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JP2024128914A - Secondary battery and method for manufacturing the same - Google Patents

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JP2024128914A
JP2024128914A JP2023122966A JP2023122966A JP2024128914A JP 2024128914 A JP2024128914 A JP 2024128914A JP 2023122966 A JP2023122966 A JP 2023122966A JP 2023122966 A JP2023122966 A JP 2023122966A JP 2024128914 A JP2024128914 A JP 2024128914A
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JP
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negative electrode
particles
containing particles
secondary battery
active material
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JP2023122966A
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Japanese (ja)
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直利 小野寺
naotoshi Onodera
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Prime Planet Energy and Solutions Inc
Original Assignee
Prime Planet Energy and Solutions Inc
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Abstract

To provide a secondary battery comprising a negative electrode including graphite particles and a Si-based material as a negative electrode active material, and having excellent initial charging and discharging efficiency.SOLUTION: A secondary battery disclosed herein comprises an electrode body having a positive electrode and a negative electrode 60. The negative electrode 60 comprises a negative electrode current collector 62, and a negative electrode active material layer 64 disposed on the negative electrode current collector. The negative electrode active material layer 64 includes graphite particles 66 and Si-containing particles 67 as a negative electrode active material, and carbon nanotubes 68 as a conductive material. The Si-containing particle 67 is a porous body containing Si nanoparticles 67a with a mesh structure. In some pores 67b of the porous body, the carbon nanotubes 68 are disposed. When a weight of the Si-containing particles 67 is 100 wt%, a weight ratio X of the carbon nanotubes 68 to the Si-containing particles 67 is 0.02 wt% or more and 4 wt% or less.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、二次電池および二次電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a secondary battery and a method for manufacturing a secondary battery.

リチウムイオン二次電池等の二次電池は、パソコン、携帯端末等のポータブル電源や、電気自動車(BEV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の車両駆動用電源などに好適に用いられている。このような二次電池に用いられる負極は、一般的に、負極集電体上に負極活物質を含む負極活物質層が配置された構成を有する。 Secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries are suitable for use as portable power sources for personal computers, mobile terminals, and the like, and as power sources for driving vehicles such as electric vehicles (BEVs), hybrid vehicles (HEVs), and plug-in hybrid vehicles (PHEVs). The negative electrodes used in such secondary batteries generally have a configuration in which a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material is disposed on a negative electrode current collector.

近年では、二次電池の高容量化等を目的として、負極活物質としてSi系材料を使用することが検討されている(例えば特許文献1~3)。特許文献1には、ミクロ細孔、メソ細孔、および/またはマクロ細孔を有する多孔質炭素材料と、ケイ素との複合体が開示されている。また、特許文献2には、植物性原料から生成した非結晶シリカを前駆体としたシリコン素材が開示されている。特許文献3には、Si系材料を含む負極活物質と、最外周径が5nm以下のカーボンナノチューブと、重量平均分子量が15万以上45万以下のカルボキシメチルセルロースと、を含む負極が開示されている。 In recent years, the use of Si-based materials as negative electrode active materials has been considered in order to increase the capacity of secondary batteries (for example, Patent Documents 1 to 3). Patent Document 1 discloses a composite of silicon and a porous carbon material having micropores, mesopores, and/or macropores. Patent Document 2 discloses a silicon material whose precursor is amorphous silica produced from a plant-based raw material. Patent Document 3 discloses a negative electrode containing a negative electrode active material containing a Si-based material, carbon nanotubes having an outermost diameter of 5 nm or less, and carboxymethylcellulose having a weight-average molecular weight of 150,000 to 450,000.

特表2018-534720号公報Special table 2018-534720 publication 特開2021-38114号公報JP 2021-38114 A 国際公開第2022/070895号International Publication No. 2022/070895

Si系材料は、黒鉛粒子等の炭素材料と比較して比容量が大きい一方で、充放電時の膨張収縮が大きく、導電パスが切れやすい傾向にある。このため、Si系材料を用いた場合には、二次電池の初期特性(例えば初期の充放電効率)が低下しやすい。したがって、Si系材料を負極活物質として用いた場合、二次電池の初期特性の向上については未だ改善の余地がある。 Si-based materials have a larger specific capacity than carbon materials such as graphite particles, but they also expand and contract significantly during charging and discharging, and their conductive paths tend to be easily broken. For this reason, when Si-based materials are used, the initial characteristics of the secondary battery (e.g., initial charge and discharge efficiency) are likely to decrease. Therefore, when Si-based materials are used as negative electrode active materials, there is still room for improvement in terms of improving the initial characteristics of secondary batteries.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、負極活物質として黒鉛粒子とSi系材料とを含む負極を備える二次電池であって、優れた初期の充放電効率を有する二次電池を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of these points, and aims to provide a secondary battery having a negative electrode containing graphite particles and a Si-based material as the negative electrode active material, and having excellent initial charge/discharge efficiency.

ここに開示される二次電池は、正極および負極を有する電極体を備えた二次電池であって、上記負極は、負極集電体と、該負極集電体上に配置された負極活物質層と、を備えており、上記負極活物質層は、負極活物質として黒鉛粒子およびSi含有粒子と、導電材としてカーボンナノチューブと、を含む。上記Si含有粒子は、網目構造状のSiナノ粒子を含有した多孔質体であり、上記多孔質体の少なくともいくつかの細孔には、上記カーボンナノチューブが配置されている。上記Si含有粒子の重量を100wt%としたときに該Si含有粒子に対する上記カーボンナノチューブの重量比Xが0.02wt%以上4wt%以下である。 The secondary battery disclosed herein is a secondary battery equipped with an electrode body having a positive electrode and a negative electrode, the negative electrode being equipped with a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer disposed on the negative electrode current collector, the negative electrode active material layer including graphite particles and Si-containing particles as negative electrode active materials, and carbon nanotubes as a conductive material. The Si-containing particles are porous bodies containing Si nanoparticles in a mesh structure, and the carbon nanotubes are disposed in at least some of the pores of the porous body. When the weight of the Si-containing particles is taken as 100 wt%, the weight ratio X of the carbon nanotubes to the Si-containing particles is 0.02 wt% or more and 4 wt% or less.

かかる構成によれば、Si含有粒子が網目状構造のSiナノ粒子を含有した多孔質体であることにより、導電パスが好適に形成される。また、Si含有粒子が複数の細孔を有し、当該細孔にカーボンナノチューブが好適に配置されることにより、黒鉛粒子とSi含有粒子との間にも導電パスが形成される。したがって、初期特性が高い二次電池を実現することができる。 According to this configuration, the Si-containing particles are porous bodies containing Si nanoparticles with a mesh-like structure, so that conductive paths are suitably formed. In addition, the Si-containing particles have multiple pores, and the carbon nanotubes are suitably arranged in the pores, so that conductive paths are also formed between the graphite particles and the Si-containing particles. Therefore, a secondary battery with excellent initial characteristics can be realized.

図1は、一実施形態に係る二次電池の内部構造を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic internal structure of a secondary battery according to an embodiment. 図2は、一実施形態に係る電極体の構成を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of an electrode body according to one embodiment. 図3は、一実施形態に係る負極を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a negative electrode according to one embodiment. 図4は、一実施形態に係る二次電池の製造方法を示すフローチャート図である。FIG. 4 is a flow chart showing a method for manufacturing a secondary battery according to an embodiment.

以下、ここで開示される技術の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、ここで開示される技術の実施に必要な事柄(例えば、ここに開示される技術を特徴付けない二次電池の一般的な構成および製造プロセス等)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここで開示される技術は、本明細書に開示されている内容と、当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、各図面は模式的に描かれており、寸法関係(長さ、幅、厚み等)は実際の寸法関係を必ずしも反映するものではない。また、以下に説明する図面において、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、本明細書において範囲を示す「A~B」(A,Bは任意の数値)の表記は、A以上B以下を意味する。 The following describes embodiments of the technology disclosed herein with reference to the drawings. Note that matters other than those specifically mentioned in this specification and necessary for implementing the technology disclosed herein (for example, the general configuration and manufacturing process of secondary batteries that do not characterize the technology disclosed herein) can be understood as design matters of a person skilled in the art based on the conventional technology in the field. The technology disclosed herein can be implemented based on the contents disclosed in this specification and the technical common sense in the field. Note that each drawing is drawn diagrammatically, and the dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) do not necessarily reflect the actual dimensional relationships. In addition, in the drawings described below, the same reference numerals are used for members and parts that perform the same function, and duplicated descriptions may be omitted or simplified. In addition, the notation "A to B" (A and B are arbitrary numbers) indicating a range in this specification means A or more and B or less.

なお、本明細書において「二次電池」とは、正極と負極との間を電荷担体が移動することによって、充放電を繰り返すことができる電池をいう。また、本明細書において「リチウムイオン二次電池」とは、電荷担体としてリチウムイオンを利用し、正負極間におけるリチウムイオンに伴う電荷の移動により充放電が実現される二次電池をいう。 In this specification, the term "secondary battery" refers to a battery that can be repeatedly charged and discharged by the movement of charge carriers between the positive and negative electrodes. In addition, in this specification, the term "lithium ion secondary battery" refers to a secondary battery that uses lithium ions as charge carriers and achieves charging and discharging by the movement of charge associated with the lithium ions between the positive and negative electrodes.

図1は、一実施形態に係る二次電池100の内部構造を模式的に示す図である。図1に示すように、二次電池100は、正極50および負極60を有する電極体20と、電解液(図示せず)と、電極体20および電解液を収容する電池ケース30と、を備えている。図1に示される二次電池100は、ここでは、リチウムイオン二次電池である。ここに開示される負極60は、好ましくはリチウムイオン二次電池用の負極として用いられる。 Figure 1 is a diagram showing a schematic internal structure of a secondary battery 100 according to one embodiment. As shown in Figure 1, the secondary battery 100 includes an electrode body 20 having a positive electrode 50 and a negative electrode 60, an electrolyte (not shown), and a battery case 30 that contains the electrode body 20 and the electrolyte. The secondary battery 100 shown in Figure 1 is a lithium ion secondary battery. The negative electrode 60 disclosed herein is preferably used as a negative electrode for a lithium ion secondary battery.

電池ケース30は、外部接続用の正極端子42および負極端子44と、電池ケース30の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように設定された薄肉の安全弁36と、が設けられている。また、電池ケース30には、非水電解液を注入するための注入口(図示せず)が設けられている。正極端子42は、正極集電板42aと電気的に接続されている。負極端子44は、負極集電板44aと電気的に接続されている。電池ケース30の材質としては、例えば、アルミニウム等の軽量で熱伝導性の良い金属材料が用いられる。 The battery case 30 is provided with a positive terminal 42 and a negative terminal 44 for external connection, and a thin-walled safety valve 36 that is set to release the internal pressure when the internal pressure of the battery case 30 rises to a predetermined level or higher. The battery case 30 is also provided with an injection port (not shown) for injecting a non-aqueous electrolyte. The positive terminal 42 is electrically connected to the positive current collector 42a. The negative terminal 44 is electrically connected to the negative current collector 44a. The material of the battery case 30 is, for example, a lightweight metal material with good thermal conductivity, such as aluminum.

図2は、電極体20の構成を模式的に示す図である。ここでは、電極体20は、扁平形状の捲回電極体である。図2に示すように、電極体20は、長尺シート状の正極50(以下、「正極シート50」ともいう。)と、長尺シート状の負極60(以下、「負極シート60」ともいう。)とが、2枚の長尺状のセパレータ70を介して重ね合わされて長手方向に捲回された形態を有する。正極シート50は、長尺状の正極集電体52の片面または両面(ここでは両面)に長手方向に沿って正極活物質層54が形成された構成を有する。負極シート60は、長尺状の負極集電体62の片面または両面(ここでは両面)に長手方向に沿って負極活物質層64が形成された構成を有する。図1および図2に示すように、正極集電体露出部52a(すなわち、正極活物質層54が形成されずに正極集電体52が露出した部分)および、負極集電体露出部62a(すなわち、負極活物質層64が形成されずに負極集電体62が露出した部分)は、電極体20の捲回軸方向(すなわち、上記長手方向に直交するシート幅方向)の両端から外方にはみ出すように形成されている。正極集電体露出部52aおよび負極集電体露出部62aには、それぞれ正極集電板42aおよび負極集電板44aが接合されている。 FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the electrode body 20. Here, the electrode body 20 is a flat-shaped wound electrode body. As shown in FIG. 2, the electrode body 20 has a configuration in which a long sheet-shaped positive electrode 50 (hereinafter also referred to as "positive electrode sheet 50") and a long sheet-shaped negative electrode 60 (hereinafter also referred to as "negative electrode sheet 60") are stacked via two long separators 70 and wound in the longitudinal direction. The positive electrode sheet 50 has a configuration in which a positive electrode active material layer 54 is formed along the longitudinal direction on one or both sides (both sides here) of a long positive electrode collector 52. The negative electrode sheet 60 has a configuration in which a negative electrode active material layer 64 is formed along the longitudinal direction on one or both sides (both sides here) of a long negative electrode collector 62. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the positive electrode collector exposed portion 52a (i.e., the portion where the positive electrode collector 52 is exposed without the positive electrode active material layer 54) and the negative electrode collector exposed portion 62a (i.e., the portion where the negative electrode collector 62 is exposed without the negative electrode active material layer 64) are formed so as to protrude outward from both ends of the electrode body 20 in the winding axis direction (i.e., the sheet width direction perpendicular to the longitudinal direction). The positive electrode collector exposed portion 52a and the negative electrode collector exposed portion 62a are respectively joined to the positive electrode collector 42a and the negative electrode collector 44a.

