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JP2001023616A - リチウムイオン二次電池用負極材料およびその製造方法 - Google Patents

リチウムイオン二次電池用負極材料およびその製造方法

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Publication number
JP2001023616A
JP2001023616A JP11194018A JP19401899A JP2001023616A JP 2001023616 A JP2001023616 A JP 2001023616A JP 11194018 A JP11194018 A JP 11194018A JP 19401899 A JP19401899 A JP 19401899A JP 2001023616 A JP2001023616 A JP 2001023616A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
electrode material
lithium ion
secondary battery
ion secondary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11194018A
Other languages
English (en)
Inventor
Akito Miyamoto
明人 宮本
Kazuhiro Watanabe
和廣 渡辺
Satoshige Nanai
識成 七井
Katsuhiro Nichogi
克洋 二梃木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP11194018A priority Critical patent/JP2001023616A/ja
Publication of JP2001023616A publication Critical patent/JP2001023616A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種電子機器、および電気自動車用電源等に
使用される軽量で、高エネルギー密度のリチウムイオン
二次電池用負極材料の提供を目的とする。 【解決手段】 ポルフィリン骨格を有する有機金属錯体
あるいはその有機金属錯体が少なくとも1種以上含有し
た混合物を原料とし、これらを真空下、あるいは不活性
雰囲気下で800℃以上1300℃以下の温度範囲で加
熱処理して製造されるリチウムイオン二次電池用負極材
料とその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器、電気自
動車等の分野に使用される大型、小型、薄型で、軽量化
されたリチウムイオン二次電池の負極材料に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、リチウムを用いたリチウムイオン
二次電池は、高エネルギー密度を有し、機器の小型化や
軽量化に大きな役割を演じている。しかしながら機器の
いっそうの小型化、軽量化の要求、また一方では電気自
動車用電源のような大型で軽量化された高容量の二次電
池の要望が強くなっている。
【0003】従来のリチウムイオン二次電池は、特開昭
62−90863号公報、特開昭63−121260号
公報、特開平3−49155号公報に開示されているよ
うに正極活物質にリチウム、コバルトを主成分とする遷
移金属複合酸化物を用い、負極活物質には黒鉛等の炭素
質材料を使用して、充電時にリチウムイオンを炭素質材
料に吸蔵させ、放電時にこれらのリチウムイオンを負極
から放出させるものである。しかしながら、黒鉛系の炭
素材料はC6Li化合物が生成するとした場合の理論値
である372mAh/gの放電容量が上限であり、これ
に変わる高容量な負極材料が要望されている。
【0004】また、最近では、さらなる高容量化のため
に特開平7−122274号公報、特開平6−3383
25号公報に開示されているようにSnO2 、SnO等
の錫の酸化物が、負極のリチウムイオン吸蔵材として提
案されている。
【0005】しかしながら、錫の酸化物を負極のリチウ
ムイオン吸蔵材として使用したリチウム二次電池には、
錫の酸化物の結晶構造が極めて不安定なため、充放電サ
イクル特性が極めて良くないという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決するもので、負極材料が無機元素と炭素質から構
成される無機炭素複合材料に改良することによりサイク
ル特性に優れた高容量なリチウムイオン二次電池用負極
材料およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決する手段】この目的を達成するために、本
