(57)【要約】  本発明の目的は、高い出力と優れたサイクル特性とを維持したまま、高エネルギー密度を有し且つ大電流負荷特性に優れたリチウムイオン二次負極を作製するための負極材料を提供することである。  本発明は、人造黒鉛からなる黒鉛（Ａ）と、天然黒鉛を球塊状に加工してなる黒鉛（Ｂ）とを含有する混合黒鉛材からなるものであって、該混合黒鉛材とバインダーとを含んでなる合剤を銅箔上に塗布し、乾燥させ、次いで１ｔ／ｃｍ３で加圧してなる合剤層の空隙率が２５〜３６％の範囲のいずれかになる、リチウムイオン二次電池用負極材料に係るものである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
人造黒鉛からなる黒鉛（Ａ）と、天然黒鉛を球塊状に加工してなる黒鉛（Ｂ）とを含有する混合黒鉛材からなるものであって、
混合黒鉛材１００質量部、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース１．５質量部、バインダーとしてのスチレンブタジエンラバー１．５質量部および水１００質量部とを含んでなる合剤を銅箔上に乾燥塗膜厚１５０μｍで塗布し、７０℃で１２時間乾燥させ、次いで１ｔ／ｃｍ2で加圧してなる合剤層の空隙率が２５〜３６％の範囲のいずれかになる、リチウムイオン二次電池用負極材料。
【請求項２】
合剤層は、Ｘ線回折において、００４回折ピークの面積に対する１１０回折ピークの面積の比が、０．０５〜０．１７である請求項１に記載の負極材料。
【請求項３】
黒鉛（Ａ）は、体積基準累積粒度分布における５０％粒子径が１０〜３０μｍ且つＢＥＴ比表面積が０．５〜５．０ｍ2／ｇであり、且つ
黒鉛（Ｂ）は、体積基準累積粒度分布における５０％粒子径が１２〜２５μｍ且つＢＥＴ比表面積が１．５〜７．０ｍ2／ｇである、請求項１または２に記載の負極材料。
【請求項４】
黒鉛（Ａ）は、非針状の石油系ピッチコークスを原料として合成された、等方性の結晶構造を持ち、且つ粒子表面にコーティング層を実質的に有しないもので、一次粒子のアスペクト比が１．００〜１．３２で、レーザーラマンによるＲ値が０．０１以上０．２以下で、且つ３０℃〜１００℃の熱膨張率が４．０×１０-6℃-1以上５．０×１０-6℃-1以下である、請求項１〜３のいずれかひとつに記載の負極材料。
【請求項５】
混合黒鉛材に含有する黒鉛（Ａ）の量が３０〜７０質量％である、請求項１〜４のいずれかひとつに記載の負極材料。
【請求項６】
人造黒鉛からなる黒鉛（Ａ）と、天然黒鉛を球塊状に加工してなる黒鉛（Ｂ）とを含有する混合黒鉛材からなるものであって、
黒鉛（Ａ）は、非針状の石油系ピッチコークスを原料として合成された、等方性の結晶構造を有するもので、一次粒子のアスペクト比が１．００〜１．３２で、レーザーラマンによるＲ値が０．０１以上０．２以下であり、且つ  混合黒鉛材に含有する黒鉛（Ａ）の量が２０〜８０質量％であるリチウムイオン二次電池用負極材料。
【請求項７】
混合黒鉛材１００質量部に対して０．１〜１５質量部の繊維状炭素をさらに含有する、請求項１〜６のいずれかひとつに記載の負極材料。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかひとつに記載の負極材料とバインダーとを含んでなる合剤を集電体上に塗布して得られる、リチウムイオン二次電池用負極。
【請求項９】
請求項８に記載の負極を有するリチウムイオン二次電池。
【請求項１０】
混合黒鉛材を含有するリチウムイオン二次電池用負極であって、
前記混合黒鉛材が人造黒鉛からなる黒鉛（Ａ）と天然黒鉛を球塊状に加工してなる黒鉛（Ｂ）とを含有するものであり、
黒鉛（Ａ）は、非針状の石油系ピッチコークスを原料として合成された、等方性の結晶構造を有するもので、一次粒子のアスペクト比が１．００〜１．３２、レーザーラマンによるＲ値が０．０１以上０．２以下であり、且つ混合黒鉛材中の黒鉛（Ａ）の混合比率が２０〜８０質量％である、リチウムイオン二次電池用負極。
【請求項１１】
混合黒鉛材を含有するリチウムイオン二次電池用負極であって、
前記リチウムイオン二次電池用負極を１ｔ／ｃｍ2で加圧した場合の負極の空隙率が２５〜３６％の範囲のいずれかである、リチウムイオン二次電池用負極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池用負極材料に関する。さらに詳細に、本発明は、高い出力と優れたサイクル特性とを維持したまま、高エネルギー密度を有し且つ大電流負荷特性に優れたリチウムイオン二次電池用負極を作製するための負極材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は携帯電子機器の電源として使用されている。ところが、携帯電子機器はその機能が多様化し消費電力が大きくなっている。そのため、リチウムイオン二次電池の容量をさらに大きくすることが要求されている。また、リチウムイオン二次電池は、電動工具や電気自動車などの電源としても使用されている。バッテリー電気自動車（ＢＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの電気自動車においては、１０年間以上に亘って高い充放電サイクル特性を維持すること、ハイパワーモーターを駆動させるために十分な大電流負荷特性を有すること、および航続距離を伸ばすために高い体積エネルギー密度を有することが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５３４３９１号公報（ＵＳ  ６６３２５６９）
【特許文献２】特開平４−１９０５５５号公報
【特許文献３】特許第３３６１５１０号公報
【特許文献４】特開平７−３２０７４０号公報（ＵＳ  ５５８７２５５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リチウムイオン二次電池の負極には一般的に黒鉛が用いられている。黒鉛には、天然黒鉛と人造黒鉛とがある。
天然黒鉛は比較的に安価に入手できる。天然黒鉛そのものは鱗片状を成している。天然黒鉛とバインダーとを混合してペーストを得、それを集電体に塗布すると一つの方向に天然黒鉛が配向する（図１参照）。そのような電極を有する電池に充電すると電極が一方向にのみ膨張し、電池性能が低下する。また、天然黒鉛の表面は高活性であるので、初回充電時に電解液との反応などによってガスが多量に発生して初期効率を低下させる。さらに、サイクル特性もそれほど良くない。【０００５】
