode material composition is applied to a current collector to form a negative electrode layer, the method is not particularly limited, and metal mask printing, electrostatic coating, dip coating, spray coating, roll coating, A known method such as a doctor blade method, a comma coating method, a gravure coating method, or a screen printing method can be adopted. After the negative electrode material composition is applied to the current collector, the solvent contained in the negative electrode material composition is removed by drying. Drying can be performed, for example, using a hot air dryer, an infrared dryer, or a combination of these devices. A rolling process may be performed as needed. The rolling process can be performed by a method such as a flat plate press or a calender roll.

シート、ペレット等の形状に成形された負極組成物を集電体と一体化して負極材層を形成する場合、一体化の方法は特に制限されない。例えば、ロール、平板プレス又はこれらの手段の組み合わせにより行うことができる。一体化する際の圧力は、例えば、1MPa〜200MPa程度であることが好ましい。   When the negative electrode composition molded into a sheet, pellet, or the like is integrated with a current collector to form a negative electrode material layer, the method of integration is not particularly limited. For example, it can be performed by a roll, a flat plate press, or a combination of these means. The pressure at the time of integration is preferably, for example, about 1 MPa to 200 MPa.

負極材の負極密度は、特に制限されない。例えば、1.1g/cm〜1.8g/cmであることが好ましく、1.2g/cm〜1.7g/cmであることがより好ましく、1.3g/cm〜1.6g/cmであることが更に好ましい。負極密度を1.1
g/cm以上とすることで、電子抵抗の増加が抑制され、容量が増加する傾向にあり、1.8g/cm以下とすることで、レート特性及びサイクル特性の低下が抑制される傾向がある。
The negative electrode density of the negative electrode material is not particularly limited. For example, is preferably 1.1g / cm 3 ~1.8g / cm 3 , more preferably from 1.2g / cm 3 ~1.7g / cm 3 , 1.3g / cm 3 ~1. More preferably, it is 6 g / cm 3 . Negative electrode density is 1.1
By setting it as g / cm 3 or more, the increase in electron resistance is suppressed and the capacity tends to be increased. By setting it as 1.8 g / cm 3 or less, the deterioration of rate characteristics and cycle characteristics is suppressed. There is.

<リチウムイオン二次電池の製造方法>
本実施形態のリチウムイオン二次電池の製造方法は、上記方法によりリチウムイオン二次電池用負極材を製造する工程を有する。
リチウムイオン二次電池は、上記方法により製造されるリチウムイオン二次電池用負極材を含む負極と、正極と、電解液とを備えるものであってもよく、必要に応じて他の構成要素を備えるものであってもよい。
<Method of manufacturing lithium ion secondary battery>
The manufacturing method of the lithium ion secondary battery of this embodiment has the process of manufacturing the negative electrode material for lithium ion secondary batteries by the said method.
The lithium ion secondary battery may be provided with a negative electrode including a negative electrode material for lithium ion secondary battery manufactured by the above method, a positive electrode, and an electrolytic solution, and other components may be used if necessary. It may be provided.

正極は、上述した負極の作製方法と同様にして、集電体上に正極層を形成することで得ることができる。集電体としては、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼等の金属又は合金を、箔状、穴開け箔状、メッシュ状等にしたものを用いることができる。   The positive electrode can be obtained by forming a positive electrode layer on a current collector in the same manner as the above-described method of manufacturing a negative electrode. As the current collector, a metal or an alloy of aluminum, titanium, stainless steel or the like in the form of a foil, a perforated foil, a mesh or the like can be used.

正極層の形成に用いる正極材料は、特に制限されない。例えば、リチウムイオンをドーピング又はインターカレーション可能な金属化合物(金属酸化物、金属硫化物等)及び導電性高分子材料が挙げられる。より具体的には、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、マンガン酸リチウム(LiMnO)、これらの複酸化物(LiCoNiMn、x+y+z=1)、添加元素M’を含む複酸化物(LiCoNiMnM’、a+b+c+d=1、M’:Al、Mg、Ti、Zr又はGe)、スピネル型リチウムマンガン酸化物(LiMn)、リチウムバナジウム化合物、V、V13、VO、MnO、TiO、MoV、TiS、V、VS、MoS、MoS、Cr、Cr、オリビン型LiMPO(M:Co、Ni、Mn、Fe)等のリチウム含有化合物、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセン等の導電性ポリマー、多孔質炭素などが挙げられる。正極材料は、1種単独であっても2種以上であってもよい。 The positive electrode material used to form the positive electrode layer is not particularly limited. For example, metal compounds (metal oxides, metal sulfides, etc.) and conductive polymer materials that can be doped or intercalated with lithium ions can be mentioned. More specifically, lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ), these double oxides (LiCo x Ni y Mn z O 2 , x + y + z = 1), Mixed oxides containing additive element M ′ (LiCo a Ni b Mn c M ′ d O 2 , a + b + c + d = 1, M ′: Al, Mg, Ti, Zr or Ge), spinel type lithium manganese oxide (LiMn 2 O) 4 ), lithium vanadium compounds, V 2 O 5 , V 6 O 13 , VO 2 , MnO 2 , TiO 2 , MoV 2 O 8 , TiS 2 , V 2 S 5 , VS 2 , MoS 2 , MoS 3 , Cr 3 O 8, Cr 2 O 5, olivine-type LiMPO 4 (M: Co, Ni , Mn, Fe) lithium-containing compounds such as polyacetylene, Poriani Emissions, polypyrrole, polythiophene, electrically conductive polymers such as polyacene, a porous carbon and the like. The positive electrode materials may be used alone or in combination of two or more.

