(57)【要約】【課題】初期充放電の容量ロスが少なく、初期充放電効率が良好で、初期充放電時及び高温保存時のガス発生量が少なく、安定性に優れサイクル特性の良好な非水系二次電池、当該二次電池に使用する負極及び当該負極の製造に使用する炭素材料を提供すること。【解決手段】等方的加圧処理された炭素質物と、ベーサル吸着性基及び、カチオン性基を有する有機化合物を含有することを特徴とする、非水系二次電池負極用炭素材料。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
等方的加圧処理された炭素質物と、ベーサル吸着性基及びカチオン性基を有する有機化合物とを含有することを特徴とする、非水系二次電池非水系二次電池負極用炭素材料。
【請求項２】
前記ベーサル吸着性基が、芳香族炭化水素、多環芳香族炭化水素、複素芳香族化合物、不飽和炭化水素からなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載の非水系二次電池負極用炭素材料。
【請求項３】
前記ベーサル吸着性基を有する有機化合物が、重量平均分子量が６００以上１００万以下の高分子化合物であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の非水系二次電池負極用炭素材料。
【請求項４】
前記カチオン性基が、第１級アミノ基及び／又は第２級アミノ基、３級アミノ基、４級アンモニウム基を有する有機化合物であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の非水系二次電池負極用炭素材料。
【請求項５】
イオン伝導性基を有する有機化合物をさらに含有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の非水系二次電池負極用炭素材料。
【請求項６】
前記イオン伝導性基が、オキシアルキレン基、スルホニル基、ホウ素、フッ素、カルボキシル基、カルボニル基、カーボネート基及びシアノ基からなる群より選択される少なくとも一種であることを特徴とする、請求項５に記載の非水系二次電池負極用炭素材料。
【請求項７】
前記イオン伝導性基を有する有機化合物が、下記一般式（１）：
【化１】
2014067641.tif 000010
（式中、Ｒ1及びＲ2は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、グリシジル基又はエポキシ基であり、ＡＯは、炭素原子数２〜５のオキシアルキレン基であり、ｎは、１〜５０の整数である）で表される化合物であることを特徴とする、請求項５又は６に記載の非水系二次電池負極用炭素材料。
【請求項８】
集電体と、該集電体上に形成された活物質層とを備え、該活物質層が請求項１〜７のいずれかに記載の非水系二次電池負極用炭素材料を含有することを特徴とする、非水系二次電池用負極。
【請求項９】
正極及び負極、並びに、電解質を備え、該負極が、請求項８に記載の非水系二次電池用負極であることを特徴とする、非水系二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水系二次電池負極用炭素材料、その材料を用いて形成される非水系二次電池用負極、及びその負極を備える非水系二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車等の開発等を背景に、高エネルギー密度型電池として、非水系二次電池である非水系二次電池の研究が盛んに行なわれている。非水系二次電池については、負極活物質として、黒鉛等の炭素材料を使用することが知られている。中でも、黒鉛化度の大きい黒鉛は、非水系二次電池用の負極活物質として用いた場合、黒鉛のリチウム吸蔵の理論容量である３７２ｍＡｈ／ｇに近い容量が得られ、さらに、コスト・耐久性にも優れることから、負極活物質として好ましいことが知られている。
【０００３】
上記のような炭素材料を非水系二次電池の負極活物質として使用した場合、通常、炭素材料の表面に、結着剤等に用いられる高分子化合物や非水系電解液との反応によってＳＥＩ（Solid  Electrolyte  Interface）と呼ばれる保護被膜が形成され、炭素材料と電解
液との接触が防止され、活性な炭素材料による電解液の分解等が抑制され、その結果、負極の化学的安定性が保たれることも知られている。
【０００４】
しかしながら、炭素材料を負極活物質として使用した非水系二次電池においては、ＳＥＩ被膜生成や、被膜生成時の副反応生成物としてのガス発生によって、初期充放電時の容量ロスが増大し、結果として高容量化に至らない上、電池性能の安定性が低下し、良好なサイクル特性が得られないといった問題点がある。
さらに、ＳＥＩ被膜による電解液の分解等の抑制も完全ではなく、黒鉛ないしは結晶化度の高い黒鉛質の炭素を負極活物質として用いると、非水系電解液として広く用いられている種々のカーボネート化合物が、電池の充電時に分解してガスを発生し、電池の内圧が高まり、電池が破裂するなどの問題が起きる。
【０００５】
上記の問題を解決するために、負極活物質である炭素材料を高分子などで被覆する技術が知られている。例えば、特許文献１には、炭素負極の表面にイオン伝導性高分子や水溶性高分子からなる被覆層が設けられている非水電解質二次電池が開示されている。この文献には、ポリエチレンオキサイド等のイオン伝導性高分子やポリビニルアルコール等の水溶性高分子からなる被覆層が、非水電解質層の分解抑制または非水電解質層の構成成分の分解生成物の負極表面上への堆積抑制等の機能を果たすことによって、非水電解質二次電池初期充放電効率が向上し、またサイクル特性も向上することが記載されている。
【０００６】
しかしながら、上記のような高分子では、炭素負極における炭素材料基材に対する接着性が不十分であり、非水電解質二次電池の初期放電効率、サイクル特性及び安定性が未だ不十分であった。
そこで接着性がよい官能基としてアミノ基が注目され、特許文献２には炭素材料基材に脂肪族アミノ基を側鎖に有する有機高分子を付着させてなる炭素材料が開示されている。この文献には、有機高分子としてポリアリルアミンが最も好ましく、効果としては有機高分子を付着させて表面改質することにより、非水系二次電池負極材料として使用した時の不可逆容量を低減することができる旨記載されている。
【０００７】
また特許文献３には、炭素材料と、該炭素材料を被覆する少なくとも第３級窒素原子を主鎖に有する有機高分子とで構成された電極材料が開示されている。この文献には有機高
分子としてポリエチレンイミンが最も好ましく、発明の効果としては炭素材料の比表面積を低下させること、放電特性等の改善が記載されている。
また特許文献４には、鱗状または鱗片状の天然黒鉛粒子に対し、澱粉の誘導体、粘性多糖類、水溶性セルロース誘導体、ポリウロニドおよび水溶性合成樹脂からなる群から選ばれる一つ以上の界面活性効果材料を吸着または被覆させてなる非水系二次電池の負極用黒鉛粒子が開示されている。界面活性効果材料の効果により、活物質と集電体の密着性が向上し、塗膜強度および塗膜密度が向上し、初期充放電効率・急速充放電特性・サイクル特性・高温保存性が改善することが当該文献に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１２０９９２号公報
【特許文献２】特開２００２−１１７８５１号公報
【特許文献３】特開２００７−９５４９４号公報
【特許文献４】特許３９０８８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、本発明者らの検討によると、特許文献１に記載の技術では、高分子が電解液中で膨潤してしまうことが一要因となり非水系二次電池の初期充放電効率が低く、また炭素負極に対する高分子被膜の接着性が不十分であることからサイクル特性も満足いくものではない。
特許文献２に記載の技術では、被膜のイオン伝導性が不十分であり負極抵抗が上昇する傾向にあるため、初期充放電効率向上効果が不十分であった。
【００１０】
特許文献３に記載の技術では、有機高分子の炭素材料への接着性が十分でなく、充放電の繰り返しや高温保存により有機高分子が剥離し、ガスが発生しやすい傾向にあった。
特許文献４に記載の技術では、被膜による黒鉛表面の保護効果が不十分であり、サイクル特性や高温保存性向上効果が十分に得られない傾向がある。
本発明は、かかる背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は、初期充放電の容量ロスが少なく、初期充放電効率が良好で、初期充放電時及び高温保存時のガス発生量が少なく、安定性に優れサイクル特性の良好な非水系二次電池、当該二次電池に使用する負極及び当該負極の製造に使用する炭素材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、実施例で使用されている化合物の特性や実験結果から、以下のようなメカニズムを推測した。すなわち、炭素材料において、等方的加圧処理された炭素質物に、ベーサル吸着性基を有する有機化合物とカチオン性基を有する有機化合物を含有させることで、前記ベーサル吸着性基を有する有機化合物が前記炭素質物のベーサル部に吸着してベーサル部を被膜することで、電解液の還元分解を抑制されると考えられる。さらに前記カチオン性基を有する有機化合物が前記炭素質物細孔部やエッジ面に多く存在する官能基に作用し、炭素質物表面の活性を抑制し、電解液の還元分解が抑制されると考えられる。
【００１２】
本発明者らは、これらの機構により初期充放電の容量ロスが少なく、初期充放電効率が良好で、初期充放電時及び高温保存時のガス発生量が少なく、安定性に優れサイクル特性の良好な非水系二次電池を提供可能な負極用炭素材料が得られることを見出し、本発明を完成するにいたった。
すなわち、本発明の要旨は、以下のとおりである。  本発明は、等方的加圧処理された炭素質物と、ベーサル吸着性基及びカチオン性基を有する有機化合物を含有することを特
徴とする、非水系二次電池負極用炭素材料に存する。ベーサル吸着基とカチオン性基は一つの化合物が有していてもよいし、ベーサル吸着基を有する有機化合物と、カチオン性基を有する有機化合物を二種類以上添加しても構わない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の炭素材料によれば、初期充放電の容量ロスが少なく、初期充放電効率が良好で、初期充放電時及び高温保存時のガス発生量が少なく、安定性に優れサイクル特性の良好な非水系二次電池及び当該二次電池に使用する負極を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について詳細に説明する。
［非水系二次電池負極用炭素材料］
本発明の非水系二次電池負極用炭素材料（以下単に「本発明の炭素材料」ともいう）は、炭素質物と、ベーサル吸着性基及びカチオン性基を有する有機化合物を含有する。以下、本発明の炭素材料における必須成分であるこれら各成分について説明し、さらにその他本発明の炭素材料が含有してもよい成分等について説明する。
【００１５】
＜炭素質物の種類＞
本発明における等方的加圧処理された炭素質物（以下、単に炭素質物という場合がある）は特に限定されず、当該基材として、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材料として公知のものを特に制限なく使用することができる。
前記炭素質物としては、例えば、黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛、非晶質炭素被覆黒鉛、黒鉛質物被覆黒鉛等）、非晶質炭素等が挙げられ、これらを単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。これらは、さらに、他の炭素材料の一種又は二種以上と組み合わせて使用することもできる。
【００１６】
（非晶質炭素）
前記非晶質炭素としては、例えば、バルクメソフェーズを焼成した粒子や、炭素前駆体を不融化処理し、焼成した粒子が挙げられる。
（黒鉛）
上記黒鉛は、商業的に容易に入手可能であり、理論上３７２ｍＡｈ／ｇの高い充放電容量を有し、他の負極活物質を用いた場合と比較して、高電流密度での充放電特性の改善効果が大きく見込めるため、好ましい。黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛のいずれをも用いることができる。黒鉛は、不純物の少ないものが好ましく、必要に応じて、種々の精製処理を施して用いることができる。黒鉛は、黒鉛化度の大きいものが好ましい。具体的には、Ｘ線広角回折法による（００２）面の面間隔（ｄ００２）が通常０．３３５ｎｍ以上であり、好ましくは０．３３９ｎｍ以下であり、また、通常０．３４０ｎｍ未満とすることができ、好ましくは０．３３７ｎｍ以下である。ｄ００２値が０．３４０ｎｍ未満であれば、適切な結晶性が得られ、本発明の炭素材料から得られる非水系二次電池の初期不可逆容量の増加が抑制できる。一方、０．３３５ｎｍは黒鉛の理論値である。
【００１７】
（天然黒鉛）
上記黒鉛のうち天然黒鉛としては、例えば、高純度化した鱗片状黒鉛や球形化処理を施した黒鉛が挙げられる。中でも、粒子の充填性や充放電負荷特性の観点から、球形化処理を施した球状黒鉛が特に好ましい。球形化処理に用いる装置としては、例えば、衝撃力を主体に、黒鉛炭素質物粒子の相互作用も含めた圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を繰り返し粒子に与える装置を用いることができる。具体的には、ケーシング内部に多数のブレードを設置したローターを有し、そのローターが高速回転することによって、内部に導入された炭素材に対して衝撃圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を与え、表面処理を行なう装置が好ましい。また、黒鉛を循環させることによって機械的作用を繰り返し与える