天然黒鉛を球状に造粒して成るものが知られている。例えば、特許文献１には、球状に造粒して成る天然黒鉛の表面に人造カーボンをコーティングして成る黒鉛材料が記載されている。しかし、該黒鉛材料を用いて成るリチウムイオン二次電池は、携帯電子機器の電源として要求される性能をある程度有しているが、電気自動車や電動工具などの電源として要求される性能には十分に達していない。【０００６】
一方、人造黒鉛として多種多様のものが開発されている。例えば、特許文献２にはメソカーボン小球体を黒鉛化して成る材料が開示されている。この材料を用いると、高容量で且つ大電流負荷特性に優れたリチウムイオン二次電池を作製することができる。しかしながら、１０年以上の長期に亘ってサイクル特性を維持することができない。【０００７】
石油、石炭ピッチ、コークスなどを原料とする人造黒鉛も比較的安価に入手できる。しかし、結晶性のよい針状コークスは鱗片状になり配向しやすい。この問題を解決するため、特許文献３に記載された方法が成果を上げている。この方法は、人造黒鉛原料の微粉の他、天然黒鉛などの微粉も使用可能であり、モバイル用負極材としては、非常に優れた性能を発揮する。しかし、この材料も、モバイル用途などが要求する高容量・低電流・中サイクル特性については対応可能であるが、上記のような大型電池の大電流、超長期サイクル特性といった要求を満たすには至っていない。【０００８】
また、特許文献４に記載されている、いわゆるハードカーボンや、非晶質カーボンを用いた負極材料は、大電流に対する特性に優れ、また、サイクル特性も比較的良好である。しかし、体積エネルギー密度があまりにも低く、また、価格も非常に高価なため、一部の特殊な大型電池にしか使用されていない。【０００９】
本発明の目的は、高い出力と優れたサイクル特性とを維持したまま、高エネルギー密度を有し且つ大電流負荷特性に優れたリチウムイオン二次電池用負極を作製するための負極材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した。その結果、以下のような形態を包含する本発明を完成するに至った。【００１１】
〔１〕  人造黒鉛からなる黒鉛（Ａ）と、天然黒鉛を球塊状に加工してなる黒鉛（Ｂ）とを含有する混合黒鉛材からなるものであって、
混合黒鉛材１００質量部、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース１．５質量部、バインダーとしてのスチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）１．５質量部および水１００質量部とを含んでなる合剤を銅箔上に乾燥塗膜厚１５０μｍで塗布し、７０℃で１２時間乾燥させ、次いで１ｔ／ｃｍ2で加圧してなる合剤層の空隙率が２５〜３６％の範囲のいずれかになる、リチウムイオン二次電池用負極材料。
〔２〕  合剤層は、Ｘ線回折において、００４回折ピークの面積に対する１１０回折ピークの面積の比が、０．０５〜０．１７である。〔１〕に記載の負極材料。
〔３〕  黒鉛（Ａ）は、体積基準累積粒度分布における５０％粒子径が１０〜３０μｍ且つＢＥＴ比表面積が０．５〜５．０ｍ2／ｇであり、且つ
黒鉛（Ｂ）は、体積基準累積粒度分布における５０％粒子径が１２〜２５μｍ且つＢＥＴ比表面積が１．５〜７．０ｍ2／ｇである、〔１〕または〔２〕に記載の負極材料。【００１２】
〔４〕  黒鉛（Ａ）は、非針状の石油系ピッチコークスを原料として合成された、等方性の結晶構造を持ち、且つ粒子表面にコーティング層を実質的に有しないもので、一次粒子のアスペクト比が１．００〜１．３２で、レーザーラマンによるＲ値が０．０１以上０．２以下で、且つ３０℃〜１００℃の熱膨張率が４．０×１０-6℃-1以上５．０×１０-6℃-1以下である、〔１〕〜〔３〕のいずれかひとつに記載の負極材料。
〔５〕  混合黒鉛材に含有する黒鉛（Ａ）の量が３０〜７０質量％である、〔１〕〜〔４〕のいずれかひとつに記載の負極材料。【００１３】
〔６〕  人造黒鉛からなる黒鉛（Ａ）と、天然黒鉛を球塊状に加工してなる黒鉛（Ｂ）とを含有する混合黒鉛材からなるものであって、
黒鉛（Ａ）は、非針状の石油系ピッチコークスを原料として合成された、等方性の結晶構造を有するもので、一次粒子のアスペクト比が１．００〜１．３２で、レーザーラマンによるＲ値が０．０１以上０．２以下であり、且つ  混合黒鉛材に含有する黒鉛（Ａ）の量が２０〜８０質量％であるリチウムイオン二次電池用負極材料。
〔７〕  混合黒鉛材１００質量部に対して０．１〜１５質量部の繊維状炭素をさらに含有する、〔１〕〜〔６〕のいずれかひとつに記載の負極材料。【００１４】
〔８〕  前記〔１〕〜〔７〕のいずれかひとつに記載の負極材料とバインダーとを含んでなる合剤を集電体上に塗布して得られる、リチウムイオン二次電池用負極。
〔９〕  前記〔８〕に記載の負極を有するリチウムイオン二次電池。
〔１０〕  混合黒鉛材を含有するリチウムイオン二次電池用負極であって、
前記混合黒鉛材が人造黒鉛からなる黒鉛（Ａ）と天然黒鉛を球塊状に加工してなる黒鉛（Ｂ）とを含有するものであり、
黒鉛（Ａ）は、非針状の石油系ピッチコークスを原料として合成された、等方性の結晶構造を有するもので、一次粒子のアスペクト比が１．００〜１．３２、レーザーラマンによるＲ値が０．０１以上０．２以下であり、且つ混合黒鉛材中の黒鉛（Ａ）の混合比率が２０〜８０質量％である、リチウムイオン二次電池用負極。
〔１１〕  混合黒鉛材を含有するリチウムイオン二次電池用負極であって、
前記リチウムイオン二次電池用負極を１ｔ／ｃｍ2で加圧した場合の負極の空隙率が２５〜３６％の範囲のいずれかである、リチウムイオン二次電池用負極。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る負極材料を用いると、高い出力と優れたサイクル特性とを維持したまま、高エネルギー密度を有し且つ大電流負荷特性に優れたリチウムイオン二次電池を得ることができる。
本発明に係る負極材料は、経済性および量産性に優れ、且つ安全性の改善された方法により製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】天然黒鉛を含む合剤を集電体に塗布し加圧している際の合剤層の構造（ａ）および加圧後の合剤層の構造（ｂ）を示す概念図である。
【図２】本発明の一実施形態の負極材料を含む合剤を集電体に塗布し加圧している際の合剤層の構造（ａ）および加圧後の合剤層の構造（ｂ）を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔リチウムイオン二次電池用負極材料〕