正極シート50を構成する正極集電体52としては、リチウムイオン二次電池に用いられる公知の正極集電体を用いてよく、特に限定されない。例えば、導電性の良好な金属(例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等)製のシートまたは箔が挙げられる。正極集電体52としては、アルミニウム箔が好ましい。正極集電体52の寸法は特に限定されず、電池設計に応じて適宜決定すればよい。正極集電体52としてアルミニウム箔を用いる場合には、その厚みは、特に限定されないが、例えば5μm以上35μm以下であり、好ましくは7μm以上20μm以下である。 The positive electrode collector 52 constituting the positive electrode sheet 50 may be a known positive electrode collector used in lithium ion secondary batteries, and is not particularly limited. For example, a sheet or foil made of a metal with good conductivity (e.g., aluminum, nickel, titanium, stainless steel, etc.) can be used. Aluminum foil is preferable as the positive electrode collector 52. The dimensions of the positive electrode collector 52 are not particularly limited and may be appropriately determined according to the battery design. When aluminum foil is used as the positive electrode collector 52, its thickness is not particularly limited, but is, for example, 5 μm to 35 μm, and preferably 7 μm to 20 μm.

正極活物質層54は、正極活物質を含有する。正極活物質としては、リチウムイオン二次電池に用いられる公知の組成の正極活物質を用いてよい。具体的に例えば、正極活物質として、リチウム複合酸化物、リチウム遷移金属リン酸化合物(例えば、リン酸鉄リチウム(LiFePO)、リン酸マンガンリチウム(LiMnPO))等を用いることができる。正極活物質の結晶構造は、特に限定されず、層状構造、スピネル構造、オリビン構造等であってよい。 The positive electrode active material layer 54 contains a positive electrode active material. As the positive electrode active material, a positive electrode active material having a known composition used in lithium ion secondary batteries may be used. Specifically, for example, as the positive electrode active material, a lithium composite oxide, a lithium transition metal phosphate compound (e.g., lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), lithium manganese phosphate (LiMnPO 4 )), or the like may be used. The crystal structure of the positive electrode active material is not particularly limited, and may be a layered structure, a spinel structure, an olivine structure, or the like.

リチウム複合酸化物としては、遷移金属元素として、Ni、Co、Mnのうちの少なくとも1種を含むリチウム遷移金属複合酸化物が好ましく、その具体例としては、リチウムニッケル系複合酸化物、リチウムコバルト系複合酸化物、リチウムマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム系複合酸化物、リチウム鉄ニッケルマンガン系複合酸化物等が挙げられる。これらの正極活物質は、1種単独で用いてよく、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、正極活物質としては、リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物を好ましく用いることができる。 As the lithium composite oxide, a lithium transition metal composite oxide containing at least one of Ni, Co, and Mn as a transition metal element is preferable, and specific examples thereof include lithium nickel composite oxide, lithium cobalt composite oxide, lithium manganese composite oxide, lithium nickel manganese composite oxide, lithium nickel cobalt manganese composite oxide, lithium nickel cobalt aluminum composite oxide, and lithium iron nickel manganese composite oxide. These positive electrode active materials may be used alone or in combination of two or more. Among them, lithium nickel cobalt manganese composite oxide can be preferably used as the positive electrode active material.

なお、本明細書において「リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物」とは、Li、Ni、Co、Mn、Oを構成元素とする酸化物の他に、それら以外の1種または2種以上の添加的な元素を含んだ酸化物をも包含する用語である。かかる添加的な元素の例としては、Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Y、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Na、Fe、Zn、Sn等の遷移金属元素や典型金属元素等が挙げられる。また、添加的な元素は、Y/Z、Si、P等の半金属元素や、S、F、Cl、Br、I等の非金属元素であってもよい。このことは、上記したリチウムニッケル系複合酸化物、リチウムコバルト系複合酸化物、リチウムマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム系複合酸化物、リチウム鉄ニッケルマンガン系複合酸化物等についても同様である。 In this specification, the term "lithium nickel cobalt manganese composite oxide" includes oxides containing Li, Ni, Co, Mn, and O as constituent elements, as well as oxides containing one or more additional elements other than those. Examples of such additional elements include transition metal elements and typical metal elements such as Mg, Ca, Al, Ti, V, Cr, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Na, Fe, Zn, and Sn. The additional element may also be a semimetal element such as Y/Z, Si, or P, or a nonmetal element such as S, F, Cl, Br, or I. This also applies to the above-mentioned lithium nickel composite oxide, lithium cobalt composite oxide, lithium manganese composite oxide, lithium nickel manganese composite oxide, lithium nickel cobalt aluminum composite oxide, and lithium iron nickel manganese composite oxide.

正極活物質層54は、正極活物質以外の成分、例えば、導電材、バインダ等を含んでいてもよい。導電材としては、例えばアセチレンブラック(AB)等のカーボンブラック;気相法炭素繊維(VGCF)、カーボンナノチューブ(CNT)等の炭素繊維;その他(例、グラファイトなど)の炭素材料を好適に使用し得る。バインダとしては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVdF)等を使用し得る。 The positive electrode active material layer 54 may contain components other than the positive electrode active material, such as a conductive material, a binder, etc. As the conductive material, for example, carbon black such as acetylene black (AB), carbon fibers such as vapor grown carbon fiber (VGCF) and carbon nanotubes (CNT), and other carbon materials (e.g., graphite, etc.) may be suitably used. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride (PVdF) may be used.

特に限定されないが、導電材の含有量は、正極活物質を100wt%としたときに、0.1wt%以上10wt%以下であることが好ましく、1wt%以上5wt%以下であることがより好ましい。また、バインダの含有量は、正極活物質を100wt%としたときに、0.1wt%以上10wt%以下であることが好ましく、1wt%以上5wt%以下であることがより好ましい。 Although not particularly limited, the content of the conductive material is preferably 0.1 wt% to 10 wt%, and more preferably 1 wt% to 5 wt%, when the positive electrode active material is 100 wt%. The content of the binder is preferably 0.1 wt% to 10 wt%, and more preferably 1 wt% to 5 wt%, when the positive electrode active material is 100 wt%.

正極活物質層54の片面当たりの厚みは、特に限定されないが、例えば20μm以上であり、好ましくは50μm以上である。一方、当該厚みは、例えば300μm以下であり、好ましくは200μm以下である。 The thickness of each side of the positive electrode active material layer 54 is not particularly limited, but is, for example, 20 μm or more, and preferably 50 μm or more. On the other hand, the thickness is, for example, 300 μm or less, and preferably 200 μm or less.

セパレータ70としては、従来と同様の各種微多孔質シートを用いることができ、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等の樹脂から成る微多孔質樹脂シートが挙げられる。かかる微多孔質樹脂シートは、単層構造であってもよく、二層以上の複層構造(例えば、PE層の両面にPP層が積層された三層構造)であってもよい。また、セパレータ70は、耐熱層(HRL)を備えていてもよい。 As the separator 70, various types of microporous sheets similar to those used conventionally can be used, such as microporous resin sheets made of resins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP). Such microporous resin sheets may have a single-layer structure or a multi-layer structure of two or more layers (for example, a three-layer structure in which PP layers are laminated on both sides of a PE layer). The separator 70 may also have a heat-resistant layer (HRL).

電解質は従来と同様のものを使用可能であり、例えば、有機溶媒(非水溶媒)中に、支持塩を含有させた非水電解液を用いることができる。非水溶媒としては、カーボネート類、エステル類、エーテル類等の非プロトン性溶媒を用いることができる。なかでも、カーボネート類、例えば、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等を好適に採用し得る。あるいは、モノフルオロエチレンカーボネート(MFEC)、ジフルオロチレンカーボネート(DFEC)、モノフルオロメチルジフルオロメチルカーボネート(F-DMC)、トリフルオロジメチルカーボネート(TFDMC)のようなフッ素化カーボネート等のフッ素系溶媒を好ましく用いることができる。このような非水溶媒は、1種を単独で、あるいは2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。支持塩としては、例えば、LiPF、LiBF、LiClO等のリチウム塩を好適に用いることができる。支持塩の濃度は、特に限定されるものではないが、0.7mol/L以上1.3mol/L以下程度が好ましい。
なお、上記非水電解質は、本技術の効果を著しく損なわない限りにおいて、上述した非水溶媒、支持塩以外の成分を含んでいてもよく、例えば、ガス発生剤、被膜形成剤、分散剤、増粘剤等の各種添加剤を含み得る。
The electrolyte can be the same as that used in the past, and for example, a non-aqueous electrolyte containing a supporting salt in an organic solvent (nonaqueous solvent) can be used. As the nonaqueous solvent, aprotic solvents such as carbonates, esters, ethers, etc. can be used. Among them, carbonates, for example, ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), etc. can be preferably adopted. Alternatively, fluorine-based solvents such as fluorinated carbonates such as monofluoroethylene carbonate (MFEC), difluoroethylene carbonate (DFEC), monofluoromethyl difluoromethyl carbonate (F-DMC), and trifluorodimethyl carbonate (TFDMC) can be preferably used. Such nonaqueous solvents can be used alone or in appropriate combination of two or more. As the supporting salt, for example, lithium salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , and LiClO 4 can be preferably used. The concentration of the supporting salt is not particularly limited, but is preferably about 0.7 mol/L or more and 1.3 mol/L or less.
In addition, the nonaqueous electrolyte may contain components other than the nonaqueous solvent and supporting salt described above, so long as the effects of the present technology are not significantly impaired. For example, the nonaqueous electrolyte may contain various additives such as a gas generating agent, a film forming agent, a dispersing agent, and a thickening agent.

以下、ここに開示される二次電池の負極60について説明する。図3は、ここに開示される二次電池100の負極60を模式的に示す図である。図3に示すように、負極60は、負極集電体62と、該負極集電体62上に配置される負極活物質層64と、を備えている。負極集電体62は、従来公知のものを用いてよく、特に限定されない。例えば、銅、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等の金属製のシートまたは箔状体が挙げられる。負極集電体62として銅箔を用いる場合には、その平均厚みは特に限定されないが、例えば5μm以上30μm以下であり、好ましくは5μm以上20μm以下、より好ましくは5μm以上15μm以下である。 The negative electrode 60 of the secondary battery disclosed herein will be described below. FIG. 3 is a schematic diagram showing the negative electrode 60 of the secondary battery 100 disclosed herein. As shown in FIG. 3, the negative electrode 60 includes a negative electrode collector 62 and a negative electrode active material layer 64 disposed on the negative electrode collector 62. The negative electrode collector 62 may be a conventionally known one, and is not particularly limited. For example, a sheet or foil made of a metal such as copper, nickel, titanium, or stainless steel may be used. When copper foil is used as the negative electrode collector 62, its average thickness is not particularly limited, but is, for example, 5 μm or more and 30 μm or less, preferably 5 μm or more and 20 μm or less, and more preferably 5 μm or more and 15 μm or less.

