JP6981203B2 - 非水系二次電池用負極材、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池 - Google Patents
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Description
即ち、本発明の課題は、高容量であり、サイクル特性等に優れた非水系二次電池用負極材、並びにこれを用いた非水系二次電池用負極及び非水系二次電池を提供することにある。
PD/d50(%)=([水銀圧入法により求められる細孔分布における細孔径0.01μm以上1μm以下の範囲のモード細孔径(PD)]/[体積基準平均粒子径(d50)])×100
本発明の非水系二次電池用負極材(以下において、「本発明の負極材」と称す場合がある。)は、炭素質粒子(A)(以下において、「本発明の炭素質粒子(A)」と称す場合がある。)と酸化珪素粒子(B)(以下において、「本発明の酸化珪素粒子(B)」と称す場合がある。)を含み、炭素質粒子(A)は、細孔径0.01μm以上1μm以下の範囲の積算細孔容積が0.08mL/g以上、下記式で表される細孔径と粒子径の比(PD/d50(%)、以下単に「PD/d50(%)」と称す場合がある。)が1.8以下であり、かつ酸化珪素粒子(B)の小粒子側から10%積算部の粒子径(d10)が0.001μm以上6μm以下である非水系二次電池用負極材。
PD/d50(%)=([水銀圧入法により求められる細孔分布における細孔径0.01μm以上1μm以下の範囲のモード細孔径(PD)]/[体積基準平均粒子径(d50)])×100
<炭素質粒子(A)による作用効果>
細孔径0.01μm以上1μm以下の範囲の積算細孔容積が0.08mL/g以上で、PD/d50(%)が1.8以下である本発明の炭素質粒子(A)は、適度に緻密な粒子内空隙構造を形成しており、粒子間空隙を適度に確保すると同時に、電極内における活物質粒子の充電に伴う膨張に追随して変形することが可能になり、高容量且つ良好なサイクル特性を得ることが出来たと考えられる。
高容量の酸化珪素粒子(B)を含むことによって、高容量な負極材を得ることが可能となる。
しかも、この酸化珪素粒子(B)は、小粒子側から10%積算部の粒子径(d10)が0.001μm以上6μm以下と、適切な量の微粉が存在することにより導電パスが確保され、サイクル特性が良好となる。
特に、酸化珪素粒子(B)がにおける珪素原子数(MSi)に対する酸素原子数(MO)の比(MO/MSi)が0.5〜1.6であることによって、高容量であると同時に、Liイオンの吸蔵・放出に伴う体積変化量が小さく、炭素質粒子(A)の体積変化量と近くなり、炭素質粒子(A)との接触が損なわれることによる性能低下を低減させることが可能となる。
また、酸化珪素粒子(B)がゼロ価の珪素原子を含むことによって、Liイオンを吸蔵・放出する電位の範囲が炭素質粒子(A)と近くなり、Liイオンの吸蔵・放出に伴う体積変化が炭素質粒子(A)と同時に起こるため、炭素質粒子(A)と酸化珪素粒子(B)の界面のズレが生じにくくなり、炭素質粒子(A)との接触が損なわれることによる性能低下を低減させることが可能となる。
適度に緻密な細孔を有する炭素質粒子(A)と、適切な量の微粉が存在する酸化珪素粒子(B)とをブレンドすることで、炭素質粒子(A)の粒子間空隙に酸化珪素粒子(B)を効果的に配置できるようなり、導電パスが確保される。さらに、適度に緻密な粒子内空隙構造を有する炭素質粒子(A)が、酸化珪素粒子(B)の充電に伴う膨張に追随して変形することで、導電パスが保持されやすくなる。これにより、高容量、且つ優れたサイクル特性を得ることが出来ると考えられる。
本発明の炭素質粒子(A)は、細孔径0.01μm以上1μm以下の範囲の積算細孔容積が0.08mL/g以上で、PD/d50(%)が1.8以下であれば特に限定されないが、例えば、黒鉛、非晶質炭素、黒鉛化度の小さい炭素質物が挙げられる。
中でも、黒鉛が、商業的に容易に入手可能であり、理論上372mAh/gの高い充放電容量を有し、さらには他の負極用活物質を用いた場合と比較して、高電流密度での充放電特性の改善効果が大きいため好ましい。黒鉛としては、不純物の少ないものが好ましく、必要に応じて、公知の種々の精製処理を施して用いることができる。黒鉛の種類としては、天然黒鉛、人造黒鉛等が挙げられ、高容量且つ高電流密度での充放電特性が良好な点から天然黒鉛がより好ましい。
また、これらを炭素質物、例えば非晶質炭素や黒鉛化物で被覆したものを用いてもよい。本発明ではこれらを単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
黒鉛化度の小さい炭素質物粒子としては、有機物を通常2500℃未満の温度で焼成したものが挙げられる。有機物としては、コールタールピッチ、乾留液化油などの石炭系重質油;常圧残油、減圧残油などの直留系重質油;原油、ナフサなどの熱分解時に副生するエチレンタール等の分解系重質油などの石油系重質油;アセナフチレン、デカシクレン、アントラセンなどの芳香族炭化水素;フェナジンやアクリジンなどの窒素含有環状化合物;チオフェンなどの硫黄含有環状化合物;アダマンタンなどの脂肪族環状化合物;ビフェニル、テルフェニルなどのポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラールなどのポリビニルエステル類、ポリビニルアルコールなどの熱可塑性高分子などが挙げられる。
とすることができ、好ましくは2000℃以下、より好ましくは1400℃以下の範囲である。
焼成の際、有機物に燐酸、ホウ酸、塩酸などの酸類、水酸化ナトリウム等のアルカリ類などを混合することもできる。
焼成温度は、2500℃以上、3200℃以下の範囲とすることができ、焼成の際、珪素含有化合物やホウ素含有化合物などを黒鉛化触媒として用いることもできる。
天然黒鉛の中でも、例えば、鱗状、鱗片状、又は塊状の天然黒鉛、高純度化した鱗片状黒鉛、後述する球形化処理した天然黒鉛(以降、球形化天然黒鉛と称す。)等が挙げられる。中でも、炭素材の内部に好適な緻密な細孔を形成させることができ、優れた粒子の充填性や充放電負荷特性を発揮するという観点から、球形化天然黒鉛が最も好ましい。