機構を有するものであるのが好ましい。好ましい装置として、例えば、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所社製）、クリプトロン（アーステクニカ社製）、ＣＦミル（宇部興産社製）、メカノフュージョンシステム（ホソカワミクロン社製）、シータコンポーザ（徳寿工作所社製）等が挙げられる。これらの中で、奈良機械製作所社製のハイブリダイゼーションシステムが好ましい。
【００１８】
前記装置を用いて処理する場合、例えば、回転するローターの周速度を通常３０〜１００ｍ／秒、４０〜１００ｍ／秒にするのが好ましく、５０〜１００ｍ／秒にするのがより好ましい。また、処理は、単に黒鉛を通過させるだけでも可能であるが、３０秒以上装置内を循環又は滞留させて処理するのが好ましく、１分以上装置内を循環又は滞留させて処理するのがより好ましい。
【００１９】
（人造黒鉛）
上記黒鉛のうち人造黒鉛としては、例えば、コールタールピッチ、石炭系重質油、常圧残油、石油系重質油、芳香族炭化水素、窒素含有環状化合物、硫黄含有環状化合物、ポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、天然高分子、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド、フルフリルアルコール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂などの有機物を焼成し、黒鉛化したものが挙げられる。焼成温度は、２５００℃以上、３２００℃以下の範囲とすることができ、焼成の際、珪素含有化合物やホウ素含有化合物などを黒鉛化触媒として用いることもできる。
【００２０】
また、黒鉛化度の小さい炭素質物も黒鉛として使用することができ、その例としては有機物を通常２５００℃未満の温度で焼成したものが挙げられる。前記有機物としては、コールタールピッチ、乾留液化油などの石炭系重質油；常圧残油、減圧残油などの直留系重質油；原油、ナフサなどの熱分解時に副生するエチレンタール等の分解系重質油などの石油系重質油；アセナフチレン、デカシクレン、アントラセンなどの芳香族炭化水素；フェナジンやアクリジンなどの窒素含有環状化合物；チオフェンなどの硫黄含有環状化合物；アダマンタンなどの脂肪族環状化合物；ビフェニル、テルフェニルなどのポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラールなどのポリビニルエステル類、ポリビニルアルコールなどの熱可塑性高分子などが挙げられる。
【００２１】
炭素質物の黒鉛化度の程度に応じて、焼成温度は通常６００℃以上であり、好ましくは９００℃以上、より好ましくは９５０℃以上であり、通常２５００℃未満であり、好ましくは２０００℃以下、より好ましくは１４００℃以下の範囲である。焼成の際、有機物に燐酸、ホウ酸、塩酸などの酸類、水酸化ナトリウム等のアルカリ類などを混合することもできる。
【００２２】
（非晶質炭素被覆黒鉛、黒鉛質物被覆黒鉛）
さらに上記黒鉛としては、上述の通り上記天然黒鉛や人造黒鉛以外に、非晶質炭素又は黒鉛質物で被覆した黒鉛が挙げられる。この被覆の態様はＳＥＭ写真等で確認することができる。
前記被覆は、例えば上述した天然黒鉛又は人造黒鉛を核黒鉛とし、炭素前駆体を被覆原料として用い、これらを混合、焼成することで実施することができる。前記炭素前駆体として、以下の（ａ）又は（ｂ）に記載の炭素材が好ましい。
【００２３】
（ａ）石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油、芳香族炭化水素、Ｎ環化合物、Ｓ環化合物、ポリフェニレン、有機合成高分子、天然高分子、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる群より選ばれた炭化可能な有機物
（ｂ）炭化可能な有機物を低分子有機溶媒に溶解させたもの
このような炭素前駆体を核黒鉛と混合、焼成するが、焼成温度を、通常６００℃以上、好ましくは７００℃以上、より好ましくは９００℃以上、通常２０００℃以下、好ましくは１５００℃以下、より好ましくは１２００℃以下とすると被覆として非晶質炭素が得られ、通常２０００℃以上、好ましくは２５００℃以上、通常３２００℃以下で熱処理を行うと被覆として黒鉛化物が得られる。前記非晶質炭素とは結晶性の低い炭素であり、前記黒鉛化物とは結晶性の高い炭素である。
本発明の炭素材料における炭素質物としては以上説明した黒鉛等が挙げられるが、さらにこの炭素質物は、Ｓｎ、Ｓｉ、Ａｌ、ＢｉなどのＬｉと合金化可能な金属を含んでいてもよい。
＜炭素質物の物性＞
本発明の非水系二次電池用炭素材料は等方的加圧処理（ＣＩＰ処理された）された炭素質物を含有する。また炭素質物は、その骨格中にリチウムイオンを吸蔵・放出することができる炭素物質であって、少なくとも等方的加圧処理された炭素質物を含んでいれば特に制限されないが、その例としては、種々の黒鉛が挙げられる。
【００２４】
前記黒鉛の形状は特に制限されず、球状、薄片状、繊維状、不定形粒子などから適宜選択して用いることができるが、好ましくは球状である。
前記黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛の何れを用いてもよい。黒鉛としては、不純物の少ないものが好ましく、必要に応じて種々の精製処理を施して用いる。
前記天然黒鉛としては、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土壌黒鉛等が挙げられる。前記鱗状黒鉛の産地は、主にスリランカであり、前記鱗片状黒鉛の産地は、マダガスカル、中国、ブラジル、ウクライナ、カナダ等であり、前記土壌黒鉛の主な産地は、朝鮮半島、中国、メキシコ等である。
【００２５】
これらの天然黒鉛の中で、土壌黒鉛は一般に粒径が小さいうえ、純度が低い。これに対して、鱗片状黒鉛や鱗状黒鉛は、黒鉛化度が高く不純物量が低い等の長所があるため、本発明において好ましく使用することができる。
また上記人造黒鉛としては、ピッチ原料を高温熱処理して製造した、コークス、ニードルコークス、高密度炭素質物等の黒鉛質粒子が挙げられる。
【００２６】
以上説明した天然黒鉛及び人造黒鉛のうち、低コストと電極作製のし易さの点で、天然黒鉛が本発明において好ましく用いられる。
前記天然黒鉛の中でも、本発明の効果を発揮する観点から、好ましくは球形化黒鉛であり、より好ましくは球形化天然黒鉛、更に具体的には、高純度化した鱗片状黒鉛に球形化処理を施した球形化天然黒鉛である。前記球形化処理の方法については後述する。
次に、本発明の非水系二次電池用炭素材料の構成成分である等方的加圧処理される前の炭素質物（本明細書では原料炭素質物ともいう）の各種特性について説明する。
【００２７】
（平均粒子径（ｄ５０））
原料炭素質物の平均粒子径（ｄ５０）は、通常５０μｍ以下とすることができ、また、通常１μｍ以上とすることができる。この範囲であれば、負極製造の際に、極板化した際に、負極形成材料の筋引きなどの工程上の不都合が生ずることを防止することができる。平均粒子径（ｄ５０）は、好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは２５μｍ以下であり、また、好ましくは４μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上である。
【００２８】
なお、本願明細書において、平均粒子径（ｄ５０）は、体積基準のメジアン径を意味する。具体的には、界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートの０．２質量％水溶液１０ｍＬに、試料０．０１ｇを懸濁させ、市販のレーザー回折／散乱式粒度分布測定装置に導入し、２８ｋＨｚの超音波を出力６０Ｗで１分間照射した後、測定装置における体積基準のメジアン径として測定した値として得ることができる。
【００２９】
（タップ密度）
原料炭素質物のタップ密度は、通常０．７ｇ／ｃｍ３以上、１ｇ／ｃｍ３以上がより好ましい。また、通常１．３ｇ／ｃｍ３以下、１．１ｇ／ｃｍ３以下が好ましい。タップ密度が低すぎると、非水系二次電池とした場合に高速充放電特性に劣り、タップ密度が高すぎると、粒子内炭素密度が上昇し、負極形成材料の圧延性に欠け、高密度の負極シートを形成することが難しくなる場合がある。
本発明において、タップ密度は、粉体密度測定器を用い、直径１．６ｃｍ、体積容量２０ｃｍ３の円筒状タップセルに、目開き３００μｍの篩を通して、試料を落下させて、セルに満杯に充填した後、ストローク長１０ｍｍのタップを１０００回行なって、その時の体積と試料の重量から求めた密度をタップ密度として定義する。
【００３０】
（ＢＥＴ法比表面積（ＳＡ））
原料炭素質物のＢＥＴ法で測定した比表面積は、通常１ｍ２／g以上とすることができ
、また、通常１１ｍ２／g以下とすることができる。この範囲であれば、Ｌｉが出入りす
る部位が十分で、非水系二次電池とした場合に良好な高速充放電特性・出力特性が得られ、活物質の電解液に対する活性を制御し、初期不可逆容量を小さくし、高容量化を容易に図ることができる。比表面積は、好ましくは１．２ｍ２／g以上、より好ましくは、１．
５ｍ２／ｇ以上であり、また、好ましくは１０ｍ２／ｇ以下、より好ましくは９ｍ２／ｇ以下、さらに好ましくは８ｍ２／ｇ以下である。
なお、本願明細書において、ＢＥＴ法比表面積は、比表面積測定装置を用いて、窒素ガス吸着流通法によりＢＥＴ５点法にて測定した値とする。
【００３１】
（Ｘ線パラメータ）
原料炭素質物のＸ線広角回折法による（００２）面の面間隔（ｄ００２）は、通常０．３３５ｎｍ以上とすることができ、また、０．３４０ｎｍ未満とすることができ、好ましくは０．３３９ｎｍ以下であり、より好ましくは０．３３７ｎｍ以下である。ｄ００２値が０．３４０ｎｍ未満であれば、適切な結晶性が得られ、非水系二次電池とした場合に初期不可逆容量の増加が抑制できる。一方、０．３３５ｎｍは黒鉛の理論値である。
【００３２】
（ラマンＲ値）
原料炭素質物のラマンＲ値は、１５８０ｃｍ−１付近のピークＰＡの強度ＩＡと、１３６０ｃｍ−１付近のピークＰＢの強度ＩＢとを測定し、その強度比Ｒ（Ｒ＝ＩＢ／ＩＡ）を算出して定義する。その値は通常０．０１以上１以下であり、０．６以下が好ましい。ラマンＲ値がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向し易くなり、負荷特性の低下を招く傾向がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶が乱れ、電解液との反応性が増し、非水系二次電池とした場合に効率の低下やガス発生の増加を招く傾向がある。
【００３３】
ラマンスペクトルはラマン分光器で測定できる。具体的には、測定対象粒子を測定セル内へ自然落下させることで試料充填し、測定セル内にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、測定セルをこのレーザー光と垂直な面内で回転させながら測定を行なう。
アルゴンイオンレーザー光の波長  ：５１４．５ｎｍ
試料上のレーザーパワー          ：２５ｍＷ
分解能                          ：４ｃｍ−１
測定範囲                        ：１１００ｃｍ−１〜１７３０ｃｍ−１
ピーク強度測定、ピーク半値幅測定：バックグラウンド処理、スムージング処理（単純平均によるコンボリューション５ポイント）
【００３４】
（等方的加圧処理された炭素質物の製造方法）
等方的加圧処理された炭素質物は種々の公知の方法により製造可能であり、その製造方法は特に制限されないが、ここでは、原料炭素質物として好ましく用いられる球形化天然黒鉛を用いた炭素質物の製造方法について説明する。
球形化天然黒鉛は天然黒鉛を球形化することで得られるものであるが、その球形化処理に用いる装置としては、例えば、衝撃力を主体に粒子の相互作用も含めた圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を繰り返し粒子に与える装置を用いることができる。
具体的には、ケーシング内部に多数のブレードを設置したローターを有し、そのローターが高速回転することによって、内部に導入された天然黒鉛原料に対して衝撃圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を与え、表面処理を行なう装置が好ましい。
【００３５】
球形化処理を施すことにより、鱗片状の天然黒鉛が折りたたまれる、もしくは周囲エッジ部分が球形粉砕されることにより球状とされた母体粒子に、粉砕により生じた主に５μｍ以下の微粉が付着する。また、球形化処理後の天然黒鉛の表面官能基量Ｏ／Ｃ値が通常１％以上、４％以下となるような条件で、球形化処理を行うことが好ましい。
この際には、機械的処理のエネルギーにより天然黒鉛表面の酸化反応を進行させ、天然黒鉛表面に酸性官能基を導入することができるよう、活性雰囲気下で球形化処理を行うことが好ましい。例えば前述の装置を用いて処理する場合は、回転するローターの周速度を３０〜１００ｍ／秒にすることが好ましく、４０〜１００ｍ／秒にすることがより好ましく、５０〜１００ｍ／秒にすることが更に好ましい。
【００３６】
