(57)【要約】      （修正有）【課題】  特にリチウムイオン二次電池において、不可逆容量の低減、可逆容量の増加、サイクル特性の向上等を図ることが可能な電極用炭素材料、電極、電池さらにそれらの製造方法を提供する。【解決手段】  ホウ素含有化合物を含むプラズマガス雰囲気中において、炭素又は有機材料からなる原料組成物に対して高周波熱プラズマ処理を施すプラズマ処理工程を経て電極用炭素材料を形成させることにより、炭素材料の表面近傍の乱層構造化とともに、クリーニング、表面改質を併せ行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極用炭素材料の製造方法であって、
ホウ素含有化合物を含むプラズマガス雰囲気中において、原料組成物に対して高周波熱プラズマ処理を施すプラズマ処理工程を含む電極用炭素材料の製造方法。
【請求項２】
電極の製造方法であって、
請求項１に記載の電極用炭素材料の製造方法により電極用炭素材料を得る電極用炭素材料製造工程と、
前記電極用炭素材料及び結着剤を含む活物質含有層を導電性の集電体上に積層する活物質含有層積層工程と、
を含む電極の製造方法。
【請求項３】
前記活物質含有層積層工程の後、得られた電極をケース内に密閉する保存工程を更に含む請求項２記載の電極の製造方法。
【請求項４】
前記プラズマ処理工程より後の工程を不活性ガス雰囲気中で行う請求項２又は３記載の電極の製造方法。
【請求項５】
アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置された電解質層と、を有する電気化学デバイスの製造方法であって、
前記アノード及び前記カソードのうちの少なくとも一方を、請求項２〜４のうちのいずれかに記載の電極の製造方法を経て形成する電気化学デバイスの製造方法。
【請求項６】
ホウ素含有化合物を含むプラズマガス雰囲気中において、原料組成物に対して高周波熱プラズマ処理を施すプラズマ処理工程を経て形成された電極用炭素材料。
【請求項７】
ホウ素を含有する請求項６に記載の電極用炭素材料。
【請求項８】
リチウムイオンの挿入及び脱離が可能である請求項６又は７のいずれかに記載の電極用炭素材料。
【請求項９】
電気化学デバイス用の電極であって、
導電性の集電体と、
請求項６〜８のいずれかに記載の電極用炭素材料及び結着剤を含み前記集電体上に積層された活物質含有層と、
を備える電極。
【請求項１０】
アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置された、非水電解質を含む電解質層と、を有しており、
前記アノード及び前記カソードのうちの少なくとも一方が、請求項９記載の電極である電気化学デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極用炭素材料及びその製造方法、電極及びその製造方法、並びに、電気化学デバイス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のモバイル電子機器における小型化、軽量化、高機能化はめざましいものがあり、これらの機器の電源である二次電池等の電気化学デバイスに対しても、高エネルギー密度化が望まれている。特に、二次電池のなかでも、カソードにコバルト酸リチウムを、アノードに炭素材料をそれぞれ用いたリチウムイオン二次電池は、高エネルギー密度を有する二次電池として携帯電話などに広く用いられている。
【０００３】
このリチウムイオン二次電池の高性能化を図る上では、電極材料の選択が重要である。アノードの構成材料である炭素材料は多様性に富んでおり、高結晶性の黒鉛から高分子を炭化したものまで、様々な炭素材料が検討されている。
【０００４】
電池の充放電電位、可逆容量、サイクル特性といった電気化学特性は、アノード活物質（負極活物質）として用いられる炭素材料の結晶化度（黒鉛化度）、表面形態、内部構造、表面化学組成などに強く依存する。
【０００５】
これまでに黒鉛化触媒であるホウ素化合物を炭素材料に添加して焼成し、炭素材料の黒鉛化を促して特性改善を図った炭素材料、およびその製造方法が提案されている。
【０００６】
