(57)【要約】【課題】  充放電を繰り返した後でも体積膨張が抑制された電極材料の作製が可能で、かつ、優れたサイクル特性を示すリチウム二次電池用の電極材料を提供する。【解決手段】  ＳｉまたはＳｉ合金及び結晶性炭素を含むリチウム二次電池用複合活物質であって、該ＳｉまたはＳｉ合金の周囲に空隙を有する構造を有し、該リチウム二次電池用複合活物質を負極活物質とするリチウム二次電池の充放電試験における最大放電容量と比較した２０回充放電した後の放電容量が７０．０％以上であることを特徴とするリチウム二次電池用複合活物質。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉまたはＳｉ合金及び結晶性炭素を含むリチウム二次電池用複合活物質であって、該ＳｉまたはＳｉ合金の周囲に空隙を有する構造を有し、該リチウム二次電池用複合活物質を負極活物質とするリチウム二次電池の充放電試験における最大放電容量と比較した２０回充放電した後の放電容量が７０．０％以上であることを特徴とするリチウム二次電池用複合活物質。
【請求項２】
該リチウム二次電池用複合活物質を負極活物質とするリチウム二次電池の充放電試験における初回体積放電容量が６４０ｍＡｈ／ｃｃ以上である請求項１に記載のリチウム二次電池用複合活物質。
【請求項３】
該リチウム二次電池用複合活物質を負極活物質とするリチウム二次電池の充放電試験における初回充放電効率が６６．０％以上である請求項１又は２に記載のリチウム二次電池用複合活物質。
【請求項４】
該リチウム二次電池用複合活物質を負極活物質とするリチウム二次電池の充放電試験における初回充電膨張率が１６５％以下である請求項１〜３のいずれかに記載のリチウム二次電池用複合活物質。
【請求項５】
前記ＳｉまたはＳｉ合金が結晶性炭素間に存在し、かつＳＥＭ像観察により計測された前記リチウム二次電池用複合活物質中の空隙体積が該リチウム二次電池用複合活物質全体の体積の２％〜９０％である請求項１〜４のいずれかに記載のリチウム二次電池用複合活物質。
【請求項６】
さらに、非晶性炭素を含む請求項１〜５のいずれかに記載のリチウム二次電池用複合活物質。
【請求項７】
リチウム二次電池用複合活物質中のＳｉまたはＳｉ合金の体積に対する、ＳＥＭ像観察により計測されたリチウム二次電池用複合活物質中の空隙体積の比が０．５〜２００である請求項１〜６のいずれかに記載のリチウム二次電池用複合活物質。
【請求項８】
前記ＳｉまたはＳｉ合金の粒径（Ｄ５０）が０．０１〜５μｍである請求項１〜７のいずれかに記載のリチウム二次電池用複合活物質。
【請求項９】
前記ＳｉまたはＳｉ合金が、０．５μｍ以下の厚みの結晶性炭素層の間に挟まった構造であり、その構造が積層および／または網目状に広がっており、該結晶性炭素層がリチウム二次電池用複合活物質粒子の表面付近で湾曲してリチウム二次電池用複合活物質粒子を覆っている請求項１〜８のいずれかに記載のリチウム二次電池用複合活物質。
【請求項１０】
該結晶性炭素は、ＩＣＰ発光分光分析法による２６元素（Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｖ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ａｇ、Ａｓ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｈ、Ｔｌ、Ｕ）の不純物半定量値より求めた純度が９９重量％以上で、酸素フラスコ燃焼法によるイオンクロマトグラフィ−（ＩＣ）測定法によるＳ量が１重量％以下、及び／又はＢＥＴ比表面積１００ｍ２／ｇ以下である請求項１〜９のいずれかに記載のリチウム二次電池用複合活物質。
【請求項１１】
前記ＳｉまたはＳｉ合金に、必要に応じて表面修飾剤で修飾後に、高分子モノマ−と開始剤と分散剤を加え、ＳｉまたはＳｉ合金に高分子膜を被覆した後に、黒鉛と必要に応じて炭素化合物を混合する工程と、造粒・圧密化する工程と、混合物を粉砕および球形化処理して略球状の複合粒子を形成する工程と、該複合粒子を不活性雰囲気中で焼成する工程と、必要に応じて炭素化合物と該複合粒子もしくは該焼成粒子とを混合する工程とその混合物を不活性雰囲気中で加熱する工程を含む請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のリチウム二次電池用複合活物質の製造方法。
【請求項１２】
表面修飾剤として酸化剤もしくは分子内に金属アルコキシド基、カルボキシル基、又は水酸基を含む修飾剤を用いる請求項１１に記載のリチウム二次電池用複合活物質の製造方法。
【請求項１３】
高分子モノマ−がスチレン、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｓｅｃ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸２−エチルへキシル、メタクリル酸イソボニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸トリエチレングリコ−ルなどのメチルメタクリル酸系、イタコン酸無水物、イタコン酸、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｓｅｃ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸２−エチルへキシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチルなどのアクリル酸系、メタクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ、Ｎ‘−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルメタクリルアミド、Ｎ−ｎ−ブチルメタクリルアミド、Ｎ−メチロ−ルメタクリルアミド、Ｎ−エチロ−ルメタクリルアミドなどのメタクリルアミド系、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルアクリルアミド、Ｎ−ｎ−ブチルアクリルアミド、Ｎ−メチロ−ルアクリルアミド、Ｎ−エチロ−ルアクリルアミドなどのアクリルアミド系、安息香酸ビニル、ジエチルアミノスチレン、ジエチルアミノアルファ−メチルスチレン、ｐ−ビニルベンゼンスルホン酸、ｐ−ビニルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩、ジビニルベンゼン、酢酸ビニル、酢酸ブチル、塩化ビニル、フッ化ビニル、臭化ビニル、無水マレイン酸、Ｎ−フェニルマレイミド、Ｎ−ブチルマレイミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカルバゾ−ル、アクリロニトリル、アニリン、ピロ−ル、ウレタン重合に用いられるポリオ−ル系又はイソシアネ−ト系である請求項１１又は１２に記載のリチウム二次電池用複合活物質の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム二次電池用複合活物質およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子材料の小型軽量化、および、ＨＥＶまたはＥＶの開発の進展に伴い、大容量、高速充放電特性、良好なサイクル特性、かつ安全性に優れた電池の開発に対する要望は益々増大している。なかでも、リチウム二次電池が最も有望な電池として注目されている。しかしながら、優れた性能を示すリチウム二次電池が開発される前提として、各種性能に優れた負極材料、正極材料、電解液、セパレ−タ、または集電体などの材料の開発、且つ、それら材料の特性を十分に生した電池設計がなされなくてはならない。
【０００３】
これら材料のなかでも、負極材料は基本的な電池特性を決定するものである。そのため、充放電容量などの特性がより優れる材料の開発が活発に行われている。特許文献１では、大充放電容量、高速充放電特性、および良好なサイクル特性を併せ持ったリチウム二次電池の作製が可能なリチウム二次電池用複合活物質、並びに、その製造方法が開示されている。同様に、金属元素を添加することで、タ−ルピッチやエチレンガス由来の炭素質を含ませたリチウム二次電池用複合活物質が高い充放電容量を有することが開示されている（特許文献２、３参照）。
【０００４】
これらのリチウム二次電池用複合活物質は、充放電容量などの特性が優れる。しかしながら、初回の充電時にリチウム二次電池用複合活物質が大きく膨張してしまい、実際の使用の際に大きな問題がある。また、これらのリチウム二次電池用複合活物質は容量維持率は従来の報告に比べると高いが、昨今求められている特性には及んでいない。
【０００５】
充電時のリチウム二次電池用複合活物質の膨張を抑えるために、一つのカ−ボン／シリコン粒子内に適当な空隙を設けることで、充電時の膨張を抑制しようとする試みがなされている。（非特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、これらの方法で得られるリチウム二次電池用複合活物質は、空隙周囲に非晶質炭素がネットワ−ク状に分布しているため、初回充放電効率が低下する問題がある。また、これらのリチウム二次電池用複合活物質は初回体積放電容量も低く、近年求められている特性には及んでいない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５２２７４８３号公報
【特許文献２】特許第３２８９２３１号公報
【特許文献３】特許第４２８１０９９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｎ  Ｌｉｕ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔ．，２０１２，１２，３３１５−３３２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一方、近年、電池の使用安全性の点から、初回体積放電容量が高いことや、充放電を繰り返した後においても電極材料の体積が膨張しないことが求められている。電極材料の放電容量が低いとスマ−トフォンや電気自動車で使用する際に、たびたび充電する必要がある。また、電極材料の体積膨張が大きいと、電解液の液漏れの発生や、電池の寿命の低下が起きる。また、近年、電極材料に対する要求特性が非常に高まってきており、サイクル特性に対する要求水準もより一層高まっている。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みて、初回充電時に体積膨張が抑制された電極材料であり、かつ、優れたサイクル特性を示すリチウム二次電池用複合活物質およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、従来技術について鋭意検討を行った結果、以下の構成によって上記課題を解決できることを見出した。
（１）
ＳｉまたはＳｉ合金及び結晶性炭素を含むリチウム二次電池用複合活物質であって、該ＳｉまたはＳｉ合金の周囲に空隙を有する構造を有し、該リチウム二次電池の充放電試験における最大放電容量と比較した２０回充放電した後の放電容量が７０．０％以上であることを特徴とするリチウム二次電池用複合活物質。
（２）
該リチウム二次電池用複合活物質を負極活物質とするリチウム二次電池の充放電試験における初回体積放電容量が６４０ｍＡｈ／ｃｃ以上である（１）に記載のリチウム二次電池用複合活物質。
（３）
該リチウム二次電池用複合活物質を負極活物質とするリチウム二次電池の充放電試験における初回充放電効率が６６．０％以上である（１）又は（２）に記載のリチウム二次電池用複合活物質。
（４）
該リチウム二次電池用複合活物質を負極活物質とするリチウム二次電池の充放電試験における初回充電膨張率が１６５％以下である（１）〜（３）のいずれかに記載のリチウム二次電池用複合活物質。
（５）
前記ＳｉまたはＳｉ合金が結晶性炭素間に存在し、かつＳＥＭ像観察により計測された前記リチウム二次電池用複合活物質中の空隙体積が該リチウム二次電池用複合活物質全体の体積の２％〜９０％である（１）〜（４）のいずれかに記載のリチウム二次電池用複合活物質。
（６）
さらに、非晶性炭素を含む（１）〜（５）のいずれかに記載のリチウム二次電池用複合活物質。
（７）
リチウム二次電池用複合活物質中のＳｉまたはＳｉ合金の体積に対する、ＳＥＭ像観察により計測されたリチウム二次電池用複合活物質中の空隙体積の比が０．５〜２００である（１）〜（６）のいずれかに記載のリチウム二次電池用複合活物質。
（８）
前記ＳｉまたはＳｉ合金の粒径（Ｄ５０）が０．０１〜５μｍである（１）〜（７）のいずれかに記載のリチウム二次電池用複合活物質。
（９）
前記ＳｉまたはＳｉ合金が、０．５μｍ以下の厚みの結晶性炭素層の間に挟まった構造であり、その構造が積層および／または網目状に広がっており、該結晶性炭素層がリチウム二次電池用複合活物質粒子の表面付近で湾曲してリチウム二次電池用複合活物質粒子を覆っている（１）〜（８）のいずれかに記載のリチウム二次電池用複合活物質。
（１０）
該結晶性炭素は、ＩＣＰ発光分光分析法による２６元素（Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｖ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ａｇ、Ａｓ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｈ、Ｔｌ、Ｕ）の不純物半定量値より求めた純度が９９重量％以上で、酸素フラスコ燃焼法によるイオンクロマトグラフィ−（ＩＣ）測定法によるＳ量が１重量％以下、及び／又はＢＥＴ比表面積１００ｍ２／ｇ以下である（１）〜（９）のいずれかに記載のリチウム二次電池用複合活物質。
（１１）
前記ＳｉまたはＳｉ合金に、必要に応じて表面修飾剤で修飾後に、高分子モノマ−と開始剤と必要に応じて分散剤を加え、ＳｉまたはＳｉ合金に高分子膜を被覆した後に、黒鉛と必要に応じて炭素化合物を混合する工程と、造粒・圧密化する工程と、混合物を粉砕および球形化処理して略球状の複合粒子を形成する工程と、該複合粒子を不活性雰囲気中で焼成する工程と、必要に応じて炭素化合物と該複合粒子もしくは該焼成粒子とを混合する工程とその混合物を不活性雰囲気中で加熱する工程を含む（１）〜（１０）のいずれかに記載のリチウム二次電池用複合活物質の製造方法。
（１２）
表面修飾剤として酸化剤もしくは分子内に金属アルコキシド基、カルボキシル基、又は水酸基を含む修飾剤を用いる（１１）に記載のリチウム二次電池用複合活物質の製造方法。
（１３）