等方的加圧処理する方法について、以下に好ましい製造方法を記載する。
等方的加圧処理された炭素質物を製造するためには、例えば、上述したような原料炭素質物（黒鉛粒子）を等方的に加圧処理(ＣＩＰ)して成型して製造することができる。なお、黒鉛粒子を等方的に加圧する処理することは、黒鉛粒子表面に凹凸を形成させて均一に粒子内空隙を減らすことで、所定の内部空隙率となるため好ましい。
加圧処理によって成型する方法は、特に限定されず、静水圧プレス機、ロールコンパクター、ロールプレス、プリケット機、及びタブレット機により、等方的に加圧処理することが好ましい。
【００３７】
また、必要があればロールに彫り込まれたパターンどおりに、黒鉛粒子を加圧と同時に成型することも可能である。また、黒鉛粒子間に存在する空気を排気し、真空プレスする方法も適用できる。
原料黒鉛粒子を加圧する圧力は、特に限定されるものではないが、通常５０ｋｇｆ／ｃｍ２以上、好ましくは１００ｋｇｆ／ｃｍ２、より好ましくは３００ｋｇｆ／ｃｍ２以上、更に好ましくは５００ｋｇｆ／ｃｍ２以上、特に好ましくは７００ｋｇｆ／ｃｍ２以上である。また、加圧処理の上限は特に限定されないが、通常２０００ｋｇｆ／ｃｍ２
以下、好ましくは１８００ｋｇｆ／ｃｍ２以下、より好ましくは１６００ｋｇｆ／ｃｍ２以下、更に好ましくは１５００ｋｇｆ／ｃｍ２以下である。
圧力が低すぎると、粒子内空隙量の減少、及び粒子表面における凹凸の形成が不十分になる傾向があり、圧力が高すぎると粉砕時に余計な力が必要となるため粒子が破壊され本来の特性を十分に発揮できなくなる傾向がある。
【００３８】
加圧する時間は、通常１分以上、好ましくは２分以上、より好ましくは３分以上、さらに好ましくは４分以上である。また、通常３０分以下、好ましくは２５分以下、より好ましくは２０分以下、更に好ましくは１５分以下である。時間が長すぎると、生産性が著しく低下してしまう傾向があり、時間が短すぎると十分に処理が施されない傾向がある。  必要に応じて、加圧処理された天然黒鉛を解砕する工程を行ってもよい。その形状は任意であるが、通常は平均粒径（ｄ５０）が２〜５０μｍの粒状とする。平均粒径が５〜３５μｍ、特に８〜３０μｍとなるように粉砕・分級することが好ましい。
（等方的加圧処理された炭素質物の物性）
等方的加圧処理された炭素質物の物性は、以下の物性を持つことが好ましい。
【００３９】
（ｉ）内部空隙率
等方的加圧処理された炭素質物の内部空隙率は通常１％以上、好ましくは３％以上、より好ましく５％以上、更に好ましくは７％以上である。また通常２０％以下、好ましくは１８％以下、より好ましくは１５％以下、更に好ましくは１２％以下である。この内部空隙率が小さすぎると粒子内の液量が少なくなり、充放電特性が悪化する傾向があり、内部空隙率が大きすぎると、電池にした時の粒子間空隙が少なく液の拡散が不十分になる傾向がある。
内部空隙率の算出方法は、得られた細孔分布（積分曲線）を元に、例えば、接線を引き、接線と積分曲線の分岐点を求め、それよりも小さい細孔容積を粒子内細孔量（ｃｍ３／ｇ）として定義する。得られた粒子内細孔量と黒鉛の真密度から粒子内細孔量を算出した。算出に用いた黒鉛の真密度は一般的な黒鉛の真密度である２．２６ｇ／ｃｍ３を用いた。算出式を式１に示した。
式１：内部空隙率＝[粒子内細孔量／｛粒子内細孔量＋（１／黒鉛の真密度）]×１００
【００４０】
（ｉｉ）平均粒径（ｄ５０）に対する凹部分の直径Ｄの比率（凹部分の直径Ｄ／ｄ５０）
等方的加圧処理された炭素質物のｄ５０に対する凹部分の直径Ｄの比率である（凹部分の直径Ｄ／ｄ５０）は通常０．１５倍以上、好ましくは０．２倍以上、より好ましくは０．３倍以上である。また、通常７倍以下、好ましくは５倍以下、より好ましくは３倍以下である。凹部分の直径Ｄ／ｄ５０の比率が大きすぎると粒子が偏平になりやすくなり電極にした際に電極と平行方向に配向しやすくなる傾向にある。また等方的加圧処理された炭素質物の凹部分の直径Ｄ／ｄ５０の比率が小さすぎると、電極にした際に粒子同士の接触性が悪くなり十分なサイクル特性が得られない傾向にある。
等方的加圧処理された炭素質物の凹部分の直径ＤはＳＥＭ画像を用いて算出した。
まず、ＳＥＭ画像の測定方法は株式会社キーエンス社製  ＶＥ−７８００を用い、加速電圧５ｋＶで測定する。
【００４１】
得られた等方的加圧処理された炭素質物のＳＥＭ画像の表面の凹を円であると仮定し、その時の直径を等方的加圧処理された炭素質物の凹部分の直径Ｄとした。そして下記測定方法で測定した等方的加圧処理された炭素質物のｄ５０を用いて（凹部分の直径Ｄ／ｄ５０）を算出する。
凹部分の直径Ｄは、通常０．１μｍ以上、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、更に好ましくは１０μｍ以上であり、通常１００μｍ以下、好ましくは７０μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下、更に好ましくは３０μｍ以下である。この直径Ｄが大きすぎると凹凸が大きすぎるため、偏平粒子になってしまい電極にした際に電極に対して並行に配向してしまう傾向があり、直径Ｄが小さすぎると粒子間の接触性が悪くなる傾向がある。
【００４２】
また、等方的加圧処理された炭素質物の平均粒径（ｄ５０）は、通常５μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは１５μｍ以上であり、通常４０μｍ以下、好ましくは３５μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下である。平均粒径が小さすぎると、比表面積が小さくなり不可逆容量の増加を防ぎにくくなる傾向がある。また、平均粒径が大きすぎると、電解液と炭素質物被覆黒鉛（ｂ）の粒子との接触面積が減ることによる急速充放電性の低下を防ぎにくくなる。
【００４３】
平均粒径ｄ５０の測定方法は、まず、界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート（例として、Ｔｗｅｅｎ２０（登録商標））の０．２質量％水溶液１０ｍＬに、サンプル０．０１ｇを懸濁させ、市販のレーザー回折／散乱式粒度分布測定装置「
ＨＯＲＩＢＡ製ＬＡ−９２０」に導入し、２８ｋＨｚの超音波を出力６０Ｗで１分間照射した後、測定装置における体積基準のメジアン径として測定したものを、ｄ５０とする。
【００４４】
（ｉｖ）Ｘ線パラメータ
等方的加圧処理された炭素質物の学振法によるＸ線回折で求めた等方的加圧処理された炭素質物の結晶子サイズ（Ｌｃ）、（Ｌａ）は、３０ｎｍ以上であることが好ましく、中でも１００ｎｍ以上であることが更に好ましい。結晶子サイズがこの範囲であれば、等方的加圧処理された炭素質物に充電可能なリチウム量が多くなり、高容量を得易いので好ましい。
【００４５】
（ｖ）ラマンＲ値、ラマン半値幅
等方的加圧処理された炭素質物のラマンＲ値は、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトル法を用いて測定した値であり、通常０．０１以上、好ましくは０．０３以上、更に好ましくは０．１以上であり、また、通常１．５以下であり、好ましくは１．２以下、更に好ましくは１以下、特に好ましくは０．５以下である。
ラマンＲ値が小さすぎると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってＬｉが層間に入るサイトが少なくなる傾向がある。即ち、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向しやすくなり、負荷特性の低下を招く場合がある。特に、ラマンＲ値が０．１以上であると、負極表面に好適な被膜を形成し、これにより保存特性やサイクル特性、負荷特性を向上させることができより好ましい。
【００４６】
一方、ラマンＲ値が大きすぎると、粒子表面の結晶性が低下し、非水系電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く傾向がある。
また、負極活物質の１５８０ｃｍ−１付近のラマン半値幅は特に制限されないが、通常１０ｃｍ−１以上、好ましくは１５ｃｍ−１以上であり、また、通常１００ｃｍ−１以下、好ましくは８０ｃｍ−１以下、更に好ましくは６０ｃｍ−１以下、特に好ましくは４０ｃｍ−１以下である。
【００４７】
ラマン半値幅が大きすぎると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってＬｉが層間に入るサイトが少なくなる傾向がある。即ち、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向しやすくなり、負荷特性の低下を招く傾向がある。一方、ラマン半値幅が大きすぎると、粒子表面の結晶性が低下し、非水系電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く傾向がある。
【００４８】
ラマンスペクトルの測定は、ラマン分光器（日本分光社製ラマン分光器）を用いて、試料を測定セル内へ自然落下させて充填し、セル内のサンプル表面にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、セルをレーザー光と垂直な面内で回転させることにより行なう。得られるラマンスペクトルについて、１５８０ｃｍ−１付近のピークＰＡ  の強度ＩＡ  と、１３６０ｃｍ−１付近のピークＰＢの強度ＩＢとを測定し、その強度比Ｒ（Ｒ＝ＩＢ／ＩＡ）を算出する。該測定で算出されるラマンＲ値を、本発明の負極活物質のラマンＲ値と定義する。また、得られるラマンスペクトルの１５８０ｃｍ−１付近のピークＰＡの半値幅を測定し、これを本発明の負極活物質のラマン半値幅と定義する。
【００４９】
また、上記のラマン測定条件は、次の通りである。
・アルゴンイオンレーザー波長  ：５１４．５ｎｍ
・試料上のレーザーパワー      ：１５〜２５ｍＷ
・分解能                      ：１０〜２０ｃｍ−１
・測定範囲                    ：１１００ｃｍ−１〜１７３０ｃｍ−１
・ラマンＲ値、ラマン半値幅解析：バックグラウンド処理・スムージング処理          
：単純平均、コンボリューション５ポイント
【００５０】
（ｖｉ）ＢＥＴ比表面積
等方的加圧処理された炭素質物のＢＥＴ比表面積（ＳＡ）は、ＢＥＴ法を用いて測定した比表面積の値であり、通常０．１ｍ２ ・ｇ−１以上、好ましくは０．７ｍ２ ・ｇ−１以上、更に好ましくは１．０ｍ２ ・ｇ−１以上、特に好ましくは１．５ｍ２ ・ｇ−１以上であり、また、通常２０ｍ２  ・ｇ−１以下、好ましくは１７ｍ２ ・ｇ−１以下、更
に好ましくは１４ｍ２ ・ｇ−１以下、特に好ましくは１０ｍ２ ・ｇ−１以下である。
【００５１】
ＢＥＴ比表面積の値が小さすぎると、充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなりやすく、リチウムが電極表面で析出しやすくなり、安定性が低下する傾向がある。一方、ＢＥＴ比表面積の値が大きすぎると、非水系電解液との反応性が増加し、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい傾向がある。
ＢＥＴ法による比表面積の測定は、表面積計（大倉理研製全自動表面積測定装置）を用いて、試料に対して窒素流通下３５０℃で１５分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が０．３となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用いて、ガス流動法による窒素吸着ＢＥＴ１点法によって行なう。該測定で求められる比表面積を、本発明の等方的加圧処理された炭素質物のＢＥＴ比表面積と定義する。
【００５２】
（ｖｉｉ）タップ密度
等方的加圧処理された炭素質物のタップ密度は、通常０．１ｇ・ｃｍ−３以上、好ましくは０．５ｇ・ｃｍ−３以上、更に好ましくは０．７ｇ・ｃｍ−３以上、特に好ましくは１ｇ・ｃｍ−３以上であり、また、通常２ｇ・ｃｍ−３以下、好ましくは１．８ｇ・ｃｍ−３以下、更に好ましくは１．６ｇ・ｃｍ−３以下である。タップ密度が小さすぎると、負極とした場合に充填密度が上がり難く、高容量の電池を得にくくなる傾向がある。また、タップ密度が大きすぎると、電極中の粒子間の空隙が少なくなり過ぎ、粒子間の導電性が確保され難くなり、好ましい電池特性が得られにくい傾向がある。  タップ密度の測定は、目開き３００μｍの篩を通過させて、２０ｃｍ３のタッピングセルに試料を落下させてセルの上端面まで試料を満たした後、粉体密度測定器（例えば、セイシン企業社製タップデンサー）を用いて、ストローク長１０ｍｍのタッピングを１０００回行なって、その時の体積と試料の質量からタップ密度を算出する。該測定で算出されるタップ密度を、本発明の等方的加圧処理された炭素質物のタップ密度として定義する。
【００５３】
（ｖｉｉｉ）配向比
等方的加圧処理された炭素質物の粉体の配向比は、通常０．００５以上、好ましくは０．０１以上、更に好ましくは０．０１５以上であり、また、通常０．６以下、好ましくは０．５以下、より好ましくは０．４以下である。配向比が小さすぎる、上記範囲を下回ると、高密度充放電特性が低下する傾向場合がある。なお、上記範囲の通常の上限は、炭素質材料の配向比の理論上限値である。
【００５４】
配向比は、試料を加圧成型してからＸ線回折により測定する。試料０．４７ｇを直径１７ｍｍの成型機に充填し５８．８ＭＮ・ｍ−２で圧縮して得た成型体を、粘土を用いて測定用試料ホルダーの面と同一面になるようにセットしてＸ線回折を測定する。得られた炭素の（１１０）回折と（００４）回折のピーク強度から、（１１０）回折ピーク強度／（００４）回折ピーク強度で表わされる比を算出する。該測定で算出される配向比を、本発明の等方的加圧処理された炭素質物の配向比と定義する。
