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JP6215804B2 - Negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery, and method for producing negative electrode active material particles - Google Patents

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JP6215804B2 JP2014194669A JP2014194669A JP6215804B2 JP 6215804 B2 JP6215804 B2 JP 6215804B2 JP 2014194669 A JP2014194669 A JP 2014194669A JP 2014194669 A JP2014194669 A JP 2014194669A JP 6215804 B2 JP6215804 B2 JP 6215804B2
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Description

本発明は、非水電解質二次電池用負極活物質、非水電解質二次電池用負極、及び非水電解質二次電池、並びに負極活物質粒子の製造方法に関する。   The present invention relates to a negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a nonaqueous electrolyte secondary battery, and a method for producing negative electrode active material particles.

近年、モバイル端末などに代表される小型の電子機器が広く普及しており、さらなる小型化、軽量化及び長寿命化が強く求められている。このような市場要求に対し、特に小型かつ軽量で高エネルギー密度を得ることが可能な二次電池の開発が進められている。この二次電池は、小型の電子機器に限らず、自動車などに代表される大型の電子機器、家屋などに代表される電力貯蔵システムへの適用も検討されている。   In recent years, small electronic devices typified by mobile terminals have been widely used, and further downsizing, weight reduction, and long life have been strongly demanded. In response to such market demands, development of secondary batteries capable of obtaining a high energy density, in particular, being small and light is underway. This secondary battery is not limited to a small electronic device, but is also considered to be applied to a large-sized electronic device represented by an automobile or the like, or an electric power storage system represented by a house.

その中でも、リチウムイオン二次電池は小型かつ高容量化が行いやすく、また、鉛電池、ニッケルカドミウム電池よりも高いエネルギー密度が得られるため、大いに期待されている。   Among them, lithium ion secondary batteries are highly expected because they are small and easy to increase in capacity, and can obtain higher energy density than lead batteries and nickel cadmium batteries.

リチウムイオン二次電池は、正極及び負極、セパレータと共に電解液を備えている。この負極は充放電反応に関わる負極活物質を含んでいる。   A lithium ion secondary battery includes an electrolyte solution together with a positive electrode, a negative electrode, and a separator. This negative electrode contains a negative electrode active material involved in the charge / discharge reaction.

負極活物質としては、炭素材料が広く使用されている一方で、最近の市場要求から、電池容量のさらなる向上が求められている。電池容量向上の要素として、負極活物質材として、ケイ素を用いることが検討されている。ケイ素の理論容量(4199mAh/g)は黒鉛の理論容量(372mAh/g)よりも10倍以上大きいため、電池容量の大幅な向上を期待できるからである。負極活物質材としてのケイ素材の開発はケイ素単体だけではなく、合金、酸化物に代表される化合物などについても検討されている。活物質形状は炭素材で標準的な塗布型から、集電体に直接堆積する一体型まで検討されている。   As a negative electrode active material, while carbon materials are widely used, further improvement in battery capacity is required due to recent market demand. As an element for improving battery capacity, the use of silicon as a negative electrode active material has been studied. This is because the theoretical capacity of silicon (4199 mAh / g) is 10 times or more larger than the theoretical capacity of graphite (372 mAh / g), so that significant improvement in battery capacity can be expected. The development of a siliceous material as a negative electrode active material has been examined not only for silicon itself but also for compounds represented by alloys and oxides. The shape of the active material is studied from a standard coating type of carbon material to an integrated type directly deposited on a current collector.

しかしながら、負極活物質としてケイ素を主原料として用いると、充放電時に負極活物質粒子が膨張収縮するため、主に負極活物質粒子の表層近傍で割れやすくなる。また、活物質内部にイオン性物質が生成し、負極活物質粒子が割れやすくなる。負極活物質表層が割れることで新生面が生じ、活物質の反応面積が増加する。この時、新生面において電解液の分解反応が生じるとともに、新生面に電解液の分解物である被膜が形成されるため電解液が消費される。このためサイクル特性が低下しやすくなる。   However, when silicon is used as the negative electrode active material as the main raw material, the negative electrode active material particles expand and contract during charge / discharge, and therefore, they tend to break mainly in the vicinity of the surface layer of the negative electrode active material particles. Further, an ionic material is generated inside the active material, and the negative electrode active material particles are easily broken. When the negative electrode active material surface layer is cracked, a new surface is generated and the reaction area of the active material is increased. At this time, a decomposition reaction of the electrolytic solution occurs on the new surface, and a coating film that is a decomposition product of the electrolytic solution is formed on the new surface, so that the electrolytic solution is consumed. For this reason, the cycle characteristics are likely to deteriorate.

これまでに、電池初期効率やサイクル特性を向上させるために、ケイ素材を主材としたリチウムイオン二次電池用負極材料、電極構成についてさまざまな検討が成されている。   To date, various studies have been made on negative electrode materials and electrode configurations for lithium ion secondary batteries mainly composed of a siliceous material in order to improve battery initial efficiency and cycle characteristics.

具体的には、良好なサイクル特性や高い安全性を得る目的で、気相法を用いケイ素及びアモルファス二酸化ケイ素を同時に堆積させている(例えば特許文献1参照)。また、高い電池容量や安全性を得るために、ケイ素酸化物粒子の表層に炭素材(電子伝導材)を設けている(例えば特許文献2参照)。更に、サイクル特性を改善するとともに高入出力特性を得るために、ケイ素及び酸素を含有する活物質を作製し、かつ集電体近傍での酸素比率が高い活物質層を形成している(例えば特許文献3参照)。また、サイクル特性を向上させるために、ケイ素活物質中に酸素を含有させ、平均酸素含有量が40at%以下であり、かつ集電体に近い場所で酸素含有量が多くなるように形成している(例えば、特許文献4参照)。   Specifically, for the purpose of obtaining good cycle characteristics and high safety, silicon and amorphous silicon dioxide are deposited simultaneously using a vapor phase method (see, for example, Patent Document 1). Further, in order to obtain a high battery capacity and safety, a carbon material (electron conductive material) is provided on the surface layer of the silicon oxide particles (see, for example, Patent Document 2). Furthermore, in order to improve cycle characteristics and obtain high input / output characteristics, an active material containing silicon and oxygen is produced, and an active material layer having a high oxygen ratio in the vicinity of the current collector is formed (for example, (See Patent Document 3). Further, in order to improve the cycle characteristics, oxygen is contained in the silicon active material, the average oxygen content is 40 at% or less, and the oxygen content is increased at a location close to the current collector. (For example, see Patent Document 4).

また、初回充放電効率を改善するためにSi相、SiO、MO金属酸化物を含有するナノ複合体を用いている(例えば特許文献5参照)。また、初回充放電効率を改善するためにLi含有物を負極に添加し、負極電位が高いところでLiを分解しLiを正極に戻すプレドープを行っている(例えば特許文献6参照)。 Further, Si phase, (for example, see Patent Document 5) by using a nanocomposite containing SiO 2, M y O metal oxide in order to improve the initial charge and discharge efficiency. In order to improve the initial charge / discharge efficiency, a Li-containing material is added to the negative electrode, and pre-doping is performed to decompose Li and return Li to the positive electrode when the negative electrode potential is high (see, for example, Patent Document 6).

また、サイクル特性改善のため、SiOx(0.8≦x≦1.5、粒径範囲=1μm〜50μm)と炭素材を混合し高温焼成している(例えば特許文献7参照)。また、サイクル特性改善のために、負極活物質中におけるケイ素に対する酸素のモル比を0.1〜1.2とし、活物質と集電体との界面近傍における、ケイ素量に対する酸素量のモル比の最大値と最小値との差が0.4以下となる範囲で活物質の制御を行っている(例えば、特許文献8参照)。また、電池負荷特性を向上させるため、リチウムを含有した金属酸化物を用いている(例えば特許文献9参照)。また、サイクル特性を改善させるために、ケイ素材表層にシラン化合物などの疎水層を形成している(例えば、特許文献10参照)。   Further, in order to improve cycle characteristics, SiOx (0.8 ≦ x ≦ 1.5, particle size range = 1 μm to 50 μm) and a carbon material are mixed and fired at a high temperature (for example, see Patent Document 7). Further, in order to improve cycle characteristics, the molar ratio of oxygen to silicon in the negative electrode active material is 0.1 to 1.2, and the molar ratio of oxygen amount to silicon amount in the vicinity of the interface between the active material and the current collector The active material is controlled in a range where the difference between the maximum value and the minimum value is 0.4 or less (see, for example, Patent Document 8). Further, in order to improve battery load characteristics, a metal oxide containing lithium is used (see, for example, Patent Document 9). In addition, in order to improve cycle characteristics, a hydrophobic layer such as a silane compound is formed on the surface of the siliceous material (see, for example, Patent Document 10).

また、サイクル特性改善のため、酸化ケイ素を用い、その表層に黒鉛被膜を形成することで導電性を付与している(例えば、特許文献11参照)。この場合、特許文献11では、黒鉛被膜に関するラマンスペクトルから得られるシフト値に関して、1330cm−1及び1580cm−1にブロードなピークが現れるとともに、それらの強度比I1330/I1580が1.5<I1330/I1580<3である。 In order to improve cycle characteristics, silicon oxide is used and conductivity is imparted by forming a graphite film on the surface layer (see, for example, Patent Document 11). In this case, in Patent Document 11, with respect to the shift value obtained from the Raman spectra for graphite coating, with broad peaks appearing at 1330 cm -1 and 1580 cm -1, their intensity ratio I 1330 / I 1580 is 1.5 <I 1330 / I 1580 <3.

また、高い電池容量、サイクル特性の改善のため、二酸化ケイ素中に分散されたケイ素微結晶相を有する粒子を用いている(例えば、特許文献12参照)。また、過充電、過放電特性を向上させるために、ケイ素と酸素の原子数比を1:y(0<y<2)と制御したケイ素酸化物を用いている(例えば、特許文献13参照)。   Moreover, in order to improve high battery capacity and cycle characteristics, particles having a silicon microcrystalline phase dispersed in silicon dioxide are used (see, for example, Patent Document 12). Further, in order to improve overcharge and overdischarge characteristics, silicon oxide in which the atomic ratio of silicon and oxygen is controlled to 1: y (0 <y <2) is used (for example, see Patent Document 13). .

特開2001−185127号公報JP 2001-185127 A 特開2002−042806号公報JP 2002-042806 A 特開2006−164954号公報JP 2006-164955 A 特開2006−114454号公報JP 2006-114454 A 特開2009−070825号公報JP 2009-070825 A 特表2013−513206号公報Special table 2013-513206 gazette 特開2008−282819号公報JP 2008-282819 A 特開2008−251369号公報JP 2008-251369 A 特開2008−177346号公報JP 2008-177346 A 特開2007−234255号公報JP 2007-234255 A 特開2009−212074号公報JP 2009-212074 A 特開2009−205950号公報JP 2009-205950 A 特許第2997741号公報Japanese Patent No. 2999741

上述のように、近年、電子機器に代表される小型のモバイル機器は高性能化、多機能化がすすめられており、その主電源である非水電解質二次電池、特にリチウムイオン二次電池は電池容量の増加が求められている。この問題を解決する1つの手法として、ケイ素材を主材として用いた負極からなる非水電解質二次電池の開発が望まれている。また、ケイ素材を用いた非水電解質二次電池は炭素材を用いた非水電解質二次電池と同等に近いサイクル特性が望まれている。   As described above, in recent years, small mobile devices represented by electronic devices have been improved in performance and functionality, and non-aqueous electrolyte secondary batteries, particularly lithium ion secondary batteries, which are the main power source, There is a need for increased battery capacity. As one method for solving this problem, development of a non-aqueous electrolyte secondary battery including a negative electrode using a siliceous material as a main material is desired. In addition, non-aqueous electrolyte secondary batteries using a siliceous material are desired to have cycle characteristics close to those of a non-aqueous electrolyte secondary battery using a carbon material.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、電池容量を増加させ、サイクル特性、電池初期効率及び負極作成時のスラリー安定性を向上させることが可能な非水電解質二次電池用負極活物質を提供することである。また、本発明は、その負極活物質を用いた非水電解質二次電池用負極、及びその負極を用いた非水電解質二次電池を提供することをも目的とする。また、本発明は、そのような負極に用いることができる非水電解質二次電池用負極活物質粒子の製造方法を提供することをも目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to increase the battery capacity, and to improve the cycle characteristics, the initial battery efficiency, and the slurry stability during the production of the negative electrode. It is to provide a negative electrode active material for a battery. Another object of the present invention is to provide a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery using the negative electrode active material, and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the negative electrode. Another object of the present invention is to provide a method for producing negative electrode active material particles for a non-aqueous electrolyte secondary battery that can be used for such a negative electrode.

上記目的を達成するために、本発明は、負極活物質粒子を有し、該負極活物質粒子はLi化合物が含まれるケイ素化合物(SiO:0.5≦x≦1.6)を有する非水電解質二次電池用負極活物質であって、前記負極活物質粒子は、1%分散液の25℃におけるpHが9以下であることを特徴とする非水電解質二次電池用負極活物質を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention includes negative electrode active material particles, and the negative electrode active material particles include a silicon compound (SiO x : 0.5 ≦ x ≦ 1.6) containing a Li compound. A negative electrode active material for a water electrolyte secondary battery, wherein the negative electrode active material particles have a 1% dispersion having a pH at 25 ° C of 9 or less. provide.

このような本発明の非水電解質二次電池用負極活物質に含まれる負極活物質粒子は、適度な導電性を持つ。さらに、この負極活物質粒子は、負極を作製するための水系スラリー作製時の、アルカリ成分を一部失活させているため、本発明の負極活物質を分散させた水系スラリーに添加するバインダーの粘度を適正値とすることができる。その結果、この水系スラリーから作製された負極は優れた容量維持率及び初回効率を発揮するものとなる。また、ケイ素化合物を主体とする負極活物質であるので、電池容量を大きくすることができる。   The negative electrode active material particles contained in such a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention have moderate conductivity. Further, since this negative electrode active material particle partially deactivates the alkali component at the time of preparation of the aqueous slurry for preparing the negative electrode, the binder added to the aqueous slurry in which the negative electrode active material of the present invention is dispersed is used. The viscosity can be set to an appropriate value. As a result, the negative electrode made from this aqueous slurry exhibits excellent capacity retention and initial efficiency. Further, since the negative electrode active material is mainly composed of a silicon compound, the battery capacity can be increased.

このとき、前記負極活物質粒子は、酸及びそのLi塩を含むものであることが好ましい。   At this time, the negative electrode active material particles preferably contain an acid and a Li salt thereof.

負極活物質粒子が酸及びそのLi塩を含むことで、その負極活物質粒子の1%分散液におけるpHを容易にpH9以下とすることができる。   When the negative electrode active material particles contain an acid and a Li salt thereof, the pH in the 1% dispersion of the negative electrode active material particles can be easily adjusted to pH 9 or less.

またこのとき、前記酸及びそのLi塩は、弱酸及びそのLi塩を含むことが好ましい。   At this time, the acid and its Li salt preferably include a weak acid and its Li salt.

弱酸は、中和時の活物質へのダメージが少ないため、より優れた容量維持率および初回効率を発揮するものとなる。弱酸のLi塩は、中和の時に生成する。   Since the weak acid causes little damage to the active material at the time of neutralization, it exhibits a better capacity retention ratio and initial efficiency. The weak acid Li salt is formed during neutralization.