高分子モノマ−がスチレン、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｓｅｃ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸２−エチルへキシル、メタクリル酸イソボニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸トリエチレングリコ−ルなどのメチルメタクリル酸系、イタコン酸無水物、イタコン酸、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｓｅｃ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸２−エチルへキシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチルなどのアクリル酸系、メタクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ、Ｎ‘−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルメタクリルアミド、Ｎ−ｎ−ブチルメタクリルアミド、Ｎ−メチロ−ルメタクリルアミド、Ｎ−エチロ−ルメタクリルアミドなどのメタクリルアミド系、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルアクリルアミド、Ｎ−ｎ−ブチルアクリルアミド、Ｎ−メチロ−ルアクリルアミド、Ｎ−エチロ−ルアクリルアミドなどのアクリルアミド系、安息香酸ビニル、ジエチルアミノスチレン、ジエチルアミノアルファ−メチルスチレン、ｐ−ビニルベンゼンスルホン酸、ｐ−ビニルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩、ジビニルベンゼン、酢酸ビニル、酢酸ブチル、塩化ビニル、フッ化ビニル、臭化ビニル、無水マレイン酸、Ｎ−フェニルマレイミド、Ｎ−ブチルマレイミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカルバゾ−ル、アクリロニトリル、アニリン、ピロ−ル、ウレタン重合に用いられるポリオ−ル系又はイソシアネ−ト系である（１１）又は（１２）に記載のリチウム二次電池用複合活物質の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、初回の充電後の体積膨張が抑制された電極材料の作製が可能で、かつ、優れたサイクル特性を示すリチウム二次電池の作製が可能なリチウム二次電池用複合活物質およびその製造方法を提供することができる。
【００１３】
また、本発明によれば、上記リチウム二次電池用複合活物質を含むリチウム二次電池を提供することもできる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明のリチウム二次電池用複合活物質およびその製造方法について、本発明の一例を示しながら詳述する。
【００１５】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質は、ＳｉまたはＳｉ合金及び結晶性炭素を含むリチウム二次電池用複合活物質であって、該ＳｉまたはＳｉ合金の周囲に空隙を有する構造を有し、該リチウム二次電池用複合活物質を負極活物質とするリチウム二次電池の充放電試験における最大放電容量と比較した２０回充放電した時の放電容量が７０．０％以上であることを特徴とするリチウム二次電池用複合活物質である。
【００１６】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質は、ＳｉまたはＳｉ合金と結晶性炭素とを含む。図１で示すように、ＳｉまたはＳｉ合金は結晶性炭素間に存在、これによりＳｉまたはＳｉ合金の周囲に空隙を有する構造を有する。このような構造を有するリチウム二次電池用複合活物質をリチウム二次電池の負極活物質として用いることにより、高い初回体積放電容量、更には高い初回充放電効率と高い初回体積放電容量を有するリチウム二次電池が得られる。加えて、複合活物質の膨張が抑制されることにより、該リチウム二次電池は優れたサイクル特性を有する。
【００１７】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質は、該リチウム二次電池用複合活物質を負極活物質とするリチウム二次電池の充放電試験における最大放電容量と比較した２０回充放電した後の放電容量（以下、「２０サイクル後の容量維持率」ともいう。）が７０．０％以上であり、好ましくは９３．２％以上、さらに好ましくは９７．３％以上、特に好ましくは９９．０％以上である。
【００１８】
２０サイクル後の容量維持率は以下の式から求めることができる。
【００１９】
２０サイクル後の容量維持率（％）＝２０サイクル後の放電容量（ｍＡｈ／ｇ）
／最大放電容量（ｍＡｈ／ｇ）×１００
最大放電容量とは、本発明のリチウム二次電池用複合活物質を負極活物質とするリチウム二次電池の充放電試験において、１〜２０回目の放電時の負極活物質の単位重量当たりの放電容量の最大値である。
【００２０】
初回体積放電容量は以下の式から求めることができる。
【００２１】
初回体積放電容量（ｍＡｈ／ｃｃ）＝初回充電容量（ｍＡｈ／ｇ）
×充電前電極密度（ｇ／ｃｃ）÷初回充電膨張率（％）×初回充放電効率（％）
初回充電容量は、充放電試験における１回目の充電時の負極活物質の単位重量当たりの放電容量である。
【００２２】
充電前電極密度は、充電前の負極の単位体積当たりの負極活物質の含有量であり、以下の式から求めることができる。
【００２３】
電極密度（ｇ／ｃｃ）＝（リチウム二次電池負極の重量−電極基材の重量）
／（（リチウム二次電池負極の厚み−電極基材の厚み）×電極面積）
初回充電膨張率は、本発明のリチウム二次電池用複合活物質を負極活物質とするリチウム二次電池の充放電試験における初回充電膨張率、すなわち充電前のリチウム二次電池負極の電極膜厚に対する、充放電試験における１回目の充電後のリチウム二次電池負極の電極膜厚であり、以下の式から求めることができる。
【００２４】
初回充電膨張率（％）＝充電後電極膜厚／充電前電極膜厚×１００
電極膜厚は、リチウム二次電池用負極の電極厚みであり、これはマイクロメ−タ−を用い測定することができる。充電後電極膜厚及び充電前電極膜厚は、それぞれ、初回充電後及び電極作製時の電極膜厚である。
【００２５】
初回充放電効率は、本発明のリチウム二次電池用複合活物質を負極活物質とするリチウム二次電池の充放電試験における初回充放電効率、すなわち充放電試験における１回目の充放電した際の、充電時の負極の単位重量当たりの充電容量に対する、放電時の負極の単位重量当たりの放電容量の割合であり、以下の式から求めることができる。
【００２６】
初回充放電効率（％）＝初回放電容量（ｍＡｈ／ｇ）
／初回充電容量（ｍＡｈ／ｇ）×１００
初回体積放電容量は６４０ｍＡｈ／ｃｃ以上であることが好ましく、より好ましくは６７２ｍＡｈ／ｃｃ以上、さらに好ましくは７５０ｍＡｈ／ｃｃ以上、特に好ましく８００ｍＡｈ／ｃｃ以上、最も好ましくは８６３ｍＡｈ／ｃｃ以上である。なお、初回体積放電容量の上限は好ましくは１５００ｍＡｈ／ｃｃ以下である。
【００２７】
初回充放電効率は６６．０％以上であることが好ましく、より好ましくは７１．１％以上、特に好ましく８１．０％以上、最も好ましくは８２．４％以上である。
【００２８】
初回充電膨張率は１６５％以下であることが好ましく、より好ましくは１５０％以下、特に好ましくは１４０％以下、最も好ましく１２６％以下である。
【００２９】
ここで、２０サイクル後の容量維持率、初回体積放電容量、初回充放電効率及び初回充電時膨張率の評価における充放電試験として、以下の充放電条件を用いた充放電試験が挙げられる。
【００３０】
充電は、測定温度２５±２℃で、初期電圧から０．００５Ｖまでは０．５ｍＡで定電流充電した後、電流値が０．０３ｍＡになるまで電圧０．００５Ｖで定電圧充電することである。
【００３１】
放電は、測定温度２５±２℃で、０．００５Ｖから１．５Ｖの電圧範囲で０．５ｍＡで定電流放電することである。
【００３２】
当該充放電試験に供する、本発明のリチウム二次電池用複合活物質を負極活物質とするリチウム二次電池は、以下の構成を有するリチウム二次電池であることが挙げられる。
【００３３】
初回充電膨張率及び初回充放電効率の評価におけるリチウム二次電池は、負極、対極、ガラスフィルタ−、ポリプロピレンセパレ−タ及び電解液を備えたスクリュ−セル型のリチウム二次電池（以下、「評価用スクリュ−セル」ともいう。）である。評価スクリュ−セルは、負極、ポリプロピレンセパレ−タ、ガラスフィルタ−及び対極を、それぞれ、電解液で湿潤させた後、負極、ポリプロピレンセパレ−タ、ガラスフィルタ−及び対極の順番で評価用スクリュ−セル中に充填し、これをトルク０．９Ｎ／ｃｍ２でスクリュ−セルの蓋で固定することで作製することが好ましい。対極として、厚み０．６ｍｍｔのリチウム箔を用いることが好ましい。
【００３４】
２０サイクル後の容量維持率の評価におけるリチウム二次電池は、負極、対極、セパレ−タ及び電解液を備えたＣＲ２０３２型コインセル型のリチウム二次電池（以下、「評価用コインセル」ともいう。）である。評価用コインセルは、負極、ガラスフィルタ−及び対極を、それぞれ、電解液で湿潤させた後、負極、ガラスフィルタ−及び対極の順番で評価用コインセル中に充填し、これにコインセルの上蓋を嵌合することで作製することが好ましい。
【００３５】
評価用スクリュ−セル及び評価用コインセルにおいて、負極は本発明のリチウム二次電池用複合活物質を負極活物質とする負極であり、対極はステンレス箔に圧着された金属リチウムである。電解液は溶媒及び電解質塩を含み、溶媒はフルオロエチレンカ−ボネ−トを２体積％含有するエチレンカ−ボネ−ト（ＥＣ）とジエチルカ−ボネ−ト（ＤＥＣ）の混合溶媒（ＥＣ／ＤＥＣ＝１／１：体積比）であり、電解質は六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）である。電解液中のＬｉＰＦ６含有量は１．２モル／リットルであることが好ましい。
【００３６】
評価用スクリュ−セル及び評価用コインセルにおいて、負極は以下の方法で作製された負極であることが好ましい。
【００３７】
負極活物質、導電助剤、バインダ及び純水からなる負極合剤スラリ−を得、これを電極基材に塗布した後、真空乾燥して電極基材上に負極合剤を積層する。さらに、負極合剤を電極基材に圧着させ、その後、真空雰囲気下で熱処理することでリチウム二次電池用負極とする。
【００３８】
負極合剤スラリ−はリチウム二次電池用負極活物質が９２．５〜９５．５重量％、導電助剤が０．５重量％及びバインダが４．０〜７．０重量％であり、残部が純水であることが好ましい。導電助剤はアセチレンブラックであること、バインダはポリアクリル酸であることが好ましく、さらに、電極基材は銅箔であることが好ましい。
【００３９】
負極合剤の電極基材への圧着は、圧力０．６ｔ／ｃｍ２で一軸プレス又は送り速度１ｍ／ｍｉｎ、圧力４．０ｔ／ｃｍ２のロ−ルプレスであることが好ましい。真空乾燥の条件は、圧力１０００Ｐａ以下、１１０℃及び０．５時間、又は圧力１０００Ｐａ以下、９０℃及び１２時間であることが好ましく、また、真空雰囲気下の熱処理の条件は、圧力１０００Ｐａ以下、１１０℃及び３時間であることが好ましい。
【００４０】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質は、ＳｉまたはＳｉ合金（以下、併せて「Ｓｉ化合物」ともいう。）及び結晶性炭素を含むリチウム二次電池用複合活物質であって、該ＳｉまたはＳｉ合金が結晶性炭素間に存在し、かつＳＥＭ像観察により計測されたリチウム二次電池用複合活物質中の空隙体積が該リチウム二次電池用複合活物質全体の体積の２％〜９０％であることが好ましい。本発明のリチウム二次電池用複合活物質における、Ｓｉ化合物の周囲に空隙を有する構造とは、特に、Ｓｉ化合物と結晶性炭素の間に、充電時のＳｉ化合物の膨張による膨張応力を緩和するための空間を有する構造であり、特にＳＥＭ像観察により計測されたリチウム二次電池用複合活物質中の空隙体積が該リチウム二次電池用複合活物質全体の体積の１％を超えることである。
【００４１】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質における空隙は、ＳｉまたはＳｉ合金の膨張応力を緩和するために導入される。ＳＥＭ像観察により計測されたＳｉまたはＳｉ合金の周囲にある空隙は、該リチウム二次電池用複合活物質全体の体積の２〜９０％であることが好ましく、さらに好ましくは１０〜６５％であり、特に好ましくは１０〜５０％であり、より好ましくは１５〜５０％である。
【００４２】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質中のＳｉまたはＳｉ合金体積に対する、ＳＥＭ像観察により計測されたリチウム二次電池用複合活物質中の空隙体積の比は０．５〜２００であることが好ましく、特に好ましくは０．５〜１８５であり、より好ましくは０．５〜１０である。
【００４３】
空隙の算出方法として、以下の方法が挙げられる。
【００４４】
まず、断面加工装置を用いてリチウム二次電池用負極を電極の垂直方向に切断する。断面加工に用いる装置としては、より明瞭な画像を得るために、クロスセクションポリッシャ−を用いることが好ましい。また、リチウム二次電池用複合活物質粉末、すなわち粉末状の本発明のリチウム二次電池用複合活物質をエポキシ樹脂に包埋した後にこれを切断し、その後、顕微鏡を用いて得られた断面部分を観察する。ここで用いられる顕微鏡は、解像度や観察範囲を十分得る必要があるため、電界放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）である。その後、得られた２次電子像の印刷画像の上に透明シ−トを２枚重ね、１枚のシ−トにはリチウム二次電池用複合活物質の輪郭を描き、もう１枚のシ−トには空隙部分をペンで塗りつぶす。透明シ−トとしては、作業性が良いことから、ＯＨＰシ−ト（オ−バ−ヘッドプロジェクタ−用シ−ト）を用いる。次に、それぞれの画像をＪＰＥＧやＴＩＦＦデ−タに変換し、Ｎａｎｏ  Ｈｕｎｔｅｒ  ＮＳ２Ｋ−Ｐｒｏ（ナノシステム株式会社）を用いて２値化し、リチウム二次電池用複合活物質の面積と空隙部分の面積を算出する。最後に、空隙率（％）＝空隙部分の面積（μｍ２）／リチウム二次電池用複合活物質の面積（μｍ２）×１００の式からリチウム二次電池用複合活物質中の空隙率を算出することができる。
