JP5671772B2 - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池に関するものであり、更に詳しくは、特定の成分を含有する非水系電解液と、特定の極活物質を用いることによる、優れたサイクル特性と高い出力特性を有するリチウムイオン二次電池に関するものである。 The present invention relates to a lithium ion secondary battery. More specifically, the present invention provides excellent cycle characteristics and high output characteristics by using a non-aqueous electrolyte containing a specific component and a specific negative electrode active material. The present invention relates to a lithium ion secondary battery.

情報関連機器、通信機器の分野では、パソコン、ビデオカメラ、携帯電話等の小型化に伴い、これらの機器に用いる電源として、高エネルギー密度であるという点から、リチウムイオン二次電池が実用化され広く普及するに至っている。そして、近年では、上記の分野に加えて、自動車の分野においても、特に、環境問題、資源問題等を背景に開発が急がれている電気自動車用の電源としての利用を中心に、リチウムイオン二次電池が検討されている。   In the field of information-related equipment and communication equipment, along with the downsizing of personal computers, video cameras, mobile phones, etc., lithium-ion secondary batteries have been put to practical use because of their high energy density as the power source used for these equipment. It has become widespread. In recent years, in addition to the above-mentioned fields, in the field of automobiles, lithium ion has been developed mainly for use as a power source for electric vehicles that are urgently developed against the background of environmental problems and resource problems. Secondary batteries are being considered.

リチウムイオン二次電池のうち、金属リチウムを負極とする二次電池は、高容量化を達成できる電池として古くから盛んに研究が行われている。しかし、これらの電池には、金属リチウムが充放電の繰り返しによりデンドライト状に成長し、最終的に正極に達して電池内部において短絡が生じてしまうという問題があり、この問題は金属リチウムイオン二次電池を実用化する際の最大の技術的な問題となっている。   Among lithium ion secondary batteries, secondary batteries using metallic lithium as a negative electrode have been actively studied since long ago as batteries capable of achieving high capacity. However, these batteries have a problem that metallic lithium grows in a dendrite shape due to repeated charge and discharge, eventually reaches the positive electrode and causes a short circuit inside the battery. This is the biggest technical problem when putting batteries into practical use.

そこで負極に、例えばコークス、人造黒鉛、天然黒鉛等のリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な炭素質材料を用いた非水系電解液二次電池が提案されている。このような非水系電解液二次電池では、リチウムが金属状態で存在しないため、デンドライトの形成が抑制され、電池寿命と安全性を向上することができる。特に、人造黒鉛や天然黒鉛等の黒鉛系炭素質材料は、単位体積当たりのエネルギー密度を向上させることができる材料として期待されている。   Therefore, a nonaqueous electrolyte secondary battery using a carbonaceous material capable of inserting and extracting lithium ions such as coke, artificial graphite, and natural graphite has been proposed for the negative electrode. In such a non-aqueous electrolyte secondary battery, since lithium does not exist in a metal state, formation of dendrites is suppressed, and battery life and safety can be improved. In particular, graphite-based carbonaceous materials such as artificial graphite and natural graphite are expected as materials capable of improving the energy density per unit volume.

しかしながら、黒鉛系の種々の電極材料を単独で、あるいはリチウムを吸蔵及び放出することが可能な他の負極材料と混合して負極とした非水系電解液二次電池に、リチウム一次電池で一般に好んで使用されるプロピレンカーボネートを主溶媒とする電解液を用いると、黒鉛電極表面で溶媒の分解反応が激しく進行し、黒鉛電極へのスムーズなリチウムの吸蔵及び放出が不可能になる。一方、エチレンカーボネートはこのような分解が少ないことから、非水系電解液二次電池の電解液の主溶媒として多用されているが、エチレンカーボネートを主溶媒としても、充放電過程において、電極表面で電解液が分解するために充放電効率やサイクル特性の低下を招くといった問題がある。   However, lithium primary batteries are generally preferred as non-aqueous electrolyte secondary batteries using various graphite-based electrode materials alone or mixed with other negative electrode materials capable of occluding and releasing lithium as negative electrodes. When an electrolytic solution containing propylene carbonate used as a main solvent is used, the decomposition reaction of the solvent proceeds vigorously on the surface of the graphite electrode, and smooth insertion and extraction of lithium into the graphite electrode becomes impossible. On the other hand, ethylene carbonate is often used as the main solvent of the electrolyte of non-aqueous electrolyte secondary batteries because of such a small amount of decomposition. However, even when ethylene carbonate is used as the main solvent, the surface of the electrode is charged and discharged. Since the electrolytic solution is decomposed, there is a problem in that charge / discharge efficiency and cycle characteristics are deteriorated.

更に電気自動車用電源としてリチウムイオン二次電池を使用する場合、電気自動車は発進、加速時に大きなエネルギーを要し、また、減速時に発生する大きなエネルギーを効率よく回生させなければならないため、該リチウムイオン二次電池には、高い出力特性が要求される。通常のノートパソコン等に用いられるリチウムイオン二次電池では充放電に対する低電流密度での容量維持率が重視されるが、電気自動車用電源としては、この特性よりも、充放電サイクルの劣化後においても大電力での出力特性が維持されることが重要となる。   Further, when a lithium ion secondary battery is used as a power source for an electric vehicle, the electric vehicle requires a large amount of energy when starting and accelerating, and the large amount of energy generated when decelerating must be efficiently regenerated. Secondary batteries are required to have high output characteristics. In lithium ion secondary batteries used in ordinary notebook computers, capacity retention at a low current density with respect to charge / discharge is emphasized. However, as a power source for electric vehicles, after deterioration of the charge / discharge cycle rather than this characteristic, However, it is important to maintain the output characteristics at high power.

そこでこれまで、リチウムイオン二次電池の出力特性を改善するための手段として、正極や負極の活物質を始めとする様々な電池の構成要素について、数多くの技術が検討されている。負極活物質に関する技術としても、特許文献1に、劣化が抑制された、表面近傍のみが低結晶性炭素質物炭素材料で、その内部が結晶質の黒鉛である負極活物質を用いることにより、高温時においても相対放電容量が低下し難く、サイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池についての記載があるが、この方法でもサイクル後期での出力特性については、十分とはいえなかった。   Thus, as a means for improving the output characteristics of a lithium ion secondary battery, many techniques have been studied for various battery components including positive and negative electrode active materials. As a technique relating to the negative electrode active material, Patent Document 1 uses a negative electrode active material in which deterioration is suppressed and only the vicinity of the surface is a low crystalline carbonaceous carbon material and the inside thereof is crystalline graphite. Although there is a description of a lithium ion secondary battery that is less likely to have a reduced relative discharge capacity and excellent cycle characteristics even at times, even this method has not been sufficient in terms of output characteristics in the latter cycle.

また、非水系電解液に関する技術としても、特許文献2には、非水系電解液二次電池において、非水系電解液にモノフルオロリン酸リチウムやジフルオロリン酸リチウムを添加すると、電極界面に良質な被膜が形成されることにより電解液の分解が抑制されて、保存特性が向上した電池が得られることが記載されている。しかしながら、この方法を用いてもまだ、サイクル後に十分な出力特性が得られない等の問題点が残っていた。
WO2003/034518号公報 特開平11−67270号公報
Further, as a technique related to a non-aqueous electrolyte, Patent Document 2 discloses that in a non-aqueous electrolyte secondary battery, when lithium monofluorophosphate or lithium difluorophosphate is added to the non-aqueous electrolyte, a good quality is obtained at the electrode interface. It is described that the formation of a film suppresses the decomposition of the electrolytic solution and provides a battery with improved storage characteristics. However, problems still remain, such as not being able to obtain sufficient output characteristics after cycling even if this method is used.
WO2003 / 034518 Japanese Patent Laid-Open No. 11-67270

本発明は、かかる背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は、より大型にした際にも、サイクル特性向上の効果を維持しながら、サイクル初期から末期に渡って高い出力特性を実現でき、充放電サイクルを行った後の劣化後においても、大電力での出力特性が維持されるリチウムイオン二次電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of the background art, and its problem is to realize high output characteristics from the initial stage to the end of the cycle while maintaining the effect of improving the cycle characteristics even when the size is increased. Another object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery that can maintain output characteristics at high power even after deterioration after performing a charge / discharge cycle.

発明者らは、上記課題に鑑み鋭意研究の結果、特定の構成の極活物質と、特定の化合物を含有する非水系電解液とを用いることによって、大型にした際にも、良好なサイクル特性を維持しながら、高い出力特性が実現できることを見出し、本発明を完成した。 Invention intensively studied in view of the above problems, a negative electrode active material for a particular configuration, by using a non-aqueous electrolyte containing a specific reduction compound, even when the large, good The present invention has been completed by finding that high output characteristics can be realized while maintaining excellent cycle characteristics.

すなわち、本発明は、少なくとも、負極活物質、正極活物質及びリチウム塩を含有してなる非水系電解液を備えたリチウムイオン二次電池であって、該非水系電解液が、一般式(1)で表される環状シロキサン化合物、一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物、一般式(3)で表される化合物、分子内にS−F結合を有する化合物、硝酸塩、亜硝酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、酢酸塩及びプロピオン酸塩からなる群より選ばれた少なくとも1種以上の化合物を、非水系電解液全体中に10ppm以上含有する非水系電解液であり、かつ、該負極活物質が、結晶性の異なる炭素質物を2種以上含有することを特徴とするリチウムイオン二次電池を提供するものである。

Figure 0005671772
[一般式(1)中、R及びRは互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基を表し、nは3〜10の整数を表す。]
Figure 0005671772
[一般式(2)中、R〜Rは互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基を表し、xは1〜3の整数を表し、p、q及びrはそれぞれ0〜3の整数を表し、1≦p+q+r≦3である。]
Figure 0005671772
[一般式(3)中、R〜Rは互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基を表し、AはH、C、N、O、F、S、Si及び/又はPから構成される基を表す。] That is, the present invention is a lithium ion secondary battery including a non-aqueous electrolyte solution containing at least a negative electrode active material, a positive electrode active material, and a lithium salt, wherein the non-aqueous electrolyte solution has the general formula (1). A cyclic siloxane compound represented by general formula (2), a fluorosilane compound represented by general formula (2), a compound represented by general formula (3), a compound having an SF bond in the molecule, nitrate, nitrite, monofluoro A non-aqueous electrolyte containing at least 10 ppm of at least one compound selected from the group consisting of phosphate, difluorophosphate, acetate and propionate in the entire non-aqueous electrolyte, and The present invention provides a lithium ion secondary battery characterized in that the negative electrode active material contains two or more carbonaceous materials having different crystallinity.
Figure 0005671772
[In General Formula (1), R 1 and R 2 represent the same or different organic group having 1 to 12 carbon atoms, and n represents an integer of 3 to 10. ]
Figure 0005671772
[In General Formula (2), R 3 to R 5 represent an organic group having 1 to 12 carbon atoms which may be the same or different from each other, x represents an integer of 1 to 3, p, q and Each r represents an integer of 0 to 3, and 1 ≦ p + q + r ≦ 3. ]
Figure 0005671772
[In General Formula (3), R 6 to R 8 represent an organic group having 1 to 12 carbon atoms which may be the same as or different from each other, and A represents H, C, N, O, F, S, Represents a group composed of Si and / or P; ]

本発明によれば、サイクル特性向上の効果を維持しながら、サイクル初期から末期に渡って高い出力特性を実現でき、充放電サイクルを行った後の劣化後においても、大電力での出力特性が維持され、特に大型電池として適したリチウムイオン二次電池を提供できる。   According to the present invention, while maintaining the effect of improving the cycle characteristics, high output characteristics can be realized from the beginning to the end of the cycle, and the output characteristics at high power can be obtained even after deterioration after performing the charge / discharge cycle. A lithium ion secondary battery that is maintained and particularly suitable as a large battery can be provided.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、これらの具体的内容に限定はされず、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the description of the constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and is not limited to these specific contents. Various modifications can be made within the scope of the gist.

<非水系電解液>
本発明のリチウムイオン二次電池に用いられる非水系電解液は、リチウム塩及びこれを溶解する非水溶媒を含有する。
[リチウム塩]
リチウム塩としては、リチウムイオン二次電池用非水系電解液の電解質として用い得ることが知られているリチウム塩であれば特に制限はないが、例えば次のものが挙げられる。
<Non-aqueous electrolyte>
The non-aqueous electrolyte used in the lithium ion secondary battery of the present invention contains a lithium salt and a non-aqueous solvent that dissolves the lithium salt.
[Lithium salt]
The lithium salt is not particularly limited as long as it is known to be used as an electrolyte of a non-aqueous electrolyte solution for a lithium ion secondary battery, and examples thereof include the following.

無機リチウム塩:
LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6等の無機フッ化物塩;LiClO4、LiBrO4、LiIO4等の過ハロゲン酸塩;LiAlCl4等の無機塩化物塩等。
含フッ素有機リチウム塩:
LiCF3SO3等のパーフルオロアルカンスルホン酸塩;LiN(CF3SO22、LiN(CF3CF2SO22、LiN(CF3SO2)(C49SO2)等のパーフルオロアルカンスルホニルイミド塩;LiC(CF3SO23等のパーフルオロアルカンスルホニルメチド塩;Li[PF5(CF2CF2CF3)]、Li[PF4(CF2CF2CF32]、Li[PF3(CF2CF2CF33]、Li[PF5(CF2CF2CF2CF3)]、Li[PF4(CF2CF2CF2CF32]、Li[PF3(CF2CF2CF2CF33]等のフルオロアルキルフッ化リン酸塩等。
オキサラトボレート塩:
リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムビス(オキサラト)ボレート等。
Inorganic lithium salt:
Inorganic fluoride salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 ; perhalogenates such as LiClO 4 , LiBrO 4 , LiIO 4 ; inorganic chloride salts such as LiAlCl 4 .
Fluorine-containing organic lithium salt:
Perfluoroalkane sulfonates such as LiCF 3 SO 3 ; LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), etc. Perfluoroalkanesulfonylimide salt; Perfluoroalkanesulfonylmethide salt such as LiC (CF 3 SO 2 ) 3 ; Li [PF 5 (CF 2 CF 2 CF 3 )], Li [PF 4 (CF 2 CF 2 CF 3) 2 ], Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 3 ) 3 ], Li [PF 5 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3 )], Li [PF 4 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3 ) 2 ], Fluoroalkyl fluorophosphates such as Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3 ) 3 ].
Oxalatoborate salt:
Lithium difluorooxalatoborate, lithium bis (oxalato) borate and the like.

これらは、1種を単独で使用しても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。これらのなかでも、非水溶媒に対する溶解性、二次電池とした場合の充放電特性、出力特性、サイクル特性等を総合的に判断すると、LiPF6、LiBF4等が好ましく、LiPF6が特に好ましい。 These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. Among these, LiPF 6 , LiBF 4 and the like are preferable, and LiPF 6 is particularly preferable when comprehensively judging the solubility in the non-aqueous solvent, the charge / discharge characteristics in the case of the secondary battery, the output characteristics, the cycle characteristics, and the like. .

非水系電解液中の上記リチウム塩の濃度は、特に制限はないが、通常0.3mol/L以上、好ましくは0.6mol/L以上、より好ましくは0.7mol/L以上である。また、その上限は、通常2mol/L以下、好ましくは1.8mol/L以下、より好ましくは1.7mol/L以下である。濃度が低すぎると、非水系電解液の電気伝導率が不十分の場合があり、一方、濃度が高すぎると、粘度上昇のため電気伝導度が低下する場合があり、リチウムイオン二次電池の性能が低下する場合がある。   The concentration of the lithium salt in the nonaqueous electrolytic solution is not particularly limited, but is usually 0.3 mol / L or more, preferably 0.6 mol / L or more, more preferably 0.7 mol / L or more. Moreover, the upper limit is 2 mol / L or less normally, Preferably it is 1.8 mol / L or less, More preferably, it is 1.7 mol / L or less. If the concentration is too low, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte may be insufficient. On the other hand, if the concentration is too high, the electrical conductivity may decrease due to an increase in viscosity. Performance may be degraded.

非水系電解液中には、リチウム塩として、含フッ素リチウム塩を含有することが好ましく、非水系電解液中の含フッ素リチウム塩の濃度は、特に制限はないが、0.5mol/L以上が好ましく、特に好ましくは0.7mol/L以上である。また、その上限は、2mol/L以下が好ましく、1.7mol/L以下が特に好ましい。濃度が低すぎると、非水系電解液の電気伝導率が不十分となる場合があり、一方、濃度が高すぎると、粘度上昇のため電気伝導度が低下して、リチウムイオン二次電池の性能が低下する場合がある。   The non-aqueous electrolyte preferably contains a fluorine-containing lithium salt as the lithium salt, and the concentration of the fluorine-containing lithium salt in the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, but is 0.5 mol / L or more. The amount is particularly preferably 0.7 mol / L or more. Moreover, the upper limit is preferably 2 mol / L or less, particularly preferably 1.7 mol / L or less. If the concentration is too low, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte solution may be insufficient. On the other hand, if the concentration is too high, the electrical conductivity decreases due to an increase in viscosity, and the performance of the lithium ion secondary battery May decrease.

リチウム塩は、1種を単独で使用しても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良いが、リチウム塩を2種以上併用する場合の好ましい一例は、LiPF6とLiBF4との併用であり、この場合には、両者の合計に占めるLiBF4の割合が、0.01質量%以上、20質量%以下であることが特に好ましく、0.1質量%以上、5質量%以下であるのが更に好ましい。また、他の好ましい一例は、無機フッ化物塩とパーフルオロアルカンスルホニルイミド塩との併用であり、この場合には、両者の合計に占める無機フッ化物塩の割合は、70質量%以上、99質量%以下であることが特に好ましく、80質量%以上、98質量%以下であることがより更に好ましい。この両者の併用は、高温保存による劣化を抑制する効果がある。 Lithium salts may be used singly or in combination of two or more in any combination and ratio. Preferred examples when two or more lithium salts are used are LiPF 6 and LiBF 4. In this case, the proportion of LiBF 4 in the total of both is particularly preferably 0.01% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass. More preferably, it is as follows. Another preferred example is the combined use of an inorganic fluoride salt and a perfluoroalkanesulfonylimide salt. In this case, the proportion of the inorganic fluoride salt in the total of both is 70% by mass or more and 99% by mass. % Or less, particularly preferably 80% by mass or more and 98% by mass or less. The combined use of both has the effect of suppressing deterioration due to high temperature storage.

[非水溶媒]
非水溶媒としても従来から非水系電解液の溶媒として提案されているものの中から、適宜選択して用いることができる。例えば、次のものが挙げられる。
1)環状カーボネート:
環状カーボネートを構成するアルキレン基の炭素数は2〜6が好ましく、特に好ましくは2〜4である。具体的には例えば、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等が挙げられる。中でも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートが好ましい。
2)鎖状カーボネート:
鎖状カーボネートとしては、ジアルキルカーボネートが好ましく、構成するアルキル基の炭素数は、それぞれ、1〜5が好ましく、特に好ましくは1〜4である。具体的には例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート等のジアルキルカーボネートが挙げられる。中でも、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が好ましい。
3)環状エステル:
具体的には例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等が挙げられる。
4)鎖状エステル:
具体的には例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル等が挙げられる。
5)環状エーテル:
具体的には例えば、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等が挙げられる。
6)鎖状エーテル:
具体的には例えば、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン等が挙げられる。
7)含硫黄有機溶媒:
具体的には例えば、スルフォラン、ジエチルスルホン等が挙げられる。
[Nonaqueous solvent]
As the non-aqueous solvent, it can be appropriately selected from those conventionally proposed as solvents for non-aqueous electrolyte solutions. For example, the following are mentioned.
1) Cyclic carbonate:
As for carbon number of the alkylene group which comprises a cyclic carbonate, 2-6 are preferable, Most preferably, it is 2-4. Specific examples include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and the like. Of these, ethylene carbonate and propylene carbonate are preferable.
2) Chain carbonate:
As the chain carbonate, dialkyl carbonate is preferable, and the number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 1 to 5, and particularly preferably 1 to 4, respectively. Specific examples include dialkyl carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, and ethyl-n-propyl carbonate. Of these, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are preferable.
3) Cyclic ester:
Specific examples include γ-butyrolactone and γ-valerolactone.
4) Chain ester:
Specific examples include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, and methyl propionate.
5) Cyclic ether:
Specific examples include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran and the like.
6) Chain ether:
Specific examples include dimethoxyethane and dimethoxymethane.
7) Sulfur-containing organic solvent:
Specific examples include sulfolane and diethylsulfone.

これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもよいが、2種以上の化合物を併用するのが好ましい。例えば、環状カーボネート類や環状エステル類等の高誘電率溶媒と、鎖状カーボネート類や鎖状エステル類等の低粘度溶媒とを併用するのが好ましい。   These may be used alone or in combination of two or more, but it is preferable to use in combination of two or more. For example, it is preferable to use a high dielectric constant solvent such as cyclic carbonates and cyclic esters in combination with a low viscosity solvent such as chain carbonates and chain esters.

非水溶媒の好ましい組合せの一つは、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類を主体とする組合せである。なかでも、非水溶媒に占める環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との合計が、85容量%以上、好ましくは90容量%以上、より好ましくは95容量%以上である。また、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との合計に対する環状カーボネート類の容量が5%以上、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上であり、通常50%以下、好ましくは35%以下、より好ましくは30%以下のものである。非水溶媒全体に占めるカーボネート類の合計の上記好ましい容量範囲と、環状及び鎖状カーボネート類に対する環状カーボネート類の好ましい上記容量範囲は、組み合わされていることが特に好ましい。   One preferred combination of non-aqueous solvents is a combination mainly composed of cyclic carbonates and chain carbonates. Among them, the total of the cyclic carbonates and the chain carbonates in the nonaqueous solvent is 85% by volume or more, preferably 90% by volume or more, and more preferably 95% by volume or more. Further, the capacity of the cyclic carbonate with respect to the total of the cyclic carbonate and the chain carbonate is 5% or more, preferably 10% or more, more preferably 15% or more, usually 50% or less, preferably 35% or less, More preferably, it is 30% or less. It is particularly preferred that the above preferred volume range of the total amount of carbonates occupying the entire non-aqueous solvent is combined with the preferred above volume range of cyclic carbonates relative to cyclic and chain carbonates.

環状カーボネート類と鎖状カーボネート類の好ましい組み合わせの具体例としては、エチレンカーボネートとジメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート等が挙げられる。これらのエチレンカーボネートと鎖状カーボネート類との組み合わせに、更にプロピレンカーボネートを加えた組み合わせも、好ましい組み合わせとして挙げられる。プロピレンカーボネートを含有する場合には、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの容量比は、99:1〜40:60が好ましく、特に好ましくは95:5〜50:50である。   Specific examples of preferred combinations of cyclic carbonates and chain carbonates include ethylene carbonate and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate And ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. A combination in which propylene carbonate is further added to the combination of these ethylene carbonates and chain carbonates is also a preferable combination. In the case of containing propylene carbonate, the volume ratio of ethylene carbonate to propylene carbonate is preferably 99: 1 to 40:60, particularly preferably 95: 5 to 50:50.

これらの中で、非対称鎖状カーボネート類を含有するものが更に好ましく、特に、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネートといったエチレンカーボネートと対称鎖状カーボネート類と非対称鎖状カーボネート類を含有するものが、サイクル特性と大電流放電特性のバランスが良いので好ましい。中でも、非対称鎖状カーボネート類がエチルメチルカーボネートであるものが好ましく、また、ジアルキルカーボネートを構成するアルキル基の炭素数は1〜2が好ましい。   Among these, those containing asymmetric chain carbonates are more preferable, particularly ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl. Those containing ethylene carbonate such as methyl carbonate, symmetric chain carbonates, and asymmetric chain carbonates are preferred because of a good balance between cycle characteristics and large current discharge characteristics. Among these, those in which the asymmetric chain carbonate is ethyl methyl carbonate are preferable, and the alkyl group constituting the dialkyl carbonate preferably has 1 to 2 carbon atoms.

好ましい非水溶媒の他の例は、鎖状エステルを含有するものである。特に、上記、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類の混合溶媒に、鎖状エステルを含有するものが、電池の低温特性向上の観点から好ましく、鎖状エステルとしては,酢酸メチル、酢酸エチルが、特に好ましい。非水溶媒に占める鎖状エステルの容量は、通常5%以上、好ましくは8%以上、より好ましくは15%以上であり、通常50%以下、好ましくは35%以下、より好ましくは30%以下、更に好ましくは25%以下である。   Other examples of preferred non-aqueous solvents are those containing chain esters. In particular, those containing a chain ester in the mixed solvent of cyclic carbonates and chain carbonates are preferable from the viewpoint of improving the low-temperature characteristics of the battery. Examples of the chain esters include methyl acetate and ethyl acetate. preferable. The capacity of the chain ester in the non-aqueous solvent is usually 5% or more, preferably 8% or more, more preferably 15% or more, usually 50% or less, preferably 35% or less, more preferably 30% or less, More preferably, it is 25% or less.

他の好ましい非水溶媒の例は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン及びγ−バレロラクトンよりなる群から選ばれた1種の有機溶媒、又は該群から選ばれた2以上の有機溶媒からなる混合溶媒を全体の60容量%以上を占めるものである。こうした混合溶媒は、引火点が50℃以上であるものが好ましく、中でも70℃以上であるものが特に好ましい。この溶媒を用いた非水系電解液は、高温で使用しても溶媒の蒸発や液漏れが少なくなる。中でも、非水溶媒に占めるγ−ブチロラクトンの量が60容量%以上であるものや、非水溶媒に占めるエチレンカーボネートとγ−ブチロラクトンとの合計が、80容量%以上、好ましくは90容量%以上であり、かつエチレンカーボネートとγ−ブチロラクトンとの容量比が5:95〜45:55であるもの、又は非水溶媒に占めるエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの合計が、80容量%以上、好ましくは90容量%以上であり、かつエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの容量比が30:70〜60:40であるものを用いると、一般にサイクル特性と大電流放電特性等のバランスがよくなる。   Examples of other preferable non-aqueous solvents include one organic solvent selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone and γ-valerolactone, or two or more organic solvents selected from the group. The mixed solvent becomes 60% by volume or more of the whole. Such a mixed solvent preferably has a flash point of 50 ° C. or higher, and particularly preferably has a flash point of 70 ° C. or higher. A non-aqueous electrolyte using this solvent reduces evaporation of the solvent and leakage even when used at high temperatures. Among them, the amount of γ-butyrolactone in the nonaqueous solvent is 60% by volume or more, and the total of ethylene carbonate and γ-butyrolactone in the nonaqueous solvent is 80% by volume or more, preferably 90% by volume or more. And the volume ratio of ethylene carbonate to γ-butyrolactone is 5:95 to 45:55, or the total of ethylene carbonate and propylene carbonate in the non-aqueous solvent is 80% by volume or more, preferably 90% When the ratio of ethylene carbonate to propylene carbonate is 30:70 to 60:40, the balance between cycle characteristics and large current discharge characteristics is generally improved.

[特定化合物]
本発明の非水系電解液は、一般式(1)で表される環状シロキサン化合物、一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物、一般式(3)で表される化合物、分子内にS−F結合を有する化合物、硝酸塩、亜硝酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、酢酸塩及びプロピオン酸塩からなる群より選ばれた少なくとも1種以上の化合物(以下、これらを「特定化合物」と略記することがある)を、10ppm以上含有することを特徴とする。
[Specific compounds]
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention includes a cyclic siloxane compound represented by the general formula (1), a fluorosilane compound represented by the general formula (2), a compound represented by the general formula (3), and S in the molecule. At least one compound selected from the group consisting of a compound having —F bond, nitrate, nitrite, monofluorophosphate, difluorophosphate, acetate and propionate (hereinafter referred to as “specific compound”) Is sometimes abbreviated as “)” in an amount of 10 ppm or more.

かかる特定化合物が含有された非水系電解液と、結晶性の異なる炭素質物を2種以上含有する負極活物質とを組み合わせることによって、更には、結晶性の異なる炭素質物を2種以上含有する複合炭素質物を含有する負極活物質とを組み合わせることによって、長期間使用した後でも、出力特性が維持されるという効果がある。   By combining a non-aqueous electrolyte containing such a specific compound and a negative electrode active material containing two or more types of carbonaceous materials having different crystallinity, further, a composite containing two or more types of carbonaceous materials having different crystallinity By combining with a negative electrode active material containing a carbonaceous material, there is an effect that output characteristics are maintained even after long-term use.

[[一般式(1)で表される環状シロキサン化合物]]
一般式(1)で表される環状シロキサン化合物におけるR及びRは互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基であるが、R及びRとしては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等の鎖状アルキル基;シクロヘキシル基、ノルボルニル基等の環状アルキル基;ビニル基、1−プロペニル基、アリル基、ブテニル基、1,3−ブタジエニル基等のアルケニル基;エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基;トリフルオロメチル基等のハロゲン化アルキル基;3−ピロリジノプロピル基等の飽和複素環基を有するアルキル基;アルキル置換基を有していてもよいフェニル基等のアリール基;フェニルメチル基、フェニルエチル基等のアラルキル基;トリメチルシリル基等のトリアルキルシリル基;トリメチルシロキシ基等のトリアルキルシロキシ基等が挙げられる。
[[Cyclic Siloxane Compound Represented by General Formula (1)]]
R 1 and although R 2 are identical there may be different even if an organic group having 1 to 12 carbon atoms with each other, as R 1 and R 2 in the general formula (1) cyclic siloxane compound represented by, Chain alkyl groups such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group and t-butyl group; cyclic alkyl groups such as cyclohexyl group and norbornyl group; vinyl group, Alkenyl groups such as 1-propenyl group, allyl group, butenyl group, 1,3-butadienyl group; alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group, butynyl group; halogenated alkyl groups such as trifluoromethyl group; 3-pyrrolidino An alkyl group having a saturated heterocyclic group such as a propyl group; an aryl group such as a phenyl group optionally having an alkyl substituent; a phenylmethyl group; Examples thereof include aralkyl groups such as nylethyl group; trialkylsilyl groups such as trimethylsilyl group; trialkylsiloxy groups such as trimethylsiloxy group.

中でも、炭素数が少ないものの方が特性が発現しやすく、炭素数1〜6の有機基が好ましい。また、アルケニル基は非水系電解液や電極表面の被膜に作用して入出力特性を向上させ、アリール基は充放電時に電池内で発生するラジカルを捕捉して電池性能全般を向上させる作用を有するので好ましい。従って、R及びRとしては、メチル基、ビニル基又はフェニル基が特に好ましい。 Among them, those having a smaller number of carbon atoms are more likely to exhibit characteristics, and organic groups having 1 to 6 carbon atoms are preferable. Alkenyl groups act on non-aqueous electrolytes and coatings on electrode surfaces to improve input / output characteristics, and aryl groups have the effect of capturing radicals generated in the battery during charge and discharge to improve overall battery performance. Therefore, it is preferable. Accordingly, R 1 and R 2 are particularly preferably a methyl group, a vinyl group, or a phenyl group.

一般式(1)中、nは3〜10の整数を表すが、3〜6の整数が好ましく、3又は4が特に好ましい。   In general formula (1), n represents an integer of 3 to 10, but an integer of 3 to 6 is preferable, and 3 or 4 is particularly preferable.