本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池用負極材料は、黒鉛（Ａ）と黒鉛（Ｂ）とを含有する混合黒鉛材からなるものである。
【００１８】
（黒鉛（Ａ））
本発明に用いられる黒鉛（Ａ）は、人造黒鉛からなるものである。人造黒鉛は、例えば、コークスなどの炭素原料を所定の大きさに粉砕し、該粉砕品を温度２０００℃以上にて熱処理することによって製造される。黒鉛（Ａ）としては、人造黒鉛の最外層に非晶質炭素が被覆されたもの、該最外層に黒鉛層が被覆されたものなどを用いることもできる。
【００１９】
炭素原料は、不活性雰囲気下で３００℃から１２００℃まで加熱した際の加熱減量分（例えば、炭化に伴う炭化水素の揮発分）が５〜２０質量％のものであることが好ましい。この加熱減量分が少ないと粉砕後に粒子形状が板状になる傾向があり、また、粉砕面（エッジ部分）が露出しており比表面積が大きくなり副反応が多くなる傾向がある。逆に当該加熱減量分が多いと黒鉛化の過程で粒子同士が多く結着し、収率に影響する傾向がある。
【００２０】
次に炭素原料を粉砕する。炭素原料の粉砕には公知のジェットミル、ハンマーミル、ローラーミル、ピンミル、振動ミルなどが用いられる。炭素原料の粉砕はできるだけ低い熱履歴で行うことが好ましい。低い熱履歴で粉砕を行うと、炭素原料の粉砕が容易である上、破砕時の亀裂方向がほぼランダムになり、アスペクト比が小さくなる傾向がある。また、後の加熱プロセスで粉砕面に露出したエッジ部分が修復される確率が高まり、充放電時の副反応を低減できる効果がある。
【００２１】
粉砕された炭素原料は、黒鉛化処理を施す前に、非酸化性雰囲気下で５００〜１２００℃程度で低温焼成してもよい。この低温焼成によって、次に行う黒鉛化処理でのガス発生を低減することができ、また嵩密度が下がることから黒鉛化処理コストを低減することができる。
【００２２】
粉砕された炭素原料の黒鉛化処理は、炭素原料が酸化しにくい雰囲気で行うことが望ましい。例えば、アルゴンガスなどの雰囲気で熱処理する方法、アチソン炉で熱処理する方法（非酸化黒鉛化プロセス）などが挙げられる。これらのうち非酸化黒鉛化プロセスがコストの観点から好ましい。
黒鉛化処理における温度の下限は、通常２０００℃、好ましくは２５００℃、さらに好ましくは２９００℃、最も好ましくは３０００℃である。黒鉛化処理における温度の上限は特に限定されないが、高い放電容量が得られやすいという観点から、好ましくは３３００℃である。
黒鉛化処理の後、得られた人造黒鉛を解砕または粉砕しないことが好ましい。黒鉛化処理後に解砕または粉砕すると、滑らかになった表面が傷つき、性能が低下するおそれがある。
【００２３】
本発明に用いられる黒鉛（Ａ）は、その体積基準累積粒度分布における５０％粒子径が、好ましくは１０〜３０μｍ、より好ましくは１０〜２５μｍ、さらに好ましくは１２〜２０μｍである。５０％粒子径が小さすぎるとリチウムイオンと電気化学的な反応に効率よく関与できない粒子が増え、容量およびサイクル特性が低下する傾向がある。逆に５０％粒子径が大きすぎると電解液との接触面積が小さくなることから、出力特性が低下する傾向がある。
【００２４】
粒度分布は、炭素原料の粉砕と分級によって調整することができる。粉砕装置としては、例えば、ハンマーミル、ジョークラッシャー、衝突式粉砕器などが挙げられる。また、分級は、気流分級法、篩分級法にて行うことができる。気流分級装置としては、例えば、ターボクラシファイヤー、ターボプレックスなどが挙げられる。
【００２５】
本発明に用いられる黒鉛（Ａ）は、そのＢＥＴ比表面積が、好ましくは０．５〜５．０ｍ2／ｇ、より好ましくは１〜６ｍ2／ｇ、さらに好ましくは１〜４ｍ2／ｇである。ＢＥＴ比表面積が大きすぎると粒子の表面活性が高くなり、電解液の分解などによってクーロン効率が低下し、またサイクル特性が低下する傾向がある。また、ＢＥＴ比表面積が小さすぎると電解液との接触面積が少なくなり、出力特性が低下する傾向がある。
【００２６】
さらに、黒鉛（Ａ）は、非針状の石油系ピッチコークスを原料として合成された、等方性の結晶構造を持ち、且つ粒子表面にコーティング層を実質的に有しないもので、一次粒子のアスペクト比が１．００〜１．３２で、レーザーラマンによるＲ値が０．０１以上０．２以下で、且つ３０℃〜１００℃の熱膨張率が４．０×１０-6℃-1以上５．０×１０-6℃-1以下であるものが好ましい。
【００２７】
また、本発明に好適に用いられる黒鉛（Ａ）は、Ｘ線回折により算出されるｄ002が、好ましくは０．３３５〜０．３４０ｎｍ、より好ましくは０．３３５〜０．３３７ｎｍである。
【００２８】
（黒鉛（Ｂ））
本発明に用いられる黒鉛（Ｂ）は、天然黒鉛を球塊状に加工してなるものである。  天然黒鉛は鱗片状を成していて、そのエッジ面が露出している。該エッジ面は電解液と反応しやすく、初回容量効率を低下させる要因となっている。
天然黒鉛は通常、高い結晶性を有する。本発明に好適に用いられる天然黒鉛は、Ｘ線回折により算出されるｄ002が、好ましくは０．３３５〜０．３４０ｎｍ、より好ましくは０．３３５〜０．３３７ｎｍである。
黒鉛（Ｂ）は、天然黒鉛に機械的外力を加え、造粒球状化処理を施すことによって得ることができる。天然黒鉛を球状化するための装置としては、例えば、奈良機械社製のハイブリダイザー、ホソカワミクロン社製のメカノフュージョン、高速チョッパーとライナーを組み合わせてなるシステムなどが挙げられる。
【００２９】
本発明に用いられる黒鉛（Ｂ）は、そのアスペクト比(長軸の長さ／短軸の長さ)が好ましくは６以下、より好ましくは１〜５である。アスペクト比は光学顕微鏡画像から求める事が出来る。簡易的には、シスメックス製のＦＰＩＡ３０００を用い、画像解析で測定しても良い。熱処理により黒鉛質となった材料を粉砕すると、粒子が鱗片状になりやすいため、アスペクト比が高くなる。アスペクト比が高い場合には、電極の電気伝導性を高めることができる一方で、黒鉛が一方向に配向しやすくなるため、充電によってリチウムイオンが黒鉛結晶内にインターカレートした際に電極が一方向に膨張しやすくなり、その大きな膨張収縮のために粒子間接点が失われ、サイクル特性が低下する場合がある。
【００３０】
本発明に用いられる黒鉛（Ｂ）は、体積基準累積粒度分布における５０％粒子径が、好ましくは１２〜２５μｍである。さらに、黒鉛（Ｂ）は前述の黒鉛（Ａ）に比較して５０％粒子径が同程度、具体的には両者の５０％粒子径の差が１０μｍ未満であることが好ましい。黒鉛（Ａ）と黒鉛（Ｂ）の５０％粒子径の差が大きすぎると、小さい方の黒鉛が大きい方の黒鉛の粒子間隙を埋めてしまい吸液特性が低下する傾向がある。