発明のリチウムイオン二次電池用負極材料においては、
種々の無機元素を分子に含有しているポルフィリン骨格
を有する有機金属錯体、あるいはその有機金属錯体を含
んだ混合物を加熱処理して製造されることを特徴とする
リチウムイオン二次電池用負極材料およびその製造方法
としたものである。この本発明により、無機元素が含有
された炭素複合材料が製造でき、これをリチウムイオン
二次電池用負極材料に使用することによりこれまでの黒
鉛系材料の放電容量を大きく上回るとともに、サイクル
特性に優れた負極材料を提供することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、ポルフィリン骨格を有する有機金属錯体又は前記有
機金属錯体を少なくとも1種類以上含む混合物を原料と
し、前記原料を加熱処理して製造されることを特徴とす
るリチウムイオン二次電池用負極材料であり、これによ
り無機元素が含有された炭素複合材料が製造でき、これ
をリチウムイオン二次電池用負極材料として用いること
により、従来の黒鉛系に比べ放電容量が大きくなり、ま
た、錫等の酸化物系に比べてサイクル特性が向上する作
用を有する。
【0009】請求項2に記載の本発明は、加熱処理によ
って構成され、有機金属錯体に含まれる金属を主成分と
する金属微粒子と、前記加熱処理によって形成された非
晶質炭素を有し、前記金属微粒子が前記非晶質炭素中に
分散して存在することを特徴とする請求項1記載のリチ
ウムイオン二次電池用負極材料であり、これにより金属
微粒子が分散した炭素質材料が製造できこれを負極材料
として用いることにより放電容量が大きくなる作用を有
する。
【0010】請求項3に記載の本発明は、非晶質炭素の
(002)面の平均面間隔が0.35nm〜0.45n
mであることを特徴とする請求項2記載のリチウムイオ
ン二次電池用負極材料であり、これにより金属微粒子が
分散した炭素質材料が製造できこれを負極材料として用
いることにより放電容量が大きくなる作用を有する。
【0011】請求項4に記載の本発明は、有機金属錯体
が、(化3)で表される金属フタロシアニン誘導体又は
(化4)で表される金属ポルフィリン誘導体であること
を特徴とする請求項1ないし3のいずれか記載のリチウ
ムイオン二次電池用負極材料であり、これにより製造さ
れた負極材料は放電容量が大きくサイクル特性に優れた
作用を有する。
【0012】ただし、(化3)において、R1、R2、
R3及びR4は、直鎖又は分岐のアルキル基又はアルコ
キシ基より選ばれ、nは0以上4以下の整数である。X
1及びX2は、直鎖又は分岐のアルキル基、フェニル基
又は置換フェニル基の一価の有機残基を示す。M1は金
属を示す。また、(化4)において、R5はフェニル基
を示し、M2は金属を示す。
【0013】
【化3】
【0014】
【化4】
【0015】請求項5に記載の本発明は、(化3)にお
けるM1及び(化4)におけるM2が、Si、Sn、A
l、Zn、Fe、Co、Ni、Ti、V、Ag又はPd
の元素群から選ばれることを特徴とする請求項4記載の
リチウムイオン二次電池用負極材料であり、これにより
無機元素が含有された炭素複合材料が製造でき、これを
リチウムイオン二次電池用負極材料として用いることに
より、従来の黒鉛系に比べ放電容量が大きくなり、ま
た、錫等の酸化物系に比べてサイクル特性が向上する作
用を有する。
【0016】請求項6に記載の本発明は、加熱処理が1
0Pa以下の真空中または不活性雰囲気中で行われ、加
熱温度が800℃以上1300℃以下であり、加熱時間
が1時間以上であることを特徴とする請求項1ないし5
のいずれか記載のリチウムイオン二次電池用負極材料で
あり、これにより放電容量が増大したリチウムイオン二
次電池用負極材料が製造できる作用を有する。
【0017】請求項7に記載の本発明は、BET法によ
る比表面積が150m2/g以下であることを特徴とす
る請求項1ないし6のいずれか記載のリチウムイオン二
次電池用負極材料であり、これにより放電容量が増大す
る作用を有する。
【0018】請求項8に記載の本発明は、ポルフィリン
骨格を有する有機金属錯体又は前記有機金属錯体を少な
くとも1種類以上含む混合物を原料とし、前記原料を加
熱処理する工程を含むリチウムイオン二次電池用負極材
料の製造方法であり、これにより放電容量が増大した炭
素複合材料が容易に製造できる作用を有する。
【0019】請求項9に記載の本発明は、有機金属錯体
が、(化3)で表される金属フタロシアニン誘導体又は
(化4)で表される金属ポルフィリン誘導体であること
を特徴とする請求項8記載のリチウムイオン二次電池用
負極材料の製造方法であり、この方法により高容量な炭
素複合材料が容易に製造できる作用を有する。
【0020】ただし、(化3)において、R1、R2、
R3及びR4は、直鎖又は分岐のアルキル基又はアルコ
キシ基より選ばれ、nは0以上4以下の整数である。X
1及びX2は、直鎖又は分岐のアルキル基、フェニル基