【００５５】
Ｘ線回折測定条件は次の通りである。なお、「２θ」は回折角を示す。
・ターゲット：Ｃｕ（Ｋα線）グラファイトモノクロメーター
・スリット  ：
発散スリット＝０．５度
受光スリット＝０．１５ｍｍ
散乱スリット＝０．５度
・測定範囲及びステップ角度／計測時間：
（１１０）面：７５度≦２θ≦８０度  １度／６０秒
（００４）面：５２度≦２θ≦５７度  １度／６０秒
【００５６】
（２）等方的加圧処理された炭素質物の形状
本発明における等方的加圧処理された炭素質物は以下の形状を示すものが好ましい。等方的加圧処理された炭素質物は、表面に凹凸を有していることが好ましい。凸部分とは、球形化黒鉛の丸みをそのまま維持した部分のことであり、凹部分とは、加圧処理、好ましくは等方的加圧処理（ＣＩＰ処理）により他黒鉛粒子によって圧縮された部分のことを意味する。これらの形状はＳＥＭ画像等を用いて確認することができる。
【００５７】
（被覆処理）
本発明に使用される炭素質物は、炭素質物でその表面の少なくとも一部が被覆されたものを用いてもよい。この被覆の態様はＳＥＭ写真等で確認することができる。また、等方的加圧していない黒鉛粒子を核黒鉛とし、炭素質物を得るための炭素前駆体を被覆原料として用い、これらを混合した後に、等方的に加圧処理した後焼成してもよいし、焼成後に等方的に加圧処理を行ってもよい。
【００５８】
＜ベーサル吸着性基を有した有機化合物＞
次に、本発明の炭素材料に含まれるベーサル吸着性基を有した有機化合物について説明する。ベーサル吸着性基とは、芳香族炭化水素、多環芳香族炭化水素、複素芳香族化合物、不飽和炭化水素のように、π電子が共役して共鳴構造をとることのできる構造である。
このような構造によって、ベーサル吸着性基を有した有機化合物は炭素質物のベーサル面に吸着及び／又は結合して、ベーサル部に形成される被膜の剥離を抑制し、その結果ベーサル部欠陥における電解液の還元分解が低減されると考えられる。これにより本発明の炭素材料を使用して得られる非水系二次電池において、初期充放電の容量ロスが低減されて良好な初期充放電効率が得られ、またガスの発生が抑制される。
【００５９】
ベーサル吸着性基を有した有機化合物が炭素質物のベーサル面に吸着及び／又は結合している形態を確認する方法としては、アルゴン、窒素、ヘキサン、トルエン、2,2,3-トリメチルブタン等の各種ガス吸着量測定により該有機化合物の吸着及び／又は結合量を算出する方法や、電界放射型走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型Ｘ線（ＳＥＭ−ＥＤＸ）分析、透過型電子顕微鏡−エネルギー分散型Ｘ線（ＴＥＭ−ＥＤＸ）分析などの方法が挙げられる。
【００６０】
前記このようなベーサル吸着基としては、芳香族炭化水素、多環芳香族炭化水素、複素芳香族化合物、不飽和炭化水素、長鎖アルキルが挙げられる。具体的には、フラン、ピロール、イミダゾール、チオフェン、ホスホール、ピラゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、ベンゼン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、インドール、イソインドール、ベンゾチオフェン、ベンゾホスホール、ベンゾイミダゾール、プリン、インダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾイソオキサゾール、ベンゾチアゾール、ナフタレン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、アントラセン、ピレン、アルケン、アルカン、長鎖アルキル等が挙げられる。
【００６１】
次に、ベーサル吸着性基を有した有機化合物は、電解液への溶解性を抑制する観点から
、イオン性基を有していることが好ましい。イオン性基とは、水中でアニオンまたは、カチオンを生じうる基であり、その例としてはカルボキシル基、スルホ基、メトキシ基、リン酸基及びホスホン酸基、アミノ基、並びにそれらの塩が挙げられる。前記塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、等が挙げられる。
【００６２】
また、ベーサル吸着性基を有した有機化合物は低分子化合物であっても、ポリマー形態の高分子化合物、共重合体であってもよいが、ガスの発生を効果的に抑制する観点からは、高分子化合物または、共重合体であることが好ましい。
前記低分子化合物の例としては、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸リチウム、ナフタレンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンカルボン酸、ナフタレンカルボン酸リチウム、ナフタレンカルボン酸ナトリウム、ベンゼンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、アントラセンスルホン酸、アントラセンスルホン酸ナトリウムが挙げられる。
【００６３】
また、前記高分子化合物の重量平均分子量は特に制限されないが、通常６００以上、好ましくは１０００以上、より好ましくは２０００以上、更に好ましくは２５００以上である。一方前記重量平均分子量は、通常１００万以下、好ましくは５０万以下、より好ましくは３０万以下、更に好ましくは２０万以下である。なお、本明細書において、数平均分子量・重量平均分子量は、以下の測定方法で測定した値とする。
【００６４】
（測定方法）
下記条件によるサイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）による。
カラム充填剤：ポリスチレンゲル
検出器：ＵＶあるいはＲＩ
溶媒：ジメチルスルホキシド
流速：０．２５ｍＬ／ｍｉｎ
温度：４０℃
キャリブレーションの際の標準物質：ポリエチレングリコール
【００６５】
好ましい高分子化合物としては、イオン性基（好ましくはカルボン酸基又はスルホ基あるいはそれらの塩）とベーサル吸着性基とを有するポリマーが挙げられる。当該ポリマーを構成する構造単位が由来するモノマーとしては、アニオン性基、及び／又はカチオン性基とベーサル吸着性基を有するモノマーが挙げられる。また前記ポリマーは、前記モノマーとアニオン性基及び芳香環のいずれも有さないモノマーとの共重合体であってもよいし、イオン性基を有し、ベーサル吸着性基を有さないモノマーと、ベーサル吸着性基を有し、イオン性基を有さないモノマーとの共重合体であってもよいし、さらにこれらのモノマーと、イオン性基及びベーサル吸着性基を有するモノマー並びに／又はイオン性基及び芳香環のいずれも有さないモノマーとの共重合体であってもよい。
【００６６】
前記イオン性基とベーサル吸着性基とを有するモノマーの例としては、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸リチウム、スチレンスルホン酸ナトリウム、ポリメトキシスチレン、安息香酸ビニル及び安息香酸ビニルの塩が挙げられる。
前記イオン性基及び芳香環のいずれも有さないモノマーとしては、アルキルモノマー、オキシエチレンモノマー、オキシプロピレンモノマー及びビニルモノマーなどが挙げられる。
【００６７】
更に、前記イオン性基を有し、ベーサル吸着性基を有さないモノマーの例としては、ビニルスルホン酸、ビニルスルホン酸リチウム、ビニルスルホン酸ナトリウム、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸リチウム等、メタクリル酸、メタクリル酸ナトリウム及びメタクリル酸リチウム等が挙げられ、
前記芳香環を有し、イオン性基を有さないモノマーの例としては、スチレン、ベンジルア
クリレート及びベンジルメタクリレート等が挙げられる。
【００６８】
このようなモノマーに由来する構造単位を含むポリマーの具体的な例としては、スチレン−ビニルスルホン酸共重合体、スチレン−ビニルスルホン酸ナトリウム共重合体、スチレン−ビニルスルホン酸リチウム共重合体、ポリスチレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸リチウム、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、スチレン−スチレンスルホン酸共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸リチウム共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体、ポリビニル安息香酸、ポリビニル安息香酸リチウム、ポリビニル安息香酸ナトリウム、スチレン‐ビニル安息香酸共重合体、スチレン‐ビニル安息香酸リチウム共重合体、スチレン‐ビニル安息香酸ナトリウム共重合、ポリビニルアミン−ポリスチレンスルホン酸共重合体、ポリアリルアミン−ポリスチレンスルホン酸共重合体、ポリビニルアニリン、ポリビニルアニリン−スチレン共重合、ポリビニルアニリン−スチレンスルホン酸共重合体等が挙げられ、ガスの発生を効果的に抑制する観点から、ポリスチレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸リチウム、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、スチレン‐スチレンスルホン酸共重合体、スチレン‐スチレンスルホン酸リチウム共重合体、スチレン‐スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体、ポリビニル安息香酸、ポリビニル安息香酸リチウム、ポリビニル安息香酸ナトリウム、スチレン‐ビニル安息香酸共重合体、スチレン‐ビニル安息香酸リチウム共重合体及びスチレン‐ビニル安息香酸ナトリウム共重合体が好ましく、ポリスチレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸リチウム、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、スチレン−スチレンスルホン酸リチウム共重合体及びスチレン−スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体がより好ましく、中でもポリスチレンスルホン酸リチウム、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、スチレン−スチレンスルホン酸リチウム共重合体及びスチレン−スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体が特に好ましい。
【００６９】
また、本発明の炭素材料においてベーサル吸着性基を有した有機化合物は、炭素質物１００質量部に対して通常０．１〜１０質量部、好ましくは０．１〜５質量部、より好ましくは０．１〜３質量部含有されている。０．１質量部未満では有機化合物（Ｘ）の効果が十分に発揮されない場合があり、一方１０質量部を超えると、炭素材料の電気抵抗が上昇し、非水系二次電池の充放電効率やレート特性が低下する場合がある。
以上説明したベーサル吸着性基を有した有機化合物は、市販されており、また公知の方法により合成することもでき、本発明において１種単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００７０】
＜カチオン性基を有する有機化合物＞
本発明の炭素材料に含まれるカチオン性基を有する有機化合物は、カチオン性基を有している。カチオン性基とは、水中でカチオンを生じうる基であって、その例としては、窒素原子を有する官能基（例えばアミノ基、４級アンモニウム基）が挙げられる。
カチオン性基を有する有機化合物は、本発明の炭素材料において、前記炭素質物細孔部やエッジ面に多く存在する官能基に作用し、炭素質物表面の活性を抑制し、電解液の還元分解が抑制されると考えられる。これにより、非水系二次電池においてガスの発生が効果的に抑制され、優れた安定性及びサイクル特性が発揮されるなどの効果が奏される。
【００７１】
カチオン性基を有する有機化合物が炭素質物のエッジ面に吸着及び／又は結合する形態を確認する方法としては、アルゴン、窒素、ヘキサン、トルエン、2,2,3-トリメチルブタン等の各種ガス吸着量測定により該有機化合物の吸着及び／又は結合量を算出する方法や、電界放射型走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型Ｘ線（ＳＥＭ−ＥＤＸ）分析、透過型電子顕微鏡−エネルギー分散型Ｘ線（ＴＥＭ−ＥＤＸ）分析などの方法が挙げられる。
【００７２】
本発明においてカチオン性基を有する有機化合物は低分子化合物であっても高分子化合
物であってもよいが、上記の効果の点からは高分子化合物であることが好ましい。そのような高分子化合物としては、第１級アミノ基及び／又は第２級アミノ基、第３級アミノ基を有する構造単位を含む単独重合体ならびに共重合体が挙げられる。
また、前記高分子化合物は、エチレン性不飽和基含有アミンのホモポリマー及び／又はコポリマーであってもよく、そのようなエチレン性不飽和基含有アミンから誘導される単位としては、下記一般式（２）：
【００７３】
【化１】
2014067641.tif 000002
【００７４】