【００３１】
本発明に用いられる黒鉛（Ｂ）は、ＢＥＴ比表面積の上限値が好ましくは７ｍ2／ｇ、より好ましくは６ｍ2／ｇである。ＢＥＴ比表面積の下限値は、好ましくは１ｍ2／ｇ、より好ましくは１．５ｍ2／ｇである。ＢＥＴ比表面積が大きすぎると電解液との接触頻度が増えるのでサイクル特性が低下する傾向がある。また比表面積が大きい黒鉛（Ｂ）を含む合剤（スラリー）は、粘度が高く、塗布性が低下する傾向がある。
なお、黒鉛（Ｂ）の最外層に、非晶質炭素もしくは非晶質炭素の焼成品（黒鉛）の被覆があっても構わない。
【００３２】
混合黒鉛材に含有する黒鉛（Ａ）の量は、好ましくは２０〜９０質量％、より好ましくは２０〜８０質量％、さらに好ましくは３０〜７０質量％、最も好ましくは５０〜７０質量％である。混合黒鉛材に含有する黒鉛（Ａ）に対する黒鉛（Ｂ）の質量比は、好ましくは１／９〜８／２、より好ましくは３/７〜７／３、さらに好ましくは５／５〜７／３である。黒鉛（Ａ）の割合が少なすぎると、電極の空隙確保及び配向抑制が難しく、サイクル特性が低下する傾向がある。逆に黒鉛（Ａ）の割合が多すぎると、電極の導電性が低下傾向になる。
【００３３】
混合黒鉛材は、上記の黒鉛（Ａ）と黒鉛（Ｂ）とを混ぜ合わせることによって得ることができる。混合方法は、特に限定されない。例えば、ヘンシェルミキサーやスパルタンリューザーのような高速チョッパーを有するものや、ナウターミキサー、リボンミキサーなどを用いて、高速に均一に混合することができる。
【００３４】
本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池用負極材料は、繊維状炭素をさらに含有することが好ましい。繊維状炭素を含有させると、電解液の保液性が大きくなり、低温環境時でもスムーズにリチウムイオンのドープ・脱ドープが行われやすくなる。
【００３５】
繊維状炭素の含有量は、混合黒鉛材１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜２０質量部、より好ましくは０．１〜１５質量部、さらに好ましくは０．５〜１０質量部である。繊維状炭素が多すぎると電気容量が小さくなる傾向がある。繊維状炭素が少ないと低温（例えば、−４０℃）における内部抵抗の値が大きくなる傾向がある。
【００３６】
繊維状炭素としては、導電性が高く、繊維径が細く、アスペクト比が大きいという理由から、気相成長法で製造される炭素繊維、いわゆる気相法炭素繊維が好ましい。また気相法炭素繊維の中でも、導電性がより高い方が好ましく、結晶化度の高いものが望ましい。また、負極全体に素早く電流を流すことが必要であるので、気相法炭素繊維はその結晶成長方向が繊維軸に平行であり、繊維が枝分かれしたもの（分岐状炭素繊維）が含まれていることが好ましい。分岐状炭素繊維が含まれていると黒鉛粒子の間にネットワークを形成し易くなり、負極の強度を高め且つ導電性または熱伝導性が向上する。
【００３７】
気相法炭素繊維は、例えば、高温雰囲気下に、触媒となる鉄と共にガス化された有機化合物を吹き込むことにより製造することができる。
気相法炭素繊維は、製造した状態のままのものであってもよいし、例えば８００〜１５００℃で熱処理したものであってもよいし、例えば２０００〜３０００℃で黒鉛化処理したものであってもよい。好ましくは１５００℃以上、より好ましくは２０００℃以上で熱処理または黒鉛化処理を行うことで結晶化度が上がり、導電性を増加させることができる。また、黒鉛化度を促進させる働きのあるホウ素などを熱処理または黒鉛化処理の前に添加しておくことが有効である。
【００３８】
また、好ましい形態の気相法炭素繊維は、繊維軸方向に連通する中空を有するものが含まれていてもよい。中空構造の炭素繊維は、炭素層が筒状に巻いている構造を有するものである。なお、炭素層は、完全な筒状になっていない部分、筒の一部が断絶した部分があってもよい。また、炭素層は２層以上が積層した部分、１層のみになった部分などが有ってもよい。筒の断面は完全な円に限らず楕円や多角形のものを含む。なお、炭素層は、結晶性、具体的にはｄ002の値によって限定されない。好適な炭素層は、ｄ002が、好ましくは０．３４４ｎｍ以下、より好ましくは０．３３９ｎｍ以下、さらに好ましくは０．３３８ｎｍ以下である。またＬｃが４０ｎｍ以下であることが好ましい。なお、ｄ002およびＬｃはＸ線回折法によって測定される００２結晶面の平均間隔および結晶ｃ軸の平均長さである。
【００３９】
本発明に用いられる好ましい繊維状炭素は、繊維外径が２〜１０００ｎｍで且つアスペクト比が１０〜１５０００である。また、本発明に用いられるより好ましい繊維状炭素は、繊維外径が１０〜５００ｎｍで且つ繊維長が１〜１００μｍ（アスペクト比２〜２０００に相当）であるか、または繊維外径が２〜５０ｎｍで且つ繊維長０．５〜５０μｍ（アスペクト比１０〜２５０００に相当）である。
【００４０】
本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池用負極材料は、上記の黒鉛混合剤および繊維状炭素以外に、負極活物質として知られるリチウムイオンを吸蔵・放出可能な材料をさらに含有してもよい。該材料としては、Ｓｉ単体、Ｓｎ単体、Ｓｉ合金、Ｓｎ合金、Ｓｉ−Ｓｎ合金、Ｓｉ酸化物、Ｓｎ酸化物、Ｓｉ−Ｓｎ複合酸化物などが挙げられる。該材料の含有量は、混合黒鉛材１００質量部に対して、好ましくは１〜１０００質量部、より好ましくは１〜１００質量部、さらに好ましくは１〜５０質量部である。
【００４１】
本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池用負極材料は、前記混合黒鉛材とバインダーとを含んでなる合剤を銅箔上に塗布し、乾燥させ、次いで１ｔ／ｃｍ2で加圧してなる合剤層の空隙率が２５〜３６％、好ましくは２８〜３４％の範囲のいずれかになるものである。このような空隙率を有することによって、高い出力と優れたサイクル特性とを維持したまま、高エネルギー密度を有し且つ大電流負荷特性に優れたリチウムイオン二次電池用負極を作製することができる。空隙率を決定する際に用いる合剤は、混合黒鉛材１００質量部、増粘剤（ＣＭＣ）１．５質量部、バインダー（ＳＢＲ）１．５質量部、および溶剤（水）１００質量部を混ぜ合わせて成るスラリーである。銅箔はリチウムイオン二次電池の負極の集電体として通常に用いられているものである。合剤の乾燥塗膜厚は１５０μｍであり、乾燥は７０℃で１２時間行う。