【００４５】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質の粒径（Ｄ５０：５０％体積粒径）は、本発明の効果がより優れる点で、５０μｍ以下が好ましく、４５μｍ以下がより好ましく、４０μｍ以下がさらに好ましい。
【００４６】
なお、粒径（Ｄ９０：９０％体積粒径）は、本発明の効果がより優れる点で、７５μｍ以下が好ましく、６５μｍ以下がより好ましく、５５μｍ以下がさらに好ましい。
【００４７】
さらに、粒径（Ｄ１０：１０％体積粒径）は、本発明の効果がより優れる点で、３０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がより好ましい。
【００４８】
Ｄ１０、Ｄ５０およびＤ９０は、レ−ザ−回折散乱法により測定した累積粒度分布において微粒側から累積１０％、累積５０％および累積９０％の粒径にそれぞれ該当する。
【００４９】
なお、粒径の測定に際しては、リチウム二次電池用複合活物質を液体に加えて超音波などを利用しながら激しく混合することで分散液を作製し、作製した分散液を装置に測定サンプルとして導入し、粒径の測定を行えばよい。
【００５０】
リチウム二次電池用複合活物質と該液体がうまくなじまない時、すなわちリチウム二次電池用複合活物質が液体に均一に分散しにくい場合は、必要に応じて界面活性剤などを添加してもよい。液体としては、作業上、水やアルコ−ル、低揮発性の有機溶媒を用いることが好ましい。
【００５１】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質は、得られる粒度分布図は正規分布を示すことが好ましい。
【００５２】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質は、ＢＥＴ比表面積が好ましくは０．５〜２００ｍ２／ｇ、さらに好ましくは０．５〜１５０ｍ２／ｇ、特に好ましくは０．５〜１３０ｍ２／ｇであり、より好ましくは１〜１００ｍ２／ｇであり、更に好ましくは１〜８０ｍ２／ｇである。ＢＥＴ比表面積がこの範囲であることで、リチウム二次電池用複合活物質の内部に空隙を導入される。換言すると、ＢＥＴ比表面積がこの範囲であることによって、本発明のリチウム二次電池用複合活物質の粒子が十分な空隙を有する。これにより、電解液との接触及び充放電によりリチウム二次電池用複合活物質表面に形成される固体電解質層（ＳＥＩ）の形成が抑制される。その結果、初回体積放電容量、更には初回充放電効率と２０サイクル後の容量維持率が改善される。
【００５３】
リチウム二次電池用複合活物質のＢＥＴ比表面積は、試料を２００℃で２０分真空乾燥した後、窒素吸着多点法で測定される値である。
【００５４】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質においては、Ｓｉ化合物が０．２μｍ以下の厚みの結晶性炭素の間に挟まった構造であることが好ましい。結晶性炭素の間にＳｉ化合物が挟まった構造が、積層および／または網目状に広がっており、結晶性炭素層が形成される。該結晶性炭素層がＳｉ化合物の粒子の表面付近で湾曲してＳｉ化合物の粒子とその近傍に存在する空隙を覆っており、結晶性炭素は３次元ネットワ−クを構築していること、すなわち結晶性炭素により形成された空隙の一部にＳｉ化合物が含まれる構造が繰り返された構造であることが好ましい。
【００５５】
結晶性炭素層の厚みが０．５μｍ以下であると結晶性炭素層の電子伝達効果が薄まる。結晶性炭素層を断面で見て線状の場合、その長さはリチウム二次電池用複合活物質粒子のサイズの半分以上あることが電子伝達に好ましく、リチウム二次電池用複合物質粒子のサイズと同等程度であることがさらに好ましい。結晶性炭素層が網目状の場合、結晶性炭素層の網がリチウム二次電池用複合活物質の粒子のサイズの半分以上に渡って繋がっていることが電子伝達に好ましく、リチウム二次電池用複合活物質の粒子のサイズと同等程度であることがさらに好ましい。
【００５６】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質においては、結晶性炭素層がリチウム二次電池用複合活物質の粒子の表面付近で湾曲してリチウム二次電池用複合活物質の粒子を覆うことが好ましい。そのような形状であることで、結晶性炭素層の端面からの電解液の侵入による、Ｓｉ化合物や結晶性炭素層端面と電解液との直接接触による充放電時に反応物が形成され、充放電効率が下がる、というリスクが低減する。
【００５７】
本発明でいうＳｉは、純度が９８重量％程度の汎用グレ−ドの金属シリコン、純度が２〜４Ｎのケミカルグレ−ドの金属シリコン、塩素化して蒸留精製した４Ｎより高純度のポリシリコン、単結晶成長法による析出工程を経た超高純度の単結晶シリコン、もしくはそれらに周期表１３族もしくは１５族元素をド−ピングして、ｐ型またはｎ型としたもの、半導体製造プロセスで発生したウエハの研磨や切断の屑、プロセスで不良となった廃棄ウエハなど、汎用グレ−ドの金属シリコン以上の純度のものであれば特に限定されない。Ｓｉは、純度２〜４Ｎの金属シリコンであることが好ましい。
【００５８】
本発明でいうＳｉ合金とは、Ｓｉが主成分の合金である。該Ｓｉ合金において、Ｓｉ以外に含まれる元素としては、周期表２〜１５族の元素の一つ以上が好ましく、合金に含まれる相の融点が９００℃以上となる元素が好ましい。
【００５９】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質において、Ｓｉ化合物の粒径（Ｄ５０）は０．０１〜５μｍが好ましく、さらに好ましくは０．０１〜１μｍであり、特に好ましくは０．０５〜０．６μｍであり、より好ましくは０．１〜０．５μｍである。０．０１μｍ以上であると、Ｓｉ化合物の表面酸化による充放電容量の低下や初期充放電効率の低下が起きにくくなる。一方、Ｓｉ化合物の粒径（Ｄ５０）が５μｍ以下であると、充放電時のリチウム挿入による膨張に由来する割れが生じにくく、サイクル劣化、すなわちサイクル特性の低下が抑制されやすい。なお、粒径（Ｄ５０）は前述の方法と同様に求めたものである。
【００６０】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質において、Ｓｉ化合物が、０．５μｍ以下の厚みの結晶性炭素層の間に挟まった構造であり、その構造が積層および／または網目状に広がっており、該結晶性炭素層がリチウム二次電池用複合活物質粒子の表面付近で湾曲してリチウム二次電池用複合活物質粒子を覆っていることが好ましい。
【００６１】
Ｓｉ化合物の含有量は、１０〜８０質量部が好ましく、１５〜５０質量部が特に好ましく、２０〜５０質量部であることがより好ましい。Ｓｉ化合物の含有量が１０質量部未満の場合、黒鉛を負極活物質とする従来の負極に比べて十分に大きい容量が得られやすく、一方、８０質量部を超える場合、サイクル劣化、すなわちサイクル特性の低下が小さくなりやすい。
【００６２】
本発明の結晶性炭素として、焼成すると結晶性炭素になるものであれば特に制限はなく、特に黒鉛由来の炭素が好ましい。
【００６３】
本発明でいう焼成すると結晶性炭素となる黒鉛としては、天然黒鉛材、人造黒鉛等が挙げられ、その中でも通常グラファイトと呼ばれる薄片化黒鉛が好ましい。
【００６４】
本明細書においては、薄片化黒鉛とは、グラフェンシ−トの積層数が４００層以下の黒鉛を意図する。なお、グラフェンシ−トは主にファンデルワ−ルス力によって互いに結合している、すなわちファンデルワ−ルス力によって、グラフェンシ−ト同士が積層している。
【００６５】
薄片化黒鉛におけるグラフェンシ−トの積層数は、Ｓｉ化合物と、薄片化黒鉛とがより均一に分散することでリチウム二次電池用複合活物質を用いた電極材料の膨張がより抑制される点、および／または、リチウム二次電池のサイクル特性がより優れる点（以後、単に「本発明の効果がより優れる点」）で、３００層以下が好ましく、２００層以下がより好ましく、１５０層以下がさらに好ましい。取り扱い性の点からは、グラフェンシ−トの積層数は５層以上が好ましい。
【００６６】
なお、薄片化黒鉛におけるグラフェンシ−トの積層数は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて測定することができる。
【００６７】
薄片化黒鉛の平均厚みは、本発明の効果がより優れる点で、４０ｎｍ以下が好ましく、２２ｎｍ以下がより好ましい。薄片化黒鉛の平均厚みの下限は、製造手順が簡易になることから、４ｎｍ以上が好ましい。
【００６８】
なお、上記薄片化黒鉛の平均厚みの測定方法は、電子顕微鏡観察（ＴＥＭ）によって薄片化黒鉛を観察し、薄片化黒鉛中の積層したグラフェンシ−トの層の厚みを１０個以上測定して、その値を算術平均することによって、薄片化黒鉛の平均厚みが得られる。
【００６９】
薄片化黒鉛は、黒鉛化合物、具体的には天然黒鉛、に含まれるグラフェンシ−トの層面間において、これを剥離することで薄片化して得られる黒鉛である。
【００７０】
薄片化黒鉛としては、例えば、いわゆる膨張黒鉛が挙げられる。
【００７１】
膨張黒鉛中には、黒鉛が含まれており、例えば、鱗片状黒鉛を濃硫酸や硝酸や過酸化水素水等の薬液で処理し、グラフェンシ−トの隙間にこれら薬液をインタ−カレ−トさせた後、さらに加熱してインタ−カレ−トされた薬液が気化する際にグラフェンシ−トの隙間を広げることによって得られる。なお、後述するように、膨張黒鉛を出発原料としてリチウム二次電池用複合活物質を製造することができる。つまり、リチウム二次電池用複合活物質中の黒鉛として、膨張黒鉛を使用することもできる。
【００７２】
また、黒鉛として、球形化処理が施された膨張黒鉛も挙げられる。球形化処理の手順は後段で詳述する。なお、後述するように、膨張黒鉛に球形化処理を実施する際には、他の成分（例えば、ハ−ドカ−ボン及びソフトカ−ボンの前駆体、など）と共に、球形化処理をしてもよい。
【００７３】
結晶性炭素としては純度９９重量％以上、若しくは不純物量１００００ｐｐｍ以下であり、Ｓ量が１重量％以下、及び／又は、ＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。純度が９９重量％以上、若しくは不純物量が１００００ｐｐｍ以下であると、不純物由来のＳＥＩ形成による不可逆容量が小さくなるため、初回の充電容量に対する放電容量である初回充放電効率が低くなりにくくなる傾向がある。また、Ｓ量が１重量％以下になると、同様に、不可逆容量が小さくなるため、初回充放電効率が低くなりにくくなる。さらに好ましくは、Ｓ量が０．５重量％以下である。黒鉛のＢＥＴ比表面積は、好ましくは５〜１００ｍ２／ｇであり、特に好ましくは２０〜５０ｍ２／ｇである。ＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇ以下であると、電解液との反応する面積が少なくなるため、初回充放電効率が低くなりにくい。
【００７４】
なお、ＢＥＴ比表面積は、窒素吸着によるＢＥＴ法（ＪＩＳ  Ｚ  ８８３０、一点法）を用いて測定された値である。
【００７５】
不純物の測定は、ＩＣＰ発光分光分析法により、以下の２６元素（Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｖ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ａｇ、Ａｓ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｈ、Ｔｌ、Ｕ）の不純物半定量値により測定する。また、Ｓ量は、酸素フラスコ燃焼法で燃焼吸収処理した後、フィルタ−濾過してイオンクロマトグラフィ−（ＩＣ）測定により行う。
【００７６】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質において、結晶性炭素の含有量は９５〜１０質量部が好ましく、７０〜１０質量部が特に好ましい。結晶性炭素の含有量が１０質量部未満の場合、結晶性炭素がＳｉ化合物を覆うことができ、導電パスが十分となる。これによって、初回体積放電容量の劣化が起こりにくい。一方、結晶性炭素の含有量が９５質量部を超える場合、初回体積放電容量が高くなりにくい。
【００７７】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質は、非晶性炭素を該リチウム二次電池用複合活物質の内部及び／又は外層部分に含むことがさらに好ましい。
【００７８】
該非晶性炭素としては、焼成すると非晶性炭素になるものであれば特に制限はなく、特に黒鉛以外の非晶質もしくは微結晶の炭素質物が好ましい。
【００７９】
本発明でいう焼成すると非晶性炭素となる黒鉛以外の非晶質もしくは微結晶の炭素質物としては、２０００℃を超える熱処理で黒鉛化する易黒鉛化炭素（ソフトカ−ボン）と、黒鉛化しにくい難黒鉛化炭素（ハ−ドカ−ボン）、もしくは黒鉛様の芳香族系化合物が挙げられ、ソフトカ−ボン又はハ−ドカ−ボンの少なくともいずれかであることが好ましく、ソフトカ−ボンが特に好ましい。
【００８０】
ハ−ドカ−ボンは、樹脂または樹脂組成物などの前駆体を炭化処理して得ることが好ましい。炭化処理することで、樹脂または樹脂組成物が炭化処理され、これにより得られるハ−ドカ−ボンはリチウム二次電池用炭素材として用いることができる。ハ−ドカ−ボンの原材料（前駆体）となる樹脂又は樹脂組成物として、高分子化合物など（例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂）が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、ノボラック型フェノ−ル樹脂、レゾ−ル型フェノ−ル樹脂などのフェノ−ル樹脂；ビスフェノ−ル型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂；メラミン樹脂；尿素樹脂；アニリン樹脂；シアネ−ト樹脂；フラン樹脂；ケトン樹脂；不飽和ポリエステル樹脂；ウレタン樹脂などが挙げられる。また、これらが種々の成分で変性された変性物を用いることもできる。
【００８１】
また、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン（ＡＳ）樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリカ−ボネ−ト、ポリアセタ−ル、ポリフェニレンエ−テル、ポリブチレンテレフタレ−ト、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルホン、ポリエ−テルサルホン又はポリエ−テルエ−テルケトンなどが挙げられる。
【００８２】
これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００８３】
これらの中でも特に好ましいハ−ドカ−ボンの原材料（前駆体）は、ノボラック型フェノ−ル樹脂、レゾ−ル型フェノ−ル樹脂などのフェノ−ル樹脂等が挙げられる。
【００８４】
ハ−ドカ−ボンの前駆体の形状は、粉状、板状、粒状、繊維状、塊状、球状など、あらゆる形状のものが使用可能である。これらの前駆体は、各種成分を混合する際に使用する溶剤に溶解することが好ましい。
【００８５】
使用されるハ−ドカ−ボンの前駆体の重量平均分子量としては、本発明の効果がより優れる点で１００以上が好ましく、１，０００，０００以下がより好ましい。
【００８６】
ソフトカ−ボンは、樹脂または樹脂組成物などの前駆体を炭化処理して得ることが好ましい。炭化処理することで、樹脂または樹脂組成物が炭化処理され、これにより得られたソフトカ−ボンはリチウム二次電池用炭素材として用いることができる。ソフトカ−ボンの原材料（前駆体）となる樹脂又は樹脂組成物としては、石炭系ピッチ（例えば、コ−ルタ−ルピッチ）、石油系ピッチ、メソフェ−ズピッチ、コ−クス、低分子重質油、またはそれらの誘導体などが挙げられ、石炭系ピッチ（例えば、コ−ルタ−ルピッチ）、石油系ピッチ、メソフェ−ズピッチ、コ−クス、低分子重質油、またはそれらの誘導体などが好ましい。本発明の効果がより優れる点で、ソフトカ−ボンは、石炭系ピッチなどの前駆体から得られるソフトカ−ボン、更にはコ−ルタ−ルピッチ由来のソフトカ−ボンが好ましい。
【００８７】
ソフトカ−ボンの前駆体の形状は、粉状、板状、粒状、繊維状、塊状、球状など、あらゆる形状のものが使用可能である。これらの前駆体は、各種成分を混合する際に使用する溶剤に溶解することが好ましい。
【００８８】
使用されるソフトカ−ボンの前駆体の重量平均分子量としては、本発明の効果がより優れる点で１，０００以上が好ましく、１，０００，０００以下がより好ましい。
【００８９】
黒鉛様の芳香族系化合物としては、例えば、ド−パミン塩酸塩、ジヒドロキシフェニルアラニン、５，６−ジヒドロキヒインド−ルなどのド−パミン誘導体、タンニン酸、カテキン、アントシアニン、ルチン、イソフラボンなどのポリフェノ−ル類、カテコ−ルアミン、没色子酸、ピロガロ−ル又はガラセトフェノンなどが挙げられる。
【００９０】
これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００９１】
これらの中でも特に好ましい黒鉛様の芳香族系化合物としては、ド−パミン塩酸塩、ジヒドロキシフェニルアラニン又は５，６−ジヒドロキヒインド−ルなどのド−パミン誘導体が挙げられる。
【００９２】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質の製造方法として、ＳｉまたはＳｉ合金に、必要に応じて表面修飾剤を被覆した後に、高分子モノマ−と開始剤と必要に応じて分散剤を加え、ＳｉまたはＳｉ合金に高分子膜を被覆した後に、黒鉛と必要に応じて炭素化合物を混合する工程と、造粒・圧密化する工程と、混合物を粉砕および球形化処理して略球状の複合粒子を形成する工程と、該複合粒子を不活性雰囲気中で焼成する工程と、必要に応じて炭素化合物と該複合粒子もしくは焼成粉とを混合する工程と、必要に応じて炭素化合物耐と該複合粒子もしくは焼成粉とを混合する工程とその混合物を不活性雰囲気中で加熱する工程を含む方法、が挙げられる。
【００９３】
好ましい製造方法として、ＳｉまたはＳｉ合金に表面修飾剤を被覆した後に、高分子モノマ−と開始剤と分散剤を加え、ＳｉまたはＳｉ合金に高分子膜を被覆した後に、黒鉛と炭素化合物を混合する工程と、造粒・圧密化する工程と、混合物を粉砕および球形化処理して略球状の複合粒子を形成する工程と、該複合粒子を不活性雰囲気中で焼成する工程を含む方法、が挙げられる。また、該複合粒子を不活性雰囲気中で焼成する工程の後、さらに、炭素化合物体と該複合粒子もしくは焼成粉とを混合する工程とその混合物を不活性雰囲気中で加熱する工程を含む方法、も用いることができる。
【００９４】
Ｓｉ化合物は、粒径（Ｄ５０）が０．０１〜５μｍの粉末を使用することが好ましい。所定の粒子径のＳｉ化合物を得るためには、上述のＳｉ化合物の原料（インゴット、ウエハ、粉末などの状態）を粉砕機で粉砕し、場合によっては分級機を用いる。インゴット、ウエハなどの塊の場合、最初はジョ−クラッシャ−等の粗粉砕機を用いて粉末化することができる。その後、例えば、ボ−ル又はビ−ズなどの粉砕媒体を運動させ、その運動エネルギ−による衝撃力、摩擦力、圧縮力を利用して、被砕物を粉砕するボ−ルミル、媒体撹拌ミルや、ロ−ラによる圧縮力を利用して粉砕を行うロ−ラミルや、被砕物を高速で内張材に衝突もしくは粒子相互に衝突させ、その衝撃による衝撃力によって粉砕を行うジェットミルや、ハンマ−、ブレ−ド、ピンなどを固設したロ−タ−の回転による衝撃力を利用して被砕物を粉砕するハンマ−ミル、ピンミル、ディスクミルや、剪断力を利用するコロイドミルや高圧湿式対向衝突式分散機「アルティマイザ−」などを用いて微粉砕することができる。
【００９５】
粉砕は、湿式、乾式共に用いることができる。さらに微粉砕するには、例えば、湿式のビ−ズミルを用い、ビ−ズの径を段階的に小さくすること等により非常に細かい粒子を得ることができる。また、粉砕後に粒度分布を整えるため、乾式分級や湿式分級もしくはふるい分け分級を用いることができる。乾式分級は、主として気流を用い、分散、分離（細粒子と粗粒子の分離）、捕集（固体と気体の分離）、排出のプロセスが逐次もしくは同時に行われ、粒子相互間の干渉、粒子の形状、気流の乱れ、速度分布、静電気の影響などで分級効率を低下させないように、分級をする前に前処理（水分、分散性、湿度などの調整）を行うか、又は、使用される気流の水分や酸素濃度を調整して行う。乾式で分級機が一体となっているタイプでは、一度に粉砕、分級が行われ、所望の粒度分布とすることが可能となる。
【００９６】
別の所定の粒子径のＳｉ化合物を得る方法としては、プラズマやレ−ザ−等でＳｉ化合物を加熱して蒸発させ、不活性雰囲気中で凝固させて得る方法、又は、ガス原料を用いてＣＶＤやプラズマＣＶＤ等で得る方法があり、これらの方法は０．１μｍ以下の超微粒子を得るのに適している。
【００９７】
Ｓｉ化合物と高分子モノマ−の反応を促進させるために、必要に応じてあらかじめＳｉ化合物粒子表面をシランカップリング剤等の表面修飾剤で修飾することが好ましい。表面修飾剤としては、酸化剤もしくは分子内に金属アルコキシド基、カルボキシル基、又は水酸基を含むことが好ましく、具体的な表面修飾剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどのビニル系、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどのエポキシ系、ｐ−スチリルトリメトキシシランなどのスチリル系、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどのメタクリル系、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのアクリル系、トリス−（トリメトキシシリルプロピル）イソシアヌレ−トなどのイソシアヌレ−ト系又は３−イソシアネ−トプロピルトリエトキシシランなどのイソシアネ−ト系、テトラエトキシシラン、過酸化水素、硝酸、硫酸、過マンガン酸カリウム、二クロム酸カリウム、次亜塩素酸ナトリウム、三酸化クロム、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、等の酸化剤が挙げられ、好ましくは３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン及びテトラエトキシシランの群から選ばれる１種以上、特に好ましくは３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、テトラエトキシシランから選ばれる１種または２種である。
【００９８】
表面修飾剤を用いる際には、Ｓｉ化合物１００質量部に対して表面修飾剤を０．１〜１００質量部添加することが好ましい。修飾反応中の粒子の凝集を防ぐため、必要に応じてポリカルボン酸系の安定化剤を添加してもよい。修飾反応を促進するため、必要に応じてアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム又は炭酸水素ナトリウムなどの水に溶けてアルカリ性を示す化合物や、塩酸、硝酸、酢酸又は硫酸などの水に溶けて酸性を示す化合物等の残存反応促進剤を添加してもよい。反応性が高く、金属化合物が残存しないことから、アンモニアまたは塩酸であることが好ましい。残存反応促進剤を用いる場合、Ｓｉ化合物１００質量部に対して残存反応促進剤を０．００５〜５４質量部添加することが好ましい。反応に用いる溶媒としては表面修飾剤が溶解する溶媒であればよく、水、エタノ−ル、メタノ−ル、アセトン、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、トルエン、ヘキサン又は、クロロホルムなどが挙げられ、必要に応じて混合溶媒を用いても良い。表面修飾剤として３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン又はテトラエトキシシランを用いてＳｉ化合物粒子表面を修飾する際には、水とエタノ−ルの混合溶媒を用いることが好ましい。該混合溶媒における各溶媒の比率は、エタノ−ル１００質量部に対して、水が１０〜１００質量部であることが好ましい。該混合溶媒中のエタノ−ルの比率がこの範囲内であることで、溶媒中のＳｉ化合物が安定しやすく、なおかつ、修飾反応が十分に進みやすくなる。
【００９９】
Ｓｉ化合物に表面修飾剤を被覆した後に、必要に応じて、ボ−ルミルやビ−ズミルを用いて上記Ｓｉ化合物粒子を粉砕・微粒化しても良い。解砕に用いるボ−ルはジルコニア又はアルミナが好ましい。解砕時間は１〜２４時間が好ましく、より好ましくは１〜１２時間である。
【０１００】
また、Ｓｉ化合物粒子を粉砕・微粒化した後、必要に応じて遠心分離によりＳｉ化合物粒子表面を修飾する際に用いた溶媒を水に置換することが好ましい。
【０１０１】
Ｓｉ化合物と高分子モノマ−の反応中は、マグネチックスタ−ラ−、スリ−ワンモ−タ−、ホモミキサ−、インラインミキサ−、ビ−ズミル、ボ−ルミルなどの一般的な混合機や攪拌機を用い、各原料を均一に混合することが好ましい。反応温度は室温が好ましい。また、反応時間は０．５〜７２時間が好ましく、より好ましくは０．５〜２４時間である。反応時間がこの範囲であることで、修飾反応が十分に進行し、なおかつ、生産性が低下しにくくなる。
【０１０２】
Ｓｉ化合物に高分子モノマ−と開始剤を加えることにより、得られる高分子モノマ−のスラリ−を重合することにより、高分子となり、Ｓｉ化合物の周囲に高分子膜の被覆体が得られるものである。
【０１０３】
Ｓｉ化合物に反応させる高分子モノマ−としては、例えば、スチレン、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｓｅｃ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸２−エチルへキシル、メタクリル酸イソボニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸トリエチレングリコ−ルなどのメチルメタクリル酸系、イタコン酸無水物、イタコン酸、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｓｅｃ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸２−エチルへキシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチルなどのアクリル酸系、メタクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ、Ｎ‘−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルメタクリルアミド、Ｎ−ｎ−ブチルメタクリルアミド、Ｎ−メチロ−ルメタクリルアミド、Ｎ−エチロ−ルメタクリルアミドなどのメタクリルアミド系、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルアクリルアミド、Ｎ−ｎ−ブチルアクリルアミド、Ｎ−メチロ−ルアクリルアミド、Ｎ−エチロ−ルアクリルアミドなどのアクリルアミド系、安息香酸ビニル、ジエチルアミノスチレン、ジエチルアミノアルファ−メチルスチレン、ｐ−ビニルベンゼンスルホン酸、ｐ−ビニルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩、ジビニルベンゼン、酢酸ビニル、酢酸ブチル、塩化ビニル、フッ化ビニル、臭化ビニル、無水マレイン酸、Ｎ−フェニルマレイミド、Ｎ−ブチルマレイミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカルバゾ−ル、アクリロニトリル、アニリン、ピロ−ル、ウレタン重合に用いられるポリオ−ル系又はイソシアネ−ト系挙げられ、好ましくはスチレン、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｓｅｃ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸２−エチルへキシル、メタクリル酸イソボニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸トリエチレングリコ−ルなどのメチルメタクリル酸系、イタコン酸無水物、イタコン酸、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｓｅｃ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸２−エチルへキシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチルなどのアクリル酸系、アクリロニトリルであり、さらに好ましくは、スチレン、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリロニトリル、特に好ましくはスチレン、メタクリル酸メチル又はアクリル酸メチルである。
【０１０４】