一般式(1)で表される環状シロキサン化合物の例としては、例えば、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、ヘキサエチルシクロトリシロキサン、ヘキサフェニルシクロトリシロキサン、1,3,5−トリメチル−1,3,5−トリビニルシクロトリシロキサン等のシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン等のシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン等のシクロペンタシロキサン等が挙げられる。このうち、シクロトリシロキサンが特に好ましい。   Examples of the cyclic siloxane compound represented by the general formula (1) include, for example, hexamethylcyclotrisiloxane, hexaethylcyclotrisiloxane, hexaphenylcyclotrisiloxane, 1,3,5-trimethyl-1,3,5. -Cyclotrisiloxane such as trivinylcyclotrisiloxane, cyclotetrasiloxane such as octamethylcyclotetrasiloxane, cyclopentasiloxane such as decamethylcyclopentasiloxane, and the like. Of these, cyclotrisiloxane is particularly preferred.

[[一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物]]
一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物におけるR〜Rは、互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基であるが、一般式(1)におけるR及びRの例として挙げた鎖状アルキル基、環状アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、飽和複素環基を有するアルキル基、アルキル基を有していてもよいフェニル基等のアリール基、アラルキル基、トリアルキルシリル基、トリアルキルシロキシ基に加え、エトキシカルボニルエチル基等のカルボニル基;アセトキシ基、アセトキシメチル基、トリフルオロアセトキシ基等のカルボキシル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、フェノキシ基、アリロキシ基等のオキシ基;アリルアミノ基等のアミノ基;ベンジル基等を挙げることができる。
[[Fluorosilane compound represented by general formula (2)]]
R 3 to R 5 in the fluorosilane compound represented by the general formula (2) are organic groups having 1 to 12 carbon atoms which may be the same as or different from each other, but R in the general formula (1) Examples of the chain alkyl group, cyclic alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, halogenated alkyl group, alkyl group having a saturated heterocyclic group, phenyl group optionally having an alkyl group, etc. mentioned as examples of 1 and R 2 In addition to aryl groups, aralkyl groups, trialkylsilyl groups, trialkylsiloxy groups, carbonyl groups such as ethoxycarbonylethyl groups; carboxyl groups such as acetoxy groups, acetoxymethyl groups, trifluoroacetoxy groups; methoxy groups, ethoxy groups, Oxy group such as propoxy group, butoxy group, phenoxy group, allyloxy group; amino group such as allylamino group; Mention may be made of the group, and the like.

一般式(2)中、xは1〜3の整数を表し、p、q及びrはそれぞれ0〜3の整数を表し、1≦p+q+r≦3である。また必然的に、x+p+q+r=4である。   In general formula (2), x represents an integer of 1 to 3, p, q, and r each represents an integer of 0 to 3, and 1 ≦ p + q + r ≦ 3. Inevitably, x + p + q + r = 4.

一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物の例としては、トリメチルフルオロシラン、トリエチルフルオロシラン、トリプロピルフルオロシラン、フェニルジメチルフルオロシラン、トリフェニルフルオロシラン、ビニルジメチルフルオロシラン、ビニルジエチルフルオロシラン、ビニルジフェニルフルオロシラン、トリメトキシフルオロシラン、トリエトキシフルオロシラン等のモノフルオロシラン類の他、ジメチルジフルオロシラン、ジエチルジフルオロシラン、ジビニルジフルオロシラン、エチルビニルジフルオロシラン等のジフルオロシラン類;メチルトリフルオロシラン、エチルトリフルオロシラン等のトリフルオロシラン類も挙げられる。   Examples of the fluorosilane compound represented by the general formula (2) include trimethylfluorosilane, triethylfluorosilane, tripropylfluorosilane, phenyldimethylfluorosilane, triphenylfluorosilane, vinyldimethylfluorosilane, vinyldiethylfluorosilane, In addition to monofluorosilanes such as vinyldiphenylfluorosilane, trimethoxyfluorosilane, and triethoxyfluorosilane, difluorosilanes such as dimethyldifluorosilane, diethyldifluorosilane, divinyldifluorosilane, and ethylvinyldifluorosilane; methyltrifluorosilane, Also included are trifluorosilanes such as ethyltrifluorosilane.

一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物は、沸点が低いと、揮発してしまうため非水系電解液に所定量含有させるのが難しくなる場合がある。また、非水系電解液に含有させた後も、充放電による電池の発熱や外部環境が高温になる様な条件下で揮発してしまう可能性がある。よって、1気圧で、50℃以上の沸点を持つものが好ましく、中でも60℃以上の沸点を持つものが特に好ましい。   If the boiling point of the fluorosilane compound represented by the general formula (2) is low, it will volatilize, and therefore it may be difficult to contain a predetermined amount in the non-aqueous electrolyte. Moreover, even if it is made to contain in a non-aqueous electrolyte solution, there exists a possibility that it may volatilize on the conditions that the heat_generation | fever of a battery by charging / discharging or external environment becomes high temperature. Accordingly, those having a boiling point of 50 ° C. or higher at 1 atm are preferable, and those having a boiling point of 60 ° C. or higher are particularly preferable.

また、一般式(1)の化合物と同様に、有機基としては炭素数の少ないものの方が効果が発現しやすく、炭素数1〜6のアルケニル基は非水系電解液や電極表面の被膜に作用して入出力特性を向上させ、アリール基は充放電時に電池内で発生するラジカルを捕捉して電池性能全般を向上させる作用を有する。従って、この観点からは有機基としては、メチル基、ビニル基又はフェニル基が好ましく、化合物の例としては、トリメチルフルオロシラン、ビニルジメチルフルオロシラン、フェニルジメチルフルオロシラン、ビニルジフェニルフルオロシラン等が特に好ましい。   Further, like the compound of the general formula (1), the organic group having a smaller number of carbon atoms is more effective, and the alkenyl group having 1 to 6 carbon atoms acts on the non-aqueous electrolyte solution or the electrode surface coating. Thus, the input / output characteristics are improved, and the aryl group has the effect of capturing radicals generated in the battery during charge / discharge and improving the overall battery performance. Therefore, from this viewpoint, the organic group is preferably a methyl group, a vinyl group, or a phenyl group, and examples of the compound include trimethylfluorosilane, vinyldimethylfluorosilane, phenyldimethylfluorosilane, and vinyldiphenylfluorosilane. .

[[一般式(3)で表される化合物]]
一般式(3)で表される化合物におけるR〜Rは、互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基であるが、その例としては、一般式(2)のR〜Rの例として挙げた鎖状アルキル基、環状アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、飽和複素環基を有するアルキル基、アルキル基を有していてもよいフェニル基等のアリール基、アラルキル基、トリアルキルシリル基、トリアルキルシロキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、オキシ基、アミノ基、ベンジル基等を同様に挙げることができる。
[[Compound represented by formula (3)]]
R 6 to R 8 in the compound represented by the general formula (3) are organic groups having 1 to 12 carbon atoms which may be the same as or different from each other. A chain alkyl group, a cyclic alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a halogenated alkyl group, an alkyl group having a saturated heterocyclic group, or an alkyl group, which are mentioned as examples of R 3 to R 5 Aryl groups such as phenyl groups, aralkyl groups, trialkylsilyl groups, trialkylsiloxy groups, carbonyl groups, carboxyl groups, oxy groups, amino groups, benzyl groups, and the like can be similarly exemplified.

一般式(3)で表される化合物におけるAは、H、C、N、O、F、S、Si及び/又はPから構成される基であれば特に制限はないが、一般式(3)中の酸素原子に直接結合する元素としては、C、S、Si又はPが好ましい。これら原子の存在形態としては、例えば、鎖状アルキル基、環状アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、カルボニル基、スルホニル基、トリアルキルシリル基、ホスホリル基、ホスフィニル基等に含まれるものが好ましい。また、一般式(3)で表される化合物の分子量は、1000以下が好ましく、中でも800以下が特に好ましく、500以下が更に好ましい。   A in the compound represented by the general formula (3) is not particularly limited as long as A is a group composed of H, C, N, O, F, S, Si and / or P, but the general formula (3) C, S, Si or P is preferable as the element directly bonded to the oxygen atom therein. Examples of the existence form of these atoms include a chain alkyl group, a cyclic alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a halogenated alkyl group, a carbonyl group, a sulfonyl group, a trialkylsilyl group, a phosphoryl group, and a phosphinyl group. Those are preferred. The molecular weight of the compound represented by the general formula (3) is preferably 1000 or less, particularly preferably 800 or less, and more preferably 500 or less.

一般式(3)で表される化合物の例としては、ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジエチルテトラメチルジシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン等のシロキサン化合物類;メトキシトリメチルシラン、エトキシトリメチルシラン等のアルコキシシラン類;ビス(トリメチルシリル)パーオキサイド等の過酸化物類;酢酸トリメチルシリル、酢酸トリエチルシリル、プロピオン酸トリメチルシリル、メタクリル酸トリメチルシリル、トリフルオロ酢酸トリメチルシリル等のカルボン酸エステル類;メタンスルホン酸トリメチルシリル、エタンスルホン酸トリメチルシリル、メタンスルホン酸トリエチルシリル、フルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル等のスルホン酸エステル類;ビス(トリメチルシリル)スルフェート等の硫酸エステル類;トリス(トリメチルシロキシ)ボロン等のホウ酸エステル類;トリス(トリメチルシリル)ホスフェート、トリス(トリメチルシリル)ホスファイト等のリン酸若しくは亜リン酸エステル類等が挙げられる。   Examples of the compound represented by the general formula (3) include siloxane compounds such as hexamethyldisiloxane, 1,3-diethyltetramethyldisiloxane, hexaethyldisiloxane, and octamethyltrisiloxane; methoxytrimethylsilane, ethoxy Alkoxysilanes such as trimethylsilane; peroxides such as bis (trimethylsilyl) peroxide; carboxylic acid esters such as trimethylsilyl acetate, triethylsilyl acetate, trimethylsilyl propionate, trimethylsilyl methacrylate, and trimethylsilyl trifluoroacetate; methanesulfonic acid Sulfonic acid esters such as trimethylsilyl, trimethylsilyl ethanesulfonate, triethylsilyl methanesulfonate, trimethylsilyl fluoromethanesulfonate; bis (trimethylsilyl) Sulfuric esters such as sulfates; tris (trimethylsiloxy) borate esters such as boron; tris (trimethylsilyl) phosphate, tris (trimethylsilyl) phosphite phosphoric acid or phosphorous acid esters such as phosphite and the like.

このうち、シロキサン化合物類、スルホン酸エステル類、硫酸エステル類が好ましく、スルホン酸エステル類が特に好ましい。シロキサン化合物類としては、ヘキサメチルジシロキサンが好ましく、スルホン酸エステル類としては、メタンスルホン酸トリメチルシリルが好ましく、硫酸エステル類としては、ビス(トリメチルシリル)スルフェートが好ましい。   Of these, siloxane compounds, sulfonic acid esters, and sulfuric acid esters are preferable, and sulfonic acid esters are particularly preferable. The siloxane compound is preferably hexamethyldisiloxane, the sulfonic acid ester is preferably trimethylsilyl methanesulfonate, and the sulfuric acid ester is preferably bis (trimethylsilyl) sulfate.

[[分子内にS−F結合を有する化合物]]
分子内にS−F結合を有する化合物としては特に限定はないが、スルホニルフルオライド類、フルオロスルホン酸エステル類が好ましい。例えば、メタンスルホニルフルオライド、エタンスルホニルフルオライド、メタンビス(スルホニルフルオライド)、エタン−1,2−ビス(スルホニルフルオライド)、プロパン−1,3−ビス(スルホニルフルオライド)、ブタン−1,4−ビス(スルホニルフルオライド)、ジフルオロメタンビス(スルホニルフルオライド)、1,1,2,2−テトラフルオロエタン−1,2−ビス(スルホニルフルオライド)、1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン−1,3−ビス(スルホニルフルオライド)、フルオロスルホン酸メチル、フルオロスルホン酸エチル等が挙げられる。中でも、メタンスルホニルフルオライド、メタンビス(スルホニルフルオライド)又はフルオロスルホン酸メチルが好ましい。
[[Compound with SF bond in molecule]]
The compound having an S—F bond in the molecule is not particularly limited, but sulfonyl fluorides and fluorosulfonic acid esters are preferable. For example, methanesulfonyl fluoride, ethanesulfonyl fluoride, methanebis (sulfonylfluoride), ethane-1,2-bis (sulfonylfluoride), propane-1,3-bis (sulfonylfluoride), butane-1,4 -Bis (sulfonyl fluoride), difluoromethane bis (sulfonyl fluoride), 1,1,2,2-tetrafluoroethane-1,2-bis (sulfonyl fluoride), 1,1,2,2,3 Examples include 3-hexafluoropropane-1,3-bis (sulfonyl fluoride), methyl fluorosulfonate, ethyl fluorosulfonate, and the like. Of these, methanesulfonyl fluoride, methanebis (sulfonyl fluoride) or methyl fluorosulfonate is preferable.

[[硝酸塩、亜硝酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩]]
硝酸塩、亜硝酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩のカウンターカチオンとしては特に限定はないが、Li、Na、K、Mg、Ca、Fe、Cu等の金属元素の他、NR9101112(式中、R9〜R12は、各々独立に、水素原子又は炭素数1〜12の有機基を表わす。)で表現されるアンモニウム、4級アンモニウムが挙げられる。ここで、R9〜R12の炭素数1〜12の有機基としては、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいシクロアルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいアリール基、窒素原子含有複素環基等が挙げられる。R9〜R12としては、それぞれ、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、窒素原子含有複素環基等が好ましい。これらのカウンターカチオン中でも、リチウムイオン二次電池に用いたときの電池特性の点から、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム又はNR9101112が好ましく、リチウムが特に好ましい。また、中でも、硝酸塩又はジフルオロリン酸塩が、出力向上効果が大きい上、電池のサイクル、高温保存特性の点で好ましく、ジフルオロリン酸リチウムが特に好ましい。また、これらの化合物は非水溶媒中で合成されたものを実質的にそのまま用いてもよく、別途合成して実質的に単離されたものを非水溶媒中に添加してもよい。
[[Nitrate, nitrite, monofluorophosphate, difluorophosphate, acetate, propionate]]
The counter cation of nitrate, nitrite, monofluorophosphate, difluorophosphate, acetate, propionate is not particularly limited, but metal elements such as Li, Na, K, Mg, Ca, Fe, Cu, etc. In addition, ammonium or quaternary ammonium represented by NR 9 R 10 R 11 R 12 (wherein R 9 to R 12 each independently represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 12 carbon atoms). Is mentioned. Here, the organic group having 1 to 12 carbon atoms of R 9 to R 12 is an alkyl group which may be substituted with a halogen atom, a cycloalkyl group which may be substituted with a halogen atom, or a halogen atom. An aryl group which may be present, a nitrogen atom-containing heterocyclic group, and the like. R 9 to R 12 are each preferably a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a nitrogen atom-containing heterocyclic group, or the like. Among these counter cations, lithium, sodium, potassium, magnesium, calcium, or NR 9 R 10 R 11 R 12 is preferable, and lithium is particularly preferable from the viewpoint of battery characteristics when used in a lithium ion secondary battery. Of these, nitrate or difluorophosphate is preferable in terms of the effect of improving output, battery cycle and high-temperature storage characteristics, and lithium difluorophosphate is particularly preferable. In addition, those compounds synthesized in a non-aqueous solvent may be used substantially as they are, or those synthesized separately and substantially isolated may be added to the non-aqueous solvent.

特定化合物、すなわち、一般式(1)で表される環状シロキサン化合物、一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物、一般式(3)で表される化合物、分子内にS−F結合を有する化合物、硝酸塩、亜硝酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、酢酸塩又はプロピオン酸塩は、1種を単独で用いてもよく、2種類以上の化合物を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、特定化合物で、上記それぞれに分類される化合物の中であっても、1種を単独で用いてもよく、2種類以上の化合物を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   A specific compound, that is, a cyclic siloxane compound represented by the general formula (1), a fluorosilane compound represented by the general formula (2), a compound represented by the general formula (3), and an SF bond in the molecule. Compound, nitrate, nitrite, monofluorophosphate, difluorophosphate, acetate or propionate may be used alone, or two or more compounds may be used in any combination and ratio May be. Moreover, even if it is a compound classified into said each with a specific compound, 1 type may be used independently and 2 or more types of compounds may be used together by arbitrary combinations and ratios.

非水系電解液中のこれら特定化合物の割合は、全非水系電解液に対して、合計で10ppm以上(0.001質量%以上)が必須であるが、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上である。また、上限は、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。特定化合物の濃度が低すぎると、長期間使用した後でも、出力特性が維持される効果が得られ難い場合があり、一方、濃度が高すぎると充放電効率の低下を招く場合がある。   The ratio of these specific compounds in the non-aqueous electrolyte solution is essential to be 10 ppm or more (0.001 mass% or more) in total with respect to the total non-aqueous electrolyte solution, but is preferably 0.01 mass% or more. Preferably it is 0.05 mass% or more, More preferably, it is 0.1 mass% or more. The upper limit is preferably 5% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and still more preferably 3% by mass or less. If the concentration of the specific compound is too low, it may be difficult to obtain the effect of maintaining the output characteristics even after long-term use. On the other hand, if the concentration is too high, the charge / discharge efficiency may be reduced.

また、これら特定化合物は、非水系電解液として実際に二次電池作製に供すると、その電池を解体して再び非水系電解液を取り出しても、その中の含有量が著しく低下している場合が多い。そのため、電池から抜き出した非水系電解液から、少なくとも上記特定化合物が検出できるものは本発明に含まれるとみなされる。   In addition, when these specific compounds are actually used in the production of secondary batteries as non-aqueous electrolytes, the content of the specific compounds is significantly reduced even if the battery is disassembled and the non-aqueous electrolyte is taken out again. There are many. Therefore, what can detect the said specific compound at least from the non-aqueous electrolyte solution extracted from the battery is considered to be included in this invention.

[他の化合物]
本発明のリチウムイオン二次電池における非水系電解液は、電解質であるリチウム塩及び特定化合物を必須成分として含有するが、必要に応じて他の化合物を、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の量で含有させることができる。このような他の化合物としては、具体的には、例えば、
(1)ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物;2−フルオロビフェニル、o−シクロヘキシルフルオロベンゼン、p−シクロヘキシルフルオロベンゼン等の前記芳香族化合物の部分フッ素化物;2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール、2,6−ジフルオロアニソール、3,5−ジフルオロアニソール等の含フッ素アニソール化合物等の過充電防止剤;
(2)ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネート、無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物等の負極被膜形成剤;
(3)亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、亜硫酸ジメチル、プロパンスルトン、ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、トルエンスルホン酸メチル、硫酸ジメチル、硫酸エチレン、スルホラン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、テトラメチレンスルホキシド、ジフェニルスルフィド、チオアニソール、ジフェニルジスルフィド、ジピリジニウムジスルフィド等の正極保護剤;
等が挙げられる。
[Other compounds]
The non-aqueous electrolyte solution in the lithium ion secondary battery of the present invention contains a lithium salt that is an electrolyte and a specific compound as essential components. It can be contained in any amount. As such other compounds, specifically, for example,
(1) Aromatic compounds such as biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, dibenzofuran; 2-fluorobiphenyl, o-cyclohexylfluoro Partially fluorinated products of the above-mentioned aromatic compounds such as benzene and p-cyclohexylfluorobenzene; fluorinated anisole such as 2,4-difluoroanisole, 2,5-difluoroanisole, 2,6-difluoroanisole, and 3,5-difluoroanisole Overcharge inhibitors such as compounds;
(2) vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, trifluoropropylene carbonate, succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride, etc. Negative electrode film-forming agent;
(3) Ethylene sulfite, propylene sulfite, dimethyl sulfite, propane sultone, butane sultone, methyl methanesulfonate, busulfan, methyl toluenesulfonate, dimethyl sulfate, ethylene sulfate, sulfolane, dimethyl sulfone, diethyl sulfone, dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, tetra Positive electrode protecting agents such as methylene sulfoxide, diphenyl sulfide, thioanisole, diphenyl disulfide, dipyridinium disulfide;
Etc.

過充電防止剤としては、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物が好ましい。これらは2種類以上併用して用いてもよい。2種以上併用する場合は、特に、シクロヘキシルベンゼンやターフェニル(又はその部分水素化体)と、t−ブチルベンゼンやt−アミルベンゼンを併用するのが好ましい。   As the overcharge inhibitor, aromatic compounds such as biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, and dibenzofuran are preferable. Two or more of these may be used in combination. When using 2 or more types together, it is particularly preferable to use cyclohexylbenzene or terphenyl (or a partially hydrogenated product thereof) together with t-butylbenzene or t-amylbenzene.

負極被膜形成剤としては、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、無水コハク酸、無水マレイン酸が好ましい。これらは2種類以上併用して用いてもよい。2種類以上を併用する場合は、少なくとも1種は、ビニレンカーボネートを用いるのが好ましい。正極保護剤としては、亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、プロパンスルトン、ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファンが好ましい。これらは2種類以上併用して用いてもよい。また、負極皮膜形成剤と正極保護剤との併用や、過充電防止剤と負極皮膜形成剤と正極保護剤との併用が特に好ましい。   As the negative electrode film forming agent, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, succinic anhydride, and maleic anhydride are preferable. Two or more of these may be used in combination. When using 2 or more types together, it is preferable that at least 1 type uses vinylene carbonate. As the positive electrode protective agent, ethylene sulfite, propylene sulfite, propane sultone, butane sultone, methyl methanesulfonate, and busulfan are preferable. Two or more of these may be used in combination. Moreover, the combined use of a negative electrode film forming agent and a positive electrode protective agent, or the combined use of an overcharge inhibitor, a negative electrode film forming agent, and a positive electrode protective agent is particularly preferable.

非水系電解液中におけるこれら他の化合物の含有割合は特に限定はないが、非水系電解液全体に対し、それぞれ、0.01質量%以上が好ましく、特に好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.2質量%以上であり、上限は、5質量%以下が好ましく、特に好ましくは3質量%以下、更に好ましくは2質量%以下である。これらの化合物を添加することにより、過充電による異常時に電池の破裂・発火を抑制したり、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させたりすることができる。   The content ratio of these other compounds in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited, but is preferably 0.01% by mass or more, particularly preferably 0.1% by mass or more, respectively, based on the whole non-aqueous electrolyte solution. The upper limit is preferably 5% by mass or less, particularly preferably 3% by mass or less, and further preferably 2% by mass or less. By adding these compounds, it is possible to suppress rupture / ignition of the battery at the time of abnormality due to overcharge, and to improve the capacity maintenance characteristic and cycle characteristic after high-temperature storage.

本発明の二次電池用非水系電解液の調製法については、特に限定はなく、非水溶媒に、常法に従って、リチウム塩、特定化合物、必要に応じて他の化合物を溶解させて調製することができる。   The method for preparing the non-aqueous electrolyte solution for the secondary battery of the present invention is not particularly limited, and is prepared by dissolving a lithium salt, a specific compound, and, if necessary, other compounds in a non-aqueous solvent according to a conventional method. be able to.

<負極>
以下に本発明のリチウムイオン二次電池に使用される負極について説明する。
[負極活物質]
以下に負極に使用される負極活物質について述べる。
<Negative electrode>
The negative electrode used for the lithium ion secondary battery of this invention is demonstrated below.
[Negative electrode active material]
The negative electrode active material used for the negative electrode is described below.

[[構成]]
負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものが用いられる。本発明のリチウムイオン二次電池に用いられる負極活物質は、結晶性の異なる炭素質物を2種以上含有することを特徴とする。ここで、「結晶性の異なる炭素質物を2種以上含有する」とは、結晶性が異なる炭素質物が負極中に共存していることを示し、また、その共存の形態は、個々の単一の粒子として存在して混合された状態であるか、一つの二次粒子中に含まれているか、また、その両者が混合しているかは問わない。また、負極活物質としては、結晶性の異なる炭素質物を2種以上含有する複合炭素質物を含有するものが好ましく、更に、この複合炭素質物に、それとは炭素質の物性が異なる炭素質物(炭素質材料)を1種以上、副材として含有するものも好ましく用いることができる。
[[Constitution]]
As the negative electrode active material, a material capable of electrochemically inserting and extracting lithium ions is used. The negative electrode active material used for the lithium ion secondary battery of the present invention is characterized by containing two or more carbonaceous materials having different crystallinity. Here, “contains two or more types of carbonaceous materials having different crystallinity” means that carbonaceous materials having different crystallinity coexist in the negative electrode, and the coexistence form is a single unit. It does not matter whether the particles are present in a mixed state, are contained in one secondary particle, or are both mixed. The negative electrode active material preferably includes a composite carbonaceous material containing two or more types of carbonaceous materials having different crystallinity. Furthermore, the composite carbonaceous material is a carbonaceous material (carbon Those containing at least one kind of material) as a secondary material can also be preferably used.

ここで言う「一つの二次粒子中に含まれている」とは、結晶性の異なる炭素質物が結合によって拘束された状態、物理的に拘束された状態、静電的な拘束によって形状を維持している状態等を示す。ここでいう「物理的な拘束」とは、結晶性の異なる炭素質物の一方が他方に巻き込まれたような状態、引っかかっている状態を示し、「静電的な拘束」とは、結晶性の異なる炭素質物の一方が他方に、静電的なエネルギーによって付着している状態を示す。また、「結合によって拘束された状態」とは、水素結合、共有結合、イオン結合などの化学的な結合を意味する。   The term “contained in one secondary particle” as used herein means that the carbonaceous materials having different crystallinity are constrained by bonding, physically constrained, and maintained by electrostatic constraining. The state etc. which are carrying out are shown. As used herein, “physical restraint” refers to a state in which one of the carbonaceous materials having different crystallinity is caught in the other, or is caught, and “electrostatic restraint” refers to crystalline property. One of the different carbonaceous materials is attached to the other by electrostatic energy. In addition, “a state constrained by a bond” means a chemical bond such as a hydrogen bond, a covalent bond, or an ionic bond.

この中でも、芯となる炭素質物の表面の少なくとも一部に、結合によって結晶性の異なる被覆層との界面を有している状態が、結晶性の異なる炭素質物間のリチウムの移動の抵抗が小さく有利である。該被覆層の形成が、外部から供給された材料及び/又はこれらの変質物との結合によるか、或いは、炭素質物の表面部の材料の変質によるかは問わない。ここで、被覆とは、炭素質物の表面との界面中の少なくとも一部に化学結合を有し、(1)表面全体を覆っている状態、(2)炭素質粒子の局所的に覆っている状態、(3)表面一部を選択的に覆っている状態、(4)化学結合を含む極微小領域に存在している状態を示す。また、界面では結晶性が連続的に変化していても、不連続で変化していても構わない。   Among these, at least a part of the surface of the carbonaceous material serving as the core has an interface with the coating layer having different crystallinity due to bonding, so that the resistance of lithium migration between the carbonaceous materials having different crystallinity is small. It is advantageous. It does not matter whether the coating layer is formed by bonding with externally supplied materials and / or their altered materials, or by alteration of the material on the surface of the carbonaceous material. Here, the coating has a chemical bond in at least a part of the interface with the surface of the carbonaceous material, and (1) covers the entire surface, and (2) covers the carbonaceous particles locally. A state, (3) a state of selectively covering a part of the surface, and (4) a state of being present in a very small region including a chemical bond. Further, the crystallinity may change continuously or discontinuously at the interface.

複合炭素質物が、粒子状炭素質物に対し、該粒子状炭素質物と結晶性の異なる炭素質物を被覆及び/又は結合させてなる界面を有し、該界面の結晶性が不連続及び/又は連続的に変化するものであることが好ましい。「粒子状炭素質物」と「該粒子状炭素質物と結晶性の異なる炭素質物」のどちらの方が結晶性が高いかは限定はないが、粒子状炭素質物の方が高いことが、本発明の上記効果を発現させるために好ましい。   The composite carbonaceous material has an interface formed by coating and / or bonding a carbonaceous material different in crystallinity from the particulate carbonaceous material to the particulate carbonaceous material, and the crystallinity of the interface is discontinuous and / or continuous. It is preferable that it changes. There is no limitation as to which of the “particulate carbonaceous material” and the “carbonaceous material different in crystallinity from the particulate carbonaceous material” has higher crystallinity, but that the particulate carbonaceous material is higher in the present invention. It is preferable for exhibiting the above effect.

ここで結晶性の差は、X線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)の差異、Lcの差異、Laの差異で判断するが、結晶性の差が(d002)で0.0002nm以上、又は、Laが1nm以上、又は、Lcが1nm以上であることが、本発明の効果を発現させる点から好ましい。上記範囲の中で(d002)の差異は、好ましくは0.0005nm以上、より好ましくは0.001nm以上、更に好ましくは0.003nm以上、上限としては0.03nm以下、好ましくは0.02nm以下の範囲である。この範囲を下回ると、結晶性の差による効果が小さくなる場合がある。一方この範囲を上回ると、結晶性の低い部分の結晶性が低くなる傾向があり、これに起因する不可逆容量が増加する可能性がある。また、前記の範囲の中でLa又はLcの差異は、好ましくは2nm以上、より好ましくは5nm以上、更に好ましくは10nm以上の範囲である。一般に黒鉛は100nm以上が定義できないので、指定できない。この範囲を下回ると、結晶性の差による効果が小さくなる場合がある。 Here, the difference in crystallinity is determined by the difference in (002) plane spacing (d 002 ), the difference in Lc, and the difference in La according to the X-ray wide angle diffraction method. The difference in crystallinity is (d 002 ). It is preferable that 0.0002 nm or more, La is 1 nm or more, or Lc is 1 nm or more from the viewpoint of manifesting the effects of the present invention. The difference of (d 002 ) within the above range is preferably 0.0005 nm or more, more preferably 0.001 nm or more, still more preferably 0.003 nm or more, and the upper limit is 0.03 nm or less, preferably 0.02 nm or less. Range. Below this range, the effect due to the difference in crystallinity may be reduced. On the other hand, if it exceeds this range, the crystallinity of the low crystallinity portion tends to be low, and the irreversible capacity resulting from this may increase. Further, the difference of La or Lc in the above range is preferably 2 nm or more, more preferably 5 nm or more, and further preferably 10 nm or more. Generally, graphite cannot be specified because it cannot be defined as 100 nm or more. Below this range, the effect due to the difference in crystallinity may be reduced.

複合炭素質物は、粒子状炭素質物に対し、該粒子状炭素質物と結晶性の異なる炭素質物が被覆及び/又は結合したものであるが、「粒子状炭素質物」と「該粒子状炭素質物と結晶性の異なる炭素質物」は、どちらかが黒鉛系炭素質物であり、他方が低結晶性炭素質物であればよく、また「粒子状炭素質物」が黒鉛系炭素質物であり、「該粒子状炭素質物と結晶性の異なる炭素質物」が低結晶性炭素質物であることが好ましい。   The composite carbonaceous material is obtained by coating and / or bonding a particulate carbonaceous material with a carbonaceous material having a different crystallinity from the particulate carbonaceous material, and the “particulate carbonaceous material” and the “particulate carbonaceous material” The “carbonaceous material having different crystallinity” may be either a graphite-based carbonaceous material and the other a low-crystalline carbonaceous material, and the “particulate carbonaceous material” may be a graphite-based carbonaceous material. The “carbonaceous material having different crystallinity from the carbonaceous material” is preferably a low crystalline carbonaceous material.