【００４２】
また、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池用負極材料は、前記混合黒鉛材とバインダーとを含んでなる合剤を銅箔上に塗布し、乾燥させ、次いで１ｔ／ｃｍ2で加圧してなる合剤層のＸ線回折における００４回折ピークの面積に対する１１０回折ピークの面積の比が、好ましくは０．０５〜０．１７である。該面積比が小さいほど、黒鉛の配向が大きいことを意味する。なお、当該面積比を決定する際に用いる合剤は、混合黒鉛材１００質量部、増粘剤（ＣＭＣ）１．５質量部、バインダー（ＳＢＲ）１．５質量部、および溶剤（水）１００質量部を混ぜ合わせて成るスラリーである。銅箔はリチウムイオン二次電池の負極の集電体として通常に用いられているものである。合剤の乾燥塗膜厚は１５０μｍであり、乾燥は７０℃で１２時間行う。
【００４３】
本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池用負極材料は、人造黒鉛からなる黒鉛（Ａ）と、天然黒鉛を球塊状に加工してなる黒鉛（Ｂ）とを含有する混合黒鉛材からなるものであって、黒鉛（Ａ）は、非針状の石油系ピッチコークスを原料として合成された、等方性の結晶構造を有するもので、一次粒子のアスペクト比が１．００〜１．３２で、レーザーラマンによるＲ値が０．０１以上０．２以下であり、且つ  混合黒鉛材に含有する黒鉛（Ａ）の量が２０〜８０質量％であるものが好ましい。
【００４４】
本発明の一実施形態に係る負極材料を使用した合剤層では、図２に示すように、加圧によりつぶれにくい黒鉛Ａによって合剤層内部の空隙が保持される。黒鉛Ｂのみを使用した合剤層の場合、加圧によって黒鉛が容易につぶれて配向してしまい、合剤層の空隙が保持できなくなる。
【００４５】
〔リチウムイオン二次電池用負極〔１〕〕
本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池用負極は、本発明に係る負極材料とバインダーとを含んでなる合剤を集電体上に塗布することによって得られる。
合剤は、例えば、バインダーを溶媒で希釈して本発明に係る負極材料と混練することによって得られるスラリー状のものである。
【００４６】
バインダーとしては、ポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系ポリマー；ＳＢＲ（スチレンブタジエンラバー）などのゴム系などが挙げられる。バインダーの使用量は、負極材料１００質量部に対して、好ましくは０．５〜２０質量部、より好ましくは１〜１０質量部である。
溶媒は、各々のバインダーに適したものが使用できる。例えば、フッ素系ポリマーに適した溶媒としてはトルエン、Ｎ−メチルピロリドンなどが挙げられる。ＳＢＲに適した溶媒としては水などが挙げられる。溶媒は合剤を塗布するのに適した粘度に調整するのに十分な量を使用すればよい。
【００４７】
本発明に係る負極材料とバインダーとの混錬には、リボンミキサー、スクリュー型ニーダー、スパルタンリューザー、レディゲミキサー、プラネタリーミキサー、万能ミキサーなど公知の装置が使用できる。
【００４８】
集電体としては、銅、アルミニウム、ステンレス、ニッケル及びそれらの合金などが挙げられる。リチウムイオン二次電池の負極用の集電体としては銅箔が好ましい。
【００４９】
合剤を集電体に塗布する方法は、特に制限されない。例えば、ドクターブレードやバーコーターなどで塗布することができる。塗布した後、得られた合剤層を乾燥させ、ロールプレスなどで加圧成形することができる。
【００５０】
本発明に係るリチウムイオン二次電池用負極は、空隙率が、好ましくは１５〜４０％、より好ましいは２０〜３６％、さらに好ましくは２５〜３４％、特に好ましくは３０〜３３％である。負極空隙率は、集電体上に形成した合剤層の厚さ、塗布量、比重などから算出する。負極空隙率は電解液の浸透性に関わるため、電池性能に影響を及ぼすことがある。負極空隙率は合剤に含有する黒鉛の種類や量、塗工条件や加圧成形条件によって調整することができる。負極空隙率が小さい場合には液の浸透性が低下してリチウムイオンの移動及び拡散が阻害される傾向があるためハイレート時のサイクル特性が低下傾向になる。空隙率が大きい場合にはエネルギー密度が低くなる傾向がある。
【００５１】
〔リチウムイオン二次電池用負極〔２〕〕
本発明の別の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池用負極は、１ｔ／ｃｍ2で加圧した場合における負極空隙率が好ましくは２５〜３６％、より好ましくは２５〜３４％、さらに好ましくは３０〜３３％の範囲のいずれかである。また、本発明の好ましい実施形態におけるリチウムイオン二次電池用負極は、充放電後に１ｔ／ｃｍ2で加圧した場合における負極空隙率が好ましくは２５〜３６％、より好ましくは２５〜３４％、さらに好ましくは３０〜３３％の範囲のいずれかである。負極空隙率は集電体上に形成した合剤層の厚さ、塗布量、比重などから算出する。本発明の好ましい実施形態におけるリチウムイオン二次電池用負極は、混合黒鉛材を含有するものである。ここでの混合黒鉛材は黒鉛と加圧によってつぶれにくい物質とを含有するものである。混合黒鉛材としては、天然黒鉛または人造黒鉛と加圧によってつぶれにくい物質とを含有するものや、上記のような黒鉛（Ａ）と黒鉛（Ｂ）とを含有するもの（本発明に係る負極材料）などが挙げられる。加圧によってつぶれにくい物質としては、黒鉛（Ａ）が好ましいものとして挙げられる。当該混合黒鉛材にバインダーを添加して合剤を得、これによって負極を形成する。合剤に含有されるバインダーの量は混合黒鉛材に対して好ましくは１０質量％以下である。バインダーの種類は特に限定されない。一般に、電極は充放電を行うことで若干膨らむが、本発明の好ましい実施形態におけるリチウムイオン二次電池用負極は、充放電後の電極を再び１ｔ／ｃｍ2で加圧した場合においても、空隙率２５〜３６％が確保される。
【００５２】
〔リチウムイオン二次電池〕
本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、前記の負極を有するものである。リチウムイオン二次電池には、負極以外に、通常、正極、セパレータおよび電解液（または電解質）が含まれている。
【００５３】