負極活物質層64は、少なくとも負極活物質を含んでいる。負極活物質層64は、負極活物質として、少なくとも黒鉛粒子66とSi含有粒子67とを含んでいる。かかるSi含有粒子67は、網目構造状のSiナノ粒子67aを含有する多孔質体である。Si含有粒子67は、複数の細孔67bを有している。かかる複数の細孔67bのうち、少なくともいくつかの細孔67bには、カーボンナノチューブ68が配置されている。そして、Si含有粒子67の重量を100wt%としたときに該Si含有粒子67に対するカーボンナノチューブ68の重量比Xが0.02wt%以上4wt%以下に調整されている。かかる構成によれば、二次電池100の初期充放電効率を向上させることができる。 The negative electrode active material layer 64 contains at least a negative electrode active material. The negative electrode active material layer 64 contains at least graphite particles 66 and Si-containing particles 67 as the negative electrode active material. The Si-containing particles 67 are porous bodies containing Si nanoparticles 67a in a mesh structure. The Si-containing particles 67 have a plurality of pores 67b. Carbon nanotubes 68 are arranged in at least some of the plurality of pores 67b. The weight ratio X of the carbon nanotubes 68 to the Si-containing particles 67 is adjusted to be 0.02 wt% or more and 4 wt% or less when the weight of the Si-containing particles 67 is 100 wt%. With this configuration, the initial charge/discharge efficiency of the secondary battery 100 can be improved.

ここに開示される技術を限定する意図はないが、かかる効果が得られる理由は、以下のように推測される。Si含有粒子67が、網目状構造を有するSiナノ粒子67aを含有する多孔質体であることにより、導電パスが好適に向上する。また、Si含有粒子67が複数の細孔67bを有していることにより、導電材としてのカーボンナノチューブ68がSi含有粒子67の周囲に好適に配置され、黒鉛粒子66とSi含有粒子67との間に良好な充電パスが形成される。このため、二次電池100の初期の充放電効率が向上する。また、充放電に伴う膨張収縮を繰り返したとしても、アンカー効果が発揮されることにより、カーボンナノチューブ68は複数の細孔67bから外れ難い。さらに、Siナノ粒子67aが網目状構造を有していることにより、Siナノ粒子67aの膨張を抑制することができ、膨張によるSiナノ粒子67aが損傷し難い。このため、充放電に伴う膨張収縮を繰り返したとしても導電パスが切れ難く、二次電池100のサイクル特性が向上する。 Although there is no intention to limit the technology disclosed herein, the reason for obtaining such an effect is presumed to be as follows. The conductive path is suitably improved by the Si-containing particle 67 being a porous body containing Si nanoparticles 67a having a mesh-like structure. In addition, the Si-containing particle 67 has a plurality of pores 67b, so that the carbon nanotubes 68 as conductive materials are suitably arranged around the Si-containing particle 67, and a good charging path is formed between the graphite particle 66 and the Si-containing particle 67. Therefore, the initial charge/discharge efficiency of the secondary battery 100 is improved. Even if the expansion and contraction associated with charging and discharging are repeated, the anchor effect is exerted, so that the carbon nanotubes 68 are unlikely to come off the plurality of pores 67b. Furthermore, since the Si nanoparticles 67a have a mesh-like structure, the expansion of the Si nanoparticles 67a can be suppressed, and the Si nanoparticles 67a are unlikely to be damaged by the expansion. Therefore, even if the expansion and contraction associated with charging and discharging are repeated, the conductive path is unlikely to be broken, and the cycle characteristics of the secondary battery 100 are improved.

黒鉛粒子66としては、例えば人造黒鉛、天然黒鉛等が用いられる。黒鉛粒子66は、その表面に非晶質炭素の被覆層を有していてもよい。特に限定されないが、黒鉛粒子66は略球形状であるとよい。なお、本明細書において、「略球形状」とは、球状、ラグビーボール状等を包含する用語であり、例えば、平均アスペクト比(粒子の外接する最小の長方形において、短軸方向の長さに対する超軸方向の長さの比。)が、例えば1~2(好ましくは、1~1.5)であるものをいう。 As the graphite particles 66, for example, artificial graphite, natural graphite, etc. are used. The graphite particles 66 may have a coating layer of amorphous carbon on their surfaces. Although not particularly limited, it is preferable that the graphite particles 66 are approximately spherical. In this specification, the term "approximately spherical" includes a spherical shape, a rugby ball shape, etc., and refers to a shape with an average aspect ratio (the ratio of the superaxial length to the short-axis length in the smallest rectangle circumscribing the particle) of, for example, 1 to 2 (preferably 1 to 1.5).

黒鉛粒子66のD50粒子径は、特に限定されないが、例えば5μm以上30μm以下であることが好ましく、10μm以上25μm以下であることがより好ましい。なお、本明細書において、「黒鉛粒子のD50粒子径」とは、レーザー回折・光散乱法に基づく粒度分布測定により測定した体積基準の粒度分布において、微粒子側から累積50%に相当する粒子径のことをいう。 The D50 particle size of the graphite particles 66 is not particularly limited, but is preferably 5 μm or more and 30 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 25 μm or less. In this specification, the " D50 particle size of the graphite particles" refers to a particle size that corresponds to a cumulative 50% from the fine particle side in a volume-based particle size distribution measured by a particle size distribution measurement based on a laser diffraction/light scattering method.

Si含有粒子67は、網目状構造のSiナノ粒子67aを含む多孔質体である。Si含有粒子67は、Siを含む限り、Si以外の成分を含んでいてもよい。Si含有粒子67としては、例えば、SiOx、Si-C複合体、多孔質Si粒子内にSiナノ粒子が分散されたもの等が挙げられる。Si含有粒子67の多孔質体部分は、例えば、Siを主成分として構成されていてもよいし、炭素(C)を主成分として構成されていてもよい。例えば、Si含有粒子67としては、網目状構造を有するSiナノ粒子と多孔質炭素粒子とを含むSi-C複合体が好ましく採用される。あるいは、Si含有粒子67としては、網目状構造を有するSiナノ粒子と多孔質Si粒子とを含むSi粒子が好ましく採用される。なお、本明細書において「AはBを主成分として構成される」とは、Aを構成する成分のうち、重量基準でBが最大成分であることを意味する。 The Si-containing particle 67 is a porous body containing Si nanoparticles 67a having a mesh-like structure. The Si-containing particle 67 may contain components other than Si as long as it contains Si. Examples of the Si-containing particle 67 include SiOx, Si-C composites, and porous Si particles in which Si nanoparticles are dispersed. The porous body portion of the Si-containing particle 67 may be composed of, for example, Si as the main component, or carbon (C) as the main component. For example, a Si-C composite containing Si nanoparticles having a mesh-like structure and porous carbon particles is preferably used as the Si-containing particle 67. Alternatively, a Si particle containing Si nanoparticles having a mesh-like structure and porous Si particles is preferably used as the Si-containing particle 67. In this specification, "A is composed of B as the main component" means that B is the largest component by weight among the components that constitute A.

Si含有粒子67は、複数の細孔(ポア)67bを有する多孔質体である。Si含有粒子67は、例えば、マイクロ細孔と、メソ細孔と、マクロ細孔とを有し得る。ここで、マイクロ細孔とは直径が2nm以下の細孔のことであり、メソ細孔とは直径が2nmを超えて50nm未満である細孔のことであり、マクロ細孔とは直径が50nm以上の細孔のことである。細孔サイズが大きすぎる場合には、電解液の侵食により二次電池100のサイクル特性が低下する虞がある。かかる観点からは、Si含有粒子67が有する細孔67bは、例えば、1nm以上300nm以下であることが好ましく、1nm以上250nm以下であってもよい。Si含有粒子67は、例えば、ナノサイズのポーラス構造を有するナノポーラス構造であり得る。 The Si-containing particles 67 are porous bodies having a plurality of pores 67b. The Si-containing particles 67 may have, for example, micropores, mesopores, and macropores. Here, the micropores are pores having a diameter of 2 nm or less, the mesopores are pores having a diameter of more than 2 nm and less than 50 nm, and the macropores are pores having a diameter of 50 nm or more. If the pore size is too large, there is a risk that the cycle characteristics of the secondary battery 100 will deteriorate due to erosion of the electrolyte. From this perspective, the pores 67b of the Si-containing particles 67 are preferably, for example, 1 nm or more and 300 nm or less, and may be 1 nm or more and 250 nm or less. The Si-containing particles 67 may have, for example, a nanoporous structure having a nano-sized porous structure.

特に限定されないが、Si含有粒子67は、直径が100nm以上の細孔と、直径が10nm以下の細孔と、を含んでいることが好ましい。Si含有粒子67が100nm以上の細孔を有していることにより、アンカー効果が発揮されやすくなり、Si含有粒子67の表面にカーボンナノチューブが好適に配置される。このため、二次電池100の初期の充放電効率を向上させることができる。さらに、充放電に伴ってSi含有粒子67が膨張収縮を繰り返したとしても、アンカー効果によって導電材が外れにくく、導電パスが切れ難い。したがって、二次電池100のサイクル特性も向上させ得る。Si含有粒子67が10nm以下の細孔を有していることにより、電解液の侵食と充放電に伴う膨張収縮を好適に抑制することができる。これにより、二次電池100のサイクル特性を向上させることができる。 Although not particularly limited, it is preferable that the Si-containing particles 67 contain pores with a diameter of 100 nm or more and pores with a diameter of 10 nm or less. By the Si-containing particles 67 having pores of 100 nm or more, the anchor effect is easily exerted, and the carbon nanotubes are suitably arranged on the surface of the Si-containing particles 67. Therefore, the initial charge and discharge efficiency of the secondary battery 100 can be improved. Furthermore, even if the Si-containing particles 67 repeatedly expand and contract with charging and discharging, the conductive material is unlikely to come off due to the anchor effect, and the conductive path is unlikely to be broken. Therefore, the cycle characteristics of the secondary battery 100 can also be improved. By the Si-containing particles 67 having pores of 10 nm or less, the erosion of the electrolyte and the expansion and contraction caused by charging and discharging can be suitably suppressed. This can improve the cycle characteristics of the secondary battery 100.

より好ましくは、Si含有粒子67は、直径100nmの細孔のlog微分細孔容積V100に対する直径10nmの細孔のlog微分細孔容積V10の比(V10/V100)が、1以上となるように調整されているとよい。すなわち、Si含有粒子67は、直径が比較的大きい細孔(例えば、直径100nmの細孔)よりも、直径が比較的小さい細孔(例えば、直径10nmの細孔)が多いナノポーラス構造を有していることが好ましい。これにより、二次電池100の初期の充放電効率と、サイクル特性とを好適に両立させることができる。上記したV100に対するV10の比(V10/V100)は、1を超えることが好ましく、1.2以上であることがより好ましく、1.5以上であってもよい。また、V100に対するV10の比(V10/V100)は、例えば20以下であることが好ましく、10以下であってもよい。 More preferably, the Si-containing particles 67 are adjusted so that the ratio (V 10 /V 100 ) of the log differential pore volume V 10 of a pore with a diameter of 10 nm to the log differential pore volume V 100 of a pore with a diameter of 100 nm is 1 or more. That is, it is preferable that the Si-containing particles 67 have a nanoporous structure in which there are more pores with a relatively small diameter (e.g., pores with a diameter of 10 nm) than pores with a relatively large diameter (e.g., pores with a diameter of 100 nm). This allows the initial charge/discharge efficiency and cycle characteristics of the secondary battery 100 to be suitably compatible. The ratio (V 10 /V 100 ) of V 10 to V 100 described above is preferably greater than 1, more preferably 1.2 or more, and may be 1.5 or more. Moreover, the ratio of V10 to V100 ( V10 / V100 ) is preferably, for example, 20 or less, and may be 10 or less.

直径が100nmの細孔のlog微分細孔容積V100と、直径が10nmの細孔のlog微分細孔容積V10とは、比表面積・細孔分布測定装置を用いて、BJH法に基づき算出することができる。まず、Si含有粒子を真空下で加熱乾燥して、測定試料とする。次いで、液体窒素を冷媒として用いて、窒素ガス(Nガス)を吸着ガスとして測定試料の吸着等温線を取得し、得られた吸着等温線をBJH法により解析して、log微分細孔容積分布を求める。そして、log微分細孔容積分布から、直径が100nmの細孔のlog微分細孔容積V100と、直径が10nmの細孔のlog微分細孔容積V10とを求めることができる。 The log differential pore volume V 100 of a pore having a diameter of 100 nm and the log differential pore volume V 10 of a pore having a diameter of 10 nm can be calculated based on the BJH method using a specific surface area and pore distribution measuring device. First, the Si-containing particles are heated and dried under vacuum to obtain a measurement sample. Next, the adsorption isotherm of the measurement sample is obtained using liquid nitrogen as a refrigerant and nitrogen gas (N 2 gas) as an adsorption gas, and the obtained adsorption isotherm is analyzed by the BJH method to obtain the log differential pore volume distribution. Then, the log differential pore volume V 100 of a pore having a diameter of 100 nm and the log differential pore volume V 10 of a pore having a diameter of 10 nm can be obtained from the log differential pore volume distribution.