[[[粒子状炭素質物]]]
粒子状炭素質物としては、天然黒鉛及び/又は人造黒鉛を含有する黒鉛系炭素質物、又は、これらよりもやや結晶性の低い(a)、(b)及び/又は(c)
(a)石炭系コークス、石油系コークス、ファーネスブラック、アセチレンブラック及びピッチ系炭素繊維からなる群から選ばれた、有機物の熱分解物
(b)有機物気体の炭化物
(c)(a)又は(b)を、一部若しくは全部黒鉛化した炭素質物
を含有するものが好ましい。
[[[Particulate carbonaceous material]]]
As the particulate carbonaceous material, graphite-based carbonaceous material containing natural graphite and / or artificial graphite, or (a), (b) and / or (c) having slightly lower crystallinity than these.
(A) Thermal decomposition product of organic matter selected from the group consisting of coal-based coke, petroleum-based coke, furnace black, acetylene black, and pitch-based carbon fiber (b) Organic gas carbide (c) (a) or (b ) Containing a carbonaceous material partially or wholly graphitized.

[[[[黒鉛系炭素質物]]]]
粒子状炭素質物は、天然黒鉛及び/又は人造黒鉛を含有する黒鉛系炭素質物であることが好ましい。黒鉛系炭素質物とは、X線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)が0.340nm未満を示すような結晶性の高い各種炭素質物をいう。
[[[[Graphitic carbonaceous material]]]]
The particulate carbonaceous material is preferably a graphite-based carbonaceous material containing natural graphite and / or artificial graphite. The graphite-based carbonaceous material refers to various carbonaceous materials with high crystallinity such that the (002) plane spacing (d 002 ) by X-ray wide angle diffraction method is less than 0.340 nm.

黒鉛系炭素質物の具体例としては、天然黒鉛、人造黒鉛、又はこれらの機械的粉砕品、再熱処理品,膨張黒鉛の再熱処理品、或いはこれらの黒鉛の高純度精製品から選ばれる粉体が好ましい。上記人造黒鉛の具体例としては、コールタールピッチ、石炭系重質油、常圧残油、石油系重質油,芳香族炭化水素、窒素含有環状化合物、硫黄含有環状化合物、ポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール,ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、天然高分子、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド、フルフリルアルコール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂等から選ばれる1種以上の有機物質を、通常、2500℃以上、3200℃以下程度の焼成温度で黒鉛化したものを、適当な粉砕手段で粉化したものが好ましい。   Specific examples of the graphite-based carbonaceous material include natural graphite, artificial graphite, or a mechanically pulverized product thereof, a reheated product, a reheated product of expanded graphite, or a powder selected from high-purity purified products of these graphites. preferable. Specific examples of the artificial graphite include coal tar pitch, coal heavy oil, atmospheric residue, petroleum heavy oil, aromatic hydrocarbon, nitrogen-containing cyclic compound, sulfur-containing cyclic compound, polyphenylene, polyvinyl chloride. One or more organic substances selected from polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyvinyl butyral, natural polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol-formaldehyde resin, imide resin, and the like, What was graphitized at a firing temperature of about 3200 ° C. or lower and pulverized by an appropriate pulverizing means is preferable.

(黒鉛系炭素質物の物性)
黒鉛系炭素質物についての性質は、次に示す(1)〜(11)の何れか1項又は複数項を同時に満たしていることが望ましい。
(Physical properties of graphite carbonaceous materials)
As for the properties of the graphite-based carbonaceous material, it is desirable that one or more of the following (1) to (11) are simultaneously satisfied.

(1)X線パラメータ
黒鉛系炭素質物は、学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)が、0.335nm以上であることが好ましい。また、下限は、定義から0.340nm未満であるが、好ましくは0.337nm以下である。d値が大きすぎると、結晶性が低下し、初期不可逆容量が増加する場合がある。一方0.335は黒鉛の理論値である。また、学振法によるX線回折で求めた炭素材料の結晶子サイズ(Lc)は、通常30nm以上、好ましくは50nm以上、より好ましくは100nm以上の範囲である。この範囲を下回ると、結晶性が低下し、初期不可逆容量が増加する可能性がある。
(1) X-ray parameters The graphite-based carbonaceous material preferably has a d-value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) determined by X-ray diffraction by the Gakushin method of 0.335 nm or more. Moreover, although a minimum is less than 0.340 nm from a definition, Preferably it is 0.337 nm or less. If the d value is too large, the crystallinity may decrease and the initial irreversible capacity may increase. On the other hand, 0.335 is the theoretical value of graphite. The crystallite size (Lc) of the carbon material determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually in the range of 30 nm or more, preferably 50 nm or more, more preferably 100 nm or more. Below this range, the crystallinity may decrease and the initial irreversible capacity may increase.

(2)灰分
黒鉛系炭素質物中に含まれる灰分は、黒鉛系炭素質物の全質量に対して、1質量%以下、中でも0.5質量%以下、特に0.1質量%以下、下限としては1ppm以上であることが好ましい。上記の範囲を上回ると充放電時の電解液との反応による電池性能の劣化が無視できなくなる場合がある。この範囲を下回ると、製造に多大な時間とエネルギーと汚染防止のための設備とを必要とし、コストが上昇する場合がある。
(2) Ash content The ash content in the graphite-based carbonaceous material is 1% by mass or less, particularly 0.5% by mass or less, in particular 0.1% by mass or less, with respect to the total mass of the graphite-based carbonaceous material. It is preferably 1 ppm or more. When the above range is exceeded, deterioration of the battery performance due to the reaction with the electrolyte during charging / discharging may not be negligible. Below this range, the manufacturing process requires a lot of time, energy and equipment for preventing contamination, which may increase costs.

(3)体積基準平均粒径
黒鉛系炭素質物の体積基準平均粒径は、レーザー回折・散乱法により求めた体積基準の平均粒径(メジアン径)が、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、更に好ましくは7μm以上である。また、上限は、通常100μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、更に好ましくは30μm以下、特に好ましくは25μm以下である。上記範囲を下回ると、不可逆容量が増大して、初期の電池容量の損失を招く場合がある。また上記範囲を上回ると、電極極板化時に、不均一な塗面になりやすく、電池製作工程上望ましくない場合がある。
(3) Volume-based average particle diameter The volume-based average particle diameter of the graphite-based carbonaceous material is such that the volume-based average particle diameter (median diameter) determined by the laser diffraction / scattering method is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more. Preferably it is 5 micrometers or more, More preferably, it is 7 micrometers or more. Moreover, an upper limit is 100 micrometers or less normally, Preferably it is 50 micrometers or less, More preferably, it is 40 micrometers or less, More preferably, it is 30 micrometers or less, Most preferably, it is 25 micrometers or less. If it falls below the above range, the irreversible capacity may increase, leading to loss of the initial battery capacity. On the other hand, if the ratio exceeds the above range, a non-uniform coating surface tends to be formed at the time of forming an electrode plate, which may be undesirable in the battery manufacturing process.

本発明において体積基準平均粒径は、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約1mL)に炭素粉末を分散させて、レーザー回折式粒度分布計(例えば、堀場製作所社製LA−700)を用いて測定したメジアン径で定義する。   In the present invention, the volume-based average particle size is determined by dispersing carbon powder in a 0.2% by mass aqueous solution (about 1 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and a laser diffraction particle size distribution analyzer. It is defined by the median diameter measured using (for example, LA-700 manufactured by Horiba, Ltd.).

(4)ラマンR値、ラマン半値幅
アルゴンイオンレーザーラマンスペクトル法を用いて測定した黒鉛系炭素質物のラマンR値は、通常0.01以上、好ましくは0.03以上、より好ましくは0.10以上、上限としては0.60以下、好ましくは0.40以下の範囲である。ラマンR値がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなる場合がある。即ち、充電受入性が低下する場合がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。
(4) Raman R value, Raman half-value width The Raman R value of the graphite-based carbonaceous material measured by using an argon ion laser Raman spectrum method is usually 0.01 or more, preferably 0.03 or more, more preferably 0.10. As described above, the upper limit is 0.60 or less, preferably 0.40 or less. When the Raman R value is below this range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and there are cases where the number of sites where Li enters between layers decreases with charge / discharge. That is, charge acceptance may be reduced. On the other hand, if it exceeds this range, the crystallinity of the particle surface will decrease, the reactivity with the electrolyte will increase, and the efficiency may decrease and the generation of gas may increase.

また、黒鉛系炭素質物の1580cm-1付近のラマン半値幅は特に制限されないが、通常10cm-1以上、好ましくは15cm-1以上、また上限として、通常60cm-1以下、好ましくは45cm-1以下、より好ましくは40cm-1以下の範囲である。ラマン半値幅がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなる場合がある。即ち、充電受入性が低下する場合がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。 Further, the Raman half-width in the vicinity of 1580 cm −1 of the graphite-based carbonaceous material is not particularly limited, but is usually 10 cm −1 or more, preferably 15 cm −1 or more, and the upper limit is usually 60 cm −1 or less, preferably 45 cm −1 or less. More preferably, it is in the range of 40 cm −1 or less. When the Raman half width is less than this range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and there are cases where the number of sites where Li enters between layers decreases with charge and discharge. That is, charge acceptance may be reduced. On the other hand, if it exceeds this range, the crystallinity of the particle surface will decrease, the reactivity with the electrolyte will increase, and the efficiency may decrease and the generation of gas may increase.

ラマンスペクトルの測定は、ラマン分光(例えば、日本分光社製ラマン分光器)を用い、試料を測定セル内へ自然落下させることで試料充填し、測定はセル内のサンプル表面にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、セルをレーザー光と垂直な面内で回転させながら行なう。得られたラマンスペクトルについて、1580cm-1付近のピークPAの強度IAと、1360cm-1付近のピークPBの強度IBとを測定し、その強度比R(R=IB/IA)を算出して、これを炭素材料のラマンR値と定義する。また、得られたラマンスペクトルの1580cm-1付近のピークPAの半値幅を測定し、これを炭素材料のラマン半値幅と定義する。 The Raman spectrum is measured by using Raman spectroscopy (for example, a Raman spectrometer manufactured by JASCO Corporation), and the sample is naturally dropped into the measurement cell, and the sample is filled, and the measurement is performed by applying an argon ion laser beam to the sample surface in the cell. While irradiating, the cell is rotated in a plane perpendicular to the laser beam. The obtained Raman spectrum, the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1, and measuring the intensity I B of a peak P B in the vicinity of 1360 cm -1, the intensity ratio R (R = I B / I A ) Is calculated and defined as the Raman R value of the carbon material. Further, the half width of the peak P A near 1580 cm −1 of the obtained Raman spectrum is measured, and this is defined as the Raman half width of the carbon material.

なお、ここでのラマン測定条件は、次の通りである。
・アルゴンイオンレーザー波長:514.5nm
・試料上のレーザーパワー :15〜25mW
・分解能 :10〜20cm-1
・測定範囲 :1100〜1730cm-1
・ラマンR値、半値幅解析 :バックグラウンド処理
・スムージング処理 :単純平均、コンボリューション5ポイント
The Raman measurement conditions here are as follows.
Argon ion laser wavelength: 514.5nm
・ Laser power on the sample: 15-25mW
・ Resolution: 10-20cm -1
Measurement range: 1100-1730 cm -1
・ Raman R value, half width analysis: Background processing ・ Smoothing processing: Simple average, 5 points of convolution

(5)BET比表面積
黒鉛系炭素質物のBET法を用いて測定した比表面積は、通常0.1m2/g以上、好ましくは0.7m2/g以上、より好ましくは1m2/g以上、更に好ましくは1.5m2/g以上である。上限は、通常100m2/g以下、好ましくは25m2/g以下、より好ましくは15m2/g以下、更に好ましくは10m2/g以下である。比表面積の値がこの範囲を下回ると、負極材料として用いた場合の充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなり易く、リチウムが電極表面で析出し易くなる場合がある。一方、この範囲を上回ると、負極材料として用いた時に電解液との反応性が増加し、ガス発生が多くなり易く、好ましい電池が得られにくい場合がある。
(5) BET specific surface area The specific surface area of the graphite-based carbonaceous material measured using the BET method is usually 0.1 m 2 / g or more, preferably 0.7 m 2 / g or more, more preferably 1 m 2 / g or more, More preferably, it is 1.5 m 2 / g or more. The upper limit is usually 100 m 2 / g or less, preferably 25 m 2 / g or less, more preferably 15 m 2 / g or less, and still more preferably 10 m 2 / g or less. When the value of the specific surface area is less than this range, the acceptability of lithium is likely to deteriorate during charging when used as a negative electrode material, and lithium may easily precipitate on the electrode surface. On the other hand, when it exceeds this range, when used as a negative electrode material, the reactivity with the electrolyte increases, gas generation tends to increase, and a preferable battery may not be obtained.

BET比表面積は、表面積計(例えば、大倉理研製全自動表面積測定装置)を用い、試料に対して窒素流通下350℃で15分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用い、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって測定した値で定義する。   The BET specific surface area was measured by using a surface area meter (for example, a fully automatic surface area measuring device manufactured by Okura Riken), preliminarily drying the sample for 15 minutes at 350 ° C. under a nitrogen flow, and then measuring the relative pressure of nitrogen with respect to atmospheric pressure. This is defined by a value measured by a nitrogen adsorption BET one-point method using a gas flow method, using a nitrogen-helium mixed gas that is accurately adjusted to have a value of 0.3.

(6)細孔分布
黒鉛系炭素質物としては、水銀ポロシメトリー(水銀圧入法)により求められる、直径0.01μm以上、1μm以下に相当する粒子内の空隙、粒子表面のステップによる凹凸の量が、0.01mL/g以上、好ましくは0.05mL/g以上、より好ましくは0.1mL/g以上、上限として0.6mL/g以下、好ましくは0.4mL/g以下、より好ましくは0.3mL/g以下の範囲である。この範囲を上回ると、極板化時にバインダーを多量に必要となる場合がある。一方この範囲を下回ると、高電流密度充放電特性が低下し、且つ充放電時の電極の膨張収縮の緩和効果が得られない場合がある。
(6) Pore distribution As the graphite-based carbonaceous material, the amount of voids in the particle corresponding to a diameter of 0.01 μm or more and 1 μm or less, and the amount of irregularities due to the step of the particle surface, obtained by mercury porosimetry (mercury intrusion method). 0.01 mL / g or more, preferably 0.05 mL / g or more, more preferably 0.1 mL / g or more, and the upper limit is 0.6 mL / g or less, preferably 0.4 mL / g or less, more preferably 0. The range is 3 mL / g or less. If it exceeds this range, a large amount of binder may be required when forming an electrode plate. On the other hand, if it falls below this range, the high current density charge / discharge characteristics may deteriorate, and the effect of relaxing the expansion and contraction of the electrode during charge / discharge may not be obtained.

また、全細孔容積が、好ましくは0.1mL/g以上、より好ましくは0.25mL/g以上、上限として10mL/g以下、好ましくは5mL/g以下、より好ましくは2mL/g以下の範囲である。この範囲を上回ると極板化時にバインダーを多量に必要となる場合がある。下回ると極板化時に増粘剤や結着剤の分散効果が得られない場合がある。   Further, the total pore volume is preferably 0.1 mL / g or more, more preferably 0.25 mL / g or more, and the upper limit is 10 mL / g or less, preferably 5 mL / g or less, more preferably 2 mL / g or less. It is. If this range is exceeded, a large amount of binder may be required during electrode plate formation. If it is less than that, it may not be possible to obtain the effect of dispersing the thickener or the binder during the electrode plate formation.

また、平均細孔径が、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、更に好ましくは0.5μm以上、上限として50μm以下、好ましくは20μm以下、より好ましくは10μm以下の範囲である。この範囲を上回ると、バインダーを多量に必要となる場合がある。一方この範囲を下回ると高電流密度充放電特性が低下する場合がある。   The average pore diameter is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, further preferably 0.5 μm or more, and the upper limit is 50 μm or less, preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less. Beyond this range, a large amount of binder may be required. On the other hand, if it falls below this range, the high current density charge / discharge characteristics may deteriorate.

水銀ポロシメトリー用の装置として、水銀ポロシメータ(オートポア9520:マイクロメリテックス社製)を用いた。試料(負極材料)を、0.2g前後の値となるように秤量し、パウダー用セルに封入し、室温、真空下(50μmHg以下)にて10分間脱気して前処理を実施した。引き続き、4psia(約28kPa)に減圧し水銀を導入し、4psia(約28kPa)から40000psia(約280MPa)までステップ状に昇圧させた後、25psia(約170kPa)まで降圧させた。昇圧時のステップ数は80点以上とし、各ステップでは10秒の平衡時間の後、水銀圧入量を測定した。こうして得られた水銀圧入曲線からWashburnの式を用い、細孔分布を算出した。なお、水銀の表面張力(γ)は485dyne/cm、接触角(ψ)は140°として算出した。平均細孔径には累計細孔体積が50%となるときの細孔径を用いた。   As an apparatus for mercury porosimetry, a mercury porosimeter (Autopore 9520: manufactured by Micromeritex Corporation) was used. A sample (negative electrode material) was weighed so as to have a value of about 0.2 g, sealed in a powder cell, and pretreated by degassing at room temperature under vacuum (50 μmHg or less) for 10 minutes. Subsequently, the pressure was reduced to 4 psia (about 28 kPa), mercury was introduced, the pressure was increased stepwise from 4 psia (about 28 kPa) to 40000 psia (about 280 MPa), and then the pressure was reduced to 25 psia (about 170 kPa). The number of steps at the time of pressure increase was 80 points or more, and the mercury intrusion amount was measured after an equilibration time of 10 seconds in each step. The pore distribution was calculated from the mercury intrusion curve thus obtained using the Washburn equation. The mercury surface tension (γ) was calculated as 485 dyne / cm, and the contact angle (ψ) was calculated as 140 °. As the average pore diameter, the pore diameter when the cumulative pore volume was 50% was used.

(7)円形度
黒鉛系炭素質物の球形の程度としては、その粒径が3〜40μmの範囲にある粒子の円形度が0.1以上が好ましく、特に好ましくは0.5以上、より好ましくは0.8以上、更に好ましくは0.85以上、最も好ましくは0.9以上である。円形度が大きいと高電流密度充放電特性が向上するため好ましい。円形度は以下の式で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
円形度
=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)
(7) Circularity As the degree of sphericity of the graphite-based carbonaceous material, the circularity of particles having a particle size in the range of 3 to 40 μm is preferably 0.1 or more, particularly preferably 0.5 or more, more preferably 0.8 or more, more preferably 0.85 or more, and most preferably 0.9 or more. High circularity is preferable because high current density charge / discharge characteristics are improved. The circularity is defined by the following formula. When the circularity is 1, a theoretical sphere is obtained.
Circularity = (perimeter of equivalent circle having the same area as the particle projection shape) / (actual circumference of particle projection shape)

円形度の値としては、例えば、フロー式粒子像分析装置(例えば、シスメックスインダストリアル社製FPIA)を用い、試料約0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約50mL)に分散させ、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定し、粒径が3〜40μmの範囲の粒子について測定した値を用いる。   As the value of the circularity, for example, a flow type particle image analyzer (for example, FPIA manufactured by Sysmex Industrial Co., Ltd.) is used, and about 0.2 g of a sample is mixed with polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate as a surfactant. Particles having a detection range of 0.6 to 400 μm and a particle size in the range of 3 to 40 μm after being dispersed in a 0.2 mass% aqueous solution (about 50 mL) and irradiated with an ultrasonic wave of 28 kHz for 1 minute at an output of 60 W Use the value measured for.

円形度を向上させる方法は、特に限定されないが、球形化処理を施して球形にしたものが、電極体にしたときの粒子間空隙の形状が整うので好ましい。球形化処理の例としては、せん断力、圧縮力を与えることによって機械的に球形に近づける方法、複数の微粒子をバインダーもしくは、粒子自身の有する付着力によって造粒する機械的・物理的処理方法等が挙げられる。   The method for improving the degree of circularity is not particularly limited, but a spheroidized sphere is preferable because the shape of the interparticle void when the electrode body is formed is preferable. Examples of spheroidizing treatment include a method of mechanically approaching a sphere by applying a shearing force and a compressive force, a mechanical / physical processing method of granulating a plurality of fine particles by the binder or the adhesive force of the particles themselves, etc. Is mentioned.

(8)真密度
黒鉛系炭素質物の真密度は、通常2g/cm3以上、好ましくは2.1g/cm3以上、より好ましくは2.2g/cm3以上、更に好ましくは2.22g/cm3以上であり、上限としては2.26g/cm3以下である。上限は黒鉛の理論値である。この範囲を下回ると炭素の結晶性が低すぎて初期不可逆容量が増大する場合がある。本発明においては、真密度は、ブタノールを使用した液相置換法(ピクノメータ法)によって測定したもので定義する。
(8) True density The true density of the graphite-based carbonaceous material is usually 2 g / cm 3 or more, preferably 2.1 g / cm 3 or more, more preferably 2.2 g / cm 3 or more, and further preferably 2.22 g / cm. The upper limit is 2.26 g / cm 3 or less. The upper limit is the theoretical value of graphite. Below this range, the crystallinity of the carbon is too low and the initial irreversible capacity may increase. In the present invention, the true density is defined by a value measured by a liquid phase substitution method (pycnometer method) using butanol.

(9)タップ密度
黒鉛系炭素質物のタップ密度は、通常0.1g/cm3以上、好ましくは0.5g/cm3以上、更に好ましくは0.7g/cm3以上、特に好ましくは0.9g/cm3以上であることが望まれる。また、上限は、好ましくは2g/cm3以下、更に好ましくは1.8g/cm3以下、特に好ましくは1.6g/cm3以下である。タップ密度がこの範囲を下回ると、負極として用いた場合に充填密度が上がり難く、高容量の電池を得ることができない場合がある。一方、この範囲を上回ると、電極中の粒子間の空隙が少なくなり過ぎ、粒子間の導電性が確保され難くなり、好ましい電池特性が得られにくい場合がある。
(9) Tap density The tap density of the graphite-based carbonaceous material is usually 0.1 g / cm 3 or more, preferably 0.5 g / cm 3 or more, more preferably 0.7 g / cm 3 or more, particularly preferably 0.9 g. / Cm 3 or more is desired. The upper limit is preferably 2 g / cm 3 or less, more preferably 1.8 g / cm 3 or less, and particularly preferably 1.6 g / cm 3 or less. When the tap density is below this range, the packing density is difficult to increase when used as a negative electrode, and a high-capacity battery may not be obtained. On the other hand, if it exceeds this range, there are too few voids between the particles in the electrode, it becomes difficult to ensure conductivity between the particles, and it may be difficult to obtain preferable battery characteristics.

本発明において、タップ密度は、目開き300μmの篩を通過させて、20cm3のタッピングセルに試料を落下させてセルの上端面まで試料を満たした後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時の体積と試料の重量から求めた嵩密度をタップ密度と定義する。 In the present invention, the tap density is measured by passing a sieve having a mesh size of 300 μm, dropping the sample onto a 20 cm 3 tapping cell and filling the sample up to the upper end surface of the cell, Tapping with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times using a tap denser), and the bulk density obtained from the volume at that time and the weight of the sample is defined as the tap density.

(10)配向比(粉)
黒鉛系炭素質物の配向比は、通常0.005以上であり、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.015以上、上限は理論上0.67以下の範囲である。この範囲を下回ると、高密度充放電特性が低下する場合がある。
(10) Orientation ratio (powder)
The orientation ratio of the graphite-based carbonaceous material is usually 0.005 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.015 or more, and the upper limit is theoretically 0.67 or less. Below this range, the high-density charge / discharge characteristics may deteriorate.

配向比はX線回折により測定する。X線回折により炭素の(110)回折と(004)回折のピークを、プロファイル関数として非対称ピアソンVIIを用いてフィッティングすることによりピーク分離を行ない、(110)回折と(004)回折のピークの積分強度を各々算出する。得られた積分強度から、(110)回折積分強度/(004)回折積分強度で表わされる比を算出し、活物質配向比と定義する。   The orientation ratio is measured by X-ray diffraction. The peaks of (110) and (004) diffraction are integrated by fitting the peaks of (110) and (004) diffraction of carbon by X-ray diffraction using asymmetric Pearson VII as a profile function. Each intensity is calculated. From the obtained integrated intensity, a ratio represented by (110) diffraction integrated intensity / (004) diffraction integrated intensity is calculated and defined as an active material orientation ratio.

ここでのX線回折測定条件は次の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
・ターゲット:Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター
・スリット :発散スリット=1度、受光スリット=0.1mm、散乱スリット=1度
・測定範囲及びステップ角度/計測時間:
(110)面:76.5度≦2θ≦78.5度 0.01度/3秒
(004)面:53.5度≦2θ≦56.0度 0.01度/3秒
The X-ray diffraction measurement conditions here are as follows. “2θ” indicates a diffraction angle.
-Target: Cu (Kα ray) graphite monochromator-Slit: Divergence slit = 1 degree, Receiving slit = 0.1 mm, Scattering slit = 1 degree-Measurement range and step angle / measurement time:
(110) plane: 76.5 degrees ≦ 2θ ≦ 78.5 degrees 0.01 degrees / 3 seconds (004) plane: 53.5 degrees ≦ 2θ ≦ 56.0 degrees 0.01 degrees / 3 seconds

(11)アスペクト比(粉)
黒鉛系炭素質物のアスペクト比は、理論上1以上であり、上限として10以下、好ましくは8以下、更に好ましくは5以下である。上限を上回ると、極板化時にスジ引きや、均一な塗布面が得られず、高電流密度充放電特性が低下する場合がある。
(11) Aspect ratio (powder)
The aspect ratio of the graphite-based carbonaceous material is theoretically 1 or more, and the upper limit is 10 or less, preferably 8 or less, more preferably 5 or less. If the upper limit is exceeded, streaking or a uniform coated surface may not be obtained during electrode plate formation, and the high current density charge / discharge characteristics may deteriorate.

アスペクト比は、3次元的に観察した時の炭素材料粒子の最長となる径A、それと直交する最短となる径Bとしたとき、A/Bであらわされる。炭素粒子の観察は、拡大観察ができる走査型電子顕微鏡で行う。厚さ50μm以下の金属の端面に固定した任意の50個の黒鉛粒子を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、A、Bを測定し、A/Bの平均値を求める。   The aspect ratio is expressed as A / B when the longest diameter A of the carbon material particles when observed three-dimensionally and the shortest diameter B perpendicular to the carbon material particles. The carbon particles are observed with a scanning electron microscope capable of magnifying observation. Arbitrary 50 graphite particles fixed to an end face of a metal having a thickness of 50 μm or less are selected, and the stage on which the sample is fixed is rotated and tilted to measure A and B, and the average of A / B Find the value.

[[[[低結晶性炭素質物]]]]
低結晶性炭素質物とは、X線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)が0.340nm以上を示すような結晶性の低い炭素質物をいう。
[[[[Low crystalline carbonaceous material]]]]
The low crystalline carbonaceous material refers to a carbonaceous material with low crystallinity such that the (002) plane spacing (d 002 ) by the X-ray wide angle diffraction method is 0.340 nm or more.

(低結晶性炭素質物の組成)
「粒子状炭素質物と結晶性の異なる炭素質物」は、粒子状炭素質物よりも低結晶性炭素質物であることが好ましい。また、以下の(d)又は(e)の炭化物であることが特に好ましい。
(d)石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油、芳香族炭化水素、N環化合物、S環化合物、ポリフェニレン、有機合成高分子、天然高分子、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる群より選ばれた炭化可能な有機物
(e)これら炭化可能な有機物を低分子有機溶媒に溶解させたもの
(Composition of low crystalline carbonaceous material)
The “carbonaceous material having different crystallinity from the particulate carbonaceous material” is preferably a low crystalline carbonaceous material rather than the particulate carbonaceous material. Further, the following (d) or (e) carbide is particularly preferable.
(D) Coal heavy oil, DC heavy oil, cracked heavy oil, aromatic hydrocarbon, N ring compound, S ring compound, polyphenylene, organic synthetic polymer, natural polymer, thermoplastic resin and Carbonizable organic substances selected from the group consisting of thermosetting resins (e) These carbonizable organic substances dissolved in low molecular organic solvents

石炭系重質油としては、軟ピッチから硬ピッチまでのコールタールピッチ、乾留液化油等が好ましく、直流系重質油としては、常圧残油、減圧残油等が好ましく、分解系石油重質油としては、原油、ナフサ等の熱分解時に副生するエチレンタール等が好ましく、芳香族炭化水素としては、アセナフチレン、デカシクレン、アントラセン、フェナントレン等が好ましく、N環化合物としては、フェナジン、アクリジン等が好ましく、S環化合物としては、チオフェン、ビチオフェン等が好ましく、ポリフェニレンとしては、ビフェニル、テルフェニル等が好ましく、有機合成高分子としては、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、これらのものの不溶化処理品、ポリアクリロニトリル、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリスチレン等が好ましく、天然高分子としては、セルロース、リグニン、マンナン、ポリガラクトウロン酸、キトサン、サッカロース等の多糖類等が好ましく、熱可塑性樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド等が好ましく、熱硬化性樹脂としては、フルフリルアルコール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂等が好ましい。   As coal-based heavy oil, coal tar pitch from dry pitch to hard pitch, dry distillation liquefied oil, etc. are preferable, and as DC heavy oil, normal pressure residual oil, reduced pressure residual oil, etc. are preferable, cracked petroleum heavy oil, etc. The crude oil is preferably ethylene tar or the like by-produced during thermal decomposition of crude oil, naphtha, etc., and the aromatic hydrocarbon is preferably acenaphthylene, decacyclene, anthracene, phenanthrene, etc., and the N-ring compound is phenazine, acridine, etc. Preferably, the S ring compound is preferably thiophene, bithiophene, etc., the polyphenylene is preferably biphenyl, terphenyl, etc., and the organic synthetic polymer is polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, insolubilization treatment thereof. Products, polyacrylonitrile, polypyrrole, polythiophene Polystyrene, etc. are preferred, natural polymers are preferably polysaccharides such as cellulose, lignin, mannan, polygalacturonic acid, chitosan, saccharose, etc., and thermoplastic resins are preferably polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, etc. As the curable resin, a furfuryl alcohol resin, a phenol-formaldehyde resin, an imide resin or the like is preferable.

「粒子状炭素質物と結晶性の異なる炭素質物」は、上記の「炭化可能な有機物」の炭化物であることが好ましいが、また、かかる「炭化可能な有機物」を、ベンゼン、トルエン、キシレン、キノリン、n−へキサン等の低分子有機溶媒に溶解させた溶液等の炭化物であることも好ましい。また、「粒子状炭素質物と結晶性の異なる炭素質物」が、石炭系コークス、石油系コークスの炭化物であることも好ましい。   The “carbonaceous material having different crystallinity from the particulate carbonaceous material” is preferably a carbide of the above-mentioned “carbonizable organic material”, and the “carbonizable organic material” is preferably benzene, toluene, xylene, quinoline. It is also preferable to be a carbide such as a solution dissolved in a low molecular organic solvent such as n-hexane. In addition, the “carbonaceous material having different crystallinity from the particulate carbonaceous material” is preferably a carbonized carbon of coal-based coke or petroleum-based coke.

上記(d)又は(e)としては液状であることが特に好ましい。すなわち、液相で炭化を進行させることが黒鉛系炭素質物部分との界面生成の点から好ましい。   The above (d) or (e) is particularly preferably liquid. That is, it is preferable to advance carbonization in the liquid phase from the viewpoint of interface formation with the graphite-based carbonaceous material part.