しかしこれらの炭素材料は、黒鉛化の進行と同時に炭素粒子全域にホウ素が拡散し、放電電位の上昇が生じてしまい、電池として放電電圧の低下を招いてしまう。また、放電容量、充放電効率及びサイクル特性といった特性についても改善はされるものの、未だ十分な特性が得られていない。
【０００７】
また、アノード活物質に炭素材料を用いたリチウムイオン二次電池では、初回の充電時にアノード活物質表面上に形成されるＳＥＩ（Solid Electrolyte interface）による特性への影響が大きい。ＳＥＩは、アノード活物質と電解液との反応によって生成し、いったんＳＥＩが形成されるとそれ以上の反応が抑制されるため、黒鉛の層間へのリチウム挿入が可能となる。しかし、ＳＥＩは、不可逆容量を生む原因の一つでもある。また、電池の安全性に関わる熱安定性は、ＳＥＩの安定性に左右される。ＳＥＩは、アノード活物質と電解液との反応により形成されるという機構上、カルボキシ基やカルボニル基などの含酸素官能基の炭素粒子表面における量や、炭素粒子の表面結晶性といった炭素材料の表面構造の影響を大きく受ける。
【０００８】
そして、このような問題点を解決し、良好な電極特性及び電池特性を得ること、特に不可逆容量を低減することを意図して、例えば、熱プラズマ処理を施した炭素材料の製造方法が提案されている（特許文献６、７及び８参照）。
【特許文献１】特開平５−２５１０８０号公報
【特許文献２】特開平８−３１４２２号公報
【特許文献３】特開平１０−３１２８０７号公報
【特許文献４】ＷＯ９８／２４１３４号国際公開パンフレット
【特許文献５】特開２００４−１３４２９５号公報
【特許文献６】特開平１０−９２４３２号公報
【特許文献７】特開２０００−２２３１２１号公報
【特許文献８】特開２００５−２６０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の特許文献６，７及び８に示されているような、熱プラズマ処理を施した炭素材料を構成材料として含む電極及びそれを用いた電池であっても、未だ十分な電極特性及び電池特性が得られておらず、更なる改善の余地を有していた。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、不可逆容量を十分に低減し、可逆容量を増加可能な電極用炭素材料及びその製造方法、不可逆容量を十分に低減し可逆容量を増加可能な電極及びその製造方法を提供することを目的とする。更に、本発明は、不可逆容量が十分に低減され、十分な可逆容量、充放電効率（特に初回充放電効率）及び良好なサイクル特性を得ることが可能な電気化学デバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、所定のプラズマガス雰囲気中で原料化合物に高周波熱プラズマ処理を施すことによって電極用炭素材料を製造すると、上記目的を達成可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
本発明に係る電極用炭素材料の製造方法は、電極用炭素材料の製造方法であって、ホウ素含有化合物を含むプラズマガス雰囲気中において、原料組成物に対して高周波熱プラズマ処理を施すプラズマ処理工程を含む。
【００１３】
また、本発明に係る電極用炭素材料は、電極の構成材料となる電極用炭素材料であって、ホウ素含有化合物を含むプラズマガス雰囲気中において、原料組成物に対して高周波熱プラズマ処理を施すプラズマ処理工程を経て形成されている。
【００１４】
ここで、高周波熱プラズマは、中圧（１０〜７０ｋＰａ程度）から１気圧において発生するプラズマであり、通常の低圧プラズマと異なり熱平衡に近いプラズマが得られるため、単にプラズマ等で局所的な反応を行うだけでなく、系に存在する物質まで高温にすることができる。したがって、高周波熱プラズマにより高温相の生成及び表面改質の両方が可能になる。具体的な現象としては、例えばプラズマガスにＮ2を用いたときの表面の窒素化、Ｈ2を用いたときの表面の水素化、あるいは原子レベルでの物理的破壊、あるいは粒子表面のクリーニング等が考えられる。
【００１５】