このとき、前記酸及びそのLi塩は、カルボキシ基を有する高分子酸及びそのLi塩を含むことが好ましい。   At this time, it is preferable that the said acid and its Li salt contain the polymeric acid which has a carboxy group, and its Li salt.

カルボキシ基を有する高分子酸は、中和時に活物質にまとわりつき、活物質中のLi化合物の溶出を抑えるため、より優れた容量維持率および初回効率を発揮するものとなる。   The polymer acid having a carboxy group clings to the active material at the time of neutralization, and suppresses the elution of the Li compound in the active material, so that a more excellent capacity retention rate and initial efficiency are exhibited.

またこのとき、前記酸及びそのLi塩は、有機酸及びそのLi塩を含むことが好ましい。   At this time, the acid and its Li salt preferably include an organic acid and its Li salt.

有機酸は、中和時に生成するLi化合物が水になじみやすく、良好なスラリーが得られるため、より優れた容量維持率および初回効率を発揮するものとなる。   Since the Li compound produced at the time of neutralization is easily compatible with water and an excellent slurry is obtained, the organic acid exhibits a more excellent capacity retention ratio and initial efficiency.

このとき、前記酸およびそのLi塩は、前記ケイ素化合物に対し、2質量%以上25質量%以下の割合で含まれることが好ましい。   At this time, it is preferable that the said acid and its Li salt are contained in the ratio of 2 to 25 mass% with respect to the said silicon compound.

上記割合が2質量%以上であれば、容量維持率及び初回効率を向上させる効果が十分に得られる。上記割合が25質量%以下であれば、十分な中和が行われつつ負極のエネルギー密度を高く保つことができる。   If the said ratio is 2 mass% or more, the effect which improves a capacity | capacitance maintenance factor and initial efficiency is fully acquired. If the said ratio is 25 mass% or less, the energy density of a negative electrode can be kept high, performing sufficient neutralization.

またこのとき、前記ケイ素化合物は、少なくとも一部に炭素を含む炭素被膜で被覆されており、該炭素被膜が、ラマンスペクトル分析において、1330cm−1と1580cm−1に散乱ピークを有し、それらの強度比I1330/I1580が0.7<I1330/I1580<2.0を満たすことが好ましい。 At this time, the silicon compound is coated with a carbon film containing carbon at least in part, the carbon coating is in the Raman spectrum analysis, have a scattering peak at 1330 cm -1 and 1580 cm -1, their It is preferable that the intensity ratio I 1330 / I 1580 satisfies 0.7 <I 1330 / I 1580 <2.0.

ケイ素化合物が炭素被膜を有すれば、負極活物質粒子間の導電性を向上させることができるため、電池特性を向上させることができる。また、このような強度比I1330/I1580を有するものであれば、炭素被膜に含まれる、ダイヤモンド構造を有する炭素材とグラファイト構造を有する炭素材との割合を最適化することができ、容量維持率や初回効率などの電池特性を向上できる。 If the silicon compound has a carbon film, the conductivity between the negative electrode active material particles can be improved, and thus the battery characteristics can be improved. Further, as long as it has such an intensity ratio I 1330 / I 1580, it is possible to optimize the ratio between the carbon material having contained in the carbon film, a carbon material and a graphite structure having a diamond structure, capacity Battery characteristics such as maintenance rate and initial efficiency can be improved.

このとき、前記炭素被膜の含有率が、前記ケイ素化合物及び前記炭素被膜の合計に対し5質量%以上20質量%以下であることが好ましい。   At this time, it is preferable that the content rate of the said carbon film is 5 to 20 mass% with respect to the sum total of the said silicon compound and the said carbon film.

このような割合で炭素被膜を有すれば、高容量のケイ素化合物を適切な割合で含むことができ十分な電池容量を確保することができる。   If it has a carbon film in such a ratio, a high capacity | capacitance silicon compound can be included in a suitable ratio, and sufficient battery capacity can be ensured.

またこのとき、前記負極活物質粒子は、酸及びそのLi塩を含み、該酸及びそのLi塩が、前記炭素被膜の外周面から検出されることが好ましい。   At this time, it is preferable that the negative electrode active material particles include an acid and a Li salt thereof, and the acid and the Li salt are detected from the outer peripheral surface of the carbon coating.

負極活物質に含まれる酸及びそのLi塩は、負極中において、主にケイ素化合物周辺を中心に存在することが望ましい。ケイ素化合物に、より近い位置に存在すれば、電池特性を向上させる効果がより向上する。   It is desirable that the acid and its Li salt contained in the negative electrode active material exist mainly in the vicinity of the silicon compound in the negative electrode. If it exists in a position closer to the silicon compound, the effect of improving battery characteristics is further improved.

このとき、前記ケイ素化合物が、その内部にLiSiO、LiSi、LiSiOのうち、少なくとも一種以上のLi化合物を含むものであることが好ましい。 At this time, it is preferable that the silicon compound contains at least one Li compound among Li 2 SiO 3 , Li 6 Si 2 O 7 , and Li 4 SiO 4 therein.

リチウムの挿入、脱離時に不安定化するSiO成分部を予め、これらのようなLi化合物に改質させたケイ素化合物が含まれる負極活物質であれば、充電時に発生する不可逆容量を低減することができる。 If the negative electrode active material contains a silicon compound in which the SiO 2 component part that is destabilized when lithium is inserted or desorbed is modified in advance to such a Li compound, the irreversible capacity generated during charging is reduced. be able to.

またこのとき、前記負極活物質粒子が電気化学的手法を含む工程で作製されたものであることが好ましい。   Moreover, it is preferable at this time that the said negative electrode active material particle is produced by the process including an electrochemical method.

このように、Li化合物が含まれるケイ素化合物を、電気化学的手法を含む工程により作製されたものとすることにより、安定したLi化合物を得ることができ、より電池特性を向上できる。   As described above, when the silicon compound containing the Li compound is produced by a process including an electrochemical method, a stable Li compound can be obtained, and the battery characteristics can be further improved.

またこのとき、前記ケイ素化合物が、X線回折により得られる(111)結晶面に起因する回折ピークの半値幅(2θ)が1.2°以上であると共に、その結晶面に起因する結晶子サイズが7.5nm以下であることが好ましい。   At this time, the half width (2θ) of the diffraction peak due to the (111) crystal plane obtained by X-ray diffraction of the silicon compound is 1.2 ° or more, and the crystallite size due to the crystal plane Is preferably 7.5 nm or less.

このような半値幅及び結晶子サイズを有するケイ素化合物は結晶性の低いものである。このように結晶性が低くSi結晶の存在量が少ないケイ素化合物を用いることにより、電池特性を向上させることができる。   A silicon compound having such a half width and crystallite size has low crystallinity. By using a silicon compound having low crystallinity and a small amount of Si crystals, battery characteristics can be improved.

このとき、前記ケイ素化合物のメディアン径は0.5μm以上20μm以下であることが好ましい。   At this time, the median diameter of the silicon compound is preferably 0.5 μm or more and 20 μm or less.

このようなメディアン径のケイ素化合物を含む負極活物質であれば、容量維持率を向上させることができる。   If it is a negative electrode active material containing the silicon compound of such a median diameter, a capacity | capacitance maintenance factor can be improved.

また、本発明は、上記のいずれかの非水電解質二次電池用負極活物質、及び炭素系活物質を含むことを特徴とする非水電解質二次電池用負極を提供する。   The present invention also provides a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising any one of the above negative electrode active materials for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a carbon-based active material.

このような非水電解質二次電池用負極であれば、負極の容量を増やしつつ、初回効率、容量維持率を向上することができる。   With such a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the initial efficiency and capacity maintenance rate can be improved while increasing the capacity of the negative electrode.

このとき、前記炭素系活物質と前記ケイ素化合物の総量に対する、前記ケイ素化合物の割合が5質量%以上のものであることが好ましい。   At this time, the ratio of the silicon compound to the total amount of the carbon-based active material and the silicon compound is preferably 5% by mass or more.

このような負極であれば、電池の体積エネルギー密度を向上させることができるものとなる。   With such a negative electrode, the volume energy density of the battery can be improved.

また、本発明は、上記のいずれかの非水電解質二次電池用負極を用いたものであることを特徴とする非水電解質二次電池を提供する。   The present invention also provides a nonaqueous electrolyte secondary battery using any one of the above negative electrodes for nonaqueous electrolyte secondary batteries.

本発明の負極を用いた非水電解質二次電池は、高容量で、かつサイクル特性及び初回効率が良好なものとなる。   The non-aqueous electrolyte secondary battery using the negative electrode of the present invention has a high capacity and good cycle characteristics and initial efficiency.

また、本発明は、非水電解質二次電池用負極材に含まれる負極活物質粒子の製造方法であって、SiO(0.5≦x≦1.6)で表されるケイ素化合物を作製する工程と、前記ケイ素化合物にLiを挿入することにより、該ケイ素化合物の表面若しくは内部又はその両方にLi化合物を生成させて該ケイ素化合物を改質する工程と、該改質後のケイ素化合物を酸で処理することで、1%分散液の25℃におけるpHを9以下に制御する工程とにより前記負極活物質粒子を製造することを特徴とする負極活物質粒子の製造方法を提供する。 The present invention also relates to a method for producing negative electrode active material particles contained in a negative electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein a silicon compound represented by SiO x (0.5 ≦ x ≦ 1.6) is produced. A step of modifying the silicon compound by inserting Li into the silicon compound to form a Li compound on the surface or inside of the silicon compound or both, and a silicon compound after the modification. There is provided a method for producing negative electrode active material particles, wherein the negative electrode active material particles are produced by a treatment with an acid, and a step of controlling the pH of a 1% dispersion at 25 ° C. to 9 or less.

このような工程を有する負極活物質粒子の製造方法により、電池容量を増加させ、サイクル特性及び電池初期効率を向上させることが可能な、本発明の非水電解質二次電池用負極活物質に含まれる負極活物質粒子を安定して得ることができる。   Included in the negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, which can increase the battery capacity and improve the cycle characteristics and the initial efficiency of the battery by the method for producing negative electrode active material particles having such steps. The negative electrode active material particles to be obtained can be obtained stably.

前記ケイ素化合物を改質する工程を電気化学的手法により行うことが好ましい。   The step of modifying the silicon compound is preferably performed by an electrochemical method.

ケイ素化合物の改質に電気化学的手法を用いれば、より安定したLi化合物を得ることができ、より電池特性を向上できる。   If an electrochemical method is used for the modification of the silicon compound, a more stable Li compound can be obtained, and the battery characteristics can be further improved.

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質は、負極活物質粒子が、適度な導電性を持つ。さらに、負極を作製するための水系スラリー作製時の、アルカリ成分を一部失活させているので、本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を分散させた水系スラリーに添加するバインダーの粘度を適正値とすることができる。従って、この水系スラリーから作製された負極は優れた容量維持率及び初回効率を発揮するものとなる。さらに、ケイ素化合物を主体とする負極活物質であるので、電池容量を大きくすることができる。また、本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を使用した負極及びその負極を使用した二次電池においても同様の特性を得ることができる。また、本発明の二次電池を用いた電子機器、電動工具、電気自動車及び電力貯蔵システム等でも同様の効果を得ることができる。   In the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the negative electrode active material particles have moderate conductivity. Furthermore, since the alkali component at the time of preparation of the aqueous slurry for preparing the negative electrode is partially deactivated, the binder added to the aqueous slurry in which the negative electrode active material for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is dispersed The viscosity can be set to an appropriate value. Therefore, the negative electrode produced from this aqueous slurry exhibits an excellent capacity retention rate and initial efficiency. Furthermore, since the negative electrode active material is mainly composed of a silicon compound, the battery capacity can be increased. Moreover, the same characteristic can be acquired also in the negative electrode using the negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention, and the secondary battery using the negative electrode. Moreover, the same effect can be acquired also in the electronic device, electric tool, electric vehicle, electric power storage system, etc. which used the secondary battery of this invention.

また、本発明の負極活物質粒子の製造方法により、上記の負極活物質粒子を安定して得ることができる。   Moreover, said negative electrode active material particle can be stably obtained by the manufacturing method of the negative electrode active material particle of this invention.

本発明の非水電解質二次電池用負極の構成の一例を表す断面図である。It is sectional drawing showing an example of a structure of the negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention. 本発明の非水電解質二次電池用負極に含まれるケイ素化合物を製造する際に用いるバルク改質装置の簡易図である。It is a simplified diagram of the bulk reformer used when manufacturing the silicon compound contained in the negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries of the present invention. 本発明の非水電解質二次電池用負極を用いた二次電池(ラミネートフィルム型)の構成の一例を表す分解図である。It is an exploded view showing an example of the structure of the secondary battery (laminate film type) using the negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention.

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, although an embodiment is described about the present invention, the present invention is not limited to this.

前述のように、非水電解質二次電池の電池容量を増加させる1つの手法として、ケイ素材を主材として用いた負極を非水電解質二次電池の負極として用いることが検討されている。   As described above, as one method for increasing the battery capacity of a non-aqueous electrolyte secondary battery, it has been studied to use a negative electrode using a siliceous material as a main material as a negative electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery.

このケイ素材を用いた非水電解質二次電池は、炭素材を用いた非水電解質二次電池と同等に近いサイクル特性が望まれているが、炭素材を用いた非水電解質二次電池と同等のサイクル安定性を示す負極材は提案されていなかった。また、特に酸素を含むケイ素化合物は、炭素材と比較し初回効率が低いため、その分電池容量の向上は限定的であった。   The non-aqueous electrolyte secondary battery using this siliceous material is expected to have cycle characteristics similar to those of the non-aqueous electrolyte secondary battery using the carbon material, but the non-aqueous electrolyte secondary battery using the carbon material and A negative electrode material exhibiting equivalent cycle stability has not been proposed. In particular, the silicon compound containing oxygen has a lower initial efficiency than the carbon material, so that the battery capacity has been limited to that extent.

そこで、発明者らは、非水電解質二次電池の負極に用いた際に、良好なサイクル特性および初回効率が得られる負極活物質について鋭意検討を重ね、本発明に至った。   Thus, the inventors have conducted extensive studies on a negative electrode active material that can provide good cycle characteristics and initial efficiency when used in a negative electrode of a nonaqueous electrolyte secondary battery, and have reached the present invention.

本発明の非水電解質二次電池用負極活物質は、負極活物質粒子を有し、該負極活物質粒子はLi化合物が含まれるケイ素化合物(SiO:0.5≦x≦1.6)を有する。ささらに、この負極活物質粒子は、1%分散液の25℃におけるpHが9以下である。本発明の活物質に含まれる負極活物質粒子は、適度な導電性を持つとともに、負極を作製するための水系スラリー中におけるアルカリ成分を一部失活させる。そのため、本発明の負極活物質を分散させた水系スラリーに添加するバインダーの粘度を適正値とすることができ、この水系スラリーから作製された負極は優れた容量維持率及び初回効率を発揮するものとなる。また、ケイ素化合物を主体とする負極活物質であるので、電池容量を大きくすることができる。 The negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has negative electrode active material particles, and the negative electrode active material particles include a silicon compound containing a Li compound (SiO x : 0.5 ≦ x ≦ 1.6). Have Furthermore, the negative electrode active material particles have a 1% dispersion having a pH of 9 or less at 25 ° C. The negative electrode active material particles contained in the active material of the present invention have moderate conductivity and partially deactivate the alkali component in the aqueous slurry for producing the negative electrode. Therefore, the viscosity of the binder added to the aqueous slurry in which the negative electrode active material of the present invention is dispersed can be set to an appropriate value, and the negative electrode made from this aqueous slurry exhibits an excellent capacity maintenance ratio and initial efficiency. It becomes. Further, since the negative electrode active material is mainly composed of a silicon compound, the battery capacity can be increased.