(低結晶性炭素質物の物性)
低結晶性炭素質物の物性としては、次に示す(1)〜(5)の何れか1項又は複数項を同時に満たしていることが望ましい。また、かかる物性を示す低結晶性炭素質物1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
(Physical properties of low crystalline carbonaceous materials)
As the physical properties of the low crystalline carbonaceous material, it is desirable that one or more of the following (1) to (5) are simultaneously satisfied. In addition, one kind of low crystalline carbonaceous material exhibiting such physical properties may be used alone, or two or more kinds may be used in any combination and ratio.

(1)X線パラメータ
低結晶性炭素質物部分については、学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)は、定義から0.340nm以上であるが、0.340nm以上であることが好ましく、0.341nm以上であることが特に好ましい。また上限は、0.380nm以下が好ましく、特に好ましくは0.355nm以下、更に好ましくは0.350nm以下である。d値が大きすぎると、著しく結晶性の低い表面となり、不可逆容量が増加する場合があり、小さすぎると、低結晶性炭素質を表面に配置することによる得られる充電受入性向上の効果が小さく、本発明の効果が小さくなってしまう場合がある。また、学振法によるX線回折で求めた炭素材料の結晶子サイズ(Lc)は、通常1nm以上、好ましくは1.5nm以上の範囲である。この範囲を下回ると、結晶性が低下し、初期不可逆容量の増大が増加する場合がある。
(1) X-ray parameter For the low crystalline carbonaceous material part, the d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) obtained by X-ray diffraction by the Gakushin method is 0.340 nm or more from the definition. It is preferably 0.340 nm or more, particularly preferably 0.341 nm or more. The upper limit is preferably 0.380 nm or less, particularly preferably 0.355 nm or less, and further preferably 0.350 nm or less. If the d value is too large, the surface may be extremely low in crystallinity, and the irreversible capacity may increase. If it is too small, the effect of improving the charge acceptance obtained by placing the low crystalline carbonaceous material on the surface is small. The effect of the present invention may be reduced. The crystallite size (Lc) of the carbon material determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually in the range of 1 nm or more, preferably 1.5 nm or more. Below this range, the crystallinity may decrease and the increase in initial irreversible capacity may increase.

(2)灰分
低結晶性炭素質物部分に含まれる灰分は、複合炭素質物の全質量に対して、1質量%以下、中でも0.5質量%以下、特に0.1質量%以下、下限としては1ppm以上であることが好ましい。上記の範囲を上回ると充放電時の電解液との反応による電池性能の劣化が無視できなくなる場合がある。この範囲を下回ると、製造に多大な時間とエネルギーと汚染防止のための設備とを必要とし、コストが上昇する場合がある。
(2) Ash content The ash content in the low crystalline carbonaceous material part is 1% by mass or less, particularly 0.5% by mass or less, especially 0.1% by mass or less, and the lower limit relative to the total mass of the composite carbonaceous material It is preferably 1 ppm or more. When the above range is exceeded, deterioration of the battery performance due to the reaction with the electrolyte during charging / discharging may not be negligible. Below this range, the manufacturing process requires a lot of time, energy and equipment for preventing contamination, which may increase costs.

(4)ラマンR値、ラマン半値幅
アルゴンイオンレーザーラマンスペクトル法を用いて測定した低結晶性炭素質物部分のR値は、通常0.5以上、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.9以上、上限としては1.5以下、好ましくは1.2以下の範囲である。ラマンR値がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなる場合がある。即ち、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向し易くなり、負荷特性の低下を招く場合がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。
(4) Raman R value, Raman half-value width The R value of the low crystalline carbonaceous material portion measured using the argon ion laser Raman spectrum method is usually 0.5 or more, preferably 0.7 or more, more preferably 0.8. 9 or more and the upper limit is 1.5 or less, preferably 1.2 or less. When the Raman R value is below this range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and there are cases where the number of sites where Li enters between layers decreases with charge / discharge. That is, charge acceptance may be reduced. In addition, when the negative electrode is densified by applying it to the current collector and then pressing it, the crystals are likely to be oriented in a direction parallel to the electrode plate, which may lead to a decrease in load characteristics. On the other hand, if it exceeds this range, the crystallinity of the particle surface will decrease, the reactivity with the electrolyte will increase, and the efficiency may decrease and the generation of gas may increase.

また、低結晶性炭素質物部分の1580cm-1付近のラマン半値幅は特に制限されないが、通常40cm-1以上、好ましくは50cm-1以上、また上限として、通常100cm-1以下、好ましくは90cm-1以下、より好ましくは80cm-1以下の範囲である。ラマン半値幅がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなる場合がある。即ち、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向し易くなり、負荷特性の低下を招く場合がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。 Although the Raman half-value width of the near 1580 cm -1 of the low crystalline carbonaceous material portion is not particularly limited, usually 40 cm -1 or more, preferably 50 cm -1 or more, and as the upper limit, usually 100 cm -1 or less, preferably 90cm - The range is 1 or less, more preferably 80 cm −1 or less. When the Raman half width is less than this range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and there are cases where the number of sites where Li enters between layers decreases with charge and discharge. That is, charge acceptance may be reduced. In addition, when the negative electrode is densified by applying it to the current collector and then pressing it, the crystals are likely to be oriented in a direction parallel to the electrode plate, which may lead to a decrease in load characteristics. On the other hand, if it exceeds this range, the crystallinity of the particle surface will decrease, the reactivity with the electrolyte will increase, and the efficiency may decrease and the generation of gas may increase.

(4)真密度
低結晶性炭素質物部分の真密度は、通常1.4g/cm3以上、好ましくは1.5g/cm3以上、より好ましくは1.6g/cm3以上、更に好ましくは1.7g/cm3以上であり、上限としては2.1g/cm3以下、好ましくは2g/cm3以下である。この範囲を上回ると充電受入性が損なわれる可能性がある。この範囲を下回ると炭素の結晶性が低すぎて初期不可逆容量が増大する場合がある。
(4) True density The true density of the low crystalline carbonaceous material portion is usually 1.4 g / cm 3 or more, preferably 1.5 g / cm 3 or more, more preferably 1.6 g / cm 3 or more, and still more preferably 1. 0.7 g / cm 3 or more, and the upper limit is 2.1 g / cm 3 or less, preferably 2 g / cm 3 or less. If this range is exceeded, charge acceptance may be impaired. Below this range, the crystallinity of the carbon is too low and the initial irreversible capacity may increase.

(5)配向比
低結晶性炭素質物部分の配向比は通常0.005以上であり、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.015以上、上限は、理論上0.67以下である。この範囲を下回ると、高密度充放電特性が低下して好ましくない。配向比はX線回折により測定する。X線回折により炭素の(110)回折と(004)回折のピークを、プロファイル関数として非対称ピアソンVIIを用いてフィッティングすることによりピーク分離を行ない、(110)回折と(004)回折のピークの積分強度を各々算出する。得られた積分強度から、(110)回折積分強度/(004)回折積分強度で表わされる比を算出し、電極の活物質配向比と定義する。
(5) Orientation ratio The orientation ratio of the low crystalline carbonaceous material portion is usually 0.005 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.015 or more, and the upper limit is theoretically 0.67 or less. Below this range, the high-density charge / discharge characteristics are undesirably lowered. The orientation ratio is measured by X-ray diffraction. The peaks of (110) and (004) diffraction are integrated by fitting the peaks of (110) and (004) diffraction of carbon by X-ray diffraction using asymmetric Pearson VII as a profile function. Each intensity is calculated. From the obtained integrated intensity, a ratio represented by (110) diffraction integrated intensity / (004) diffraction integrated intensity is calculated and defined as the active material orientation ratio of the electrode.

[[[複合炭素質物]]]
本発明のリチウムイオン二次電池に用いられる複合炭素質物は、「粒子状炭素質物」と「該粒子状炭素質物と結晶性の異なる炭素質物」を含有していることが好ましいが、この場合、どちらかが黒鉛系炭素質物であり、もう一方が低結晶性炭素質物であればよい。また好ましくは、「粒子状炭素質物」が黒鉛系炭素質物であり、「該粒子状炭素質物と結晶性の異なる炭素質物」が低結晶性炭素質物である。
[[[Composite carbonaceous material]]]
The composite carbonaceous material used in the lithium ion secondary battery of the present invention preferably contains “particulate carbonaceous material” and “carbonaceous material having different crystallinity from the particulate carbonaceous material”. Either is a graphite-based carbonaceous material and the other is only required to be a low crystalline carbonaceous material. Preferably, the “particulate carbonaceous material” is a graphite-based carbonaceous material, and the “carbonaceous material having crystallinity different from the particulate carbonaceous material” is a low crystalline carbonaceous material.

複合炭素質物において、黒鉛系炭素質物と低結晶性炭素質物の質量比は、好ましくは50/50以上、更に好ましくは80/20以上、特に好ましくは、90/10以上であり、好ましくは、99.9/0.1以下、更に好ましくは99/1以下、特に好ましくは98/2以下の範囲が望ましい。上記範囲を上回ると2種類の結晶性の炭素質物を有している効果が得られない場合があり、上記範囲を下回ると初期の不可逆容量が増加する傾向を示し、電池設計上問題となる場合がある。黒鉛系炭素質物が複合炭素質物全体に対して50質量%以上であることが好ましい。   In the composite carbonaceous material, the mass ratio of the graphite-based carbonaceous material and the low crystalline carbonaceous material is preferably 50/50 or more, more preferably 80/20 or more, particularly preferably 90/10 or more, preferably 99 A range of 0.9 / 0.1 or less, more preferably 99/1 or less, particularly preferably 98/2 or less is desirable. If the above range is exceeded, the effect of having two types of crystalline carbonaceous materials may not be obtained. If the range is below the above range, the initial irreversible capacity tends to increase, which is a problem in battery design. There is. The graphite-based carbonaceous material is preferably 50% by mass or more based on the entire composite carbonaceous material.

(複合炭素質物の物性)
複合炭素質物としては、次に示す(1)〜(11)の何れか1項又は複数項を同時に満たしていることが望ましい。また、かかる物性を示す複合炭素質物1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
(Physical properties of composite carbonaceous materials)
As the composite carbonaceous material, it is desirable that any one or more of the following (1) to (11) are simultaneously satisfied. Moreover, 1 type of composite carbonaceous materials which show this physical property may be used independently, or 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and ratios.

(1)X線パラメータ
複合炭素質物は、学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)が、0.335nm以上であることが好ましく、通常0.350nm以下、好ましくは0.345nm以下、更に好ましくは0.340nm以下であることが望まれる。また、学振法によるX線回折で求めた炭素材料の結晶子サイズ(Lc)は、通常1.5nm以上、好ましくは3.0nm以上の範囲である。この範囲を下回ると、結晶性が低下し、初期不可逆容量の増大が増加する可能性がある。
(1) X-ray parameters The composite carbonaceous material preferably has a d-value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) determined by X-ray diffraction by the Gakushin method of 0.335 nm or more, usually 0.350 nm. In the following, it is desired that the thickness is preferably 0.345 nm or less, more preferably 0.340 nm or less. Further, the crystallite size (Lc) of the carbon material determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually 1.5 nm or more, preferably 3.0 nm or more. Below this range, the crystallinity may decrease and the increase in initial irreversible capacity may increase.

(2)灰分
複合炭素質物中に含まれる灰分は、複合炭素質物の全質量に対して、1質量%以下、中でも0.5質量%以下、特に0.1質量%以下、下限としては1ppm以上であることが好ましい。上記の範囲を上回ると充放電時の電解液との反応による電池性能の劣化が無視できなくなる場合がある。この範囲を下回ると、製造に多大な時間とエネルギーと汚染防止のための設備とを必要とし、コストが上昇する場合がある。
(2) Ash content The ash content in the composite carbonaceous material is 1% by mass or less, particularly 0.5% by mass or less, particularly 0.1% by mass or less, and the lower limit is 1 ppm or more with respect to the total mass of the composite carbonaceous material. It is preferable that When the above range is exceeded, deterioration of the battery performance due to the reaction with the electrolyte during charging / discharging may not be negligible. Below this range, the manufacturing process requires a lot of time, energy and equipment for preventing contamination, which may increase costs.

(3)体積基準平均粒径
複合炭素質物の体積基準平均粒径は、レーザー回折・散乱法により求めた体積基準の平均粒径(メジアン径)が、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、更に好ましくは7μm以上である。また、上限は、通常100μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、更に好ましくは30μm以下、特に好ましくは25μm以下である。上記範囲を下回ると、不可逆容量が増大して、初期の電池容量の損失を招くことになる場合がある。また上記範囲を上回ると、電極極板化時に、不均一な塗面になりやすく、電池製作工程上望ましくない場合がある。
(3) Volume-based average particle diameter The volume-based average particle diameter of the composite carbonaceous material is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably a volume-based average particle diameter (median diameter) determined by a laser diffraction / scattering method. Is 5 μm or more, more preferably 7 μm or more. Moreover, an upper limit is 100 micrometers or less normally, Preferably it is 50 micrometers or less, More preferably, it is 40 micrometers or less, More preferably, it is 30 micrometers or less, Most preferably, it is 25 micrometers or less. If it falls below the above range, the irreversible capacity may increase, leading to loss of the initial battery capacity. On the other hand, if the ratio exceeds the above range, a non-uniform coating surface tends to be formed at the time of forming an electrode plate, which may be undesirable in the battery manufacturing process.

(4)ラマンR値、ラマン半値幅
アルゴンイオンレーザーラマンスペクトル法を用いて測定した複合炭素質物のラマンR値は、通常0.03以上、好ましくは0.10以上、より好ましくは0.15以上、上限としては0.60以下、好ましくは0.50以下の範囲である。ラマンR値がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなる場合がある。即ち、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向し易くなり、負荷特性の低下を招く場合がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。
(4) Raman R value, Raman half-value width The Raman R value of the composite carbonaceous material measured using an argon ion laser Raman spectrum method is usually 0.03 or more, preferably 0.10 or more, more preferably 0.15 or more. The upper limit is 0.60 or less, preferably 0.50 or less. When the Raman R value is below this range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and there are cases where the number of sites where Li enters between layers decreases with charge / discharge. That is, charge acceptance may be reduced. In addition, when the negative electrode is densified by applying it to the current collector and then pressing it, the crystals are likely to be oriented in a direction parallel to the electrode plate, which may lead to a decrease in load characteristics. On the other hand, if it exceeds this range, the crystallinity of the particle surface will decrease, the reactivity with the electrolyte will increase, and the efficiency may decrease and the generation of gas may increase.

また、複合炭素質物の1580cm-1付近のラマン半値幅は特に制限されないが、通常15cm-1以上、好ましくは20cm-1以上、また上限として、通常70cm-1以下、好ましくは60cm-1以下、より好ましくは50cm-1以下の範囲である。ラマン半値幅がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなる場合がある。即ち、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向し易くなり、負荷特性の低下を招く場合がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。 Further, the Raman half-width in the vicinity of 1580 cm −1 of the composite carbonaceous material is not particularly limited, but is usually 15 cm −1 or more, preferably 20 cm −1 or more, and the upper limit is usually 70 cm −1 or less, preferably 60 cm −1 or less, More preferably, it is the range of 50 cm <-1> or less. When the Raman half width is less than this range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and there are cases where the number of sites where Li enters between layers decreases with charge and discharge. That is, charge acceptance may be reduced. In addition, when the negative electrode is densified by applying it to the current collector and then pressing it, the crystals are likely to be oriented in a direction parallel to the electrode plate, which may lead to a decrease in load characteristics. On the other hand, if it exceeds this range, the crystallinity of the particle surface will decrease, the reactivity with the electrolyte will increase, and the efficiency may decrease and the generation of gas may increase.

(5)BET比表面積
複合炭素質物のBET法を用いて測定した比表面積は、通常0.1m2/g以上、好ましくは0.7m2/g以上、より好ましくは1m2/g以上、更に好ましくは1.5m2/g以上である。上限は、通常100m2/g以下、好ましくは25m2/g以下、より好ましくは15m2/g以下、更に好ましくは10m2/g以下である。比表面積の値がこの範囲を下回ると、負極材料として用いた場合の充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなり易く、リチウムが電極表面で析出し易くなる場合がある。一方、この範囲を上回ると、負極材料として用いた時に電解液との反応性が増加し、ガス発生が多くなり易く、好ましい電池が得られにくい場合がある。
(5) BET specific surface area The specific surface area of the composite carbonaceous material measured using the BET method is usually 0.1 m 2 / g or more, preferably 0.7 m 2 / g or more, more preferably 1 m 2 / g or more, and more Preferably it is 1.5 m 2 / g or more. The upper limit is usually 100 m 2 / g or less, preferably 25 m 2 / g or less, more preferably 15 m 2 / g or less, and still more preferably 10 m 2 / g or less. When the value of the specific surface area is less than this range, the acceptability of lithium is likely to deteriorate during charging when used as a negative electrode material, and lithium may easily precipitate on the electrode surface. On the other hand, when it exceeds this range, when used as a negative electrode material, the reactivity with the electrolyte increases, gas generation tends to increase, and a preferable battery may not be obtained.

(6)細孔分布
複合炭素質物としては、水銀ポロシメトリー(水銀圧入法)により求められる、直径0.01μm以上、1μm以下に相当する粒子内の空隙、粒子表面のステップによる凹凸の量が、0.01mL/g以上、好ましくは0.05mL/g以上、より好ましくは0.1mL/g以上、上限として0.6mL/g以下、好ましくは0.4mL/g以下、より好ましくは0.3mL/g以下の範囲である。この範囲を上回ると、極板化時にバインダーを多量に必要となる場合がある。下回ると、高電流密度充放電特性が低下し、且つ充放電時の電極の膨張収縮の緩和効果が得られない場合がある。
(6) Pore distribution As the composite carbonaceous material, the amount of voids in the particle corresponding to a diameter of 0.01 μm or more and 1 μm or less, the amount of irregularities due to the step of the particle surface, determined by mercury porosimetry (mercury intrusion method), 0.01 mL / g or more, preferably 0.05 mL / g or more, more preferably 0.1 mL / g or more, and the upper limit is 0.6 mL / g or less, preferably 0.4 mL / g or less, more preferably 0.3 mL / G or less. If it exceeds this range, a large amount of binder may be required when forming an electrode plate. If it is less than the range, the high current density charge / discharge characteristics may be deteriorated, and the effect of relaxing the expansion / contraction of the electrode during charge / discharge may not be obtained.

また、全細孔容積が、好ましくは0.1mL/g以上、より好ましくは0.25mL/g以上、上限として10mL/g以下、好ましくは5mL/g以下、より好ましくは2mL/g以下の範囲である。この範囲を上回ると極板化時にバインダーを多量に必要となる場合がある。下回ると極板化時に増粘剤や結着剤の分散効果が得られない場合がある。   Further, the total pore volume is preferably 0.1 mL / g or more, more preferably 0.25 mL / g or more, and the upper limit is 10 mL / g or less, preferably 5 mL / g or less, more preferably 2 mL / g or less. It is. If this range is exceeded, a large amount of binder may be required during electrode plate formation. If it is less than that, it may not be possible to obtain the effect of dispersing the thickener or the binder during the electrode plate formation.

また、平均細孔径が、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、更に好ましくは0.5μm以上、上限として80μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは20μm以下の範囲である。この範囲を上回ると、バインダーを多量に必要となる場合がある。下回ると高電流密度充放電特性が低下する場合がある。   The average pore diameter is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, further preferably 0.5 μm or more, and the upper limit is 80 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 20 μm or less. Beyond this range, a large amount of binder may be required. If it is less, the high current density charge / discharge characteristics may deteriorate.

(7)円形度
複合炭素質物の球形の程度としては、その粒径が3〜40μmの範囲にある粒子の円形度は0.85以上が好ましく、より好ましくは0.87以上、更に好ましくは0.9以上円形度が大きいと高電流密度充放電特性が向上するため好ましい。
(7) Circularity As the degree of sphericity of the composite carbonaceous material, the circularity of particles having a particle size in the range of 3 to 40 μm is preferably 0.85 or more, more preferably 0.87 or more, and still more preferably 0. It is preferable that the circularity is .9 or more because high current density charge / discharge characteristics are improved.

(8)真密度
複合炭素質物の真密度は、通常1.9g/cm3以上、好ましくは2g/cm3以上、より好ましくは2.1g/cm3以上、更に好ましくは2.2g/cm3以上であり、上限としては2.26g/cm3以下である。上限は黒鉛の理論値である。この範囲を下回ると炭素の結晶性が低すぎて初期不可逆容量が増大する場合がある。
(8) True density The true density of the composite carbonaceous material is usually 1.9 g / cm 3 or more, preferably 2 g / cm 3 or more, more preferably 2.1 g / cm 3 or more, and even more preferably 2.2 g / cm 3. The upper limit is 2.26 g / cm 3 or less. The upper limit is the theoretical value of graphite. Below this range, the crystallinity of the carbon is too low and the initial irreversible capacity may increase.

(9)タップ密度
複合炭素質物のタップ密度は、通常0.1g/cm3以上であり、好ましくは0.5g/cm3以上、更に好ましくは0.7g/cm3以上、特に好ましくは1g/cm3以上であることが望まれる。また、好ましくは、2g/cm3以下、更に好ましくは、1.8g/cm3以下、特に好ましくは1.6g/cm3以下である。タップ密度がこの範囲を下回ると、負極として用いた場合に充填密度が上がり難く、高容量の電池を得ることができない場合がある。一方、この範囲を上回ると、電極中の粒子間の空隙が少なくなり過ぎ、粒子間の導電性が確保され難くなり、好ましい電池特性が得られにくい場合がある。タップ密度は、前記した方法と同様な方法で測定され、それによって定義される。
(9) Tap density The tap density of the composite carbonaceous material is usually 0.1 g / cm 3 or more, preferably 0.5 g / cm 3 or more, more preferably 0.7 g / cm 3 or more, and particularly preferably 1 g / cm. It is desired to be cm 3 or more. Further, it is preferably 2 g / cm 3 or less, more preferably 1.8 g / cm 3 or less, and particularly preferably 1.6 g / cm 3 or less. When the tap density is below this range, the packing density is difficult to increase when used as a negative electrode, and a high-capacity battery may not be obtained. On the other hand, if it exceeds this range, there are too few voids between the particles in the electrode, it becomes difficult to ensure conductivity between the particles, and it may be difficult to obtain preferable battery characteristics. The tap density is measured and defined by the same method as described above.

(10)配向比(粉)
複合炭素質物の配向比は、通常0.005以上であり、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.015以上、上限は理論上0.67以下の範囲である。この範囲を下回ると、高密度充放電特性が低下する場合がある。
(10) Orientation ratio (powder)
The orientation ratio of the composite carbonaceous material is usually 0.005 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.015 or more, and the upper limit is theoretically 0.67 or less. Below this range, the high-density charge / discharge characteristics may deteriorate.

(11)アスペクト比(粉)
複合炭素質物のアスペクト比は、理論上1以上であり、上限として10以下、好ましくは8以下、更に好ましくは5以下である。上限を上回ると、極板化時にスジ引きや、均一な塗布面が得られず、高電流密度充放電特性が低下する場合がある。
(11) Aspect ratio (powder)
The aspect ratio of the composite carbonaceous material is theoretically 1 or more, and the upper limit is 10 or less, preferably 8 or less, and more preferably 5 or less. If the upper limit is exceeded, streaking or a uniform coated surface may not be obtained during electrode plate formation, and the high current density charge / discharge characteristics may deteriorate.

(複合炭素質物の製法)
これらの複合炭素質物の製法は特には制限されないが、以下に示す方法が挙げられる。黒鉛系炭素質物と低結晶性炭素質物の複合化は、低結晶性炭素質物を得るための炭素前駆体をそのまま用いて、炭素前駆体と黒鉛系炭素質物粉体との混合物を加熱処理して複合粉体を得る方法、前述の炭素前駆体を一部炭素化した低結晶性炭素質物粉体を予め作製しておき、黒鉛系炭素質物粉体と混合し、加熱処理して複合化する方法、前述の低結晶性炭素質物粉体を予め作製しておき、黒鉛系炭素質物粉体と低結晶性炭素質物粉体と炭素前駆体とを混合し、加熱処理して複合化する方法等が採用可能である。なお、後二者の予め低結晶性炭素質物粉体を用意しておく方法では、平均粒子径が黒鉛系炭素質物粒子の平均粒径の10分の1以下の低結晶性炭素質物粒子を用いることが好ましい。また、予め作製した低結晶性炭素質物と黒鉛系炭素質物を粉砕等の力学的エネルギーを加えることで、一方に他方が巻き込まれた構造や、静電的に付着した構造にする方法も採用が可能である。
(Production method of composite carbonaceous material)
Although the manufacturing method of these composite carbonaceous materials is not particularly limited, the following methods are exemplified. A composite of a graphite-based carbonaceous material and a low-crystalline carbonaceous material is obtained by heat-treating a mixture of a carbon precursor and a graphite-based carbonaceous material powder using the carbon precursor to obtain a low-crystalline carbonaceous material as it is. A method for obtaining a composite powder, a method in which a low-crystalline carbonaceous material powder obtained by partially carbonizing the carbon precursor described above is prepared in advance, mixed with a graphite-based carbonaceous material powder, and heat-treated to form a composite. , A method of preparing the above-mentioned low crystalline carbonaceous material powder in advance, mixing the graphite-based carbonaceous material powder, the low crystalline carbonaceous material powder, and the carbon precursor, and heat-treating the composite. It can be adopted. In the latter two methods of preparing the low crystalline carbonaceous material powder in advance, low crystalline carbonaceous material particles having an average particle diameter of 1/10 or less of the average particle diameter of the graphite-based carbonaceous material particles are used. It is preferable. In addition, by applying mechanical energy such as pulverization of low crystalline carbonaceous material and graphite-based carbonaceous material prepared in advance, it is also possible to adopt a method in which the other is engulfed or an electrostatically attached structure. Is possible.

黒鉛系炭素質物粒子と炭素前駆体を混合したものを加熱して中間物質を得るか、あるいは、黒鉛系炭素質物粒子と低結晶性炭素質物粒子の混合物と炭素前駆体を混合したものを加熱して中間物質を得て、その後、炭化焼成、粉砕することにより、最終的に黒鉛系炭素質物粒子に低結晶性炭素質物を複合化させた複合炭素質物を得ることが好ましい。   Heat a mixture of graphite-based carbonaceous material particles and carbon precursor to obtain an intermediate material, or heat a mixture of graphite-based carbonaceous material particles and low crystalline carbonaceous material particles and a carbon precursor. Thus, it is preferable to obtain a composite carbonaceous material in which a low crystalline carbonaceous material is finally combined with graphite-based carbonaceous material particles by carbonization firing and pulverization.

かかる複合炭素質物を得るための製造工程は、以下の4工程に分けられる。
第1工程:(黒鉛系炭素質物粒子又は(黒鉛系炭素質物粒子と低結晶性炭素質物粒子の混合粒子))並びに低結晶性炭素質物粒子の炭素前駆体、更に、必要に応じて溶媒とを、種々の市販の混合機や混練機等を用いて混合し、混合物を得る。
The manufacturing process for obtaining such a composite carbonaceous material is divided into the following four processes.
First step: (graphite-based carbonaceous material particles or (mixed particles of graphite-based carbonaceous material particles and low-crystalline carbonaceous material particles)) and a carbon precursor of the low-crystalline carbonaceous material particles, and, if necessary, a solvent. These are mixed using various commercially available mixers and kneaders to obtain a mixture.

第2工程:混合物を加熱し溶媒及び、炭素前駆体から発生する揮発分を除去した中間物質を得る。このとき必要に応じ、前記混合物を攪拌しながら行ってもよい。また、揮発分が残留していても、後の第3工程で除去されるので、問題ない。   Second step: The mixture is heated to obtain an intermediate material from which volatile components generated from the solvent and the carbon precursor are removed. At this time, if necessary, the mixture may be stirred. Further, even if the volatile matter remains, it is not a problem because it is removed in a later third step.

第3工程:前記混合物又は中間物質を、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下で、400℃以上3200℃以下に加熱し、黒鉛・低結晶性炭素質物・複合物質を得る。   Third step: The mixture or the intermediate substance is heated to 400 ° C. or more and 3200 ° C. or less in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas, carbon dioxide gas, argon gas, etc. to obtain graphite / low crystalline carbonaceous material / composite material. .

第4工程:前記複合物質を必要に応じて粉砕、解砕、分級処理等の粉体加工をする。   Fourth step: The composite material is subjected to powder processing such as pulverization, pulverization, and classification as required.

これらの工程中、第2工程及び第4工程は場合によっては省略可能であり、第4工程は第3工程の前に行っても良い。但し、第4工程を第3工程の前に実施した場合は、必要に応じて、再度粉砕、解砕、分級処理等の粉体加工し、複合炭素質物を得る。   Among these steps, the second step and the fourth step may be omitted depending on circumstances, and the fourth step may be performed before the third step. However, when the fourth step is performed before the third step, powder processing such as pulverization, pulverization, and classification is performed again as necessary to obtain a composite carbonaceous material.

また、第3工程の加熱処理条件としては、熱履歴温度条件が重要である。その温度下限は炭素前駆体の種類、その熱履歴によっても若干異なるが通常400℃以上、好ましくは900℃以上である。一方、上限温度は、基本的に黒鉛系炭素質物粒子核の結晶構造を上回る構造秩序を有しない温度まで上げることができる。従って熱処理の上限温度としては、通常3200℃以下、好ましくは2000℃以下、更に好ましくは1500℃以下が好ましい範囲である。このような熱処理条件において、昇温速度、冷却速度、熱処理時間等は目的に応じて任意に設定することができる。また、比較的低温領域で熱処理した後、所定の温度に昇温することもできる。なお、本工程に用いる反応機は回分式でも連続式でも、また一基でも複数基でもよい。   In addition, the heat history temperature condition is important as the heat treatment condition in the third step. The lower limit of the temperature is usually 400 ° C. or higher, preferably 900 ° C. or higher, although it varies slightly depending on the type of carbon precursor and its thermal history. On the other hand, the upper limit temperature can be raised to a temperature that basically does not have a structural order exceeding the crystal structure of the graphite-based carbonaceous material particle nucleus. Therefore, the upper limit temperature of the heat treatment is usually 3200 ° C. or lower, preferably 2000 ° C. or lower, more preferably 1500 ° C. or lower. Under such heat treatment conditions, the heating rate, cooling rate, heat treatment time, etc. can be arbitrarily set according to the purpose. Further, after heat treatment in a relatively low temperature region, the temperature can be raised to a predetermined temperature. In addition, the reactor used for this process may be a batch type or a continuous type, and may be one or more.