高周波熱プラズマを炭素粒子の表面処理に用いると、原料組成物（炭素材料又は樹脂材料）が、高周波熱プラズマ雰囲気を用いた超高温処理によって黒鉛化し、更に、表面がイオン、ラジカル等で叩かれて修飾される。
【００１６】
そして、本発明の製造方法及び電極用炭素材料によれば、このような高周波熱プラズマ処理が施されているため、材料表面近傍が乱層構造化しており、且つ、材料表面に存在していた微量の酸素や水素を除去して表面が改質される。特に、本発明においては、上記プラズマ処理をホウ素含有化合物を含むプラズマガス雰囲気中で行うため、ホウ素単体又はホウ素を含むホウ素含有官能基が材料表面に導入され、これらのホウ素成分の存在により、ＳＥＩの生成反応を良好なものとし、且つ、ＳＥＩの安定性を向上させることができる。そして、ＳＥＩによって生じる不可逆容量を十分に低減することができ、更に、ホウ素成分に由来する可逆な容量を付加することができるため、本発明の電極用炭素材料を電極の構成材料として用いることにより、この電極を備える電池等の電気化学デバイスの可逆容量及び充放電効率（特に初回充放電効率）を向上することができる。さらに、炭素粒子内部にホウ素が拡散していないので、放電電位の上昇は起こりにくい。
【００１７】
本発明の電極用炭素材料は、雰囲気中のホウ素含有化合物に由来するホウ素を含むことが好ましい。本発明の電極用炭素材料は、炭素材料全量を基準として、ホウ素を０.０１〜１質量％含むことが好ましい。
【００１８】
また、この電極用炭素材料は、アルゴンレーザーラマンスペクトルにおいて、１５８０cm-1付近に存在するピークの強度をＩ1580とし、１３５０cm-1付近に存在するピークの強度をＩ1350とし、Ｉ1580／Ｉ1350を黒鉛化度ＧＡとしたときに０．５≦ＧＡ≦１０であることが好ましい。
【００１９】
さらに、電極用炭素材料は、炭素材料全量を基準として酸素を0.001〜1質量％含むことが好ましく、さらに炭素材料全量を基準としてフッ素を0．01〜0．1質量％含むことが好ましい。このような電極用炭素材料は可逆容量に特に優れる。また、このような電極用炭素材料は上述の製造方法において、ホウ素含有化合物として例えばＢＦ３等を用いることにより容易に製造できる。
【００２０】
本発明に係る電極の製造方法は、上述の製造方法により電極用炭素材料を得る電極用炭素材料製造工程と、得られた電極用炭素材料と結着剤を含む活物質含有層を集電体上に積層する活物質含有層積層工程と、を含む。
【００２１】
かかる製造方法においては、活物質含有層積層工程において形成された電極をケース内に密閉する保存工程を更に含むことが好ましい。
【００２２】
また、本発明に係る電極は、導電性の集電体と、上記本発明の電極用炭素材料及び結着剤を含み集電体上に積層された活物質含有層とを備える。結着剤は電極用炭素材料同士、及び、電極用炭素材料と集電体とを結着させることが可能なものである。
【００２３】
本発明に係る電気化学デバイスの製造方法は、アノードと、カソードと、アノードとカソードとの間に配置されている電解質層と、を有する電気化学デバイスの製造方法であって、アノードを、上記電極の製造方法を経て形成する電極形成工程を含む。
【００２４】
また、本発明に係る電気化学デバイスは、アノードと、カソードと、アノードとカソードとの間に配置された電解質層と、を有しており、アノードが、上記本発明の電極である。
【００２５】
これらの電極及び電気化学デバイス、若しくはこれらの電極及び電気化学デバイスの製造方法によれば、上述の電極用材料が用いられる。そして、上記電極によれば不可逆容量を十分に低減することが可能であり、したがって、上記電気化学デバイスは不可逆容量が十分に低減され、十分な可逆容量、充放電効率（特に初回充放電効率）及びサイクル特性を得ることが可能である。
【００２６】
ここで、上記電極及び電気化学デバイスの製造方法においてプラズマ処理工程より後の工程を不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
【００２７】