用いる開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系化合物、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化ベンゾイル、ジイソブチリルパ−オキシド、ジ−ｎ−プロピルパ−オキシジカ−ボネ−ト、ジイソプロピルパ−オキシジカ−ボネ−ト、ジラウロイルパ−オキシド、ジベンゾイルパ−オキシド、１，１−ジ（ｔｅｒｔ−へキシルペルオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロパ−オキシドやジイソブチリルパ−オキシド、ｔｅｒｔ−ヘキシルペルオキシイソプロピルモノカルボネ−ト、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシイソプロピルモノカルボネ−ト、２，５−ジ−メチル−２，５−ジ（ベンゾイルペルオキシ）ヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシアセテ−ト、ジ−ｔｅｒｔ−ヘキシルペルオキシド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド等の有機過酸化物が挙げられる。
【０１０５】
高分子モノマ−のスラリ−とする際に用いる溶媒としては、例えば、水、エタノ−ル、メタノ−ル、イソプロピルアルコ−ル、プロパノ−ル又はトルエン等が挙げられ、好ましくは水、エタノ−ル又はメタノ−ル、特に好ましくは水又はエタノ−ルである。これらは１種又は２種以上用いることができる。
【０１０６】
高分子モノマ−のスラリ−における高分子モノマ−の含有量は、０．５〜２０重量％が好ましく、特に好ましくは１．５〜１０重量％である。高分子モノマ−の含有量がこの範囲であることで、Ｓｉ化合物周囲の被覆体が十分な厚みとなり、結果としてＳｉ化合物周囲の空隙量が十分となる。これにより、Ｌｉ充電時のＳｉ化合物の膨張が十分に緩和される、なおかつ、Ｓｉ化合物同士の凝集が進行しにくくなる。
【０１０７】
高分子モノマ−のスラリ−における開始剤の含有量は、０．０１〜３重量％が好ましく、特に好ましくは０．０１〜１重量％である。
【０１０８】
高分子モノマ−のスラリ−においては、Ｓｉ化合物の分散性を向上させるため、または重合を促進させるため、分散剤を含有することが好ましく、該分散剤としては、例えば、ポリビニルピロリドン、スチレンスルホン酸ナトリウム、スチレンスルホン酸リチウム、スチレンスルホン酸アンモニウム、スチレンスルホン酸エチルエステル等のスチレンスルホン酸系、カルボキシスチレン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等のポリカルボン酸系、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合系、ポリエチレングリコ−ル、ポリカルボン酸部分アルキルエステル系、ポリエ−テル系、ポリアルキレンポリアミン系、アルキルスルホン酸系、四級アンモニウム系、高級アルコ−ルアルキレンオキサイド系、多価アルコ−ルエステル系、アルキルポリアミン系又はポリリン酸塩系が挙げられ、好ましくはポリアクリル酸系添加剤、スチレンスルホン酸系、ポリビニルピロリドン、特に好ましくはスチレンスルホン酸系及びポリビニルピロリドンである。
【０１０９】
高分子モノマ−スラリ−における分散剤の含有量は、３重量％以下が好ましく、特に好ましくは０．００１〜２重量％である。分散剤の量がこの範囲内にあることで、Ｓｉ化合物同士の凝集が進行しにくくなる。もしくは、Ｓｉ化合物周囲のポリマ−膜厚が薄くなりにくくなる。
【０１１０】
高分子モノマ−スラリ−においては、重合を促進するために、重合促進剤を含有することが好ましく、該重合を促進剤としては、例えば、炭酸水素ナトリウム又は水酸化カリウム等のｐＨ調整剤が挙げられ、好ましくは炭酸水素ナトリウムである。
【０１１１】
なお、得られたＳｉ化合物に被覆された高分子膜は、後述する焼成により除去され空隙となるものである。
【０１１２】
黒鉛は、天然黒鉛、石油や石炭のピッチを黒鉛化した人造黒鉛等が利用でき、鱗片状、小判状、球状、円柱状又はファイバ−状が用いられる。また、それらの黒鉛を酸処理、酸化処理した後、熱処理することにより膨張させて黒鉛層間の一部が剥離してアコ−ディオン状となった膨張黒鉛もしくは膨張黒鉛の粉砕物、または超音波等により層間剥離させたグラフェン等も用いることができる。膨張黒鉛又はその粉砕物はその他の黒鉛に比べて可とう性に優れており、後述する複合粒子を形成する工程において、粉砕された粒子が再結着して略球状の複合粒子を容易に形成することができる。上記の点で、黒鉛として膨張黒鉛又はその粉砕物を用いることが好ましい。原料の黒鉛は予め混合工程で使用可能な大きさに整えて使用し、混合前の粒子サイズとしては天然黒鉛や人造黒鉛では１〜１００μｍ、膨張黒鉛もしくは膨張黒鉛の粉砕物、グラフェンでは５μｍ〜５ｍｍ程度である。
【０１１３】
Ｓｉ化合物に高分子膜を被覆した後に、黒鉛と混合する際に、よりＳｉ化合物と黒鉛を結着させることができることから、炭素化合物を加えることが好ましい。炭素化合物としては、Ｓｉ化合物と黒鉛から得られる結晶性炭素を結合させることができ、かつ、焼成後に残炭成分が無いことが好ましく、例えば、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、ポリグリセリン、ジグリセリン脂肪酸エステル、トリグリセリン脂肪酸エステルなどのグリセリン系、メント−ル、ペンタエリトリト−ル、ジペンタエリトリト−ル、トリペンタエリトリト−ル、エチレングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、ジエチレングリコ−ル、ポリエチレングリコ−ル、ポリエチレンオキシド、トリメチロ−ルプロパンなどのグリコ−ル系又はポリビニルピロリドン等が挙げられ、好ましくはポリビニルピロリドン、メント−ル又はグリセリンであり、特に好ましくはグリセリンである。
【０１１４】
Ｓｉ化合物に高分子膜を被覆した後に、黒鉛と必要に応じて炭素化合物を混合する際には、溶媒を用いることが好ましく、該溶媒としては、例えば、キノリン、ピリジン、トルエン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、クレオソ−ト油、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ニトロベンゼン、グリセリン、メント−ル、ポリビニルアルコ−ル、水、エタノ−ル又はメタノ−ルを使用することができる。
【０１１５】
混合方法としては、スラリ−濃度が高い場合には、混練機（ニ−ダ−）やレ−ディゲミキサ−を用いることができる。溶媒を用いる場合は、上述の混練機の他、スリ−ワンモ−タ−、スタ−ラ−、ナウタ−ミキサ−、レ−ディゲミキサ−、ヘンシェルミキサ、ハイスピ−ドミキサ−、ホモミキサ−、インラインミキサ−等を用いることができる。
【０１１６】
混合に溶媒を用い、該溶媒を除去する場合、そのままこれらの装置でジャケット加熱したり、振動乾燥機やパドルドライヤ−などで溶媒を除去したりすることができる。乾燥作業の前に、遠心分離機、フィルタ−プレス、吸引濾過器、加圧濾過機などの装置で固液分離することができる。過剰な炭素化合物を除去することで、焼成後にリチウム二次電池用複合活物質同士の連結、及び、その粉砕・解砕工程が不要になる。さらに、負極の容量低下の原因が除去されるため、これらの固液分離作業を行うことが好ましい。
【０１１７】
これらの装置で、溶媒除去の過程における撹拌をある程度の時間続けることで、Ｓｉ化合物、黒鉛と必要に応じて炭素化合物との混合物は造粒・圧密化される。また、溶媒除去後の混合物をロ−ラ−コンパクタ等の圧縮機によって圧縮し、解砕機で粗粉砕することにより、造粒・圧密化することができる。これらの造粒・圧密化物の大きさは、その後の粉砕工程での取り扱いの容易さから０．１〜５ｍｍが好ましい。
【０１１８】
造粒・圧密化の方法は、圧縮力を利用して被砕物を粉砕するボ−ルミル、媒体撹拌ミルや、ロ−ラによる圧縮力を利用して粉砕を行うロ−ラミル、被砕物を高速で内張材に衝突もしくは粒子相互に衝突させ、その衝撃による衝撃力によって粉砕を行うジェットミルや、ハンマ−、ブレ−ド、ピンなどを固設したロ−タ−の回転による衝撃力を利用して被砕物を粉砕するハンマ−ミル、ピンミル又はディスクミル等の乾式の粉砕方法が好ましく、中でもロ−ラミルが特に好ましい。また、粉砕後に粒度分布を整えるため、風力分級、ふるい分け等の乾式分級が用いられる。粉砕機と分級機が一体となっているタイプでは、一度に粉砕、分級が行われ、所望の粒度分布とすることが可能となる。
【０１１９】
また、造粒・圧密化回数を増やすことで、黒鉛中のＳｉ化合物の分散性を向上させることができる。造粒・圧密化回数は１〜１０回が好ましく、２〜１０回がさらに好ましく、２〜７回が特に好ましい。造粒・圧密化回数が１０回以下である場合、黒鉛の結晶性が悪化しにくく、初回充放電効率が低下しにくくなる傾向がある。
【０１２０】
造粒・圧密化した混合物を粉砕及び球形化処理を施す方法としては、上述の粉砕方法により粉砕して粒度を整えた後、専用の球形化装置を通す方法と、上述のジェットミルやロ−タ−の回転による衝撃力を利用して被砕物を粉砕する方法を繰り返す、もしくは処理時間を延長することで球形化する方法が挙げられる。専用の球形化装置としては、ホソカワミクロン社のファカルティ（商品名）、ノビルタ（商品名）、メカノフュ−ジョン（商品名）、日本コ−クス工業社のＣＯＭＰＯＳＩ、奈良機械製作所社のハイブリダイゼ−ションシステム、ア−ステクニカ社のクリプトロンオ−ブ、クリプトロンエディ等が挙げられる。
【０１２１】
上記粉砕および球形化処理を行うことにより、略球状の複合粒子を得ることができる。
【０１２２】
得られた複合粒子は、アルゴンガスや窒素ガス等の不活性雰囲気で焼成する。
【０１２３】
焼成温度は３００〜１２００℃が好ましく、特に好ましくは６００〜１２００℃であり、より好ましくは８００〜１０００℃である。焼成温度が３００℃以上であると、Ｓｉ化合物に被覆した高分子膜が残存しにくくなり、初回体積放電容量の低下、更には初回充放電効率の低下や初回電極膨張率の上昇が生じにくい。一方、焼成温度が１２００℃以下である場合、Ｓｉ化合物と黒鉛との反応が起こりにくく、放電容量の低下が発生しにくくなる傾向にある。
【０１２４】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質は、リチウム二次電池で使用される電極材料に使用される負極活物質として有用である。
【０１２５】
本発明のリチウム二次電池用複合活物質を使用してリチウム二次電池用負極を製造する方法は、公知の方法を使用することができる。
【０１２６】
例えば、本発明のリチウム二次電池用複合活物質と結着剤とを混合し、溶剤を用いてペ−スト化し、負極合剤含有スラリ−とする。当該負極合剤含有スラリ−を、集電体上、例えば銅箔上、に塗布することで、リチウム二次電池用負極とすることができる。
【０１２７】
なお、集電体としては銅箔以外に、電池のサイクルがより優れる点で、三次元構造を有する集電体が好ましい。三次元構造を有する集電体の材料としては、例えば、炭素繊維、スポンジ状カ−ボン（スポンジ状樹脂にカ−ボンを塗工したもの）、銅以外の金属などが挙げられる。
【０１２８】
三次元構造を有する集電体（多孔質集電体）としては、金属や炭素の導電体の多孔質体として、平織り金網、エキスパンドメタル、ラス網、金属発泡体、金属織布、金属不織布、炭素繊維織布、または炭素繊維不織布などが挙げられる。
【０１２９】
使用される結着剤としては、公知の材料を使用でき、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリエチレン、ポリビニルアルコ−ル、カルボキシメチルセルロ−ス、ポリアクリル酸又は膠などが用いられる。
【０１３０】
また、溶剤としては、例えば、水、イソプロピルアルコ−ル、Ｎ−メチルピロリドン又はジメチルホルムアミドなどが挙げられる。なお、ペ−スト化する際には、必要に応じて、公知の攪拌機、混合機、混練機、ニ−ダ−などを用い、リチウム二次電池用複合活物質、結着剤及び溶剤を攪拌混合してもよい。
【０１３１】
リチウム二次電池用複合活物質を用いて負極合剤スラリ−を調製する場合、導電材として導電性カ−ボンブラック、カ−ボンナノチュ−ブまたはその混合物を添加することが好ましい。上記工程により得られたリチウム二次電池用複合活物質の形状は、比較的、粒状化（特に、略球形化）している場合が多く、該リチウム二次電池用複合活物質の粒子同士の接触は点接触となりやすい。この弊害を避けるために、該負極合剤スラリ−にカ−ボンブラック、カ−ボンナノチュ−ブまたはその混合物を配合する方法が挙げられる。カ−ボンブラック、カ−ボンナノチュ−ブまたはその混合物はスラリ−溶剤の乾燥時に該リチウム二次電池用複合活物質が接触して形成する毛細管部分に集中的に凝集することが出来るので、サイクルに伴う接点切れ（抵抗増大）を防止することが出来る。
【０１３２】
カ−ボンブラック、カ−ボンナノチュ−ブまたはその混合物の配合量は、リチウム二次電池用複合活物質１００質量部に対して、０．２〜４質量部が好ましく、０．５〜２質量部より好ましい。カ−ボンナノチュ−ブとしては、シングルウォ−ルカ−ボンナノチュ−ブ、マルチウォ−ルカ−ボンナノチュ−ブが挙げられる。
（正極）
本発明のリチウム二次電池用複合活物質を使用して得られる負極を有するリチウム二次電池に使用される正極としては、公知の正極材料を使用した正極を使用することができる。
【０１３３】
正極の製造方法としては公知の方法が挙げられ、正極材料と結合剤および導電剤よりなる正極合剤を集電体の表面に塗布する方法などが挙げられる。正極材料（正極活物質）としては、酸化クロム、酸化チタン、酸化コバルト、五酸化バナジウムなどの金属酸化物や、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉ１−ｙＣｏｙＯ２、ＬｉＮｉ１−ｘ−ｙＣｏｘＡｌｙＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＦｅＯ２などのリチウム金属酸化物、硫化チタン、硫化モリブデンなどの遷移金属のカルコゲン化合物、または、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリピロ−ルなどの導電性を有する共役系高分子物質などが挙げられる。
（電解液）
本発明のリチウム二次電池用複合活物質を使用して得られる負極を有するリチウム二次電池に使用される電解液としては、公知の電解液を使用することができる。
【０１３４】