<1.非水電解質二次電池用負極>
本発明の非水電解質二次電池用負極活物質を用いた非水電解質二次電池用負極について説明する。図1は、本発明の一実施形態における非水電解質二次電池用負極(以下、単に「負極」と称することがある。)の断面構成を表している。
<1. Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery>
The negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries using the negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries of the present invention will be described. FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery (hereinafter sometimes simply referred to as “negative electrode”) according to an embodiment of the present invention.

[負極の構成]
図1に示したように、負極10は、負極集電体11の上に負極活物質層12を有する構成になっている。この負極活物質層12は負極集電体11の両面、又は、片面だけに設けられていても良い。さらに、本発明の負極活物質が用いられたものであれば、負極集電体11はなくてもよい。
[Configuration of negative electrode]
As shown in FIG. 1, the negative electrode 10 is configured to have a negative electrode active material layer 12 on a negative electrode current collector 11. The negative electrode active material layer 12 may be provided on both surfaces or only one surface of the negative electrode current collector 11. Furthermore, the negative electrode current collector 11 may be omitted as long as the negative electrode active material of the present invention is used.

[負極集電体]
負極集電体11は、優れた導電性材料であり、かつ、機械的な強度に長けた物で構成される。負極集電体11に用いることができる導電性材料として、例えば銅(Cu)やニッケル(Ni)があげられる。この導電性材料は、リチウム(Li)と金属間化合物を形成しない材料であることが好ましい。
[Negative electrode current collector]
The negative electrode current collector 11 is an excellent conductive material and is made of a material that is excellent in mechanical strength. Examples of the conductive material that can be used for the negative electrode current collector 11 include copper (Cu) and nickel (Ni). This conductive material is preferably a material that does not form an intermetallic compound with lithium (Li).

負極集電体11は、主元素以外に炭素(C)や硫黄(S)を含んでいることが好ましい。負極集電体の物理的強度が向上するためである。特に、充電時に膨張する活物質層を有する場合、集電体が上記の元素を含んでいれば、集電体を含む電極変形を抑制する効果があるからである。上記の含有元素の含有量は、特に限定されないが、中でも、100ppm以下であることが好ましい。より高い変形抑制効果が得られるからである。   The negative electrode current collector 11 preferably contains carbon (C) or sulfur (S) in addition to the main element. This is because the physical strength of the negative electrode current collector is improved. In particular, in the case of having an active material layer that expands during charging, if the current collector contains the above-described element, there is an effect of suppressing electrode deformation including the current collector. Although content of said content element is not specifically limited, Especially, it is preferable that it is 100 ppm or less. This is because a higher deformation suppressing effect can be obtained.

負極集電体11の表面は、粗化されていても、粗化されていなくても良い。粗化されている負極集電体は、例えば、電解処理、エンボス処理、又は化学エッチングされた金属箔などである。粗化されていない負極集電体は例えば、圧延金属箔などである。   The surface of the negative electrode current collector 11 may be roughened or not roughened. The roughened negative electrode current collector is, for example, a metal foil subjected to electrolytic treatment, embossing treatment, or chemical etching. The non-roughened negative electrode current collector is, for example, a rolled metal foil.

[負極活物質層]
負極活物質層12は、リチウムイオンを吸蔵、放出可能な複数の負極活物質粒子を含んでおり、電池設計上、さらに負極結着剤や導電助剤など、他の材料を含んでいても良い。本発明の非水電解質二次電池用負極活物質は、この負極活物質層12を構成する材料となる。
[Negative electrode active material layer]
The negative electrode active material layer 12 includes a plurality of negative electrode active material particles capable of occluding and releasing lithium ions, and may further include other materials such as a negative electrode binder and a conductive additive in terms of battery design. . The negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is a material constituting the negative electrode active material layer 12.

上述のように、本発明の非水電解質二次電池用負極活物質は、Li化合物が含まれるケイ素化合物(SiO:0.5≦x≦1.6)を有する負極活物質粒子を含む。さらに、本発明の負極活物質が有する負極活物質粒子は、1%分散液の25℃におけるpHが9以下である。また、本発明において、負極活物質粒子の1%分散液の25℃におけるpHは、3以上9以下が好ましく、8以上9以下であることがより好ましい。pHが9より大きいと、負極を作製するためのスラリーに含まれるバインダーの粘度が適正値から外れてしまい、スラリーの塗工性が悪化し、このスラリーを使用した負極のサイクル特性が悪化する。また、pHが3以上であれば、ケイ素化合物中のLi分の脱離を抑制できるので、初回効率を向上させられる。 As described above, the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes negative electrode active material particles having a silicon compound (SiO x : 0.5 ≦ x ≦ 1.6) containing a Li compound. Furthermore, the negative electrode active material particles of the negative electrode active material of the present invention have a pH of 9 or less at 25 ° C. of a 1% dispersion. In the present invention, the pH of the 1% dispersion of negative electrode active material particles at 25 ° C. is preferably 3 or more and 9 or less, and more preferably 8 or more and 9 or less. When the pH is higher than 9, the viscosity of the binder contained in the slurry for producing the negative electrode is deviated from an appropriate value, the coating property of the slurry is deteriorated, and the cycle characteristics of the negative electrode using this slurry are deteriorated. Moreover, if pH is 3 or more, since the detachment | desorption of Li content in a silicon compound can be suppressed, initial efficiency can be improved.

本発明における負極活物質粒子は、上記のように、リチウムイオンを吸蔵、放出可能なケイ素化合物を含有している。このケイ素化合物に含まれるLi化合物は、ケイ素化合物の表面又は内部若しくはその両方に含まれていても良い。   As described above, the negative electrode active material particles in the present invention contain a silicon compound that can occlude and release lithium ions. The Li compound contained in the silicon compound may be contained on the surface, inside, or both of the silicon compound.

本発明の負極活物質が有する負極活物質粒子はケイ素化合物(SiO:0.5≦x≦1.6)を含有している酸化ケイ素材を有し、ケイ素化合物の組成としてはxが1に近い方が好ましい。これは、高いサイクル特性が得られるからである。本発明におけるケイ素材組成は必ずしも純度100%を意味しているわけではなく、微量の不純物元素を含んでいても良い。 The negative electrode active material particles of the negative electrode active material of the present invention have a silicon oxide material containing a silicon compound (SiO x : 0.5 ≦ x ≦ 1.6), and x is 1 as the composition of the silicon compound. It is preferable to be close to. This is because high cycle characteristics can be obtained. The siliceous material composition in the present invention does not necessarily mean 100% purity, and may contain a trace amount of impurity elements.

本発明の負極活物質粒子が有するLi化合物が含まれるケイ素化合物は、ケイ素化合物の内部に生成するSiO成分の一部をLi化合物へ選択的に変更することにより得ることができる。このような選択的化合物の作成方法、即ち、ケイ素化合物の改質は、電気化学法により行うことが好ましい。 The silicon compound containing the Li compound contained in the negative electrode active material particles of the present invention can be obtained by selectively changing a part of the SiO 2 component generated inside the silicon compound to the Li compound. Such a selective compound preparation method, that is, modification of the silicon compound is preferably performed by an electrochemical method.

電気化学法による改質(バルク内改質)方法を用いて負極活物質粒子を製造することで、Si領域へのLi化合物化を低減、又は避けることが可能であり、大気中、又は水系スラリー中、溶剤スラリー中で安定した物質となる。また、電気化学的手法により改質を行うことにより、ランダムに化合物化する熱改質(熱ドープ法)等よりも安定した物質を作ることが可能である。   It is possible to reduce or avoid the formation of Li compounds in the Si region by producing negative electrode active material particles using an electrochemical modification (in-bulk modification) method. In the atmosphere or an aqueous slurry Medium, stable material in solvent slurry. Further, by performing modification by an electrochemical method, it is possible to produce a more stable material than thermal modification (thermal dope method) in which compounds are randomly formed.

本発明では、ケイ素化合物が、その内部にLiSiO、LiSi、LiSiOのうち、少なくとも一種以上のLi化合物を含むものであることが好ましい。ケイ素化合物のバルク内部に生成したLiSiO、LiSi、LiSiOは少なくとも1種以上存在することで特性向上となるが、より特性向上となるのは2種以上の共存状態である。 In the present invention, silicon compounds, of Li 2 SiO 3, Li 6 Si 2 O 7, Li 4 SiO 4 therein, it is preferable that at least one or more of Li compounds. The presence of at least one of Li 4 SiO 4 , Li 6 Si 2 O 7 , and Li 2 SiO 3 generated in the bulk of the silicon compound improves the characteristics. However, two or more kinds of characteristics are improved more. Coexistence state.

また、本発明において、ケイ素化合物の表面にLiF、LiCO、LiO、及びLiOHのうちの少なくとも1つのLi化合物が存在することが好ましい。 In the present invention, it is preferable that at least one Li compound of LiF, Li 2 CO 3 , Li 2 O, and LiOH exists on the surface of the silicon compound.

これらの選択的化合物は、電気化学的手法において、リチウム対極に対する電位規制や電流規制などを行い、条件を変更することで作製が可能となる。Li化合物は、NMR(核磁気共鳴)とXPS(X線光電子分光)で定量可能である。XPSとNMRの測定は、例えば、以下の条件により行うことができる。
XPS
・装置: X線光電子分光装置、
・X線源: 単色化Al Kα線、
・X線スポット径: 100μm、
・Arイオン銃スパッタ条件: 0.5kV 2mm×2mm。
29Si MAS NMR(マジック角回転核磁気共鳴)
・装置: Bruker社製700NMR分光器、
・プローブ: 4mmHR−MASローター 50μL、
・試料回転速度: 10kHz、
・測定環境温度: 25℃。
These selective compounds can be produced by changing the conditions by regulating the potential or current of the lithium counter electrode in an electrochemical manner. Li compounds can be quantified by NMR (nuclear magnetic resonance) and XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). The XPS and NMR measurements can be performed, for example, under the following conditions.
XPS
・ Device: X-ray photoelectron spectrometer,
・ X-ray source: Monochromatic Al Kα ray,
・ X-ray spot diameter: 100 μm,
Ar ion gun sputtering conditions: 0.5 kV 2 mm × 2 mm.
29 Si MAS NMR (magic angle rotating nuclear magnetic resonance)
Apparatus: 700 NMR spectrometer manufactured by Bruker,
Probe: 4 mm HR-MAS rotor 50 μL,
Sample rotation speed: 10 kHz,
-Measurement environment temperature: 25 ° C.

また、本発明において、負極活物質粒子は、酸及びそのLi塩を含むものであることが好ましい。負極を作製するための水系スラリー中において、負極活物質中に含まれた酸により、アルカリ成分を一部失活させることができる。そのため、本発明の負極活物質を分散させた水系スラリーに添加するバインダーの粘度を適正値とすることができる。なお、酸のLi塩は、酸のLi共役塩と称することもある。   In the present invention, the negative electrode active material particles preferably include an acid and a Li salt thereof. In the aqueous slurry for producing the negative electrode, the alkali component can be partially deactivated by the acid contained in the negative electrode active material. Therefore, the viscosity of the binder added to the aqueous slurry in which the negative electrode active material of the present invention is dispersed can be set to an appropriate value. The Li salt of an acid may be referred to as an acid Li conjugate salt.

この酸及びそのLi塩は、弱酸及びそのLi塩を含むことが好ましい。アルカリ成分を中和する際に、弱酸の方が中和時の活物質へのダメージが少ないためである。ここでの弱酸とは水溶液中で一部が解離しない酸であり、水中のpKaがpKa>0のものを指す。具体的にはリン酸、酢酸、ポリアクリル酸等である。強酸とは、水溶液中で実質的に完全に解離して水素イオンを与える酸であり、具体的には塩酸などである。   The acid and its Li salt preferably include a weak acid and its Li salt. This is because the weak acid causes less damage to the active material during neutralization when neutralizing the alkali component. The weak acid here refers to an acid that does not partially dissociate in an aqueous solution, and has a pKa in water of pKa> 0. Specifically, phosphoric acid, acetic acid, polyacrylic acid and the like. The strong acid is an acid that dissociates substantially completely in an aqueous solution to give hydrogen ions, and specifically, hydrochloric acid or the like.

さらに、酸及びそのLi塩は、有機酸及びそのLi塩を含むことが好ましい。これは中和時に生成するLi化合物が水になじみやすくなり、良好なスラリーが得られるためである。   Furthermore, it is preferable that an acid and its Li salt contain an organic acid and its Li salt. This is because the Li compound produced at the time of neutralization is easily adapted to water and a good slurry is obtained.

さらに、酸及びそのLi塩は、カルボキシ基を有する高分子酸及びそのLi塩を含むことが好ましい。これは、高分子酸が中和時に活物質にまとわりつき、負極活物質中のLi化合物の溶出を抑えることができるためである。   Further, the acid and its Li salt preferably include a polymer acid having a carboxy group and its Li salt. This is because the polymer acid clings to the active material during neutralization, and elution of the Li compound in the negative electrode active material can be suppressed.

本発明において、上記のような表面又は内部若しくはその両方にLi化合物を含むケイ素化合物に酸及びそのLi塩を含ませることで、水系スラリー作成時に、アルカリ成分を一部失活させているため、負極としたときに、優れた容量維持率および初回効率を発揮する。   In the present invention, by including an acid and a Li salt thereof in a silicon compound containing a Li compound on the surface or inside or both as described above, the alkaline component is partially deactivated when creating an aqueous slurry. When used as a negative electrode, it exhibits excellent capacity retention and initial efficiency.

負極活物質粒子が酸およびそのLi塩を含む場合、酸およびそのLi塩は、ケイ素化合物に対し、2質量%以上25質量%以下の割合で含まれることが好ましい。この割合が2質量%以上であれば、容量維持率及び初回効率を向上させる効果が十分に得られる。上記割合が25質量%以下であれば、十分な中和が行われつつ負極のエネルギー密度を高く保つことができる。   When the negative electrode active material particles include an acid and a Li salt thereof, the acid and the Li salt are preferably included in a proportion of 2% by mass to 25% by mass with respect to the silicon compound. If this ratio is 2% by mass or more, the effect of improving the capacity retention rate and the initial efficiency is sufficiently obtained. If the said ratio is 25 mass% or less, the energy density of a negative electrode can be kept high, performing sufficient neutralization.

負極活物質粒子に酸を含ませる方法としては、例えば、ケイ素化合物を水やエタノールなどのプロトン性溶媒に分散させ、そこに酸あるいはその水溶液等を加えていく方法、あるいはケイ素化合物と酸の粉末または液体を物理的に混合する方法等が挙げられる。   Examples of the method of adding an acid to the negative electrode active material particles include a method in which a silicon compound is dispersed in a protic solvent such as water or ethanol, and an acid or an aqueous solution thereof is added thereto, or a powder of a silicon compound and an acid. Or the method of mixing a liquid physically etc. are mentioned.