電解液は特に制限されず、例えば、電解質としてのリチウム塩を非水系溶媒に溶解したもの(いわゆる有機電解液)を使用することができる。
リチウム塩としては、LiClO、LiPF、LiAsF、LiBF、LiSOCF等が挙げられる。リチウム塩は、1種単独でも2種以上であってもよい。
非水系溶媒としては、エチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、クロ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、ビニレンカーボネート、シクロペンタノン、シクロヘキシルベンゼン、スルホラン、プロパンスルトン、3−メチルスルホラン、2,4−ジメチルスルホラン、3−メチル−1,3−オキサゾリジン−2−オン、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、ブチルメチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ブチルエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、酢酸エチル、トリメチルリン酸エステル、トリエチルリン酸エステル等が挙げられる。非水系溶媒は、1種単独でも2種以上であってもよい。
The electrolyte solution is not particularly limited, and for example, one obtained by dissolving a lithium salt as an electrolyte in a non-aqueous solvent (so-called organic electrolyte solution) can be used.
Examples of lithium salts include LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSO 3 CF 3 and the like. The lithium salt may be used alone or in combination of two or more.
As a non-aqueous solvent, ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, chloroethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, cyclopentanone, cyclohexylbenzene, sulfolane, propane sultone, 3-methyl sulfolane, 2,4-dimethyl sulfolane, 3-Methyl-1,3-oxazolidin-2-one, γ-butyrolactone, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, butyl methyl carbonate, ethyl propyl carbonate, butyl ethyl carbonate, dipropyl carbonate, 2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, methyl acetate Ethyl acetate, trimethyl phosphate ester, triethyl ester, and the like. The non-aqueous solvent may be used alone or in combination of two or more.

リチウムイオン二次電池における正極及び負極の状態は、特に限定されない。例えば、正極及び負極と、必要に応じて正極及び負極の間に配置されるセパレータとを、渦巻状に巻回した状態であっても、これらを平板状として積層した状態であってもよい。   The state of the positive electrode and the negative electrode in the lithium ion secondary battery is not particularly limited. For example, the positive electrode and the negative electrode, and, if necessary, the separator disposed between the positive electrode and the negative electrode may be spirally wound or may be stacked in a flat plate shape.

セパレータは特に制限されず、例えば、樹脂製の不織布、クロス、微孔フィルム又はそれらを組み合わせたものを使用することができる。樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを主成分とするものが挙げられる。リチウムイオン二次電池の構造上、正極と負極が直接接触しない場合は、セパレータは使用しなくてもよい。   The separator is not particularly limited, and for example, resin non-woven fabric, cloth, microporous film, or a combination thereof can be used. As resin, what has polyolefin, such as polyethylene and a polypropylene, as a main component is mentioned. If the positive electrode and the negative electrode are not in direct contact with each other due to the structure of the lithium ion secondary battery, the separator may not be used.

リチウムイオン二次電池の形状は、特に制限されない。例えば、ラミネート型電池、ペーパー型電池、ボタン型電池、コイン型電池、積層型電池、円筒型電池及び角型電池が挙げられる。   The shape of the lithium ion secondary battery is not particularly limited. For example, laminate type batteries, paper type batteries, button type batteries, coin type batteries, laminated type batteries, cylindrical type batteries and square type batteries can be mentioned.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be more specifically described by way of examples, but the present invention is not limited to the following examples.

<実施例1>
(1)負極材の作製と評価
炭素材として100質量部の球形天然黒鉛(体積平均粒子径:10μm)と、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物として10質量部のコールタールピッチ(軟化点:98℃、残炭率:50質量%)と、窒素原子を含有する化合物として5質量部のメラミン(和光純薬工業株式会社、熱分解温度:230℃)と、を混合して混合物を得た。次いで、混合物の熱処理を行って、核となる第一炭素材と、前記第一炭素材の表面の少なくとも一部に存在し、前記第一炭素材より結晶性が低い第二炭素材と、を含む炭素材料を作製した。熱処理は、窒素流通下、200℃/時間の昇温速度で25℃から1000℃まで昇温し、1000℃で1時間保持することで行った。得られた炭素材料をカッターミルで解砕し、300メッシュ篩で篩分けを行い、その篩下分を負極材とした。
Example 1
(1) Preparation and evaluation of negative electrode material 100 parts by mass of spherical natural graphite (volume average particle diameter: 10 μm) as a carbon material and 10 parts by mass of coal tar pitch (softening point) as an organic compound which can be changed to carbonaceous by heat treatment : 98 ° C., residual carbon content: 50% by mass) and 5 parts by mass of melamine (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., thermal decomposition temperature: 230 ° C.) as a compound containing a nitrogen atom to obtain a mixture The Next, the mixture is heat-treated to form a first carbon material as a core, and a second carbon material present on at least a part of the surface of the first carbon material and having a crystallinity lower than that of the first carbon material. The carbon material containing was produced. The heat treatment was performed by raising the temperature from 25 ° C. to 1000 ° C. at a temperature rising rate of 200 ° C./hour under nitrogen flow and holding at 1000 ° C. for 1 hour. The obtained carbon material was crushed by a cutter mill, screened with a 300 mesh sieve, and the lower part of the sieve was used as a negative electrode material.

[X/Yの算出]
熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物の軟化点X(℃)と、窒素原子を含有する化合物の熱分解温度Y(℃)を下記に示す方法により測定し、得られた値からX/Yを求めた。
[Calculation of X / Y]
The softening point X (.degree. C.) of the organic compound which can be changed to carbonaceous by heat treatment and the thermal decomposition temperature Y (.degree. C.) of the compound containing a nitrogen atom are measured by the method shown below, and the value obtained is X / Y. I asked for.

(熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物の軟化点)
熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物の軟化点は、JIS K 2425:2006に準拠して測定した。
(Softening point of organic compounds that can change to carbonaceous by heat treatment)
The softening point of the organic compound that can be changed to carbonaceous by heat treatment was measured in accordance with JIS K 2425: 2006.

(窒素原子を含有する化合物の熱分解温度)
窒素原子を含有する化合物の熱分解温度(℃)は下記の条件で測定し、得られたグラフより、ベースラインと重量減少ラインを直線で結んだ点を熱分解温度とした。一例として、メラミンの測定で得られたグラフを図1に示す。
装置:TG−DTA(TG/DTA6200、セイコーインスツルメンツ株式会社)
雰囲気:窒素雰囲気
昇温速度:10℃/min
パン:白金パン
(Thermal decomposition temperature of the compound containing nitrogen atom)
The thermal decomposition temperature (° C.) of the compound containing a nitrogen atom was measured under the following conditions, and from the obtained graph, the point at which the baseline and the weight loss line were connected by a straight line was taken as the thermal decomposition temperature. As an example, a graph obtained by measuring melamine is shown in FIG.
Device: TG-DTA (TG / DTA 6200, Seiko Instruments Inc.)
Atmosphere: Nitrogen atmosphere Temperature rising rate: 10 ° C / min
Bread: platinum bread

[XPS分析]
XPS分析は、Versa Probe II(アルバック・ファイ社)を用いて下記の条件で行い、X線光電子分光スペクトルにおいて395eV〜405eVの範囲におけるピークの数を調べた。また、395eV〜405eVの範囲で強度が最大のピークと2番目に大きいピークのうち、395eVに近い方のピークAと、405eVに近い方のピークBとのピーク強度の比(A/B)を調べた。
装置:アルバック・ファイ社、PHI 5000 Versa Probe II
X線源:単色化Al K−L2,3線(1486.6 eV)
検出角度:45度
分析面積:200μmφ
X線ビーム径:200μmφ
X線出力:50W、15kV
パスエネルギー C(1s):23.5eV、N(1s):29.35eV、O(1s):29.35eV
中和銃:使用
帯電補正:C(1s)のピークトップを284.8eVに補正
[XPS analysis]
XPS analysis was performed using Versa Probe II (ULVAC-PHI) under the following conditions, and the number of peaks in the range of 395 eV to 405 eV was examined in an X-ray photoelectron spectroscopy spectrum. In addition, the ratio (A / B) of the peak intensities of the peak A closer to 395 eV and the peak B closer to 405 eV among the peak having the largest intensity and the second largest peak in the range of 395 eV to 405 eV Examined.
Equipment: ULVAC-PHI, PHI 5000 Versa Probe II
X-ray source: monochromized Al K-L 2,3 line (1486.6 eV)
Detection angle: 45 degrees Analysis area: 200 μmφ
X-ray beam diameter: 200 μmφ
X-ray output: 50 W, 15 kV
Pass energy C (1s): 23.5 eV, N (1s): 29.35 eV, O (1s): 29.35 eV
Neutralization gun: Use Charge correction: Correct the peak top of C (1s) to 284.8 eV

[窒素含有率の測定]
窒素含有率(質量%)は、TC−600(LECOジャパン合同会社)を用いて負極材試料を不活性雰囲気下、3000℃で融解させ、窒素ガスを発生させて、熱伝導度法により求めた。
[Measurement of nitrogen content rate]
The nitrogen content (% by mass) was determined by melting a negative electrode material sample at 3000 ° C. in an inert atmosphere using TC-600 (LECO Japan Ltd.), generating nitrogen gas, and determining it by the thermal conductivity method .

[平均面間隔d002の測定]
平均面間隔d002(nm)の測定は、X線回折法により行った。具体的には、負極材試料を石英製の試料ホルダーの凹部分に充填して測定ステージにセットし、広角X線回折装置(株式会社リガク)を用いて以下の測定条件で行った。
線源:CuKα線(波長=0.15418nm)
出力:40kV、20mA
サンプリング幅:0.010°
走査範囲:10°〜35°
スキャンスピード:0.5°/min
[Measurement of average interplanar spacing d 002 ]
The measurement of the average interplanar spacing d 002 (nm) was performed by the X-ray diffraction method. Specifically, the negative electrode material sample was filled in the concave portion of the sample holder made of quartz and set on the measurement stage, and the measurement was performed using the wide-angle X-ray diffractometer (Rigaku Co., Ltd.) under the following measurement conditions.
Radiation source: CuKα ray (wavelength = 0.15418 nm)
Output: 40kV, 20mA
Sampling width: 0.010 °
Scanning range: 10 ° to 35 °
Scanning speed: 0.5 ° / min

[R値の測定]
R値は、下記の条件でラマン分光測定を行い、得られたラマン分光スペクトルにおいて、1580cm−1付近の最大ピークの強度Igと、1360cm−1付近の最大ピークの強度Idの強度比(Id/Ig)とした。
ラマン分光測定は、レーザーラマン分光光度計(型番:NRS−1000、日本分光株式会社)を用い、負極材試料が平らになるようにセットした試料板にアルゴンレーザー光を照射して行った。測定条件は以下の通りである。
アルゴンレーザー光の波長:532nm
波数分解能:2.56cm−1
測定範囲:1180cm−1〜1730cm−1
ピークリサーチ:バックグラウンド除去
[Measurement of R value]
R value, performs Raman spectrometry under the following conditions, in the obtained Raman spectrum, the intensity Ig of the maximum peak in the vicinity of 1580 cm -1, the intensity ratio of the intensity Id of the maximum peak in the vicinity of 1360 cm -1 (Id / Ig).
The Raman spectroscopy measurement was performed using a laser Raman spectrophotometer (model number: NRS-1000, JASCO Corporation) and irradiating a sample plate set so that the negative electrode material sample was flat with argon laser light. The measurement conditions are as follows.
Wavelength of argon laser light: 532 nm
Wavenumber resolution: 2.56 cm -1
Measurement range: 1180 cm -1 to 1730 cm -1
Peak research: background removal