Si含有粒子67は、網目状構造のSiナノ粒子67aを有している。Siナノ粒子67aは、ナノサイズ(すなわち、1μm未満)のSi粒子である。Siナノ粒子67aは、上記した多孔質体の表面および/または多孔質体の細孔67bの内部に存在し得る。Siナノ粒子67aは、100nm以下であることが好ましく、50nm以下であることがより好ましい。これにより、Siナノ粒子67aの一粒あたりの充放電時の膨張収縮量を小さくすることができ、膨張収縮を繰り返しても割れ難くなる。また、特に限定されないが、Siナノ粒子67aの平均粒子径は、例えば、5nm以上であり得る。なお、本明細書において、「Siナノ粒子の平均粒子径」は、以下のようにして求めることができる。まず、負極活物質層を、FIB(集束イオンビーム)加工によって、走査透過型電子顕微鏡(STEM)観察用の試料を作製する。そして、当該試料をEDX元素マッピングにより元素分析した後、BF像(明視野像)およびHAADF像(高角散乱環状暗視野像)を取得する。BF像およびHAADF像により得られるコントラストおよび形状から、Siナノ粒子の直径を求めることができる。少なくとも10個のSiナノ粒子の直径の算術平均のことをここでの「Siナノ粒子の平均粒子径」とする。 The Si-containing particles 67 have Si nanoparticles 67a with a mesh-like structure. The Si nanoparticles 67a are nano-sized (i.e., less than 1 μm) Si particles. The Si nanoparticles 67a may be present on the surface of the porous body and/or inside the pores 67b of the porous body. The Si nanoparticles 67a are preferably 100 nm or less, and more preferably 50 nm or less. This makes it possible to reduce the amount of expansion and contraction per particle of the Si nanoparticles 67a during charging and discharging, and the particles are less likely to break even if the expansion and contraction are repeated. Although not particularly limited, the average particle diameter of the Si nanoparticles 67a may be, for example, 5 nm or more. In this specification, the "average particle diameter of the Si nanoparticles" can be determined as follows. First, the negative electrode active material layer is processed with FIB (focused ion beam) to prepare a sample for observation with a scanning transmission electron microscope (STEM). Then, the sample is subjected to elemental analysis by EDX element mapping, and then a BF image (bright field image) and a HAADF image (high angle scattering annular dark field image) are obtained. The diameter of the Si nanoparticles can be determined from the contrast and shape obtained from the BF image and the HAADF image. The arithmetic mean of the diameters of at least 10 Si nanoparticles is defined as the "average particle size of the Si nanoparticles" here.

Siナノ粒子67aは、網目状構造を有している。かかる網目状構造は、複数の空隙がランダムあるいは規則的に形成されている。Siナノ粒子67aが網目状構造を有していることにより、導電パスが好適に向上する。また、Siナノ粒子67aが網目状構造を有していることにより、充放電に伴ってSiナノ粒子67aが過度に膨張収縮することが抑制される。 The Si nanoparticles 67a have a mesh structure. In this mesh structure, multiple voids are formed randomly or regularly. Because the Si nanoparticles 67a have a mesh structure, the conductive path is suitably improved. In addition, because the Si nanoparticles 67a have a mesh structure, excessive expansion and contraction of the Si nanoparticles 67a due to charging and discharging is suppressed.

特に限定されないが、Si含有粒子67は、上記したSiナノ粒子67aの周囲に複数の細孔67bが存在していることが好ましい。特に、Siナノ粒子67aの周囲に直径が小さい細孔(例えば直径10nm以下の細孔)が多く存在していることが好ましい。これにより、充放電に伴う膨張収縮を緩和しつつ、電解液の侵食を好適に抑制することができる。 Although not particularly limited, it is preferable that the Si-containing particle 67 has a plurality of pores 67b around the above-mentioned Si nanoparticles 67a. In particular, it is preferable that there are many small pores (e.g., pores with a diameter of 10 nm or less) around the Si nanoparticles 67a. This makes it possible to appropriately suppress the erosion of the electrolyte while mitigating the expansion and contraction that accompanies charging and discharging.

特に限定されないが、Si含有粒子の酸素含有量は、Si含有粒子全体を100wt%としたときに、例えば10wt%以下であることが好ましい。これにより、酸素含有量が多すぎることに起因する副反応を減少させることができ、二次電池の容量やサイクル特性を好適に向上させることができる。なお、酸素含有量は、酸素分析装置を用いて、不活性ガス中で加熱溶融することにより測定することができる。 Although not particularly limited, the oxygen content of the Si-containing particles is preferably, for example, 10 wt % or less when the entire Si-containing particles are taken as 100 wt %. This can reduce side reactions caused by an excessive oxygen content, and can favorably improve the capacity and cycle characteristics of the secondary battery. The oxygen content can be measured by heating and melting in an inert gas using an oxygen analyzer.

Si含有粒子67のD50粒子径は、特に限定されないが、例えば1μm以上15μm以下であることが好ましく、2μm以上10μm以下であることがより好ましい。なお、本明細書において、「Si含有粒子のD50粒子径」とは、レーザー回折・光散乱法に基づく粒度分布測定により測定した体積基準の粒度分布において、微粒子側から累積50%に相当する粒子径のことをいう。 The D50 particle size of the Si-containing particles 67 is not particularly limited, but is preferably 1 μm or more and 15 μm or less, and more preferably 2 μm or more and 10 μm or less. In this specification, the " D50 particle size of the Si-containing particles" refers to a particle size that corresponds to a cumulative 50% from the fine particle side in a volume-based particle size distribution measured by a particle size distribution measurement based on a laser diffraction/light scattering method.

上記したSi含有粒子67は、例えば、Siを含有する植物を焼成することによって得ることができる。すなわち、Si含有粒子67は、植物由来であることが好ましい。具体的には、米(稲)、大麦、小麦、ライ麦等のもみ殻、椰子殻、茶葉、サトウキビ、トウモロコシ、等の植物を原料とするとよい。なかでも、Si含有粒子67はもみ殻を原料とすることが好ましい。植物は細胞壁の周囲に土中から吸収したケイ酸を蓄積している。これを焼成することにより、植物由来の網目状構造を有するSiナノ粒子67aを含有する多孔質体を得ることができる。ただし、Si含有粒子67は、SiまたはCを主体として構成される多孔質体と、網目状構造を有するSiナノ粒子とをそれぞれ用意し、当該多孔質体にSiナノ粒子を導入することにより用意してもよい。 The above-mentioned Si-containing particles 67 can be obtained, for example, by firing a plant containing Si. That is, the Si-containing particles 67 are preferably derived from plants. Specifically, rice (rice), barley, wheat, rye, and other rice husks, coconut shells, tea leaves, sugar cane, corn, and other plants are preferably used as raw materials. Among them, it is preferable that the Si-containing particles 67 are made from rice husks. Plants accumulate silicic acid absorbed from the soil around the cell walls. By firing this, a porous body containing Si nanoparticles 67a having a network structure derived from plants can be obtained. However, the Si-containing particles 67 may also be prepared by preparing a porous body mainly composed of Si or C and Si nanoparticles having a network structure, and introducing the Si nanoparticles into the porous body.

負極活物質層64は、本技術の効果を著しく損なわない限りにおいて、負極活物質として、上記した黒鉛粒子66とSi含有粒子以外の成分(例えば、上記したような構造を有しないSiOxやハードカーボン等)を含んでいてもよい。 The negative electrode active material layer 64 may contain components other than the graphite particles 66 and Si-containing particles described above as the negative electrode active material (e.g., SiOx or hard carbon that does not have the structure described above) as long as the effect of the present technology is not significantly impaired.

特に限定されないが、負極活物質の全重量(黒鉛粒子66の重量とSi含有粒子67の重量とその他負極活物質として含み得る成分の重量の合計重量)を100wt%としたときに、Si含有粒子67の含有量は、10wt%以上60wt%以下であることが好ましく、20wt%以上40wt%以下であることがより好ましい。負極活物質の全重量を100wt%としたときに、黒鉛粒子66の含有量は、40wt%以上90wt%以下であることが好ましく、60wt%以上80wt%以下であることがより好ましい。すなわち、黒鉛粒子66の重量とSi含有粒子の重量との重量比は、90:10~40:60となるように調整されていることが好ましく、80:20~60:40となるように調整されていてもよい。Si含有粒子67の重量が上記した範囲に調整されていることで、初期の充放電効率とサイクル特性の向上とが好適に両立され得る。 Although not particularly limited, when the total weight of the negative electrode active material (the total weight of the graphite particles 66, the Si-containing particles 67, and the weight of other components that may be included as the negative electrode active material) is 100 wt%, the content of the Si-containing particles 67 is preferably 10 wt% to 60 wt%, and more preferably 20 wt% to 40 wt%. When the total weight of the negative electrode active material is 100 wt%, the content of the graphite particles 66 is preferably 40 wt% to 90 wt%, and more preferably 60 wt% to 80 wt%. That is, the weight ratio of the graphite particles 66 to the Si-containing particles is preferably adjusted to 90:10 to 40:60, and may be adjusted to 80:20 to 60:40. By adjusting the weight of the Si-containing particles 67 to the above range, the initial charge/discharge efficiency and the improvement of the cycle characteristics can be favorably achieved at the same time.

ここに開示される二次電池100においては、導電材としてカーボンナノチューブ(CNT)68を用いている。カーボンナノチューブ68は、炭素六角網をなすグラフェンが筒状に丸められた構造を有する繊維状の炭素である。カーボンナノチューブ68はアスペクト比が高く導電性に優れる性質を有している。このため、カーボンナノチューブ68は、黒鉛粒子66とSi含有粒子67とに絡みつきやすく、導電パスが好適に維持される。また、上記したとおり、Si含有粒子67は複数の細孔67bを有しており、かかる細孔67bにカーボンナノチューブ68が配置されることにより、充放電に伴う膨張収縮を繰り返したとしてもSi含有粒子67から外れ難く、導電パスが好適に維持される。 In the secondary battery 100 disclosed herein, carbon nanotubes (CNTs) 68 are used as the conductive material. The carbon nanotubes 68 are fibrous carbon having a structure in which graphene, which forms a carbon hexagonal network, is rolled into a cylindrical shape. The carbon nanotubes 68 have a high aspect ratio and excellent conductivity. For this reason, the carbon nanotubes 68 are easily entangled with the graphite particles 66 and the Si-containing particles 67, and the conductive path is favorably maintained. In addition, as described above, the Si-containing particles 67 have multiple pores 67b, and the carbon nanotubes 68 are arranged in these pores 67b, so that the carbon nanotubes 68 are unlikely to come off the Si-containing particles 67 even if they are repeatedly expanded and contracted due to charging and discharging, and the conductive path is favorably maintained.

カーボンナノチューブ68としては、例えば、1層のグラフェンにより構成される単層カーボンナノチューブ(SWCNT)、異なる2つのSWCNTから構成される二層カーボンナノチューブ(DWCNT)、異なる3つ以上のSWCNTから構成される多層カーボンナノチューブ(MWCNT)等が挙げられる。二次電池100の容量をさらに向上させる観点からは、単層カーボンナノチューブ(SWCNT)が好ましい。 Examples of carbon nanotubes 68 include single-walled carbon nanotubes (SWCNT) composed of one layer of graphene, double-walled carbon nanotubes (DWCNT) composed of two different SWCNTs, and multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) composed of three or more different SWCNTs. From the viewpoint of further improving the capacity of the secondary battery 100, single-walled carbon nanotubes (SWCNT) are preferred.

特に限定されるものではないが、カーボンナノチューブ68の平均長さは、1μm以上10μm以下であることが好ましく、1μm以上5μm以下であることがより好ましい。カーボンナノチューブ68がかかる範囲の長さであることにより、カーボンナノチューブ68が適切に分散し、好適な導電パスが形成される。また、カーボンナノチューブ68の平均直径は、特に限定されないが、1nm以上100nm以下であることが好ましく、10nm以上50nm以下であることがより好ましい。カーボンナノチューブ68の平均長さおよび平均直径は、例えば、カーボンナノチューブの電子顕微鏡写真を撮影し、30個以上のカーボンナノチューブの長さおよび直径を測定し、その平均値からそれぞれ求めることができる。 Although not particularly limited, the average length of the carbon nanotubes 68 is preferably 1 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 5 μm or less. When the carbon nanotubes 68 have a length in this range, the carbon nanotubes 68 are properly dispersed and a suitable conductive path is formed. In addition, the average diameter of the carbon nanotubes 68 is not particularly limited, but is preferably 1 nm or more and 100 nm or less, and more preferably 10 nm or more and 50 nm or less. The average length and average diameter of the carbon nanotubes 68 can be calculated, for example, by taking an electron microscope photograph of the carbon nanotubes, measuring the lengths and diameters of 30 or more carbon nanotubes, and averaging the measured values.