本発明の炭素質粒子(A)の製造方法は、細孔径0.01μm以上1μm以下の範囲の積算細孔容積が0.08mL/g以上であり、PD/d50(%)が1.8以下となるとなるように製造できる方法であれば特に制限はないが、達成手段の一つとしては、d50が80μm以下となるように粒度を調整した鱗片状天然黒鉛を球形化(造粒)処理する際に生成する微粉を、球形化処理した黒鉛(以降、球形化黒鉛と称すことがある。)となる母材に付着、及び/又は球形化黒鉛の粒子に内包しながら球形化処理する方法が挙げられる。
1)前記原料炭素材を造粒する工程時に液体である。
2)造粒剤が有機溶剤を含まないか、有機溶剤を含む場合、有機溶剤の内、少なくとも1種は引火点を有さない、又は引火点を有するときには該引火点が5℃以上である。
上記造粒工程を有すれば、必要に応じて別の工程を更に有していてもよい。別の工程は単独で実施してもよいし、複数工程を同時に実施してもよい。一実施形態としては、以下の第1工程乃至第6工程を含むものが挙げられる。
(第2工程)原料炭素材と造粒剤とを混合する工程
(第3工程)原料炭素材を造粒する工程
(第4工程)造粒剤を除去する工程
(第5工程)造粒炭素材を高純度化する工程
(第6工程)造粒炭素材に、さらに原料炭素材より結晶性が低い炭素質物を添着する工程
本発明の炭素質粒子(A)の製造用いる原料炭素材は特に限定されず、前述した人造黒鉛や天然黒鉛を使用することが出来る。中でも、結晶性が高く高容量であることから天然黒鉛を使用することが好ましい。天然黒鉛としては、例えば、鱗状、鱗片状、塊状又は板状の天然黒鉛が挙げられ、中でも、鱗片状黒鉛が好ましい。
また、d50が上記範囲にある場合、造粒工程中に生成する微粉を、造粒された黒鉛(以降、造粒炭素材と称す。)となる母材に付着或いは母材の内部に包む込みながら造粒することが可能になり、球形化度が高く微粉が少ない造粒炭素材を得ることが出来る。
原料炭素材に含まれる灰分は、炭素材の全重量に対して、好ましくは1重量%以下、より好ましくは0.5重量%以下であり、更に好ましくは0.1重量%以下である。また、灰分の下限は1ppm以上であることが好ましい。
灰分が上記範囲内であると非水系二次電池とした場合に、充放電時の炭素質粒子(A)と電解液との反応による電池性能の劣化を無視できる程度に抑えることができる。また、炭素質粒子(A)の製造に多大な時間とエネルギーと汚染防止のための設備とを必要としないため、コストの上昇も抑えられる。
炭素粉末に総量の約15重量%のX線標準高純度シリコン粉末を加えて混合したものを材料とし、グラファイトモノクロメーターで単色化したCuKα線を線源とし、反射式ディフラクトメーター法で広角X線回折曲線を測定する。その後、学振法を用いて面間隔(d002)及び結晶子の大きさ(Lc)を求める。
本発明の実施形態で用いる造粒剤は、1)前記原料炭素材を造粒する工程時に液体及び2)造粒剤が有機溶剤を含まないか、有機溶剤を含む場合、有機溶剤の内、少なくとも1種は引火点を有さない、又は引火点を有するときには該引火点が5℃以上、の条件を満足するものである。
上記要件を満たす造粒剤を有することで、続く第3工程における原料炭素材を造粒する工程の際に、原料炭素材間を造粒剤が液架橋することにより、原料炭素材間に液架橋内の毛管負圧と液の表面張力によって生じる引力が粒子間に液架橋付着力として働くため、原料炭素材間の液架橋付着力が増大し、原料炭素材がより強固に付着することが可能となる。
HOPG表面に1.2μLの造粒剤を滴下し、濡れ広がりが収束して一秒間の接触角θの変化率が3%以下となったとき(定常状態ともいう)の接触角を接触角測定装置(協和界面社製自動接触角計DM−501)にて測定する。ここで、25℃における粘度が500cP以下の造粒剤を用いる場合には25℃における値を、25℃における粘度が500cPより大きい造粒剤を用いる場合には、粘度が500cP以下となる温度まで加温した温度における接触角θの測定値とする。
造粒剤の表面張力γは、表面張力計(例えば、協和界面科学株式会社製DCA−700)を用いてWilhelmy法により測定する。
炭素材は、原料炭素材に衝撃圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を与えることにより球形化処理(以下、造粒とも称する)を施したものであることが好ましい。また、該球形化黒鉛は、複数の鱗片状又は鱗状黒鉛、及び磨砕された黒鉛微粉からなるものであることが好ましく、特に複数の鱗片状黒鉛からなるものであることが特に好ましい。
この工程に用いる装置としては、例えば、衝撃力を主体に、原料炭素材の相互作用も含めた圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を繰り返し与える装置を用いることができる。
本発明の実施形態においては、前記造粒剤を除去する工程を有していてもよい。造粒剤を除去する方法としては、例えば、溶剤により洗浄する方法や、熱処理により造粒剤を揮発・分解除去する方法が挙げられる。
本発明においては、造粒炭素材を高純度化する工程を有していてもよい。造粒炭素材を高純度化する方法としては、硝酸や塩酸を含む酸処理を行う方法が挙げられ、活性の高い硫黄元となりうる硫酸塩を系内に導入することなく黒鉛中の金属、金属化合物、無機化合物などの不純物を除去できるため好ましい。
本発明の実施形態では、造粒炭素材に、さらに原料炭素材より結晶性が低い炭素質物を添着する工程を有していてもよい。すなわち、前記炭素材に炭素質物を複合化することができる。この工程によれば、電解液との副反応抑制や、急速充放電性の向上できる炭素質粒子(A)を得ることができる。
造粒炭素材に、さらに原料炭素材より結晶性が低い炭素質物を添着したものを「炭素質物複合炭素材」又は「複合炭素材」と呼ぶことがある。
炭素質物複合炭素材中の炭素質物の含有量は、原料となる造粒炭素材に対して、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.3%以上、更に好ましくは0.7重量%以上、特に好ましくは1重量%以上、最も好ましくは1.5重量%以上であり、また前記含有量は、通常20重量%以下、好ましくは15重量%以下、更に好ましくは10重量%以下、特に好ましくは7重量%以下、最も好ましくは5重量%以下である。
(w1を造粒炭素材の重量(kg)、w2を炭素質物複合炭素材の重量(kg)とする)
以下、本発明の炭素質粒子(A)の好ましい物性について、説明する。