リチウムイオン二次電池の正極は、正極活物質を少なくとも含有する。正極活物質として、通常、リチウム含有遷移金属酸化物が用いられる。リチウム含有遷移金属酸化物は、遷移金属元素とリチウム元素とを少なくとも含有する酸化物である。
遷移金属元素としては、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ及びＷから選ばれる少なくとも１つが好ましく、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも１つがさらに好ましい。
リチウム元素／遷移金属元素とのモル比は、好ましくは０．３〜２．２である。
リチウム含有遷移金属酸化物は、遷移金属元素の３０モルパーセント未満の範囲でＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｐ、Ｂ、Ｍｇなどを含有していてもよい。
【００５４】
好ましい正極活物質として、ＬｉxＭＯ2（ＭはＣｏ、Ｎｉ、ＦｅまたはＭｎ、ｘ＝０〜１．２。）、またはＬｉyＮ2Ｏ4（Ｎは少なくともＭｎを含む。ｙ＝０〜２。）で表されるスピネル構造を有する物質が挙げられる。より好ましい正極活物質として、ＬｉyＭaＤ1-aＯ2（ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎの少なくとも１種、ＤはＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｗ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｂ、Ｐの中のＭ以外の少なくとも１種、ｙ＝０〜１．２、ａ＝０．５〜１。）で表される物質；Ｌｉz（ＮbＥ1-b）2Ｏ4（ＮはＭｎ、ＥはＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｗ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｂ、Ｐの少なくとも１種、ｂ＝１〜０．２、ｚ＝０〜２。）で表されるスピネル構造を有する物質が挙げられる。
【００５５】
正極活物質の具体例としては、ＬｉxＣｏＯ2、ＬｉxＮｉＯ2、ＬｉxＭｎＯ2、ＬｉxＣｏaＮｉ1-aＯ2、ＬｉxＣｏbＶ1-bＯZ、ＬｉxＣｏbＦｅ1-bＯ2、ＬｉxＭｎ2Ｏ4、ＬｉxＭｎcＣｏ2-cＯ4、ＬｉxＭｎcＮｉ2-cＯ4、ＬｉxＭｎcＶ2-cＯ4、ＬｉxＭｎcＦｅ2-cＯ4（ここでｘ＝０．０２〜１．２、ａ＝０．１〜０．９、ｂ＝０．８〜０．９８、ｃ＝１．６〜１．９６、ｚ＝２．０１〜２．３。）が挙げられる。最も好ましいリチウム含有遷移金属酸化物としては、ＬｉxＣｏＯ2、ＬｉxＮｉＯ2、ＬｉxＭｎＯ2、ＬｉxＣｏaＮｉ1-aＯ2、ＬｉxＭｎ2Ｏ4、ＬｉxＣｏbＶ1-bＯz（ｘ＝０．０２〜１．２、ａ＝０．１〜０．９、ｂ＝０．９〜０．９８、ｚ＝２．０１〜２．３。）が挙げられる。なお、ｘの値は充放電開始前の値であり、充放電により増減する。
【００５６】
正極活物質は、体積基準累積粒度分布における５０％粒子径が、好ましくは０．１〜５０μｍである。また、正極活物質は、体積基準粒度分布において、０．５μｍ以上３０μｍ以下の範囲に入る粒子の合計体積が全体積の９５％以上であることが好ましい。さらに、正極活物質は、体積基準粒度分布において、３μｍ以下の範囲に入る粒子の合計体積が全体積の１８％以下であり且つ１５μｍ以上２５μｍ以下の範囲に入る粒子の合計体積が全体積の１８％以下であることが好ましい。
正極活物質は、ＢＥＴ比表面積が、好ましくは０．０１〜５０ｍ2／ｇ、より好ましくは０．２〜１ｍ2／ｇである。
また、正極活物質は、ｐＨが、好ましくは７以上１２以下である。なお、ここでのｐＨは、正極活物質５ｇに蒸留水を添加し全体で１００ｍｌとなるように調整し、それを煮沸し、次いで室温に戻し、蒸発した分の水を蒸留水の添加で補って１００ｍｌに戻し、次いで上澄み液をｐＨ計で測定したものである。
【００５７】
正極は、さらに導電助剤やバインダーを含有していてもよい。これらは従来のリチウムイオン二次電池の正極において使用されているものであってもよい。
正極に用いられる導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラックなどの導電性カーボン；気相法炭素繊維、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバなどを挙げることができる。
正極に用いられるバインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体などのフッ素含有高分子重合体、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）などのゴムを挙げることができる。
【００５８】
リチウムイオン二次電池では正極と負極との間にセパレータを設けることがある。セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンを主成分とした不織布、クロス、微孔フィルム又はそれらを組み合わせたものなどを挙げることができる。
【００５９】
本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池には、公知の電解液または電解質を用いることができる。係る電解液または電解質としては、有機電解液、無機固体電解質、高分子固体電解質が挙げられる。これらのうち、電気伝導性の観点から有機電解液が好ましい。
【００６０】
有機電解液は、有機溶媒に電解質を溶解してなるものである。有機溶媒としては、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールフェニルエーテルなどのエーテル； ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−エチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−エチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピオンアミド、ヘキサメチルホスホリルアミドなどのアミド； ジメチルスルホキシド、スルホランなどの含硫黄化合物； メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのジアルキルケトン； エチレンオキシド、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン、２−メトキシテトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジオキソランなどの環状エーテル； エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネート； γ−ブチロラクトン； Ｎ−メチルピロリドン； アセトニトリル、ニトロメタンなどが挙げられる。