[[副材混合]]
本発明のリチウムイオン二次電池における負極活物質には、上記複合炭素質物以外に、それとは炭素質の物性が異なる炭素質物(炭素質材料)を1種以上含有させることにより、更に、電池性能の向上を図ることが可能である。ここで述べた「炭素質の物性」とは、X線回折パラメータ、メジアン径、アスペクト比、BET比表面積、配向比、ラマンR値、タップ密度、真密度、細孔分布、円形度、灰分量のうちの一つ以上の特性を示す。また、好ましい実施の形態としては、体積基準粒度分布がメジアン径を中心としたときに左右対称とならないことや、ラマンR値異なる炭素材料を2種以上含有していること、X線パラメータが異なること等が挙げられる。その効果の一例としては、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素材料を副材として含有されることにより電気抵抗を低減させること等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。副材として添加する場合には0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上であり、上限としては80質量%以下、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下の範囲である。この範囲を下回ると、導電性向上の効果が得にくく好ましくない。上回ると、初期不可逆容量の増大を招き好ましくない。
[[Sub-material mix]]
In addition to the composite carbonaceous material, the negative electrode active material in the lithium ion secondary battery of the present invention contains one or more carbonaceous materials (carbonaceous materials) having different carbonaceous properties, thereby further improving battery performance. It is possible to improve. The “physical properties of carbonaceous material” described here are X-ray diffraction parameters, median diameter, aspect ratio, BET specific surface area, orientation ratio, Raman R value, tap density, true density, pore distribution, circularity, ash content Exhibit one or more characteristics. Further, as a preferred embodiment, when the volume-based particle size distribution is not symmetrical with respect to the median diameter, it contains two or more carbon materials having different Raman R values, and the X-ray parameters are different. And so on. As an example of the effect, electrical resistance is reduced by containing carbon materials such as graphite such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon such as needle coke as secondary materials. For example. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. When added as a secondary material, it is 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more, and the upper limit is 80% by mass or less, preferably 50% by mass or less. More preferably, it is 40 mass% or less, More preferably, it is the range of 30 mass% or less. Below this range, it is difficult to obtain the effect of improving conductivity, which is not preferable. If it exceeds, an increase in the initial irreversible capacity is caused, which is not preferable.

[電極作製]
負極の製造は、常法によればよい。例えば、負極活物質に、バインダー、溶媒、必要に応じて、増粘剤、導電材、充填材等を加えてスラリーとし、これを集電体に塗布、乾燥した後にプレスすることによって形成することができる。電池の電解液注液工程直前の段階での片面あたりの負極活物質層の厚さは通常15μm以上、好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上であり、上限は150μm以下、好ましくは120μm以下、より好ましくは100μm以下である。この範囲を上回ると、電解液が集電体界面付近まで浸透しにくいため、高電流密度充放電特性が低下する点で好ましくない。またこの範囲を下回ると、負極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少して好ましくない。また、負極活物質をロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極としても良い。
[Electrode production]
The negative electrode may be manufactured by a conventional method. For example, it is formed by adding a binder, a solvent, and, if necessary, a thickener, a conductive material, a filler, etc. to a negative electrode active material to form a slurry, which is applied to a current collector, dried and then pressed. Can do. The thickness of the negative electrode active material layer per side in the stage immediately before the electrolytic solution pouring step of the battery is usually 15 μm or more, preferably 20 μm or more, more preferably 30 μm or more, and the upper limit is 150 μm or less, preferably 120 μm or less, More preferably, it is 100 μm or less. If it exceeds this range, the electrolyte solution hardly penetrates to the vicinity of the current collector interface, which is not preferable in that the high current density charge / discharge characteristics are deteriorated. On the other hand, if it falls below this range, the volume ratio of the current collector to the negative electrode active material increases, and the battery capacity decreases, which is not preferable. Further, the negative electrode active material may be roll-formed to form a sheet electrode, or may be formed into a pellet electrode by compression molding.

[[集電体]]
負極活物質を保持させる集電体としては、公知のものを任意に用いることができる。負極の集電体としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられ、中でも加工し易さとコストの点から特に銅が好ましい。集電体の形状は、集電体が金属材料の場合は、例えば金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられる。中でも好ましくは金属薄膜、より好ましくは銅箔であり、更に好ましくは圧延法による圧延銅箔と、電解法による電解銅箔があり、どちらも集電体として用いることができる。銅箔の厚さが25μmよりも薄い場合、純銅よりも強度の高い銅合金(リン青銅、チタン銅、コルソン合金、Cu−Cr−Zr合金等)を用いることができる。
[[Current collector]]
As the current collector for holding the negative electrode active material, a known material can be arbitrarily used. Examples of the current collector for the negative electrode include metal materials such as copper, nickel, stainless steel, and nickel-plated steel. Of these, copper is particularly preferable from the viewpoint of ease of processing and cost. When the current collector is a metal material, examples of the shape of the current collector include metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, metal thin film, expanded metal, punch metal, and foam metal. Among them, a metal thin film is preferable, a copper foil is more preferable, and a rolled copper foil by a rolling method and an electrolytic copper foil by an electrolytic method are more preferable, and both can be used as a current collector. When the thickness of the copper foil is less than 25 μm, a copper alloy (phosphor bronze, titanium copper, Corson alloy, Cu—Cr—Zr alloy, etc.) having higher strength than pure copper can be used.

圧延法により作製した銅箔からなる集電体は、銅結晶が圧延方向に並んでいるため、負極を密に丸めても、鋭角に丸めても割れにくく、小型の円筒状電池に好適に用いることができる。電解銅箔は、例えば、銅イオンが溶解された電解液中に金属製のドラムを浸漬し、これを回転させながら電流を流すことにより、ドラムの表面に銅を析出させ、これを剥離して得られるものである。上記の圧延銅箔の表面に、電解法により銅を析出させていても良い。銅箔の片面又は両面には、粗面化処理や表面処理(例えば、厚さが数nm〜1μm程度までのクロメート処理、Ti等の下地処理等)がなされていても良い。   A current collector made of a copper foil produced by a rolling method is suitable for use in a small cylindrical battery because the copper crystals are arranged in the rolling direction so that the negative electrode is hard to crack even if it is rounded sharply or rounded at an acute angle. be able to. For example, an electrolytic copper foil is prepared by immersing a metal drum in an electrolytic solution in which copper ions are dissolved, and flowing current while rotating the copper drum, thereby depositing copper on the surface of the drum and peeling it off. It is obtained. Copper may be deposited on the surface of the rolled copper foil by an electrolytic method. One side or both sides of the copper foil may be subjected to a roughening treatment or a surface treatment (for example, a chromate treatment having a thickness of about several nm to 1 μm, a base treatment such as Ti).

また、集電体基板には、更に次のような物性が望まれる。
(1)平均表面粗さ(Ra)
JISB0601−1994に記載の方法で規定される集電体基板の活物質薄膜形成面の平均表面粗さ(Ra)は、特に制限されないが、通常0.01μm以上、好ましくは0.03μm以上、通常1.5μm以下、好ましくは1.3μm以下、特に好ましくは1.0μm以下である。集電体基板の平均表面粗さ(Ra)を上記した下限と上限の間の範囲内とすることにより、良好な充放電サイクル特性が期待できる。上記下限値以上とすることにより、活物質薄膜との界面の面積が大きくなり、活物質薄膜との密着性が向上する。平均表面粗さ(Ra)の上限値は特に制限されるものではないが、平均表面粗さ(Ra)が1.5μmを超えるものは電池として実用的な厚みの箔としては一般に入手しにくいため、1.5μm以下のものが好ましい。
Further, the following physical properties are desired for the current collector substrate.
(1) Average surface roughness (Ra)
The average surface roughness (Ra) of the active material thin film forming surface of the current collector substrate defined by the method described in JIS B0601-1994 is not particularly limited, but is usually 0.01 μm or more, preferably 0.03 μm or more, usually It is 1.5 μm or less, preferably 1.3 μm or less, particularly preferably 1.0 μm or less. By setting the average surface roughness (Ra) of the current collector substrate within the range between the lower limit and the upper limit described above, good charge / discharge cycle characteristics can be expected. By setting it to the above lower limit or more, the area of the interface with the active material thin film is increased, and the adhesion with the active material thin film is improved. The upper limit of the average surface roughness (Ra) is not particularly limited, but those having an average surface roughness (Ra) exceeding 1.5 μm are generally difficult to obtain as foils having a practical thickness as a battery. 1.5 μm or less is preferable.

(2)引張強度
集電体基板の引張強度は、特に制限されないが、通常50N/mm2以上、好ましくは100N/mm2以上、更に好ましくは150N/mm2以上である。引張強度とは、試験片が破断に至るまでに要した最大引張力を、試験片の断面積で割ったものである。本発明における引張強度は、伸び率と同様な装置及び方法で測定される。引張強度が高い集電体基板であれば、充電・放電に伴う活物質薄膜の膨張・収縮による集電体基板の亀裂を抑制することができ、良好なサイクル特性を得ることができる。
(2) Tensile strength The tensile strength of the current collector substrate is not particularly limited, but is usually 50 N / mm 2 or more, preferably 100 N / mm 2 or more, and more preferably 150 N / mm 2 or more. The tensile strength is obtained by dividing the maximum tensile force required until the test piece breaks by the cross-sectional area of the test piece. The tensile strength in the present invention is measured by the same apparatus and method as the elongation rate. If the current collector substrate has a high tensile strength, cracking of the current collector substrate due to expansion / contraction of the active material thin film accompanying charging / discharging can be suppressed, and good cycle characteristics can be obtained.

(3)0.2%耐力
集電体基板の0.2%耐力は、特に制限されないが、通常30N/mm2以上、好ましくは100N/mm2以上、特に好ましくは150N/mm2以上である。0.2%耐力とは、0.2%の塑性(永久)歪みを与えるに必要な負荷の大きさであり、この大きさの負荷を加えた後に除荷しても0.2%変形している事を意味している。本発明における0.2%耐力は、伸び率と同様な装置及び方法で測定される。0.2%耐力が高い集電体基板であれば、充電・放電に伴う活物質薄膜の膨張・収縮による集電体基板の塑性変形を抑制することができ、良好なサイクル特性を得ることができる。金属薄膜の厚さは任意であるが、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上である。また、上限は、通常1mm以下、好ましくは100μm以下、より好ましくは30μm以下である。1μmより薄くなると強度が低下するため塗布が困難となり工程上好ましくない。100μmより厚くなると捲回等で所望の電極の形を変形させることが工程上困難となり好ましくない。また、金属薄膜は、メッシュ状でもよい。
(3) 0.2% proof stress of 0.2% proof stress current collector substrate is not particularly limited, normally 30 N / mm 2 or more, preferably 100 N / mm 2 or more, particularly preferably 150 N / mm 2 or more . The 0.2% proof stress is the magnitude of the load necessary to give a plastic (permanent) strain of 0.2%. It means that The 0.2% proof stress in the present invention is measured by the same apparatus and method as the elongation rate. If the current collector substrate has a high 0.2% proof stress, plastic deformation of the current collector substrate due to expansion / contraction of the active material thin film accompanying charging / discharging can be suppressed, and good cycle characteristics can be obtained. it can. Although the thickness of a metal thin film is arbitrary, it is 1 micrometer or more normally, Preferably it is 3 micrometers or more, More preferably, it is 5 micrometers or more. Moreover, an upper limit is 1 mm or less normally, Preferably it is 100 micrometers or less, More preferably, it is 30 micrometers or less. If the thickness is less than 1 μm, the strength is lowered, so that coating becomes difficult, which is not preferable in the process. If the thickness is larger than 100 μm, it is difficult to change the shape of the desired electrode by winding or the like, which is not preferable. The metal thin film may be mesh.

[[集電体と活物質層の厚さの比]]
集電体と活物質層の厚さの比は特には限定されないが、(電解液注液直前の片面の活物質層の厚さ)/(集電体の厚さ)の値が150以下、好ましくは20以下、より好ましくは10以下であり、下限は0.1以上、好ましくは0.4以上、より好ましくは1以上の範囲である。この範囲を上回ると、高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じ、好ましくない。この範囲を下回ると、負極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少して好ましくない。
[[Ratio of current collector to active material layer thickness]]
The ratio of the thickness of the current collector to the active material layer is not particularly limited, but the value of (thickness of active material layer on one side immediately before electrolyte injection) / (thickness of current collector) is 150 or less, Preferably it is 20 or less, More preferably, it is 10 or less, and a minimum is 0.1 or more, Preferably it is 0.4 or more, More preferably, it is the range of 1 or more. Above this range, the current collector generates heat due to Joule heat during high current density charge / discharge, which is not preferable. Below this range, the volume ratio of the current collector to the negative electrode active material increases and the battery capacity decreases, which is not preferable.

[[電極密度]]
負極活物質の電極化した際の電極構造は特には限定されないが、集電体上に存在している活物質の密度は、好ましくは1g/cm3以上、より好ましくは1.2g/cm3以上、更に好ましくは1.3g/cm3以上であり、上限として2g/cm3以下、好ましくは1.9g/cm3以下、より好ましくは1.8g/cm3以下、更に好ましくは1.7g/cm3以下の範囲である。この範囲を上回ると活物質粒子が破壊され、初期不可逆容量の増加や、集電体/活物質界面付近への電解液の浸透性が低下し、高電流密度充放電特性が低下して招き好ましくない。また下回ると活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大し、単位容積当たりの容量が低下するため好ましくない。
[[Electrode density]]
The electrode structure when the negative electrode active material is converted into an electrode is not particularly limited, but the density of the active material present on the current collector is preferably 1 g / cm 3 or more, more preferably 1.2 g / cm 3. above, still more preferably 1.3 g / cm 3 or more, 2 g / cm 3, preferably up 1.9 g / cm 3 or less, more preferably 1.8 g / cm 3 or less, more preferably 1.7g / Cm 3 or less. Exceeding this range is preferable because the active material particles are destroyed, the initial irreversible capacity increases, the permeability of the electrolyte solution near the current collector / active material interface decreases, and the high current density charge / discharge characteristics decrease. Absent. On the other hand, if it is lower, the conductivity between the active materials is lowered, the battery resistance is increased, and the capacity per unit volume is lowered.

[[バインダー]]
活物質を結着するバインダーとしては、電解液や電極製造時に用いる溶媒に対して安定な材料であれば、特に制限されない。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン−ブタジエンゴム)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、エチレン−プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物;EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
[[binder]]
The binder for binding the active material is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the electrolyte and the solvent used when manufacturing the electrode. Specifically, resin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyimide, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose; SBR (styrene-butadiene rubber), isoprene rubber, butadiene rubber, fluorine rubber, Rubber polymers such as NBR (acrylonitrile-butadiene rubber) and ethylene-propylene rubber; styrene / butadiene / styrene block copolymers and hydrogenated products thereof; EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymer), styrene / Thermoplastic elastomeric polymers such as ethylene / butadiene / styrene copolymers, styrene / isoprene / styrene block copolymers and hydrogenated products thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, Soft resinous polymers such as tylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer; polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer, etc. Fluoropolymers; polymer compositions having ionic conductivity of alkali metal ions (especially lithium ions). These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

スラリーを形成するための溶媒としては、活物質、バインダー、必要に応じて使用される増粘剤及び導電材を、溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いても良い。水系溶媒の例としては水、アルコールと水との混合溶媒等が挙げられ、有機系溶媒の例としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジエチルエーテル、ジメチルアセトアミド、ヘキサメリルホスファルアミド、ジメチルスルフォキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等が挙げられる。特に水系溶媒を用いる場合、上述の増粘剤に併せて分散剤等を加え、SBR等のラテックスを用いてスラリー化する。なお、これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   The solvent for forming the slurry is not particularly limited as long as it is a solvent that can dissolve or disperse the active material, binder, thickener and conductive material used as necessary. Either an aqueous solvent or an organic solvent may be used. Examples of the aqueous solvent include water, a mixed solvent of alcohol and water, and examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, acrylic acid. Methyl, diethyltriamine, N, N-dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, diethyl ether, dimethylacetamide, hexamerylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene And hexane. In particular, when an aqueous solvent is used, a dispersant or the like is added to the above-described thickener, and a slurry such as SBR is formed. In addition, these may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

活物質に対するバインダーの割合は、0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上であり、上限としては20質量%以下、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは8質量%以下の範囲である。この範囲を上回るとバインダー量が電池容量に寄与しないバインダー割合が増加して、電池容量が低下する場合がある。また下回ると、負極電極の強度低下を招き、電池作製工程上好ましくない場合がある。特に、SBRに代表されるゴム状高分子を主要成分に含有する場合には、活物質に対するバインダーの割合は、0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上であり、上限としては5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下の範囲である。また、ポリフッ化ビニリデンに代表されるフッ素系高分子を主要成分に含有する場合には活物質に対する割合は、1質量%以上、好ましくは2質量%以上、より好ましくは3質量%以上であり、上限としては15質量%以下、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下の範囲である。   The ratio of the binder to the active material is 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more, and the upper limit is 20% by mass or less, preferably 15% by mass or less. More preferably, it is 10 mass% or less, More preferably, it is the range of 8 mass% or less. If it exceeds this range, the binder ratio in which the binder amount does not contribute to the battery capacity may increase, and the battery capacity may decrease. On the other hand, if it is lower, the strength of the negative electrode is lowered, which may be undesirable in the battery production process. In particular, when the main component contains a rubbery polymer typified by SBR, the ratio of the binder to the active material is 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, and more preferably 0.8%. The upper limit is 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less. Further, when the main component contains a fluorine-based polymer typified by polyvinylidene fluoride, the ratio to the active material is 1% by mass or more, preferably 2% by mass or more, more preferably 3% by mass or more. As an upper limit, it is 15 mass% or less, Preferably it is 10 mass% or less, More preferably, it is the range of 8 mass% or less.

増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調製するために使用される。増粘剤としては、特に制限はないが、具体的には、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、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。更に増粘剤を添加する場合には、活物質に対する増粘剤の割合は、0.1質量%以上、好ましくは0.5%以上、より好ましくは0.6%以上であり、上限としては5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下の範囲である。この範囲を下回ると、著しく塗布性が低下する場合がある。上回ると、負極活物質層に占める活物質の割合が低下し、電池の容量が低下する問題や負極活物質間の抵抗が増大する問題が生じる場合がある。   A thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry. The thickener is not particularly limited, and specific examples include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, and salts thereof. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. When a thickener is further added, the ratio of the thickener to the active material is 0.1% by mass or more, preferably 0.5% or more, more preferably 0.6% or more. It is 5 mass% or less, Preferably it is 3 mass% or less, More preferably, it is the range of 2 mass% or less. Below this range, applicability may be significantly reduced. If it exceeds the upper limit, the ratio of the active material in the negative electrode active material layer may be reduced, resulting in a problem that the capacity of the battery is reduced and a problem that the resistance between the negative electrode active materials is increased.

[[極板配向比]]
極板配向比は、0.001以上、好ましくは0.005以上、より好ましくは0.01以上、上限は理論値である0.67以下である。この範囲を下回ると、高密度充放電特性が低下して好ましくない。
[[Plate orientation ratio]]
The electrode plate orientation ratio is 0.001 or more, preferably 0.005 or more, more preferably 0.01 or more, and the upper limit is 0.67 or less, which is a theoretical value. Below this range, the high-density charge / discharge characteristics are undesirably lowered.

極板配向比の測定は以下のとおりである。目的密度にプレス後の負極電極について、X線回折により電極の活物質配向比を測定する。具体的手法は特に制限されないが、標準的な方法としては、X線回折により炭素の(110)回折と(004)回折のピークを、プロファイル関数として非対称ピアソンVIIを用いてフィッティングすることによりピーク分離を行ない、(110)回折と(004)回折のピークの積分強度を各々算出する。得られた積分強度から、(110)回折積分強度/(004)回折積分強度で表わされる比を算出する。該測定で算出される電極の活物質配向比を極板配向比と定義する。   The measurement of the electrode plate orientation ratio is as follows. About the negative electrode after pressing to the target density, the active material orientation ratio of the electrode is measured by X-ray diffraction. The specific method is not particularly limited, but as a standard method, peak separation is performed by fitting the peaks of (110) and (004) diffraction of carbon by X-ray diffraction using asymmetric Pearson VII as a profile function. The integrated intensities of the peaks of (110) diffraction and (004) diffraction are calculated. From the obtained integrated intensity, a ratio represented by (110) diffraction integrated intensity / (004) diffraction integrated intensity is calculated. The electrode active material orientation ratio calculated by this measurement is defined as the electrode plate orientation ratio.

ここでのX線回折測定条件は次の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
・ターゲット: Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター
・スリット : 発散スリット=1度、受光スリット=0.1mm、散乱スリット=1度・測定範囲、及び、ステップ角度/計測時間:
(110)面 : 76.5度≦2θ≦78.5度 0.01度/3秒
(004)面 : 53.5度≦2θ≦56.0度 0.01度/3秒
・試料調整 : 硝子板に0.1mm厚さの両面テープで電極を固定
The X-ray diffraction measurement conditions here are as follows. “2θ” indicates a diffraction angle.
Target: Cu (Kα ray) graphite monochromator
(110) plane: 76.5 degrees ≦ 2θ ≦ 78.5 degrees 0.01 degrees / 3 seconds (004) plane: 53.5 degrees ≦ 2θ ≦ 56.0 degrees 0.01 degrees / 3 seconds Sample preparation: Fix the electrode to the glass plate with double-sided tape with a thickness of 0.1 mm

[[インピーダンス]]
放電状態から公称容量の60%まで充電した時の負極の抵抗が100Ω以下が好ましく、特に好ましくは50Ω以下、より好ましくは20Ω以下、及び/又は二重層容量が1×10-6F以上が好ましく、特に好ましくは1×10-5F以上、より好ましくは1×10-4F以上である。この範囲であると出力特性が良く好ましい。
[[Impedance]]
The resistance of the negative electrode when charged to 60% of the nominal capacity from the discharged state is preferably 100Ω or less, particularly preferably 50Ω or less, more preferably 20Ω or less, and / or the double layer capacity is preferably 1 × 10 −6 F or more. Particularly preferably, it is 1 × 10 −5 F or more, more preferably 1 × 10 −4 F or more. Within this range, the output characteristics are good and preferable.

負極の抵抗及び二重層容量は、次の手順で測定する。測定するリチウムイオン二次電池は、公称容量を5時間で充電できる電流値にて充電した後に、20分間充放電をしない状態を維持し、次に公称容量を1時間で放電できる電流値で放電したときの容量が公称容量の80%以上あるものを用いる。前述の放電状態のリチウムイオン二次電池について公称容量を5時間で充電できる電流値にて公称容量の60%まで充電し、直ちにリチウムイオン二次電池をアルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内に移す。ここで該リチウムイオン二次電池を負極が放電又はショートしない状態ですばやく解体して取り出し、両面塗布電極であれば、片面の電極活物質を他面の電極活物質を傷つけずに剥離し、負極電極を12.5mmφに2枚打ち抜き、セパレータを介して活物質面がずれないよう対向させる。電池に使用されていた電解液60μLをセパレータと両負極間に滴下して密着し、外気と触れない状態を保持して、両負極の集電体に導電をとり、交流インピーダンス法を実施する。測定は温度25℃で、10-2〜105Hzの周波数帯で複素インピーダンス測定を行ない、求められたコール・コール・プロットの負極抵抗成分の円弧を半円で近似して表面抵抗(R)と、二重層容量(Cdl)を求める。 The resistance and double layer capacity of the negative electrode are measured by the following procedure. The lithium-ion secondary battery to be measured is charged at a current value that can be charged for 5 hours in a nominal capacity, then maintained in a state where it is not charged / discharged for 20 minutes, and then discharged at a current value that can be discharged in 1 hour for a nominal capacity. The capacity when the capacity is 80% or more of the nominal capacity is used. About the lithium ion secondary battery of the above-mentioned discharge state, it charges to 60% of a nominal capacity with the electric current value which can charge a nominal capacity in 5 hours, Immediately transfers a lithium ion secondary battery in the glove box under argon gas atmosphere. Here, the lithium ion secondary battery is quickly disassembled and taken out in a state where the negative electrode does not discharge or short-circuit, and if it is a double-sided coated electrode, the electrode active material on one side is peeled off without damaging the electrode active material on the other side, Two electrodes are punched to 12.5 mmφ, and are opposed to each other so that the active material surface does not shift through a separator. 60 μL of the electrolytic solution used in the battery is dropped and adhered between the separator and both negative electrodes, and kept in a state where it is not in contact with the outside air, the current collectors of both negative electrodes are made conductive, and the AC impedance method is performed. The measurement was performed at a temperature of 25 ° C. and a complex impedance measurement was performed in a frequency band of 10 −2 to 10 5 Hz, and the surface resistance (R) was obtained by approximating the arc of the negative resistance component of the obtained Cole-Cole plot with a semicircle. And double layer capacity | capacitance (Cdl) is calculated | required.

[正極]
以下に本発明の非水系電解液二次電池に使用される正極について説明する。
[[正極活物質]]
以下に正極に使用される正極活物質について述べる。
[Positive electrode]
The positive electrode used for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described below.
[[Positive electrode active material]]
The positive electrode active material used for the positive electrode is described below.

[[[組成]]]
正極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば特に制限はない。リチウムと少なくとも1種の遷移金属を含有する物質が好ましく、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム含有遷移金属リン酸化合物が挙げられる。
[[[composition]]]
The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions. A substance containing lithium and at least one transition metal is preferable, and examples thereof include a lithium transition metal composite oxide and a lithium-containing transition metal phosphate compound.

リチウム遷移金属複合酸化物の遷移金属としてはV、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、具体例としては、LiCoO2等のリチウム・コバルト複合酸化物、LiNiO2等のリチウム・ニッケル複合酸化物、LiMnO2、LiMn、Li2MnO3等のリチウム・マンガン複合酸化物、これらのリチウム遷移金属複合酸化物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。置換されたものの具体例としては、例えば、LiNi0.5Mn0.52、LiNi0.85Co0.10Al0.052、LiNi0.33Co0.33Mn0.332、LiMn1.8Al0.2、LiMn1.5Ni0.5等が挙げられる。 The transition metal of the lithium transition metal composite oxide is preferably V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu or the like, and specific examples include lithium / cobalt composite oxide such as LiCoO 2 or LiNiO 2 . Lithium / nickel composite oxide, LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li 2 MnO 3 and other lithium / manganese composite oxides, Al, Ti , V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, and those substituted with other metals such as Si. Specific examples of the substituted ones include, for example, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 , LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4, etc. Is mentioned.

リチウム含有遷移金属リン酸化合物の遷移金属としては、V、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、具体例としては、例えば、LiFePO、Li3Fe2(PO3、LiFeP27等のリン酸鉄類、LiCoPO4等のリン酸コバルト類、これらのリチウム遷移金属リン酸化合物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Nb、Si等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。 As the transition metal of the lithium-containing transition metal phosphate compound, V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and the like are preferable, and specific examples include, for example, LiFePO 4 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ). 3 , iron phosphates such as LiFeP 2 O 7 , cobalt phosphates such as LiCoPO 4 , and some of the transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal phosphate compounds are Al, Ti, V, Cr, Mn , Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Nb, Si and the like substituted with other metals.

[[[表面被覆]]]
また、これら正極活物質の表面に、正極活物質を構成する物質とは異なる組成の物質が付着したものを用いることもできる。表面付着物質としては酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化アンチモン、酸化ビスマス等の酸化物、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩、炭素等が挙げられる。
[[[Surface coating]]]
In addition, a material in which a material having a composition different from that of the material constituting the positive electrode active material is attached to the surface of the positive electrode active material can be used. Surface adhering substances include aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, bismuth oxide, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate And sulfates such as aluminum sulfate, carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate, and magnesium carbonate, and carbon.

これら表面付着物質は、例えば、溶媒に溶解又は懸濁させて正極活物質に含浸添加、乾燥する方法、表面付着物質前駆体を溶媒に溶解又は懸濁させて正極活物質に含浸添加後、加熱等により反応させる方法、正極活物質前駆体に添加して同時に焼成する方法等により正極活物質表面に付着させることができる。なお、炭素を付着させる場合には、炭素質を、例えば、活性炭等の形で後から機械的に付着させる方法も用いることもできる。   These surface adhering substances are, for example, a method of dissolving or suspending in a solvent and impregnating and drying the positive electrode active material, and a method of dissolving or suspending a surface adhering substance precursor in a solvent and impregnating and adding to the positive electrode active material, followed by heating. It can be made to adhere to the positive electrode active material surface by the method of making it react by the method etc., the method of adding to a positive electrode active material precursor, and baking simultaneously. In addition, when making carbon adhere, the method of making carbonaceous adhere mechanically later in the form of activated carbon etc. can also be used, for example.

表面付着物質の量としては、正極活物質に対して質量で、下限として好ましくは0.1ppm以上、より好ましくは1ppm以上、更に好ましくは10ppm以上、上限として好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下で用いられる。表面付着物質により、正極活物質表面での非水系電解液の酸化反応を抑制することができ、電池寿命を向上させることができるが、その付着量が少なすぎる場合その効果は十分に発現せず、多すぎる場合には、リチウムイオンの出入りを阻害するため抵抗が増加する場合がある。   The amount of the surface adhering substance is by mass with respect to the positive electrode active material, preferably 0.1 ppm or more, more preferably 1 ppm or more, still more preferably 10 ppm or more, and the upper limit is preferably 20% by mass or less, more preferably, as the lower limit. It is used at 10 mass% or less, more preferably 5 mass% or less. The surface adhering substance can suppress the oxidation reaction of the non-aqueous electrolyte solution on the surface of the positive electrode active material, and can improve the battery life. However, when the amount of the adhering quantity is too small, the effect is not sufficiently exhibited. If the amount is too large, the resistance may increase in order to inhibit the entry and exit of lithium ions.

[[[形状]]]
本発明における正極活物質粒子の形状は、従来用いられるような、塊状、多面体状、球状、楕円球状、板状、針状、柱状等が用いられるが、中でも一次粒子が凝集して、二次粒子を形成して成り、その二次粒子の形状が球状ないし楕円球状であるものが好ましい。通常、電気化学素子はその充放電に伴い、電極中の活物質が膨張収縮をするため、そのストレスによる活物質の破壊や導電パス切れ等の劣化がおきやすい。そのため一次粒子のみの単一粒子活物質であるよりも、一次粒子が凝集して、二次粒子を形成したものである方が膨張収縮のストレスを緩和して、劣化を防ぐため好ましい。また、板状等軸配向性の粒子であるよりも球状ないし楕円球状の粒子の方が、電極の成形時の配向が少ないため、充放電時の電極の膨張収縮も少なく、また電極を作成する際の導電材との混合においても、均一に混合されやすいため好ましい。
[[[shape]]]
As the shape of the positive electrode active material particles in the present invention, a lump shape, a polyhedron shape, a sphere shape, an oval sphere shape, a plate shape, a needle shape, a column shape, etc., which are conventionally used, are used. It is preferably formed by forming particles, and the shape of the secondary particles is spherical or elliptical. In general, an electrochemical element expands and contracts as the active material in the electrode expands and contracts as it is charged and discharged. Therefore, the active material is easily damaged due to the stress or the conductive path is broken. Therefore, it is preferable that the primary particles are aggregated to form secondary particles, rather than a single particle active material having only primary particles, in order to relieve expansion and contraction stress and prevent deterioration. In addition, spherical or oval spherical particles are less oriented during molding of the electrode than plate-like equiaxed particles, so that the expansion and contraction of the electrode during charging and discharging is small, and the electrode is produced. The mixing with the conductive material is also preferable because it is easy to mix uniformly.