本発明の炭素質粒子(A)において、0.01μm以上1μm以下の範囲のモード細孔径(PD)は、水銀圧入法(水銀ポロシメトリー)を用いて測定した値であり、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.03μm以上、更に好ましくは0.05μm以上、特に好ましくは0.06μm以上であり、最も好ましくは0.07μm以上であり、好ましくは1μm以下、より好ましくは0.65μm以下、更に好ましくは0.5μm以下、より更に好ましくは0.4μm以下、特に好ましくは0.3μm以下、より特に好ましくは0.2μm以下、最も好ましくは0.1μm以下である。
0.01μm以上1μm以下の範囲のモード細孔径(PD)が上記範囲を外れると、電解液が粒子内空隙へと効率的に行き渡ることが出来ず、粒子内のLiイオン挿入脱離サイトを効率的に利用できなくなるため、低温出力特性やサイクル特性が低下する傾向がある。
本発明の炭素質粒子(A)において、0.01μm以上1μm以下の範囲の細孔容積は、水銀圧入法(水銀ポロシメトリー)を用いて測定した値であり、加圧処理される場合であっても、通常0.08mL/g以上、好ましくは0.09mL/g以上であり、より好ましくは0.10mL/g以上である。また、好ましくは0.3mL/g以下であり、より好ましくは0.25mL/g以下、更に好ましくは0.2mL/g以下、特に好ましくは0.18mL/g以下である。
本発明の炭素質粒子(A)の細孔分布半値半幅(log(nm))は、水銀圧入法(水銀ポロシメトリー)により求められる細孔分布(nm)の横軸を常用対数(log(nm))で表示したときの、細孔径0.01μm以上1μm以下の範囲に存在するピークの微細孔側の半値半幅を指す。
d50が13μm以上の炭素質粒子(A)が、鱗片状黒鉛、鱗状黒鉛、及び塊状黒鉛を球形化処理した炭素質粒子(A)である場合、細孔分布半値半幅(log(nm))は、好ましくは0.45以上、より好ましくは0.5以上、更に好ましくは0.6以上、特に好ましくは0.65以上、最も好ましくは0.7以上、好ましくは10以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは3以下、特に好ましくは1以下である。
炭素質粒子(A)がd50が13μm未満の炭素質粒子(A)である場合、細孔分布半値半幅(log(nm))は、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.1以上、好ましくは0.33以下、より好ましくは0.3以下、更に好ましくは0.25以下、特に好ましくは0.23以下である。
本発明の炭素質粒子(A)の全細孔容積は、水銀圧入法(水銀ポロシメトリー)を用いて測定した値であり、好ましくは0.1mL/g以上、より好ましくは0.3mL/g以上、更に好ましくは0.5mL/g以上、特に好ましくは0.6mL/g以上、最も好ましくは0.7mL/g以上である。また、好ましくは10mL/g以下、より好ましくは5mL/g以下、更に好ましくは2mL/g以下、特に好ましくは1mL/g以下である。
全細孔容積が上記範囲内であると、極板化時のバインダー量を過剰にする必要がなく、極板化時に増粘剤やバインダーの分散効果も得られ易くなる。
引き続き、4psia(約28kPa)に減圧して前記セルに水銀を導入し、圧力を4psia(約28kPa)から40000psia(約280MPa)までステップ状に昇圧させた後、25psia(約170kPa)まで降圧させる。
昇圧時のステップ数は80点以上とし、各ステップでは10秒の平衡時間の後、水銀圧入量を測定する。こうして得られた水銀圧入曲線からWashburnの式を用い、細孔分布を算出する。
なお、水銀の表面張力(γ)は485dyne/cm、接触角(ψ)は140°として算出する。平均細孔径は、累計細孔体積が50%となるときの細孔径として定義する。
本発明の炭素質粒子(A)のd50は好ましくは3μm以上、より好ましくは4μm以上、更に好ましくは5μm以上、殊更に好ましくは8μm以上、特に好ましくは10μm以上、最も好ましくは12μm以上である。また平均粒子径d50は、好ましくは30μm以下、より好ましくは25μm以下、更に好ましくは23μm以下、殊更に好ましくは20μm以下、特に好ましくは17μm以下である。d50が上記範囲内であれば、不可逆容量の増加を抑制でき、またスラリー塗布における筋引きなどの生産性が損なわれないといった傾向がある。
平均粒子径d50が小さすぎると、炭素質粒子(A)を用いて得られる非水系二次電池の不可逆容量の増加、初期電池容量の損失を招く傾向があり、一方d50が大きすぎるとスラリー塗布における筋引きなどの工程不都合の発生、高電流密度充放電特性の低下、低温出力特性の低下を招く場合がある。
d10が上記範囲内にあると、粒子の凝集傾向が強くなり過ぎず、スラリー粘度上昇などの工程不都合の発生、非水系二次電池における電極強度の低下や初期充放電効率の低下を回避できる。また、高電流密度充放電特性の低下、低温出力特性の低下も回避する傾向にある。
d90が上記範囲内にあると、非水系二次電池における電極強度の低下や初期充放電効率の低下を回避でき、スラリーの塗布時の筋引きなどの工程不都合の発生、高電流密度充放電特性の低下、低温出力特性の低下も回避できる傾向にある。
また、最大粒径は、平均粒径d50の測定の際に得られた粒度分布において、粒子が測定された最も大きい粒径の値として定義される。
本発明の炭素質粒子(A)のPD/d50(%)は下記式で表され、通常1.8以下、好ましくは1.80以下、より好ましくは1.00以下、更に好ましくは0.90以下、特に好ましくは0.80以下、最も好ましくは0.70以下、通常0.01以上、好ましくは0.10以上、より好ましくは0.20以上である。
PD/d50(%)=([水銀圧入法により求められる細孔分布における細孔径0.01μm以上1μm以下の範囲のモード細孔径(PD)]/[体積基準平均粒子径(d50)])×100
PD/d50(%)が上記範囲を外れると、電解液が粒子内空隙へと効率的に行き渡ることが出来ず、粒子内のLiイオン挿入脱離サイトを効率的に利用できなくなるため、低温出力特性やサイクル特性が低下する傾向がある。
本発明の炭素質粒子(A)の28kHzの超音波を出力60Wで5分間照射した際の粒径3μm以下の粒子個数頻度は、好ましくは1%以上、より好ましくは10%以上、好ましくは60%以下、より好ましくは55%以下、更に好ましくは50%以下、特に好ましくは40%以下、最も好ましくは30%以下である。