例えば、電解液中に含まれる電解質塩として、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＨ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＣＨ２ＯＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＣＦ３ＯＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２ＯＳＯ２）２、ＬｉＮ｛（ＣＦ３）２ＣＨＯＳＯ２｝２、ＬｉＢ｛Ｃ６Ｈ３（ＣＦ３）２｝４、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３、ＬｉＡｌＣｌ４又はＬｉＳｉＦ６などのリチウム塩を用いることができる。特にＬｉＰＦ６およびＬｉＢＦ４が酸化安定性の点から好ましい。
【０１３５】
電解質溶液中、の電解質塩濃度は０．１〜５モル／リットルが好ましく、０．５〜３モル／リットルがより好ましい。
【０１３６】
電解液で使用される溶媒としては、例えば、エチレンカ−ボネ−ト、プロピレンカ−ボネ−ト、ジメチルカ−ボネ−ト、ジエチルカ−ボネ−トなどのカ−ボネ−ト、１，１−または１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、γ−ブチロラクトン、１，３−ジオキソフラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、アニソ−ル、ジエチルエ−テルなどのエ−テル、スルホラン、メチルスルホランなどのチオエ−テル、アセトニトリル、クロロニトリル、プロピオニトリルなどのニトリル、ホウ酸トリメチル、ケイ酸テトラメチル、ニトロメタン、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、酢酸エチル、トリメチルオルトホルメ−ト、ニトロベンゼン、塩化ベンゾイル、臭化ベンゾイル、テトラヒドロチオフェン、ジメチルスルホキシド、３−メチル−２−オキサゾリン、エチレングリコ−ル又はジメチルサルファイトなどの非プロトン性有機溶媒を用いることができる。
【０１３７】
なお、電解液の代わりに、高分子固体電解質、高分子ゲル電解質などの高分子電解質を使用してもよい。高分子固体電解質または高分子ゲル電解質のマトリクスを構成する高分子化合物としては、ポリエチレンオキサイドやその架橋体などのエ−テル系高分子化合物、ポリメタクリレ−トなどのメタクリレ−ト系高分子化合物、ポリアクリレ−トなどのアクリレ−ト系高分子化合物、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）又はビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体などのフッ素系高分子化合物が好ましい。これらを混合して使用することもできる。酸化還元安定性などの観点から、ＰＶＤＦ又はビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体などのフッ素系高分子化合物が特に好ましい。
（セパレ−タ）
本発明のリチウム二次電池用複合活物質を使用して得られる負極を有するリチウム二次電池に使用されるセパレ−タとしては、公知の材料を使用できる。例えば、織布、不織布、合成樹脂製微多孔膜などが例示される。合成樹脂製微多孔膜が好適であり、なかでもポリオレフィン系微多孔膜が、膜厚、膜強度、膜抵抗などの点から好適である。具体的には、ポリエチレンおよびポリプロピレン製微多孔膜、またはこれらを複合した微多孔膜などである。
【０１３８】
リチウム二次電池は、上述した負極、正極、セパレ−タ、電解液、その他電池構成要素（例えば、集電体、ガスケット、封口板、ケ−スなど）を用いて、常法にしたがって円筒型、角型あるいはボタン型などの形態を有することができる。
【０１３９】
本発明のリチウム二次電池は、各種携帯電子機器に用いられ、特にノ−ト型パソコン、ノ−ト型ワ−プロ、パ−ムトップ（ポケット）パソコン、携帯電話、携帯ファックス、携帯プリンタ−、ヘッドフォンステレオ、ビデオカメラ、携帯テレビ、ポ−タブルＣＤ、ポ−タブルＭＤ、電動髭剃り機、電子手帳、トランシ−バ−、電動工具、ラジオ、テ−プレコ−ダ−、デジタルカメラ、携帯コピ−機、携帯ゲ−ム機などに用いることができる。また、さらに、電気自動車、ハイブリッド自動車、自動販売機、電動カ−ト、ロ−ドレベリング用蓄電システム、家庭用蓄電器、分散型電力貯蔵機システム（据置型電化製品に内蔵）、非常時電力供給システムなどの二次電池として用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明の実施例３で製造したリチウム二次電池用複合活物質の断面ＳＥＭ像である。
【図２】本発明の実施例１で製造したリチウム二次電池用複合活物質のＳＥＭ像である。
【図３】本発明の実施例１で製造したリチウム二次電池用複合活物質の断面ＳＥＭ像（樹脂包埋）である。
【図４】本発明の実施例４で製造したリチウム二次電池用複合活物質の断面ＳＥＭ像である。
【実施例】
【０１４１】
以下、実施例により、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１４２】
＜実施例１＞
（膨張黒鉛の調製）
平均粒子径１ｍｍの鱗片状天然黒鉛を硫酸９質量部、硝酸１質量部の混酸に室温で１時間浸漬後、Ｎｏ３ガラスフィルタ−で混酸を除去して酸処理黒鉛を得た。さらに酸処理黒鉛を水洗後、乾燥した。乾燥した酸処理黒鉛５ｇを蒸留水１００ｇ中で攪拌し、１時間後にｐＨを測定したところ、ｐＨは６．７であった。乾燥した酸処理黒鉛を８５０℃に設定した窒素雰囲気下の横型電気炉に投入し、膨張黒鉛を得た。膨張黒鉛の嵩密度は０．０１５ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ比表面積は２４ｍ２／ｇであった。
【０１４３】
（Ｓｉ粉砕工程）
粒径（Ｄ５０）が７μｍのケミカルグレ−ドの金属Ｓｉ（純度３Ｎ）をエタノ−ルに２１重量％混合し、直径０．３ｍｍのジルコニアビ−ズを用いた微粉砕湿式ビ−ズミルを６時間行い、粒径（Ｄ５０）０．２μｍ、乾燥時のＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇの超微粒子Ｓｉスラリ−を得た。
【０１４４】
（Ｓｉ表面修飾工程）
上記粉砕Ｓｉスラリ−を１９７ｇビ−カ−に投入し、１５分間超音波照射を行い、その後、追加エタノ−ルを４１２ｇを追加し、Ｓｉスラリ−を得た。その後、アンモニウムヒドロキシド４５ｇと水２００ｇを混合し、上記Ｓｉスラリ−に添加し、撹拌羽を用いて回転数２５０ｒｐｍの条件で１時間撹拌を行った。その後、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）２５ｇを上記Ｓｉスラリ−に添加した。室温で２４時間撹拌を行い、その後、得られたＳｉスラリ−を回転数６０００ｒｐｍ、回転時間３０分の条件で遠心分離処理し、エタノ−ルで再分散した。
【０１４５】
この遠心分離処理とエタノ−ル再分散の操作を３回繰り返した後に、再度同じ条件で遠心分離処理し、上澄み除去後にエタノ−ルで再分散させることで、粒径（Ｄ５０）が０．２μｍの３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランコ−トＳｉ粒子（以下、ＭＰＳ−Ｓｉと略す。）を得た。
【０１４６】
（Ｓｉ被覆工程）
上記ＭＰＳ−Ｓｉスラリ−を固形分量が８ｇとなるように秤量し、その後、超音波照射を１５分間行い、合計のエタノ−ル量が５０４ｇとなるように追加でエタノ−ルを添加した。ポリビニルピロリドン（東京化成工業製、グレ−ド名：ポリビニルピロリドンＫ３０）を１０．６７ｇ採取し、２９．３３ｇの水に添加し、超音波照射しながら溶解させた。１Ｌの丸底フラスコを窒素パ−ジした後に、上記ＭＰＳ−Ｓｉスラリ−とポリビニルピロリドン水溶液を注ぎ、蒸留したスチレンモノマ−を３２ｇ、アゾイソビスブチロニトリル０．５３ｇを添加し、オイルバスを６０℃に昇温させた。その後、還流下で６時間加熱を続け、ポリスチレンコ−トＳｉスラリ−を得た。
【０１４７】
上記ポリスチレンコ−トＳｉスラリ−を６６ｇ（Ｓｉとして１３．５ｇ）、上記膨張黒鉛を３１．５ｇ、グリセリンを４．５ｇ、及び、エタノ−ル０．５Ｌを撹拌容器に入れ、ホモミキサ−で１５分混合撹拌し混合液を得た。その後、該混合液をロ−タリ−エバポレ−タ−に移し、回転しながら温浴で５０℃に加熱し、アスピレ−タで真空に引き、溶媒を除去した。その後、ドラフト中でバットに広げて排気しながら２時間乾燥し、目開き２ｍｍのメッシュを通し、さらに１日間乾燥して、１１０ｇの混合乾燥物（軽装かさ密度１６４ｇ／Ｌ）を得た。
【０１４８】
（プレス工程）
この混合乾燥物を３本ロ−ルミルに２回通し、目開き１ｍｍの篩を通し、軽装かさ密度２９９ｇ／Ｌに造粒・圧密化した。
【０１４９】
（球形化工程）
次に、この造粒・圧密化物をニュ−パワ−ミルに入れて水冷しながら、２１０００ｒｐｍで３６０秒粉砕し、同時に球形化し、軽装かさ密度３７１ｇ／Ｌの略球状複合粉末を得た。
【０１５０】
（分級工程）
上記略球状複合粉末を風力分級装置（ホソカワミクロン製  ＡＴＰ−５０）に投入し、分級機回転速度１５，０００ｒｐｍにて分級し、軽装かさ密度１９７ｇ／Ｌの略球状複合微粉末を得た。
【０１５１】
（焼成工程）
得られた粉末を石英ボ−トに入れて、管状炉で窒素ガスを流しながら、最高温度９００℃で１時間焼成した。これにより、結晶性炭素（黒鉛由来）７０質量部、Ｓｉ３０質量部からなる焼成粉を得た。
【０１５２】
その後、目開き４５μｍのメッシュを通し、軽装かさ密度１１５ｇ／Ｌ、粒径（Ｄ５０）が１０μｍの焼成粉を得た（リチウム二次電池用複合活物質）。
【０１５３】
ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による、リチウム二次電池用複合活物質の粒子断面の二次電子像を図２、３に示す。これにより、本実施例のリチウム二次電池用複合活物質においては、シリコン粒子の周囲に空隙構造が存在し、ＳｉまたはＳｉ合金が結晶性炭素間に存在している構造であることが分かる。
【０１５４】
（リチウム二次電池用負極の作製）
得られたリチウム二次電池用複合活物質９５．５重量％（固形分全量中の含有量。以下同じ。）に対して、導電助剤としてアセチレンブラック０．５重量％、バインダとしてポリカルボン酸系バインダ４．０重量％、及び、水とを混合して負極合剤含有スラリ−を調製した。
【０１５５】
得られた負極合剤含有スラリ−を、アプリケ−タを用いて固形分塗布量が２．５ｍｇ／ｃｍ２になるように厚みが１８μｍの銅箔に塗布し、１１０℃で真空乾燥機にて０．５時間乾燥した。乾燥後、１４ｍｍφの円形に打ち抜き、圧力０．６ｔ／ｃｍ２の条件で一軸プレスし、さらに真空下、１１０℃で３時間熱処理して、厚みが３２μｍの負極合剤層を形成したリチウム二次電池用負極を得た。
【０１５６】
（初回充電膨張率評価用セルの作製と評価）
評価用スクリュ−セルは、グロ−ブボックス中でスクリュ−セルに上記負極、２４ｍｍφのポリプロピレン製セパレ−タ、２１ｍｍφのガラスフィルタ−、１８ｍｍφで厚み０．２ｍｍの金属リチウムおよびその基材のステンレス箔を、各々、電解液にディップしたのち、この順に積層し、最後に蓋をねじ込み作製した。電解液はエチレンカ−ボネ−トとジエチルカ−ボネ−トを体積比１対１の混合溶媒とし、これにＦＥＣ（フルオロエチレンカ−ボネ−ト）を２体積％添加し、ＬｉＰＦ６を１．２モル／リットルの濃度になるように溶解させたものを使用した。
【０１５７】
評価用セルは、さらにシリカゲルを入れた密閉ガラス容器に入れて、シリコンゴムの蓋を通した電極を充放電装置に接続した。
【０１５８】
評価用セルは２５℃の恒温室にて、充放電試験をした。充電は定電流−定電圧充電で行い、０．５ｍＡの定電流で０．００５Ｖまで０．１Ｃで充電後、０．００５Ｖの定電圧で電流値が０．０３ｍＡ（＝０．５／２０）になるまで０．０５Ｃで行った。初回充電容量は１３０７ｍＡｈ／ｇであった。その後、アルゴン雰囲気中のグロ−ブボックス内で評価用スクリュ−セルを解体し、電極膜厚をマイクロメ−タ−で測定した。その結果、初回充電膨張率（（充電後電極膜厚／充電前電極膜厚×１００））は１２９％であった。
【０１５９】
（２０サイクル後の容量維持率評価用セルの作製と評価）
評価用コインセルは、グロ−ブボックス中でコインセルに上記負極、２１ｍｍφのガラスフィルタ−、１８ｍｍφで厚み０．２ｍｍの金属リチウムおよびその基材のステンレス箔を、各々、電解液にディップしたのち、この順、に積層し、最後に蓋をねじ込み作製した。電解液はエチレンカ−ボネ−トとジエチルカ−ボネ−トを体積比１対１の混合溶媒とし、これにＦＥＣ（フルオロエチレンカ−ボネ−ト）を２体積％添加し、ＬｉＰＦ６を１．２モル／リットルの濃度になるように溶解させたものを使用した。評価用コインセルは、さらにシリカゲルを入れた密閉ガラス容器に入れて、シリコンゴムの蓋を通した電極を充放電装置に接続した。
【０１６０】
評価用コインセルは２５℃の恒温室にて、サイクル試験した。充電は、０．５ｍＡの定電流で０．００５Ｖまで０．１Ｃで充電後、０．００５Ｖの定電圧で電流値が０．０３ｍＡ（＝０．５／２０）になるまで０．０５Ｃで行った。
【０１６１】
また放電は、０．５ｍＡの定電流で１．５Ｖの電圧値まで行った。初回放電容量と初回充放電効率は、初回充放電試験の結果とした。また、サイクル特性は、前記充放電条件にて２０回充放電試験した時の放電容量を最大放電容量と比較し、その２０サイクル後の容量維持率として評価したところ、初回充放電効率は６６．３％、初回体積放電容量は６４４ｍＡｈ／ｃｃ、２０サイクル後の容量維持率は９６．７％であった。ここで、初回体積放電容量は、初回充電容量（ｍＡｈ／ｇ）×充電前電極密度（ｇ／ｃｃ）÷初回充電膨張率（％）×初回充放電効率（％）で計算される。
【０１６２】
＜実施例２＞
実施例１のＳｉ粉砕工程とＳｉ被覆工程と同様の手法でポリスチレンコ−トＳｉスラリ−を作製した後に、得られたスラリ−を１時間程度静置し、上澄み溶液をスポイトで除去後、エタノ−ル溶液を添加した。この作業を２回繰り返し、遊離のポリスチレン粒子を除去した。
【０１６３】
その後、上記ポリスチレンコ−トＳｉをＳｉとして１３．４ｇ、上記膨張黒鉛を５８．３ｇ、グリセリン８．３ｇ、エタノ−ル３．９Ｌを撹拌容器に入れ、ホモミキサ−で１５分混合撹拌した。その後、混合液をロ−タリ−エバポレ−タ−に移し、回転しながら温浴で５０℃に加熱し、アスピレ−タで真空に引き、溶媒を除去した。その後、ドラフト中でバットに広げて排気しながら２時間乾燥し、目開き２ｍｍのメッシュを通し、さらに１日間乾燥して、１１９ｇの混合乾燥物（軽装かさ密度１３７ｇ／Ｌ）を得た。
【０１６４】