又は置換フェニル基の一価の有機残基を示す。M1は金
属を示す。また、(化4)において、R5はフェニル基
を示し、M2は金属を示す。
【0021】請求項10に記載の本発明は、(化3)に
おけるM1及び(化4)におけるM2が、Si、Sn、A
l、Zn、Fe、Co、Ni、Ti、V、Ag又はPd
の元素群から選ばれることを特徴とする請求項9に記載
のリチウムイオン二次電池用負極材料の製造方法であ
り、これにより無機元素が含有された炭素複合材料が容
易に製造できる作用を有する。
【0022】請求項11に記載の本発明は、加熱処理が
10Pa以下の真空中または不活性雰囲気中で行われ、
加熱温度が800℃以上1300℃以下であり、加熱時
間が1時間以上であることを特徴とする請求項8ないし
10のいずれか記載のリチウムイオン二次電池用負極材
料の製造方法であり、これにより無機元素が含有された
炭素複合材料が容易に製造できる作用を有する。
【0023】本発明のリチウムイオン二次電池用負極材
料は、その原料がポルフィリン骨格を有する有機金属錯
体、あるいはその有機金属錯体を少なくとも1種以上含
んだ混合物を加熱処理して製造されることを特徴とする
ものであり、具体的には金属原子を分子内に含有してい
る金属フタロシアニン誘導体又は金属ポルフィリン誘導
体の有機金属錯体が挙げられ、これらを用いることによ
り、分子レベルで金属原子が分散された炭素複合材料が
容易に得ることができる。(化3)が金属フタロシアニ
ン誘導体の化学式であり、(化4)が金属ポルフィリン
誘導体の化学式である。
【0024】(化3)において、R1、R2、R3,R
4は、同一、または、異なり、直鎖、または分岐アルキ
ル基、アルコキシ基より選ばれ、例えば、メチル基、プ
ロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t−ブチル
基、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基などが挙げら
れ、式中のnは同一、または、異なり、0〜4の整数か
ら選ばれる。また、X1、X2は同一、または異なり、
直鎖、または、分岐のアルキル基、 フェニル基、置換
フェニル基などの一価の有機残基を示す。例えば、メチ
ル基、エチル基、エトキシ基、メトキシ基、フェノキシ
基、ヒドロキシ基などが挙げられる。
【0025】(化4)において、R5は、置換基を有し
ていてもよいフェニル基を示す。
【0026】また、有機金属錯体の金属原子は、遷移金
属およびIIIB族、IVB族等の半金属よりなる群から選
ばれ、有機金属錯体単体あるいは、少なくとも異なった
2種類以上の金属を有する有機金属錯体を組み合わせて
もよい。より好ましくは、Si、Sn、Al、Zn、F
e、Co、Ni、Ti、V、Ag、Pdである。
【0027】有機金属錯体と混合する混合物は、従来の
炭素質材料の原料として用いられてきた石油ピッチ、石
炭ピッチ、樹脂系ピッチ、フェノール樹脂、フラン樹
脂、エポキシ樹脂、ポリアクリロニトリル、コークス、
セルロース、レーヨンなどが挙げられ、有機金属錯体と
の混合は、これら炭素質材料の原料が、プレポリマー等
の液状あるいは樹脂硬化物等固体状態のいずれでもよい
が、有機金属錯体の分散状態の点から溶液状態時に有機
金属錯体を混合することが好ましい。また、有機金属錯
体単体を焼成し作製された炭素質材料と黒鉛あるいは非
晶質炭素等の炭素質材料を混合して負極材料として使用
してもよい。
【0028】前記有機金属錯体単体あるいはその混合物
を加熱することによる焼成に際して、焼成雰囲気や焼成
温度は重要である。焼成雰囲気は真空中あるいは窒素、
アルゴン等の不活性ガス中とするが、真空中10Pa以
下の減圧下であることがより好ましい。また、焼成温度
は、800℃以上とし、好ましくは950℃〜1200
℃である。
【0029】以上により得られる負極材料は、X線回折
より求めた非晶質炭素部の(002)面の平均面間隔が
0.35nm〜0.45nm、BET法による比表面積
が100m2/g以下であることが望ましい。
【0030】以下に、本発明のリチウムイオン二次電池
用負極材料が適用される電池について図を用いて説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではい。
【0031】本発明が適用される一例の電池の断面図を
図1に示す。正極活物質2が正極集電体1に保持され、
また、本発明の負極活物質4は負極集電体3に保持さ
れ、これら両電極を、リチウム塩を溶解してなる非水溶
媒電解液を含浸させた多孔質セパレーター5により隔離
し、絶縁ガスケット6を介して収納ケース7をかしめて
作製されるコイン型電池を示す。
【0032】なお、本発明の負極材料が適用される電池
では、従来のリチウムイオン二次電池に使用されている
種々の材料を組み合わせて用いることが可能であり、特
に制限されない。
【0033】例えば、正極活物質としては、充放電が可