粒子個数頻度が上記範囲内であると、スラリー混練、電極圧延、充放電などの際に粒子崩壊や微粉剥離を生じにくくなり、低温出力特性やサイクル特性が良好となる傾向がある。
本発明の炭素質粒子(A)の円形度は、通常0.88以上、好ましくは0.90以上、より好ましくは0.91以上である。また、円形度は好ましくは1以下、より好ましくは0.98以下、更に好ましくは0.97以下である。円形度が上記範囲内であると、当該炭素材を用いた非水系二次電池の高電流密度充放電特性の低下を抑制できる傾向にある。なお、円形度は以下の式で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
また、円形度が上記範囲内であると、Liイオン拡散の屈曲度が下がって粒子間空隙中の電解液移動がスムーズになり、且つ適度に炭素材同士が接触することが可能なため、良好な急速充放電特性、及びサイクル特性を示す傾向がある。
円形度=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)
本発明の炭素質粒子(A)のタップ密度は通常0.7g/cm3以上、好ましくは0.75g/cm3以上、より好ましくは0.8g/cm3以上、更に好ましくは0.83g/cm3以上、殊更に好ましくは0.85g/cm3以上、特に好ましくは0.88g/cm3以上、より特に好ましくは0.9g/cm3以上、最も好ましくは0.95g/cm3以上であり、好ましくは1.3g/cm3以下であり、より好ましくは1.2g/cm3以下であり、更に好ましくは1.1g/cm3以下である。
タップ密度が上記範囲内であると、極板化作製時のスジ引きなどの生産性が良好になり高速充放電特性に優れる。また、粒子内炭素密度が上昇し難いため圧延性も良好で、高密度の負極シートを形成し易くなる傾向にある。
本発明の炭素質粒子(A)の、学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)は、好ましくは0.335nm以上、0.340nm未満である。ここで、d値はより好ましくは0.339nm以下、更に好ましくは0.337nm以下、特に好ましくは0.336nm以下である。d002値が上記範囲内にあると、黒鉛の結晶性が高いため、初期不可逆容量が増加を抑制する傾向にある。ここで、0.335nmは黒鉛の理論値である。
本発明の炭素質粒子(A)に含まれる灰分は、炭素材の全質量に対して、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下であり、更に好ましくは0.1質量%以下である。また、灰分の下限は1ppm以上であることが好ましい。
灰分が上記範囲内であると非水系二次電池とした場合に、充放電時の炭素材と電解液との反応による電池性能の劣化を無視できる程度に抑えることができる。また、炭素材の製造に多大な時間とエネルギーと汚染防止のための設備とを必要としないため、コストの上昇も抑えられる。
本発明の炭素質粒子(A)のBET法により測定した比表面積(SA)は、好ましくは1m2/g以上、より好ましくは2m2/g以上、更に好ましくは3m2/g以上、特に好ましくは4m2/g以上である。また、好ましくは30m2/g以下、より好ましくは25m2/g以下、更に好ましくは20m2/g以下、殊更に好ましくは18m2/g以下、特に好ましくは17m2/g以下、最も好ましくは15m2/g以下である。
比表面積が上記範囲内であると、Liが出入りする部位を十分確保することができるため高速充放電特性出力特性に優れ、活物質の電解液に対する活性も適度抑えることができるため、初期不可逆容量が大きくならず、高容量電池を製造できる傾向にある。
また、炭素材を使用して負極を形成した場合の、その電解液との反応性の増加を抑制でき、ガス発生を抑えることができるため、好ましい非水系二次電池を提供することができる。
X線光電子分光法測定(XPS)としてX線光電子分光器(例えば、アルバック・ファイ社製ESCA)を用い、測定対象(ここでは炭素材)を表面が平坦になるように試料台に載せ、アルミニウムのKα線をX線源とし、マルチプレックス測定により、C1s(280〜300eV)とO1s(525〜545eV)のスペクトルを測定する。得られたC1sのピークトップを284.3eVとして帯電補正し、C1sとO1sのスペクトルのピーク面積を求め、更に装置感度係数を掛けて、CとOの表面原子濃度をそれぞれ算出する。得られたそのOとCの原子濃度比O/C(O原子濃度/C原子濃度)×100を炭素材の表面官能基量O/C値と定義する。
本発明の炭素質粒子(A)の真密度は、好ましくは1.9g/cm3以上、より好ましくは2g/cm3以上、更に好ましくは2.1g/cm3以上、殊更に好ましくは2.2g/cm3以上であり、上限は2.26g/cm3である。上限は黒鉛の理論値である。真密度が上記範囲内であると、炭素の結晶性が低すぎず、非水系二次電池とした場合の、その初期不可逆容量の増大を抑制できる傾向にある。
本発明の炭素質粒子(A)の粉末状態でのアスペクト比は、理論上1以上であり、好ましくは1.1以上、より好ましくは1.2以上である。またアスペクト比は好ましくは10以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは5以下である。
アスペクト比が上記範囲内であると、極板化時に炭素質粒子(A)を含むスラリー(負極形成材料)のスジ引きが起こり難く、均一な塗布面が得られ、非水系二次電池の高電流密度充放電特性の低下を回避する傾向にある。
本発明の炭素質粒子(A)のラマンR値は、特に限定されないが、その値は好ましくは0.01以上、より好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.1以上、殊更に好ましくは0.15以上、特に好ましくは0.2以上である。また、ラマンR値は通常1以下、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.7以下、更に好ましくは0.6以下、特に好ましくは0.5以下、最も好ましくは0.4以下である。
なお、本明細書において「1580cm−1付近」とは1580〜1620cm−1の範囲を、「1360cm−1付近」とは1350〜1370cm−1の範囲を指す。