[N比表面積の測定]
比表面積(m/g)は、高速比表面積/細孔分布測定装置(フローソープ II 2300、東海理機株式会社)を用いて、液体窒素温度(77K)での窒素吸着を多点法で測定してBET法により算出した。
[Measurement of N 2 specific surface area]
N 2 specific surface area (m 2 / g) is a multi-point nitrogen adsorption at liquid nitrogen temperature (77 K) using a high-speed specific surface area / pore distribution measurement device (Flow Soap II 2300, Tokai Riki Co., Ltd.) Measured by the method and calculated by the BET method.

[体積平均粒子径の測定]
負極材試料を界面活性剤とともに精製水中に分散させた溶液を、レーザー回折式粒度分布測定装置(SALD−3000J、株式会社島津製作所製)の試料水槽に入れた。次いで、溶液に超音波をかけながらポンプで循環させ、得られた粒度分布の体積累積50%粒子径(D50)を体積平均粒子径(μm)とした。
[Measurement of Volume Average Particle Size]
A solution in which a negative electrode material sample and a surfactant were dispersed in purified water was placed in a sample water tank of a laser diffraction type particle size distribution measuring apparatus (SALD-3000J, manufactured by Shimadzu Corporation). Next, the solution was circulated by a pump while applying ultrasonic waves, and the volume cumulative 50% particle diameter (D 50 ) of the obtained particle size distribution was defined as the volume average particle diameter (μm).

[円形度の測定]
10mlの試験管に、界面活性剤(商品名:リポノールT/15、ライオン株式会社製)の濃度が質量比0.2%の水溶液5mlを入れ、粒子濃度が10000個〜30000個になるように負極材試料を入れた。次いで、前記試験官管をボルテックスミキサー(コーニング社製)にて回転数2000回転/分(rpm)で1分間撹拌した後、すぐに湿式フロー式粒子径・形状分析装置(マルバーン社製FPIA−3000)を用いて円形度を測定した。測定条件は下記のとおりである。
測定環境:25℃±3
測定モード:HPF
カウント方式:トータルカウント
有効解析数:10000
粒子濃度:10000〜30000
シース液:パーティクルシース
対物レンズ:10倍
[Measurement of circularity]
In a 10 ml test tube, add 5 ml of an aqueous solution containing 0.2% by weight of surfactant (trade name: Liponol T / 15, manufactured by Lion Corporation) to a particle concentration of 10000 to 30000. The negative electrode material sample was put. Then, after stirring the test tube with a vortex mixer (manufactured by Corning) at a rotational speed of 2,000 rpm for 1 minute, the wet flow type particle size / shape analyzer (FPIA-3000 manufactured by Malvern, Inc.) is immediately made. Was used to measure the degree of circularity. The measurement conditions are as follows.
Measurement environment: 25 ° C ± 3
Measurement mode: HPF
Counting method: Total count Effective analysis number: 10000
Particle concentration: 10000 to 30000
Sheath fluid: Particle sheath Objective lens: 10 times

(2)リチウムイオン二次電池の作製
負極材98質量部に対し、増粘剤としてCMC(カルボキシメチルセルロース、第一工業製薬株式会社、セロゲンWS−C)の水溶液(CMC濃度:2質量%)を、CMCの固形分量が1質量部となるように加え、10分間混練を行った。次いで、負極材とCMCの合計の固形分濃度が40質量%〜50質量%となるように精製水を加え、10分間混練を行った。続いて、結着剤としてSBR(BM400−B、日本ゼオン株式会社)の水分散液(SBR濃度:40質量%)を、SBRの固形分量が1質量部となるように加え、10分間混合してペースト状の負極材組成物を作製した。次いで、負極材組成物を、厚さ11μmの電解銅箔に単位面積当りの塗布量が4.5mg/cmとなるようにクリアランスを調整したコンマコーターで塗工して、負極層を形成した。その後、ハンドプレスで1.5g/cmに電極密度を調整した。負極層が形成された電解銅箔を直径14mmの円盤状に打ち抜き、試料電極(負極)を作製した。
(2) Preparation of lithium ion secondary battery With respect to 98 parts by mass of the negative electrode material, an aqueous solution (CMC concentration: 2% by mass) of CMC (Carboxymethylcellulose, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Serogen WS-C) as a thickener And the solid content of CMC was 1 part by mass, and kneading was performed for 10 minutes. Next, purified water was added such that the total solid concentration of the negative electrode material and the CMC was 40% by mass to 50% by mass, and kneading was performed for 10 minutes. Subsequently, an aqueous dispersion (SBR concentration: 40% by mass) of SBR (BM400-B, Nippon Zeon Co., Ltd.) as a binder is added so that the solid content of SBR is 1 part by mass, and mixed for 10 minutes. Thus, a paste-like negative electrode material composition was produced. Next, the negative electrode material composition was coated on an electrolytic copper foil with a thickness of 11 μm by a comma coater whose clearance was adjusted so that the coating amount per unit area was 4.5 mg / cm 2 , to form a negative electrode layer. . Thereafter, the electrode density was adjusted to 1.5 g / cm 3 with a hand press. The electrolytic copper foil on which the negative electrode layer was formed was punched into a disk shape having a diameter of 14 mm to produce a sample electrode (negative electrode).