（プレス工程）
この混合乾燥物を３本ロ−ルミルに２回通し、目開き１ｍｍの篩を通し、軽装かさ密度２２９ｇ／Ｌに造粒・圧密化した。
【０１６５】
（球形化工程）
次に、この造粒・圧密化物を粒子設計／表面改質装置（奈良機械製作所製  ハイブリダイゼ−ションシステム  ＮＨＳ−１Ｌ）に投入し、１００ｍ／ｓｅｃで３０分間粉砕し、同時に球形化し、軽装かさ密度３１６ｇ／Ｌの略球状複合粉末を得た。
【０１６６】
（焼成工程）
得られた粉末を石英ボ−トに入れて、管状炉で窒素ガスを流しながら、最高温度９００℃で１時間焼成した。これにより、結晶性炭素（黒鉛由来）８４質量部、Ｓｉ１６質量部からなる焼成粉を得た。
【０１６７】
その後、目開き４５μｍのメッシュを通し、粒径（Ｄ５０）が１１μｍの焼成粉を得た。
【０１６８】
実施例１と同様の方法でリチウム二次電池用複合活物質、負極、初回充電膨張率評価用セル、２０サイクル後の容量維持率評価用スクリュ−セルを作製し、充放電試験を行ったところ、初回充電容量は１０３２ｍＡｈ／ｇ、初回充電膨張率は１４３％、初回充放電効率は７１．１％、初回放電体積容量は６７２ｍＡｈ／ｃｃ、２０サイクル後の容量維持率は９９．７％であった。
【０１６９】
これによりリチウム二次電池用複合活物質においては、シリコン粒子の周囲に空隙構造が存在し、ＳｉまたはＳｉ合金が結晶性炭素間に存在している構造であることが分かる。
【０１７０】
＜実施例３＞
実施例１のＳｉ粉砕工程と同様の手法で粉砕Ｓｉを得た後に、Ｓｉ表面被覆工程を行わずに、実施例１のＳｉ表面被覆工程と同様の手順に従いポリスチレンコ−トＳｉスラリ−を得た。
【０１７１】
その後、上記ポリスチレンコ−トＳｉをＳｉとして３２ｇ、上記膨張黒鉛を７４．７ｇ、グリセリン１０．７ｇ、エタノ−ル１．２Ｌを撹拌容器に入れ、ホモミキサ−で２０分混合撹拌した。その後、混合液をロ−タリ−エバポレ−タ−に移し、回転しながら温浴で５０℃に加熱し、アスピレ−タで真空に引き、溶媒を除去した。その後、ドラフト中でバットに広げて排気しながら２時間乾燥し、目開き２ｍｍのメッシュを通し、さらに１日間乾燥して、２１０ｇの混合乾燥物（軽装かさ密度１９８ｇ／Ｌ）を得た。
【０１７２】
（プレス工程）
この混合乾燥物を３本ロ−ルミルに２回通し、目開き１ｍｍの篩を通し、軽装かさ密度４４２ｇ／Ｌに造粒・圧密化した。
【０１７３】
次に、この造粒・圧密化物５６．１ｇを粒子設計／表面改質装置（奈良機械製作所製  ハイブリダイゼ−ションシステム  ＮＨＳ−１Ｌ）に投入し、１００ｍ／ｓｅｃで１５分間粉砕し、同時に球形化し、軽装かさ密度３２３ｇ／Ｌの略球状複合粉末を得た。
【０１７４】
（焼成工程）
得られた粉末を石英ボ−トに入れて、管状炉で窒素ガスを流しながら、最高温度９００℃で１時間焼成した。これにより、結晶性炭素（黒鉛由来）７０質量部、Ｓｉ３０質量部からなる焼成粉を得た。
【０１７５】
その後、目開き４５μｍのメッシュを通し、軽装かさ密度２１７ｇ／Ｌ、粒径（Ｄ５０）が１２μｍの焼成粉を得た。
【０１７６】
ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）によるリチウム二次電池用複合活物質の粒子断面の二次電子像を図１に示す。
【０１７７】
実施例１と同様の方法でリチウム二次電池用複合活物質、負極、初回充電膨張率評価用セル、２０サイクル後の容量維持率評価用スクリュ−セルを作製し、充放電試験を行ったところ、初回充電容量は１６０４ｍＡｈ／ｇ、初回充電膨張率は１３２％、初回充放電効率は７８．７％、初回放電体積容量は８２２ｍＡｈ／ｃｃ、２０サイクル後の容量維持率は９３．２％であった。
【０１７８】
＜実施例４＞
実施例１のＳｉ粉砕工程と同様の手法で得た粉砕Ｓｉを固形分量が８ｇとなるように秤量し、その後、超音波照射を１５分間行い、合計のエタノ−ル量が５０４ｇとなるように追加でエタノ−ルを添加した。ポリビニルピロリドンＫ３０を１０．６７ｇ採取し、２９．３３ｇの水に添加し、超音波照射しながら溶解させた。１Ｌの丸底フラスコを窒素パ−ジした後に、上記粉砕Ｓｉスラリ−とポリビニルピロリドン水溶液を注ぎ、蒸留したスチレンモノマ−を５３．３５ｇ、アゾビスイソブチロニトリル０．５３ｇを添加し、オイルバスを６０℃に昇温させた。その後、還流下で１０時間加熱を続け、ポリスチレンコ−トＳｉスラリ−を得た。
【０１７９】
その後、上記ポリスチレンコ−トＳｉをＳｉとして３２ｇ、上記膨張黒鉛を７４．７ｇ、グリセリン１０．７ｇ、エタノ−ル１．２Ｌを撹拌容器に入れ、ホモミキサ−で２０分混合撹拌した。その後、混合液をロ−タリ−エバポレ−タ−に移し、回転しながら温浴で５０℃に加熱し、アスピレ−タで真空に引き、溶媒を除去した。その後、ドラフト中でバットに広げて排気しながら２時間乾燥し、目開き２ｍｍのメッシュを通し、さらに１日間乾燥して、２８７ｇの混合乾燥物（軽装かさ密度１７５ｇ／Ｌ）を得た。
【０１８０】
（プレス工程）
この混合乾燥物を３本ロ−ルミルに２回通し、目開き１ｍｍの篩を通し、軽装かさ密度３７７ｇ／Ｌに造粒・圧密化した。
【０１８１】
（球形化工程）
次に、この造粒・圧密化物４０．９ｇを粒子設計／表面改質装置（奈良機械製作所製  ハイブリダイゼ−ションシステム  ＮＨＳ−１Ｌ）に投入し、１００ｍ／ｓｅｃで１５分間粉砕し、同時に球形化し、軽装かさ密度３０７ｇ／Ｌの略球状複合粉末を得た。
【０１８２】
（焼成工程）
得られた粉末を石英ボ−トに入れて、管状炉で窒素ガスを流しながら、最高温度９００℃で１時間焼成した。これにより、結晶性炭素（黒鉛由来）７０質量部、Ｓｉ３０質量部からなる焼成粉を得た。
【０１８３】
その後、目開き４５μｍのメッシュを通し、軽装かさ密度１７８ｇ／Ｌ、粒径（Ｄ５０）が１３μｍの焼成粉を得た。実施例１と同様の方法でリチウム二次電池用複合活物質、負極、初回充電膨張率評価用セル、２０サイクル後の容量維持率評価用スクリュ−セルを作製し、充放電試験を行ったところ、初回充電容量は１４５３ｍＡｈ／ｇ、初回充電膨張率は１２６％、初回充放電効率は７８．９％、初回放電体積容量は８２７ｍＡｈ／ｃｃ、２０サイクル後の容量維持率は９５．０％であった。
【０１８４】
＜実施例５＞
実施例１のＳｉ粉砕工程と同様の手法で得た粉砕Ｓｉを固形分量が４．９ｇとなるように秤量し、その後、超音波照射を１５分間行い、水を７００ｇ添加した。１Ｌの丸底フラスコを窒素パ−ジした後に、上記粉砕Ｓｉスラリ−を注ぎ、オイルバスを８０℃に昇温させた。その後、還流下で蒸留したメタクリル酸メチルモノマ−を１１．３ｇ、水２０ｇに溶解させた過硫酸カリウム０．０７ｇを３０分かけて滴下し、３時間加熱を続け、ポリメタクリル酸メチルコ−トＳｉスラリ−を得た。
【０１８５】
その後、上記ポリメタクリル酸メチルコ−トＳｉを１９．６ｇ、上記膨張黒鉛を４５．７ｇ、グリセリン６．５ｇを撹拌容器に入れ、ホモミキサ−で４０分混合撹拌した。その後、混合液をロ−タリ−エバポレ−タ−に移し、回転しながら温浴で８０℃に加熱し、アスピレ−タで真空に引き、溶媒を除去した。その後、ドラフト中でバットに広げて排気しながら２時間乾燥し、目開き２ｍｍのメッシュを通し、さらに１日間乾燥して、９３ｇの混合乾燥物（軽装かさ密度１３１ｇ／Ｌ）を得た。
【０１８６】
（プレス工程）
この混合乾燥物を３本ロ−ルミルに２回通し、目開き１ｍｍの篩を通し、軽装かさ密度１６０ｇ／Ｌに造粒・圧密化した。
【０１８７】
（球形化工程）
次に、この造粒・圧密化物６８ｇを粒子設計／表面改質装置（奈良機械製作所製  ハイブリダイゼ−ションシステム  ＮＨＳ−１Ｌ）に投入し、４０ｍ／ｓｅｃで１５分間粉砕し、同時に球形化し、軽装かさ密度３１４ｇ／Ｌの略球状複合粉末を得た。
【０１８８】
（焼成工程）
得られた粉末を石英ボ−トに入れて、管状炉で窒素ガスを流しながら、最高温度９００℃で１時間焼成した。これにより、結晶性炭素（黒鉛由来）７０質量部、Ｓｉ３０質量部からなる焼成粉を得た。
【０１８９】
その後、目開き４５μｍのメッシュを通し、軽装かさ密度２５６ｇ／Ｌ、粒径（Ｄ５０）が１５μｍの焼成粉を得た。実施例１と同様の方法でリチウム二次電池用複合活物質、負極、初回充電膨張率評価用セル、２０サイクル後の容量維持率評価用スクリュ−セルを作製し、充放電試験を行ったところ、初回充電容量は１６５９ｍＡｈ／ｇ、初回充電膨張率は１６３％、初回充放電効率は８２．５％、初回放電体積容量は８３２ｍＡｈ／ｃｃ、２０サイクル後の容量維持率は７５．０％であった。
【０１９０】
＜実施例６＞
実施例１のＳｉ粉砕工程と同様の手法で得た粉砕Ｓｉを固形分量が８ｇとなるように秤量し、その後、超音波照射を１５分間行い、合計のエタノ−ル量が５０４ｇとなるように追加でエタノ−ルを添加した。ポリビニルピロリドンＫ３０を１０．６７ｇ採取し、２９．３３ｇの水に添加し、超音波照射しながら溶解させた。１Ｌの丸底フラスコを窒素パ−ジした後に、上記粉砕Ｓｉスラリ−とポリビニルピロリドン水溶液を注ぎ、蒸留したスチレンモノマ−を５３．３５ｇ、アゾイソブチロニトリル０．５３ｇを添加し、オイルバスを６０℃に昇温させた。その後、還流下で１０時間加熱を続け、ポリスチレンコ−トＳｉスラリ−を得た。
【０１９１】
その後、上記ポリスチレンコ−トＳｉをＳｉとして３２ｇ、上記膨張黒鉛を７４．７ｇ、グリセリン１０．７ｇ、エタノ−ル１．２Ｌを撹拌容器に入れ、ホモミキサ−で２０分混合撹拌した。その後、混合液をロ−タリ−エバポレ−タ−に移し、回転しながら温浴で５０℃に加熱し、アスピレ−タで真空に引き、溶媒を除去した。その後、ドラフト中でバットに広げて排気しながら２時間乾燥し、目開き２ｍｍのメッシュを通し、さらに１日間乾燥して、２８７ｇの混合乾燥物（軽装かさ密度１７５ｇ／Ｌ）を得た。
【０１９２】
（プレス工程）
この混合乾燥物を３本ロ−ルミルに２回通し、目開き１ｍｍの篩を通し、軽装かさ密度３７７ｇ／Ｌに造粒・圧密化した。
【０１９３】
（球形化工程）
次に、この造粒・圧密化物８０ｇを粒子設計／表面改質装置（奈良機械製作所製  ハイブリダイゼ−ションシステム  ＮＨＳ−１Ｌ）に投入し、４０ｍ／ｓｅｃで１５分間粉砕し、同時に球形化し、軽装かさ密度３８２ｇ／Ｌの略球状複合粉末を得た。
（焼成工程）
得られた粉末を石英ボ−トに入れて、管状炉で窒素ガスを流しながら、最高温度９００℃で１時間焼成した。これにより、結晶性炭素（黒鉛由来）７０質量部、Ｓｉ３０質量部からなる焼成粉を得た。
【０１９４】
その後、目開き４５μｍのメッシュを通し、軽装かさ密度１９５ｇ／Ｌ、粒径（Ｄ５０）が３１μｍの焼成粉を得た。
【０１９５】
得られた焼成粉（１００質量部）を、コ−ルタ−ルピッチ（炭化度６０％、８．３５質量部）を３０分間撹拌した後、以下の方法を用い焼成を行い、被覆を行った。
【０１９６】
（焼成工程）
回転焼成炉を使用し、窒素を流しながら（０．３Ｌ／ｍｉｎ）、昇温度速度を３０℃／ｍｉｎとし、２ｒｐｍにて回転させながら混合物を６００℃で２時間加熱することで、コ−ルタ−ルピッチをソフトカ−ボンへ変性させた。これにより、結晶性炭素（黒鉛由来）７０質量部、Ｓｉ３０質量部、非晶性炭素５質量部（コ−ルタ−ルピッチ由来のソフトカ−ボン）からなる焼成粉を得た。
【０１９７】
（気相コ−トによる炭素被覆工程）
得られた粉体を回転焼成炉にセットし、ロ−タリ−ポンプにより管内を真空引きした後に管内に２００ＳＣＣＭの流量の窒素ガス及び、１００ＳＣＣＭの流量のエチレンガスを流し、２ｒｐｍにて回転させながら電気ヒ−タ−で９２０℃まで加熱し、その状態を３分間保持する事で炭素被覆を行った。炭素被覆による重量増は５重量％であり、これにより、結晶性炭素（黒鉛由来）７０質量部、Ｓｉ３０質量部、非晶性炭素１０質量部（コ−ルタ−ルピッチ由来のソフトカ−ボン５質量部、気相コ−ト由来のソフトカ−ボン５質量部）からなるリチウム二次電池用複合活物質を得た。
【０１９８】
その後、目開き４５μｍのメッシュを通し、粒径（Ｄ５０）が３３μｍの焼成粉を得た。実施例１と同様の方法でリチウム二次電池用複合活物質、負極、初回充電膨張率評価用セル、２０サイクル後の容量維持率評価用スクリュ−セルを作製し、充放電試験を行ったところ、初回充電容量は１２６４ｍＡｈ／ｇ、初回充電膨張率は１４０％、初回充放電効率は８２．４％、初回放電体積容量は８６３ｍＡｈ／ｃｃ、２０サイクル後の容量維持率は９７．３％であった。
【０１９９】
＜実施例７＞
（Ｓｉ表面修飾工程）
実施例１のＳｉ粉砕工程と同様の手法で得た粉砕Ｓｉを固形分量が４０ｇとなるように秤量し、その後、超音波照射を１５分間行い、合計のエタノ−ル量が１０１８ｇとなるように追加でエタノ−ルを添加してＳｉスラリ−を得た。その後、ポリカルボン酸系分散剤８８ｇ、アンモニウムヒドロキシド３６ｇと水３２０ｇを上記Ｓｉスラリ−に添加し、撹拌羽を用いて回転数４００ｒｐｍの条件で１時間撹拌を行った。その後、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）８０ｇを上記Ｓｉスラリ−に添加した。室温で１．５時間撹拌を行い、その後、得られたＳｉスラリ−を回転数４８００ｒｐｍ、回転時間２５分の条件で遠心分離処理し、エタノ−ルで再分散した。得られたスラリ−に対して、直径１．０ｍｍのジルコニアボ−ルを用いたボ−ルミルを８時間行い、粒径（Ｄ５０）０．２５μｍのＳｉスラリ−を得た。これを回転数４８００ｒｐｍ、回転時間６０分の条件で遠心分離処理し、水で再分散した。
【０２００】
（Ｓｉ被覆工程）
上記スラリ−をＳｉ固形分量が１３．８５ｇとなるように秤量して丸底フラスコに移し、合計の水量が３３８６ｇとなるように追加で水を添加した。フラスコ系内を窒素パ−ジした後、液温を３５℃に昇温した。その後、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）０．４６５ｇをフラスコ内に加え、３０分間攪拌した。蒸留したスチレンモノマ−７７．７ｇと４０ｇの水に溶解させたｐ−スチレンスルホン酸ナトリウム０．３９ｇを添加し、２時間攪拌した。その後、液温を６２℃に昇温させ、４０ｇの水に溶解させた過硫酸アンモニウム１．７ｇを添加した。その後、還流下で１０時間加熱撹拌を続けた。得られた反応液を回転数４８００ｒｐｍ、回転時間４５分の条件で遠心分離処理することで遊離のポリスチレンを除去し、沈殿をエタノ−ルで再分散することでポリスチレンコ−トＳｉスラリ−を得た。
【０２０１】
その後、上記ポリスチレンコ−トＳｉをＳｉとして９．９５ｇ、上記膨張黒鉛を２３．２ｇ、グリセリン３．３２ｇ、エタノ−ル４５０ｍＬを撹拌容器に入れ、ホモミキサ−で２０分混合撹拌した。その後、混合液をロ−タリ−エバポレ−タ−に移し、回転しながら温浴で５０℃に加熱し、アスピレ−タで真空に引き、溶媒を除去した。その後、ドラフト中でバットに広げて排気しながら２時間乾燥し、目開き２ｍｍのメッシュを通し、さらに１日間乾燥して、８５ｇの混合乾燥物（軽装かさ密度１８３ｇ／Ｌ）を得た。