ラマンR値が上記範囲内にあると、炭素質粒子(A)表面の結晶性は高くなり難く、高密度化した場合に負極板と平行方向に結晶が配向し難くなり、負荷特性の低下を回避する傾向にある。さらに、粒子表面の結晶も乱れ難く、負極の電解液との反応性の増大を抑制し、非水系二次電池の充放電効率の低下やガス発生の増加を回避できる傾向にある。
アルゴンイオンレーザー光の波長 :514.5nm
試料上のレーザーパワー :25mW
分解能 :4cm−1
測定範囲 :1100cm−1〜1730cm−1 ピーク強度測定、ピーク半値幅測定:バックグラウンド処理、スムージング処理(単純平均によるコンボリューション5ポイント)
本発明の炭素質粒子(A)のDBP(フタル酸ジブチル)吸油量は、好ましくは85mL/100g以下、より好ましくは70mL/100g以下、更に好ましくは65mL/100g以下、特に好ましくは60mL/100g以下である。また、DBP吸油量は好ましくは30mL/100g以上、より好ましくは40mL/100g以上である。
また、DBP吸油量は、JIS K6217に準拠し、測定材料(炭素材)を40g投入し、滴下速度4mL/min、回転数125rpm、設定トルク500N・mとしたときの測定値として定義される。測定には、例えばブラベンダー社製 アブソープトメーター E型を用いることができる。
<構成>
前述のメカニズムの項に説明したように、本発明の酸化珪素粒子(B)における珪素原子数(MSi)に対する酸素原子数(MO)の比(MO/MSi)は0.5〜1.6であることが好ましい。また、ゼロ価の珪素原子を含むことが好ましい。また、結晶化した珪素の微結晶を含むことが好ましい。
(粒子径)
本発明の酸化珪素粒子(B)の平均粒子径、即ち、体積基準の粒子径分布における小粒子側から50%体積積算部の粒子径(d50)は、0.1μm以上20μm以下であることが好ましい。酸化珪素粒子(B)のd50が上記範囲であれば、電極にした場合、炭素質粒子(A)によって形成された間隙に酸化珪素粒子(B)が存在し、充放電によるLiイオン等のアルカリイオンの吸蔵・放出に伴う酸化珪素粒子(B)の体積変化を間隙が吸収して、体積変化による導電パス切れを抑制し、結果としてサイクル特性を向上させることができる。酸化珪素粒子(B)のd50はより好ましくは0.3〜15μmであり、更に好ましくは0.4〜10μm、特に好ましくは0.5〜8μmである。
本発明の酸化珪素粒子(B)のBET法による比表面積は80m2/g以下であることが好ましく、60m2/g以下であることが好ましい。また、0.5m2/g以上であることが好ましく、1m2/g以上であることがより好ましく、1.5m2/g以上であることが更に好ましい。酸化珪素粒子(B)のBET法による比表面積が前記範囲内であると、Liイオン等のアルカリイオンの入出力の効率を良好に維持でき、酸化珪素粒子(B)が好適な大きさとなるため、炭素質粒子(A)によって形成された間隙に存在させることができ、炭素質粒子(A)との導電パスを確保することができる。また、酸化珪素粒子(B)が好適な大きさとなるため不可逆容量の増大を抑制し、高容量を確保することができる。
BET法による比表面積は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
本発明で用いる酸化珪素粒子(B)は、通常、二酸化珪素(SiO2)を原料とし、金属珪素(Si)及び/又は炭素を用いてSiO2を熱還元させることにより得られる、SiOxのxの値が0<x<2で表される珪素酸化物からなる粒子の総称である(ただし、後述するように、珪素及び炭素以外の他の元素をドープすることも可能であり、この場合はSiOxとは異なる組成式となるが、このようなものも本発明に用いる酸化珪素粒子(B)に含まれる。)。珪素(Si)は、黒鉛と比較して理論容量が大きく、更に非晶質珪素酸化物は、リチウムイオン等のアルカリイオンの出入りがしやすく、高容量を得ることが可能となる。本発明の酸化珪素粒子(B)としては、前述の通り珪素原子数(MSi)に対する酸素原子数MOの比(MO/MSi)が0.5〜1.6の酸化珪素粒子(B)であることが好ましい。
酸化珪素粒子(B1)は、本発明の特性を満たすものであれば、製法は問わないが、例えば特許第3952118号公報に記載されたような方法によって製造された酸化珪素粒子を使用することができる。具体的には、二酸化珪素粉末と、金属珪素粉末あるいは炭素粉末とを特定の割合で混合し、この混合物を反応器に充填した後、常圧あるいは特定の圧力に減圧し、1000℃以上に昇温し、保持してSiOxガスを発生させ、冷却析出させて、一般式SiOx(xは0.5≦x≦1.6)で示される酸化珪素粒子を得ることができる。析出物は、力学的エネルギー処理を与えることで、粒子とすることができる。
酸化珪素粒子の表面の少なくとも一部に非晶質炭素からなる炭素層を備えた複合型の酸化珪素粒子(B2)を製造する方法としては特に制限はないが、酸化珪素粒子(B1)に石油系や石炭系のタールやピッチ、ポリビニルアルコール、ポリアクリルニトリル、フェノール樹脂、セルロース等の樹脂を必要により溶媒等を用いて混合した後、非酸化性雰囲気で500℃〜3000℃、好ましくは700℃〜2000℃、より好ましくは800〜1500℃で焼成することで、酸化珪素粒子の表面の少なくとも一部に非晶質炭素からなる炭素層を備えた複合型の酸化珪素粒子(B2)を製造することができる。
本発明の酸化珪素粒子(B)は、上記のようにして製造された酸化珪素粒子(B1)や複合型の酸化珪素粒子(B2)を更に熱処理を施して不均化処理したものであってもよく、不均化処理を施すことで、アモルファスSiOx中にゼロ価の珪素原子がSi微細結晶として偏在する構造が形成され、このようなアモルファスSiOx中のSi微細結晶により、本発明の負極材のメカニズムの項に記載した通り、Liイオンを吸蔵・放出する電位の範囲が炭素質粒子と近くなり、Liイオンの吸蔵・放出に伴う体積変化が炭素質粒子(A)と同時に起こるため、炭素質粒子(A)と酸化珪素粒子(B)の界面における相対位置関係が維持され、炭素質粒子との接触が損なわれることによる性能低下を低減させることが可能となる。
本発明の酸化珪素粒子(B)は、珪素の微結晶を含む酸化珪素粒子の表面を炭素でコーティングした複合型の酸化珪素粒子であってもよい。
I:一般式SiOx(0.5≦x<1.6)で表される酸化珪素粉末を原料として、少なくとも有機物ガス及び/又は蒸気を含む雰囲気下900〜1400℃、好ましくは1000〜1400℃、より好ましくは1050〜1300℃、更に好ましくは1100〜1200℃の温度域で熱処理することにより、原料の酸化珪素粉末を珪素と二酸化珪素の複合体に不均化すると共に、その表面を化学蒸着する方法