能なリチウム含有化合物が挙げられ、一般式LixMOy
(MはCo、Ni、Mn、Fe等の遷移金属元素を示
し、xは0≦x≦2、yは1≦y≦5)で表され、具体
例は、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、Li
Mn24等が挙げられる。
【0034】また、非水系電解液の有機溶媒としては、
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、1,
2−ブチレンカーボネート、1,2−ジメトキシエタ
ン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、2−メ
チルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルカーボ
ネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネ
ート、ジプロピルカーボネートなどの1種あるいは2種
以上の混合物にして使用してもよい。
【0035】また、非水系電解液の支持電解質は、Li
PF6、LiClO4、LiAsF6、LiSbF6、Li
BF4、LiI、LiBr、LiCl、LiSO3CH3
LiSO3CF3などが挙げられる。
【0036】なお、本発明の負極材料が適用される電池
に用いる非水電解液は液体状に限らず、ゲル状、固体状
であってもよい。
【0037】また、集電体はアルミニウム、銅などの金
属に限定されず炭素質材料から構成されていてもよく、
その形状等は電池の種類や、電解液、電解質等の種類、
また、電池の使用目的に応じて最適化することができ
る。
【0038】(実施の形態1)本発明の金属錯体の一種
として錫フタロシアニン(SnPc)を用い、また、S
nPcとの混合物としてノボラック形フェノール樹脂を
不活性ガス雰囲気下、180℃で加熱処理して得られた
樹脂硬化物を使用した。SnPcは、フェノール樹脂硬
化物に対して10重量%混合し、これを原料とした。
【0039】次に、この原料を不活性ガス雰囲気中、5
℃/分の昇温速度で600℃、1時間の加熱処理を行
い、その後、得られた熱処理物を、遊星ボールミルを用
いて平均粒径15μmになるように粉砕した。次に、こ
の熱処理物の粉末を真空下で、5℃/分の昇温速度で1
000℃まで昇温し、この温度で1時間保持した後、室
温まで冷却して本発明の負極材料を得た。
【0040】この負極材料3gを、ポリフッ化ビニリデ
ンをN−メチルピロリドンに10重量%溶解したバイン
ダー3gに混合し、この混合物を厚さ15μmの銅箔の
集電体上に塗布、乾燥して負極体を得た。この負極材料
の粉末のX線回折測定を行った結果、図2に示すように
非晶質炭素の層状構造の平均面間隔d(002)面は
0.419nm(ブラッグ角2θ=21.18°)であ
り、さらに、錫の微粒子に相当する回折ピークが観測さ
れ(2θ=30.56°、31.94°、43.84
°、44.86°、55.30°)、本発明の負極材料
は非晶質炭素と無機元素が複合された負極材料であるこ
とがわかる。また、BET法による比表面積は67m2
/gであった。
【0041】次に、エチレンカーボネートと炭酸ジエチ
ルを1:1の比で混合した有機溶媒にLiPF6を1m
ol/l溶解して電解液を作製した。前記の負極体の対
極として金属リチウムを用い、両者の間に電解液を含浸
させた多孔質ポリプロピレンを挟み込み、これらを20
16型コインケース内に入れ、プレス封口を行って評価
用のコイン電池を作製した。
【0042】以上のように作製された電池について、
0.2mAの定電流で電位が0Vになるまで充電を行
い、さらに0Vの電位を電流が1μAになるまで保って
充電を終了した。次に、0.2mAの定電流で電位が
1.5Vになるまで放電を行った。図3に放電特性を示
す。(a)は本発明の負極材料を使用した放電特性であ
り、(b)は、黒鉛材料を負極活物質として用いた電池
特性を示す。結果は本発明の負極材料を使用することに
より、600mAh/gの放電容量を達成し、高容量な
二次電池用負極材料であることがわかる。また、サイク
ル特性は、図4に示すように2回目以降では放電容量の
減少が非常に少なく、サイクル特性についても二次電池
の負極材料として実用上十分な特性を示した。
【0043】なお、上記で示した構成では、負極特性を
より明白にするために、本来、負極として用いる負極活
物質を正極として用い、負極として金属リチウムを用い
た。この理由は、リチウムイオンの供給源として金属リ
チウムを用いることにより負極活物質へのリチウムの吸
蔵、脱離を単純化し、本発明のリチウムイオン二次電池
用負極材料の充放電特性を証明することを意図したもの
である。
【0044】負極を本実施の形態の負極材料を用い、正
極としてLiCoO2を用いて、その他の構成を上記と
同じにして、電池としての特性を測定したところ、良好
な結果が得られた。