また、ケイ素化合物は、少なくとも一部に炭素被膜が形成されたものであることが好ましい。特に、この炭素被膜が、ラマンスペクトル分析において、1330cm−1と1580cm−1に散乱ピークを有し、それらの強度比I1330/I1580が0.7<I1330/I1580<2.0を満たすものであることが好ましい。ケイ素化合物が炭素被膜を有すれば、負極活物質粒子間の導電性を向上させることができるため、電池特性を向上させることができる。炭素被膜が強度比I1330/I1580を有するものであれば、炭素被膜に含まれる、ダイヤモンド構造を有する炭素材とグラファイト構造を有する炭素材との割合を最適化することができ、容量維持率や初回効率などの電池特性を向上できる。 Moreover, it is preferable that a silicon compound has a carbon film formed at least partially. In particular, the carbon coating is in the Raman spectrum analysis, have a scattering peak at 1330 cm -1 and 1580 cm -1, their intensity ratio I 1330 / I 1580 is 0.7 <I 1330 / I 1580 < 2.0 It is preferable to satisfy. If the silicon compound has a carbon film, the conductivity between the negative electrode active material particles can be improved, and thus the battery characteristics can be improved. If the carbon film has an intensity ratio of I 1330 / I 1580 , the ratio of the carbon material having a diamond structure and the carbon material having a graphite structure contained in the carbon film can be optimized, and the capacity retention rate And battery characteristics such as initial efficiency can be improved.

炭素被膜の形成方法としては、黒鉛等の炭素材(炭素系化合物)によってケイ素化合物を被膜する方法を挙げることができる。   Examples of the method for forming the carbon film include a method of coating a silicon compound with a carbon material (carbon compound) such as graphite.

更に、炭素被膜の含有率が、ケイ素化合物及び前記炭素被膜の合計に対し5質量%以上20質量%以下であることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the content rate of a carbon film is 5 mass% or more and 20 mass% or less with respect to the sum total of a silicon compound and the said carbon film.

このように含有率が5質量%以上であれば、電気伝導性を確実に向上させることが可能である。また、含有率が20質量%以下であれば、電池特性が向上し、電池容量が大きくなる。これらの炭素系化合物の被覆手法は特に限定されないが、糖炭化法、炭化水素ガスの熱分解法が好ましい。これらの方法であれば、ケイ素化合物の表面における、炭素被膜の被覆率を向上させることができるからである。   Thus, if content rate is 5 mass% or more, it is possible to improve electrical conductivity reliably. Moreover, if a content rate is 20 mass% or less, battery characteristics will improve and battery capacity will become large. Although the coating method of these carbon compounds is not particularly limited, a sugar carbonization method and a thermal decomposition method of hydrocarbon gas are preferable. This is because these methods can improve the coverage of the carbon film on the surface of the silicon compound.

ここで、ラマンスペクトル分析の詳細について以下に示す。顕微ラマン分析(即ち、ラマンスペクトル分析)で得られるラマンスペクトルにより、ダイヤモンド構造を有する炭素材(炭素被膜又は炭素系材料)とグラファイト構造を有する炭素材の割合を求めることができる。即ち、ダイヤモンドはラマンシフトが1330cm−1、グラファイトはラマンシフトが1580cm−1に鋭いピークを示し、その強度比により簡易的にダイヤモンド構造を有する炭素材とグラファイト構造を有する炭素材の割合を求めることができる。 Here, the details of the Raman spectrum analysis are shown below. The ratio of the carbon material having a diamond structure (carbon film or carbon-based material) and the carbon material having a graphite structure can be obtained from a Raman spectrum obtained by microscopic Raman analysis (that is, Raman spectrum analysis). That is, diamond shows a sharp peak with a Raman shift of 1330 cm −1 and graphite with a Raman shift of 1580 cm −1 , and the ratio of the carbon material having a diamond structure and the carbon material having a graphite structure is simply obtained from the intensity ratio. Can do.

ダイヤモンドは高強度、高密度、高絶縁性であり、グラファイトは電気伝導性に優れている。そのため、上記の強度比を満たす炭素材を表面に有するケイ素化合物は、上記のそれぞれの特徴が最適化され、結果として充放電時に伴う電極材料の膨張・収縮による電極破壊を防止でき、かつ導電ネットワークを有する負極活物質となる。   Diamond has high strength, high density, and high insulation, and graphite has excellent electrical conductivity. Therefore, a silicon compound having a carbon material satisfying the above strength ratio on the surface is optimized for each of the above characteristics, and as a result, it is possible to prevent electrode breakdown due to expansion / contraction of the electrode material during charge / discharge, and a conductive network The negative electrode active material having

また、本発明において、負極活物質に含まれる酸及びそのLi塩は、負極中において、ケイ素化合物周辺に存在することが望ましい。特に、上記のようにケイ素化合物が炭素被膜を有する場合、酸及びそのLi塩が、炭素被膜の外周面から検出されることが好ましい。ケイ素化合物に、より近い位置に存在すれば、電池特性を向上させる効果がより向上する。   In the present invention, it is desirable that the acid and its Li salt contained in the negative electrode active material are present around the silicon compound in the negative electrode. In particular, when the silicon compound has a carbon coating as described above, the acid and its Li salt are preferably detected from the outer peripheral surface of the carbon coating. If it exists in a position closer to the silicon compound, the effect of improving battery characteristics is further improved.

酸およびそのLi塩の所在の検出方法としては、SEM−EDX(走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型X線分光法)、TOF−SIMS(飛行時間型二次イオン質量分析法)、顕微ラマン・IR測定などがあげられる。   The detection method of the location of the acid and its Li salt includes SEM-EDX (scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscopy), TOF-SIMS (time-of-flight secondary ion mass spectrometry), micro Raman / IR Measurement and so on.

本発明において、ケイ素化合物の結晶性は低いほどよい。具体的には、ケイ素化合物のX線回折により得られる(111)結晶面に起因する回折ピークの半値幅(2θ)が1.2°以上であるとともに、その結晶面に起因する結晶子サイズが7.5nm以下であることが望ましい。結晶性の低いケイ素化合物が存在することで、電池特性を向上させることができる。また、ケイ素化合物の内部又は表面若しくはその両方に安定的なLi化合物の生成を行うことができる。   In the present invention, the lower the crystallinity of the silicon compound, the better. Specifically, the half width (2θ) of the diffraction peak attributed to the (111) crystal plane obtained by X-ray diffraction of the silicon compound is 1.2 ° or more, and the crystallite size attributed to the crystal plane is It is desirable that it is 7.5 nm or less. The presence of a silicon compound having low crystallinity can improve battery characteristics. In addition, a stable Li compound can be generated inside or on the surface of the silicon compound or both.

ケイ素化合物のメディアン径は、特に限定されないが、0.5μm以上20μm以下であることが好ましい。この範囲であれば、充放電時においてリチウムイオンの吸蔵放出がされやすくなるとともに、粒子が割れにくくなるからである。メディアン径が0.5μm以上であれば表面積が増加することがないため、電池不可逆容量を低減することができる。一方、メディアン径が20μm以下であれば、粒子が割れにくく、新生面が出にくいため好ましい。なお、メディアン径の測定における測定環境の温度は25℃としている。   The median diameter of the silicon compound is not particularly limited, but is preferably 0.5 μm or more and 20 μm or less. This is because, within this range, lithium ions are easily occluded and released during charging and discharging, and the particles are difficult to break. If the median diameter is 0.5 μm or more, the surface area does not increase, so that the battery irreversible capacity can be reduced. On the other hand, if the median diameter is 20 μm or less, it is preferable because the particles are difficult to break and a new surface is difficult to appear. In addition, the temperature of the measurement environment in the median diameter measurement is 25 ° C.

負極活物質層には、負極活物質の他に、負極導電助剤を含んでいても良い。負極導電助剤としては、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、鱗片状黒鉛等の黒鉛、ケチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーなどのうちいずれか1種以上があげられる。これらの導電助剤は、ケイ素化合物よりもメディアン径の小さい粒子状のものであることが好ましい。   The negative electrode active material layer may contain a negative electrode conductive additive in addition to the negative electrode active material. Examples of the negative electrode conductive assistant include one or more of graphite such as carbon black, acetylene black, and scaly graphite, ketjen black, carbon nanotube, and carbon nanofiber. These conductive assistants are preferably in the form of particles having a median diameter smaller than that of the silicon compound.

本発明において、図1に示すような負極活物質層12は、本発明の負極活物質に加え、さらに、炭素材料(炭素系活物質)を含んでもよい。これにより、負極活物質層12の電気抵抗を低下させるとともに、充電に伴う膨張応力を緩和することが可能となる。この炭素系活物質は、例えば、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、カーボンブラック類などがある。   In the present invention, the negative electrode active material layer 12 as shown in FIG. 1 may further contain a carbon material (carbon-based active material) in addition to the negative electrode active material of the present invention. As a result, the electrical resistance of the negative electrode active material layer 12 can be reduced, and the expansion stress associated with charging can be reduced. Examples of the carbon-based active material include pyrolytic carbons, cokes, glassy carbon fibers, organic polymer compound fired bodies, and carbon blacks.

この場合、本発明の負極は、炭素系活物質とケイ素化合物の総量に対する、ケイ素化合物の割合が5質量%以上のものであることが好ましい。このような非水電解質二次電池用負極であれば、初回効率、容量維持率が低下することがない。また、この含有量の上限は、90質量%未満であることが好ましい。   In this case, the negative electrode of the present invention preferably has a silicon compound ratio of 5% by mass or more based on the total amount of the carbon-based active material and the silicon compound. With such a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the initial efficiency and capacity retention rate do not decrease. Moreover, it is preferable that the upper limit of this content is less than 90 mass%.

負極活物質層12は、例えば塗布法で形成される。塗布法とは負極活物質粒子と上記した結着剤など、また必要に応じて導電助剤、炭素材料を混合したのち、有機溶剤や水などに分散させ塗布する方法である。   The negative electrode active material layer 12 is formed by, for example, a coating method. The coating method is a method in which a negative electrode active material particle and the above-described binder, and the like, and a conductive additive and a carbon material are mixed as necessary, and then dispersed and coated in an organic solvent or water.

[負極の製造方法]
本発明の負極を製造する方法について説明する。まず、負極に使用する負極材に含まれる負極活物質粒子の製造方法を説明する。まず、SiO(0.5≦x≦1.6)で表されるケイ素化合物を作製する。次に、ケイ素化合物にLiを挿入することにより、該ケイ素化合物の表面若しくは内部又はその両方にLi化合物を生成させてケイ素化合物を改質する。その後、ケイ素化合物を酸で処理することで、1%分散液の25℃におけるpHを9以下に制御した負極活物質粒子を得る。このように、負極活物質粒子を製造した後に、負極活物質粒子を導電助剤、結着剤および溶媒と混合し、スラリーを得る。次に、スラリーを負極集電体の表面に塗布し、乾燥させて負極活物質層を形成する。
[Production method of negative electrode]
A method for producing the negative electrode of the present invention will be described. First, the manufacturing method of the negative electrode active material particle contained in the negative electrode material used for a negative electrode is demonstrated. First, a silicon compound represented by SiO x (0.5 ≦ x ≦ 1.6) is produced. Next, by inserting Li into the silicon compound, the Li compound is generated on the surface or inside of the silicon compound or both, thereby modifying the silicon compound. Thereafter, by treating the silicon compound with an acid, negative electrode active material particles in which the pH at 25 ° C. of the 1% dispersion is controlled to 9 or less are obtained. Thus, after manufacturing negative electrode active material particle, negative electrode active material particle is mixed with a conductive support agent, a binder, and a solvent, and a slurry is obtained. Next, the slurry is applied to the surface of the negative electrode current collector and dried to form a negative electrode active material layer.

より具体的には、負極は、例えば、以下の手順により製造される。   More specifically, the negative electrode is manufactured, for example, by the following procedure.

まず、酸化珪素ガスを発生する原料を不活性ガスの存在下もしくは減圧下900℃〜1600℃の温度範囲で加熱し、酸化ケイ素ガスを発生させる。この場合、原料は金属珪素粉末と二酸化珪素粉末との混合であり、金属珪素粉末の表面酸素及び反応炉中の微量酸素の存在を考慮すると、混合モル比が、0.8<金属珪素粉末/二酸化珪素粉末<1.3の範囲であることが望ましい。粒子中のSi結晶子は仕込み範囲や気化温度の変更、また生成後の熱処理で制御される。発生したガスは吸着板に堆積される。反応炉内温度を100℃以下に下げた状態で堆積物を取出し、ボールミル、ジェットミルなどを用いて粉砕、粉末化を行う。   First, a raw material that generates silicon oxide gas is heated in a temperature range of 900 ° C. to 1600 ° C. in the presence of an inert gas or under reduced pressure to generate silicon oxide gas. In this case, the raw material is a mixture of metal silicon powder and silicon dioxide powder, and considering the surface oxygen of the metal silicon powder and the presence of trace amounts of oxygen in the reactor, the mixing molar ratio is 0.8 <metal silicon powder / It is desirable that the silicon dioxide powder is in the range of <1.3. The Si crystallites in the particles are controlled by changing the preparation range and vaporization temperature, and by heat treatment after generation. The generated gas is deposited on the adsorption plate. The deposit is taken out with the temperature in the reactor lowered to 100 ° C. or lower, and pulverized and powdered using a ball mill, a jet mill or the like.

次に、得られた粉末材料の表層に炭素被膜を生成することができるが、この工程は必須ではない。   Next, a carbon film can be formed on the surface layer of the obtained powder material, but this step is not essential.

得られた粉末材料の表層に炭素被膜を生成する手法としては、熱分解CVDが望ましい。熱分解CVDは炉内にセットした酸化ケイ素粉末と炉内に炭化水素ガスを充満させ炉内温度を昇温させる。分解温度は特に限定しないが特に1200℃以下が望ましく、より望ましいのは950℃以下である。これは、活物質粒子の不均化を抑制することが可能であるからである。   Pyrolysis CVD is desirable as a method for generating a carbon film on the surface layer of the obtained powder material. Thermal decomposition CVD fills the silicon oxide powder set in the furnace and the hydrocarbon gas into the furnace to raise the temperature in the furnace. The decomposition temperature is not particularly limited, but is particularly preferably 1200 ° C. or lower, and more preferably 950 ° C. or lower. This is because it is possible to suppress disproportionation of the active material particles.

熱分解CVDによって炭素被膜を生成する場合、例えば、炉内の圧力、温度を調節することによって、ラマンスペクトルにおいて所望のピーク強度比I1330/I1580を満たす炭素被膜を粉末材料の表層に形成することができる。 When producing a carbon film by pyrolytic CVD, for example, by adjusting the pressure and temperature in the furnace, a carbon film satisfying a desired peak intensity ratio I 1330 / I 1580 in the Raman spectrum is formed on the surface layer of the powder material. be able to.

熱分解CVDで使用する炭化水素ガスは特に限定することはないが、C組成のうち3≧nが望ましい。製造コストを低くすることができ、分解生成物の物性が良いからである。 The hydrocarbon gas used in the thermal decomposition CVD is not particularly limited, but 3 ≧ n is desirable in the C n H m composition. This is because the manufacturing cost can be lowered and the physical properties of the decomposition product are good.