Si含有粒子67が細孔67bを有しており、Si含有粒子67とカーボンナノチューブ68との重量比が適切に調整されていることにより、Si含有粒子67の周囲(具体的には、Si含有粒子67が有する細孔67bの少なくとも一部)にカーボンナノチューブ68が好適に配置される。これにより、負極活物質層64内において導電パスが好適に形成されるため、初期の充放電効率が向上する。Si含有粒子67の重量を100wt%としたときに該Si含有粒子67に対するカーボンナノチューブ68の重量比Xは、0.02wt%以上4wt%以下であることが好ましく、0.2wt%以上1wt%以下であることがより好ましく、0.2wt%以上0.6wt%以下であることがさらに好ましい。換言すれば、ここに開示される二次電池100は、Si含有粒子67の含有量(wt%)に対するカーボンナノチューブ68の含有量(wt%)の比(CNT/Si含有粒子)が、0.0002以上0.04以下であることが好ましく、0.002以上0.01以下であることがより好ましく、0.002以上0.006以下であることがさらに好ましい。 The Si-containing particles 67 have pores 67b, and the weight ratio between the Si-containing particles 67 and the carbon nanotubes 68 is appropriately adjusted, so that the carbon nanotubes 68 are suitably arranged around the Si-containing particles 67 (specifically, at least a part of the pores 67b of the Si-containing particles 67). This allows a conductive path to be suitably formed in the negative electrode active material layer 64, improving the initial charge/discharge efficiency. When the weight of the Si-containing particles 67 is 100 wt%, the weight ratio X of the carbon nanotubes 68 to the Si-containing particles 67 is preferably 0.02 wt% or more and 4 wt% or less, more preferably 0.2 wt% or more and 1 wt% or less, and even more preferably 0.2 wt% or more and 0.6 wt% or less. In other words, in the secondary battery 100 disclosed herein, the ratio of the carbon nanotube 68 content (wt%) to the Si-containing particle 67 content (wt%) (CNT/Si-containing particle) is preferably 0.0002 or more and 0.04 or less, more preferably 0.002 or more and 0.01 or less, and even more preferably 0.002 or more and 0.006 or less.

特に限定されないが、負極活物質の全重量を100wt%としたときにカーボンナノチューブの含有量は、0.01wt%以上1.4wt%以下であることが好ましく、0.1wt%以上1wt%以下であることがより好ましく、0.1wt%以上0.2wt%以下であることがさらに好ましい。すなわち、負極活物質とカーボンナノチューブとは、重量基準で、負極活物質:CNT=100:0.01~100:1.4であることが好ましく、負極活物質:CNT=100:0.1~100:1であることがより好ましく、負極活物質:CNT=100:0.1~100:0.2であることがさらに好ましい。 Although not particularly limited, when the total weight of the negative electrode active material is taken as 100 wt%, the content of the carbon nanotubes is preferably 0.01 wt% to 1.4 wt%, more preferably 0.1 wt% to 1 wt%, and even more preferably 0.1 wt% to 0.2 wt%. That is, the ratio of the negative electrode active material and the carbon nanotubes, by weight, is preferably negative electrode active material:CNT=100:0.01-100:1.4, more preferably negative electrode active material:CNT=100:0.1-100:1, and even more preferably negative electrode active material:CNT=100:0.1-100:0.2.

負極活物質層64は、上記した負極活物質(黒鉛粒子66およびSi含有粒子67)および導電材(カーボンナノチューブ)以外の成分(例えばバインダ等)を含んでいてもよい。バインダとしては、従来公知のものを使用することができる。バインダとしては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリアクリル酸(PAA)、スチレンブタジエンラバー(SBR)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等が挙げられる。なかでも、CMC、PAA、SBRを好ましく用いることができる。また、特に限定されないが、CMC、PAAおよびSBRを併用することがより好ましい。 The negative electrode active material layer 64 may contain components (e.g., binders, etc.) other than the above-mentioned negative electrode active material (graphite particles 66 and Si-containing particles 67) and conductive material (carbon nanotubes). Conventionally known binders can be used. Examples of binders include carboxymethyl cellulose (CMC), polyacrylic acid (PAA), styrene butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc. Among them, CMC, PAA, and SBR are preferably used. Although not particularly limited, it is more preferable to use CMC, PAA, and SBR in combination.

バインダ全体の含有量は、負極活物質を100wt%としたとき、例えば1wt%以上であって、3wt%以上であることが好ましく、3.5wt%以上であることがより好ましい。また、バインダ全体の含有量は、負極活物質を100wt%としたとき、10wt%以下であって、8wt%以下であることが好ましく、5wt%以下であることがより好ましい。 The total binder content is, for example, 1 wt% or more, preferably 3 wt% or more, and more preferably 3.5 wt% or more, when the negative electrode active material is 100 wt%. The total binder content is, for example, 10 wt% or less, preferably 8 wt% or less, and more preferably 5 wt% or less, when the negative electrode active material is 100 wt%.

Si含有粒子67が複数の細孔を有する多孔質体であることにより、カーボンナノチューブ68だけでなく、図示されないバインダもSi含有粒子67の周囲に配置されると推測される。これにより、カーボンナノチューブ68がSi含有粒子67からより外れ難くなり、初期の充放電効率およびサイクル特性が向上し得る。 It is presumed that because the Si-containing particles 67 are porous bodies having multiple pores, not only the carbon nanotubes 68 but also the binder (not shown) are arranged around the Si-containing particles 67. This makes it more difficult for the carbon nanotubes 68 to come off the Si-containing particles 67, which can improve the initial charge/discharge efficiency and cycle characteristics.

負極活物質層64の片面当たりの厚みは、特に限定されないが、例えば20μm以上であり、好ましくは50μm以上である。一方、当該厚みは、例えば300μm以下であり、好ましくは200μm以下である。 The thickness of each side of the negative electrode active material layer 64 is not particularly limited, but is, for example, 20 μm or more, and preferably 50 μm or more. On the other hand, the thickness is, for example, 300 μm or less, and preferably 200 μm or less.

特に限定されないが、負極活物質層64全体に占める負極活物質の割合は、例えば、80質量%以上であって、90質量%以上が好ましく、95質量%以上がさらに好ましい。また、特に限定されるものではないが、負極活物質層64全体に占める負極活物質の割合は、例えば98質量%以下であってよい。 Although not particularly limited, the proportion of the negative electrode active material in the entire negative electrode active material layer 64 is, for example, 80 mass% or more, preferably 90 mass% or more, and more preferably 95 mass% or more. In addition, although not particularly limited, the proportion of the negative electrode active material in the entire negative electrode active material layer 64 may be, for example, 98 mass% or less.

<二次電池の製造方法>
上記したように、ここに開示される二次電池100は、黒鉛粒子66とSi含有粒子67とカーボンナノチューブ68とを含み、該Si含有粒子67の細孔の少なくとも一部にカーボンナノチューブ68が配置されている。かかる二次電池100は、例えば以下のように製造することができる。
<Secondary Battery Manufacturing Method>
As described above, the secondary battery 100 disclosed herein includes graphite particles 66, Si-containing particles 67, and carbon nanotubes 68, and the carbon nanotubes 68 are disposed in at least some of the pores of the Si-containing particles 67. Such a secondary battery 100 can be manufactured, for example, as follows.

図4は、ここに開示される二次電池100の製造方法の好適な実施形態の一つを示すフローチャート図である。図4に示すように、ここに開示される二次電池100の製造方法は、各材料を用意する用意工程S10と、用意した材料を混合する混合工程S20と、を含んでいる。混合工程S20は、Si含有粒子と、カーボンナノチューブと、を混合し、第1混合物を用意する第1混合工程S21と、第1混合物と、黒鉛粒子と、バインダと、溶媒と、を混合し、第2混合物を用意する第2混合工程S22と、を含むことが好ましい。ただし、ここに開示される製造方法は、任意の段階でさらに他の工程を含んでいてもよい。 Figure 4 is a flow chart showing one preferred embodiment of the method for manufacturing the secondary battery 100 disclosed herein. As shown in Figure 4, the method for manufacturing the secondary battery 100 disclosed herein includes a preparation step S10 for preparing each material, and a mixing step S20 for mixing the prepared materials. The mixing step S20 preferably includes a first mixing step S21 for mixing Si-containing particles and carbon nanotubes to prepare a first mixture, and a second mixing step S22 for mixing the first mixture, graphite particles, a binder, and a solvent to prepare a second mixture. However, the manufacturing method disclosed herein may further include other steps at any stage.

用意工程S10では、少なくとも黒鉛粒子66とSi含有粒子67とカーボンナノチューブ68とを用意する。また、用意工程S10では、その他必要な成分(例えば、バインダや溶媒等)を用意し得る。黒鉛粒子66は、上記したとおり、天然黒鉛や人造黒鉛を好ましく用いることができる。Si含有粒子67としては、網目状構造を有するSiナノ粒子67aを含む多孔質体を用意する。かかるSi含有粒子67としては、例えば植物由来のSi-C複合体および/またはSi粒子を用意するとよい。より好ましくは、Si含有粒子67として、もみ殻由来のSi-C複合体および/またはSi粒子を用意するとよい。カーボンナノチューブ68としては、固形分率が1%~10%程度の水溶性ペースト状のものを用意するとよい。 In the preparation step S10, at least the graphite particles 66, the Si-containing particles 67, and the carbon nanotubes 68 are prepared. In addition, in the preparation step S10, other necessary components (for example, a binder, a solvent, etc.) may be prepared. As described above, natural graphite or artificial graphite can be preferably used as the graphite particles 66. As the Si-containing particles 67, a porous body containing Si nanoparticles 67a having a mesh-like structure is prepared. As such Si-containing particles 67, for example, Si-C composites and/or Si particles derived from plants may be prepared. More preferably, as the Si-containing particles 67, Si-C composites and/or Si particles derived from rice husks may be prepared. As the carbon nanotubes 68, a water-soluble paste having a solid content of about 1% to 10% may be prepared.

バインダとしては、上記において例示したものを特に制限することなく用いることができる。溶媒としては、水系溶媒および非水系溶媒の何れも使用可能である。典型的には、水または水を主体とする混合溶媒が好ましく用いられる。かかる混合溶媒を構成する水以外の溶媒成分としては、水と均一に混合し得る有機溶媒(低級アルコール、低級ケトン等)の一種または二種以上を適宜選択して用いることができる。例えば、該水系溶媒の80質量%以上(より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上)が水である水系溶媒の使用が好ましい。特に好ましい例として、実質的に水からなる水系溶媒が挙げられる。 As the binder, those exemplified above can be used without any particular limitation. As the solvent, both aqueous and non-aqueous solvents can be used. Typically, water or a mixed solvent mainly composed of water is preferably used. As the solvent component other than water constituting such a mixed solvent, one or more organic solvents (lower alcohols, lower ketones, etc.) that can be mixed uniformly with water can be appropriately selected and used. For example, it is preferable to use an aqueous solvent in which 80% by mass or more (more preferably 90% by mass or more, and even more preferably 95% by mass or more) of the aqueous solvent is water. A particularly preferred example is an aqueous solvent that is essentially composed of water.

混合工程S20は、第1混合工程S21と第2混合工程S22とを含み得る。第1混合工程S21では、Si含有粒子67とカーボンナノチューブ68とを混合し、第1混合物を作製する。Si含有粒子67とカーボンナノチューブ68とを予め混合してから他の材料と混合することにより、Si含有粒子67の細孔67bの一部にカーボンナノチューブ68を好適に配置することができる。このため、導電パスが形成されやすくなり、二次電池100の初期の充放電効率を向上させることができる。 The mixing step S20 may include a first mixing step S21 and a second mixing step S22. In the first mixing step S21, the Si-containing particles 67 and the carbon nanotubes 68 are mixed to prepare a first mixture. By mixing the Si-containing particles 67 and the carbon nanotubes 68 in advance and then mixing them with other materials, the carbon nanotubes 68 can be suitably arranged in some of the pores 67b of the Si-containing particles 67. This makes it easier for a conductive path to be formed, and the initial charge/discharge efficiency of the secondary battery 100 can be improved.