これらのうち、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、γ−ブチロラクトンなどのエステル類、ジオキソラン、ジエチルエーテル、ジエトキシエタンなどのエーテル類、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、テトラヒドロフランが好ましく、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネート系非水溶媒がより好ましい。これらの溶媒は、１種単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００６１】
有機電解液に用いる電解質として、通常、リチウム塩が使用される。リチウム塩としては、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣｌ、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＯ2、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2などが挙げられる。
【００６２】
高分子固体電解質としては、ポリエチレンオキサイド誘導体及び該誘導体を含む重合体、ポリプロピレンオキサイド誘導体及び該誘導体を含む重合体、リン酸エステル重合体、ポリカーボネート誘導体及び該誘導体を含む重合体などが挙げられる。
【００６３】
なお、リチウムイオン二次電池には、上記以外の電池構成上必要な部材が含まれていてもよく、それらの選択についてはなんら制約を受けるものではない。
【実施例】
【００６４】
以下に本発明の実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、これらは説明のための単なる例示であって、本発明はこれらによって何ら制限されるものではない。【００６５】
特性などは以下のようにして測定した。【００６６】
＜黒鉛の評価＞
（比表面積）
比表面積測定器（ユアサアイオニクス社製ＮＯＶＡ１２００）を用いて液体窒素温度下（７７Ｋ）における窒素ガス吸着量を求め、ＢＥＴ法で算出した。【００６７】
（Ｘ線回折）
試料水平型多目的Ｘ線回折装置（ＵｌｔｉｍａIV、リガク社製）を用いて回折ピーク波形を測定した。ｄ002、Ｌｃ、および００４回折ピークの面積に対する１１０回折ピークの面積の比を算出した。【００６８】
（熱分析）
熱分析にはＴＧ／ＤＴＡ分析器（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、ＥＸＳＴＡＲ６０００ ＴＧ／ＤＴＡ）を用いた。白金パンの上に試料を１０ｍｇ載せ、空気１００ｍｌ／分流通下、１０℃／分にて１０００℃まで昇温させて、熱分析を行った。【００６９】
（粒度分布）
秤量した試料０．０５ｇを純水２００ｍｌの入ったビーカーに入れ、これにトリトンＸ−１００（ＩＣＮバイオメディカル社製、和光純薬販売）の０．１％水溶液２滴を滴下した。前記ビーカーを超音波で５分間分散処理した。その後、ビーカーに純水５０ｍｌを加え再度超音波で３分間分散処理した。レーザー回析散乱式粒度分布測定装置（日機装社製  マイクロトラックＨＲＡ）によって分散液中の粒子の粒度分布を測定した。【００７０】
＜合剤層の空隙率および吸液特性の評価＞
黒鉛材１００ｇに、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース１．５ｇおよび水９７．７２ｇを加え混ぜ合わせた。これに固形分含有率４０％のスチレンブタジエンラバー微粒子の分散した水溶液３．８ｇを加え攪拌・混合し、塗布に適した流動性を有するスラリー（合剤）を作製した。作製した分散液を厚さ２０μｍの銅箔上にドクターブレードを用いて乾燥塗膜厚１５０μｍとなるように塗布し、ホットプレート上で乾燥し、その後、真空乾燥機に入れて７０℃で１２時間乾燥させて、銅箔上に合剤層を形成した。合剤の塗布量は約７ｍｇ／ｃｍ2である。【００７１】
得られた合剤層を銅箔とともに打ち抜いて１８ｍｍφの大きさの小箔片を得た。それを超鋼製プレス板で挟み、プレス圧１．０ｔ／ｃｍ2となるようにプレスした。合剤の真密度、および合剤層の厚さから空隙率を算出した。また、プレスした小箔片の合剤層に、プロピレンカーボネート（ＰＣ）３μｌをマイクロシリンジにより滴下した。滴下したＰＣは合剤層に浸み込み、合剤層表面からＰＣが消失したように肉眼で観察される。滴下終了時から合剤層表面からＰＣが消失するまでの時間を測定した。この時間を吸液性の指標とした。【００７２】
＜合剤層中の黒鉛の配向性の評価＞
得られた合剤層を銅箔とともに打ち抜いて１８ｍｍφの大きさの小箔片を３つ得た。それらのうち２つを超鋼製プレス板で挟み、プレス圧０．１ｔ／ｃｍ2、およびプレス圧１．０ｔ／ｃｍ2となるようにそれぞれプレスした。プレスしていない小箔片（表１には「０．０ｔ／ｃｍ2プレス」と表記した。）、０．１ｔ／ｃｍ2でプレスした小箔片、および１．０ｔ／ｃｍ2でプレスした小箔片を測定用セルに両面テープで貼り付け、下記の条件でＸ線回折を測定した。
Ｘ線発生条件： 電圧４０ＫＶ，電流３０ｍＡ、
測定範囲：１１０面  ７４〜８０°， ００４面  ５２〜５８°、
管球： 銅、
得られた回折ピーク波形を平滑化処理し、バックグランド除去及びＫα2除去を行った。その後、２θ＝５３．２〜５４．７°に表れる００４回折ピークの面積に対する２θ＝７７〜７８．５°に現れる１１０回折ピークの面積の比を算出した。【００７３】
製造例１  （黒鉛ａの調製）
石油系コークスを細川ミクロン社製バンタムミルで粉砕した。次に、日清エンジニアリング社製ターボクラシファイアーＴＣ−１５Ｎで気流分級し、粒径０．５μｍ以下の粒子を実質的に含まない炭素原料を得る。該炭素原料を、ネジ蓋つき黒鉛ルツボに充填し、アチソン炉にて３１００℃で加熱処理して、黒鉛ａを得た。黒鉛ａは、５０％粒子径が１５．５μｍ、ＢＥＴ比表面積が２．３ｍ2／ｇであった。また、合剤の塗布量は７ｍｇ／ｃｍ2であった。黒鉛ａは合剤層の空隙率が３６．４％、合剤層の吸液特性が１１秒であった。【００７４】