次に、粉末材料のバルク内の改質を行う。バルク内改質は電気化学的にLiを挿入・脱離し得ることが望ましい。特に装置構造を限定することはないが、例えば図2に示すバルク内改質装置20を用いて、バルク内改質を行うことができる。バルク内改質装置20は、有機溶媒23で満たされた浴槽27と、浴槽27内に配置され、電源26の一方に接続された陽電極(リチウム源、改質源)21と、浴槽27内に配置され、電源26の他方に接続された粉末格納容器25と、陽電極21と粉末格納容器25との間に設けられたセパレータ24とを有している。粉末格納容器25には、酸化ケイ素の粉末22が格納される。この時、炭素粒子を、ポリアクリル酸を介して酸化ケイ素の粉末22に接着させることでスムーズな改質が得られる。   Next, modification in the bulk of the powder material is performed. It is desirable that in-bulk modification can electrochemically insert and desorb Li. Although the apparatus structure is not particularly limited, for example, the bulk reforming can be performed using the bulk reforming apparatus 20 shown in FIG. The in-bulk reformer 20 includes a bathtub 27 filled with an organic solvent 23, a positive electrode (lithium source, reforming source) 21 disposed in the bathtub 27 and connected to one of the power sources 26, And a separator 24 provided between the positive electrode 21 and the powder storage container 25. The powder storage container 25 is connected to the other side of the power source 26. The powder storage container 25 stores silicon oxide powder 22. At this time, smooth modification can be obtained by adhering the carbon particles to the silicon oxide powder 22 via polyacrylic acid.

上記のように、得られた改質粒子は、炭素被膜を含んでいなくても良い。ただし、バルク内改質処理において、より均一な制御を求める場合、電位分布の低減などが必要であり、炭素被膜が存在することが望ましい。   As described above, the obtained modified particles may not contain a carbon coating. However, when more uniform control is required in the reforming process in the bulk, it is necessary to reduce the potential distribution and the like, and it is desirable that a carbon coating exists.

浴槽27内の有機溶媒23として、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、炭酸フルオロメチルメチル、炭酸ジフルオロメチルメチルなどを用いることができる。また、有機溶媒23に含まれる電解質塩として、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)などを用いることができる。 As the organic solvent 23 in the bathtub 27, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, fluoromethyl methyl carbonate, difluoromethyl methyl carbonate, or the like can be used. As the electrolyte salt contained in the organic solvent 23, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), or the like can be used.

陽電極21はLi箔を用いてもよく、また、Li含有化合物を用いてもよい。Li含有化合物として、炭酸リチウム、酸化リチウム、コバルト酸リチウム、オリビン鉄リチウム、ニッケル酸リチウム、リン酸バナジウムリチウムなどがあげられる。   The positive electrode 21 may use a Li foil or a Li-containing compound. Examples of the Li-containing compound include lithium carbonate, lithium oxide, lithium cobaltate, lithium olivine, lithium nickelate, and lithium vanadium phosphate.

改質後のケイ素化合物を酸で処理する方法としては、例えば、ケイ素化合物を水やエタノールなどのプロトン性溶媒に分散させ、そこに酸あるいはその水溶液等を加えていく方法、あるいはケイ素化合物と酸の粉末または液体を物理的に混合する方法等が挙げられる。   As a method for treating the modified silicon compound with an acid, for example, a method in which the silicon compound is dispersed in a protic solvent such as water or ethanol and an acid or an aqueous solution thereof is added thereto, or the silicon compound and the acid are added. And a method of physically mixing the powder or liquid.

また、ケイ素化合物よりメディアン径の小さい炭素系材料を導電助剤として添加する場合、例えば、アセチレンブラックを選択して添加することができる。   Moreover, when adding the carbonaceous material whose median diameter is smaller than a silicon compound as a conductive support agent, acetylene black can be selected and added, for example.

また、負極集電体が炭素及び硫黄を90ppm以下含んでいれば、より高い電池特性の向上効果を得ることができる。   Moreover, if the negative electrode current collector contains 90 ppm or less of carbon and sulfur, higher battery characteristics can be improved.

<2.リチウムイオン二次電池>
次に、上記したリチウムイオン二次電池用負極を用いたリチウムイオン二次電池について説明する。
<2. Lithium ion secondary battery>
Next, a lithium ion secondary battery using the above-described negative electrode for a lithium ion secondary battery will be described.

[ラミネートフィルム型二次電池の構成]
図3に示すラミネートフィルム型二次電池30は、主にシート状の外装部材35の内部に巻回電極体31が収納されたものである。この巻回体は正極、負極間にセパレータを有し、巻回されたものである。また正極、負極間にセパレータを有し積層体を収納した場合も存在する。どちらの電極体においても、正極に正極リード32が取り付けられ、負極に負極リード33が取り付けられている。電極体の最外周部は保護テープにより保護されている。
[Configuration of laminated film type secondary battery]
A laminated film type secondary battery 30 shown in FIG. 3 is one in which a wound electrode body 31 is accommodated mainly in a sheet-like exterior member 35. This wound body has a separator between a positive electrode and a negative electrode and is wound. There is also a case where a separator is provided between the positive electrode and the negative electrode and a laminate is accommodated. In both electrode bodies, the positive electrode lead 32 is attached to the positive electrode, and the negative electrode lead 33 is attached to the negative electrode. The outermost peripheral part of the electrode body is protected by a protective tape.

正負極リードは、例えば外装部材35の内部から外部に向かって一方向で導出されている。正極リード32は、例えば、アルミニウムなどの導電性材料により形成され、負極リード33は、例えば、ニッケル、銅などの導電性材料により形成される。   The positive and negative electrode leads are led out in one direction from the inside of the exterior member 35 to the outside, for example. The positive electrode lead 32 is formed of a conductive material such as aluminum, and the negative electrode lead 33 is formed of a conductive material such as nickel or copper.

外装部材35は、例えば融着層、金属層、表面保護層がこの順に積層されたラミネートフィルムであり、このラミネートフィルムは融着層が電極体31と対向するように、2枚のフィルムの融着層における外周縁部同士が融着、又は接着剤などで張り合わされている。融着部は、例えばポリエチレンやポリプロピレンなどのフィルムであり、金属部はアルミ箔などである。保護層は例えば、ナイロンなどである。   The exterior member 35 is a laminate film in which, for example, a fusion layer, a metal layer, and a surface protective layer are laminated in this order. The laminate film is formed by fusing two films so that the fusion layer faces the electrode body 31. The outer peripheral edge portions in the adhesion layer are bonded together with an adhesive or the like. The fused part is, for example, a film such as polyethylene or polypropylene, and the metal part is aluminum foil or the like. The protective layer is, for example, nylon.

外装部材35と正負極リードとの間には、外気侵入防止のため密着フィルム34が挿入されている。この材料は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン樹脂である。   An adhesion film 34 is inserted between the exterior member 35 and the positive and negative electrode leads to prevent intrusion of outside air. This material is, for example, polyethylene, polypropylene, or polyolefin resin.

[正極]
正極は、例えば、図1の負極10と同様に、正極集電体の両面又は片面に正極活物質層を有している。
[Positive electrode]
The positive electrode has, for example, a positive electrode active material layer on both sides or one side of the positive electrode current collector, similarly to the negative electrode 10 of FIG.

正極集電体は、例えば、アルミニウムなどの導電性材により形成されている。   The positive electrode current collector is formed of, for example, a conductive material such as aluminum.

正極活物質層は、リチウムイオンの吸蔵放出可能な正極材のいずれか1種又は2種以上を含んでおり、設計に応じて結着剤、導電助剤、分散剤などの他の材料を含んでいても良い。この場合、結着剤、導電助剤に関する詳細は、例えば既に記述した負極結着剤、負極導電助剤と同様である。   The positive electrode active material layer includes one or more positive electrode materials capable of occluding and releasing lithium ions, and includes other materials such as a binder, a conductive additive, and a dispersant depending on the design. You can leave. In this case, details regarding the binder and the conductive additive are the same as, for example, the negative electrode binder and the negative electrode conductive additive already described.

正極材料としては、リチウム含有化合物が望ましい。このリチウム含有化合物は、例えばリチウムと遷移金属元素からなる複合酸化物、又はリチウムと遷移金属元素を有するリン酸化合物があげられる。これら記述される正極材の中でもニッケル、鉄、マンガン、コバルトの少なくとも1種以上を有する化合物が好ましい。これらの化学式として、例えば、LiあるいはLiPOで表される。式中、M、Mは少なくとも1種以上の遷移金属元素を示す。x、yの値は電池充放電状態によって異なる値を示すが、一般的に0.05≦x≦1.10、0.05≦y≦1.10で示される。 As the positive electrode material, a lithium-containing compound is desirable. Examples of the lithium-containing compound include a composite oxide composed of lithium and a transition metal element, or a phosphate compound having lithium and a transition metal element. Among these described positive electrode materials, compounds having at least one of nickel, iron, manganese, and cobalt are preferable. These chemical formulas are represented by, for example, Li x M 1 O 2 or Li y M 2 PO 4 . In the formula, M 1 and M 2 represent at least one transition metal element. The values of x and y vary depending on the battery charge / discharge state, but are generally expressed as 0.05 ≦ x ≦ 1.10 and 0.05 ≦ y ≦ 1.10.

リチウムと遷移金属元素とを有する複合酸化物としては、例えば、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)、リチウムニッケル複合酸化物(LiNiO)、リチウムと遷移金属元素とを有するリン酸化合物としては、例えば、リチウム鉄リン酸化合物(LiFePO)あるいはリチウム鉄マンガンリン酸化合物(LiFe1−uMnPO(0<u<1))などが挙げられる。これらの正極材を用いれば、高い電池容量が得られるとともに、優れたサイクル特性も得られるからである。 Examples of the composite oxide having lithium and a transition metal element include lithium cobalt composite oxide (Li x CoO 2 ), lithium nickel composite oxide (Li x NiO 2 ), and phosphoric acid having lithium and a transition metal element. Examples of the compound include a lithium iron phosphate compound (LiFePO 4 ) and a lithium iron manganese phosphate compound (LiFe 1-u Mn u PO 4 (0 <u <1)). This is because, when these positive electrode materials are used, a high battery capacity can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained.

[負極]
負極は、上記した図1のリチウムイオン二次電池用負極10と同様の構成を有し、例えば、集電体11の両面に負極活物質層12を有している。この負極は、正極活物質剤から得られる電気容量(電池として充電容量)に対して、負極充電容量が大きくなることが好ましい。負極上でのリチウム金属の析出を抑制することができるためである。
[Negative electrode]
The negative electrode has the same configuration as the above-described negative electrode 10 for a lithium ion secondary battery in FIG. 1. For example, the negative electrode has negative electrode active material layers 12 on both surfaces of the current collector 11. The negative electrode preferably has a negative electrode charge capacity larger than the electric capacity (charge capacity as a battery) obtained from the positive electrode active material agent. This is because the deposition of lithium metal on the negative electrode can be suppressed.

正極活物質層は、正極集電体の両面の一部に設けられており、負極活物質層も負極集電体の両面の一部に設けられている。この場合、例えば、負極集電体上に設けられた負極活物質層は対向する正極活物質層が存在しない領域が設けられている。安定した電池設計を行うためである。   The positive electrode active material layer is provided on part of both surfaces of the positive electrode current collector, and the negative electrode active material layer is also provided on part of both surfaces of the negative electrode current collector. In this case, for example, the negative electrode active material layer provided on the negative electrode current collector is provided with a region where there is no opposing positive electrode active material layer. This is for a stable battery design.

非対向領域、即ち、上記の負極活物質層と正極活物質層とが対向しない領域では、充放電の影響をほとんど受けることが無い。そのため負極活物質層の状態が形成直後のまま維持される。これによって負極活物質の組成など、充放電の有無に依存せずに再現性良く組成などを正確に調べることができる。   In the non-opposing region, that is, the region where the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer do not face each other, there is almost no influence of charge / discharge. Therefore, the state of the negative electrode active material layer is maintained as it is immediately after formation. This makes it possible to accurately examine the composition with good reproducibility without depending on the presence or absence of charge / discharge, such as the composition of the negative electrode active material.

[セパレータ]
セパレータは正極と負極を隔離し、両極接触に伴う電流短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。このセパレータは、例えば合成樹脂、あるいはセラミックからなる多孔質膜により形成されており、2種以上の多孔質膜が積層された積層構造を有しても良い。合成樹脂として例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどが挙げられる。
[Separator]
The separator separates the positive electrode and the negative electrode, and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit due to contact between the two electrodes. This separator is formed of, for example, a porous film made of synthetic resin or ceramic, and may have a laminated structure in which two or more kinds of porous films are laminated. Examples of the synthetic resin include polytetrafluoroethylene, polypropylene, and polyethylene.

[電解液]
活物質層の少なくとも一部、又はセパレータには液状の電解質(電解液)が含浸されている。この電解液は、溶媒中に電解質塩が溶解されており、添加剤など他の材料を含んでいても良い。
[Electrolyte]
At least a part of the active material layer or the separator is impregnated with a liquid electrolyte (electrolytic solution). This electrolytic solution has an electrolyte salt dissolved in a solvent, and may contain other materials such as additives.

溶媒は、例えば非水溶媒を用いることができる。非水溶媒としては、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、炭酸メチルプロピル、1,2−ジメトキシエタン、又はテトラヒドロフランが挙げられる。   For example, a non-aqueous solvent can be used as the solvent. Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, and tetrahydrofuran.

この中でも、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチルのうちの少なくとも1種以上を用いることが望ましい。より良い特性が得られるからである。またこの場合、炭酸エチレン、炭酸プロピレンなどの高粘度溶媒と、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチルなどの低粘度溶媒を組み合わせるとより優位な特性を得ることができる。これは、電解質塩の解離性やイオン移動度が向上するためである。   Among these, it is desirable to use at least one of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. This is because better characteristics can be obtained. In this case, more advantageous characteristics can be obtained by combining a high viscosity solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate and a low viscosity solvent such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate or diethyl carbonate. This is because the dissociation property and ion mobility of the electrolyte salt are improved.

溶媒添加物として、不飽和炭素結合環状炭酸エステルを含んでいることが好ましい。充放電時に負極表面に安定な被膜が形成され、電解液の分解反応が抑制できるからである。不飽和炭素結合環状炭酸エステルとして、例えば炭酸ビニレン又は炭酸ビニルエチレンなどがあげられる。   The solvent additive preferably contains an unsaturated carbon bond cyclic carbonate. This is because a stable film is formed on the surface of the negative electrode during charging and discharging, and the decomposition reaction of the electrolytic solution can be suppressed. Examples of the unsaturated carbon bond cyclic ester carbonate include vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate.

また溶媒添加物として、スルトン(環状スルホン酸エステル)を含んでいることが好ましい。電池の化学的安定性が向上するからである。スルトンとしては、例えばプロパンスルトン、プロペンスルトンが挙げられる。   The solvent additive preferably contains sultone (cyclic sulfonic acid ester). This is because the chemical stability of the battery is improved. Examples of sultone include propane sultone and propene sultone.