II:一般式SiOx(0.5≦x<1.6)で表される酸化珪素粉末をあらかじめ不活性ガス雰囲気下900〜1400℃、好ましくは1000〜1400℃、より好ましくは1100〜1300℃で熱処理を施して不均化してなる珪素複合物、シリコン微粒子をゾルゲル法により二酸化珪素でコーティングした複合物、シリコン微粉末を煙霧状シリカ、沈降シリカのような微粉状シリカと水を介して凝固させたものを焼結して得られる複合物、又は珪素及びこの部分酸化物もしくは窒化物等の好ましくは0.1〜50μmの粒度まで粉砕したものをあらかじめ不活性ガス気流下で800〜1400℃で加熱したものを原料に、少なくとも有機物ガス及び/又は蒸気を含む雰囲気下、800〜1400℃、好ましくは900〜1300℃、より好ましくは1000〜1200℃の温度域で熱処理して表面を化学蒸着する方法
III:一般式SiOx(0.5≦x<1.6)で表される酸化珪素粉末をあらかじめ500〜1200℃、好ましくは500〜1000℃、より好ましくは500〜900℃の温度域で有機物ガス及び/又は蒸気で化学蒸着処理したものを原料として、不活性ガス雰囲気下900〜1400℃、好ましくは1000〜1400℃、より好ましくは1100〜1300℃の温度域で熱処理を施して不均化する方法
酸化珪素粒子(B)は、珪素、酸素以外の元素がドープされていてもよい。珪素、酸素以外の元素がドープされた酸化珪素粒子(B)は、粒子内部の化学構造が安定化することにより初期充放電効率、サイクル特性の向上が見込まれる。さらに、このような酸化珪素粒子(B)は、リチウムイオン受け入れ性が向上して炭素質粒子(A)のリチウムイオン受け入れ性に近づくので、炭素質粒子(A)と酸化珪素粒子(B)を共に含む負極材を用いることで、急速充電時にも負極電極内でリチウムイオンが極端に濃縮されることがなく、金属リチウムが析出しにくい電池を作製することができる。
<炭素質粒子(A)と酸化珪素粒子(B)の含有割合>
本発明の負極材は、前述の本発明に好適な物性を備える炭素質粒子(A)と酸化珪素粒子(B)とを[炭素質粒子(A)の重量]:[酸化珪素粒子(B)の重量]=30:70〜99:1、特に40:60〜98:3、とりわけ50:50〜95:5の割合で含むことが好ましく、このような割合で炭素質粒子(A)と酸化珪素粒子(B)とを混合して用いることにより、炭素質粒子(A)同士によって形成された間隙に、高容量かつLiイオンの吸蔵・放出に伴う体積変化が小さい酸化珪素粒子(B)が存在することで、炭素質粒子(A)との接触が損なわれることによる性能低下が小さい、高容量な負極材を得ることが可能となる。
(平均粒子径(d50))
本発明の負極材は、平均粒子径、即ち、体積基準の粒径分布における小粒子側から50%積算部の粒子径(d50)は3μm以上30μm以下であることが好ましい。本発明の負極材のd50が3μm以上であると、比表面積が大きくなることによる不可逆容量の増加を防ぐことができる。一方、d50が30μm以下であると、電解液と負極材の粒子との接触面積が減ることによる急速充放電性の低下を防ぐことができる。負極材のd50は好ましくは8〜27μm、更に好ましくは10〜25μm、特に好ましくは12〜23μmである。
本発明の負極材のタップ密度は、好ましくは0.8〜1.8g/cm3、より好ましくは0.9〜1.7g/cm3、更に好ましくは1.0〜1.6g・cm3である。タップ密度が上記範囲内であると、負極とした場合に、炭素質粒子(A)によって形成される間隙に電解液及び酸化珪素粒子(B)を存在させることができ、高容量化、高レート特性化を実現することができる。
タップ密度は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
本発明の負極材のBET法による比表面積は、通常0.5m2/g以上、好ましくは2m2/g以上、より好ましくは3m2/g以上、さらに好ましくは4m2/g以上、特に好ましくは5m2/g以上である。また通常30m2/g以下、好ましくは20m2/g以下、より好ましくは10m2/g以下、更に好ましくは8m2/g以下、特に好ましくは6.5m2/g以下である。比表面積がこの範囲を下回ると、Liが出入りする部位が少なく、リチウムイオン二次電池の高速充放電特性出力特性や低温入出力特性が劣り、一方、比表面積がこの範囲を上回ると活物質の電解液に対する活性が過剰になり、電解液との副反応の増大により電池の初期充放電効率の低下やガス発生量の増大を招き、電池容量が低下する傾向がある。
BET法による比表面積は、後掲の実施例の項に記載の方法で測定される。
本発明の非水系二次電池用負極(以下、「本発明の負極」と称す場合がある。)は、集電体と、該集電体上に形成された活物質層とを備え、該活物質層が本発明の負極材を含有するものである。
本発明の非水系二次電池は、正極及び負極、並びに電解質を備える非水系二次電池であって、負極として、本発明の負極を用いたものである。
本発明の非水系二次電池の正極の活物質となる正極材料としては、例えば、基本組成がLiCoO2で表されるリチウムコバルト複合酸化物、LiNiO2で表されるリチウムニッケル複合酸化物、LiMnO2及びLiMn2O4で表されるリチウムマンガン複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物、二酸化マンガン等の遷移金属酸化物、並びにこれらの複合酸化物混合物等を用いればよい。更にはTiS2、FeS2、Nb3S4、Mo3S4、CoS2、V2O5、CrO3、V3O3、FeO2、GeO2及びLiNi0.33Mn0.33Co0.33O2、LiFePO4等を用いればよい。
本発明の非水系二次電池に用いる電解質は、全固体電解質であっても、電解質が非水溶媒中に含まれる電解液であってもよいが、好ましくは電解質が非水溶媒中に含まれる電解液である。
正極と負極との間に介在させるセパレータとしては、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンの多孔性シートや不織布を用いるのが好ましい。
本発明の非水系二次電池は、負極/正極の容量比を1.01〜1.5に設計することが好ましく、1.2〜1.4に設計することがより好ましい。