（式中、Ｒ１１〜Ｒ１３は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数１〜６のアルキル基であり、Ｒ１４は、単結合又は炭素原子数１〜６のアルキレン基であり、Ｒ１５及びＲ１６は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子１〜６のアルキル基である）で示される単位、及び
下記一般式（３）：
【００７５】
【化２】
2014067641.tif 000003
【００７６】
（式中、Ｒ２１〜Ｒ２４は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数１〜６のアルキル基であり、Ｒ２５及びＲ２６は、それぞれ独立して、炭素原子数１〜６のアルキレン基であり、Ｒ２７は、水素原子又は炭素原子数１〜６のアルキル基である）で示される単位が挙げられる。
式（２）及び（３）における炭素原子数１〜６のアルキル基は、直鎖状であっても、分岐状であってもよく、その例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられ、好ましくはメチル基である。
【００７７】
式（２）及び（３）における炭素原子数１〜６のアルキレン基は、直鎖状であっても、分岐状であってもよく、その例としては、メチレン、エチレン等が挙げられ、好ましくはメチレン基である。
式（２）において、Ｒ１１〜Ｒ１３は、好ましくは、水素原子又はメチル基であり、より好ましくは、水素原子であり、Ｒ１４は、好ましくは、単結合又はメチレン基であり、Ｒ１５及びＲ１６は、好ましくは、水素原子又はメチル基であり、より好ましくは水素原子である。中でも、Ｒ１１〜Ｒ１３が水素原子であり、Ｒ１４が、単結合又はメチレン基であり、Ｒ１５及びＲ１６が水素原子である、式（２）の単位が好ましい。
【００７８】
式（３）において、Ｒ２１〜Ｒ２４は、好ましくは、水素原子又はメチル基であり、より好ましくは水素原子であり、Ｒ２５及びＲ２６は、好ましくは、メチレン基であり、Ｒ２７は、好ましくは、水素原子又はメチル基であり、より好ましくは水素原子である。中でも、Ｒ２１〜Ｒ２４が水素原子であり、Ｒ２５及びＲ２６がメチレン基であり、Ｒ２７が水素原子である、式（３）の単位が好ましい。
【００７９】
エチレン性不飽和基含有アミンのホモポリマー及び／又はコポリマーであるカチオン性基を有する有機化合物は、式（２）の単位又は式（３）の単位のいずれかで構成されていてもよく、あるいは式（２）及び式（３）の単位の両方で構成されていてもよい。さらに、前記カチオン性基を有する有機化合物は、式（２）及び式（３）の単位以外の単位を含んでいてもよく、そのような単位として例えば、マレイン酸、アクリルアミド、二酸化硫黄から誘導される単位が挙げられる。
【００８０】
このようなカチオン性基を有する有機化合物としては、ビニルアミン、アリルアミン又はそれらの誘導体のホモポリマー及びコポリマーからなる群より選択することが好ましい。ビニルアミン、アリルアミン及びそれらの誘導体としては、例えば、ビニルアミン、Ｎ−アルキル置換ビニルアミン（Ｎ−メチルビニルアミン等）、Ｎ，Ｎ−ジアルキル置換ビニルアミン（Ｎ，Ｎ−ジメチルビニルアミン等）、ジビニルアミン、Ｎ−アルキル置換ジビニルアミン（Ｎ−メチルジビニルアミン等）、アリルアミン、Ｎ−アルキル置換アリルアミン（Ｎ−メチルアリルアミン等）、Ｎ，Ｎ−ジアルキル置換アリルアミン（Ｎ，Ｎ−ジメチルアリルアミン等）、ジアリルアミン、Ｎ−アルキル置換ジアリルアミン（Ｎ−メチルジアリルアミン等）が挙げられる。
【００８１】
前記カチオン性基を有する有機化合物として、上記のいずれかのホモポリマー、上記の２種以上のコポリマー、又は上記の１種以上と他成分の１種以上のコポリマー等を使用することができる。他成分として、マレイン酸、アクリルアミド、二酸化硫黄等を使用してもよい。そのような他成分を使用して得られるコポリマーとして例えば、ジアリルアミン−マレイン酸コポリマーが挙げられる。
【００８２】
非水系二次電池の初期充放電効率の点からは、好ましくはビニルアミン、アリルアミン、Ｎ−アルキル置換アリルアミン（Ｎ−メチルアリルアミン等）、Ｎ，Ｎ−ジアルキル置換アリルアミン（Ｎ，Ｎ−ジメチルアリルアミン等）又はジアリルアミンのホモリマー又はコポリマーであり、より好ましくは、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、ポリ−Ｎ−メチルアリルアミン、ポリ−Ｎ，Ｎ−ジメチルアリルアミン、ポリジアリルアミン又はポリＮ−メチルジアリルアミンであり、最も好ましくはポリビニルアミン又はポリアリルアミンである。
【００８３】
以上説明した高分子化合物であるカチオン性基を有する有機化合物は、酢酸塩、塩酸塩、硫酸塩、アミド硫酸塩、アンモニウム塩等の塩の形態であってもよい。また、アミン部分が部分尿素化等変性されたものであってもよい。
さらに高分子化合物であるカチオン性基を有する有機化合物の数平均分子量は、通常１５０以上５０万以下であり、好ましくは、５００以上２５万以下であり、より好ましくは１５００以上１５万以下であり、さらに好ましくは２５００以上１０万以下である。また、その重量平均分子量は、通常２００以上１００万以下であり、好ましくは１０００以上５０万以下であり、より好ましくは２０００以上３０万以下であり、さらに好ましくは２５００以上２０万以下である。
【００８４】
以上説明したカチオン性基を有する有機化合物は、公知の化合物であって市販されており、また公知の方法により製造できる。カチオン性基を有する有機化合物は、本発明において１種単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
また、カチオン性基を有する有機化合物は、炭素質物１００質量部に対して通常０．０１〜１０質量部、好ましくは０．０５〜５質量部、より好ましくは０．１〜３質量部含まれる。含有量が０．０１質量部未満では、カチオン性基を有する有機化合物の効果が発揮されない場合があり、一方１０質量部を超えると、非水系二次電池の負極抵抗が増大する場合がある。
【００８５】
＜その他の成分＞
本発明の炭素材料は、以上説明した炭素質物、ベーサル吸着性基及びカチオン性基を有する有機化合物を必須成分として含み、さらに必要に応じて、以下に説明するイオン伝導性基を有する有機化合物等のその他の成分を含んでいてもよい。
【００８６】
（イオン伝導性基を有する有機化合物）
本発明の炭素材料は、イオン伝導性基を有する有機化合物を含有していてもよい。このイオン伝導性基の作用により、本発明の炭素材料を使用して製造される非水系二次電池において、負極抵抗の上昇が抑制される。
前記イオン伝導性基として具体的には、オキシアルキレン基、スルホニル基、ホウ素、フッ素、カルボキシル基、カルボニル基、カーボネート基及びシアノ基が挙げられ、イオン伝導性基を有する有機化合物はこれらより選択される少なくとも一種を有していることが好ましい。
このようなイオン伝導性基を有する有機化合物は、上記イオン伝導性基の中でも特に、オキシアルキレン基を有することが好ましく、そのようなイオン伝導性基を有する有機化合物の例としては、下記一般式（１）：
【００８７】
【化３】
2014067641.tif 000004
【００８８】
（式中、Ｒ1及びＲ2は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アリール基、アルキル基、グリシジル基：
【００８９】
【化４】
2014067641.tif 000005
【００９０】
又はエポキシ基：
【００９１】
【化５】
2014067641.tif 000006
【００９２】
であり、
ＡＯは、炭素原子数２〜５のオキシアルキレン基であり、ｎは、１〜５０の整数である）
で表される化合物が挙げられる。このようなイオン伝導性基を有する有機化合物は、Ｌｉ配位性を有し、電解液に溶媒和したＬｉからの脱溶媒和を促進し、また、負極抵抗の上昇を抑制することができる。
【００９３】
なお、一般式（１）の化合物はカチオン性基を有する有機化合物と反応することができる。イオン伝導性基を有する有機化合物がそのようなカチオン性基を有する有機化合物と反応する化合物である場合には、本発明の炭素材料は、カチオン性基を有する有機化合物及びイオン伝導性基を有する有機化合物を、それぞれ未反応の状態で含有していてもよいし、これらが反応した反応生成物として含有していてもよいし、反応生成物及び未反応のものの両方が存在する状態で含有していてもよい。
【００９４】
式（１）におけるＲ１及びＲ２は、非水系二次電池の初期充放電効率の点から、水素原子、アルキル基、カルボキシル基、エポキシ基、グリシジル基が好ましく、より好ましくは、カルボキシル基、エポキシ基、グリシジル基であり、さらに好ましくは、エポキシ基、グリシジル基である。
式（１）におけるＡＯは、炭素原子数２〜５のオキシアルキレン基であり、負極抵抗の点から、好ましくはオキシエチレン基又はオキシプロピレン基である。
【００９５】
Ｒ１及びＲ２とＡＯの好ましい組み合わせとしてはＲ１及びＲ２が水素原子、アルキル基、カルボキシル基、エポキシ基、グリシジル基、ＡＯが炭素原子数２〜５のオキシアルキレン基である組み合わせが挙げられ、より好ましくはＲ１及びＲ２がアルキル基、カルボキシル基、エポキシ基、グリシジル基、ＡＯが炭素原子数２〜５のオキシアルキレン基であり、更に好ましくはＲ１及びＲ２がカルボキシル基、エポキシ基、グリシジル基ＡＯがオキシエチレン基又はオキシプロピレン基であり、最も好ましいのはＲ１及びＲ２がエポキシ基、グリシジル基、ＡＯがオキシエチレン基又はオキシプロピレン基の組み合わせである。
【００９６】
式（１）におけるｎは、オキシアルキレン基の数を表し、負極抵抗の点から、好ましくは、１〜２５の整数である。
以上説明したイオン伝導性基を有する有機化合物としては、具体的には、ポリオキシエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリオキシプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ブトキシポリエチレングリコールグリシジルエーテル等が挙げられる。
【００９７】
イオン伝導性基を有する有機化合物は、単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。また、本発明の炭素材料において、イオン伝導性基を有する有機化合物は、炭素質物１００質量部に対して通常０．００１〜１０質量部、好ましくは０．０１〜２質量部含まれる。含有量が０．００１質量部未満では、イオン伝導性基を有する有機化合物の効果が発揮されない場合があり、一方１０質量部を超えると、イオン伝導性基を有する有機化合物の電解液に対する膨潤性の影響が無視できなくなり、電解液の分解抑制効果が小さくなる場合がある。
【００９８】
また、イオン伝導性基を有する有機化合物を使用する場合、本発明の炭素材料中における前記カチオン性基を有する有機化合物と前記イオン伝導性基を有する有機化合物との質量比（カチオン性基を有する有機化合物：イオン伝導性基を有する有機化合物）は、十分な量のカチオン性基を有する有機化合物が炭素表面に作用し、且つ負極抵抗上昇を抑制できる点から９５：５〜２５：７５であることが好ましい。
【００９９】
＜非水系二次電池負極用炭素材料の製造方法＞
本発明の炭素材料は、以上説明した炭素質物、ベーサル吸着性基及びカチオン性基を有する有機化合物を必須成分として含み、さらにイオン伝導性基を有する有機化合物などのその他の成分を含んでいてもよい。このような本発明の炭素材料は、例えば以下の方法により製造することができる。
【０１００】
本発明の炭素材料は、例えば、ベーサル吸着性基を有する有機化合物及びカチオン性基を有する有機化合物を、有機溶媒、水又はこれらの混合溶媒に加え、その溶液を、炭素質物と混合した後、加熱又は／及び減圧によって乾燥させることによって得ることができる。例えば、ベーサル吸着性基を有する有機化合物の溶液と、カチオン性基を有する有機化合物の溶液とを、別々に用意してもよいし、ベーサル吸着性基を有する有機化合物とカチオン性基を有する有機化合物を、同一の溶媒に加えて溶液を用意してもよい。非水系二次電池の初期充放電効率の点からは、ベーサル吸着性基を有する有機化合物の溶液と、カチオン性基を有する有機化合物の溶液を別途用意することが好ましい。
【０１０１】
ベーサル吸着性基を有する有機化合物の溶液と、カチオン性基を有する有機化合物の溶液を別途用意した場合、これらの溶液と炭素質物とを同時に混合してもよいし、これらの溶液を混合した後、炭素質物を混合してもよいし、あるいはベーサル吸着性基を有する有機化合物の溶液又はカチオン性基を有する有機化合物のいずれかの溶液と炭素質物を混合した後、得られた混合液に他方の溶液を加えてもよい。中でも初期充放電効率の点から、ベーサル吸着性基を有する有機化合物の溶液とカチオン性基を有する有機化合物の溶液を別途用意し、これらの溶液と炭素質物とを同時に混合することが好ましい。
【０１０２】
炭素質物と混合する溶液の濃度は、７０質量％以下とすることができ、また、０．０１質量％以上とすることができる。この範囲であれば、炭素材料中、ベーサル吸着性基を有する有機化合物及びカチオン性基を有する有機化合物が炭素質物のベーサル部や表面に均一に存在することが期待でき、効率的に効果が得られる。