さらに、溶媒は、酸無水物を含んでいることが好ましい。電解液の化学的安定性が向上するからである。酸無水物としては、例えば、プロパンジスルホン酸無水物が挙げられる。   Furthermore, it is preferable that the solvent contains an acid anhydride. This is because the chemical stability of the electrolytic solution is improved. Examples of the acid anhydride include propanedisulfonic acid anhydride.

電解質塩は、例えば、リチウム塩などの軽金属塩のいずれか1種類以上含むことができる。リチウム塩として、例えば、次の材料があげられる。六フッ化リン酸リチウム(LiPF)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)などが挙げられる。 The electrolyte salt can contain, for example, any one or more of light metal salts such as lithium salts. Examples of the lithium salt include the following materials. Examples thereof include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ).

電解質塩の含有量は、溶媒に対して0.5mol/kg以上2.5mol/kg以下であることが好ましい。高いイオン伝導性が得られるからである。   The content of the electrolyte salt is preferably 0.5 mol / kg or more and 2.5 mol / kg or less with respect to the solvent. This is because high ionic conductivity is obtained.

[ラミネートフィルム型二次電池の製造方法]
最初に上記した正極材を用い正極電極を作製する。まず、正極活物質と、必要に応じて結着剤、導電助剤などを混合し正極合剤としたのち、有機溶剤に分散させ正極合剤スラリーとする。続いて、ナイフロールまたはダイヘッドを有するダイコーターなどのコーティング装置で正極集電体に合剤スラリーを塗布し、熱風乾燥させて正極活物質層を得る。最後に、ロールプレス機などで正極活物質層を圧縮成型する。この時、加熱を行っても良い。また、圧縮、加熱を複数回繰り返しても良い。
[Production method of laminated film type secondary battery]
First, a positive electrode is manufactured using the positive electrode material described above. First, a positive electrode active material and, if necessary, a binder, a conductive additive and the like are mixed to form a positive electrode mixture, and then dispersed in an organic solvent to form a positive electrode mixture slurry. Subsequently, the mixture slurry is applied to the positive electrode current collector with a coating apparatus such as a die coater having a knife roll or a die head, and dried with hot air to obtain a positive electrode active material layer. Finally, the positive electrode active material layer is compression molded with a roll press or the like. At this time, heating may be performed. Further, compression and heating may be repeated a plurality of times.

次に、上記したリチウムイオン二次電池用負極10の作製と同様の作業手順を用い、負極集電体に負極活物質層を形成し負極を作製する。   Next, a negative electrode is produced by forming a negative electrode active material layer on the negative electrode current collector, using the same operation procedure as the production of the negative electrode 10 for a lithium ion secondary battery described above.

正極及び負極を上記した同様の作製手順により作製する。この場合、正極及び負極集電体の両面にそれぞれの活物質層を形成することができる。この時、どちらの電極においても両面部の活物質塗布長がずれていても良い(図1を参照)。   The positive electrode and the negative electrode are manufactured by the same manufacturing procedure as described above. In this case, each active material layer can be formed on both surfaces of the positive electrode and the negative electrode current collector. At this time, the active material application length of both surface portions may be shifted in either electrode (see FIG. 1).

続いて、電解液を調整する。続いて、超音波溶接などにより、正極集電体に正極リード32を取り付けると共に、負極集電体に負極リード33を取り付ける。続いて、正極と負極とをセパレータを介して積層、又は巻回させて巻回電極体を作成し、その最外周部に保護テープを接着させる。次に、扁平な形状となるように巻回体を成型する。続いて、折りたたんだフィルム状の外装部材35の間に巻回電極体を挟み込んだ後、熱融着法により外装部材の絶縁部同士を接着させ、一方向のみ解放状態にて、巻回電極体を封入する。正極リード32、及び負極リード33と外装部材35の間に密着フィルム34を挿入する。解放部から上記調整した電解液を所定量投入し、真空含浸を行う。含浸後、解放部を真空熱融着法により接着させる。   Subsequently, the electrolytic solution is adjusted. Subsequently, the positive electrode lead 32 is attached to the positive electrode current collector and the negative electrode lead 33 is attached to the negative electrode current collector by ultrasonic welding or the like. Then, a positive electrode and a negative electrode are laminated | stacked or wound through a separator, a wound electrode body is created, and a protective tape is adhere | attached on the outermost periphery part. Next, the wound body is molded so as to have a flat shape. Subsequently, after sandwiching the wound electrode body between the folded film-shaped exterior member 35, the insulating portions of the exterior member are bonded to each other by a thermal fusion method, and the wound electrode body is released in only one direction. Enclose. The adhesion film 34 is inserted between the positive electrode lead 32 and the negative electrode lead 33 and the exterior member 35. A predetermined amount of the adjusted electrolytic solution is introduced from the release portion, and vacuum impregnation is performed. After impregnation, the release part is bonded by a vacuum heat fusion method.

以上のようにして、ラミネートフィルム型二次電池30を製造することができる。   The laminated film type secondary battery 30 can be manufactured as described above.

以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1−1)
以下の手順により、図3に示したラミネートフィルム型の二次電池30を作製した。
(Example 1-1)
The laminate film type secondary battery 30 shown in FIG. 3 was produced by the following procedure.

最初に正極を作製した。正極活物質はリチウムコバルト複合酸化物であるLiCoOを95質量部と、正極導電助剤2.5質量部と、正極結着剤(ポリフッ化ビニリデン:Pvdf)2.5質量部とを混合し正極合剤とした。続いて正極合剤を有機溶剤(N−メチル−2−ピロリドン:NMP)に分散させてペースト状のスラリーとした。続いてダイヘッドを有するコーティング装置で正極集電体の両面にスラリーを塗布し、熱風式乾燥装置で乾燥した。この時正極集電体は厚み15μmを用いた。最後にロールプレスで圧縮成型を行った。 First, a positive electrode was produced. The positive electrode active material is a mixture of 95 parts by mass of LiCoO 2 which is a lithium cobalt composite oxide, 2.5 parts by mass of a positive electrode conductive additive, and 2.5 parts by mass of a positive electrode binder (polyvinylidene fluoride: Pvdf). A positive electrode mixture was obtained. Subsequently, the positive electrode mixture was dispersed in an organic solvent (N-methyl-2-pyrrolidone: NMP) to obtain a paste slurry. Subsequently, the slurry was applied to both surfaces of the positive electrode current collector with a coating apparatus having a die head, and dried with a hot air drying apparatus. At this time, the positive electrode current collector had a thickness of 15 μm. Finally, compression molding was performed with a roll press.

次に負極を作成した。負極活物質を作製するため、まず金属ケイ素と二酸化ケイ素を混合した原料(気化出発材とも称する)を反応炉へ設置し、10Paの真空で堆積し、十分に冷却した後、堆積物を取出しボールミルで粉砕した。粒径を調整した後、熱分解CVDを行うことで炭素被膜を得た。作成した粉末はプロピレンカーボネート及びエチレンカーボネートの1:1混合溶媒(六フッ化リン酸リチウム:LiPFを1.3mol/kg含む)中で電気化学法を用いバルク改質を行った。続いて、改質後のケイ素化合物を、ポリアクリル酸スラリーに浸して酸処理した。次に、酸処理後のケイ素化合物を減圧下で乾燥処理した。 Next, a negative electrode was prepared. In order to produce a negative electrode active material, first, a raw material (also referred to as a vaporization starting material) mixed with metallic silicon and silicon dioxide is placed in a reaction furnace, deposited in a vacuum of 10 Pa, sufficiently cooled, and then the deposit is taken out and ball milled Crushed with. After adjusting the particle diameter, pyrolytic CVD was performed to obtain a carbon coating. The prepared powder was subjected to bulk modification using an electrochemical method in a 1: 1 mixed solvent of propylene carbonate and ethylene carbonate (containing 1.3 mol / kg of lithium hexafluorophosphate: LiPF 6 ). Subsequently, the modified silicon compound was immersed in a polyacrylic acid slurry and acid-treated. Next, the acid-treated silicon compound was dried under reduced pressure.

酸処理及び乾燥後のケイ素化合物は、内部にLiSiO、LiSiOを含み、その表層には炭酸リチウム(LiCO)が含まれていた。ケイ素化合物SiOのxの値は0.5、ケイ素化合物のメディアン径D50は5μmであった。また、ケイ素化合物は、X線回折により得られる(111)結晶面に起因する回折ピークの半値幅(2θ)が1.85°であり、その結晶面(111)に起因する結晶子サイズは4.62nmであった。また、炭素被膜の含有率は、ケイ素化合物及び炭素被膜の合計に対し5質量%、炭素被膜の膜厚は100nm、炭素被膜のケイ素化合物表面における被覆率は80%であった。また、炭素被膜を被覆されたケイ素化合物を有する負極活物質粒子の1%分散液の25℃におけるpHは8.5であった。負極活物質粒子に含まれる酸及びそのLi塩は、Li共役塩を含むポリアクリル酸であり、その濃度はケイ素化合物に対し10質量%の割合で含まれていた。 The silicon compound after acid treatment and drying contained Li 4 SiO 4 and Li 2 SiO 3 inside, and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) was contained in the surface layer thereof. The value x of the silicon compound SiO x was 0.5, and the median diameter D 50 of the silicon compound was 5 μm. The silicon compound has a half-value width (2θ) of a diffraction peak due to the (111) crystal plane obtained by X-ray diffraction of 1.85 °, and the crystallite size due to the crystal plane (111) is 4 .62 nm. Moreover, the content rate of the carbon film was 5 mass% with respect to the sum total of a silicon compound and a carbon film, the film thickness of the carbon film was 100 nm, and the coverage of the silicon film surface of the carbon film was 80%. The pH at 25 ° C. of a 1% dispersion of negative electrode active material particles having a silicon compound coated with a carbon coating was 8.5. The acid and its Li salt contained in the negative electrode active material particles were polyacrylic acid containing a Li conjugate salt, and the concentration thereof was contained at a ratio of 10% by mass with respect to the silicon compound.

なお、pHの測定に使用した負極活物質粒子の1%分散液は、ポリアクリル酸による酸処理及び乾燥後のケイ素系化合物の粉末の一部を精製水に混合し、2分振り混ぜて作製した。そして、作製後、10分静置してから、pH測定を行った。pH測定器は堀場製作所製F−71を用い、pH測定前に標準溶液で校正を行った。   A 1% dispersion of negative electrode active material particles used for pH measurement was prepared by mixing a part of silicon compound powder after acid treatment with polyacrylic acid and drying into purified water and shaking for 2 minutes. did. And after preparation, after leaving still for 10 minutes, pH measurement was performed. The pH measuring device was F-71 manufactured by Horiba, Ltd., and calibration was performed with a standard solution before pH measurement.

続いて、負極活物質粒子(上記ポリアクリル酸による酸処理及び乾燥後のケイ素系化合物の粉末)と負極結着剤1(ポリアクリル酸(以下、PAAとも称する))、負極結着剤2(カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩(以下、CMC−Naとも称する))、負極結着剤3(スチレンブタジエンゴム(以下、SBRとも称する))、導電助剤1(鱗片状黒鉛)、導電助剤2(アセチレンブラック)、導電助剤3(カーボンナノチューブ)とを91:1:2.5:2.5:1:0.5:1.5の乾燥質量比で混合したのち、水で希釈してペースト状の負極合剤スラリーとした。負極結着剤として用いたポリアクリル酸の溶媒としては、水を用いた。続いて、コーティング装置で負極集電体の両面に負極合剤スラリーを塗布してから乾燥させた。この負極集電体としては、電解銅箔(厚さ=15μm)を用いた。最後に、真空雰囲気中90℃で1時間焼成した。これにより、負極活物質層が形成される。   Subsequently, negative electrode active material particles (powder of silicon compound after acid treatment with polyacrylic acid and dried), negative electrode binder 1 (polyacrylic acid (hereinafter also referred to as PAA)), negative electrode binder 2 ( Sodium salt of carboxymethyl cellulose (hereinafter also referred to as CMC-Na), negative electrode binder 3 (styrene butadiene rubber (hereinafter also referred to as SBR)), conductive auxiliary agent 1 (scalar graphite), conductive auxiliary agent 2 (acetylene) Black) and conductive additive 3 (carbon nanotubes) at a dry mass ratio of 91: 1: 2.5: 2.5: 1: 0.5: 1.5, and then diluted with water to form a paste Negative electrode mixture slurry. Water was used as a solvent for polyacrylic acid used as the negative electrode binder. Subsequently, the negative electrode mixture slurry was applied to both surfaces of the negative electrode current collector with a coating apparatus and then dried. As this negative electrode current collector, an electrolytic copper foil (thickness = 15 μm) was used. Finally, it was baked at 90 ° C. for 1 hour in a vacuum atmosphere. Thereby, a negative electrode active material layer is formed.

次に、溶媒(4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)、エチレンカーボネート(EC)及びジメチルカーボネート(DMC))を混合したのち、電解質塩(六フッ化リン酸リチウム:LiPF)を溶解させて電解液を調製した。この場合には、溶媒の組成を体積比でFEC:EC:DMC=10:20:70とし、電解質塩の含有量を溶媒に対して1.0mol/kgとした。 Next, after mixing a solvent (4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC), ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC)), an electrolyte salt (lithium hexafluorophosphate: LiPF) 6 ) was dissolved to prepare an electrolytic solution. In this case, the composition of the solvent was FEC: EC: DMC = 10: 20: 70 by volume ratio, and the content of the electrolyte salt was 1.0 mol / kg with respect to the solvent.

次に、以下のようにして二次電池を組み立てた。最初に、正極集電体の一端にアルミリードを超音波溶接し、負極集電体にはニッケルリードを溶接した。続いて、正極、セパレータ、負極、セパレータをこの順に積層し、長手方向に巻回させ巻回電極体を得た。その捲き終わり部分をPET保護テープで固定した。セパレータは多孔性ポリプロピレンを主成分とするフィルムにより多孔性ポリエチレンを主成分とするフィルムに挟まれた積層フィルム12μmを用いた。続いて、外装部材間に電極体を挟んだのち、一辺を除く外周縁部同士を熱融着し、内部に電極体を収納した。外装部材はナイロンフィルム、アルミ箔及び、ポリプロピレンフィルムが積層されたアルミラミネートフィルムを用いた。続いて、開口部から調整した電解液を注入し、真空雰囲気下で含浸した後、熱融着し封止した。   Next, a secondary battery was assembled as follows. First, an aluminum lead was ultrasonically welded to one end of the positive electrode current collector, and a nickel lead was welded to the negative electrode current collector. Subsequently, a positive electrode, a separator, a negative electrode, and a separator were laminated in this order and wound in the longitudinal direction to obtain a wound electrode body. The end portion was fixed with a PET protective tape. As the separator, a laminated film of 12 μm sandwiched between a film mainly composed of porous polyethylene and a film mainly composed of porous polypropylene was used. Subsequently, after sandwiching the electrode body between the exterior members, the outer peripheral edges except for one side were heat-sealed, and the electrode body was housed inside. As the exterior member, a nylon film, an aluminum foil, and an aluminum laminate film in which a polypropylene film was laminated were used. Subsequently, the prepared electrolyte was injected from the opening, impregnated in a vacuum atmosphere, and then heat-sealed and sealed.