製造例２  （黒鉛ｂの調製）
平均粒径６μｍの鱗片状の天然黒鉛をハイブリダイザー（奈良機械製）にて球状化して、黒鉛ｂを得た。黒鉛ｂは、５０％粒子径が１６．７μｍ、ＢＥＴ比表面積が５．９ｍ2／ｇであった。また、合剤の塗布量は７ｍｇ／ｃｍ2であった。黒鉛ｂは合剤層の空隙率が１４．２％、合剤層の吸液特性が３０１秒であった。【００７５】
＜電池評価＞
（負極作製）
混合黒鉛材料１００ｇに増粘剤としてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）１．５ｇ、水を適宜加えて粘度を調節し、固形分比４０％のスチレンブタジエンラバー微粒子の分散した水溶液３．８ｇを加え攪拌・混合し、充分な流動性を有するスラリー状の分散液を作製した。作製した分散液を厚み２０μmの銅箔上にドクターブレードを用いて乾燥塗膜厚１５０μｍで均一となるように塗布し、ホットプレートにて乾燥した。その後、真空乾燥機で７０℃、１２時間乾燥した。乾燥した電極はロールプレスにより密度を１．５ｇ／ｃｃと調製し、電池評価用負極を得た。【００７６】
（正極作製）
Ｌｉ3Ｎｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3  ９０ｇ、導電助剤としてカーボンブラック（ＴＩＭＣＡＬ社製）５ｇ、および結着材としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５ｇにＮ−メチル−ピロリドンを適宜加えながら攪拌・混合し、スラリー状の分散液を作製した。
作製した分散液を厚さ２０μｍのアルミ箔上にロールコーターにより塗布し、乾燥させ、その後、ロールプレスにて加圧成形した。得られた正極の塗布量は１０ｍｇ／ｃｍ2であり、電極密度は３．０ｇ／ｃｃであった。【００７７】
＜電解液調製＞
非水溶媒として、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を体積比３：７で混合し、電解質塩として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１．０ｍｏｌ／Ｌ溶解させたものを電解液とした。【００７８】
＜電池作製＞
上記負極および正極を打ち抜いて面積２０ｃｍ2の負極片および正極片を得た。正極片のＡｌ箔にＡｌタブを、負極片のＣｕ箔にＮｉタブをそれぞれ取り付けた。ポリプロピレン製フィルム微多孔膜を負極片と正極片との間に挟み入れ、その状態でアルミラミネートに入れた。そして、それに電解液を注液した。その後、アルミラミネートの開口部を熱融着によって封止して評価用の電池（設計容量２５ｍＡｈ）を作製した。【００７９】
＜初回放電容量＞
上限電圧４．１５ＶとしてＣＣ（コンスタントカレント）およびＣＶ（コンスタントボルテージ）モードで、５ｍＡで、カットオフ電流値１．２５ｍＡで充電を行った。
下限電圧２．８Ｖとして、ＣＣモードで５ｍＡの放電を行って、初回放電容量を測定した。【００８０】
＜ＤＣ−ＩＲ試験＞
初回放電容量（１Ｃ＝２５ｍＡｈ）を基準として、満充電状態から２１０分間、０．１ＣでＣＣ放電し、３０分間休止し、次いで２５ｍＡで５秒間放電した。このときの電圧降下量を測定した。電圧降下量からオームの法則（Ｒ＝ΔＶ／０．０２５）により電池内部抵抗を測定した。ＳＯＣ５０％【００８１】
＜サイクル特性の測定＞
上限電圧４．１５ＶとしてＣＣおよびＣＶモードで、５０ｍＡで、カットオフ電流値１．２５ｍＡで充電を行った。
下限電圧２．８Ｖとして、ＣＣモードで５０ｍＡの放電を行った。
上記条件で、５００サイクル充放電を繰り返した。
５００サイクル時の放電容量を測定した。初回放電容量に対する５００サイクル時放電容量の割合を算出し、それを放電容量維持率とした。
（５００サイクル後放電容量維持率（％））
＝（５００サイクル時放電容量）／（初回放電容量）×１００【００８２】
実施例１
黒鉛ａ  ７０質量部と、黒鉛ｂ  ３０質量部とを不二パンダル製スパルタンリューザーに入れ、５分間混合して、混合黒鉛材Ａを得た。混合黒鉛材Ａは５０％粒子径が１５．９μｍ、ＢＥＴ比表面積が３．１ｍ2／ｇであった。
混合黒鉛材Ａは合剤層の空隙率が３３．８％、合剤層の吸液特性が３９秒であった。１．０ｔ／ｃｍ2プレス後の合剤層の厚さは約５０μｍであった。合剤の塗布量は７ｍｇ／ｃｍ2であった。合剤層中の黒鉛配向性（A(110)/A(004)）、および電池特性は表１に示すとおりであった。【００８３】
実施例２
黒鉛ａの量を５０質量部に、黒鉛ｂの量を５０質量部に変えた以外は実施例１と同じ方法で混合黒鉛材Ｂを得た。混合黒鉛材Ｂは５０％粒子径が１６．３９μｍ、ＢＥＴ比表面積が３．９ｍ2／ｇであった。
混合黒鉛材Ｂは合剤層の空隙率が３２．０％、合剤層の吸液特性が３６秒であった。１．０ｔ／ｃｍ2プレス後の合剤層の厚さは約５０μｍであった。合剤の塗布量は７ｍｇ／ｃｍ2であった。合剤層中の黒鉛配向性（A(110)/A(004)）、および電池特性は表１に示すとおりであった。【００８４】
実施例３
黒鉛ａの量を３０質量部に、黒鉛ｂの量を７０質量部に変えた以外は実施例１と同じ方法で混合黒鉛材Ｃを得た。混合黒鉛材Ｃは５０％粒子径が１６．８μｍ、ＢＥＴ比表面積が４．７ｍ2／ｇであった。
混合黒鉛材Ｃは合剤層の空隙率が３１．２％、合剤層の吸液特性が７７秒であった。１．０ｔ／ｃｍ2プレス後の合剤層の厚さは約５０μｍであった。合剤の塗布量は７ｍｇ／ｃｍ2であった。合剤層中の黒鉛配向性（A(110)/A(004)）、および電池特性は表１に示すとおりであった。【００８５】
比較例１
混合黒鉛材Ａを黒鉛ａのみに変えた以外は実施例１と同じ方法で合剤層の配向性（A(110)/A(004)）および電池特性の評価を行った。結果は表１に示すとおりであった。【００８６】
比較例２
混合黒鉛材Ａを黒鉛ｂのみに変えた以外は実施例１と同じ方法で合剤層の配向性（A(110)/A(004)）および電池特性の評価を行った。結果は表１に示すとおりであった。【００８７】
【表１】
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【００８８】
表１に示すとおり、本発明の一実施例である混合黒鉛材からなる負極材料を用いると、電池内部抵抗が低く且つ放電容量維持率が高いリチウムイオン二次電池を提供できることがわかる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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