前記溶液の濃度は、好ましくは６０質量％以下であり、より好ましくは４０質量％以下であり、また、好ましくは０．１質量％以上であり、より好ましくは０．２質量％以上である。上記の溶液濃度は、炭素質物と接触させる際の溶液の濃度であって、ベーサル吸着性基を有する有機化合物の溶液とカチオン性基を有する有機化合物の溶液とを炭素活物質と同時に混合する場合、及びこれらの溶液を混合した後に炭素質物と混合する場合は、ベーサル吸着性基を有する有機化合物とカチオン性基を有する有機化合物の合計についての濃度であり、ベーサル吸着性基を有する有機化合物の溶液又はカチオン性基を有する有機化合物のいずれかの溶液と炭素質物を混合した後に他方の溶液を加える場合は、ベーサル吸着性基を有する有機化合物の溶液、カチオン性基を有する有機化合物の溶液のそれぞれの濃度である。
【０１０３】
また、ベーサル吸着性基を有する有機化合物及びカチオン性基を有する有機化合物の使用量は適宜調整可能であり、好ましくは上記で説明した、本発明の炭素材料中における好ましい含有量となるように配合量を調節する。
加熱により乾燥を行なう場合、温度は、通常５０℃以上３００℃以下である。この範囲であれば、乾燥効率が十分であり、かつ溶媒残存による電池性能の低下が避けられ、かつベーサル吸着性基を有する有機化合物及びカチオン性基を有する有機化合物の分解防止や、炭素質物とベーサル吸着性基を有する有機化合物及びカチオン性基を有する有機化合物との相互作用が弱くなることによる効果の低減防止を容易に図ることができる。前記温度は、好ましくは２５０℃以下であり、また、好ましくは１００℃以上である。
【０１０４】
減圧により乾燥を行なう場合、圧力は、ゲージ圧表記で通常０MPa以下であり、また、
通常−０．２MPa以上である。この範囲であれば、比較的効率よく乾燥を行うことができ
る。圧力は、好ましくは−０．０３MPa以下であり、また、好ましくは−０．１５MPa以上である。
乾燥に先立ち、炭素質物、ベーサル吸着性基を有する有機化合物及びカチオン性基を有する有機化合物を含む溶液を濾過してもよい。これにより炭素質物に付着していないベーサル吸着性基を有する有機化合物及びカチオン性基を有する有機化合物の除去効果が期待できる。
【０１０５】
なお、本発明の炭素材料に上記イオン伝導性基を有する有機化合物等のその他の成分を含有させる場合には、これもベーサル吸着性基を有する有機化合物やカチオン性基を有する有機化合物と同様、有機溶媒、水又はこれらの混合溶媒に加え、その溶液を、炭素質物と混合した後、加熱又は／及び減圧によって乾燥させる。
ベーサル吸着性基を有する有機化合物やカチオン性基を有する有機化合物の溶液と別途その他の成分の溶液を用意してもよいし、これら３種の化合物を同一の溶媒に加えて溶液を用意してもよい。
【０１０６】
＜非水系二次電池負極用炭素材料＞
本発明の炭素材料としては、以下の物性を示すものが好ましい。本発明の炭素材料の平均粒子径（ｄ５０）は、通常５０μｍ以下であり、また、通常１μｍ以上である。この範囲であれば、負極製造の際に、前記炭素材料を含むスラリーを使用して極板化した場合に、筋引きなどの工程上の不都合が生ずることを防止することができ、一方、負極の表面積を適切な範囲に留め、電解液との活性を容易に制御することができる。
【０１０７】
前記平均粒子径（ｄ５０）は、好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは２５μｍ以下であり、また、好ましくは４μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上である。
本発明の炭素材料のＢＥＴ法で測定した比表面積は、通常１ｍ２／g以上１１ｍ２／g以下である。この範囲であれば、負極においてＬｉが出入りする部位が十分で、良好な高速充放電特性・出力特性が得られ、活物質の電解液に対する活性を制御し、初期不可逆容量を小さくし、高容量化を容易に図ることができる。
【０１０８】
前記比表面積は、好ましくは１．２ｍ２／g以上、より好ましくは、１．５ｍ２／ｇ以
上であり、また、好ましくは１０ｍ２／ｇ以下、より好ましくは９ｍ２／ｇ以下、さらに好ましくは８ｍ２／ｇ以下である。
また、本発明の炭素材料は、窒素吸着法を用いてＢＪＨ（Ｂａｒｒｅｔｔ−Ｊｏｙｎｅｒ−Ｈａｌｅｎｄａ）法解析により求めた細孔分布において、細孔径２０Å以上６０Å未満の細孔体積が、通常１×１０−４以上１．５×１０−３ｃｃ／ｇ以下である。この範囲であれば、炭素表面の活性部位が少ないために、非水系二次電池において不可逆容量及びガス発生が抑制される上、極板作製時に通常用いられる程度のバインダ量で十分な強度の極板を作製することができるため、良好なサイクル特性が得られる。
【０１０９】
［非水系二次電池用負極］
本発明の非水系二次電池用負極は、集電体と、集電体上に形成された活物質層とを備え、かつ活物質層が少なくとも本発明の非水系二次電池負極用炭素材料を含有するものとすることができる。前記活物質層は、好ましくは、さらにバインダを含有する。
前記バインダは、特に限定されないが、分子内にオレフィン性不飽和結合を有するものが好ましい。その具体例としては、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン・イソプレン・スチレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体などが挙げられる。このようなオレフィン性不飽和結合を有するバインダを用いることにより、活物質層の電解液に対する膨潤性を低減することができる。中でも入手の容易性から、スチレン−ブタジエンゴムが好ましい。
【０１１０】
このような分子内にオレフィン性不飽和結合を有するバインダと、本発明の炭素材料とを組み合わせて用いることにより、負極板の強度を高くすることができる。負極板の強度が高いと、充放電による負極の劣化が抑制され、サイクル寿命を長くすることができる。
分子内にオレフィン性不飽和結合を有するバインダは、分子量及び／又は不飽和結合の割合が大きいものが好ましい。分子量としては、重量平均分子量を１万以上とすることができ、また、１００万以下とすることができる。この範囲であれば、機械的強度及び可撓
性の両面を良好な範囲に制御できる。重量平均分子量は、好ましくは５万以上であり、また、好ましくは３０万以下の範囲である。
【０１１１】
不飽和結合の割合については、全バインダの１ｇ当たりのオレフィン性不飽和結合のモル数を２．５×１０−７以上とすることができ、また、５×１０−６以下とすることができる。この範囲であれば、強度向上効果が十分に得られ、可撓性も良好である。前記モル数は、好ましくは８×１０−７以上であり、また、好ましくは１×１０−６以下である。
また、オレフィン性不飽和結合を有するバインダについては、その不飽和度を、１５％以上とすることができ、また、９０％以下とすることができる。不飽和度は、好ましくは２０％以上、より好ましくは４０％以上であり、また、好ましくは８０％以下である。本願明細書において、不飽和度とは、ポリマーの繰り返し単位数に対する二重結合の割合（％）を表す。
【０１１２】
バインダとして、オレフィン性不飽和結合を有さないバインダも、使用することができる。分子内にオレフィン性不飽和結合を有するバインダにオレフィン性不飽和結合を有さないバインダを併用することによって、本発明の炭素材料及びバインダを含有するスラリーの塗布性の向上等が期待できる。オレフィン性不飽和結合を有するバインダ１００質量％とした場合、オレフィン性不飽和結合を有さないバインダの混合比率は、活物質層の強度の低下を抑制するため、１５０質量％以下とすることができ、好ましくは１２０質量％以下である。
【０１１３】
前記オレフィン性不飽和結合を有さないバインダの例としては、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、澱粉、カラギナン、プルラン、グアーガム、ザンサンガム（キサンタンガム）等の増粘多糖類、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル類、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のビニルアルコール類、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等のポリ酸、あるいは或いはこれらポリマーの金属塩、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのアルカン系ポリマー及びこれらの共重合体などが挙げられる。
【０１１４】
本発明の非水系二次電池用負極は、本発明の炭素材料及びバインダ、場合により導電剤を分散媒に分散させてスラリー（負極形成材料）とし、これを集電体に塗布して集電体上に活物質層を設けることにより形成することができる。前記分散媒としては、アルコールなどの有機溶媒や、水を用いることができる。
【０１１５】
前記バインダは、本発明の炭素材料１００質量部に対して通常は０．１質量部以上、好ましくは０．２質量部以上用いる。バインダの割合を前記炭素材料１００質量部に対して０．１質量部以上とすることで、炭素材料相互間や炭素材料と集電体との結着力が十分となり、負極から炭素材料が剥離することによる電池容量の減少およびリサイクル特性の悪化を防ぐことができる。
【０１１６】
また、バインダは本発明の炭素材料１００質量部に対して１０質量部以下とすることが好ましく、７質量部以下とすることがより好ましい。バインダの割合を前記炭素材料１００質量部に対して１０質量部以下とすることにより、負極の容量の減少を防ぎ、かつリチウムイオンの炭素材料への出入が妨げられるなどの問題を防ぐことができる。
これらの構成成分を混合した後、必要に応じて脱泡を行い、負極形成材料であるスラリーを得る。
【０１１７】
上記負極集電体としては、従来この用途に用い得ることが知られている、例えば、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタンおよび炭素などを用いることができる。前記集電体の形状は通常はシート状であり、その表面に凹凸をつけたもの、ネットおよびパンチ
ングメタルなどを用いるものも好ましい。
活物質層の密度は、用途により異なるが、車載用途やパワーツール用途などの入出力特性を重視する用途においては、１．１０ｇ／ｃｍ3以上とすることができ、また、１．６
５ｇ／ｃｍ3以下とすることができる。この範囲であれば、密度が低すぎることによる粒
子同士の接触抵抗の増大を回避することができ、一方、密度が高すぎることによるレート特性の低下も抑制することができる。前記密度は、好ましくは１．２０ｇ／ｃｍ3以上、
さらに好ましくは１．２５ｇ／ｃｍ3以上である。
【０１１８】
一方携帯電話やパソコンといった携帯機器用途などの容量を重視する用途では、活物質層の密度は１．４５ｇ／ｃｍ3以上とすることができ、また、１．９０ｇ／ｃｍ３以下と
することができる。この範囲であれば、密度が低すぎることによる単位体積あたりの電池の容量低下を回避することができ、一方、密度が高すぎることによるレート特性の低下も抑制することができる。前記密度は、好ましくは１．５５ｇ／ｃｍ3以上、さらに好まし
くは１．６５ｇ／ｃｍ3以上、特に好ましくは１．７０ｇ／ｃｍ3以上である。
【０１１９】
［非水系二次電池］
以下、本発明の炭素材料を含む本発明の非水系二次電池用負極を用いた非水系二次電池に関する部材の詳細を例示するが、使用し得る材料やそれらの作製の方法等は以下の具体例に限定されるものではない。
本発明の非水系二次電池の基本的構成は、従来公知の非水系二次電池と同様であり、リチウムイオンを吸蔵・放出することができる正極及び負極、並びに電解質等を備え、前記負極は本発明の非水系二次電池用負極である。以下、これらの各構成要素等について説明する。なお、前記電解質を有機高分子化合物等によりゲル状、ゴム状、固体シート状にしてもよい。
【０１２０】
＜正極＞
前記正極は、正極活物質及びバインダを含有する正極活物質層を、集電体上に形成したものである。
・正極活物質
前記正極活物質としては、リチウムイオンなどのアルカリ金属カチオンを充放電時に吸蔵、放出できる金属カルコゲン化合物やリチウムなどが挙げられる。前記金属カルコゲン化合物としては、バナジウムの酸化物、モリブデンの酸化物、マンガンの酸化物、クロムの酸化物、チタンの酸化物、タングステンの酸化物などの遷移金属酸化物、バナジウムの硫化物、モリブデンの硫化物、チタンの硫化物、ＣｕＳなどの遷移金属硫化物、ＮｉＰＳ３、ＦｅＰＳ３等の遷移金属のリン−硫黄化合物、ＶＳｅ２、ＮｂＳｅ３などの遷移金属のセレン化合物、Ｆｅ0.25Ｖ0.75Ｓ2、Ｎａ0.1ＣｒＳ２などの遷移金属の複合酸化物、ＬｉＣｏＳ２、ＬｉＮｉＳ２などの遷移金属の複合硫化物等が挙げられる。
【０１２１】
中でも、Ｖ２Ｏ５、Ｖ５Ｏ１３、ＶＯ２、Ｃｒ２Ｏ５、ＭｎＯ２、ＴｉＯ、ＭｏＶ２Ｏ８、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＴｉＳ２、Ｖ２Ｓ５、Ｃｒ0.25Ｖ0.75Ｓ2、Ｃｒ0.5Ｖ0.5Ｓ2などが好ましく、特に好ましいのはＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４や、これらの遷移金属の一部を他の金属で置換したリチウム遷移金属複合酸化物である。これらの正極活物質は、単独で用いても複数を混合して用いてもよい。
【０１２２】
バインダは、特に限定されず、公知のものを任意に選択して用いることができる。例としては、シリケート、水ガラス等の無機化合物や、テフロン（登録商標）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等の不飽和結合を有さない樹脂などが挙げられる。中でも好ましいのは、酸化反応時に分解しにくいため、不飽和結合を有さない樹脂である。バインダの重量平均分子量は、１万以上とすることができ、また、３００万以下とすることができる。重量平均分子量は、好ましくは１０万以上であり、また、好ましくは１００万以下である
。