[[[タップ密度]]]
正極活物質のタップ密度(嵩密度)は、通常1.3g/cm3以上、好ましくは1.5g/cm3以上、更に好ましくは1.6g/cm3以上、最も好ましくは1.7g/cm3以上である。正極活物質のタップ密度が上記下限を下回ると正極活物質層形成時に、必要な分散媒量が増加すると共に、導電材や結着剤の必要量が増加し、正極活物質層への正極活物質の充填率が制約され、電池容量が制約される場合がある。タップ密度の高い金属複合酸化物粉体を用いることにより、高密度の正極活物質層を形成することができる。タップ密度は一般に大きいほど好ましく特に上限はないが、大きすぎると、正極活物質層内における非水系電解液を媒体としたリチウムイオンの拡散が律速となり、負荷特性が低下しやすくなる場合があるため、通常2.5g/cm3以下、好ましくは2.4g/cm3以下である。タップ密度は、前記した方法と同様な方法で測定され、それによって定義される。
[[[Tap density]]]
The tap density (bulk density) of the positive electrode active material is usually 1.3 g / cm 3 or more, preferably 1.5 g / cm 3 or more, more preferably 1.6 g / cm 3 or more, and most preferably 1.7 g / cm. 3 or more. If the tap density of the positive electrode active material is lower than the lower limit, the amount of the required dispersion medium increases when the positive electrode active material layer is formed, and the necessary amount of the conductive material and the binder increases. In some cases, the filling rate of the substance is limited, and the battery capacity is limited. By using a metal composite oxide powder having a high tap density, a high-density positive electrode active material layer can be formed. In general, the tap density is preferably as large as possible, but there is no particular upper limit. However, if the tap density is too large, diffusion of lithium ions using the non-aqueous electrolyte solution as a medium in the positive electrode active material layer becomes rate-determining, and load characteristics may be likely to deteriorate. Usually, it is 2.5 g / cm 3 or less, preferably 2.4 g / cm 3 or less. The tap density is measured and defined by the same method as described above.

[[[メジアン径d50]]]
粒子のメジアン径d50(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子径)は通常0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上、最も好ましくは3μm以上で、上限は、通常20μm以下、好ましくは18μm以下、より好ましくは16μm以下、最も好ましくは15μm以下である。上記下限を下回ると、高タップ密度品が得られなくなる場合があり、上限を超えると粒子内のリチウムの拡散に時間がかかるため、電池性能の低下をきたしたり、電池の正極作成すなわち活物質と導電材やバインダー等を溶媒でスラリー化し、薄膜状に塗布する際に、スジを引く等の問題を生ずる場合がある。ここで、異なるメジアン径d50をもつ正極活物質を2種類以上混合することで、正極作成時の充填性を更に向上させることもできる。
[[[Median diameter d 50 ]]]
The median diameter d 50 of the particles (when the primary particles are aggregated to form secondary particles) is usually 0.1 μm or more, preferably 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more, most The upper limit is usually 20 μm or less, preferably 18 μm or less, more preferably 16 μm or less, and most preferably 15 μm or less. If the lower limit is not reached, a high tap density product may not be obtained, and if the upper limit is exceeded, it takes time to diffuse lithium in the particles. When a conductive material, a binder, or the like is slurried with a solvent and applied as a thin film, problems such as streaking may occur. Here, by mixing two or more types of positive electrode active materials having different median diameters d 50 , the filling property at the time of forming the positive electrode can be further improved.

なお、本発明におけるメジアン径d50は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって測定される。粒度分布計としてHORIBA社製LA−920を用いる場合、測定の際に用いる分散媒として、0.1質量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散後に測定屈折率1.24を設定して測定される。 The median diameter d 50 in the present invention is measured by a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device. When LA-920 manufactured by HORIBA is used as a particle size distribution meter, a 0.1% by mass sodium hexametaphosphate aqueous solution is used as a dispersion medium for measurement, and a measurement refractive index of 1.24 is set after ultrasonic dispersion for 5 minutes. Measured.

[[[平均一次粒子径]]]
一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には、正極活物質の平均一次粒子径としては、通常0.01μm以上、好ましくは0.05μm以上、更に好ましくは0.08μm以上、最も好ましくは0.1μm以上で、上限は、通常3μm以下、好ましくは2μm以下、更に好ましくは1μm以下、最も好ましくは0.6μm以下である。上記上限を超えると球状の二次粒子を形成し難く、粉体充填性に悪影響を及ぼしたり、比表面積が大きく低下するために、出力特性等の電池性能が低下する可能性が高くなる場合がある。逆に、上記下限を下回ると、通常、結晶が未発達であるために充放電の可逆性が劣る等の問題を生ずる場合がある。
[[[Average primary particle size]]]
When primary particles are aggregated to form secondary particles, the average primary particle diameter of the positive electrode active material is usually 0.01 μm or more, preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.08 μm or more, Most preferably, it is 0.1 μm or more, and the upper limit is usually 3 μm or less, preferably 2 μm or less, more preferably 1 μm or less, and most preferably 0.6 μm or less. If the above upper limit is exceeded, it is difficult to form spherical secondary particles, which adversely affects the powder filling property, or the specific surface area is greatly reduced, so that there is a high possibility that battery performance such as output characteristics will deteriorate. is there. On the other hand, when the value falls below the lower limit, there is a case where problems such as inferior reversibility of charge / discharge are usually caused because crystals are not developed.

なお、一次粒子径は、走査電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により測定される。具体的には、10000倍の倍率の写真で、水平方向の直線に対する一次粒子の左右の境界線による切片の最長の値を、任意の50個の一次粒子について求め、平均値をとることにより求められる。   The primary particle diameter is measured by observation using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, in a photograph at a magnification of 10000 times, the longest value of the intercept by the left and right boundary lines of the primary particles with respect to the horizontal straight line is obtained for any 50 primary particles and obtained by taking the average value. It is done.

[[[BET比表面積]]]
本発明の二次電池に供する正極活物質のBET比表面積は、0.2m2/g以上、好ましくは0.3m2/g以上、更に好ましくは0.4m2/g以上で、上限は4m2/g以下、好ましくは2.5m2/g以下、更に好ましくは1.5m2/g以下である。BET比表面積がこの範囲よりも小さいと電池性能が低下しやすく、大きいとタップ密度が上がりにくくなり、正極活物質形成時の塗布性に問題が発生しやすい場合がある。
[[[BET specific surface area]]]
The BET specific surface area of the positive electrode active material used for the secondary battery of the present invention is 0.2 m 2 / g or more, preferably 0.3 m 2 / g or more, more preferably 0.4 m 2 / g or more, and the upper limit is 4 m. 2 / g or less, preferably 2.5 m 2 / g or less, more preferably 1.5 m 2 / g or less. If the BET specific surface area is smaller than this range, the battery performance tends to be lowered, and if the BET specific surface area is larger, the tap density is difficult to increase, and there may be a problem in applicability when forming the positive electrode active material.

BET比表面積は、表面積計(例えば、大倉理研製全自動表面積測定装置)を用い、試料に対して窒素流通下150℃で30分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用い、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって測定した値で定義される。   The BET specific surface area is determined by using a surface area meter (for example, a fully automated surface area measuring device manufactured by Okura Riken), preliminarily drying the sample for 30 minutes at 150 ° C. under nitrogen flow, and then measuring the relative pressure of nitrogen relative to atmospheric pressure. It is defined by a value measured by a nitrogen adsorption BET one-point method using a gas flow method using a nitrogen-helium mixed gas that is accurately adjusted to have a value of 0.3.

[[[製造法]]]
正極活物質の製造法としては、無機化合物の製造法として一般的な方法が用いられる。特に球状ないし楕円球状の活物質を作成するには種々の方法が考えられるが、例えば、遷移金属硝酸塩、遷移金属硫酸塩等の遷移金属原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、攪拌をしながらpHを調節して球状の前駆体を作成回収し、これを必要に応じて乾燥した後、LiOH、LiCO、LiNO等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法、遷移金属硝酸塩、遷移金属硫酸塩、遷移金属水酸化物、遷移金属酸化物等の遷移金属原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、それをスプレードライヤー等で乾燥成型して球状ないし楕円球状の前駆体とし、これにLiOH、LiCO、LiNO等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法、また、遷移金属硝酸塩、遷移金属硫酸塩、遷移金属水酸化物、遷移金属酸化物等の遷移金属原料物質と、LiOH、LiCO、LiNO等のLi源と、必要に応じ他の元素の原料物質とを水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、それをスプレードライヤー等で乾燥成型して球状ないし楕円球状の前駆体とし、これを高温で焼成して活物質を得る方法等が挙げられる。
[[[Production method]]]
As a manufacturing method of the positive electrode active material, a general method is used as a manufacturing method of the inorganic compound. In particular, various methods are conceivable for producing a spherical or elliptical spherical active material. For example, transition metal raw materials such as transition metal nitrates and transition metal sulfates and, if necessary, raw materials of other elements are mixed with water. It is dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as, and the pH is adjusted while stirring to produce and recover a spherical precursor, which is dried as necessary, and then LiOH, Li 2 CO 3 , LiNO 3, etc. A method of obtaining an active material by adding a Li source of the above, a transition metal source material such as transition metal nitrate, transition metal sulfate, transition metal hydroxide, transition metal oxide, and other elements as required The raw material is dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water, and is then dried and molded with a spray dryer or the like to obtain a spherical or elliptical precursor, and LiOH, Li 2 CO 3 , LiNO 3 and other Li Add the source at high temperature A method of obtaining an active material by firing, a transition metal source material such as transition metal nitrate, transition metal sulfate, transition metal hydroxide, transition metal oxide, and LiOH such as LiOH, Li 2 CO 3 , and LiNO 3 Dissolve or pulverize the source and other elemental raw materials as necessary in a solvent such as water, and dry-mold them with a spray drier or the like to obtain a spherical or elliptical precursor, which is heated at a high temperature. Examples thereof include a method for obtaining an active material by firing.

[[正極の構成]]
以下に、本発明に使用される正極の構成について述べる。
[[[電極構造と作製法]]]
本発明のリチウムイオン二次電池用正極は、正極活物質と結着剤とを含有する正極活物質層を、集電体上に形成して作製される。正極活物質を用いる正極の製造は、常法により行うことができる。すなわち、正極活物質と結着剤、並びに必要に応じて導電材及び増粘剤等を乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、又はこれらの材料を液体媒体に溶解又は分散させてスラリーとして、これを正極集電体に塗布し、乾燥することにより、正極活物質層を集電体上に形成させることにより正極を得ることができる。
[[Composition of positive electrode]]
Below, the structure of the positive electrode used for this invention is described.
[[[Electrode structure and fabrication method]]]
The positive electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention is produced by forming a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a binder on a current collector. Manufacture of the positive electrode using a positive electrode active material can be performed by a conventional method. That is, a positive electrode active material and a binder, and if necessary, a conductive material and a thickener mixed in a dry form are pressure-bonded to a positive electrode current collector, or these materials are liquid media A positive electrode can be obtained by forming a positive electrode active material layer on the current collector by applying it to a positive electrode current collector and drying it as a slurry by dissolving or dispersing in a slurry.

正極活物質はその2種類以上を事前に混合して用いてもよいし、正極作成時に同時に加えることによって混合されてもよい。   Two or more types of positive electrode active materials may be mixed in advance and used, or may be mixed by adding them simultaneously when forming the positive electrode.

[[[正極活物質]]]
本発明のリチウムイオン二次電池の正極に用いられる正極活物質の、正極活物質層中の含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは82質量%以上、特に好ましくは84質量%以上である。また上限は、好ましくは95質量%以下、より好ましくは93質量%以下である。正極活物質層中の正極活物質の含有量が低いと電気容量が不十分となる場合がある。逆に含有量が高すぎると正極の強度が不足する場合がある。
[[[Positive electrode active material]]]
The content of the positive electrode active material used in the positive electrode of the lithium ion secondary battery of the present invention in the positive electrode active material layer is preferably 80% by mass or more, more preferably 82% by mass or more, and particularly preferably 84% by mass or more. It is. Moreover, an upper limit becomes like this. Preferably it is 95 mass% or less, More preferably, it is 93 mass% or less. If the content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is low, the electric capacity may be insufficient. Conversely, if the content is too high, the strength of the positive electrode may be insufficient.

[[[導電材]]]
導電材としては、公知の導電材を任意に用いることができる。具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料;天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト);アセチレンブラック等のカーボンブラック;ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素材料等が挙げられる。なお、これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
[[[Conductive material]]]
A known conductive material can be arbitrarily used as the conductive material. Specific examples include metal materials such as copper and nickel; graphite such as natural graphite and artificial graphite (graphite); carbon black such as acetylene black; and carbon materials such as amorphous carbon such as needle coke. In addition, these may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

導電材は、正極活物質層中に、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上であり、また上限は、通常50質量%以下、好ましくは30質量%以下、より好ましくは15質量%以下含有するように用いられる。含有量がこの範囲よりも低いと導電性が不十分となる場合がある。逆に、含有量がこの範囲よりも高いと電池容量が低下する場合がある。   The conductive material is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more in the positive electrode active material layer, and the upper limit is usually 50% by mass or less, preferably It is used so as to contain 30% by mass or less, more preferably 15% by mass or less. If the content is lower than this range, the conductivity may be insufficient. Conversely, if the content is higher than this range, the battery capacity may decrease.

[[[結着剤]]]
正極活物質層の製造に用いる結着剤としては、特に限定されず、塗布法の場合は、電極製造時に用いる液体媒体に対して溶解又は分散される材料であれば良いが、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン−ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
[[[Binder]]]
The binder used in the production of the positive electrode active material layer is not particularly limited, and in the case of a coating method, any material that can be dissolved or dispersed in the liquid medium used in electrode production may be used. , Polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose, and other resin polymers; SBR (styrene-butadiene rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), fluorine rubber, isoprene rubber, butadiene Rubber-like polymers such as rubber and ethylene-propylene rubber; styrene / butadiene / styrene block copolymer or hydrogenated product thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymer), styrene / ethylene / butadiene / ethylene copolymer Polymer, styrene / isoprene Thermoplastic elastomeric polymers such as styrene block copolymers or hydrogenated products thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymers, propylene / α-olefin copolymers, etc. Soft polymer such as polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer, etc .; alkali metal ions (especially lithium ions) Examples thereof include a polymer composition having ion conductivity. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

正極活物質層中の結着剤の割合は、通常0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、上限は通常80質量%以下、好ましくは60質量%以下、更に好ましくは40質量%以下、最も好ましくは10質量%以下である。結着剤の割合が低すぎると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう場合がある。一方で、高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる場合がある。   The ratio of the binder in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by mass or more, preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and the upper limit is usually 80% by mass or less, preferably 60% by mass. % Or less, more preferably 40% by mass or less, and most preferably 10% by mass or less. When the ratio of the binder is too low, the positive electrode active material cannot be sufficiently retained and the positive electrode has insufficient mechanical strength, which may deteriorate battery performance such as cycle characteristics. On the other hand, if it is too high, battery capacity and conductivity may be reduced.

[[[液体媒体]]]
スラリーを形成するための液体媒体としては、正極活物質、導電材、結着剤、並びに必要に応じて使用される増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いても良い。
[[[Liquid medium]]]
The liquid medium for forming the slurry may be any type of solvent that can dissolve or disperse the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and the thickener used as necessary. There is no particular limitation, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.

水系媒体としては、例えば、水、アルコールと水との混合媒等が挙げられる。有機系媒体としては、例えば、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、メチルナフタレン等の芳香族炭化水素類;キノリン、ピリジン等の複素環化合物;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸メチル、アクリル酸メチル等のエステル類;ジエチレントリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン等のアミン類;ジエチルエーテル、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル類;N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒等を挙げることができる。   Examples of the aqueous medium include water, a mixed medium of alcohol and water, and the like. Examples of the organic medium include aliphatic hydrocarbons such as hexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and methylnaphthalene; heterocyclic compounds such as quinoline and pyridine; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and cyclohexanone. Esters such as methyl acetate and methyl acrylate; amines such as diethylenetriamine and N, N-dimethylaminopropylamine; ethers such as diethyl ether, propylene oxide and tetrahydrofuran (THF); N-methylpyrrolidone (NMP) Amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; aprotic polar solvents such as hexamethylphosphalamide and dimethylsulfoxide.

[[[増粘剤]]]
特に水系媒体を用いる場合、増粘剤と、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)等のラテックスを用いてスラリー化するのが好ましい。増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調製するために使用される。増粘剤としては、特に制限はないが、具体的には、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、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。更に増粘剤を添加する場合には、活物質に対する増粘剤の割合は、0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上であり、また、上限としては5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下の範囲である。この範囲を下回ると、著しく塗布性が低下する場合がある。上回ると、正極活物質層に占める活物質の割合が低下し、電池の容量が低下する問題や正極活物質間の抵抗が増大する問題が生じる場合がある。
[[[Thickener]]]
In particular, when an aqueous medium is used, it is preferable to make a slurry using a thickener and a latex such as styrene-butadiene rubber (SBR). A thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry. The thickener is not particularly limited, and specific examples include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, and salts thereof. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. When a thickener is further added, the ratio of the thickener to the active material is 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more. The upper limit is 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less. Below this range, applicability may be significantly reduced. If it exceeds, the ratio of the active material in the positive electrode active material layer may decrease, and there may be a problem that the capacity of the battery decreases and a problem that the resistance between the positive electrode active materials increases.

[[[圧密化]]]
塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ハンドプレス、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。正極活物質層の密度は、下限として好ましくは1.5g/cm3以上、より好ましくは2g/cm3、更に好ましくは2.2g/cm3以上であり、上限としては、好ましくは3.5g/cm3以下、より好ましくは3g/cm3以下、更に好ましくは2.8g/cm3以下の範囲である。この範囲を上回ると集電体/活物質界面付近への非水系電解液の浸透性が低下し、特に高電流密度での充放電特性が低下する場合がある。また下回ると活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大する場合がある。
[[[Consolidation]]]
The positive electrode active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a hand press, a roller press or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material. Density of the positive electrode active material layer is preferably 1.5 g / cm 3 or more as a lower limit, more preferably 2 g / cm 3, and even more preferably at 2.2 g / cm 3 or more, the upper limit, preferably 3.5g / Cm 3 or less, more preferably 3 g / cm 3 or less, and even more preferably 2.8 g / cm 3 or less. If this range is exceeded, the permeability of the non-aqueous electrolyte solution to the vicinity of the current collector / active material interface may decrease, and the charge / discharge characteristics at a high current density may decrease. On the other hand, if it is lower, the conductivity between the active materials may be reduced, and the battery resistance may be increased.

[[[集電体]]]
正極集電体の材質としては特に制限は無く、公知のものを任意に用いることができる。具体例としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料;カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が挙げられる。中でも金属材料、特にアルミニウムが好ましい。
[[[Current collector]]]
There is no restriction | limiting in particular as a material of a positive electrode electrical power collector, A well-known thing can be used arbitrarily. Specific examples include metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum; and carbon materials such as carbon cloth and carbon paper. Of these, metal materials, particularly aluminum, are preferred.

集電体の形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられ、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。これらのうち、金属薄膜が好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成してもよい。薄膜の厚さは任意であるが、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、また上限は、通常1mm以下、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下である。薄膜がこの範囲よりも薄いと集電体として必要な強度が不足する場合がある。逆に、薄膜がこの範囲よりも厚いと取り扱い性が損なわれる場合がある。   Examples of the shape of the current collector include metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, metal thin film, expanded metal, punch metal, and foam metal in the case of a metal material. A thin film, a carbon cylinder, etc. are mentioned. Of these, metal thin films are preferred. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape. Although the thickness of the thin film is arbitrary, it is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and the upper limit is usually 1 mm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less. If the thin film is thinner than this range, the strength required for the current collector may be insufficient. Conversely, if the thin film is thicker than this range, the handleability may be impaired.

集電体と正極活物質層の厚さの比は特には限定されないが、(非水系電解液注液直前の片面の活物質層の厚さ)/(集電体の厚さ)が20以下であることが好ましく、より好ましくは15以下、最も好ましくは10以下であり、下限は、0.5以上が好ましく、より好ましくは0.8以上、最も好ましくは1以上の範囲である。この範囲を上回ると、高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じる場合がある。この範囲を下回ると、正極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。   The thickness ratio between the current collector and the positive electrode active material layer is not particularly limited, but (thickness of active material layer on one side immediately before non-aqueous electrolyte injection) / (thickness of current collector) is 20 or less. More preferably, it is 15 or less, most preferably 10 or less, and the lower limit is preferably 0.5 or more, more preferably 0.8 or more, and most preferably 1 or more. Above this range, the current collector may generate heat due to Joule heat during high current density charge / discharge. Below this range, the volume ratio of the current collector to the positive electrode active material increases and the battery capacity may decrease.

[[[電極面積]]]
本発明の非水系電解液を用いる場合、高出力かつ高温時の安定性を高める観点から、正極活物質層の面積は、電池外装ケースの外表面積に対して大きくすることが好ましい。具体的には、二次電池の外装の表面積に対する前記正極の電極面積の総和が面積比で20倍以上とすることが好ましく、更に40倍以上とすることがより好ましい。外装ケースの外表面積とは、有底角型形状の場合には、端子の突起部分を除いた発電要素が充填されたケース部分の縦と横と厚さの寸法から計算で求める総面積をいう。有底円筒形状の場合には、端子の突起部分を除いた発電要素が充填されたケース部分を円筒として近似する幾何表面積である。正極の電極面積の総和とは、負極活物質を含む合材層に対向する正極合材層の幾何表面積であり、集電体箔を介して両面に正極合材層を形成してなる構造では、それぞれの面を別々に算出する面積の総和をいう。
[[[Electrode area]]]
When using the non-aqueous electrolyte of the present invention, it is preferable that the area of the positive electrode active material layer is larger than the outer surface area of the battery outer case from the viewpoint of increasing the stability at high output and high temperature. Specifically, the total electrode area of the positive electrode with respect to the surface area of the exterior of the secondary battery is preferably 20 times or more, and more preferably 40 times or more. The outer surface area of the outer case, in the case of a bottomed square shape, means the total area obtained by calculation from the vertical, horizontal, and thickness dimensions of the case part filled with the power generation element excluding the protruding part of the terminal. . In the case of a bottomed cylindrical shape, the geometric surface area approximates the case portion filled with the power generation element excluding the protruding portion of the terminal as a cylinder. The total electrode area of the positive electrode is the geometric surface area of the positive electrode mixture layer facing the mixture layer containing the negative electrode active material, and in the structure in which the positive electrode mixture layer is formed on both sides via the current collector foil. , The sum of the areas where each surface is calculated separately.

[[[放電容量]]]
本発明の二次電池用非水系電解液を用いる場合、二次電池の1個の電池外装に収納される電池要素のもつ電気容量(電池を満充電状態から放電状態まで放電したときの電気容量)が、3アンペアーアワー(Ah)以上であると、低温放電特性の向上効果が大きくなるため好ましい。そのため、正極板は、放電容量が満充電で、3アンペアアワー(Ah)以上20Ah以下になるように設計することが好ましく、更に4Ah以上10Ah以下がより好ましい。3Ah未満では、大電流の取り出し時に電極反応抵抗による電圧低下が大きくなり電力効率が悪くなる場合がある。20Ah以上では、電極反応抵抗が小さくなり電力効率は良くなるが、パルス充放電時の電池内部発熱による温度分布が大きく、充放電繰り返しの耐久性が劣り、また、過充電や内部短絡等の異常時の急激な発熱に対して放熱効率も悪くなり、内圧が上昇してガス放出弁が作動する現象(弁作動)、電池内容物が外に激しく噴出する現象(破裂)に至る確率が上がる場合がある。
[[[Discharge capacity]]]
When the non-aqueous electrolyte for secondary battery of the present invention is used, the electric capacity of the battery element housed in one battery case of the secondary battery (electric capacity when the battery is discharged from the fully charged state to the discharged state) ) Is 3 ampere hours (Ah) or more, since the effect of improving the low temperature discharge characteristics is increased. Therefore, the positive electrode plate is preferably designed so that the discharge capacity is fully charged and is 3 ampere hours (Ah) or more and 20 Ah or less, and more preferably 4 Ah or more and 10 Ah or less. If it is less than 3 Ah, the voltage drop due to the electrode reaction resistance becomes large when taking out a large current, and the power efficiency may deteriorate. Above 20 Ah, the electrode reaction resistance decreases and the power efficiency improves, but the temperature distribution due to the internal heat generation of the battery during pulse charge / discharge is large, the durability of repeated charge / discharge is inferior, and abnormalities such as overcharge and internal short circuit When the heat release efficiency deteriorates due to sudden heat generation at the time, the probability that the internal pressure rises and the gas release valve operates (valve operation), or the battery contents erupt violently (explosion) increases. There is.

[[[正極板の厚さ]]]
正極板の厚さは特に限定されるものではないが、高容量かつ高出力の観点から、芯材の金属箔厚さを差し引いた合材層の厚さは、集電体の片面に対して下限として、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上で、上限としては、好ましくは200μm以下、より好ましくは100μm以下である。
[[[Positive electrode plate thickness]]]
The thickness of the positive electrode plate is not particularly limited, but from the viewpoint of high capacity and high output, the thickness of the composite layer obtained by subtracting the metal foil thickness of the core material is relative to one side of the current collector. The lower limit is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, and the upper limit is preferably 200 μm or less, more preferably 100 μm or less.

<リチウムイオン二次電池>
以下に、本発明の非水系電解液二次電池について詳細に記す。
<Lithium ion secondary battery>
Hereinafter, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described in detail.

[電池形状]
電池形状は特に限定されるものではないが、有底筒型形状、有底角型形状、薄型形状、シート形状、ペーパー形状が挙げられる。システムや機器に組み込まれる際に、容積効率を高めて収納性を上げるために、電池周辺に配置される周辺システムへの収まりを考慮した馬蹄形、櫛型形状等の異型のものであってもよい。電池内部の熱を効率よく外部に放出する観点から、比較的平らで大面積の面を少なくとも一つを有する角型形状が好ましい。
[Battery shape]
The battery shape is not particularly limited, and examples thereof include a bottomed cylindrical shape, a bottomed square shape, a thin shape, a sheet shape, and a paper shape. When incorporating into a system or device, in order to increase the volumetric efficiency and increase the storage capacity, it may be of a different shape such as a horseshoe shape, a comb shape, etc. considering the fit to the peripheral system arranged around the battery . From the viewpoint of efficiently releasing the heat inside the battery to the outside, a rectangular shape having at least one surface that is relatively flat and has a large area is preferable.

有底筒型形状の電池では、充填される発電素子に対する外表面積が小さくなるので、充電や放電時に内部抵抗による発生するジュール発熱を効率よく外部に逃げる設計にすることが好ましい。また、熱伝導性の高い物質の充填比率を高め、内部での温度分布が小さくなるように設計することが好ましい。   In a battery having a bottomed cylindrical shape, since the outer surface area with respect to the power generating element to be filled becomes small, it is preferable to design so that Joule heat generated by the internal resistance at the time of charging and discharging efficiently escapes to the outside. Moreover, it is preferable to design so that the filling ratio of the substance having high thermal conductivity is increased and the temperature distribution inside is reduced.

有底角型形状では、一番大きい面の面積S(端子部を除く外形寸法の幅と高さとの積、単位cm2)の2倍と電池外形の厚さT(単位cm)との比率2S/Tの値が100以上であることが好ましく、200以上であることが更に好適である。最大面を大きくすることにより高出力かつ大容量の電池であってもサイクル性や高温保存等の特性を向上させるとともに、異常発熱時の放熱効率を上げることができ、「弁作動」や「破裂」という危険な状態になることを抑制することができる。 In the bottomed square shape, the ratio between the area S of the largest surface (the product of the width and height of the outer dimensions excluding the terminal portion, unit cm 2 ) and the thickness T (unit cm) of the battery outer shape The 2S / T value is preferably 100 or more, and more preferably 200 or more. By increasing the maximum surface, it is possible to improve characteristics such as cycle performance and high-temperature storage even for high-power and large-capacity batteries, and increase the heat dissipation efficiency during abnormal heat generation. Can be prevented from becoming a dangerous state.

[電池構成]
本発明のリチウムイオン二次電池は、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極及び負極、非水系電解液、正極と負極の間に配設されるセパレータ、集電端子、及び外装ケース等によって少なくとも構成される。要すれば、電池の内部及び/又は電池の外部に保護素子を装着してもよい。
[Battery configuration]
The lithium ion secondary battery of the present invention includes at least a positive electrode and a negative electrode capable of occluding and releasing lithium ions, a non-aqueous electrolyte, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, a current collecting terminal, and an outer case. The If necessary, a protective element may be mounted inside the battery and / or outside the battery.

[セパレータ]
本発明で用いられるセパレータは、両極間を電子的に絶縁する所定の機械的強度を有し、イオン透過度が大きく、かつ、正極と接する側における酸化性と負極側における還元性への耐性を兼ね備えるものであれば特に限定されるものではない。このような要求特性を有するセパレータの材質として、樹脂、無機物、ガラス繊維等が用いられる。前記樹脂としては、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セルロース系ポリマー、ポリイミド、ナイロン等が用いられる。具体的には、電解液に対して安定で、保液性の優れた材料の中から選ぶのが好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを原料とする多孔性シート又は不織布等を用いるのが好ましい。
[Separator]
The separator used in the present invention has a predetermined mechanical strength that electrically insulates both electrodes, has a high ion permeability, and has resistance to oxidation on the side in contact with the positive electrode and reduction on the negative electrode side. There is no particular limitation as long as it has both. As a material for the separator having such required characteristics, a resin, an inorganic material, glass fiber, or the like is used. As the resin, olefin polymer, fluorine polymer, cellulose polymer, polyimide, nylon and the like are used. Specifically, it is preferable to select from materials that are stable with respect to the electrolytic solution and have excellent liquid retention properties, and it is preferable to use a porous sheet or nonwoven fabric made of a polyolefin such as polyethylene or polypropylene.

前記無機物としては、アルミナや二酸化珪素等の酸化物類、窒化アルミニウムや窒化珪素等の窒化物類、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩類が用いられ、粒子形状若しくは繊維形状のものが用いられる。形態としては、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状のものが用いられる。薄膜形状では、孔径が0.01〜1μm、厚さが5〜50μmのものが好適に用いられる。前記の独立した薄膜形状以外に、樹脂製の結着剤を用いて前記無機物の粒子を含有する複合多孔層を正極及び/又は負極の表層に形成させてなるセパレータを用いることができる。例えば、正極の両面に90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子をフッ素樹脂を結着剤として多孔層を形成させることが挙げられる。   As the inorganic substance, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used, and those having a particle shape or fiber shape are used. As the form, a thin film shape such as a non-woven fabric, a woven fabric, or a microporous film is used. In the thin film shape, those having a pore diameter of 0.01 to 1 μm and a thickness of 5 to 50 μm are preferably used. In addition to the independent thin film shape, a separator formed by forming a composite porous layer containing the inorganic particles on the surface layer of the positive electrode and / or the negative electrode using a resin binder can be used. For example, a porous layer may be formed on both surfaces of the positive electrode using alumina particles having a 90% particle size of less than 1 μm as a binder.

[電極群]
電極群は、前述の正極板と負極板とを前述のセパレータを介してなる積層構造のもの、及び前述の正極板と負極板とを前述のセパレータを介して渦巻き状に捲回した構造のものの何れでもよい。
[Electrode group]
The electrode group has a laminated structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are interposed via the separator, and a structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound in a spiral shape via the separator. Either may be used.

電極群の体積が電池内容積に占める割合(以下、電極群占有率と称する)は、40%〜90%にすることが好ましく、50%〜80%にすることが更に好ましい。前記の電極群占有率が40%未満では、電池容量が小さくなり、また、90%以上では空隙スペースが少なく、電池が高温になることによって部材が膨張したり電解質の液成分の蒸気圧が高くなったりして内部圧力が上昇し、電池としての充放電繰り返し性能や高温保存等の諸特性を低下させたり、更には、内部圧力を外に逃がすガス放出弁が作動する場合がある。   The ratio of the volume of the electrode group to the battery internal volume (hereinafter referred to as electrode group occupancy) is preferably 40% to 90%, and more preferably 50% to 80%. If the electrode group occupancy is less than 40%, the battery capacity is small, and if it is 90% or more, the void space is small, the member expands when the battery becomes high temperature, and the vapor pressure of the liquid component of the electrolyte is high. As a result, the internal pressure rises, and various characteristics such as charge / discharge repetition performance and high-temperature storage as a battery are deteriorated. Further, a gas release valve that releases the internal pressure to the outside may operate.