【０２０２】
（プレス工程）
この混合乾燥物を３本ロ−ルミルに６回通し、目開き１ｍｍの篩を通し、軽装かさ密度２０５ｇ／Ｌに造粒・圧密化した。
【０２０３】
（球形化工程）
次に、この造粒・圧密化物２７ｇを粒子設計／表面改質装置（奈良機械製作所製  ハイブリダイゼ−ションシステム  ＮＨＳ−１Ｌ）に投入し、４０ｍ／ｓｅｃで１５分間粉砕し、同時に球形化し、軽装かさ密度２６４ｇ／Ｌの略球状複合粉末を得た。
【０２０４】
（焼成工程）
得られた粉末を石英ボ−トに入れて、管状炉で窒素ガスを流しながら、最高温度９００℃で１時間焼成した。これにより、結晶性炭素（黒鉛由来）７０質量部、Ｓｉ３０質量部からなる焼成粉を得た。
【０２０５】
その後、目開き４５μｍのメッシュを通し、軽装かさ密度２０７ｇ／Ｌ、粒径（Ｄ５０）が１３μｍの焼成粉を得た。
【０２０６】
得られた焼成粉（１００質量部）を、コ−ルタ−ルピッチ（炭化度６０％、５０質量部）を３０分間撹拌した後、以下の方法を用い焼成を行い、被覆を行った。
【０２０７】
回転焼成炉を使用し、窒素を流しながら（０．３Ｌ／ｍｉｎ）、昇温度速度を３０℃／ｍｉｎとし、２ｒｐｍにて回転させながら混合物を６００℃で２時間加熱することで、コ−ルタ−ルピッチをソフトカ−ボンへ変性させた。これにより、結晶性炭素（黒鉛由来）７０質量部、Ｓｉ３０質量部、非晶性炭素３０質量部（コ−ルタ−ルピッチ由来のソフトカ−ボン）からなる焼成粉を得た。
【０２０８】
（気相コ−トによる炭素被覆工程）
得られた粉体を回転焼成炉にセットし、ロ−タリ−ポンプにより管内を真空引きした後に管内に２００ＳＣＣＭの流量の窒素ガス及び、１００ＳＣＣＭの流量のエチレンガスを流し、２ｒｐｍにて回転させながら電気ヒ−タ−で９２０℃まで加熱し、その状態を２５分間保持する事で炭素被覆を行った。炭素被覆による重量増は１７重量％であり、これにより、結晶性炭素（黒鉛由来）７０質量部、Ｓｉ３０質量部、非晶性炭素４７質量部（コ−ルタ−ルピッチ由来のソフトカ−ボン３０質量部、気相コ−ト由来のソフトカ−ボン１７質量部）からなるリチウム二次電池用複合活物質を得た。その後、目開き４５μｍのメッシュを通し、粒径（Ｄ５０）が２７μｍの焼成粉を得た。
【０２０９】
（リチウム二次電池用負極の作製と電池評価）
得られたリチウム二次電池用複合活物質９２．５重量％（固形分全量中の含有量。以下同じ。）に対して、導電助剤としてアセチレンブラック０．５重量％、バインダとしてポリカルボン酸系バインダ７．０重量％、及び、水を混合して負極合剤含有スラリ−を調製した。
【０２１０】
得られた負極合剤含有スラリ−を、アプリケ−タを用いて固形分塗布量が２．５ｍｇ／ｃｍ２になるように厚みが１８μｍの銅箔に塗布し、９０℃で真空乾燥機にて１２時間乾燥した。乾燥後、１４ｍｍφの円形に打ち抜き、１００℃下、送り速度１ｍ／ｍｉｎ、圧力４．０ｔ／ｃｍ２の条件でロ−ルプレスし、さらに真空下、１１０℃で３時間熱処理して、厚みが３２μｍの負極合剤層を形成したリチウム二次電池用負極を得た。
【０２１１】
その後、実施例１と同様の方法で初回充電膨張率評価用セル、２０サイクル後の容量維持率評価用スクリュ−セルを作製し、充放電試験を行ったところ、初回充電容量は１０４６ｍＡｈ／ｇ、初回充電膨張率は１１５％、初回充放電効率は７３．１％、初回放電体積容量は７１８ｍＡｈ／ｃｃ、２０サイクル後の容量維持率は９９．７％であった。
【０２１２】
＜実施例８＞
（Ｓｉ表面修飾工程）
実施例１のＳｉ粉砕工程と同様の手法で得た粉砕Ｓｉを固形分量が５２．５ｇとなるように秤量し、その後、超音波照射を１５分間行い、合計のエタノ−ル量が１３２７ｇとなるように追加でエタノ−ルを添加してＳｉスラリ−を得た。その後、ポリカルボン酸系分散剤１１６ｇ、１０ｍｏｌ／Ｌの塩酸３．５ｇと水４２０ｇを上記Ｓｉスラリ−に添加し、撹拌羽を用いて回転数２５０ｒｐｍの条件で３０分間撹拌を行った。その後、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）１０５ｇを上記Ｓｉスラリ−に添加し、液温を７０℃に昇温した。７０℃で１２時間撹拌を行い、その後、得られたＳｉスラリ−を回転数４８００ｒｐｍ、回転時間２５分の条件で遠心分離処理し、エタノ−ルで再分散した。得られたスラリ−に対して、直径１．０ｍｍのジルコニアボ−ルを用いたボ−ルミルを８時間行い、粒径（Ｄ５０）０．２４μｍのＳｉスラリ−を得た。これを回転数４８００ｒｐｍ、回転時間６０分の条件で遠心分離処理し、水で再分散した。
【０２１３】
（Ｓｉ被覆工程）
上記スラリ−をＳｉ固形分量が１３．８５ｇとなるように秤量して丸底フラスコに移し、合計の水量が３８２３ｇとなるように追加で水を添加した。フラスコ系内を窒素パ−ジした後、液温を３５℃に昇温した。その後、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＳ）０．５３ｇをフラスコ内に加え、３０分間攪拌した。蒸留したスチレンモノマ−８７．８ｇと４０ｇの水に溶解させたｐ−スチレンスルホン酸リチウム０．４１ｇを添加し、２時間攪拌した。その後、液温を６２℃に昇温させ、４０ｇの水に溶解させた過硫酸アンモニウム０．５６ｇを添加した。その後、還流下で１０時間加熱撹拌を続けた。得られた反応液を回転数４８００ｒｐｍ、回転時間４５分の条件で遠心分離処理することで遊離のポリスチレンを除去し、沈殿をエタノ−ルで再分散することでポリスチレンコ−トＳｉスラリ−を得た。
【０２１４】
その後、上記ポリスチレンコ−トＳｉをＳｉとして１０．３７ｇ、上記膨張黒鉛を２４．２０ｇ、グリセリン３．４６ｇ、エタノ−ル５００ｍＬを撹拌容器に入れ、ホモミキサ−で２０分混合撹拌した。その後、混合液をロ−タリ−エバポレ−タ−に移し、回転しながら温浴で５０℃に加熱し、アスピレ−タで真空に引き、溶媒を除去した。その後、ドラフト中でバットに広げて排気しながら１時間乾燥し、目開き２ｍｍのメッシュを通し、さらに１日間乾燥して、７８ｇの混合乾燥物（軽装かさ密度１６２ｇ／Ｌ）を得た。
【０２１５】
（プレス工程）
この混合乾燥物を３本ロ−ルミルに６回通し、目開き１ｍｍの篩を通し、軽装かさ密度１８５ｇ／Ｌに造粒・圧密化した。
【０２１６】
（球形化工程）
次に、この造粒・圧密化物５９ｇを粒子設計／表面改質装置（奈良機械製作所製  ハイブリダイゼ−ションシステム  ＮＨＳ−１Ｌ）に投入し、４０ｍ／ｓｅｃで１５分間粉砕し、同時に球形化し、軽装かさ密度２４７ｇ／Ｌの略球状複合粉末を得た。
【０２１７】
（焼成工程）
得られた粉末を石英ボ−トに入れて、管状炉で窒素ガスを流しながら、最高温度９００℃で１時間焼成した。これにより、結晶性炭素（黒鉛由来）７０質量部、Ｓｉ３０質量部からなる焼成粉を得た。
【０２１８】
その後、目開き４５μｍのメッシュを通し、軽装かさ密度１７７ｇ／Ｌ、粒径（Ｄ５０）が１４μｍの焼成粉を得た。
【０２１９】
得られた焼成粉（１００質量部）を、コ−ルタ−ルピッチ（炭化度６０％、５０質量部）を３０分間撹拌した後、以下の方法を用い焼成を行い、被覆を行った。
【０２２０】
回転焼成炉を使用し、窒素を流しながら（０．４Ｌ／ｍｉｎ）、昇温度速度を３０℃／ｍｉｎとし、１ｒｐｍにて回転させながら混合物を３００℃で２時間、６００℃で１時間加熱することで、コ−ルタ−ルピッチをソフトカ−ボンへ変性させた。これにより、結晶性炭素（黒鉛由来）７０質量部、Ｓｉ３０質量部、非晶性炭素３０質量部（コ−ルタ−ルピッチ由来のソフトカ−ボン）からなる焼成粉を得た。
【０２２１】
（気相コ−トによる炭素被覆工程）
得られた粉体を回転焼成炉にセットし、ロ−タリ−ポンプにより管内を真空引きした後に管内に２６６ＳＣＣＭの流量の窒素ガス及び、１３３ＳＣＣＭの流量のエチレンガスを流し、１ｒｐｍにて回転させながら電気ヒ−タ−で１０００℃まで加熱し、その状態を１時間保持する事で炭素被覆を行った。炭素被覆による重量増は５重量％であり、これにより、結晶性炭素（黒鉛由来）７０質量部、Ｓｉ３０質量部、非晶性炭素３５質量部（コ−ルタ−ルピッチ由来のソフトカ−ボン３０質量部、気相コ−ト由来のソフトカ−ボン５質量部）からなるリチウム二次電池用複合活物質を得た。その後、目開き４５μｍのメッシュを通し、粒径（Ｄ５０）が２５μｍの焼成粉を得た。
【０２２２】
（リチウム二次電池用負極の作製と電池評価）
得られたリチウム二次電池用複合活物質９２．５重量％（固形分全量中の含有量。以下同じ。）に対して、導電助剤としてアセチレンブラック０．５重量％、バインダとしてポリカルボン酸系バインダ７．０重量％、及び、水を混合して負極合剤含有スラリ−を調製した。
【０２２３】
得られた負極合剤含有スラリ−を、アプリケ−タを用いて固形分塗布量が２．５ｍｇ／ｃｍ２になるように厚みが１１μｍの銅箔に塗布し、９０℃で真空乾燥機にて１２時間乾燥した。乾燥後、１４ｍｍφの円形に打ち抜き、圧力１．０ｔ／ｃｍ２の条件で一軸プレスし、さらに真空下、１１０℃で２時間熱処理して、厚みが２４μｍの負極合剤層を形成したリチウム二次電池用負極を得た。
【０２２４】
その後、実施例１と同様の方法で初回充電膨張率評価用セル、２０サイクル後の容量維持率評価用スクリュ−セルを作製し、充放電試験を行ったところ、初回充電容量は１０４４ｍＡｈ／ｇ、初回充電膨張率は１４２％、初回充放電効率は８３．７％、初回放電体積容量は６５１ｍＡｈ／ｃｃ、２０サイクル後の容量維持率は９８．４％であった。
【０２２５】
＜比較例１＞
（膨張黒鉛の調製）
膨張黒鉛の調製および混合工程は＜実施例１＞と同様である。
【０２２６】
上記超微粒子Ｓｉスラリ−を９４５ｇ、上記膨張黒鉛を２４０ｇ、レゾ−ル型のフェノ−ル樹脂（重量平均分子量（Ｍｗ）＝２３０）を１００ｇ、エタノ−ル４Ｌを撹拌容器に入れ、インラインミキサ−で２２分混合撹拌した。その後、混合液をロ−タリ−エバポレ−タ−に移し、回転しながら温浴で４０℃に加熱し、真空ポンプで減圧し、溶媒を除去した。その後、ドラフト中でバットに広げて排気しながら２時間乾燥し、目開き２ｍｍのメッシュを通し、さらに１日間乾燥して、４７１ｇの混合乾燥物（軽装かさ密度２０１ｇ／Ｌ）を得た。
【０２２７】
（プレス工程）
この混合乾燥物を３本ロ−ルミルに２回通し、目開き１ｍｍの篩を通し、軽装かさ密度４１９ｇ／Ｌに造粒・圧密化した。
【０２２８】
（球形化工程）
次に、この造粒・圧密化物をニュ−パワ−ミルに入れて水冷しながら、２１０００ｒｐｍで３６０秒粉砕し、同時に球形化し、軽装かさ密度４３９ｇ／Ｌの略球状複合粉末を得た。
【０２２９】
（焼成工程）
得られた粉末を石英ボ−トに入れて、管状炉で窒素ガスを流しながら、最高温度９００℃で１時間焼成する事でフェノ−ル樹脂の炭化を同時に行った。これにより、結晶性炭素（黒鉛由来）６０質量部、Ｓｉ３０質量部、非晶性炭素１０質量部（フェノ−ル樹脂由来のハ−ドカ−ボン）からなる略球状焼成粉を得た。
【０２３０】
その後、目開き４５μｍのメッシュを通し、軽装かさ密度５０５ｇ／の略球状焼成粉を得た。
【０２３１】
（コ−ルタ−ルピッチによる炭素被覆工程）
得らえた略球状焼成粉５０ｇとコ−ルタ−ルピッチ４０ｇを混合した後、キノリン４０ｇを加え、１０分間撹拌した後、以下の方法を用い焼成を行い、被覆を行った。
【０２３２】
（焼成工程）
窒素を流しながら（１３．４Ｌ／ｍｉｎ）、混合物を６００℃で２時間加熱することで、コ−ルタ−ルピッチをソフトカ−ボンへ変性させた。これにより、結晶性炭素（黒鉛由来）６０質量部、Ｓｉ３０質量部、非晶性炭素４０質量部（フェノ−ル樹脂由来のハ−ドカ−ボン１０質量部、コ−ルタ−ルピッチ由来のソフトカ−ボン３０質量部）からなるリチウム二次電池用複合活物質を得た。
【０２３３】
（解砕・篩工程）
得られたリチウム二次電池用複合活物質をスタンプミルにて解砕した後にボ−ルミルによって粉砕し、目開き４５μｍのメッシュを通し、軽装かさ密度４５３ｇ／Ｌ、粒径（Ｄ５０）が１２．５μｍの粉砕粉を得た。
【０２３４】
（気相コ−トによる炭素被覆工程）
得られた粉体を石英管内にセットし、ロ−タリ−ポンプにより管内を真空引きした後に管内に２００ＳＣＣＭの流量の窒素ガス及び、１００ＳＣＣＭの流量のエチレンガスを流し、電気ヒ−タ−で１０００℃まで加熱し、その状態を時間保持する事で炭素被覆を行った。炭素被覆による重量増は８．２重量％であり、これにより、結晶性炭素（黒鉛由来）６０質量部、Ｓｉ３０質量部、非晶性炭素４８質量部（フェノ−ル由来のハ−ドカ−ボン１０質量部、気相コ−ト由来のソフトカ−ボン３８質量部）からなるリチウム二次電池用複合活物質を得た。
【０２３５】
その物性は以下の通りである。粒径Ｄ５０：２４μｍ、Ｄ９０：４５μｍ、ＢＥＴ比表面積：６ｍ２／ｇ、平均細孔径：１５．６ｎｍ、開気孔体積：０．０２８ｃｍ３／ｇ、形状：略球状。
【０２３６】
得られたリチウム二次電池用複合活物質の断面ＳＥＭ観察を行ない、ＳＥＭ画像から空隙率を求めたところ、１％であり、Ｓｉ周辺には空隙がなかった。
【０２３７】
（リチウム二次電池用負極の作製と電池評価）
得られたリチウム二次電池用複合活物質９５．５重量％（固形分全量中の含有量。以下同じ。）に対して、導電助剤としてアセチレンブラック０．５重量％と、バインダとしてゲル化ポリアクリル酸４重量％と水とを混合して負極合剤含有スラリ−を調製した。
【０２３８】
得られたスラリ−を、アプリケ−タを用いて固形分塗布量が２．６ｍｇ／ｃｍ２になるように厚みが１８μｍの銅箔に塗布し、１１０℃で真空乾燥機にて０．５時間乾燥した。乾燥後、１４ｍｍφの円形に打ち抜き、圧力０．６ｔ／ｃｍ２の条件で一軸プレスし、さらに真空下、１１０℃で２時間熱処理して、厚みが２０μｍの負極合剤層を形成したリチウム二次電池用負極を得た。
【０２３９】
評価用セルは２５℃の恒温室にて、０．４４ｍＡの定電流で０．００５Ｖまで０．１Ｃで充電後、０．００５Ｖの定電圧で電流値が０．０２ｍＡになるまで０．０５Ｃで行ったところ、初回充電容量は１０７５ｍＡｈ／ｇとなった。その後、グロ−ブボックス内アルゴン雰囲気内で評価用セルを解体し、電極膜厚をマイクロメ−タ−で測定し、初回充電膨張率（（充電後電極膜厚／充電前電極膜厚ｘ１００））は２００％であった。
【０２４０】
【表１】
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【０２４１】
比較例１は、Ｓｉ化合物に高分子膜を被覆しなかったことから、リチウム二次電池用複
合活物質中の空隙体積が小さく膨張率が高く、なおかつ、初回充電時膨張率いものであっ
た、
【符号の説明】
【０２４２】
１  結晶性炭素
２  Ｓｉ化合物
３  空隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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