作製した試料電極(負極)、セパレータ、対極(正極)の順にコイン型電池容器に入れ、電解液を注入して、コイン型のリチウムイオン二次電池を作製した。電解液としては、エチレンカーボネート(EC)及びメチルエチルカーボネート(MEC)(ECとMECの体積比は3:7)の混合溶媒にLiPFを1.0mol/Lの濃度になるように溶解したものを使用した。対極(正極)としては、金属リチウムを使用した。セパレータとしては、厚み20μmのポリエチレン製微孔膜を使用した。作製したリチウムイオン二次電池を用いて、下記の方法により初回充放電特性、出力特性及び高温保存特性の評価を行った。 The manufactured sample electrode (negative electrode), the separator, and the counter electrode (positive electrode) were sequentially placed in a coin-type battery container, and the electrolytic solution was injected to produce a coin-type lithium ion secondary battery. That the LiPF 6 in a mixed solvent of dissolved to a concentration of 1.0 mol / L: As an electrolyte solution, ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) (7 EC and the volume ratio of MEC is 3) It was used. Metallic lithium was used as the counter electrode (positive electrode). As a separator, a polyethylene microporous membrane with a thickness of 20 μm was used. Evaluation of the first time charge / discharge characteristic, the output characteristic, and the high temperature storage characteristic was performed by the following method using the produced lithium ion secondary battery.

[初回充放電特性の評価]
(1)0.48mAの定電流で0V(V vs. Li/Li)まで充電し、次いで電流値が0.048mAになるまで0Vで定電圧充電を行った。このときの容量を初回充電容量とした。
(2)30分の休止時間後に、0.48mAの定電流で1.5V(V vs. Li/Li)まで放電を行った。このときの容量を初回放電容量とした。
(3)上記(1)及び(2)で求めた充放電容量から下記の(式1)を用いて、初回充放電効率(%)を求めた。
初回充放電効率(%)=初回放電容量(mAh/g)/初回充電容量(mAh/g)×100 …(式1)
[Evaluation of initial charge and discharge characteristics]
(1) The battery was charged to 0 V (V vs. Li / Li + ) with a constant current of 0.48 mA, and then constant voltage charging was performed at 0 V until the current value became 0.048 mA. The capacity at this time was taken as the initial charge capacity.
(2) After a rest time of 30 minutes, discharge was performed to 1.5 V (V vs. Li / Li + ) at a constant current of 0.48 mA. The capacity at this time was taken as the initial discharge capacity.
(3) The initial charge and discharge efficiency (%) was determined from the charge and discharge capacities obtained in the above (1) and (2) using the following (formula 1).
Initial charge / discharge efficiency (%) = initial discharge capacity (mAh / g) / initial charge capacity (mAh / g) × 100 ... (Equation 1)

[出力特性の評価]
(1)0.48mAの定電流で0V(V vs.Li/Li)まで充電し、次いで電流値が0.048mAになるまで0Vで定電圧充電を行った。
(2)30分の休止時間後に、0.48mAの定電流で1.5V(V vs. Li/Li)まで放電した。
(3)(1)及び(2)を再度行い、このときの放電容量を「放電容量1」(mAh/g)とした。
(4)30分の休止時間後に、0.48mAの定電流で0V(V vs. Li/Li)まで充電し、次いで電流値が0.048mAになるまで0Vで定電圧充電を行った。
(5)30分の休止時間後に、12mAの定電流で1.5V(V vs. Li/Li)まで放電し、このときの放電容量を「放電容量2」(mAh/g)とした。
(6)(3)及び(5)で求めた放電容量から、下記の(式2)を用いて出力特性を求めた。
出力特性(%)=放電容量2(mAh/g)/放電容量1(mAh/g)×100 …(式2)
[Evaluation of output characteristics]
(1) The battery was charged to 0 V (V vs. Li / Li + ) with a constant current of 0.48 mA, and then constant voltage charging was performed at 0 V until the current value became 0.048 mA.
(2) After 30 minutes of rest time, it was discharged to 1.5 V (V vs. Li / Li + ) at a constant current of 0.48 mA.
(3) (1) and (2) were performed again, and the discharge capacity at this time was defined as "discharge capacity 1" (mAh / g).
(4) After a rest time of 30 minutes, charge to 0 V (V vs. Li / Li + ) with a constant current of 0.48 mA, and then perform constant voltage charge at 0 V until the current value becomes 0.048 mA.
(5) After a rest time of 30 minutes, the battery was discharged to 1.5 V (V vs. Li / Li + ) at a constant current of 12 mA, and the discharge capacity at this time was made “discharge capacity 2” (mAh / g).
(6) From the discharge capacity obtained in (3) and (5), the output characteristic was obtained using (Expression 2) below.
Output characteristic (%) = discharge capacity 2 (mAh / g) / discharge capacity 1 (mAh / g) × 100 ... (formula 2)