[集電構造]
集電構造は特に限定されるものではないが、本発明の非水系電解液による低温放電特性の向上をより効果的に実現するには、配線部分や接合部分の抵抗を低減する構造にする必要がある。こうした内部抵抗が小さい場合、本発明の非水系電解液を使用した効果は特に良好に発揮される。
[Current collection structure]
The current collecting structure is not particularly limited, but in order to more effectively realize the low temperature discharge characteristics by the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, it is necessary to have a structure that reduces the resistance of the wiring part and the joint part. There is. When such an internal resistance is small, the effect of using the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is exhibited particularly well.

電極群が前述の積層構造のものでは、各電極層の金属芯部分を束ねて端子に溶接して形成される構造が好適に用いられる。一枚の電極面積が大きくなる場合には、内部抵抗が大きくなるので、電極内に複数の端子を設けて抵抗を低減することも好適に用いられる。電極群が前述の捲回構造のものでは、正極及び負極にそれぞれ複数のリード構造を設け、端子に束ねることにより、内部抵抗を低くすることができる。   In the case where the electrode group has the laminated structure described above, a structure formed by bundling the metal core portions of the electrode layers and welding them to the terminals is preferably used. When the area of one electrode increases, the internal resistance increases. Therefore, it is also preferable to provide a plurality of terminals in the electrode to reduce the resistance. When the electrode group has the winding structure described above, the internal resistance can be lowered by providing a plurality of lead structures for the positive electrode and the negative electrode, respectively, and bundling the terminals.

前述の構造を最適化することにより、内部抵抗をできるだけ小さくすることができる。大電流で用いられる電池では、10kHz交流法で測定されるインピーダンス(以下、「直流抵抗成分」と略記する)を10ミリオーム(mΩ)以下にすることが好ましく、直流抵抗成分を5ミリオーム(mΩ)以下にすることがより好ましい。直流抵抗成分を0.1ミリオーム(mΩ)未満にすると高出力特性が向上するが、用いられる集電構造材の占める比率が増え、電池容量が減少する場合がある。   By optimizing the above structure, the internal resistance can be made as small as possible. In a battery used at a large current, the impedance measured by the 10 kHz AC method (hereinafter abbreviated as “DC resistance component”) is preferably 10 milliohms (mΩ) or less, and the DC resistance component is 5 milliohms (mΩ). It is more preferable to make it below. When the direct current resistance component is less than 0.1 milliohm (mΩ), the high output characteristics are improved, but the ratio of the current collecting structure used increases and the battery capacity may decrease.

本発明の非水系電解液は、電極活物質に対するリチウムの脱挿入に係わる反応抵抗の低減に効果があり、それが良好な低温放電特性を実現できる要因になっていると考えられる。しかし、通常の直流抵抗が大きな電池では、直流抵抗に阻害されて反応抵抗低減の効果を低温放電特性に100%反映できないことがわかった。直流抵抗成分の小さな電池を用いることでこれを改善し、本発明の非水系電解液の効果を充分に発揮できるようになる。   The non-aqueous electrolyte of the present invention is effective in reducing reaction resistance related to lithium insertion / extraction with respect to the electrode active material, which is considered to be a factor that can realize good low-temperature discharge characteristics. However, it has been found that a battery having a large direct current resistance is inhibited by the direct current resistance and the effect of reducing the reaction resistance cannot be reflected 100% on the low temperature discharge characteristics. This can be improved by using a battery having a small DC resistance component, and the effect of the non-aqueous electrolyte solution of the present invention can be sufficiently exhibited.

また、非水系電解液の効果を引き出し、高い低温放電特性をもつ電池を作製するという観点からは、この要件と前述した二次電池の1個の電池外装に収納される電池要素のもつ電気容量(電池を満充電状態から放電状態まで放電したときの電気容量)が、3アンペアーアワー(Ah)以上である、という要件を同時に満たすことが特に好ましい。   Further, from the viewpoint of drawing out the effect of the non-aqueous electrolyte and producing a battery having high low-temperature discharge characteristics, this requirement and the electric capacity of the battery element housed in one battery exterior of the secondary battery described above. It is particularly preferable to satisfy the requirement that (the electric capacity when the battery is discharged from the fully charged state to the discharged state) is 3 ampere hours (Ah) or more at the same time.

[外装ケース]
外装ケースの材質は用いられる非水系電解質に対して安定な物質であれば特に限定されるものではない。具体的には、ニッケルめっき鋼板、ステンレス、アルミニウム又はアルミニウム合金、マグネシウム合金等の金属類、又は、樹脂とアルミ箔との積層フィルム(ラミネートフィルム)が用いられる。軽量化の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金の金属、ラミネートフィルムが好適に用いられる。
[Exterior case]
The material of the outer case is not particularly limited as long as it is a substance that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte used. Specifically, a nickel-plated steel plate, stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, a metal such as a magnesium alloy, or a laminated film (laminate film) of a resin and an aluminum foil is used. From the viewpoint of weight reduction, an aluminum or aluminum alloy metal or a laminate film is preferably used.

前記金属類を用いる外装ケースでは、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接により金属同士を溶着して封止密閉構造とするもの、若しくは、樹脂製ガスケットを介して前記金属類を用いてかしめ構造とするものが挙げられる。   In the exterior case using the above metals, a laser-sealed, resistance-welded, ultrasonic welding is used to weld the metals together to form a sealed sealed structure, or a caulking structure using the above-mentioned metals via a resin gasket To do.

前記ラミネートフィルムを用いる外装ケースでは、樹脂層同士を熱融着することにより封止密閉構造とするもの等が挙げられる。シール性を上げるために、前記樹脂層の間にラミネートフィルムに用いられる樹脂と異なる樹脂を介在させてもよい。特に、集電端子を介して樹脂層を熱融着して密閉構造とする場合には、金属と樹脂との接合になるので、介在する樹脂として極性基を有する樹脂や極性基を導入した変成樹脂が好適に用いられる。   Examples of the outer case using the laminate film include those having a sealed and sealed structure by heat-sealing resin layers. In order to improve the sealing performance, a resin different from the resin used for the laminate film may be interposed between the resin layers. In particular, when a resin layer is heat-sealed through a current collecting terminal to form a sealed structure, a metal and a resin are joined, so that a resin having a polar group or a modified group having a polar group introduced as an intervening resin is used. Resins are preferably used.

[保護素子]
前述の保護素子として、異常発熱や過大電流が流れた時に抵抗が増大するPTC(Positive Temperature Coefficient)、温度ヒューズ、サーミスター、異常発熱時に電池内部圧力や内部温度の急激な上昇により回路に流れる電流を遮断する弁(電流遮断弁)等が挙げられる。前記保護素子は高電流の通常使用で作動しない条件のものを選択することが好ましく、高出力の観点から、保護素子がなくても異常発熱や熱暴走に至らない設計にすることがより好ましい。
[Protective element]
As the above-mentioned protective element, PTC (Positive Temperature Coefficient), thermal fuse, thermistor, whose resistance increases when abnormal heat generation or excessive current flows, current that flows in the circuit due to sudden rise in battery internal pressure or internal temperature during abnormal heat generation For example, a valve (current cutoff valve) that shuts off the current is mentioned. It is preferable to select a protective element that does not operate under normal use at a high current. From the viewpoint of high output, it is more preferable that the protective element is designed so as not to cause abnormal heat generation or thermal runaway without a protective element.

<作用>
特定物質を含有する非水系電解液と複合炭素質物を含有する負極活物質とを組み合わせると、より大型にした際にも、サイクル特性向上の効果を維持しながら、サイクル初期から末期に渡って高い出力特性を実現でき、充放電サイクルを行った後の劣化後においても、大電力での出力特性が維持されるリチウムイオン二次電池を提供できる作用原理は明らかではないが、また、その作用原理によって本発明は限定されるものではないが、電池作成後の初回の充電時に結晶性が高い部分とそれよりも結晶性の低い部分とが複合された粒子表面と特定化合物との反応によって生成した、SEI(Solid Electrolyte Interface 固体電解質界面)被膜が出力の抵抗とならない被膜であり、これがサイクル特性、初期出力特性に寄与する。更にこのSEIが特定化合物を含まない場合に比較して特殊であるために、充放電の繰り返しによるSEI溶解が抑制され、正極の抵抗増大の影響を低減することが可能となり、長期間サイクル試験後にも出力が維持されていると考えられる。
<Action>
When combined with a non-aqueous electrolyte containing a specific substance and a negative electrode active material containing a composite carbonaceous material, it is high from the beginning to the end of the cycle while maintaining the effect of improving cycle characteristics even when the size is increased. The principle of operation that can provide a lithium ion secondary battery that can realize output characteristics and can maintain output characteristics at high power even after deterioration after charging and discharging cycles is not clear, but the principle of action Although the present invention is not limited by this, it is generated by the reaction between the particle surface in which the portion having high crystallinity and the portion having low crystallinity are combined with the specific compound at the first charging after the battery is formed. , SEI (Solid Electrolyte Interface) film is a film that does not become an output resistance, and this contributes to cycle characteristics and initial output characteristics. Furthermore, since this SEI is special compared to the case where it does not contain a specific compound, SEI dissolution due to repeated charge and discharge can be suppressed, and the influence of increased resistance of the positive electrode can be reduced. The output is considered to be maintained.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。
なお、実施例18〜51は参考例18〜51と読み替え、実施例53〜54は参考例53〜54と読み替えるものとする。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited to these Examples, unless the summary is exceeded.
In addition, Examples 18-51 shall be read as Reference Examples 18-51, and Examples 53-54 shall be read as Reference Examples 53-54.

(負極活物質の作製1)
粒子状炭素質物として市販の天然黒鉛粉末を粗大粒子の混入を防ぐため、ASTM400メッシュの篩いを5回繰り返した。ここで得られた負極材料を炭素質物(A)とした。
(Preparation of negative electrode active material 1)
In order to prevent mixing of coarse particles of commercially available natural graphite powder as a particulate carbonaceous material, a sieve of ASTM 400 mesh was repeated 5 times. The negative electrode material obtained here was a carbonaceous material (A).

(負極活物質の作製2)
ナフサ熱分解時に得られる石油系重質油を不活性ガス中で1300℃の炭化処理を施し、しかる後に焼結物を分級処理することにより炭素質物(B)を得た。分級処理としては粗大粒子の混入を防ぐため、ASTM400メッシュの篩いを5回繰り返した。
(Preparation of negative electrode active material 2)
The petroleum heavy oil obtained at the time of naphtha pyrolysis was carbonized at 1300 ° C. in an inert gas, and then the sintered product was classified to obtain a carbonaceous material (B). In order to prevent coarse particles from being mixed, the classification process was repeated five times using ASTM 400 mesh sieving.

(負極活物質の作製3)
炭素質物(A)95質量%と炭素質物(B)5質量%を均一に混合したものを2種結晶性炭素質混合物(C)とした。
(Preparation of negative electrode active material 3)
A mixture of 95% by mass of the carbonaceous material (A) and 5% by mass of the carbonaceous material (B) was designated as a two-crystalline carbonaceous mixture (C).

(負極活物質の作製4)
炭素質物(A)にナフサ熱分解時に得られる石油系重質油を混合し、不活性ガス中で1300℃の炭化処理を施し、しかる後に焼結物を分級処理することにより、炭素質物(A)粒子表面に異なる結晶性を有する炭素質物が被着した複合炭素質物(D)を得た。分級処理に際しては、粗大粒子の混入を防ぐため、ASTM400メッシュの篩いを5回繰り返した。残炭率から、得られた負極活物質粉末は、黒鉛95重量部に対して5重量部の低結晶性炭素質物で被覆されていることが確認された。
(Preparation of negative electrode active material 4)
The carbonaceous material (A) is mixed with petroleum heavy oil obtained at the time of naphtha pyrolysis, subjected to carbonization treatment at 1300 ° C. in an inert gas, and then the sintered product is classified, whereby the carbonaceous material (A ) A composite carbonaceous material (D) was obtained in which carbonaceous materials having different crystallinity were deposited on the particle surface. During classification, ASTM 400 mesh sieving was repeated 5 times in order to prevent the inclusion of coarse particles. From the residual carbon ratio, it was confirmed that the obtained negative electrode active material powder was coated with 5 parts by weight of a low crystalline carbonaceous material with respect to 95 parts by weight of graphite.

(負極活物質の作製5)
負極活物質の作製4において、ナフサ熱分解時に得られる石油系重質油を少なくして混合した以外は負極活物質の作製4と同様の方法で行い、黒鉛99重量部に対して1重量部の低結晶性炭素質物で被覆されている、複合炭素質物(E)を得た。
(Preparation of negative electrode active material 5)
In the production 4 of the negative electrode active material, the same procedure as in the production 4 of the negative electrode active material was carried out except that the heavy petroleum oil obtained during naphtha pyrolysis was reduced and mixed, and 1 part by weight with respect to 99 parts by weight of graphite. A composite carbonaceous material (E) coated with a low crystalline carbonaceous material was obtained.

(負極活物質の作製6)
負極活物質の作製4において、ナフサ熱分解時に得られる石油系重質油を増加させて混合した以外は負極活物質の作製4と同様の方法で行い、黒鉛90重量部に対して10重量部の低結晶性炭素質物で被覆されている、複合炭素質物(F)を得た。
(Preparation of negative electrode active material 6)
In the production 4 of the negative electrode active material, the same procedure as in Production 4 of the negative electrode active material was carried out except that the heavy petroleum oil obtained during naphtha pyrolysis was increased and mixed, and 10 parts by weight with respect to 90 parts by weight of graphite. A composite carbonaceous material (F) coated with a low crystalline carbonaceous material was obtained.

(負極活物質の作製7)
負極活物質の作製4において、ナフサ熱分解時に得られる石油系重質油を増加させて混合した以外は負極活物質の作製4と同様の方法で行い、黒鉛70重量部に対して30重量部の低結晶性炭素質物で被覆されている、複合炭素質物(G)を得た。
(Preparation of negative electrode active material 7)
In the production 4 of the negative electrode active material, 30 parts by weight with respect to 70 parts by weight of graphite was performed in the same manner as in the production 4 of the negative electrode active material except that the heavy petroleum oil obtained during naphtha pyrolysis was increased and mixed. A composite carbonaceous material (G) coated with a low crystalline carbonaceous material was obtained.

(負極活物質の作製8)
負極活物質の作製4において、不活性ガス中で3000℃ の黒鉛化処理を施した以外は負極活物質の作製4と同様の方法で行い、黒鉛95重量部に対して5重量部の低結晶性炭素質物で被覆されている、複合炭素質物(I)を得た。
(Preparation of negative electrode active material 8)
In the production 4 of the negative electrode active material, the same procedure as in the production 4 of the negative electrode active material was performed except that the graphitization treatment was performed at 3000 ° C. in an inert gas. A composite carbonaceous material (I) coated with a carbonaceous material was obtained.

(負極活物質の作製9)
炭素質物(A)にフェノールーホルムアルデヒド溶液を混合し、不活性ガス中で1300℃ の炭化処理を施し、しかる後に焼結物を分級処理することにより、黒鉛粒子表面に異なる結晶性を有する炭素質物が被着した複合炭素質粉末を得た。分級処理に際しては、粗大粒子の混入を防ぐため、ASTM400メッシュの篩いを5回繰り返して複合炭素質物(J)とした。残炭率から、得られた負極活物質粉末は、黒鉛95重量部に対して5重量部の低結晶性炭素質物で被覆されていることが確認された。
(Preparation of negative electrode active material 9)
The carbonaceous material (A) is mixed with a phenol-formaldehyde solution, carbonized at 1300 ° C. in an inert gas, and then the sintered product is classified, whereby the carbonaceous material having different crystallinity on the surface of the graphite particles. A composite carbonaceous powder coated with is obtained. In classifying treatment, in order to prevent mixing of coarse particles, a sieve of ASTM 400 mesh was repeated 5 times to obtain a composite carbonaceous material (J). From the residual carbon ratio, it was confirmed that the obtained negative electrode active material powder was coated with 5 parts by weight of a low crystalline carbonaceous material with respect to 95 parts by weight of graphite.

(負極活物質の作製10)
キノリン不溶分が0.05質量%以下のコールタールピッチを、反応炉にて460℃で10時間熱処理し、得られた塊状炭素質を、粉砕機(セイシン企業社製オリエントミル)を用いて粉砕し、更に微粉砕機(マツボー社製ターボミル)を用いて微粉砕して、メジアン径17μmに微細化した。この粒子を金属製の容器に詰め、箱形の電気炉で窒素ガス流通下、540℃で2時間、熱処理を行なった。得られた塊を粗砕機(吉田製作所製ロールジョークラッシャー)で粉砕、更に微粉砕機(マツボー社製ターボミル)を用いて微粉砕し、得られた粉末を容器に入れ、電気炉にて窒素雰囲気下、1300℃で1時間焼成した。しかる後に焼結物を分級処理することにより炭素質物(K)を得た。分級処理に際しては、粗大粒子の混入を防ぐため、ASTM400メッシュの篩いを5回繰り返した。
(Preparation of negative electrode active material 10)
Coal tar pitch having a quinoline insoluble content of 0.05% by mass or less was heat-treated in a reaction furnace at 460 ° C. for 10 hours, and the resulting bulk carbonaceous matter was pulverized using a pulverizer (Orient Mill manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.). Further, the mixture was finely pulverized using a fine pulverizer (Tsubo Mill manufactured by Matsubo Co., Ltd.) and refined to a median diameter of 17 μm. The particles were packed in a metal container and heat-treated at 540 ° C. for 2 hours under a nitrogen gas flow in a box-shaped electric furnace. The obtained lump is pulverized with a coarse crusher (Roll jaw crusher manufactured by Yoshida Seisakusho), and further pulverized with a fine pulverizer (turbo mill manufactured by Matsubo). The resulting powder is put into a container and a nitrogen atmosphere is obtained in an electric furnace. Below, it baked at 1300 degreeC for 1 hour. Thereafter, the sintered product was classified to obtain a carbonaceous material (K). During classification, ASTM 400 mesh sieving was repeated 5 times in order to prevent the inclusion of coarse particles.

(負極活物質の作製11)
炭素質物(K)にフェノールーホルムアルデヒド溶液を混合し、不活性ガス中で1300℃ の炭化処理を施し、しかる後に焼結物を分級処理することにより、黒鉛粒子表面に異なる結晶性を有する炭素質物が被着した複合炭素質粉末を得た。分級処理に際しては、粗大粒子の混入を防ぐため、ASTM400メッシュの篩いを5回繰り返して複合炭素質物(L)とした。残炭率から、得られた負極活物質粉末は、黒鉛60重量部に対して40重量部の低結晶性炭素質物で被覆されていることが確認された。
(Preparation of negative electrode active material 11)
The carbonaceous material (K) is mixed with a phenol-formaldehyde solution, carbonized at 1300 ° C. in an inert gas, and then the sintered product is classified, whereby the carbonaceous material having different crystallinity on the graphite particle surface. A composite carbonaceous powder coated with is obtained. In classifying, in order to prevent mixing of coarse particles, ASTM 400 mesh sieving was repeated 5 times to obtain a composite carbonaceous material (L). From the residual carbon ratio, it was confirmed that the obtained negative electrode active material powder was coated with 40 parts by weight of a low crystalline carbonaceous material with respect to 60 parts by weight of graphite.

(負極活物質の作製12)
炭素質物(K)にナフサ熱分解時に得られる石油系重質油を混合し、不活性ガス中で1300℃の炭化処理を施し、しかる後に焼結物を分級処理することにより、黒鉛粒子表面に異なる結晶性を有する炭素質物が被着した複合炭素質粉末を得た。分級処理に際しては、粗大粒子の混入を防ぐため、ASTM400メッシュの篩いを5回繰り返して複合炭素質物(M)を得た。残炭率から、得られた負極活物質粉末は、黒鉛95重量部に対して5重量部の低結晶性炭素質物で被覆されていることが確認された。
(Preparation of negative electrode active material 12)
The carbonaceous material (K) is mixed with petroleum heavy oil obtained at the time of naphtha pyrolysis, subjected to carbonization treatment at 1300 ° C. in an inert gas, and then the sintered product is classified to obtain a graphite particle surface. A composite carbonaceous powder coated with carbonaceous materials having different crystallinity was obtained. In classifying treatment, in order to prevent the inclusion of coarse particles, ASTM 400 mesh sieving was repeated 5 times to obtain a composite carbonaceous material (M). From the residual carbon ratio, it was confirmed that the obtained negative electrode active material powder was coated with 5 parts by weight of a low crystalline carbonaceous material with respect to 95 parts by weight of graphite.

(負極活物質の作製13)
キノリン不溶分が0.05質量%以下のコールタールピッチを、反応炉にて460℃で10時間熱処理し、得られた塊状炭素質を、粉砕機(セイシン企業社製オリエントミル)を用いて粉砕し、更に微粉砕機(マツボー社製ターボミル)を用いて微粉砕して、メジアン径17μmに微細化した。この粒子を金属製の容器に詰め、箱形の電気炉で窒素ガス流通下、540℃で2時間、熱処理を行なった。得られた塊を粗砕機(吉田製作所製ロールジョークラッシャー)で粉砕、更に微粉砕機(マツボー社製ターボミル)を用いて微粉砕し、得られた粉末を容器に入れ、電気炉にて窒素雰囲気下、1000℃で1時間焼成した。更に、焼成した粉末を黒鉛坩堝に移し替え、直接通電炉を用いて不活性雰囲気下にて3000℃で5時間かけて黒鉛化し、炭素質物(N)を得た。この炭素質物(N)にナフサ熱分解時に得られる石油系重質油を混合し、不活性ガス中で900℃の炭化処理を施し、しかる後に焼結物を分級処理することにより、黒鉛粒子表面に異なる結晶性を有する炭素質物が被着した複合炭素質物(O)を得た。分級処理に際しては、粗大粒子の混入を防ぐため、ASTM400メッシュの篩いを5回繰り返した。残炭率から、得られた負極活物質粉末は、黒鉛95重量部に対して5重量部の低結晶性炭素質物で被覆されていることが確認された。
(Preparation of negative electrode active material 13)
Coal tar pitch having a quinoline insoluble content of 0.05% by mass or less was heat-treated in a reaction furnace at 460 ° C. for 10 hours, and the resulting bulk carbonaceous matter was pulverized using a pulverizer (Orient Mill manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.). Further, the mixture was finely pulverized using a fine pulverizer (Tsubo Mill manufactured by Matsubo Co., Ltd.) and refined to a median diameter of 17 μm. The particles were packed in a metal container and heat-treated at 540 ° C. for 2 hours under a nitrogen gas flow in a box-shaped electric furnace. The obtained lump is pulverized with a coarse crusher (Roll jaw crusher manufactured by Yoshida Seisakusho), and further pulverized with a fine pulverizer (turbo mill manufactured by Matsubo). Then, it was baked at 1000 ° C. for 1 hour. Furthermore, the calcined powder was transferred to a graphite crucible and graphitized at 3000 ° C. for 5 hours under an inert atmosphere using a direct current furnace to obtain a carbonaceous material (N). The carbonaceous material (N) is mixed with petroleum heavy oil obtained at the time of naphtha pyrolysis, carbonized at 900 ° C. in an inert gas, and then the sintered product is classified, whereby the surface of the graphite particles A composite carbonaceous material (O) having a carbonaceous material having different crystallinity was obtained. During classification, ASTM 400 mesh sieving was repeated 5 times in order to prevent the inclusion of coarse particles. From the residual carbon ratio, it was confirmed that the obtained negative electrode active material powder was coated with 5 parts by weight of a low crystalline carbonaceous material with respect to 95 parts by weight of graphite.

(負極活物質の作製14)
負極活物質の作製4において、炭素質物(A)の代わりにリン片状天然黒鉛を用いた以外は負極活物質の作製4と同様の方法で行い、黒鉛95重量部に対して5重量部の低結晶性炭素質物で被覆されている、複合炭素質物(P)を得た。
(Preparation of negative electrode active material 14)
In the production 4 of the negative electrode active material, the same procedure as in the production 4 of the negative electrode active material was performed except that flake-like natural graphite was used instead of the carbonaceous material (A), and 5 parts by weight with respect to 95 parts by weight of graphite. A composite carbonaceous material (P) coated with a low crystalline carbonaceous material was obtained.

(負極活物質の作製15)
負極活物質の作製14において、ナフサ熱分解時に得られる石油系重質油を少なくして混合した以外は負極活物質の作製4と同様の方法で行い、更に得られた粉末を黒鉛坩堝に移し替え、直接通電炉を用いて不活性雰囲気下にて3000℃で5時間かけて黒鉛化した。しかる後に焼結物を分級処理することにより、粒子表面に異なる結晶性を有する炭素質物が被着した複合炭素質物(Q)を得た。分級処理に際しては、粗大粒子の混入を防ぐため、ASTM400メッシュの篩いを5回繰り返した。得られた複合炭素質物(Q)は残炭率から黒鉛99重量部に対して1重量部の低結晶性炭素質物で被覆されていることがわかった。
(Preparation of negative electrode active material 15)
In the production 14 of the negative electrode active material, the same procedure as in Production 4 of the negative electrode active material was carried out except that the heavy petroleum oil obtained during naphtha pyrolysis was reduced and mixed, and the obtained powder was transferred to a graphite crucible. Instead, it was graphitized at 3000 ° C. for 5 hours in an inert atmosphere using a direct electric furnace. Thereafter, the sintered product was classified to obtain a composite carbonaceous material (Q) in which carbonaceous materials having different crystallinity were deposited on the particle surfaces. During classification, ASTM 400 mesh sieving was repeated 5 times in order to prevent the inclusion of coarse particles. It was found that the obtained composite carbonaceous material (Q) was coated with 1 part by weight of low crystalline carbonaceous material with respect to 99 parts by weight of graphite from the residual carbon ratio.

(負極活物質の作製16)
負極活物質の作製4において、炭素質物(A)の代わりに体積平均粒径が48μmである天然黒鉛を用いた以外は負極活物質の作製4と同様の方法で行い、黒鉛95重量部に対して5重量部の低結晶性炭素質物で被覆されている、複合炭素質物(R)を得た。
(Preparation of negative electrode active material 16)
In the production 4 of the negative electrode active material, the same procedure as in the production 4 of the negative electrode active material was performed except that natural graphite having a volume average particle size of 48 μm was used instead of the carbonaceous material (A). A composite carbonaceous material (R) coated with 5 parts by weight of a low crystalline carbonaceous material was obtained.

(負極活物質の作製17)
負極活物質の作製4において、炭素質物(A)の精製度合が低い灰分が1%残留している天然黒鉛を用いた以外は負極活物質の作製4と同様の方法で行い、黒鉛95重量部に対して5重量部の低結晶性炭素質物で被覆されている、複合炭素質物(S)を得た。
(Preparation of negative electrode active material 17)
In the production 4 of the negative electrode active material, the same procedure as in Production 4 of the negative electrode active material was used, except that natural graphite in which 1% of the ash content of the carbonaceous material (A) was low was left. 95 parts by weight of graphite A composite carbonaceous material (S) coated with 5 parts by weight of a low crystalline carbonaceous material was obtained.

得られた負極活物質の物性を表1に示す。物性の測定方法は、上記した通りである。

Figure 0005671772
Table 1 shows the physical properties of the obtained negative electrode active material. The method for measuring physical properties is as described above.
Figure 0005671772

〔電池の作製〕
《正極の作製1》
正極活物質としてのコバルト酸リチウム(LiCoO)90質量%と、導電材としてのアセチレンブラック5質量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)5質量%とを、N−メチルピロリドン溶媒中で混合して、スラリー化した。得られたスラリーを厚さ15μmのアルミ箔の両面に塗布して乾燥し、プレス機で厚さ80μmに圧延したものを、活物質層のサイズとして幅100mm、長さ100mmおよび幅30mmの未塗工部を有する形状に切り出し、正極とした。このときの正極の活物質の密度は2.35g/cm3であった。
[Production of battery]
<< Preparation of positive electrode 1 >>
90% by mass of lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, 5% by mass of acetylene black as a conductive material, and 5% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, an N-methylpyrrolidone solvent Mixed in to a slurry. The obtained slurry was applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and rolled to a thickness of 80 μm with a pressing machine, and the active material layer was uncoated with a width of 100 mm, a length of 100 mm and a width of 30 mm. It cut out into the shape which has a process part, and was set as the positive electrode. At this time, the density of the active material of the positive electrode was 2.35 g / cm 3 .

《正極の作製2》
正極の作製1において、片側あたりに塗布される活物質の質量が、2倍であること以外は、同様にして正極電極の作製を行った。
<< Preparation of positive electrode 2 >>
In the production of the positive electrode 1, the positive electrode was produced in the same manner except that the mass of the active material applied on one side was double.

《正極の作製3》
正極活物質としてのLiNi0.80Co0.15Al0.0590質量%と、導電材としてのアセチレンブラック5質量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)5質量%とを、N−メチルピロリドン溶媒中で混合して、スラリー化した。得られたスラリーを厚さ15μmのアルミ箔の両面に塗布して乾燥し、プレス機で厚さ65μmに圧延したものを、活物質層のサイズとして幅100mm、長さ100mmおよび幅30mmの未塗工部を有する形状に切り出し、正極とした。このときの正極の活物質の密度は2.35g/cmであった。
<< Preparation of positive electrode 3 >>
90% by mass of LiNi 0.80 Co 0.15 Al 0.05 O 2 as a positive electrode active material, 5% by mass of acetylene black as a conductive material, and 5% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, Were slurried by mixing in N-methylpyrrolidone solvent. The obtained slurry was applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and rolled to a thickness of 65 μm with a press machine, and the active material layer was uncoated with a width of 100 mm, a length of 100 mm and a width of 30 mm. It cut out into the shape which has a process part, and was set as the positive electrode. At this time, the density of the active material of the positive electrode was 2.35 g / cm 3 .

《負極の作製1》
負極活物質を98重量部に、増粘剤、バインダーとしてそれぞれ、カルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)100重量部、及び、スチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50質量%)2重量部を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。得られたスラリーを厚さ10μmの圧延銅箔の両面に塗布して乾燥し、プレス機で厚さ75μmに圧延したものを、活物質層のサイズとして幅104mm、長さ104mmおよび幅30mmの未塗工部を有する形状に切り出し、負極とした。このときの負極の活物質の密度は1.35g/cm3であった。
<< Preparation of negative electrode 1 >>
98 parts by weight of the negative electrode active material, 100 parts by weight of an aqueous dispersion of sodium carboxymethylcellulose (concentration of 1% by weight of carboxymethylcellulose sodium) as a thickener and a binder, and an aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (styrene) -Butadiene rubber concentration 50 mass%) 2 parts by weight was added and mixed with a disperser to form a slurry. The obtained slurry was applied to both sides of a rolled copper foil having a thickness of 10 μm, dried, and rolled to a thickness of 75 μm with a press machine, and the active material layer size was 104 mm wide, 104 mm long and 30 mm wide. It cut out in the shape which has a coating part, and was set as the negative electrode. At this time, the density of the active material of the negative electrode was 1.35 g / cm 3 .