【０１２３】
正極活物質層中には、正極の導電性を向上させるために、導電剤を含有させてもよい。導電剤としては、特に限定されず、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛などの炭素粉末、各種の金属の繊維、粉末、箔などが挙げられる。
本発明において正極は、上述したような負極の製造方法と同様にして、活物質、場合によりバインダ、導電剤を分散媒に分散させてスラリーとし、これを集電体に塗布することにより形成することができる。正極の集電体は、特に限定されず、その例としてアルミニウム、ニッケル、ＳＵＳなどが挙げられる。
【０１２４】
＜電解質＞
本発明の非水系二次電池における電解質には制限はなく、電解質として用いられる公知のものを任意に採用して含有させることができる。電解質としてはリチウム塩が好ましい。電解質の具体例としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、リチウムビス（オキサラト）ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムテトラフルオロオキサラトホスフェート、リチウムジフルオロビス（オキサラト）フォスフェート、フルオロスルホン酸リチウム等が挙げられる。これらの電解質は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【０１２５】
リチウム塩の電解質中の濃度は任意であるが、通常０．５ｍｏｌ／Ｌ以上、好ましくは０．６ｍｏｌ／Ｌ以上、より好ましくは０．８ｍｏｌ／Ｌ以上、また、通常３ｍｏｌ／Ｌ以下、好ましくは２ｍｏｌ／Ｌ以下、より好ましくは１．５ｍｏｌ／Ｌ以下の範囲である。リチウム塩の総モル濃度が上記範囲内にあることにより、非水系電解液の電気伝導率が十分となり、一方、粘度上昇による電気伝導度の低下、電池性能の低下を防ぐことができる。
【０１２６】
＜非水系溶媒＞
非水系二次電池は通常非水系溶媒を含有する。当該非水系溶媒は、電池として使用した際に、電池特性に対して悪影響を及ぼさない溶媒であれば特に制限されないが、通常使用される非水系溶媒の例としては、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネートやエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネートなどのカーボネート化合物、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の鎖状カルボン酸エステル、γ−ブチロラクトン等の環状カルボン酸エステル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン等の鎖状エーテル、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル等のニトリル、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等のリン酸エステル、エチレンサルファイト、１，３−プロパンスルトン、メタンスルホン酸メチル、スルホラン、ジメチルスルホン等の含硫黄化合物等が挙げられ、これら化合物においては、水素原子が一部ハロゲン原子で置換されていてもよい。
【０１２７】
これらは単独で用いても、２種類以上を併用してもよいが、２種以上の化合物を併用することが好ましい。例えば、環状カーボネートや環状カルボン酸エステル等の高誘電率溶媒と、鎖状カーボネートや鎖状カルボン酸エステル等の低粘度溶媒とを併用することが好ましい。
【０１２８】
＜助剤＞
本発明の非水系二次電池においては、上述の電解質、非水系溶媒以外に、目的に応じて適宜助剤を配合してもよい。負極表面に被膜を形成するため、電池の寿命を向上させる効
果を有する助剤としては、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート等の不飽和環状カーボネート、フルオロエチレンカーボネート等のフッ素原子を有する環状カーボネート、４−フルオロビニレンカーボネート等のフッ素化不飽和環状カーボネート、下記一般式（４）で表されるイソシアネート化合物等が挙げられる。中でも、ガス抑制の点から、ビニレンカーボネート、下記一般式（４）で表されるイソシアネート化合物が好ましい。
【０１２９】
【化６】
2014067641.tif 000007
【０１３０】
上記式中、Ａは、水素原子、ハロゲン原子、ビニル基、イソシアネート基、又はＣ１〜Ｃ２ ０の一価の脂肪族炭化水素基（ヘテロ原子を有していてもよい）又はＣ６〜Ｃ２０
の一価の芳香族炭化水素基（ヘテロ原子を有していてもよい）を表す。Ｂは、酸素原子、ＳＯ２、又は、Ｃ１〜Ｃ２０の二価の脂肪族炭化水素基（ヘテロ原子を有していてもよい）、又はＣ６〜Ｃ２０の二価の芳香族炭化水素基（ヘテロ原子を有していてもよい）を表す。
【０１３１】
一般式（４）で表されるイソシアネート化合物の例としては、次のような化合物などが挙げられる。ジイソシアナトスルホン、ジイソシアナトエーテル、トリフルオロメタンイソシアネート、ペンタフルオロエタンイソシアネート、トリフルオロメタンスルホニルイソシアネート、ペンタフルオロエタンスルホニルイソシアネート、ベンゼンスルホニルイソシアネート、p-トルエンスルホニルイソシアネート、４−フルオロベンゼンスルホニルイソシアネート、１，３−ジイソシアナトプロパン、１，３−ジイソシアナト−２−フルオロプロパン、１，４−ジイソシアナトブタン、１，４−ジイソシアナト−２−ブテン、１，４−ジイソシアナト−２−フルオロブタン、１，４−ジイソシアナト−２，３−ジフルオロブタン、１，５−ジイソシアナトペンタン、１，５−ジイソシアナト−２−ペンテン、１,５−ジイソシアナト−２−メチルペンタン、１，６−ジイソシアナトヘキサン、
１，６−ジイソシアナト−２−ヘキセン、１，６−ジイソシアナト−３−ヘキセン、１，６−ジイソシアナト−３−フルオロヘキサン、１，６−ジイソシアナト−３，４−ジフルオロヘキサン、１，７−ジイソシアナトヘプタン、１，８−ジイソシアナトオクタン、１，１２−ジイソシアナトデカン、１−イソシアナトエチレン、イソシアナトメタン、１−イソシアナトエタン、１−イソシアナト−２−メトキシエタン、３−イソシアナト−１−プロペン、イソシアナトシクロプロパン、２−イソシアナトプロパン、１−イソシアナトプロパン、１−イソシアナト−３−メトキシプロパン、１−イソシアナト−３−エトキシプロパン、２−イソシアナト−２−メチルプロパン、１−イソシアナトブタン、２−イソシアナトブタン、１−イソシアナト−４−メトキシブタン、１−イソシアナト−４−エトキシブタン、メチルイソシナトホルメート、イソアナトシクロペンタン、１−イソシアナトペンタン、１−イソシアナト−５−メトキシペンタン、１−イソシアナト−５−エトキシペンタン、２−（イソシアナトメチル）フラン、イソシアナトシクロヘキサン、１−イソシアナトヘキサン、１−イソシアナト−６−メトキシヘキサン、１−イソシアナト−６−エトキシヘキサン、エチルイソシアナトアセテート、イソシアナトシクロペンタン、イソシアナトメチル（ シクロヘキサン）、１−イソシアナトヘプタン、エチル３−イソシ
アナトプロパノエート、イソシアナトシクロオクタン、２−イソシアナトエチル−２−メチルアクリレート、１−イソシアナトオクタン、２−イソシアナト−２,４,４−トリメチルペンタン、ブチルイソシアナトアセテート、エチル４−イソシアナトブタノエート、１−イソシアナトノナン、１−イソシアナトアダマンタン、１−イソシアナトデカン、エチル６−イソシアナトヘキサノエート、１,３−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサ
ン、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、１−イソシアナトウンデカン、ジイソシアナトベンゼン、トルエンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、エチルジイソ
シアナトベンゼン、トリメチルジイソシアナトベンゼン、ジイソシアナトナフタレン、ジイソシアナトビフェニル、ジフェニルメタンジイソシアネート、２，２−ビス（イソシアナトフェニル）ヘキサフルオロプロパン、アリルイソシアネート及びビニルイソシアネート。
【０１３２】
中でも、下記の式（５）で示される構造を有するジイソシアネート化合物は、充放電に伴う電極の膨張・収縮の物理的変形に対する耐性を効果的に高めることができるため好ましい。これは鎖状のメチレン基が被膜及び／又は電極構造中に取り込まれることで、そうした構造体に適度な弾性を付与する為である。従って、この目的においてはメチレン基の長さが重要であって、式中、xとしては４〜１２の整数が好ましく、さらに好ましくは４
〜８の整数である。具体的には、１，４−ジイソシアナトブタン、１，５−ジイソシアナトペンタン、１，６−ジイソシアナトヘキサン、１，７−ジイソシアナトヘプタン、１，８−ジイソシアナトオクタン等が好ましい。
【０１３３】
【化７】
2014067641.tif 000008
【０１３４】
本発明において、非水系溶媒中における上記助剤の濃度は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常０．０１質量％以上、好ましくは０．０５質量％以上、より好ましくは０．１質量％以上、また、通常５質量％以下、好ましくは３質量％以下、より好ましくは１．５質量％以下の範囲である。上記範囲であれば、電池内の化学的及び物理的安定性を十分に高めることができるとともに、被膜形成による過度な抵抗増加を抑制することができる。
【０１３５】
さらに、電池が過充電等の状態になった際に電池の破裂・発火を効果的に抑制する過充電防止剤として、ビフェニル、シクロヘキシルベンゼン、ジフェニルエーテル、ｔ−ブチルベンゼン、ｔ−ペンチルベンゼン、ジフェニルカーボネート、メチルフェニルカーボネート等の芳香族化合物等が挙げられる。
電池のサイクル特性や低温放電特性を向上させる助剤として、モノフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウム、フルオロスルホン酸リチウム、リチウムビス（オキサラト）ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムテトラフルオロオキサラトホスフェート、リチウムジフルオロビス（オキサラト）フォスフェート等のリチウム塩等が挙げられる。
【０１３６】
高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させることができる助剤として、エチレンサルファイト、プロパンスルトン、プロペンスルトン等の含硫黄化合物、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸等のカルボン酸無水物、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル等のニトリル化合物が挙げられる。
【０１３７】
＜セパレータ＞
正極と負極との間には、短絡を防止するために、通常はセパレータを介在させる。この場合、非水系溶媒は、通常はこのセパレータに含浸させて用いる。
セパレータの材料や形状については特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のものを任意に採用することができる。中でも、非水系溶媒に対し安定な材料で形成された、樹脂、ガラス繊維、無機物等が用いられ、保液性に優れた多孔性シート又は不織布状の形態のもの等を用いることが好ましい。
【０１３８】
樹脂、ガラス繊維セパレータの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン
等のポリオレフィン、芳香族ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ガラスフィルター等を用いることができる。中でも好ましくはガラスフィルター、ポリオレフィンであり、さらに好ましくはポリオレフィンである。これらの材料は１種を単独で用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【０１３９】
セパレータの厚さは任意であるが、通常１μｍ以上であり、５μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がさらに好ましく、また、通常５０μｍ以下であり、４０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がさらに好ましい。セパレータが、上記範囲より薄過ぎると、絶縁性や機械的強度が低下する場合がある。また、上記範囲より厚過ぎると、レート特性等の電池性能が低下する場合があるばかりでなく、非水系二次電池全体としてのエネルギー密度が低下する場合がある。
一方、セパレータの構成材料である無機物としては、例えば、アルミナや二酸化ケイ素等の酸化物、窒化アルミや窒化ケイ素等の窒化物、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩が用いられ、粒子形状もしくは繊維形状のものが用いられる。
【実施例】
【０１４０】