第1混合工程S21では、例えば、粉末状のSi含有粒子67と、ペースト状のカーボンナノチューブ68とを撹拌装置に投入し、混合する。撹拌装置は、例えば、回転する攪拌子(ディスパー翼、タービン翼などの攪拌翼、攪拌羽根)を有していればよく、特に限定されない。撹拌の回転数は、特に限定されないが、例えば1000rpm~5000rpm程度であるとよい。 In the first mixing step S21, for example, powdered Si-containing particles 67 and paste-like carbon nanotubes 68 are fed into a stirring device and mixed. The stirring device is not particularly limited as long as it has a rotating stirrer (a stirring blade such as a dispersion blade or a turbine blade, a stirring vane). The rotation speed of the stirrer is not particularly limited, but may be, for example, about 1000 rpm to 5000 rpm.

第2混合工程S22では、第1混合工程S21で作製した第1混合物と、黒鉛粒子66と、バインダと、溶媒と、を混合し、第2混合物を作製する。撹拌装置は、特に限定されず、第1混合工程S21と同様の撹拌装置を用いてもよい。特に限定されないが、第2混合工程S22において粉末状のバインダを用いる場合には、粉体状である黒鉛粒子66とバインダとを乾式混合した後に、第1混合物と溶媒とを加えて固練り混錬するとよい。これにより、分散性が向上し得る。 In the second mixing step S22, the first mixture produced in the first mixing step S21 is mixed with the graphite particles 66, a binder, and a solvent to produce a second mixture. There are no particular limitations on the mixing device, and a mixing device similar to that used in the first mixing step S21 may be used. Although not particularly limited, when a powdered binder is used in the second mixing step S22, it is advisable to dry-mix the powdered graphite particles 66 and the binder, and then add the first mixture and a solvent to perform a solid kneading process. This can improve dispersibility.

上記作製した第2混合物を負極集電体62に塗布し、乾燥させる。なお、負極集電体62上に配置された負極活物質層64を、必要に応じて乾燥およびプレスする工程が行われてもよい。これにより、負極活物質層64の厚みや密度を調整することができる。 The second mixture prepared above is applied to the negative electrode current collector 62 and dried. If necessary, a process of drying and pressing the negative electrode active material layer 64 arranged on the negative electrode current collector 62 may be performed. This allows the thickness and density of the negative electrode active material layer 64 to be adjusted.

正極活物質層54は、正極活物質と導電材とバインダとを、適当な溶媒(例えばNMP)に分散させ、ペースト状(またはスラリー状)の組成物を調製し、該組成物を正極集電体52の表面に塗布して、乾燥することにより形成することができる。その後、必要に応じてプレスすることにより、正極活物質層54の厚みや密度を調整することができる。 The positive electrode active material layer 54 can be formed by dispersing the positive electrode active material, conductive material, and binder in an appropriate solvent (e.g., NMP) to prepare a paste (or slurry) composition, applying the composition to the surface of the positive electrode current collector 52, and drying it. Thereafter, the thickness and density of the positive electrode active material layer 54 can be adjusted by pressing as necessary.

上記作製した負極60および正極50を、2枚のセパレータ70によって絶縁された状態となるように積層する。必要に応じて、用意した積層体を、捲回軸を中心として長手方向に捲回し、捲回した積層体をプレス処理して、扁平形状の捲回電極体を作製する。当該捲回電極体を電池ケース30に収容し、注液孔から非水電解液を注液する。その後、注液孔を封止して、二次電池100を密閉する。以上のようにして、二次電池100を製造することができる。 The negative electrode 60 and positive electrode 50 prepared as above are stacked so that they are insulated by two separators 70. If necessary, the prepared stack is wound in the longitudinal direction around the winding axis, and the wound stack is pressed to prepare a flat-shaped wound electrode body. The wound electrode body is housed in a battery case 30, and nonaqueous electrolyte is poured through the liquid injection hole. The liquid injection hole is then sealed to hermetically seal the secondary battery 100. In this manner, the secondary battery 100 can be manufactured.

以上、一実施形態に係る二次電池100の構成及び二次電池100の製造方法について説明した。かかる二次電池100は、黒鉛粒子66とSi含有粒子67とカーボンナノチューブ68とを含み、該Si含有粒子67の細孔67bの少なくとも一部にカーボンナノチューブ68が配置されていることにより、初期の充放電効率が向上する。さらに、かかる細孔67bにカーボンナノチューブ68が配置されていることにより、充放電の繰り返しによる膨張収縮によって導電パスが切れることが好適に抑制され、二次電池100のサイクル特性が向上する。かかる二次電池100は各種用途に利用可能であるが、例えば、乗用車、トラック等の車両に搭載されるモータ用の動力源(駆動用電源)として好適に用いることができる。特に電気自動車(BEV;Battery Electric Vehicle)の動力源として好適である。二次電池100は、組電池の構築においても好適に用いることができる。 The above describes the configuration of the secondary battery 100 according to one embodiment and the manufacturing method of the secondary battery 100. The secondary battery 100 includes graphite particles 66, Si-containing particles 67, and carbon nanotubes 68. The carbon nanotubes 68 are arranged in at least a part of the pores 67b of the Si-containing particles 67, thereby improving the initial charge/discharge efficiency. Furthermore, the carbon nanotubes 68 are arranged in the pores 67b, which suitably suppresses the conductive path from being broken due to expansion and contraction caused by repeated charging and discharging, thereby improving the cycle characteristics of the secondary battery 100. The secondary battery 100 can be used for various purposes, but can be suitably used, for example, as a power source (driving power source) for a motor mounted on a vehicle such as a passenger car or truck. In particular, it is suitable as a power source for an electric vehicle (BEV; Battery Electric Vehicle). The secondary battery 100 can also be suitably used in the construction of a battery pack.

上述の二次電池100では、電極体20として捲回電極体を例示したが、これに限られず、例えば、複数の略矩形状の正極と、複数の略矩形状の負極とがセパレータを介して交互に積層された電極体である積層電極体であってもよい。 In the above-described secondary battery 100, a wound electrode body is exemplified as the electrode body 20, but this is not limited thereto. For example, the electrode body may be a laminated electrode body in which multiple approximately rectangular positive electrodes and multiple approximately rectangular negative electrodes are alternately stacked with separators interposed therebetween.

以下、本発明に関する試験例を説明するが、本発明を以下の試験例に示すものに限定することを意図したものではない。 Test examples relating to the present invention are described below, but the present invention is not intended to be limited to those shown in the following test examples.

1.第1試験
第1試験では、Si含有粒子の種類、Si含有粒子とCNTとの重量比、および、混合方法をそれぞれ変更して、二次電池の初期充放電効率を評価した。
1. First Test In the first test, the type of Si-containing particles, the weight ratio of the Si-containing particles to the CNTs, and the mixing method were each changed, and the initial charge/discharge efficiency of the secondary battery was evaluated.

<例1>
まず、負極活物質として、黒鉛粒子と、Si含有粒子と、を用意した。例1のSi含有粒子は、もみ殻を原料とした植物由来のSi-C複合粒子である。また、導電材として、単層カーボンナノチューブ(SWCNT)を用意した。そして、バインダとして、カルボキシメチルセルロース(CMC)と、ポリアクリル酸(PAA)と、スチレンブタジエンラバー(SBR)と、を用意した。これらを、重量基準で黒鉛粒子:Si含有粒子:SWCNT:CMC:PAA:SBR=65:35:0.1:1:1:1.5となるように、溶媒としての水と混錬し、負極活物質層形成用スラリーを調製した。
<Example 1>
First, graphite particles and Si-containing particles were prepared as the negative electrode active material. The Si-containing particles in Example 1 were Si-C composite particles derived from plants using rice husks as a raw material. Single-walled carbon nanotubes (SWCNT) were prepared as the conductive material. Carboxymethyl cellulose (CMC), polyacrylic acid (PAA), and styrene butadiene rubber (SBR) were prepared as the binder. These were kneaded with water as a solvent so that the graphite particles:Si-containing particles:SWCNT:CMC:PAA:SBR=65:35:0.1:1:1:1.5 by weight was obtained, and a slurry for forming the negative electrode active material layer was prepared.

具体的に、負極活物質層形成用スラリーの混合および混錬は、以下のようにして実施した。まず、Si含有粒子と、ペースト状のSWCNT(固形分率2%)と、溶媒と、を容器に投入した。ディスパーを用いて、回転数3000rpmで混合し、第1混合物を作製した。次いで、撹拌造粒機を用いて、黒鉛粒子と、CMCと、PAAと、を乾式混合し、この混合粉体に上記作製した第1混合物と、溶媒と、を加えて、固練り混錬した。固練り混錬時の固形分率は65%であった。固練り混錬した混合物に対して、さらにSBRと、溶媒とを加えて混合した。このようにして、負極活物質層形成用スラリーを調製した。
なお、混錬時の固形分率C(%)については、以下のようにして決定した。上記した比率の黒鉛粒子とSi含有粒子との混合粉体に対して加水し、混合に必要なトルクが最大となる水分率をA(%)とする。水分率A(%)に相当する混合粉体100gあたりの水分量をB(ml)とする。このとき、トルク最大を与えることができる固形分率C(%)は、式:C(%)=100-A=(100/(100+B))×100;から算出することができる。
Specifically, the mixing and kneading of the slurry for forming the negative electrode active material layer was carried out as follows. First, the Si-containing particles, the SWCNT paste (solid content rate 2%), and the solvent were put into a container. The mixture was mixed at a rotation speed of 3000 rpm using a disper to prepare a first mixture. Next, the graphite particles, the CMC, and the PAA were dry-mixed using an agitation granulator, and the first mixture prepared above and the solvent were added to this mixed powder and kneaded. The solid content rate during the kneading was 65%. SBR and a solvent were further added to the kneaded mixture and mixed. In this way, the slurry for forming the negative electrode active material layer was prepared.
The solid content C (%) during kneading was determined as follows. Water was added to the mixed powder of graphite particles and Si-containing particles in the above ratio, and the moisture content at which the torque required for mixing was maximized was defined as A (%). The amount of moisture per 100 g of mixed powder corresponding to the moisture content A (%) was defined as B (ml). In this case, the solid content C (%) at which the maximum torque could be obtained could be calculated from the formula: C (%) = 100 - A = (100/(100 + B)) × 100.

上記調製した負極活物質層形成用スラリーを、銅箔(厚み10μm)の両面に帯状に塗布した。そして、銅箔上のスラリーを乾燥し、所定の厚みまでプレスした後、所定の寸法に加工することで負極シートを作製した。 The slurry for forming the negative electrode active material layer prepared above was applied in strips to both sides of a copper foil (thickness 10 μm). The slurry on the copper foil was then dried, pressed to a specified thickness, and processed to the specified dimensions to produce a negative electrode sheet.

次いで、正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(NCM)と、導電材としてのアセチレンブラック(AB)と、バインダとしてのPVDFとを用意した。これらを、NCM:AB:PVDF=100:1:1の重量比となるように、溶媒としてのN-メチルピロリドン(NMP)と混合し、正極活物質層形成用スラリーを調製した。このスラリーを、アルミニウム箔(厚み15μm)の両面に帯状に塗布した。そして、アルミニウム箔上のスラリーを乾燥し、所定の厚みまでプレスした後、所定の寸法に加工することで正極シートを作製した。 Next, lithium nickel cobalt manganese composite oxide (NCM) was prepared as the positive electrode active material, acetylene black (AB) as the conductive material, and PVDF as the binder. These were mixed with N-methylpyrrolidone (NMP) as the solvent so that the weight ratio of NCM:AB:PVDF was 100:1:1 to prepare a slurry for forming the positive electrode active material layer. This slurry was applied in strips to both sides of an aluminum foil (thickness 15 μm). The slurry on the aluminum foil was then dried, pressed to a specified thickness, and processed to the specified dimensions to produce a positive electrode sheet.