《負極の作製2》
負極の作製1において、片側あたりに塗布される活物質重量が、2倍であること以外は、同様にして負極電極の作製を行った。
<< Preparation of negative electrode 2 >>
A negative electrode was prepared in the same manner except that the weight of the active material applied on one side was doubled in preparation of the negative electrode 1.

《負極の作製3》
負極の作製1において、片側の活物質の密度が1.70g/cmであること以外は、同様にして負極電極の作製を行った。
<< Preparation of negative electrode 3 >>
A negative electrode was prepared in the same manner except that the density of the active material on one side was 1.70 g / cm 3 in Preparation of negative electrode 1.

《負極の作製4》
複合炭素質物Aを95重量部に、増粘剤、バインダーとしてそれぞれ、カルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)100重量部、及び、スチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50質量%)8重量部を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。得られたスラリーを厚さ10μmの銅箔の両面に塗布して乾燥し、プレス機で厚さ75μmに圧延したものを、活物質層のサイズとして幅104mm、長さ104mmおよび幅30mmの未塗工部を有する形状に切り出し、負極とした。このときの負極の活物質の密度は1.35g/cm3であった。
<< Fabrication of negative electrode 4 >>
95 parts by weight of composite carbonaceous material A, 100 parts by weight of aqueous dispersion of sodium carboxymethyl cellulose (concentration of 1% by weight of sodium carboxymethyl cellulose) as a thickener and binder, respectively, and aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber ( 8 parts by weight of styrene-butadiene rubber (concentration: 50% by mass) was added and mixed with a disperser to form a slurry. The obtained slurry was applied on both sides of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried, and rolled to a thickness of 75 μm with a press machine, and the active material layer size was 104 mm in width, 104 mm in length, and 30 mm in width. It cut out in the shape which has a process part, and was set as the negative electrode. At this time, the density of the active material of the negative electrode was 1.35 g / cm 3 .

《電解液の作製1》
乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)及びエチルメチルカーボネート(EMC)の混合物(体積比3:3:4)に、1mol/Lの濃度で、充分に乾燥したヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を溶解させた。さらに、ジフルオロリン酸リチウム塩(LiPO22)を0.3質量%となるように含有させた。
<< Preparation of Electrolytic Solution 1 >>
Under a dry argon atmosphere, a well-dried hexafluorophosphorus at a concentration of 1 mol / L in a mixture of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (volume ratio 3: 3: 4) Lithium acid (LiPF 6 ) was dissolved. Furthermore, lithium difluorophosphate (LiPO 2 F 2 ) was contained so as to be 0.3% by mass.

《電解液の作製2》
乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)及びエチルメチルカーボネート(EMC)の混合物(体積比3:3:4)に、1mol/Lの濃度で、充分に乾燥したヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を溶解させた。さらに、メタンスルホン酸トリメチルシリルを0.3質量%となるように含有させた。
<< Preparation of electrolyte 2 >>
Under a dry argon atmosphere, a well-dried hexafluorophosphorus at a concentration of 1 mol / L in a mixture of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (volume ratio 3: 3: 4) Lithium acid (LiPF 6 ) was dissolved. Furthermore, 0.3% by mass of trimethylsilyl methanesulfonate was contained.

《電解液の作製3》
乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)及びエチルメチルカーボネート(EMC)の混合物(体積比3:3:4)に、1mol/Lの濃度で、充分に乾燥したヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を溶解させた。さらに、ヘキサメチルシクロトリシロキサンを0.3質量%となるように含有させた。
<< Production of Electrolytic Solution 3 >>
Under a dry argon atmosphere, a well-dried hexafluorophosphorus at a concentration of 1 mol / L in a mixture of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (volume ratio 3: 3: 4) Lithium acid (LiPF 6 ) was dissolved. Furthermore, hexamethylcyclotrisiloxane was contained so that it might become 0.3 mass%.

《電解液の作製4》
乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)及びエチルメチルカーボネート(EMC)の混合物(体積比3:3:4)に、1mol/Lの濃度で、充分に乾燥したヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を溶解させた。
<< Preparation of Electrolytic Solution 4 >>
Under a dry argon atmosphere, a well-dried hexafluorophosphorus at a concentration of 1 mol / L in a mixture of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (volume ratio 3: 3: 4) Lithium acid (LiPF 6 ) was dissolved.

《電池の作製1》
正極32枚と負極33枚は交互となるように配置し、各電極の間に多孔性ポリエチレンシートのセパレータ(厚さ25μm)が挟まれるよう積層した。この際、正極活物質面が負極活物質面内から外れないよう対面させた。この正極と負極それぞれについての未塗工部同士を溶接して集電タブを作製し、電極群としたものを電池缶(外寸:120×110×10mm)に封入した。その後、電極群を装填した電池缶に非水系電解液を20mL注入して、電極に充分浸透させ、密閉し角型電池を作製した。この電池の定格放電容量は約6アンペアーアワー(Ah)であり、10kHz交流法で測定される直流抵抗は約5ミリオーム(mΩ)である。
<< Production of Battery 1 >>
The 32 positive electrodes and 33 negative electrodes were alternately arranged, and the porous polyethylene sheet separator (thickness 25 μm) was laminated between each electrode. At this time, the positive electrode active material surface was faced so as not to deviate from the negative electrode active material surface. The uncoated portions of each of the positive electrode and the negative electrode were welded together to produce a current collecting tab, and an electrode group was enclosed in a battery can (outside dimension: 120 × 110 × 10 mm). Thereafter, 20 mL of a non-aqueous electrolyte solution was injected into a battery can loaded with the electrode group, sufficiently infiltrated into the electrode, and sealed to produce a prismatic battery. The rated discharge capacity of this battery is about 6 ampere hours (Ah), and the DC resistance measured by the 10 kHz AC method is about 5 milliohms (mΩ).

《電池の作製2》
正極16枚と負極17枚は交互となるように配置し、各電極の間に多孔性ポリエチレンシートのセパレータ(厚さ25μm)が挟まれるよう積層した。この際、正極活物質面が負極活物質面内から外れないよう対面させた。この正極と負極それぞれについての未塗工部同士を溶接して集電タブを作製し、電極群としたものを電池缶(外寸:120×110×10mm)に封入した。その後、電極群を装填した電池缶に非水系電解液を20mL注入して、電極に充分浸透させ、密閉し角型電池を作製した。この電池の定格放電容量は約6アンペアーアワー(Ah)であり、10kHz交流法で測定される直流抵抗は約7ミリオーム(mΩ)である。
<Production of battery 2>
The 16 positive electrodes and the 17 negative electrodes were alternately arranged, and the porous polyethylene sheet separator (thickness 25 μm) was laminated between the electrodes. At this time, the positive electrode active material surface was faced so as not to deviate from the negative electrode active material surface. The uncoated portions of each of the positive electrode and the negative electrode were welded together to produce a current collecting tab, and an electrode group was enclosed in a battery can (outside dimension: 120 × 110 × 10 mm). Thereafter, 20 mL of a non-aqueous electrolyte solution was injected into a battery can loaded with the electrode group, sufficiently infiltrated into the electrode, and sealed to produce a prismatic battery. The rated discharge capacity of this battery is about 6 ampere hours (Ah), and the DC resistance measured by the 10 kHz AC method is about 7 milliohms (mΩ).

実施例1
《負極の作製1》項の負極活物質を2種結晶性炭素質混合物(C)として作製した負極と、《正極の作製1》項で作製した正極と《電解液の作製1》項で作製した電解液を用いて、《電池の作製1》項の手法で電池を作製した。この電池について、下記の《電池の評価》の項で述べる方法及び上記した測定方法で、測定を実施した。
Example 1
A negative electrode produced as a two-crystalline carbonaceous mixture (C) using the negative electrode active material described in the section << Preparation of Negative Electrode 1 >>, a positive electrode prepared in the section << Preparation of Positive Electrode 1 >>, and produced in the section << Preparation of Electrolytic Solution 1 >> Using the electrolyte solution, a battery was prepared by the method described in “Preparation of battery 1”. This battery was measured by the method described in the section “Battery evaluation” below and the measurement method described above.

実施例2
実施例1の《負極の作製1》項の負極活物質に複合炭素質物(D)を用いた以外は同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Example 2
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composite carbonaceous material (D) was used as the negative electrode active material in the section “Preparation of negative electrode 1”, and battery evaluation described in the section “Battery evaluation” was performed.

実施例3
実施例1の《負極の作製1》項の負極活物質に複合炭素質物(E)を用いた以外は同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Example 3
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composite carbonaceous material (E) was used as the negative electrode active material in the section “Preparation of negative electrode 1”, and battery evaluation described in the section “Battery evaluation” was performed.

実施例4
実施例1の《負極の作製1》項の負極活物質に複合炭素質物(F)を用いた以外は同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Example 4
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composite carbonaceous material (F) was used as the negative electrode active material in the section “Preparation of negative electrode 1”, and battery evaluation described in the section “Battery evaluation” was performed.

実施例5
実施例1の《負極の作製1》項の負極活物質に複合炭素質物(G)を用いた以外は同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
実施例6
実施例1の《負極の作製1》項の負極活物質に複合炭素質物(J)を用いた以外は同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Example 5
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composite carbonaceous material (G) was used as the negative electrode active material in the section “Preparation of negative electrode 1”, and battery evaluation described in the section “Battery evaluation” was performed.
Example 6
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composite carbonaceous material (J) was used as the negative electrode active material in the section <Preparation of negative electrode 1>, and the battery evaluation described in the section <Battery evaluation> was performed.

実施例7
実施例1の《負極の作製1》項の負極活物質に複合炭素質物(I)を用いた以外は同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Example 7
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composite carbonaceous material (I) was used as the negative electrode active material in the section <Preparation of negative electrode 1>, and the battery evaluation described in the section <Battery evaluation> was performed.

実施例8
実施例1の《負極の作製1》項の負極活物質に複合炭素質物(M)を用いた以外は同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Example 8
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composite carbonaceous material (M) was used as the negative electrode active material in the section “Preparation of negative electrode 1”, and battery evaluation described in the section “Battery evaluation” was performed.

実施例9
実施例1の《負極の作製1》項の負極活物質に複合炭素質物(R)を用いた以外は同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Example 9
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composite carbonaceous material (R) was used as the negative electrode active material in the section “Preparation of negative electrode 1”, and battery evaluation described in the section “Battery evaluation” was performed.

実施例10
実施例1の《負極の作製1》項の負極活物質に複合炭素質物(L)を用いた以外は同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Example 10
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composite carbonaceous material (L) was used as the negative electrode active material in the section “Preparation of negative electrode 1”, and battery evaluation described in the section “Battery evaluation” was performed.

実施例11
実施例1の《負極の作製1》項の負極活物質に複合炭素質物(S)を用いた以外は同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Example 11
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composite carbonaceous material (S) was used as the negative electrode active material in the section “Preparation of negative electrode 1”, and battery evaluation described in the section “Battery evaluation” was performed.

実施例12
実施例1の《負極の作製1》項の負極活物質に複合炭素質物(O)を用いた以外は同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Example 12
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composite carbonaceous material (O) was used as the negative electrode active material in the section “Preparation of negative electrode 1”, and battery evaluation described in the section “Battery evaluation” was performed.

実施例13
実施例1の《負極の作製1》項の負極活物質に複合炭素質物(P)を用いた以外は同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Example 13
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composite carbonaceous material (P) was used as the negative electrode active material in the section “Preparation of negative electrode 1”, and battery evaluation described in the section “Battery evaluation” was performed.

実施例14
実施例1の《負極の作製1》項の負極活物質に複合炭素質物(Q)を用いた以外は同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Example 14
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composite carbonaceous material (Q) was used as the negative electrode active material in the section “Preparation of negative electrode 1”, and battery evaluation described in the section “Battery evaluation” was performed.

実施例15
《負極の作製2》項の負極活物質を複合炭素質物(D)として作製した負極と、《正極の作製2》項で作製した正極と《電解液の作製1》項で作製した電解液を用いて、《電池の作製2》項の手法で電池を作製した。それ以外は実施例1と同様にして電池の評価を実施した。
Example 15
The negative electrode produced as the composite carbonaceous material (D) as the negative electrode active material in the section << Negative Electrode Preparation 2 >>, the positive electrode produced in the section <Preparation of Positive Electrode 2 >>, and the electrolytic solution produced in the section <Preparation 1 of Electrolytic Solution> In this manner, a battery was prepared by the method described in the section << Battery preparation 2 >>. Otherwise, the battery was evaluated in the same manner as in Example 1.

実施例16
《負極の作製3》項の負極活物質を複合炭素質物(D)として作製した負極と、《正極の作製1》項で作製した正極と《電解液の作製1》項で作製した電解液を用いて、《電池の作製1》項の手法で電池を作製した。それ以外は実施例1と同様にして電池の評価を実施した。
Example 16
The negative electrode prepared as the composite carbonaceous material (D) as the negative electrode active material in Section << Preparation of Negative Electrode 3 >>, the positive electrode prepared in Section << Preparation of Positive Electrode 1 >>, and the electrolyte prepared in Section << Preparation of Electrolytic Solution >> In this manner, a battery was manufactured by the method described in the section << Battery preparation 1 >>. Otherwise, the battery was evaluated in the same manner as in Example 1.

実施例17
《負極の作製4》項の負極活物質を複合炭素質物(D)として作製した負極と、《正極の作製1》項で作製した正極と《電解液の作製1》項で作製した電解液を用いて、《電池の作製1》項の手法で電池を作製した。それ以外は実施例1と同様にして電池の評価を実施した。
Example 17
The negative electrode produced as the composite carbonaceous material (D) as the negative electrode active material of << Negative Electrode Production 4 >>, the positive electrode produced in the <Preparation of Positive Electrode 1 >>, and the electrolytic solution produced in the <Preparation of Electrolytic Solution 1 >> In this manner, a battery was manufactured by the method described in the section << Battery preparation 1 >>. Otherwise, the battery was evaluated in the same manner as in Example 1.

実施例1〜実施例17の評価結果を表2に示す。   The evaluation results of Examples 1 to 17 are shown in Table 2.

実施例18〜34
実施例1〜17の電解液を、《電解液の作製2》の項で作製した電解液に代えた以外は、同様の方法にて電池の評価を実施した。実施例18〜実施例34の評価結果を表3に示す。
Examples 18-34
The batteries were evaluated in the same manner except that the electrolytic solutions of Examples 1 to 17 were replaced with the electrolytic solution prepared in the section << Preparation of Electrolytic Solution 2 >>. The evaluation results of Examples 18 to 34 are shown in Table 3.

実施例35〜51
実施例1〜17の電解液を、《電解液の作製3》の項で作製した電解液に代えた以外は、同様の方法にて電池の評価を実施した。実施例35〜実施例51の評価結果を表4に示す。
Examples 35-51
The batteries were evaluated in the same manner except that the electrolytic solutions of Examples 1 to 17 were replaced with the electrolytic solution prepared in the section << Preparation of Electrolytic Solution 3 >>. The evaluation results of Example 35 to Example 51 are shown in Table 4.

比較例1
実施例1の《負極の作製1》項の負極活物質に炭素質物(A)を用いた以外は同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Comparative Example 1
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbonaceous material (A) was used as the negative electrode active material in the section “Preparation of negative electrode 1”, and battery evaluation described in the section “Battery evaluation” was performed.

比較例2
比較例1の電解液に《電解液の作製4》項で作製した電解液を用いた以外は、同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Comparative Example 2
Batteries were prepared in the same manner except that the electrolytic solution prepared in the section << Preparation of Electrolytic Solution 4 >> was used as the electrolytic solution of Comparative Example 1, and the battery evaluation described in the section << Battery Evaluation >> was performed.

比較例3
実施例1の《負極の作製1》項の負極活物質に炭素質物(B)を用いた以外は同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Comparative Example 3
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbonaceous material (B) was used as the negative electrode active material in the section “Preparation of negative electrode 1”, and battery evaluation described in the section “Battery evaluation” was performed.

比較例4
比較例3の電解液に《電解液の作製4》項で作製した電解液を用いた以外は、比較例3と同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Comparative Example 4
A battery was prepared in the same manner as Comparative Example 3 except that the electrolytic solution prepared in the section <Preparation of Electrolytic Solution 4> was used as the electrolytic solution of Comparative Example 3, and the battery evaluation described in the section <Evaluation of the Battery> was performed. did.

比較例5
実施例1の電解液に《電解液の作製4》項で作製した電解液を用いた以外は、実施例1と同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Comparative Example 5
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the electrolytic solution prepared in the section <Preparation of Electrolytic Solution 4> was used as the electrolytic solution of Example 1, and the battery evaluation described in the section <Evaluation of Battery> was performed. did.

比較例6
実施例2の電解液に《電解液の作製4》項で作製した電解液を用いた以外は、同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Comparative Example 6
A battery was prepared in the same manner as in Example 2 except that the electrolytic solution prepared in the section “Preparation of Electrolytic Solution 4” was used, and the battery evaluation described in the section “Battery Evaluation” was performed.

比較例7
実施例1の《負極の作製1》項の負極活物質に炭素質物(K)を用いた以外は同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Comparative Example 7
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbonaceous material (K) was used as the negative electrode active material in the section “Preparation of negative electrode 1”, and battery evaluation described in the section “Battery evaluation” was performed.

比較例8
比較例7の電解液に《電解液の作製4》項で作製した電解液を用いた以外は、同様にして電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Comparative Example 8
A battery was prepared in the same manner except that the electrolytic solution prepared in Section << Electrolytic Solution Preparation 4 >> was used as the electrolytic solution of Comparative Example 7, and battery evaluation described in the section << Battery Evaluation >> was performed.

比較例9〜11
比較例1、3、7の電解液を、《電解液の作製2》の項で作製した電解液に代えた以外は、同様の方法にて電池の評価を実施した。
Comparative Examples 9-11
The batteries were evaluated in the same manner except that the electrolytic solutions of Comparative Examples 1, 3, and 7 were replaced with the electrolytic solution prepared in the section << Preparation of Electrolytic Solution 2 >>.

比較例12〜14
比較例1、3、7の電解液を、《電解液の作製3》の項で作製した電解液に代えた以外は、同様の方法にて電池の評価を実施した。
Comparative Examples 12-14
The batteries were evaluated in the same manner except that the electrolytic solutions of Comparative Examples 1, 3, and 7 were replaced with the electrolytic solution prepared in the section << Preparation of Electrolytic Solution 3 >>.

比較例1〜比較例14の評価結果を表5に示す。   Table 5 shows the evaluation results of Comparative Examples 1 to 14.

実施例52
《負極の作製1》項の負極活物質を複合炭素質物(D)として作製した負極と、《正極の作製3》項で作製した正極と《電解液の作製1》項で作製した電解液を用いて、《電池の作製1》項の手法で電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Example 52
A negative electrode prepared as a composite carbonaceous material (D) using the negative electrode active material described in the section <Preparation of Negative Electrode 1>, a positive electrode prepared in the section <Preparation of Positive Electrode 3>, and an electrolyte prepared in the section <Preparation 1 of Electrolytic Solution>. Using the battery, a battery was prepared by the method described in Section << Battery Preparation 1 >>, and battery evaluation described in section << Battery Evaluation >> was performed.

実施例53
実施例52の電解液に《電解液の作製2》項で作製した電解液を用いる以外は同様に電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Example 53
A battery was prepared in the same manner as in Example 52 except that the electrolytic solution prepared in Section << Electrolytic Solution Preparation 2 >> was used, and the battery evaluation described in the section << Battery Evaluation >> was performed.

実施例54
実施例52の電解液に《電解液の作製3》項で作製した電解液を用いる以外は同様に電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Example 54
A battery was prepared in the same manner as in Example 52 except that the electrolytic solution prepared in Section << Electrolytic Solution Preparation 3 >> was used, and the battery evaluation described in the section << Battery Evaluation >> was performed.

比較例15
実施例52の電解液に《電解液の作製4》項で作製した電解液を用いる以外は同様に電池を作製し、《電池の評価》項記載の電池評価を実施した。
Comparative Example 15
A battery was prepared in the same manner as in Example 52 except that the electrolytic solution prepared in Section << Electrolytic Solution Preparation 4 >> was used, and the battery evaluation described in the section << Battery Evaluation >> was performed.

実施例52〜54と比較例15の評価結果を表6に示す。   Table 6 shows the evaluation results of Examples 52 to 54 and Comparative Example 15.

《電池の評価》
(容量測定)
充放電サイクルを経ていない電池に対して、25℃で電圧範囲4.2V〜3.0V、電流値0.2C(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする、以下同様)にて5サイクル初期充放電を行った。この時の5サイクル目0.2C放電容量を初期容量とした。次に下記に示す出力測定を実施した。
<Battery evaluation>
(Capacity measurement)
For a battery that has not undergone a charge / discharge cycle, a voltage range of 4.2 V to 3.0 V at 25 ° C. and a current value of 0.2 C (the current value for discharging the rated capacity with a discharge capacity of 1 hour rate in 1 hour is 1 C. In the same manner, the following initial charge / discharge was performed for 5 cycles. The discharge capacity at the 5th cycle at this time was defined as the initial capacity. Next, the following output measurement was performed.

(出力測定)
25℃環境下で、0.2Cの定電流により150分間充電を行ない、各々0.1C、0.3C、1.0C、3.0C、10.0Cで10秒間放電させ、その10秒目の電圧を測定した。電流−電圧直線と下限電圧(3V)とで囲まれる3角形の面積を出力(W)とした。
(Output measurement)
In a 25 ° C. environment, the battery is charged with a constant current of 0.2 C for 150 minutes, discharged at 0.1 C, 0.3 C, 1.0 C, 3.0 C, and 10.0 C, respectively, for 10 seconds. The voltage was measured. The area of the triangle surrounded by the current-voltage line and the lower limit voltage (3 V) was defined as output (W).

(サイクル試験)
リチウムイオン二次電池の実使用上限温度と目される60℃の高温環境下にてサイクル試験を行った。充電上限電圧4.2Vまで2Cの定電流定電圧法で充電した後、放電終止電圧3.0Vまで2Cの定電流で放電する充放電サイクルを1サイクルとし、このサイクルを500サイクルまで繰り返した。サイクル試験終了後の電池に対し、25℃環境下で3サイクルの充放電を行い、その3サイクル目の0.2C放電容量をサイクル後容量とした。サイクルに先だって測定した初期容量とサイクル試験終了後に測定したサイクル後容量から下記計算式によってサイクル維持率を求めた。
サイクル維持率(%)=100×サイクル後容量/初期容量
(Cycle test)
The cycle test was performed in a high temperature environment of 60 ° C., which is regarded as the actual use upper limit temperature of the lithium ion secondary battery. After charging with a constant current constant voltage method of 2C to a charge upper limit voltage of 4.2V, a charge / discharge cycle for discharging with a constant current of 2C to a discharge end voltage of 3.0V was defined as one cycle, and this cycle was repeated up to 500 cycles. The battery after the end of the cycle test was charged and discharged for 3 cycles under an environment of 25 ° C., and the 0.2 C discharge capacity of the third cycle was defined as the capacity after cycle. From the initial capacity measured prior to the cycle and the post-cycle capacity measured after the end of the cycle test, the cycle maintenance ratio was determined by the following formula.
Cycle maintenance ratio (%) = 100 × capacity after cycle / initial capacity

サイクル試験終了後の電池に対し、(出力測定)の項に記載の出力測定を行った。このとき、サイクル試験前の出力とサイクル試験終了後に実施した出力から、下記式で示される出力維持率を計算した。
出力維持率(%)=100×サイクル試験終了後出力/サイクル前出力
The output measurement described in the section (Output measurement) was performed on the battery after the cycle test was completed. At this time, the output maintenance rate represented by the following formula was calculated from the output before the cycle test and the output carried out after the cycle test.
Output retention rate (%) = 100 x Output after cycle test / Output before cycle

Figure 0005671772
表2中、電解液は、《電解液の作製1》で作製した、ジフルオロリン酸リチウム塩(LiPO22)を0.3質量%含有するものである。
Figure 0005671772
In Table 2, the electrolytic solution contains 0.3% by mass of lithium difluorophosphate (LiPO 2 F 2 ) prepared in << Preparation of Electrolytic Solution 1 >>.

Figure 0005671772
表3中、電解液は、《電解液の作製2》で作製した、メタンスルホン酸トリメチルシリルを0.3質量%含有するものである。
Figure 0005671772
In Table 3, the electrolytic solution contains 0.3% by mass of trimethylsilyl methanesulfonate prepared in << Preparation of Electrolytic Solution 2 >>.

Figure 0005671772
表4中、電解液は、《電解液の作製3》で作製した、ヘキサメチルシクロトリシロキサンを0.3質量%含有するものである。
Figure 0005671772
In Table 4, the electrolytic solution contains 0.3% by mass of hexamethylcyclotrisiloxane prepared in << Preparation of Electrolytic Solution 3 >>.

Figure 0005671772
Figure 0005671772

Figure 0005671772
Figure 0005671772

表2〜表6の結果から分かるように、ジフルオロリン酸リチウム塩、メタンスルホン酸トリメチルシリル、ヘキサメチルシクロトリシロキサンを含有すること、及び負極活物質が結晶性の異なる炭素質物を2種以上含有することを組み合わせることで、飛躍的にサイクル後の出力維持率が向上していることが分かった。   As can be seen from the results of Tables 2 to 6, it contains lithium difluorophosphate, trimethylsilyl methanesulfonate, hexamethylcyclotrisiloxane, and the negative electrode active material contains two or more carbonaceous materials having different crystallinity. By combining this, it was found that the output maintenance rate after the cycle was dramatically improved.

本発明のリチウムイオン二次電池の用途は特に限定されず、公知の各種の用途に用いることが可能である。具体例としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、自動車、バイク、原動機付自転車、自転車、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、電動工具、ストロボ、カメラ等に広く利用されるものである。   The use of the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be used for various known uses. Specific examples include notebook computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, minidiscs, and transceivers. Widely used in electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, motors, automobiles, motorbikes, motorbikes, bicycles, lighting equipment, toys, game equipment, watches, power tools, strobes, cameras, etc. It is what is done.

Claims (12)

少なくとも、負極活物質、正極活物質、及びリチウム塩を含有してなる非水系電解液を備えたリチウムイオン二次電池であって、
該非水系電解液が、ジフルオロリン酸リチウムを非水系電解液全体中に10ppm以上含有する非水系電解液であり、
かつ、該負極活物質が、
天然黒鉛及び/又は人造黒鉛を含有する黒鉛系炭素質物と、
該黒鉛系炭素質物より結晶性が低い低結晶性炭素質物
との結晶性の異なる炭素質物を2種以上含有することを特徴とするリチウムイオン二次電池。
A lithium ion secondary battery comprising a non-aqueous electrolyte solution containing at least a negative electrode active material, a positive electrode active material, and a lithium salt,
The non-aqueous electrolyte solution is a non-aqueous electrolyte solution containing 10 ppm or more of lithium difluorophosphate in the whole non-aqueous electrolyte solution,
And the negative electrode active material is
A graphite-based carbonaceous material containing natural graphite and / or artificial graphite;
Low crystalline carbonaceous material having lower crystallinity than the graphite-based carbonaceous material
Lithium-ion secondary battery, characterized by containing two or more crystallinity different carbonaceous material with.
前記負極活物質が、前記結晶性の異なる炭素質物を2種以上含有する複合炭素質物を含有する請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。 The anode active material, a lithium ion secondary battery according to claim 1 containing composite carbonaceous material containing the crystalline different carbonaceous material of two or more. 前記複合炭素質物が、前記黒鉛系炭素質物に対し、前記低結晶性炭素質物を被覆及び/又は結合させてなる界面を有し、該界面の結晶性が不連続及び/又は連続的に変化するものである請求項2に記載のリチウムイオン二次電池。 The composite carbonaceous material has an interface formed by coating and / or bonding the low crystalline carbonaceous material to the graphite-based carbonaceous material , and the crystallinity of the interface changes discontinuously and / or continuously. The lithium ion secondary battery according to claim 2, which is a battery. 前記低結晶性炭素質物が、(d)又は(e)
(d)石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油、芳香族炭化水素、N環化合物、S環化合物、ポリフェニレン、有機合成高分子、天然高分子、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる群より選ばれる炭化可能な有機物
(e)(d)の炭化可能な有機物を低分子有機溶媒に溶解させたもの
の炭化物である請求項ないし請求項の何れかの請求項に記載のリチウムイオン二次電池。
The low crystalline carbonaceous material is (d) or (e)
(D) Coal heavy oil, DC heavy oil, cracked heavy oil, aromatic hydrocarbon, N ring compound, S ring compound, polyphenylene, organic synthetic polymer, natural polymer, thermoplastic resin and any one of the preceding of claims 1 to 3 is a carbide of those dissolved carbonizable organic material of the carbonizable organic material selected from the group consisting of thermosetting resin (e) (d) a low molecular organic solvent The lithium ion secondary battery according to item.
前記黒鉛系炭素質物が前記複合炭素質物全体に対して50質量%以上である請求項ないし請求項の何れかの請求項に記載のリチウムイオン二次電池。 Any of the lithium ion secondary battery according to claim of claims 2 to 4 wherein the graphite carbonaceous material is 50 wt% or more based on the entire composite carbonaceous material. 前記複合炭素質物が、円形度0.85以上のものである請求項2ないし請求項の何れかの請求項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 2 to 5 , wherein the composite carbonaceous material has a circularity of 0.85 or more. 前記複合炭素質物が、前記黒鉛系炭素質物と炭化可能な有機物とを混合し、該混合物を400℃〜3200℃で1回以上熱処理する工程を含む方法で得られたものである請求項2ないし請求項の何れかの請求項に記載のリチウムイオン二次電池。 The composite carbonaceous material is obtained by a method comprising a step of mixing the graphite-based carbonaceous material and a carbonizable organic material and heat-treating the mixture at 400 ° C to 3200 ° C at least once. The lithium ion secondary battery according to claim 6 . 前記炭化可能な有機物が液相を経て熱処理される請求項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 7 , wherein the carbonizable organic substance is heat-treated through a liquid phase. 前記非水系電解液が、ジフルオロリン酸リチウムを非水系電解液全体中に0.01質量%以上、5質量%以下含有するものである請求項1ないし請求項の何れかの請求項に記載のリチウムイオン二次電池。 The non-aqueous electrolyte solution, the lithium difluorophosphate in the entire nonaqueous electrolyte 0.01 mass% or more, according to any of claims 1 to claim 8 are those containing more than 5 wt% Lithium ion secondary battery. 二次電池の外装の表面積に対する正極の電極面積の総和が、面積比で20倍以上である請求項1ないし請求項の何れかの請求項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 9 , wherein the total area of the positive electrode area with respect to the surface area of the exterior of the secondary battery is 20 times or more in area ratio. 二次電池の直流抵抗成分が、10ミリオーム(mΩ)以下である請求項1ないし請求項10の何れかの請求項に記載のリチウムイオン二次電池。 DC resistance component of the secondary battery, a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to claim 10 is 10 milliohms (milliohms) below. 二次電池の1個の電池外装に収納される電池要素のもつ電気容量が、3アンペアーアワー(Ah)以上である請求項1ないし請求項11の何れかの請求項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary according to any one of claims 1 to 11, wherein an electric capacity of a battery element housed in one battery case of the secondary battery is 3 ampere hours (Ah) or more. battery.
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