【0045】(実施の形態2)実施の形態1において、
有機金属錯体をシリコンフタロシアニン(SiPc)に
したこと以外は実施の形態1と同様にし、電池特性を評
価した。その結果、放電容量は606mAh/gの高容
量な特性を示し、サイクル特性も二次電池の負極材料と
して実用上十分な特性であった。
【0046】(実施の形態3)実施の形態1において、
有機金属錯体をクロロアルミフタロシアニン(AlCl
Pc)にしたこと以外は実施の形態1と同様にし、電池
特性を評価した。その結果、放電容量は540mAh/
gの高容量な特性を示し、サイクル特性も二次電池の負
極材料として実用上十分な特性であった。
【0047】(実施の形態4)実施の形態1において、
有機金属錯体をクロロ鉄フタロシアニン(FeClP
c)にしたこと以外は実施の形態1と同様にし、電池特
性を評価した。その結果、放電容量は475mAh/g
の高容量な特性を示し、サイクル特性も二次電池の負極
材料として実用上十分な特性であった。
【0048】(実施の形態5)実施の形態1において、
有機金属錯体をニッケルフタロシアニン(NiPc)に
したこと以外は実施の形態1と同様にし、電池特性を評
価した。その結果、放電容量は595mAh/gの高容
量な特性を示し、サイクル特性も二次電池の負極材料と
して実用上十分な特性であった。
【0049】(実施の形態6)実施の形態1において、
有機金属錯体をコバルトフタロシアニン(CoPc)に
したこと以外は実施の形態1と同様にし、電池特性を評
価した。その結果、放電容量は540mAh/gの高容
量な特性を示し、サイクル特性も二次電池の負極材料と
して実用上十分な特性であった。
【0050】(実施の形態7)実施の形態1において、
有機金属錯体をチタニルフタロシアニン(TiOPc)
にしたこと以外は実施の形態1と同様にし、電池特性を
評価した。その結果、放電容量は560mAh/gの高
容量な特性を示し、サイクル特性も二次電池の負極材料
として実用上十分な特性であった。
【0051】(実施の形態8)実施の形態1において、
有機金属錯体をジヒドロキシシリコンフタロシアニン
(Si(OH)2Pc)単体のみを実施の形態1と同様
の条件で焼成し、電池特性を評価した。その結果、放電
容量は480mAh/gの高容量な特性を示し、サイク
ル特性も二次電池の負極材料として実用上十分な特性で
あった。
【0052】(実施の形態9)実施の形態1において、
有機金属錯体をテトラフェニルポルフィリンコバルト
(TPP−Co)にしたこと以外は実施の形態1と同様
にし、電池特性を評価した。その結果、放電容量は54
0mAh/gの高容量な特性を示し、サイクル特性も二
次電池の負極材料として実用上十分な特性であった。
【0053】(実施の形態10)実施の形態1におい
て、有機金属錯体をテトラフェニルポルフィリンニッケ
ル(TPP−Ni)にしたこと以外は実施の形態1と同
様にし、電池特性を評価した。その結果、放電容量は5
50mAh/gの高容量な特性を示し、サイクル特性も
二次電池の負極材料として実用上十分な特性であった。
【0054】(実施の形態11)実施の形態1におい
て、有機金属錯体をテトラフェニルポルフィリン亜鉛
(TPP−Zn)にしたこと以外は実施の形態1と同様
にし、電池特性を評価した。その結果、放電容量は42
0mAh/gの高容量な特性を示し、サイクル特性も二
次電池の負極材料として実用上十分な特性であった。
【0055】なお、上記の実施の形態では、本発明の負
極材料をコイン型リチウムイオン二次電池に適用した場
合について説明したが、本発明の集電体は、角形、円筒
型電池、その他の非水電解質二次電池にも適用できるこ
とは明らかである。
【0056】
【発明の効果】以上のように本発明は、ポルフィリン骨
格を有する有機金属錯体、あるいはその有機金属錯体を
少なくとも1種以上含んだ混合物を加熱処理することに
より、無機元素が含有された炭素複合材料が容易に製造
でき、これをリチウムイオン二次電池用負極材料に使用
することによりサイクル特性に優れた高容量なリチウム
イオン二次電池が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第1の実施の形態における電池の断面図
【図2】同第1の実施の形態における負極材料のX線回
折パターンを示す図
【図3】同第1の実施の形態における負極材料の放電特
性を示す図
【図4】同第1の実施の形態における負極材料のサイク
ル特性を示す図
【符号の説明】