本発明の非水系二次電池は、Liイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備えるリチウムイオン二次電池であることが好ましい。
[炭素質粒子(A)、酸化珪素粒子(B)、負極材の物性の測定]
<粒度分布>
体積基準の粒度分布は、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2重量%水溶液(約10mL)に試料を分散させて、レーザー回折・散乱式粒度分布計LA−700(堀場製作所社製)を用いて測定した。
水銀圧入法の測定としては、水銀ポロシメータ(マイクロメリティックス社製のオートポア9520)を用いて、パウダー用セルに試料を0.2g前後秤量封入し、室温、真空下(50μmHg以下)にて10分間の脱気前処理を実施した後、4psiaまでステップ状に減圧し水銀を導入し、4psiaから40000psiaまでステップ状に昇圧させ、更に25psiaまで降圧させた。得られた水銀圧入曲線からWashburnの式を用い、細孔分布を算出した。なお、水銀の表面張力は485dyne/cm、接触角は140°として算出した。
得られた細孔分布から、0.01μm以上1μm以下の範囲のモード細孔径(PD)、0.01μm以上1μm以下の範囲の細孔容積、全細孔容積を算出した。また、得られた細孔分布(nm)の横軸を常用対数(log(nm))で表示したときの、0.01μm以上1μm以下の範囲に存在するピークの微細孔側の半値半幅を細孔分布半値半幅(log(nm))と定義した。
粉体密度測定器タップデンサーKYT−3000((株)セイシン企業社製)を用いて測定した。20ccのタップセルに試料を落下させ、セルに満杯に充填した後、ストローク長10mmのタップを1000回行って、そのときの密度をタップ密度とした。
マイクロメリティックス社製 トライスターII3000を用いて測定した。150℃で1時間の減圧乾燥を実施した後、窒素ガス吸着によるBET多点法(相対圧0.05〜0.30の範囲において5点)により測定した。
フロー式粒子像分析装置(東亜医療電子社製FPIA−2000)を使用し、円相当径による粒径分布の測定および平均円形度の算出を行った。分散媒としてイオン交換水を使用し、界面活性剤としてポリオキシエチレン(20)モノラウレートを使用した。円相当径とは、撮影した粒子像と同じ投影面積を持つ円(相当円)の直径であり、円形度とは、相当円の周囲長を分子とし、撮影された粒子投影像の周囲長を分母とした比率である。測定した相当径が10〜40μmの範囲の粒子の円形度を平均し、円形度とした。
界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(ツィーン20(登録商標))の0.2体積%水溶液50mLに試料0.2gを混合し、フロー式粒子像分析装置「シスメックスインダストリアル社製FPIA−2000」を用い、28kHzの超音波を出力60Wで5分照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定して、粒子個数を測定し、粒径3μm以下の粒子個数頻度を算出した。
<性能評価用負極の作製>
後述する炭素質粒子(A)と酸化珪素粒子(B)との混合物97.5重量%と、バインダーとしてカルボキシメチルセルロース(CMC)1重量%及びスチレン・ブタジエンゴム(SBR)48重量%水性ディスパージョン3.1重量%(SBR:1.5重量%)とを、ハイブリダイズミキサーにて混練し、スラリーとした。このスラリーを厚さ20μmの圧延銅箔上にブレード法で、目付け4〜5mg/cm2となるように塗布し、乾燥させた。
上記方法で作製した評価用負極と、対極としてリチウム金属箔を直径15mmの円板状に打ち抜いたものを用いた。両極の間には、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合溶媒(容積比=3:7)に、LiPF6を1mol/Lになるように溶解させた電解液を含浸させたセパレータ(多孔性ポリエチレンフィルム製)を置き、コイン型の性能評価用電池を作製した。
前述の方法で作製した非水系二次電池(コイン型電池)を用いて、下記の測定方法で電池充放電時の充電容量(mAh/g)と放電容量(mAh/g)を測定した。
0.05Cの電流密度でリチウム対極に対して5mVまで充電し、さらに5mVの一定電圧で電流密度が0.005Cになるまで充電し、負極中にリチウムをドープした後、0.1Cの電流密度でリチウム対極に対して1.5Vまで放電を行った。
充電容量、放電容量は以下のように求める。負極重量から負極と同面積に打ち抜いた銅箔の重量を差し引き、負極活物質とバインダーの組成比から求められる係数を乗ずることで負極活物質の重量を求め、この負極活物質の重量で1サイクル目の充電容量、放電容量を除して、重量当りの充電容量、放電容量を求めた。
このときの充電容量(mAh/g)を本負極材の1st充電容量(mAh/g)とし、放電容量(mAh/g)を1st放電容量(mAh/g)とした。
また、ここで得られた1サイクル目の放電容量(mAh/g)を充電容量(mAh/g)で除し、100倍した値を1st効率(%)とした。
上記操作を10サイクル実施し、10サイクル目の放電容量を1サイクル目の放電容量で除し、100倍した値をコインサイクル維持率とした。
[炭素質粒子(A1)]
d50が100μmの鱗片状天然黒鉛を粉砕機により乾式旋回流式粉砕機により粉砕し、d50が8.1μm、タップ密度が0.39g/cm3、水分量0.08重量%の鱗片状天然黒鉛を得た。得られた鱗片状天然黒鉛100gに造粒剤としてパラフィン系オイル(流動パラフィン、和光純薬工業社製、一級、25℃における物性:粘度=95cP、接触角=13.2°、表面張力=317mN/m、rCOSθ=30.9)を12g添加して撹梓混合した後、得られたサンプルをハンマーミル(IKA社製MF10)で回転数3000rpmにて解砕混合し、造粒剤が均一に添着した鱗片状天然黒鉛を得た。得られた造粒剤が均一に添着した鱗片状天然黒鉛を、奈良機械製作所製ハイブリダイゼーションシステムNHS−1型にて、球形化処理中に生成する微粉を母材に付着、及び球形化粒子に内包させながら、ローター周速度85m/秒で10分間の機械的作用による球形化処理を行い、不活性ガス中で720℃熱処理を施すことで、球形化黒鉛の炭素質粒子(A1)を得た。前記測定法で炭素質粒子(A1)の物性を測定した。結果を表−1に示す。