かかる製造方法によれば、上述した効果を奏する本発明の電極及び電気化学デバイスを効率的に且つ確実に得ることができる。なお、プラズマ処理工程より後の工程を不活性ガス雰囲気中で行うことにより、以下のような効果を得ることができる。すなわち、高周波熱プラズマ処理が施された炭素材料について、昇温脱離質量分析計（ＴＤＳ）により測定を行ったところ、水酸基に由来するガスが炭素材料表面から大量に発生することが確認された。高周波熱プラズマ処理が施された炭素材料は、高周波熱プラズマ処理装置から回収される際にいったん空気にさらされ、次いで、結着剤で結着されて電極となり、非水系溶媒を用いた電池等の電気化学デバイスに組み込まれるが、炭素材料表面の上記水酸基は、高周波熱プラズマ処理後にさらされた空気中の酸素や水素に由来すると考えられる。
【００２８】
そこで、本発明者らは、表面処理後、空気にさらすことなく不活性ガス雰囲気中で電極を作製し、更に電気化学デバイスを作製したところ、このようにして作製した電気化学デバイスは、空気にさらされる通常の方法で製造した電気化学デバイスと比較して、優れた可逆容量及び充放電効率が得られることが確認された。
【００２９】
この理由は、炭素材料表面に水分が吸着しなかったために、水の電気分解による不可逆容量増大（初回の充放電効率低下）が生じなかったためであると推察される。また、水酸基等の過剰な官能基が炭素材料表面に吸着しないために、ＳＥＩの生成量が適切となり、それにより不可逆容量が低減したものと推察される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、不可逆容量を十分に低減し、可逆容量を増加することが可能な電極用炭素材料、電極、及びこれらの製造方法を提供することができる。更に、本発明によれば、不可逆容量が十分に低減され、十分な可逆容量、充放電効率（特に初回充放電効率）及び良好なサイクル特性を得ることが可能な非水電解質電池及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３２】
（電極用炭素材料及びその製造方法）
本発明では、ホウ素含有化合物を含むプラズマガス雰囲気中において原料組成物に対して高周波熱プラズマ処理を施すことにより電極用炭素材料を製造する。すなわち、本発明に係る電極用炭素材料は、ホウ素含有化合物を含むプラズマガス雰囲気中において、原料組成物に対して高周波熱プラズマ処理を施すプラズマ処理工程を経て形成されたものである。
【００３３】
ここで、上記原料組成物としては、高周波熱プラズマ処理により炭素材料となる材料、及び、炭素材料が挙げられる。
【００３４】
高周波熱プラズマ処理により炭素材料となる材料としては、例えば、フェノール樹脂、アクリル系樹脂、フラン系樹脂、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリアクリロニトリル等の鎖状ビニル系高分子、ポリフェニレンのようなビフェニル結合からなる高分子等の各種樹脂が挙げられ、含窒素樹脂、例えばポリアニリン、ポリイミド、ナイロン等のポリアミド、窒素含有フェノール樹脂等も使用可能である。また、このほか、多糖類等の各種糖類を用いることも可能である。これらのうちではフェノール樹脂、特に真球状のフェノール樹脂が好ましい。
【００３５】
一方、炭素材料としては、グラファイト、グラッシーカーボン、パイロリティックグラファイト、カーボンファイバー、カーボンペースト、活性炭等が挙げられるが、特に黒鉛（グラファイト）系炭素質材料が好ましい。黒鉛系炭素材料としては、黒鉛又は黒鉛に近い高い結晶性を有するものであれば特に制限はなく、天然黒鉛、人造黒鉛、メソフェーズカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）等が挙げられる。これらの中では、特にＭＣＭＢが好ましい。このＭＣＭＢはピッチから得られる真球状の炭素質材料を黒鉛化したものであり、従来の黒鉛材料に比べて電極材料の作製において取扱いが容易である。すなわち、流動性に優れているので、高周波熱プラズマ処理に供するのに適し、大量処理が可能で生産性に優れる傾向がある。また、電極を形成する際の膜化が容易となる傾向がある。
【００３６】