1 正極集電体 2 正極活物質 3 負極集電体 4 負極活物質 5 セパレータ 6 絶縁ガスケット 7 収納ケース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 七井 識成 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 二梃木 克洋 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 Fターム(参考) 5H003 AA02 AA04 BA01 BA03 BB01 BC01 BC06 BD00 BD01 BD05 5H014 AA01 BB01 BB06 EE01 EE08 HH00 HH06 HH08 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AL06 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ03 BJ16 CJ02 CJ08 CJ28 DJ16 DJ18 HJ00 HJ02 HJ07 HJ13 HJ14 HJ15

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポルフィリン骨格を有する有機金属錯体
    又は前記有機金属錯体を少なくとも1種類以上含む混合
    物を原料とし、前記原料を加熱処理して製造されること
    を特徴とするリチウムイオン二次電池用負極材料。
  2. 【請求項2】 加熱処理によって構成され、有機金属錯
    体に含まれる金属を主成分とする金属微粒子と、前記加
    熱処理によって形成された非晶質炭素を有し、前記金属
    微粒子が前記非晶質炭素中に分散して存在することを特
    徴とする請求項1記載のリチウムイオン二次電池用負極
    材料。
  3. 【請求項3】 非晶質炭素の(002)面の平均面間隔
    が0.35nm〜0.45nmであることを特徴とする
    請求項2記載のリチウムイオン二次電池用負極材料。
  4. 【請求項4】 有機金属錯体が、(化1)で表される金
    属フタロシアニン誘導体又は(化2)で表される金属ポ
    ルフィリン誘導体であることを特徴とする請求項1ない
    し3のいずれか記載のリチウムイオン二次電池用負極材
    料。ただし、(化1)において、R1、R2、R3及び
    R4は、直鎖又は分岐のアルキル基又はアルコキシ基よ
    り選ばれ、nは0以上4以下の整数である。X1及びX
    2は、直鎖又は分岐のアルキル基、フェニル基又は置換
    フェニル基の一価の有機残基を示す。M1は金属を示
    す。また、(化2)において、R5はフェニル基を示
    し、M2は金属を示す。 【化1】 【化2】
  5. 【請求項5】 (化1)におけるM1及び(化2)にお
    けるM2が、Si、Sn、Al、Zn、Fe、Co、N
    i、Ti、V、Ag又はPdの元素群から選ばれること
    を特徴とする請求項4記載のリチウムイオン二次電池用
    負極材料。
  6. 【請求項6】 加熱処理が10Pa以下の真空中または
    不活性雰囲気中で行われ、加熱温度が800℃以上13
    00℃以下であり、加熱時間が1時間以上であることを
    特徴とする請求項1ないし5のいずれか記載のリチウム
    イオン二次電池用負極材料。
  7. 【請求項7】 BET法による比表面積が150m2
    g以下であることを特徴とする請求項1ないし6のいず
    れか記載のリチウムイオン二次電池用負極材料。
  8. 【請求項8】 ポルフィリン骨格を有する有機金属錯体
    又は前記有機金属錯体を少なくとも1種類以上含む混合
    物を原料とし、前記原料を加熱処理する工程を含むリチ
    ウムイオン二次電池用負極材料の製造方法。
  9. 【請求項9】 有機金属錯体が、(化1)で表される金
    属フタロシアニン誘導体又は(化2)で表される金属ポ
    ルフィリン誘導体であることを特徴とする請求項8記載
    のリチウムイオン二次電池用負極材料の製造方法。ただ
    し、(化1)において、R1、R2、R3及びR4は、
    直鎖又は分岐のアルキル基又はアルコキシ基より選ば
    れ、nは0以上4以下の整数である。X1及びX2は、
    直鎖又は分岐のアルキル基、フェニル基又は置換フェニ
    ル基の一価の有機残基を示す。M1は金属を示す。ま
    た、(化2)において、R5はフェニル基を示し、M2
    は金属を示す。
  10. 【請求項10】 (化1)におけるM1及び(化2)に
    おけるM2が、Si、Sn、Al、Zn、Fe、Co、
    Ni、Ti、V、Ag又はPdの元素群から選ばれるこ
    とを特徴とする請求項9に記載のリチウムイオン二次電
    池用負極材料の製造方法。
  11. 【請求項11】 加熱処理が10Pa以下の真空中また
    は不活性雰囲気中で行われ、加熱温度が800℃以上1
    300℃以下であり、加熱時間が1時間以上であること
    を特徴とする請求項8ないし10のいずれか記載のリチ
    ウムイオン二次電池用負極材料の製造方法。
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