[高温保存特性の評価]
(1)0.48mAの定電流で0V(V vs.Li/Li)まで充電し、次いで電流値が0.048mAになるまで0Vで定電圧充電を行った。
(2)30分の休止時間後に、0.48mAの定電流で1.5V(V vs. Li/Li)まで放電した。
(3)30分の休止時間後に、0.48mAの定電流で0V(V vs. Li/Li)まで充電した。このときの充電容量(mAh/g)を測定した。
(4)(3)の電池を60℃で5日間放置した。
(5)0.48mAの定電流で1.5V(V vs. Li/Li)まで放電した。このときの放電容量(mAh/g)を測定した。
(6)(3)で得られる充電容量と(5)で得られる放電容量から、下記の式3を用いて、高温保存特性を求めた。
高温保存特性(%)=放電容量(mAh/g)/充電容量(mAh/g)×100 …式3
[Evaluation of high temperature storage characteristics]
(1) The battery was charged to 0 V (V vs. Li / Li + ) with a constant current of 0.48 mA, and then constant voltage charging was performed at 0 V until the current value became 0.048 mA.
(2) After 30 minutes of rest time, it was discharged to 1.5 V (V vs. Li / Li + ) at a constant current of 0.48 mA.
(3) After a rest time of 30 minutes, it was charged to 0 V (V vs. Li / Li + ) at a constant current of 0.48 mA. The charge capacity (mAh / g) at this time was measured.
(4) The battery of (3) was left at 60 ° C. for 5 days.
(5) Discharged to 1.5 V (V vs. Li / Li + ) at a constant current of 0.48 mA. The discharge capacity (mAh / g) at this time was measured.
The high temperature storage characteristics were determined from the charge capacity obtained in (6) and (3) and the discharge capacity obtained in (5) using the following formula 3.
High temperature storage characteristics (%) = discharge capacity (mAh / g) / charge capacity (mAh / g) × 100 formula 3

<実施例2>
実施例1において、メラミンの配合量を10質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法で負極材及びリチウムイオン二次電池を作製した。負極材及びリチウムイオン二次電池の特性を実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
Example 2
A negative electrode material and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the content of melamine was changed to 10 parts by mass in Example 1. The characteristics of the negative electrode material and the lithium ion secondary battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

<実施例3>
実施例1において、窒素原子を含有する化合物を尿素(熱分解温度:148℃)10質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法で負極材及びリチウムイオン二次電池を作製した。負極材及びリチウムイオン二次電池の特性を実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
Example 3
A negative electrode material and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the compound containing nitrogen atoms was changed to 10 parts by mass of urea (thermal decomposition temperature: 148 ° C.) in Example 1. The characteristics of the negative electrode material and the lithium ion secondary battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

<実施例4>
実施例1において、窒素原子を含有する化合物をピロール(熱分解温度:120℃)10質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法で負極材及びリチウムイオン二次電池を作製した。負極材及びリチウムイオン二次電池の特性を実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
Example 4
A negative electrode material and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that, in Example 1, the nitrogen atom-containing compound was changed to 10 parts by mass of pyrrole (thermal decomposition temperature: 120 ° C.). The characteristics of the negative electrode material and the lithium ion secondary battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

<実施例5>
実施例1において、炭素材としての球形天然黒鉛の体積平均粒子径を10μmから5μmに変更した以外は、実施例1と同様の方法で負極材及びリチウムイオン二次電池を作製した。負極材及びリチウムイオン二次電池の特性を実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
Example 5
A negative electrode material and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the volume average particle diameter of spherical natural graphite as a carbon material was changed from 10 μm to 5 μm in Example 1. The characteristics of the negative electrode material and the lithium ion secondary battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

<実施例6>
実施例1において、炭素材としての球形天然黒鉛の体積平均粒子径を10μmから23μmに変更した以外は、実施例1と同様の方法で負極材及びリチウムイオン二次電池を作製した。負極材及びリチウムイオン二次電池の特性を実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
Example 6
A negative electrode material and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the volume average particle diameter of spherical natural graphite as a carbon material was changed from 10 μm to 23 μm in Example 1. The characteristics of the negative electrode material and the lithium ion secondary battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

<実施例7>
実施例1において、熱処理の温度(最高)を1000℃から800℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法で負極材及びリチウムイオン二次電池を作製した。負極材及びリチウムイオン二次電池の特性を実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
Example 7
A negative electrode material and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature (maximum) of the heat treatment was changed from 1000 ° C. to 800 ° C. in Example 1. The characteristics of the negative electrode material and the lithium ion secondary battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

<実施例8>
実施例1において、熱処理の温度(最高)を1000℃から1300℃に変更した以外は、実施例1と同様の方法で負極材及びリチウムイオン二次電池を作製した。負極材及びリチウムイオン二次電池の特性を実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
Example 8
A negative electrode material and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature (maximum) of the heat treatment in Example 1 was changed from 1000 ° C. to 1300 ° C. The characteristics of the negative electrode material and the lithium ion secondary battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

<実施例9>
炭素材として、球形天然黒鉛(体積平均粒子径:10μm)をアルミナルツボの体積に対して20体積%充填し、500℃の空気雰囲気に1時間静置して前処理を行ったものを使用した以外は、実施例1と同様の方法で負極材及びリチウムイオン二次電池を作製した。負極材及びリチウムイオン二次電池の特性を実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
Example 9
As a carbon material, a spherical natural graphite (volume average particle diameter: 10 μm) filled with 20% by volume with respect to the volume of the alumina crucible and left to stand in an air atmosphere at 500 ° C. for 1 hour for pretreatment A negative electrode material and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except for the above. The characteristics of the negative electrode material and the lithium ion secondary battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