上記用意した負極シートと、正極シートとをセパレータを介して積層し、積層電極体を作製した。正極板と負極板とにそれぞれ集電用のリードを取り付け、積層電極体をアルミニウムラミネートシートで構成される外装体に挿入した。外装体の内部に非水電解液を注入し、外装体の開口部を封止して例1の評価用電池を作製した。なお、セパレータとしては、PP/PE/PPの三層構造を有する多孔性ポリオレフィンシートを使用した。また、非水電解液としては、エチレンカーボネート(EC)と、フルオロエチレンカーボネート(FEC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、ジメチルカーボネート(DMC)とを、EC:FEC:EMC:DMC=15:5:40:40の体積比となるように混合した混合溶媒に、支持塩としてのLiPFを1mol/Lの濃度で溶解させたものを用いた。 The negative electrode sheet and the positive electrode sheet prepared above were laminated with a separator interposed therebetween to prepare a laminated electrode body. A current collecting lead was attached to each of the positive and negative electrode plates, and the laminated electrode body was inserted into an exterior body made of an aluminum laminate sheet. A non-aqueous electrolyte was injected into the interior of the exterior body, and the opening of the exterior body was sealed to prepare an evaluation battery of Example 1. As the separator, a porous polyolefin sheet having a three-layer structure of PP/PE/PP was used. As the non-aqueous electrolyte, a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC), fluoroethylene carbonate (FEC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC) were mixed to a volume ratio of EC:FEC:EMC:DMC=15:5:40:40 was used, in which LiPF 6 as a supporting salt was dissolved at a concentration of 1 mol/L.

表1には、負極活物質の重量を100wt%としたときのSi含有粒子の含有量(wt%)、Si含有粒子の重量を100wt%としたときに当該Si含有粒子に対するSWCNTの重量比X(wt%)、負極活物質の重量を100wt%としたときのSWCNTの含有量(wt%)をそれぞれ示す。なお、SWCNTの重量比Xは、式:SWCNTの重量比X=((SWCNTの含有量)/(Si含有粒子の含有量))×100;から求めることができる。 Table 1 shows the content (wt%) of the Si-containing particles when the weight of the negative electrode active material is 100 wt%, the weight ratio X (wt%) of the SWCNTs to the Si-containing particles when the weight of the Si-containing particles is 100 wt%, and the content (wt%) of the SWCNTs when the weight of the negative electrode active material is 100 wt%. The weight ratio X of the SWCNTs can be calculated from the formula: weight ratio X of the SWCNTs = ((SWCNT content)/(Si-containing particle content)) x 100.

<例2、例3、例5および例6>
Si含有粒子の重量を100wt%としたときに当該Si含有粒子に対するSWCNTの重量比X(wt%)、を表1に示すように変更したこと以外は、例1と同様にして、例2、例3、例5および例6の評価用電池を作製した。
<Examples 2, 3, 5 and 6>
The evaluation batteries of Examples 2, 3, 5, and 6 were prepared in the same manner as in Example 1, except that the weight ratio X (wt%) of the SWCNTs to the Si-containing particles, when the weight of the Si-containing particles was taken as 100 wt%, was changed as shown in Table 1.

<例4>
例4は、Si含有粒子とSWCNTとを先混ぜする工程を実施しなかった。すなわち、撹拌造粒機を用いて、Si含有粒子と、黒鉛粒子と、CMCと、PAAと、を乾式混合し、この混合粉体にペースト状のSWCNT(固形分率2%)と、溶媒と、を加えて、固練り混錬した。固練り混錬時の固形分率は65%であった。固練り混錬した混合物に対して、さらにSBRと、溶媒とを加えて混合した。このようにして、負極活物質層形成用スラリーを調製した。上記した以外は、例1と同様にして、例4の評価用電池を作製した。
<Example 4>
In Example 4, the step of premixing the Si-containing particles and SWCNT was not performed. That is, the Si-containing particles, the graphite particles, the CMC, and the PAA were dry-mixed using an agitation granulator, and the mixed powder was added with the paste-like SWCNT (solid content rate of 2%) and a solvent, and kneaded. The solid content rate during the kneading was 65%. SBR and a solvent were further added to the kneaded mixture and mixed. In this way, a slurry for forming a negative electrode active material layer was prepared. The evaluation battery of Example 4 was produced in the same manner as in Example 1, except as described above.

<例7>
Si含有粒子として、CVD法によって作製されたSi-C複合粒子を用意した。このこと以外は、例1と同様にして、例7の評価用電池を作製した。
<Example 7>
The evaluation battery of Example 7 was produced in the same manner as in Example 1, except that Si--C composite particles produced by a CVD method were prepared as the Si-containing particles.

<初期充放電効率の評価>
25℃環境下、CCCV充電(4.2Vまでレート0.05C、その後0.05Cカット)をした後、CC放電(レート0.05Cで2.5Vカット)する初回サイクルにおいて、初回の充電容量と初回の放電容量とを測定した。初期充放電効率を以下の式(1)により求めた。結果を表1に示す。
初期充放電効率(%)=((初回放電容量)/(初回充電容量))×100 ・・・式(1)
<Evaluation of initial charge/discharge efficiency>
In the first cycle, the battery was charged in a 25° C. environment using CCCV charging (at a rate of 0.05 C up to 4.2 V, then cut off at 0.05 C), and then discharged in CC mode (at a rate of 0.05 C to 2.5 V). The first charge capacity and the first discharge capacity were measured. The initial charge/discharge efficiency was calculated using the following formula (1). The results are shown in Table 1.
Initial charge/discharge efficiency (%)=((initial discharge capacity)/(initial charge capacity))×100 Formula (1)

Figure 2024128914000002
Figure 2024128914000002

表1に示すように、例1~4の評価用電池では、初期充放電効率が82%以上であることがわかる。これらの結果より、負極活物質として黒鉛粒子と、網目状構造のSiナノ粒子を含有した多孔質体であるSi含有粒子と、を備え、Si含有粒子の重量を100wt%としたときに該Si含有粒子に対するカーボンナノチューブの重量比Xが0.02wt%以上4wt%以下であり、多孔質体の少なくともいくつかの空孔にCNTが配置されていることにより、初期充放電効率に優れる二次電池が実現される。 As shown in Table 1, the evaluation batteries of Examples 1 to 4 have an initial charge/discharge efficiency of 82% or more. These results show that a secondary battery with excellent initial charge/discharge efficiency is realized by using graphite particles as the negative electrode active material and Si-containing particles, which are porous bodies containing Si nanoparticles with a mesh-like structure, with the weight ratio X of carbon nanotubes to the Si-containing particles being 0.02 wt% or more and 4 wt% or less when the weight of the Si-containing particles is taken as 100 wt%, and CNTs are arranged in at least some of the pores of the porous body.

また、表1の例1~3と例4とを比較すると、Si含有粒子とSWCNTとを先混ぜする第1混合工程を実施した後に第2混合工程を実施することで、多孔質体の空孔にCNTが配置されやすくなり、初期充放電効率がさらに向上することがわかる。 In addition, when comparing Examples 1 to 3 in Table 1 with Example 4, it can be seen that by performing the first mixing step in which the Si-containing particles and SWCNTs are premixed and then the second mixing step, the CNTs are more easily arranged in the pores of the porous body, further improving the initial charge/discharge efficiency.

2.第2試験
第2試験では、Si含有粒子とCNTとの重量比、および、多孔質体の細孔分布比をそれぞれ変更して、二次電池のサイクル特性を評価した。
2. Second Test In the second test, the weight ratio of the Si-containing particles to the CNTs and the pore distribution ratio of the porous body were changed, and the cycle characteristics of the secondary battery were evaluated.

<例11>
Si含有粒子の多孔質体の細孔分布比(V10/V100)が1.5であること以外は、例1と同様にして、例11の評価用電池を作製した。
<Example 11>
An evaluation battery of Example 11 was produced in the same manner as in Example 1, except that the pore distribution ratio (V 10 /V 100 ) of the porous body of the Si-containing particles was 1.5.

<例12~例15>
Si含有粒子として、多孔質体の細孔分布比(V10/V100)が表1に示す値であるものをそれぞれ用意した。また、Si含有粒子の重量を100wt%としたときに当該Si含有粒子に対するカーボンナノチューブの重量比Xを表1に示すように変更した。これらのこと以外は、例1と同様にして、例12~例15の評価用電池を作製した。
<Examples 12 to 15>
The Si-containing particles were prepared so that the pore distribution ratio (V 10 /V 100 ) of the porous body was the value shown in Table 1. In addition, the weight ratio X of the carbon nanotubes to the Si-containing particles, where the weight of the Si-containing particles was taken as 100 wt %, was changed as shown in Table 1. Except for these, the evaluation batteries of Examples 12 to 15 were produced in the same manner as in Example 1.

<細孔分布比の算出>
細孔分布比は、比表面積・細孔分布測定装置(マイクロメリテックス社製ASAP2020)を用いてBJH法に基づき算出した。まず、Si含有粒子を真空下で加熱乾燥して、測定試料とした。次いで、液体窒素を冷媒として用いて、窒素ガス(Nガス)を吸着ガスとして測定試料の吸着等温線を取得した。得られた吸着等温線をBJH法により解析して、log微分細孔容積分布を求めた。そして、log微分細孔容積分布から、直径が100nmの細孔のlog微分細孔容積V100と、直径が10nmの細孔のlog微分細孔容積V10とを求め、V100に対するV10の比(V10/V100)を求めた。結果を表2に示す。
<Calculation of pore distribution ratio>
The pore distribution ratio was calculated based on the BJH method using a specific surface area/pore distribution measuring device (ASAP2020 manufactured by Micromeritics). First, the Si-containing particles were heated and dried under vacuum to obtain a measurement sample. Next, the adsorption isotherm of the measurement sample was obtained using liquid nitrogen as a refrigerant and nitrogen gas ( N2 gas) as an adsorption gas. The obtained adsorption isotherm was analyzed by the BJH method to obtain the log differential pore volume distribution. Then, from the log differential pore volume distribution, the log differential pore volume V100 of the pores having a diameter of 100 nm and the log differential pore volume V10 of the pores having a diameter of 10 nm were obtained, and the ratio of V10 to V100 ( V10 / V100 ) was obtained. The results are shown in Table 2.

<サイクル容量維持率の評価>
25℃環境下、CCCV充電(4.2Vまでレート0.4C、その後0.1Cカット)をした後、CC放電(レート0.4Cで2.5Vカット)することを1サイクルとして、250サイクル充放電を繰り返すサイクル試験を行った。1サイクル目の放電容量(初期容量)と、250サイクル目の放電容量とを測定し、サイクル容量維持率を以下の式(2)により求めた。サイクル容量維持率が高いほど、二次電池のサイクル特性が高いと言える。結果を表2に示す。
サイクル容量維持率(%)=((250サイクル目の放電容量)/(1サイクル目の放電容量))×100 ・・・式(2)
<Evaluation of cycle capacity retention rate>
A cycle test was performed in which 250 cycles of charge and discharge were repeated, with one cycle being CCCV charging (0.4C rate up to 4.2V, then 0.1C cut) and then CC discharging (0.4C rate, 2.5V cut). The discharge capacity (initial capacity) at the first cycle and the discharge capacity at the 250th cycle were measured, and the cycle capacity retention rate was calculated by the following formula (2). It can be said that the higher the cycle capacity retention rate, the higher the cycle characteristics of the secondary battery. The results are shown in Table 2.
Cycle capacity retention rate (%)=((discharge capacity at 250th cycle)/(discharge capacity at 1st cycle))×100 (2)

Figure 2024128914000003
Figure 2024128914000003

表2に示すように、例11~13の評価用電池では、容量維持率が79%以上であることがわかる。これらの結果より、負極活物質として黒鉛粒子と、網目状構造のSiナノ粒子を含有した多孔質体であるSi含有粒子と、を備え、Si含有粒子の重量を100wt%としたときに該Si含有粒子に対するカーボンナノチューブの重量比Xが0.02wt%以上4wt%以下であり、多孔質体の少なくともいくつかの空孔にCNTが配置されていることにより、二次電池のサイクル特性を向上することができる。 As shown in Table 2, the capacity retention rate of the evaluation batteries of Examples 11 to 13 is 79% or more. These results show that the negative electrode active material is graphite particles, and the Si-containing particles are porous bodies containing Si nanoparticles with a mesh-like structure, and when the weight of the Si-containing particles is taken as 100 wt%, the weight ratio X of the carbon nanotubes to the Si-containing particles is 0.02 wt% or more and 4 wt% or less, and the CNTs are arranged in at least some of the pores of the porous body, thereby improving the cycle characteristics of the secondary battery.