(実施例1−2〜1−5、比較例1−1、比較例1−2)
ケイ素化合物のバルク内酸素量を調整したことを除き、実施例1−1と同様に、二次電池の製造を行った。この場合、気化出発材の比率や温度を変化させることで、酸素量を調整した。実施例1−1〜1−5、比較例1−1、1−2における、SiOで表されるケイ素化合物のxの値を表1中に示した。
(Examples 1-2 to 1-5, Comparative Example 1-1, Comparative Example 1-2)
A secondary battery was manufactured in the same manner as Example 1-1 except that the amount of oxygen in the bulk of the silicon compound was adjusted. In this case, the amount of oxygen was adjusted by changing the ratio and temperature of the vaporized starting material. The values of x of the silicon compounds represented by SiO x in Examples 1-1 to 1-5 and Comparative Examples 1-1 and 1-2 are shown in Table 1.

実施例1−1〜1−5、比較例1−1、1−2の二次電池のサイクル特性(維持率%)、及び初回充放電特性(初回効率%)を調べたところ、表1に示した結果が得られた。   When the cycle characteristics (maintenance rate%) and the initial charge / discharge characteristics (initial efficiency%) of the secondary batteries of Examples 1-1 to 1-5 and Comparative Examples 1-1 and 1-2 were examined, Table 1 shows The results shown are obtained.

サイクル特性については、以下のようにして調べた。最初に電池安定化のため25℃の雰囲気下、2サイクル充放電を行い、2サイクル目の放電容量を測定した。続いて総サイクル数が100サイクルとなるまで充放電を行い、その都度放電容量を測定した。最後に100サイクル目の放電容量を2サイクル目の放電容量で割り、%表示のため100を掛け、容量維持率(以下では単に維持率と呼ぶ場合もある)を算出した。サイクル条件として、4.3Vに達するまで定電流密度、2.5mA/cmで充電し、4.3Vの電圧に達した段階で4.3V定電圧で電流密度が0.25mA/cmに達するまで充電した。また放電時は2.5mA/cmの定電流密度で電圧が3.0Vに達するまで放電した。 The cycle characteristics were examined as follows. First, in order to stabilize the battery, charge / discharge was performed for 2 cycles in an atmosphere at 25 ° C., and the discharge capacity at the second cycle was measured. Subsequently, charge and discharge were performed until the total number of cycles reached 100, and the discharge capacity was measured each time. Finally, the discharge capacity at the 100th cycle was divided by the discharge capacity at the 2nd cycle and multiplied by 100 for% display, and the capacity maintenance rate (hereinafter, sometimes simply referred to as the maintenance rate) was calculated. As cycling conditions, a constant current density until reaching 4.3V, and charged at 2.5 mA / cm 2, current density 4.3V constant voltage at the stage of reaching the voltage of 4.3V is to 0.25 mA / cm 2 Charged until it reached. During discharging, discharging was performed at a constant current density of 2.5 mA / cm 2 until the voltage reached 3.0V.

初回充放電特性を調べる場合には、初回効率(以下では初期効率と呼ぶ場合もある)を算出した。初回効率は、初回効率(%)=(初回放電容量/初回充電容量)×100で表される式から算出した。雰囲気温度は、サイクル特性を調べた場合と同様にした。充放電条件はサイクル特性の0.2倍で行った。すなわち、4.3Vに達するまで定電流密度、0.5mA/cmで充電し、電圧が4.3Vに達した段階で4.3V定電圧で電流密度が0.05mA/cmに達するまで充電し、放電時は0.5mA/cmの定電流密度で電圧が3.0Vに達するまで放電した。 When examining the initial charge / discharge characteristics, the initial efficiency (hereinafter sometimes referred to as initial efficiency) was calculated. The initial efficiency was calculated from an equation represented by initial efficiency (%) = (initial discharge capacity / initial charge capacity) × 100. The ambient temperature was the same as when the cycle characteristics were examined. The charge / discharge conditions were 0.2 times the cycle characteristics. That is, a constant current density until reaching 4.3V, and charged at 0.5 mA / cm 2, at 4.3V constant voltage at the stage where the voltage reaches 4.3V until the current density reached 0.05 mA / cm 2 The battery was charged and discharged at a constant current density of 0.5 mA / cm 2 until the voltage reached 3.0V.

下記表1から表7に示される維持率及び初回効率は、天然黒鉛(例えば平均粒径20μm)等の炭素系活物質を含有せず、炭素被膜を有するケイ素化合物のみを負極活物質として使用した場合の維持率及び初回効率、すなわち、ケイ素系化合物の維持率及び初回効率を示す。これにより、ケイ素系化合物の変化(酸素量、含まれるLi化合物、含まれる酸及びそのLi塩、pH、結晶性、メディアン径の変化)又は炭素被膜の含有率の変化のみに依存した維持率及び初回効率の変化を測定することができた。   The maintenance rates and initial efficiency shown in Tables 1 to 7 below do not contain a carbon-based active material such as natural graphite (for example, an average particle size of 20 μm), and only a silicon compound having a carbon coating was used as the negative electrode active material. The maintenance rate and initial efficiency in the case, that is, the maintenance rate and initial efficiency of the silicon-based compound are shown. As a result, the maintenance rate depends only on the change in the silicon-based compound (oxygen content, the included Li compound, the included acid and its Li salt, pH, crystallinity, median diameter change) or the change in the carbon film content. The change in the initial efficiency could be measured.

Figure 0006215804
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表1に示すように、SiOxで表わされるケイ素化合物において、xの値が、0.5≦x≦1.6の範囲外の場合、電池特性が悪化した。例えば、比較例1−1に示すように、酸素が十分にない場合(x=0.3)初回効率が向上するが、容量維持率が著しく悪化する。一方、比較例1−2に示すように、酸素量が多い場合(x=1.8)導電性の低下が生じ維持率、初回効率とも低下した。   As shown in Table 1, in the silicon compound represented by SiOx, when the value of x was outside the range of 0.5 ≦ x ≦ 1.6, the battery characteristics deteriorated. For example, as shown in Comparative Example 1-1, when there is not enough oxygen (x = 0.3), the initial efficiency is improved, but the capacity retention rate is significantly deteriorated. On the other hand, as shown in Comparative Example 1-2, when the amount of oxygen was large (x = 1.8), the conductivity decreased, and both the maintenance rate and the initial efficiency decreased.

(実施例2−1〜実施例2−6、比較例2−1)
基本的に実施例1−3と同様に二次電池の製造を行ったが、SiOxで表わされるケイ素化合物において、Liドープ処理(バルク内改質)の条件、すなわち、Liドープの処理方法を変化させ、含まれるLi化合物種を変化させた。実施例2−1〜実施例2−6、比較例2−1の二次電池のサイクル特性及び初回充放電特性を調べたところ、表2に示した結果が得られた。
(Example 2-1 to Example 2-6, Comparative Example 2-1)
A secondary battery was manufactured basically in the same manner as in Example 1-3. However, in the silicon compound represented by SiOx, the condition of Li doping treatment (in-bulk modification), that is, the treatment method of Li doping was changed. And the contained Li compound species were changed. When the cycle characteristics and the initial charge / discharge characteristics of the secondary batteries of Example 2-1 to Example 2-6 and Comparative Example 2-1 were examined, the results shown in Table 2 were obtained.

Figure 0006215804
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表2に示すように、実施例2−1〜2−6のLi化合物を含むケイ素化合物は、比較例2−1のLi化合物を含まないケイ素化合物に比べて、良好な容量維持率および初回効率を有する。また、Li化合物として、特にLiCO、LiSiO、LiSiOなどを含むことが望ましく、これらのLi化合物をより多くの種類含むことが、サイクル特性及び容量維持率を向上させるため望ましい。 As shown in Table 2, the silicon compound containing the Li compounds of Examples 2-1 to 2-6 has a better capacity retention ratio and the initial efficiency than the silicon compound not containing the Li compound of Comparative Example 2-1. Have In addition, it is desirable to include Li 2 CO 3 , Li 2 SiO 3 , Li 4 SiO 4 and the like as the Li compound. Inclusion of more types of these Li compounds improves cycle characteristics and capacity retention. Therefore it is desirable.

(実施例3−1〜実施例3−5、比較例3−1、比較例3−2)
ケイ素化合物に含まれる酸及びLi塩を表3に示すように変化させたこと以外、実施例1−3と同様に二次電池の製造を行った。ケイ素化合物に含まれる酸及びLi塩は、ケイ素化合物に作用させる酸成分を変えることで変化させた。なお、比較例3−1では、ケイ素化合物の酸処理を行わず、ケイ素化合物に酸及びそのLi塩を含ませなかった。実施例3−1〜実施例3−5、比較例3−1、比較例3−2の二次電池のサイクル特性及び初回充放電特性を調べたところ、表3に示した結果が得られた。
(Example 3-1 to Example 3-5, Comparative Example 3-1, Comparative Example 3-2)
A secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1-3 except that the acid and Li salt contained in the silicon compound were changed as shown in Table 3. The acid and Li salt contained in the silicon compound were changed by changing the acid component that acts on the silicon compound. In Comparative Example 3-1, acid treatment of the silicon compound was not performed, and the acid and its Li salt were not included in the silicon compound. When the cycle characteristics and initial charge / discharge characteristics of the secondary batteries of Example 3-1 to Example 3-5, Comparative Example 3-1, and Comparative Example 3-2 were examined, the results shown in Table 3 were obtained. .

Figure 0006215804
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表3からわかるように、ケイ素化合物がLi化合物を含まない比較例2−1では、負極活物質粒子の、1%分散液の25℃におけるpHが9以下であっても、ケイ素化合物がLi化合物を含むものよりも電池特性が悪化してしまう。また、pHが9より大きい比較例3−1では、容量維持率が悪化した。ケイ素化合物が含有する酸及びそのLi共役塩を変化させたところ、酸処理しないものと比較し、酸を加える方が好ましく、弱酸、有機酸、カルボキシ基を有する高分子酸の順に、容量維持率及び初回効率の増加量が大きくなっていった。これは、弱酸で処理することで活物質の変質を防ぐことができ、有機酸を用いることでさらに水系スラリーへのなじみが向上し、カルボキシ基を持つ高分子酸を用いることでケイ素化合物表面の保護作用を持たせることが可能なためである。   As can be seen from Table 3, in Comparative Example 2-1, in which the silicon compound does not contain a Li compound, the silicon compound is a Li compound even if the 1% dispersion of negative electrode active material particles has a pH of 9 or less at 25 ° C. The battery characteristics will be worse than those containing. Moreover, in Comparative Example 3-1, in which the pH is greater than 9, the capacity retention rate deteriorated. When the acid contained in the silicon compound and its Li conjugate salt are changed, it is preferable to add an acid compared to the acid-free one, and the capacity retention rate in the order of weak acid, organic acid, and polymer acid having a carboxy group. And the amount of increase in the initial efficiency increased. This can prevent the active material from being altered by treatment with a weak acid, and the use of an organic acid further improves the familiarity with the aqueous slurry, and the use of a polymer acid having a carboxy group improves the surface of the silicon compound. This is because a protective action can be provided.

(実施例4−1〜実施例4−8)
ケイ素化合物の結晶性を変化させた他は、実施例1−3と同様に二次電池の製造を行った。結晶性の変化はLiの挿入、脱離後の非大気雰囲気下の熱処理で制御可能である。実施例4−1〜4−8のケイ素系活物質の半値幅を表4に示した。実施例4−8では半値幅を20.221°と算出しているが、解析ソフトを用いフィッティングした結果であり、実質的にピークは得られていない。よって実施例4−8のケイ素系活物質は、実質的に非晶質であると言える。実施例4−1〜実施例4−8の二次電池のサイクル特性及び初回充放電特性を調べたところ、表4に示した結果が得られた。
(Example 4-1 to Example 4-8)
A secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1-3 except that the crystallinity of the silicon compound was changed. The change in crystallinity can be controlled by heat treatment in a non-atmospheric atmosphere after Li insertion and desorption. Table 4 shows the half widths of the silicon-based active materials of Examples 4-1 to 4-8. In Example 4-8, the half-value width is calculated to be 20.221 °, but this is a result of fitting using analysis software, and a peak is not substantially obtained. Therefore, it can be said that the silicon-based active material of Example 4-8 is substantially amorphous. When the cycle characteristics and the initial charge / discharge characteristics of the secondary batteries of Example 4-1 to Example 4-8 were examined, the results shown in Table 4 were obtained.

Figure 0006215804
Figure 0006215804

表4からわかるように、ケイ素化合物の結晶性を変化させたところ、それらの結晶性に応じて容量維持率及び初回効率が変化した。特にSi(111)面に起因する結晶子サイズ7.5nm以下の低結晶性材料で高い容量維持率となる。特に非結晶領域では最も良い容量維持率が得られる。   As can be seen from Table 4, when the crystallinity of the silicon compound was changed, the capacity retention ratio and the initial efficiency changed according to the crystallinity. In particular, a high capacity retention ratio is obtained with a low crystalline material having a crystallite size of 7.5 nm or less due to the Si (111) plane. In particular, the best capacity retention ratio can be obtained in the amorphous region.

(実施例5−1〜実施例5−4)
ケイ素化合物のメディアン径を調節した他は、実施例1−3と同様に二次電池を製造した。メディアン径の調節はケイ素化合物の製造工程における粉砕時間、分級条件を変化させることによって行った。実施例5−1〜5−4の二次電池のサイクル特性、初回充放電特性を調べたところ、表5に示した結果が得られた。
(Example 5-1 to Example 5-4)
A secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1-3 except that the median diameter of the silicon compound was adjusted. The median diameter was adjusted by changing the grinding time and classification conditions in the silicon compound production process. When the cycle characteristics and the initial charge / discharge characteristics of the secondary batteries of Examples 5-1 to 5-4 were examined, the results shown in Table 5 were obtained.

Figure 0006215804
Figure 0006215804

表5からわかるように、ケイ素化合物のメディアン径を変化させたところ、それに応じて維持率および初回効率が変化した。実施例5−1〜5−3に示すように、ケイ素化合物粒子のメディアン径が0.5μm〜20μmであると容量維持率及び初回効率がより高くなった。特に、メディアン径が4μm〜10μmである場合(実施例1−3、実施例4−3)、容量維持率の大きな向上がみられた。   As can be seen from Table 5, when the median diameter of the silicon compound was changed, the maintenance ratio and the initial efficiency changed accordingly. As shown in Examples 5-1 to 5-3, when the median diameter of the silicon compound particles was 0.5 μm to 20 μm, the capacity retention rate and the initial efficiency were higher. In particular, when the median diameter was 4 μm to 10 μm (Examples 1-3 and 4-3), the capacity retention rate was greatly improved.

(実施例6−1〜実施例6−5)
ケイ素化合物表面の炭素被膜の含有率(ケイ素化合物及び炭素被膜の合計に対する割合)、厚み(膜厚)、被覆率を変化させた以外は、実施例1−3と同様に二次電池の製造を行った。炭素被膜の含有率、厚み、被覆率の変化はCVD時間およびCVD時のケイ素化合物の粉の流動性を調節することで制御可能である。実施例6−1〜6−5の二次電池のサイクル特性、初回充放電特性を調べたところ、表6に示した結果が得られた。
(Example 6-1 to Example 6-5)
The secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1-3, except that the content of the carbon coating on the surface of the silicon compound (ratio to the total of the silicon compound and the carbon coating), thickness (film thickness), and coverage were changed. went. Changes in the content, thickness, and coverage of the carbon coating can be controlled by adjusting the CVD time and the fluidity of the silicon compound powder during CVD. When the cycle characteristics and the initial charge / discharge characteristics of the secondary batteries of Examples 6-1 to 6-5 were examined, the results shown in Table 6 were obtained.