なお、カーク・オスマー化学大事典（丸善）ｐ．８２４に記載されているように、一般に、用語としての炭素と黒鉛とは混同して用いられることが多いが、本来は同義ではない。すなわち、炭素、人造黒鉛、無定形炭素、焼成炭素など一般に炭素といわれるものは、フィラー（骨材）といわれる固体炭素の粒子（石油コークス、カーボンブラック、無煙炭など）を、コールタールピッチや石油ピッチのような結着剤と混合し、型込めや押出しによって成形したのち、不活性雰囲気の炉中で１８００〜１４００℃で焼成した製品に対する呼称である。フィラーは最終製品の本体をなす材料である（充填材とも呼ばれる）。成形された焼成前の材料は、グリーンカーボン｛生（なま）成形品｝と称される。一方、人工（人造）黒鉛、合成黒鉛、電気黒鉛、黒鉛化炭素等の一般に黒鉛といわれるものは、上記の炭素を更に２４００℃以上（望ましくは２８００〜３０００℃）の高温で熱処理した炭素材のことである。この定義に従えば、ＭＣＭＢはピッチから得られた炭素を黒鉛化したものである。なお、現時点では上述したピッチから得られるＭＣＭＢが広く使用されているが、本発明に利用できる黒鉛系炭素材料としては、真球状等、流動性が良いものであればよく、いかなる炭素系原料及び黒鉛化プロセスを経過したものであってもかまわない。
【００３７】
高周波熱プラズマ処理に供される材料及び高周波熱プラズマ処理後の炭素材料は、粒子状又は粉末状であることが好ましく、その平均粒径は０．５〜１００μｍ程度であることが好ましい。これらの粒子は球状であることが好ましいが、球状以外の形状、例えば、回転楕円体状や不定形状であってもよい。
【００３８】
本発明における高周波熱プラズマ処理は、例えば、「石垣隆正，セラミックス，３０（１９９５）Ｎｏ．１１，１０１３〜１０１６」、特開平７−３１８７３号公報、上記特許文献６（特開平１０−９２４３２号公報）及び上記特許文献７（特開２０００−２２３１２１号公報）に従って行うことができる。
【００３９】
本発明における高周波熱プラズマ処理には、例えば、図１に示すような高周波熱プラズマの発生装置（熱プラズマトーチ）が用いられる。この装置１は、プラズマトーチ中へ連続的に対象物を導入し、下部において回収するものである。図１の装置（トーチ）１０は、水冷二重管１１の外に高周波コイル１２を巻き、その内部に高周波電磁誘導により熱プラズマを形成するものである。水冷二重管１１の上部は蓋１３が取り付けられており、蓋１３には高周波熱プラズマ処理に供する原料組成物の粉末とキャリアガスとを供給する粉末供給用水冷プローブ１４が設置されている。また、装置１０内部には、主としてプラズマ流を形成するためのセントラルガス（Ｇｐ）、主としてプラズマ流の外側を包むためのシースガス（Ｇｓ）が導入される。なお、本発明においては、セントラルガス、シースガス及びキャリアガスを合わせてプラズマガスという。
【００４０】
そして、本発明においては、このプラズマガス中にホウ素含有化合物が含まれており、このホウ素含有化合物を含むプラズマガス雰囲気中において、原料組成物に対して高周波熱プラズマ処理が行われる。ここで、ホウ素含有化合物はセントラルガス、シースガス及びキャリアガスのうちのいずれかに少なくとも含まれていればよいが、少なくともキャリアガス中に含まれていることが好ましい。ホウ素含有化合物がキャリアガス中に含まれていることによって、原料組成物とホウ素含有化合物とが接触しやすくなり、高周波熱プラズマ処理後の電極用炭素材料のホウ素含有量が向上し、本発明の効果が得られやすくなる傾向がある。
【００４１】
本発明において用いられる上記ホウ素含有化合物は、分子内にホウ素原子を有する化合物であれば特に制限されず、気体、液体及び固体のいずれの状態であってもよいが、導入が容易であることから気体状態であることが好ましい。ホウ素含有化合物として具体的には、例えば、BF3、B2H6、CH8B2等が挙げられるが、中でもBF3が好ましい。また、ホウ素含有化合物が気体状態である場合、プラズマガス中のホウ素含有化合物の含有量は、プラズマガス全量に対して０．５〜３５体積％であることが好ましい。また、気体状態のホウ素含有化合物がキャリアガス中に含まれる場合、キャリアガス中のホウ素含有化合物の含有量は、キャリアガス全量に対して４〜８０体積％であることが好ましい。ホウ素含有化合物の含有量を上記範囲とすることによって、より効率的に且つ確実に電極用炭素材料にホウ素を含有させることができる傾向がある。