表2の例11および例12と、例13とを比較すると、多孔質体の細孔分布比(V10/V100)が1以上であることにより、容量維持率が86%以上となることがわかる。すなわち、多孔質体の細孔分布比(V10/V100)が1以上であることにより、さらに二次電池のサイクル特性を向上することができる。 Comparing Example 13 with Examples 11 and 12 in Table 2, it can be seen that the capacity retention rate is 86% or more when the pore distribution ratio ( V10 / V100 ) of the porous body is 1 or more. In other words, when the pore distribution ratio ( V10 / V100 ) of the porous body is 1 or more, the cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本発明は、他にも種々の形態にて実施することができる。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を他の変形態様に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形態様を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。 Although several embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are merely examples. The present invention can be implemented in various other forms. The present invention can be implemented based on the contents disclosed in this specification and the technical common sense in the relevant field. The technology described in the claims includes various modifications and changes to the above-exemplified embodiments. For example, it is possible to replace part of the above-mentioned embodiments with other modified forms, and it is also possible to add other modified forms to the above-mentioned embodiments. Furthermore, if a technical feature is not described as essential, it can also be deleted as appropriate.

以上のとおり、ここに開示される技術の具体的な態様として、以下の各項に記載のものが挙げられる。
項1:正極および負極を有する電極体を備えた二次電池であって、前記負極は、負極集電体と、該負極集電体上に配置された負極活物質層と、を備えており、前記負極活物質層は、負極活物質として黒鉛粒子およびSi含有粒子と、導電材としてカーボンナノチューブと、を含み、前記Si含有粒子は、網目構造状のSiナノ粒子を含有した多孔質体であり、前記多孔質体の少なくともいくつかの細孔には、前記カーボンナノチューブが配置されており、前記Si含有粒子の重量を100wt%としたときに該Si含有粒子に対する前記カーボンナノチューブの重量比Xが0.02wt%以上4wt%以下である、二次電池。
項2:前記Si含有粒子は植物由来である、項1に記載の二次電池。
項3:前記Si含有粒子は、直径が100nm以上の細孔と、直径が10nm以下の細孔と、を有しており、直径が100nmの細孔のlog微分細孔容積をV100、直径が10nmの細孔のlog微分細孔容積V10としたときに、V100に対するV10の比(V10/V100)が1以上である、項1または項2に記載の二次電池。
項4:前記Siナノ粒子は、平均粒子径が50nm以下である、項1~項3のいずれか一つに記載の二次電池。
項5:前記Si含有粒子は、前記網目構造状のSiナノ粒子と多孔質炭素粒子とを含むSi-C複合化合物、および/または、前記網目構造状のSiナノ粒子と多孔質Si粒子とを含むSi粒子である、項1~項4のいずれか一つに記載の二次電池。
項6:前記Si含有粒子は、酸素含有量が10wt%以下である、項1~項5のいずれか一つに記載の二次電池。
項7:負極活物質の全重量を100wt%としたときに、前記Si含有粒子の含有量は、10wt%以上60wt%以下である、項1~項6のいずれか一つに記載の二次電池。
項8:少なくとも負極活物質としての黒鉛粒子およびSi含有粒子と、導電材としてのカーボンナノチューブと、を用意する用意工程と、
前記用意したSi含有粒子とカーボンナノチューブとを混合し、第1混合物を用意する第1混合工程と、前記第1混合物と前記黒鉛粒子とバインダと溶媒とを混合し、第2混合物を用意する第2混合工程と、を含み、前記用意工程で用意するSi含有粒子は、網目構造状のSiナノ粒子を含有した多孔質体であることを特徴とする、二次電池の製造方法。
項9:前記第1混合工程において、前記Si含有粒子の重量を100wt%としたときに該Si含有粒子に対する前記カーボンナノチューブの重量比Xが0.02wt%以上4wt%以下である、項8に記載の製造方法。
項10:前記第2混合工程において、前記負極活物質の重量を100wt%としたときに、前記黒鉛粒子の含有量が40wt%以上90wt%以下である、項8または項9に記載の製造方法。
As described above, specific aspects of the technology disclosed herein include those described in the following sections.
Item 1: A secondary battery comprising an electrode assembly having a positive electrode and a negative electrode, the negative electrode comprising a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer disposed on the negative electrode current collector, the negative electrode active material layer including graphite particles and Si-containing particles as negative electrode active materials and carbon nanotubes as a conductive material, the Si-containing particles being a porous body containing Si nanoparticles in a network structure, the carbon nanotubes being disposed in at least some pores of the porous body, and a weight ratio X of the carbon nanotubes to the Si-containing particles being 0.02 wt % or more and 4 wt % or less when the weight of the Si-containing particles is taken as 100 wt %.
Item 2: The secondary battery according to item 1, wherein the Si-containing particles are derived from plants.
Item 3: The secondary battery according to item 1 or 2, wherein the Si-containing particles have pores having a diameter of 100 nm or more and pores having a diameter of 10 nm or less, and a ratio of V 10 to V 100 (V 10 /V 100 ) is 1 or more, where V 100 is a log differential pore volume of a pore having a diameter of 100 nm and V 10 is a log differential pore volume of a pore having a diameter of 10 nm.
Item 4: The secondary battery according to any one of items 1 to 3, wherein the Si nanoparticles have an average particle diameter of 50 nm or less.
Item 5: The secondary battery according to any one of items 1 to 4, wherein the Si-containing particles are Si-C composite compounds containing the network-structured Si nanoparticles and porous carbon particles, and/or Si particles containing the network-structured Si nanoparticles and porous Si particles.
Item 6: The secondary battery according to any one of items 1 to 5, wherein the Si-containing particles have an oxygen content of 10 wt % or less.
Item 7: The secondary battery according to any one of items 1 to 6, wherein the content of the Si-containing particles is 10 wt % or more and 60 wt % or less when the total weight of the negative electrode active material is 100 wt %.
Item 8: A preparation step of preparing at least graphite particles and Si-containing particles as a negative electrode active material, and carbon nanotubes as a conductive material;
A method for manufacturing a secondary battery, comprising: a first mixing step of mixing the prepared Si-containing particles with carbon nanotubes to prepare a first mixture; and a second mixing step of mixing the first mixture with the graphite particles, a binder, and a solvent to prepare a second mixture, wherein the Si-containing particles prepared in the preparation step are a porous body containing network-structured Si nanoparticles.
Item 9: The manufacturing method according to item 8, wherein in the first mixing step, when the weight of the Si-containing particles is 100 wt %, a weight ratio X of the carbon nanotubes to the Si-containing particles is 0.02 wt % or more and 4 wt % or less.
Item 10: The manufacturing method according to item 8 or 9, wherein in the second mixing step, the content of the graphite particles is 40 wt % or more and 90 wt % or less when the weight of the negative electrode active material is 100 wt %.

20 電極体
30 電池ケース
36 安全弁
42 正極端子
42a 正極集電板
44 負極端子
44a 負極集電板
50 正極(正極シート)
52 正極集電体
52a 正極集電体露出部
54 正極活物質層
60 負極(負極シート)
62 負極集電体
62a 負極集電体露出部
64 負極活物質層
66 黒鉛粒子
67 Si含有粒子
67a Siナノ粒子
67b 細孔
68 カーボンナノチューブ(CNT)
70 セパレータ
100 二次電池

20 Electrode body 30 Battery case 36 Safety valve 42 Positive electrode terminal 42a Positive electrode current collector plate 44 Negative electrode terminal 44a Negative electrode current collector plate 50 Positive electrode (positive electrode sheet)
52 Positive electrode current collector 52a Positive electrode current collector exposed portion 54 Positive electrode active material layer 60 Negative electrode (negative electrode sheet)
62 Negative electrode current collector 62a Negative electrode current collector exposed portion 64 Negative electrode active material layer 66 Graphite particles 67 Si-containing particles 67a Si nanoparticles 67b Pore 68 Carbon nanotube (CNT)
70 Separator 100 Secondary battery

Claims (10)

正極および負極を有する電極体を備えた二次電池であって、
前記負極は、負極集電体と、該負極集電体上に配置された負極活物質層と、を備えており、
前記負極活物質層は、負極活物質として黒鉛粒子およびSi含有粒子と、導電材としてカーボンナノチューブと、を含み、
前記Si含有粒子は、網目構造状のSiナノ粒子を含有した多孔質体であり、
前記多孔質体の少なくともいくつかの細孔には、前記カーボンナノチューブが配置されており、
前記Si含有粒子の重量を100wt%としたときに該Si含有粒子に対する前記カーボンナノチューブの重量比Xが0.02wt%以上4wt%以下である、二次電池。
A secondary battery including an electrode assembly having a positive electrode and a negative electrode,
the negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer disposed on the negative electrode current collector,
The negative electrode active material layer contains graphite particles and Si-containing particles as a negative electrode active material, and carbon nanotubes as a conductive material,
The Si-containing particle is a porous body containing Si nanoparticles having a network structure,
the carbon nanotubes are disposed in at least some of the pores of the porous body;
A secondary battery, wherein a weight ratio X of the carbon nanotubes to the Si-containing particles is 0.02 wt % or more and 4 wt % or less when the weight of the Si-containing particles is taken as 100 wt %.
前記Si含有粒子は植物由来である、請求項1に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 1, wherein the Si-containing particles are derived from plants. 前記Si含有粒子は、直径が100nm以上の細孔と、直径が10nm以下の細孔と、を有しており、
直径が100nmの細孔のlog微分細孔容積をV100、直径が10nmの細孔のlog微分細孔容積V10としたときに、V100に対するV10の比(V10/V100)が1以上である、請求項1または2に記載の二次電池。
The Si-containing particle has pores having a diameter of 100 nm or more and pores having a diameter of 10 nm or less,
3. The secondary battery according to claim 1, wherein when V100 is a log differential pore volume of a pore having a diameter of 100 nm and V10 is a log differential pore volume of a pore having a diameter of 10 nm, the ratio of V10 to V100 ( V10 / V100 ) is 1 or more.
前記Siナノ粒子は、平均粒子径が50nm以下である、請求項1または2に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the Si nanoparticles have an average particle size of 50 nm or less. 前記Si含有粒子は、前記網目構造状のSiナノ粒子と多孔質炭素粒子とを含むSi-C複合化合物、および/または、前記網目構造状のSiナノ粒子と多孔質Si粒子とを含むSi粒子である、請求項1または2に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the Si-containing particles are Si-C composite compounds containing the network-structured Si nanoparticles and porous carbon particles, and/or Si particles containing the network-structured Si nanoparticles and porous Si particles. 前記Si含有粒子は、酸素含有量が10wt%以下である、請求項1または2に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the Si-containing particles have an oxygen content of 10 wt% or less. 負極活物質の全重量を100wt%としたときに、前記Si含有粒子の含有量は、10wt%以上60wt%以下である、請求項1または2に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the content of the Si-containing particles is 10 wt% or more and 60 wt% or less when the total weight of the negative electrode active material is 100 wt%. 少なくとも負極活物質としての黒鉛粒子およびSi含有粒子と、導電材としてのカーボンナノチューブと、を用意する用意工程と、
前記用意したSi含有粒子とカーボンナノチューブとを混合し、第1混合物を用意する第1混合工程と、
前記第1混合物と前記黒鉛粒子とバインダと溶媒とを混合し、第2混合物を用意する第2混合工程と、
を含み、
前記用意工程で用意するSi含有粒子は、網目構造状のSiナノ粒子を含有した多孔質体であることを特徴とする、二次電池の製造方法。
A preparation step of preparing at least graphite particles and Si-containing particles as a negative electrode active material, and carbon nanotubes as a conductive material;
a first mixing step of mixing the prepared Si-containing particles and carbon nanotubes to prepare a first mixture;
a second mixing step of mixing the first mixture, the graphite particles, a binder, and a solvent to prepare a second mixture;
Including,
The method for producing a secondary battery, wherein the Si-containing particles prepared in the preparing step are porous bodies containing Si nanoparticles in a network structure.
前記第1混合工程において、前記Si含有粒子の重量を100wt%としたときに該Si含有粒子に対する前記カーボンナノチューブの重量比Xが0.02wt%以上4wt%以下である、請求項8に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 8, wherein in the first mixing step, when the weight of the Si-containing particles is taken as 100 wt%, the weight ratio X of the carbon nanotubes to the Si-containing particles is 0.02 wt% or more and 4 wt% or less. 前記第2混合工程において、前記負極活物質の重量を100wt%としたときに、前記黒鉛粒子の含有量が40wt%以上90wt%以下である、請求項8または9に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 8 or 9, wherein in the second mixing step, the content of the graphite particles is 40 wt% or more and 90 wt% or less when the weight of the negative electrode active material is 100 wt%.
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