Figure 0006215804
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表6からわかるように、炭素被膜の含有率が、5質量%から20質量%の間で維持率、初回効率ともにより良い特性となる。炭素被膜の含有率が5質量%以上であればケイ素化合物の電子伝導性が良好となる。また、炭素被膜の含有率が20質量%以下であればイオン導電性が良好となる。従って、炭素被膜の含有率が上記範囲であれば、容量維持率、初回効率が良好な値となる。   As can be seen from Table 6, when the content of the carbon coating is between 5% by mass and 20% by mass, both the maintenance rate and the initial efficiency become better characteristics. If the content of the carbon coating is 5% by mass or more, the electronic conductivity of the silicon compound will be good. Moreover, if the content rate of a carbon film is 20 mass% or less, ionic conductivity will become favorable. Therefore, when the content rate of the carbon coating is within the above range, the capacity retention rate and the initial efficiency are good values.

(実施例7−1〜実施例7−3)
ケイ素化合物に含まれるポリアクリル酸及びそのLi塩の、ケイ素化合物に対する割合を変更したこと以外は、実施例1−3と同様と同様に二次電池の製造を行った。実施例7−1〜実施例7−3の二次電池のサイクル特性、初回充放電特性を調べたところ、表7に示した結果が得られた。
(Example 7-1 to Example 7-3)
A secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1-3, except that the ratio of polyacrylic acid and its Li salt contained in the silicon compound to the silicon compound was changed. When the cycle characteristics and the initial charge / discharge characteristics of the secondary batteries of Example 7-1 to Example 7-3 were examined, the results shown in Table 7 were obtained.

Figure 0006215804
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表7からわかるように、ケイ素化合物に含まれるポリアクリル酸及びそのLi塩の濃度させたところ、それに応じて維持率及び初回効率が変化した。表7の実施例7−1〜7−3に示すように、ポリアクリル酸及びそのLi塩の割合が、ケイ素化合物に対し、2質量%以上25質量%以下であれば、良好な電池特性が得られる。この割合が、2質量%以上であれば、十分な電池特性の向上効果が得られ、25質量%以下であれば、中和を通り越して酸の量が増えすぎることがなく、負極のエネルギー密度が向上する。   As can be seen from Table 7, when the concentration of polyacrylic acid and its Li salt contained in the silicon compound was increased, the maintenance ratio and the initial efficiency changed accordingly. As shown in Examples 7-1 to 7-3 of Table 7, when the ratio of polyacrylic acid and its Li salt is 2% by mass or more and 25% by mass or less with respect to the silicon compound, good battery characteristics are obtained. can get. If this ratio is 2% by mass or more, a sufficient effect of improving battery characteristics can be obtained, and if it is 25% by mass or less, the amount of acid does not increase excessively through neutralization, and the energy density of the negative electrode Will improve.

(実施例8−1〜実施例8−5)
実施例8−1〜実施例8−5では、基本的に実施例1−3と同様に二次電池の製造を行ったが、負極活物質として、さらに、炭素系活物質(黒鉛)を加えた。ここでは、負極中の炭素系活物質材の含有量とケイ素化合物の含有量との比を90:10(質量比)に固定した。すなわち、炭素系活物質とケイ素化合物の総量に対する、ケイ素化合物の割合を10質量%とした。また、酸及びLi塩の分布部分は、負極活物質粒子を酸処理するタイミングを変化させることで変化させた。実施例8−1〜8−5の二次電池のサイクル特性、初回充放電特性を調べたところ、表8に示した結果が得られた。表8中には、酸及びそのLi塩の分布の中心を示した。
(Example 8-1 to Example 8-5)
In Example 8-1 to Example 8-5, a secondary battery was manufactured basically in the same manner as in Example 1-3. However, a carbon-based active material (graphite) was further added as a negative electrode active material. It was. Here, the ratio between the content of the carbon-based active material in the negative electrode and the content of the silicon compound was fixed at 90:10 (mass ratio). That is, the ratio of the silicon compound to the total amount of the carbon-based active material and the silicon compound was 10% by mass. Moreover, the distribution part of an acid and Li salt was changed by changing the timing which acid-treats negative electrode active material particle. When the cycle characteristics and the initial charge / discharge characteristics of the secondary batteries of Examples 8-1 to 8-5 were examined, the results shown in Table 8 were obtained. Table 8 shows the center of the distribution of the acid and its Li salt.

Figure 0006215804
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表8からわかるように、負極活物質に含まれる酸及びそのLi共役塩は、負極中において、炭素被膜を有するケイ素化合物周辺を中心に存在する方が、容量維持率および初回効率が向上する。酸及びそのLi共役塩が炭素被膜を有するケイ素化合物に近い位置に存在するほど、容量維持率および初回効率の向上効果が大きくなる。特に、酸及びそのLi塩が、炭素被膜の外周面から検出されることが好ましいことがわかる。   As can be seen from Table 8, the capacity retention ratio and the initial efficiency are improved when the acid and its Li conjugated salt contained in the negative electrode active material are present around the silicon compound having a carbon coating in the negative electrode. The closer the acid and its Li conjugated salt are to the silicon compound having the carbon coating, the greater the effect of improving capacity retention and initial efficiency. In particular, it can be seen that the acid and its Li salt are preferably detected from the outer peripheral surface of the carbon coating.

(実施例9−1〜9−4)
ケイ素化合物の表面の炭素被膜の状態を変化させ、ラマンスペクトル分析における、1330cm−1と1580cm−1の散乱ピークの強度比I1330/I1580を変化させたこと除き、実施例8−1と同様に、二次電池の製造を行った。結果を表9に示す。なお、散乱ピークの強度比は、CVD時の温度およびガス圧力を変化させることによって行った。
(Examples 9-1 to 9-4)
The state of the carbon coating on the surface of the silicon compound is changed, in the Raman spectrum analysis, except that changing the intensity ratio I 1330 / I 1580 of the scattering peak of 1330 cm -1 and 1580 cm -1, as in Example 8-1 In addition, a secondary battery was manufactured. The results are shown in Table 9. The intensity ratio of the scattering peak was determined by changing the temperature and gas pressure during CVD.

実施例9−1〜9−4の二次電池のサイクル特性及び初回充放電特性を調べたところ、表9に示した結果が得られた。   When the cycle characteristics and the initial charge / discharge characteristics of the secondary batteries of Examples 9-1 to 9-4 were examined, the results shown in Table 9 were obtained.

Figure 0006215804
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表9に示すように、ラマンスペクトル分析におけるI1330/I1580が2.0を下回る場合は、表面にI1330に由来する乱雑な結合様式をもつ炭素成分が多くなり過ぎず、電子伝導性が良好となるため、維持率、初回効率を向上できる。また、I1330/I1580の値が0.7より大きい場合は、表面におけるI1580に由来する黒鉛等の炭素成分が多くなり過ぎず、イオン電導性及び炭素被膜のケイ素化合物のLi挿入に伴う膨張への追随性が向上し、容量維持率を向上できる。 As shown in Table 9, when I 1330 / I 1580 in the Raman spectrum analysis is less than 2.0, the surface does not have too many carbon components having a messy bonding mode derived from I 1330 , and the electron conductivity is low. Since it becomes good, the maintenance rate and the initial efficiency can be improved. Further, when the value of I 1330 / I 1580 is larger than 0.7, carbon components such as graphite derived from I 1580 on the surface do not increase excessively, and accompanying ion insertion and Li insertion of the silicon compound of the carbon coating. The followability to expansion is improved, and the capacity maintenance rate can be improved.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.

10…負極、 11…負極集電体、 12…負極活物質層、
20…バルク内改質装置、 21…陽電極(リチウム源、改質源)、
22…ケイ素化合物の粉末、 23…有機溶媒、 24…セパレータ、
25…粉末格納容器、 26…電源、 27…浴槽、
30…リチウム二次電池(ラミネートフィルム型)、 31…電極体、
32…正極リード(正極アルミリード)、
33…負極リード(負極ニッケルリード)、 34…密着フィルム、
35…外装部材。
10 ... negative electrode, 11 ... negative electrode current collector, 12 ... negative electrode active material layer,
20 ... reformer in bulk, 21 ... positive electrode (lithium source, reforming source),
22 ... Silicon compound powder, 23 ... Organic solvent, 24 ... Separator,
25 ... Powder storage container, 26 ... Power supply, 27 ... Bathtub,
30 ... Lithium secondary battery (laminate film type), 31 ... Electrode body,
32 ... Positive electrode lead (positive electrode aluminum lead),
33 ... negative electrode lead (negative electrode nickel lead), 34 ... adhesion film,
35 ... exterior member.

Claims (13)

負極活物質粒子を有し、該負極活物質粒子はLi化合物が含まれるケイ素化合物(SiO:0.5≦x≦1.6)を有する非水電解質二次電池用負極活物質であって、
前記負極活物質粒子は、1%分散液の25℃におけるpHが7.8以上9以下であり、
酸及びそのLi塩を表面に含み、
前記酸及びそのLi塩として、カルボキシ基を有する高分子酸及びそのLi塩を含み、
前記カルボキシ基を有する高分子酸及びそのLi塩として、ポリアクリル酸及びポリアクリル酸のLi塩、カルボキシメチルセルロース及びカルボキシメチルセルロースのLi塩、並びに、ポリマレイン酸及びポリマレイン酸のLi塩のいずれか1つ以上を含み、
前記ケイ素化合物が、その内部にLi SiO を含むことを特徴とする非水電解質二次電池用負極活物質。
The negative electrode active material particles have negative electrode active material particles, and the negative electrode active material particles have a silicon compound (SiO x : 0.5 ≦ x ≦ 1.6) containing a Li compound. ,
The negative active material particles state, and are pH 7.8 to 9 at 25 ° C. 1% dispersion,
An acid and a Li salt thereof on the surface;
The acid and its Li salt include a polymer acid having a carboxy group and its Li salt,
As the polymer acid having a carboxy group and its Li salt, any one or more of polyacrylic acid and polyacrylic acid Li salt, carboxymethylcellulose and carboxymethylcellulose Li salt, and polymaleic acid and polymaleic acid Li salt Including
The negative active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery , wherein the silicon compound contains Li 2 SiO 3 therein .
前記酸及びそのLi塩は、酢酸及び酢酸のLi塩を含むことを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池用負極活物質。 The negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the acid and its Li salt include acetic acid and a Li salt of acetic acid . 前記酸およびそのLi塩は、前記ケイ素化合物に対し、2質量%以上25質量%以下の割合で含まれることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の非水電解質二次電池用負極活物質。 The acid and Li salts, the silicon compound to the non-aqueous electrolyte secondary battery negative electrode according to claim 1 or claim 2, characterized in that in a ratio of 25 mass% or more than 2 mass% Active material. 前記ケイ素化合物は、少なくとも一部に炭素を含む炭素被膜で被覆されており、該炭素被膜が、ラマンスペクトル分析において、1330cm−1と1580cm−1に散乱ピークを有し、それらの強度比I1330/I1580が0.7<I1330/I1580<2.0を満たすことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極活物質。 The silicon compound is coated with a carbon film containing carbon at least in part, the carbon coating is in the Raman spectrum analysis, have a scattering peak at 1330 cm -1 and 1580 cm -1, their intensity ratio I 1330 / I 1580 0.7 <negative active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery as claimed in any one of claims 3 to satisfy the I 1330 / I 1580 <2.0. 前記炭素被膜の含有率が、前記ケイ素化合物及び前記炭素被膜の合計に対し5質量%以上20質量%以下であることを特徴とする請求項に記載の非水電解質二次電池用負極活物質。 5. The negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 4 , wherein the content of the carbon coating is 5% by mass or more and 20% by mass or less with respect to the total of the silicon compound and the carbon coating. . 前記負極活物質粒子は、前記酸及びそのLi塩が、前記炭素被膜の外周面から検出されることを特徴とする請求項又は請求項に記載の非水電解質二次電池用負極活物質。 The negative active material particles, the acid and its Li salt, a negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 4 or claim 5, characterized in that it is detected from the outer peripheral surface of said carbon film . 前記ケイ素化合物が、その内部にLSi、LiSiOのうち、少なくとも一種以上のLi化合物を含むものであることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極活物質。 The silicon compound is, among the L i 6 Si 2 O 7, Li 4 SiO 4 therein, claim 1, characterized in that contains at least one or more of Li compound in any one of claims 6 The negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries as described. 前記ケイ素化合物のメディアン径は0.5μm以上20μm以下であることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極活物質。 Negative active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery as claimed in any one of claims 7, wherein the median diameter of the silicon compound is 0.5μm or more 20μm or less. 請求項1から請求項のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用負極活物質、及び炭素系活物質を含むことを特徴とする非水電解質二次電池用負極。 A negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising the negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 8 , and a carbon-based active material. 前記炭素系活物質と前記ケイ素化合物の総量に対する、前記ケイ素化合物の割合が5質量%以上のものであることを特徴とする請求項に記載の非水電解質二次電池用負極。 The negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 9 , wherein a ratio of the silicon compound to a total amount of the carbon-based active material and the silicon compound is 5% by mass or more. 請求項又は請求項10に記載の非水電解質二次電池用負極を用いたものであることを特徴とする非水電解質二次電池。 Non-aqueous non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the electrolyte is obtained using the negative electrode for secondary battery according to claim 9 or claim 10. 非水電解質二次電池用負極材に含まれる負極活物質粒子の製造方法であって、
SiO(0.5≦x≦1.6)で表されるケイ素化合物を作製する工程と、
前記ケイ素化合物にLiを挿入することにより、該ケイ素化合物の表面若しくは内部又はその両方にLi化合物としてLi SiO を生成させて該ケイ素化合物を改質する工程と、
該改質後のケイ素化合物をポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、及び、ポリマレイン酸のいずれか1つ以上のカルボキシ基を有する高分子酸で処理することで、1%分散液の25℃におけるpHを7.8以上9以下に制御する工程と
により前記負極活物質粒子を製造することを特徴とする負極活物質粒子の製造方法。
A method for producing negative electrode active material particles contained in a negative electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery,
Producing a silicon compound represented by SiO x (0.5 ≦ x ≦ 1.6);
Modifying the silicon compound by inserting Li into the silicon compound to generate Li 2 SiO 3 as a Li compound on the surface or inside of the silicon compound or both;
By treating the modified silicon compound with a polymer acid having at least one carboxy group of polyacrylic acid, carboxymethylcellulose and polymaleic acid, the pH at 25 ° C. of the 1% dispersion is 7 A method for producing negative electrode active material particles, wherein the negative electrode active material particles are produced by a step of controlling to 8 or more and 9 or less.
前記ケイ素化合物を改質する工程を電気化学的手法により行うことを特徴とする請求項12に記載の負極活物質粒子の製造方法。 The method for producing negative electrode active material particles according to claim 12 , wherein the step of modifying the silicon compound is performed by an electrochemical method.
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