次に実施例により本発明の具体的態様をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、以下における平均粒子径（ｄ５０）は、界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートの０．２質量％水溶液１０ｍＬに、試料０．０１ｇを懸濁させ、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置（商品名：ＨＯＲＩＢＡ製ＬＡ−９２０）に導入し、２８ｋＨｚの超音波を出力６０Ｗで１分間照射した後、測定装置における体積基準のメジアン径として測定した値である。
【０１４１】
〔実施例１〕
＜等方的加圧処理した球形化黒鉛の製造方法＞
球形化黒鉛を日本研究開発工業株式会社製の静水圧粉末成型装置を用いて処理を行なった。球形化黒鉛をゴム容器に充填しオイルによる加圧処理を行った。条件は加圧圧力を１０００または３００ｋｇｆ／ｃｍ２、加圧時間を５分間とし、成型物を得た。得られた成型物をハンマーミルにて、粒径が元の球形化黒鉛と同等になるまで解砕し、等方的加圧処理された炭素材料を得た。
得られた等方的加圧処理された炭素材料の内部空隙率、凹部分の直径（Ｄ）は上記方法により測定をおこなった。内部空隙率、凹部分の直径（Ｄ）／ｄ５０の値を表１にまとめた。
【０１４２】
＜炭素材料Ａの調製＞
炭素質物として平均粒子径（ｄ５０）＝２６μｍ、及びｄ５０＝１６μｍの粒径の異なる二種類の等方的加圧処理された球形化天然黒鉛と、等方的加圧処理されていない球形化天然黒鉛ｄ５０＝１０μｍの炭素材料をそれぞれ全炭素材に対して、２０質量％、６０質量％、２０質量％混合した炭素材料５０ｇに、ベーサル吸着性基を有する有機化合物（Ｘ）（東ソー有機化学社製ポリスチレンスルホン酸ナトリウム（重量平均分子量：５００００−１０００００）を０．５質量％含有する水溶液５０ｇと、カチオン性基及びイオン伝導性基を有する有機化合物（Ｙ）の溶液（ダイヤニトリックス株式会社製ＰＶＡＭ−０５９５Ｂ（ポリビニルアミン）を０．１５質量％、日油株式会社製エピオールＥ−４００（ポリオキシエチレングリコールジグリシジルエーテル）を０．０５質量％含有する水溶液）、５０ｇを添加して攪拌し、加熱により溶媒を留去して粉末状の炭素材料Ａを得た。
【０１４３】
＜スラリー調製＞
上記で調製した炭素材料Ａ ２０ｇとカルボキシメチルセルロース水溶液(１質量％)２
０．２ｇを混合し、混練機(あわとり練太郎，株式会社シンキー製)によって混練した後(
混練：２０００ｒｐｍ，５ｍｉｎ；脱泡：２２００ｒｐｍ，１ｍｉｎ)、スチレン−ブタ
ジエンゴム水性ディスパージョン(４０質量％)０．５ｇを加え、再び上記と同様の条件で混練を行って炭素材料スラリーＡを調製した。
【０１４４】
〔比較例１〕
炭素質物（Ｂ）として平均粒子径（ｄ５０）＝２６μｍ、及びｄ５０＝１６μｍ、及びｄ５０＝１０μｍの粒径の異なる三種類の等方的加圧処理されていない球形化天然黒鉛をそれぞれ全炭素材に対して、２０質量％、６０質量％、２０質量％混合した炭素材料Ｂ２０ｇを用いて、スラリーを調製する以外は、実施例１と同様にして炭素材料スラリーＢを調製した。
【０１４５】
〔比較例２〕
炭素質物（Ｃ）として平均粒子径（ｄ５０）＝２６μｍ、及びｄ５０＝１６μｍ、及びｄ５０＝１０μｍの粒径の異なる三種類の等方的加圧処理されていない球形化天然黒鉛をそれぞれ全炭素材に対して、２０質量％、６０質量％、２０質量％混合した炭素材料５０ｇに、ベーサル吸着性基を有する有機化合物（Ｘ）（東ソー有機化学社製ポリスチレンスルホン酸ナトリウム（重量平均分子量：５００００−１０００００）を０．５質量％含有する水溶液５０ｇを加えて攪拌し、加熱により溶媒を留去して粉末状の炭素材料Ｃを得た。炭素材料Ｃ２０ｇを用いて、スラリーを調製する以外は、実施例１と同様にして炭素材料スラリーＣを調製した。
【０１４６】
〔比較例３〕
炭素質物（Ｄ）として平均粒子径（ｄ５０）＝２６μｍ、及びｄ５０＝１６μｍ、及びｄ５０＝１０μｍの粒径の異なる三種類の等方的加圧処理されていない球形化天然黒鉛をそれぞれ全炭素材に対して、２０質量％、６０質量％、２０質量％混合した炭素材料５０ｇに、ベーサル吸着性基を有する有機化合物（Ｘ）（東ソー有機化学社製ポリスチレンスルホン酸ナトリウム（重量平均分子量：５００００−１０００００）を０．５質量％含有する水溶液５０ｇと、カチオン性基及びイオン伝導性基を有する有機化合物（Ｙ）の溶液（ダイヤニトリックス株式会社製ＰＶＡＭ−０５９５Ｂ（ポリビニルアミン）を０．１５質量％、日油株式会社製エピオールＥ−４００（ポリオキシエチレングリコールジグリシジルエーテル）を０．０５質量％含有する水溶液）、５０ｇを添加して攪拌し、加熱により溶媒を留去して粉末状の炭素材料Ｄを得た。炭素材料Ｄ２０ｇを用いて、スラリーを調製する以外は、実施例１と同様にして炭素材料スラリーＤを調製した。
【０１４７】
〔比較例４〕
炭素質物（Ｅ）として平均粒子径（ｄ５０）＝２６μｍ、及びｄ５０＝１６μｍの粒径の異なる二種類の等方的加圧処理された球形化天然黒鉛と、等方的加圧処理されていない球形化天然黒鉛ｄ５０＝１０μｍの炭素材料をそれぞれ全炭素材に対して、２０質量％、６０質量％、２０質量％混合した炭素材料５０ｇに、ベーサル吸着性基を有する有機化合物（Ｘ）（東ソー有機化学社製ポリスチレンスルホン酸ナトリウム（重量平均分子量：５００００−１０００００）を０．５質量％含有する水溶液５０ｇを加えて攪拌し、加熱により溶媒を留去して粉末状の炭素材料Ｅを得た。炭素材料Ｅ２０ｇを用いて、スラリーを調製する以外は、実施例１と同様にして炭素材料スラリーＥを調製した。
次に、下記の手順に従ってコインセルを作製し、充放電評価を行った。
【０１４８】
・極板作製
銅箔(厚さ１８μｍ)をテスター産業製Auto Film Applicatorにのせ、陰圧により吸着させた。炭素材料スラリーＡを前記銅箔上に適量のせ、テスター産業製フィルムアプリケータ(ギャップ２５５μｍ）を１０ｍｍ／ｓｅｃの速さで掃引させることにより、スラリー
Ａを塗布した。
各炭素材料スラリーを塗布した銅箔をイナートオーブン(ＥＰＥＣ−７５，株式会社い
すゞ製作所製)中で乾燥させた(９０℃，５０min，窒素気流１０Ｌ／ｍｉｎ)。
その後、極板をプレス機(３ｔメカ式精密ロールプレス)に通して活物質層を圧縮し、活物質層の密度が１．６０±０．０５ｇ／ｃｍ３になるよう調整した。銅箔の炭素材料スラリーＡが塗布された部分を、打抜きパンチ(・＝１２．５ｍｍ，ＳＮＧ，株式会社野上技
研製)によって打抜き、コインセル用の電極とした。
【０１４９】
（３）コインセル作製
全ての作業はグローブボックス(ＯＭＮＩ−ＬＡＢ，Ｖａｃｕｕｍ  ａｔｍｏｓｐｈｅ
ｒｅｓ社製，Ａｒを充填，酸素濃度０．２ｐｐｍ以下、水分濃度０．５ｐｐｍ)の中で行
った。また、コインセルの部材等は真空乾燥機(Ｖｏｓ−４５１ＳＤ，東京理化器械株式
会社製)を用いて１２時間以上乾燥させた後にグローブボックスに搬入した。
【０１５０】
上記方法で作製したコインセル用の電極に対し、リチウム金属箔を直径１４ｍｍの円板状に打ち抜き対極とした。両極の間には、エチレンカーボネート（ＥＣ）／ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）／エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）＝３／３／４の混合溶液に、ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌ溶解させた電解液を含浸させたセパレータ（多孔性ポリエチレンフィルム製）を置き、上記電解液を使用した２０３２コイン型電池（コインセル）を作製した。
【０１５１】
（４）コインセルの充放電評価
作製したコインセルの充放電評価を行った。０．２Ｃ（１時間率の放電容量による定格容量を１時間で放電する電流値を１Ｃとする、以下同様）の一定電流によりリチウム対極に対して５ｍＶまで充電した後に、５ｍＶの一定電圧で電流が０．０２Ｃに低下するまで充電を行った。放電は０．４Ｃの一定電流で電圧が１．５Ｖに達するまで行った。これを１サイクルとして、同様に３サイクル繰り返した。
【０１５２】
初期ロスは、下記式から算出した。
初期ロス（ｍＡｈ／ｇ）＝第１サイクル（充電容量−放電容量）＋第２サイクル（充電容量−放電容量）＋第３サイクル（充電容量−放電容量）
また、初期充放電効率（％）は、下記式から算出した。
初期充放電効率（％）＝第３サイクルにおける放電容量／（第３サイクルにおける放電容量＋初期ロス）×１００（％）
次に、下記の手順に従ってラミネートセルを作製し、初期ガス及び保存ガス発生量を測定した。
【０１５３】
（５）ラミネートセル作製
正極活物質としては、ニッケルマンガンコバルト酸リチウム（ＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２）を用い、これに導電剤とバインダとしてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を混合してスラリー化した。得られたスラリーを厚さ１５μｍのアルミ箔に塗布して乾燥し、プレス機で圧延したものを、正極活物質層のサイズとして幅３０ｍｍ、長さ４０ｍｍ及び集電用の未塗工部を有する形状に切り出して正極とした。正極活物質層の密度は２．６ｇ／ｃｍ３であった。
【０１５４】
負極については、上記＜極板作製＞で作製した極板を活物質層のサイズとして幅３２ｍｍ、長さ４２ｍｍ及び集電部タブ溶接部として未塗工部を有する形状に切り出し、負極とした。この時の負極の活物質層の密度は１．６ｇ／ｃｍ３であった。
正極１枚と負極１枚をそれぞれの活物質面が対向するように配置し、電極の間に多孔製ポリエチレンシートのセパレータが挟まれるようにした。この際、正極活物質面が負極活物質面内から外れないよう対面させた。
【０１５５】
この正極と負極それぞれについての未塗工部に集電タブを溶接して電極体としたものを、ポリプロピレンフィルム、厚さ０．０４ｍｍのアルミニウム箔、及びナイロンフィルムをこの順に積層したラミネートシート（合計厚さ０．１ｍｍ）を用いて、内面側に前記ポリプロピレンフィルムがくるようにしてラミネートシートではさみ、電解液を注入するための一辺を除いて、電極のない領域をヒートシールした。
その後、活物質層に非水系電解液（エチレンカーボネート（ＥＣ）／ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）／エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）＝３／３／４（体積比）に1.0mol/Lの濃度でヘキサフルオロリン酸リチウム（LiPF6）を溶解させたもの）を２００μＬ注
入して、電極に充分浸透させ、密閉して、ラミネートセルを作製した。この電池の定格容量は３４ｍＡｈである。
【０１５６】
（６）ラミネートセルのコンディショニングと初期ガス量測定
２５℃環境下で、電圧範囲４．２〜３．０Ｖ、電流値０．２Ｃにて初期コンディショニングを行った。ラミネートセルのコンディショニング前後に体積測定を行い、その変化量を初期ガス量とみなした。なおラミネートセルの体積測定には、エタノールを浸漬液としてアルキメデス法を用いた。
（７）ラミネートセルの保存ガス量測定
85℃1日の条件下でラミネートセルの高温保存を行い、保存後のガス発生量を評価した
。ガスについては、保存前後のラミネートセルの体積変化量をガス発生量とみなし、体積測定には、エタノールを浸漬液としてアルキメデス法を用いた。
【０１５７】
（８）ラミネートセルのサイクル維持率測定
実施例２、並びに比較例１及び２で得られたラミネートセルについて、サイクル維持率測定を行った。０．７Ｃの一定電流により４．２Ｖまで充電した後に、４．２Ｖの一定電圧で電流が０．０４Ｃに低下するまで充電を行った。放電は１Ｃの一定電流で電圧が３Ｖに達するまで行った。
サイクル維持率（％）は、下記式から算出した。
【０１５８】
サイクル維持率（％）＝（１００サイクル目の放電容量）／（１サイクル目の放電容量）×１００（％）
以上の評価結果を下記表１に示す。
【０１５９】
【表１】
2014067641.tif 000009
【０１６０】
等方的加圧処理がなされた黒鉛にベーサル吸着性基及びカチオン性基である有機化合物（Ｘ）及び、（Ｙ）を被覆した実施例１は、等方的加圧処理されていない黒鉛を用いた比較例１、２、３と比較して、セル膨れが大幅に低減されていることが分かる。これは、等方的加圧処理により、極板に対して平行に配向したグラファイト層が減少することで、充
放電による極板の膨張収縮を分散可能になることから、セル膨れが抑制されていると考えられる。さらに、有機化合物（Ｘ）及び、（Ｙ）の効果によって、高い初期充放電効率、ガス発生抑制効果に加えて、セル膨れが抑制されていることが分かる。これは、等方的加圧処理によって黒鉛内部の空隙が潰されていることと、黒鉛ベーサル面が有機化合物（Ｘ）によって、黒鉛細孔、及びエッジ面がカチオン性基を有する有機化合物によって優先的に被覆されることにより、バインダが黒鉛内部に入り込みにくくなることから、活物質間の接着強度が上昇し、セル膨れ（極板膨れ）を抑制したためと考えられる。
【０１６１】
また、等方的加圧処理がなされた黒鉛に有機化合物（Ｘ）で被覆した比較例４と比較して、有機化合物（Ｘ）及び、（Ｙ）の性質の異なる化合物で被覆された実施例１は、より高い初期効率と初期ガス、保存ガス低減効果が大きいことが分かる。これは主にベーサル面を被覆する有機化合物（Ｘ）と、黒鉛細孔、及びエッジ面を被覆するカチオン性基を有する有機化合物を両方被覆していることで、より顕著な効果が得られていると推測される。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
本発明の炭素材料を使用して得られる非水系二次電池は、初期充放電の容量ロスが少なく、初期充放電効率が良好で、初期充放電時及び高温保存時のガス発生量が少なく、安定性に優れサイクル特性も良好である。