<実施例10>
炭素材として100質量部の球形天然黒鉛(体積平均粒子径:10μm)と、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物として10質量部のコールタールピッチ(軟化点:98℃、残炭率:50質量%)と、を混合して混合物を得た。次いで、混合物の熱処理を行って、核となる第一炭素材と、前記第一炭素材の表面の少なくとも一部に存在し、前記第一炭素材より結晶性が低い第二炭素材を含む熱処理物を得た。得られた熱処理物をカッターミルで解砕し、300メッシュ篩で篩分けを行い、その篩下材料(炭素材料a)を得た。
次に、50質量部のコールタールピッチ(軟化点:98℃、残炭率:50質量%)と、窒素原子を含有する化合物として50質量部のメラミン(和光純薬工業株式会社、熱分解温度:230℃)と、を混合して混合物を得た。次いで、混合物の熱処理を行った。熱処理は、窒素流通下、200℃/時間の昇温速度で25℃から1000℃まで昇温し、1000℃で1時間保持することで行った。得られた熱処理物を乳鉢で解砕し、300メッシュ篩で篩分けを行い、その篩下材料(炭素材料b)を得た。
炭素材料a(99質量部)と炭素材料b(1質量部)を混合して、負極材を得た。負極材及びリチウムイオン二次電池の特性を実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
Example 10
100 parts by weight of spherical natural graphite (volume average particle diameter: 10 μm) as a carbon material, and 10 parts by weight of coal tar pitch (softening point: 98 ° C., residual carbon ratio: 50) as an organic compound that can change to carbonaceous by heat treatment Mass%) and were mixed to obtain a mixture. Next, the mixture is heat-treated to form a heat-treatment comprising a first carbon material as a core and a second carbon material present on at least a part of the surface of the first carbon material and having a crystallinity lower than that of the first carbon material. I got a thing. The obtained heat-treated material was crushed with a cutter mill and sieved with a 300 mesh sieve to obtain the material under the sieve (carbon material a).
Next, 50 parts by mass of coal tar pitch (softening point: 98 ° C., residual carbon content: 50% by mass) and 50 parts by mass of melamine as a compound containing nitrogen atoms (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., thermal decomposition temperature : 230 ° C.) were mixed to obtain a mixture. The mixture was then heat treated. The heat treatment was performed by raising the temperature from 25 ° C. to 1000 ° C. at a temperature rising rate of 200 ° C./hour under nitrogen flow and holding at 1000 ° C. for 1 hour. The obtained heat-treated product was crushed in a mortar and sieved with a 300-mesh sieve to obtain the material under the sieve (carbon material b).
A carbon material a (99 parts by mass) and a carbon material b (1 parts by mass) were mixed to obtain a negative electrode material. The characteristics of the negative electrode material and the lithium ion secondary battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

<実施例11>
炭素材料aを95質量部、炭素材料bを5質量部とした以外は実施例10と同様にして、負極材を得た。負極材及びリチウムイオン二次電池の特性を実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
Example 11
A negative electrode material was obtained in the same manner as in Example 10 except that 95 parts by mass of the carbon material a and 5 parts by mass of the carbon material b were used. The characteristics of the negative electrode material and the lithium ion secondary battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

<実施例12>
炭素材料aを99.9質量部、炭素材料bを0.1質量部とした以外は実施例10と同様にして、負極材を得た。負極材及びリチウムイオン二次電池の特性を実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
Example 12
A negative electrode material was obtained in the same manner as in Example 10 except that 99.9 parts by mass of the carbon material a and 0.1 parts by mass of the carbon material b were used. The characteristics of the negative electrode material and the lithium ion secondary battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

<比較例1>
炭素材として100質量部の球形天然黒鉛(平均粒子径:10μm)と、窒素原子を含有する化合物として5質量部のメラミン(和光純薬工業株式会社、熱分解温度:230℃)と、を混合して混合物を得た。次いで、混合物の熱処理を行い、炭素材料を作製した。熱処理は、窒素流通下、200℃/時間の昇温速度で25℃から1000℃まで昇温し、1000℃で1時間保持することで行った。得られた炭素材料をカッターミルで解砕し、300メッシュ篩で篩分けを行い、その篩下分を負極材とした。この負極材を用いて、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。負極材及びリチウムイオン二次電池の特性を実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
Comparative Example 1
A mixture of 100 parts by mass of spherical natural graphite (average particle diameter: 10 μm) as a carbon material and 5 parts by mass of melamine (Wako Pure Chemical Industries, thermal decomposition temperature: 230 ° C.) as a compound containing nitrogen atoms The mixture was obtained. Next, the mixture was heat treated to produce a carbon material. The heat treatment was performed by raising the temperature from 25 ° C. to 1000 ° C. at a temperature rising rate of 200 ° C./hour under nitrogen flow and holding at 1000 ° C. for 1 hour. The obtained carbon material was crushed by a cutter mill, screened with a 300 mesh sieve, and the lower part of the sieve was used as a negative electrode material. Using this negative electrode material, a lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1. The characteristics of the negative electrode material and the lithium ion secondary battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

<比較例2>
メラミンを混合しなかった以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。負極材及びリチウムイオン二次電池の特性を実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
Comparative Example 2
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that melamine was not mixed. The characteristics of the negative electrode material and the lithium ion secondary battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