炭素質粒子(A1)と非晶質炭素前駆体としてコールタールピッチを混合し、不活性ガス中で1300℃熱処理を施した後、焼成物を解砕・分級処理することにより、黒鉛粒子と非品質炭素とが複合化した複層構造炭素材の炭素質粒子(A2)を得た。焼成収率から、得られた複層構造炭素材において、球形化黒鉛質粒子と非晶質炭素との重量比率(球形化黒鉛質粒子:非晶質炭素)は1:0.08であることが確認された。前記測定法で炭素質粒子(A2)の物性を測定した。結果を表−1に示す。
d50が100μmの鱗片状天然黒鉛を、奈良機械製作所製ハイブリダイゼーションシステムNHS−1型にて、ローター周速度85m/秒で10分間の機械的作用による球形化処理を行った。得られたサンプルには母材に付着、及び球形化粒子に内包されていない状態の鱗片状黒鉛微粉が多く存在していることが確認された。このサンプルを分級し、上記鱗片状黒鉛微粉を除去し、球形化黒鉛の炭素質粒子(a1)を得た。前記測定法で炭素質粒子(a1)の物性を測定した。結果を表−1に示す。
炭素質粒子(a1)と非晶質炭素前駆体としてコールタールピッチを混合し、不活性ガス中で1300℃熱処理を施した後、焼成物を解砕−分級処理することにより、黒鉛粒子と非晶質炭素とが複合化した複層構造炭素材の炭素質粒子(a2)を得た。焼成収率から、得られた複層構造炭素材において、球形化黒鉛質粒子と非晶質炭素との重量比率(球形化黒鉛質粒子:非晶質炭素)は1:0.065であることが確認された。前記測定法で炭素質粒子(a2)の物性を測定した。結果を表−1に示す。
<酸化珪素粒子(B1)>
市販の酸化珪素粒子(SiOx、x=1)(大阪チタニウムテクノロジーズ社製)を酸化珪素粒子(B1)として用いた。酸化珪素粒子(B1)は、d50が5.6μm、BET法比表面積が3.5m2/gであった。酸化珪素粒子(B1)のX線回折パターンからは、2θ=28.4°付近のSi(111)に帰属される回折線を確認することができず、酸化珪素粒子(B1)はゼロ価の珪素原子を微結晶として含まないことを確認された。
酸化珪素粒子(B1)を不活性雰囲気下において、1000℃で6時間加熱処理して酸化珪素粒子(B2)を得た。酸化珪素粒子(B2)は、d50が5.4μm、BET法比表面積が2.1m2/gであった。酸化珪素粒子(B2)のX線回折パターンからは、2θ=28.4°付近のSi(111)に帰属される回折線を確認することが可能であり、酸化珪素粒子(B2)はゼロ価の珪素原子を微結晶として含むことを確認された。なお、上記の回折線の広がりをもとに、シェーラーの式によって求めた珪素の結晶の粒子径は3.2nmであった。
炭素質粒子(A1)90重量部に対して、酸化珪素粒子(B1)10重量部を乾式混合し、混合物とした。前記測定法で各評価を行った。
炭素質粒子(A2)90重量部に対して、酸化珪素粒子(B1)10重量部を乾式混合し、混合物とした。実施例1と同様の測定を行った。
炭素質粒子(A2)90重量部に対して、酸化珪素粒子(B2)10重量部を乾式混合し、混合物とした。実施例1と同様の測定を行った。
炭素質粒子(a1)90重量部に対して、酸化珪素粒子(B1)10重量部を乾式混合し、混合物とした。実施例1と同様の測定を行った。
炭素質粒子(a2)90重量部に対して、酸化珪素粒子(B1)10重量部を乾式混合し、混合物とした。実施例1と同様の測定を行った。
また、実施例1〜3、比較例1〜2で得られた混合物よりなる負極材を用いて作製した電池の評価結果を表−4〜表−5にまとめて示す。
Claims (11)
- 炭素質粒子(A)と酸化珪素粒子(B)を含み、炭素質粒子(A)は、細孔径0.01μm以上1μm以下の範囲の積算細孔容積が0.08mL/g以上、下記式で表される細孔径と粒子径の比(PD/d50(%))が1.8以下であり、かつ酸化珪素粒子(B)の小粒子側から10%積算部の粒子径(d10)が0.001μm以上6μm以下であり、
[炭素質粒子(A)の重量]:[酸化珪素粒子(B)の重量]=30:70〜99:1である非水系二次電池用負極材。
PD/d50(%)=([水銀圧入法により求められる細孔分布における細孔径0.01μm以上1μm以下の範囲のモード細孔径(PD)]/[体積基準平均粒子径(d50)])×100 - 炭素質粒子(A)のフロー式粒子像分析より求められる円形度が0.88以上である、請求項1に記載の非水系二次電池用負極材。
- 炭素質粒子(A)が天然黒鉛の造粒物を含む、請求項1又は2に記載の非水系二次電池用負極材。
- 炭素質粒子(A)が球形化黒鉛と炭素質物とが複合化した複合炭素材を含む、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の非水系二次電池用負極材。
- 酸化珪素粒子(B)における珪素原子数(MSi)に対する酸素原子数(MO)の比(MO/MSi)が0.5〜1.6である、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の非水系二次電池用負極材。
- 酸化珪素粒子(B)の平均粒子径(d50)が0.01μm以上20μm以下である、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の非水系二次電池用負極材。
- 下記式で表される炭素質粒子(A)と酸化珪素粒子(B)の平均粒子径比([R=酸化珪素粒子(B)の平均粒子径]/[炭素質粒子(A)の平均粒子径])が0.001以上10以下である、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の非水系二次電池用負極材。
- 酸化珪素粒子(B)がゼロ価の珪素原子を含む、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の非水系二次電池用負極材。
- 酸化珪素粒子(B)中に珪素の微結晶を含む、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の非水系二次電池用負極材。
- 集電体と、該集電体上に形成された活物質層とを備える非水系二次電池用負極であって、該活物質層が請求項1乃至9のいずれか1項に記載の非水系二次電池用負極材を含有する、非水系二次電池用負極。
- 正極及び負極、並びに電解質を備える非水系二次電池であって、該負極が請求項10に記載の非水系二次電池用負極である、非水系二次電池。
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