<比較例3>
炭素材として100質量部の球形天然黒鉛(体積平均粒子径:10μm)と、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物として10質量部のポリ塩化ビニルから調製したピッチ(軟化点:250℃、残炭率:70質量%)と、窒素原子を含有する化合物として5質量部のメラミン(和光純薬工業株式会社、熱分解温度:230℃)と、を混合して混合物を得た。次いで、混合物の熱処理を行って、核となる第一炭素材と、前記第一炭素材の表面の少なくとも一部に存在し、前記第一炭素材より結晶性が低い第二炭素材を含む炭素材料を作製した。熱処理は、アルゴンガス流通下、200℃/時間の昇温速度で25℃から1000℃まで昇温し、1000℃で1時間保持することで行った。得られた炭素材料をカッターミルで解砕し、300メッシュ篩で篩分けを行い、その篩下分を負極材とした。この負極材を用いて、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。負極材及びリチウムイオン二次電池の特性を実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
Comparative Example 3
A pitch (softening point: 250 ° C., remainder) prepared from 100 parts by mass of spherical natural graphite (volume average particle diameter: 10 μm) as a carbon material and 10 parts by mass of polyvinyl chloride as an organic compound that can change to carbonaceous by heat treatment A mixture was obtained by mixing a carbon content of 70% by mass and 5 parts by mass of melamine (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., thermal decomposition temperature: 230 ° C.) as a compound containing a nitrogen atom. Next, the mixture is heat-treated to form a carbon containing a first carbon material as a core and a second carbon material present on at least a part of the surface of the first carbon material and having a crystallinity lower than that of the first carbon material. The material was made. The heat treatment was performed by raising the temperature from 25 ° C. to 1000 ° C. at a temperature rising rate of 200 ° C./hour under argon gas flow and holding the temperature at 1000 ° C. for 1 hour. The obtained carbon material was crushed by a cutter mill, screened with a 300 mesh sieve, and the lower part of the sieve was used as a negative electrode material. Using this negative electrode material, a lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1. The characteristics of the negative electrode material and the lithium ion secondary battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

<比較例4>
実施例1において、窒素原子を含有する化合物をポリアクリロニトリル(熱分解温度:550℃)20質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法で負極材及びリチウムイオン二次電池を作製した。負極材及びリチウムイオン二次電池の特性を実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
Comparative Example 4
A negative electrode material and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the compound containing nitrogen atoms was changed to 20 parts by mass of polyacrylonitrile (thermal decomposition temperature: 550 ° C.) in Example 1. . The characteristics of the negative electrode material and the lithium ion secondary battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.

<比較例5>
炭素材として100質量部の球形天然黒鉛(体積平均粒子径:10μm)と、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物として10質量部のコールタールピッチ(軟化点:98℃、残炭率:50質量%)と、を混合して混合物を得た。次いで、窒素原子を含有する化合物として5質量部のメラミン(和光純薬工業株式会社、熱分解温度:230℃)を前記混合物と、同じ空間に配置し、熱処理を行った以外は実施例1と同様にして、負極材を得た。負極材及びリチウムイオン二次電池の特性を実施例1と同様に評価した結果を表1、2に示す。
Comparative Example 5
100 parts by weight of spherical natural graphite (volume average particle diameter: 10 μm) as a carbon material, and 10 parts by weight of coal tar pitch (softening point: 98 ° C., residual carbon ratio: 50) as an organic compound that can change to carbonaceous by heat treatment Mass%) and were mixed to obtain a mixture. Subsequently, 5 parts by mass of melamine (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., thermal decomposition temperature: 230 ° C.) as a compound containing a nitrogen atom is disposed in the same space as the mixture, and heat treatment is performed, except for heat treatment. Similarly, a negative electrode material was obtained. The characteristics of the negative electrode material and the lithium ion secondary battery were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2.



Claims (5)

熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と、窒素原子を含有する化合物と、を含む混合物を熱処理する工程を有し、前記熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物の軟化点X(℃)と、前記窒素原子を含有する化合物の熱分解温度Y(℃)とが、X/Y=0.2〜0.9を満たす、リチウムイオン二次電池用負極材の製造方法。   And heat treating a mixture containing an organic compound that can change to carbonaceous matter and a compound containing a nitrogen atom, and softening point X (° C.) of the organic compound that can change to carbonaceous matter by the heat treatment The method for producing a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, wherein the thermal decomposition temperature Y (° C.) of the nitrogen atom-containing compound satisfies X / Y = 0.2 to 0.9. 下記(A)又は(B)の少なくともいずれかを満たす、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法。
(A)熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と、窒素原子を含有する化合物と、を含む混合物が、さらに炭素材を含む。
(B)熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と、窒素原子を含有する化合物とを含む混合物の熱処理物と、熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と、炭素材とを含む混合物の熱処理物と、を混合する工程を有する。
The manufacturing method of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries of Claim 1 which satisfy | fills at least any one of following (A) or (B).
(A) A mixture containing an organic compound that can be converted to carbonaceous by heat treatment and a compound containing a nitrogen atom further includes a carbon material.
(B) Heat treatment of a mixture containing a heat treatment product of a mixture containing an organic compound that can change to carbonaceous by heat treatment and a compound containing a nitrogen atom, an organic compound that can change to carbonaceous by heat treatment, and a carbon material It has the process of mixing things and.
前記炭素材の体積平均粒子径が1μm〜40μmである、請求項2に記載のリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法。   The manufacturing method of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries of Claim 2 whose volume average particle diameter of the said carbon material is 1 micrometer-40 micrometers. 得られるリチウムイオン二次電池用負極材の体積平均粒子径が1μm〜40μmである、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法。   The manufacturing method of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries of any one of Claims 1-3 whose volume average particle diameter of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries obtained is 1 micrometer-40 micrometers. 前記熱処理により炭素質に変化しうる有機化合物と窒素原子を含有する化合物とを含む混合物を熱処理する工程における熱処理温度が700℃〜1500℃である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用負極材の製造方法。   The heat processing temperature in the process of heat-treating the mixture containing the organic compound which can be changed into carbonaceous by the said heat processing, and the compound containing a nitrogen atom is 700 degreeC-1500 degreeC any one of Claims 1-4. The manufacturing method of the negative electrode material for lithium ion secondary batteries as described in-.
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