【００４２】
また、ホウ素含有化合物以外のプラズマガスとしては、少なくともＡｒを用いることが好ましく、Ｎ2、Ｈ2、ＣＯ2及びＣＯのうちの少なくとも一種と、Ａｒとを併用することがより好ましい。特に、Ｎ2又はＨ2とＡｒとの併用や、これらに更にＣＯ2を加えることが好ましい。プラズマガス中のＡｒ以外のガスの含有量は、プラズマガス全量に対して１〜２０体積％であることが好ましい。セントラルガス、シースガス及びキャリアガスのそれぞれに用いるガスの種類は特に制限されないが、いずれも少なくともＡｒを含むことが好ましく、特にシースガスには、トーチ内壁を保護するため、Ｎ2やＨ2のような二原子気体を混合することが好ましい。プラズマガスとして少なくともＨ2を用いると、初回の充放電効率をより十分に向上することができる傾向がある。セントラルガスとシースガスとの合計流量（ホウ素含有化合物を含む場合には、これを含んだ合計流量）は、通常、２〜２００Ｌ／ｍｉｎであり、好ましくは３０〜１３０Ｌ／ｍｉｎである。
【００４３】
更に、導入する原料組成物の量は、１〜５００ｇ／ｍｉｎとすることが好ましく、キャリアガスの流量（ホウ素含有化合物を含む場合には、これを含んだ流量）は、１〜１００Ｌ／ｍｉｎとすることが好ましい。
【００４４】
また、プラズマガスを適宜選択することにより、高周波熱プラズマ処理による効果を制御することができ、例えば、Ｎ2に比べてＨ2は熱伝導率が高いので、Ｈ2を用いた場合には、通常、加熱効率が高くなる傾向がある。
【００４５】
高周波熱プラズマの発生条件は、通常、周波数が０．５〜６ＭＨｚ、好ましくは３〜６ＭＨｚであり、投入電力が３〜６０ｋＷであり、トーチ内部の圧力が１〜１００ｋＰａ、好ましくは１０〜７０ｋＰａである。
【００４６】
このような装置１を用いることにより、原料組成物に対して３，０００〜１５，０００℃での高周波熱プラズマ処理が可能となる。本発明では、３，０００〜１５，０００℃の温度域における原料組成物の滞留時間を、０．００１〜１０秒、特に０．０２〜０．５秒程度とすることが好ましい。
【００４７】
また、プラズマトーチの大きさは特に制限されないが、図１に示す構造とする場合には、管径を１０〜１０００ｍｍとすることが好ましく、５０〜１００ｍｍとすることがより好ましく、高さを５０〜３０００ｍｍとすることが好ましく、２００〜３０００ｍｍとすることがより好ましい。
【００４８】
なお、原料組成物を単独で高周波熱プラズマ処理してもよいが、原料組成物に対し酸化物を混合した状態で高周波熱プラズマ処理してもよい。この場合に用いる酸化物としては、例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ2）、リチウムマンガンスピネル（ＬｉＭｎ2Ｏ4）、リチウムバナジウム化合物、Ｖ2Ｏ5、オリビン型ＬｉＭＰＯ4（Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ）等が好ましい。酸化物の配合量は、混合物（原料組成物＋酸化物）全量を基準として、５質量％以下とすることが好ましい。
【００４９】
本発明における原料組成物としての炭素材料及び高周波熱プラズマ処理後の電極用炭素材料とは、純炭素からなる材料と、炭素以外の元素も含有する材料とを包含する概念である。ここで、炭素以外の元素が多く含まれると比抵抗が高くなってしまうため、高周波熱プラズマ処理後の電極用炭素材料中における炭素及びホウ素以外の元素の含有量は３質量％以下であることが好ましい。炭素及びホウ素以外の元素は、炭化する前の原料組成物に由来するものが主であり、例えば、窒素や水素等が挙げられる。
【００５０】
上述の高周波熱プラズマ処理によれば、特に電極用炭素材料粒子の表面近傍が乱層構造化し、表面近傍の黒鉛化度が低下する。このような表面近傍の黒鉛化度の低下はラマンスペクトル法により容易に把握できる。ここで、電極用炭素材料粒子の黒鉛化度ＧＡは以下のように定義される。すなわち、アルゴンレーザーラマンスペクトルにおいて、１５８０cm-1付近に存在するピークの強度をＩ1580とし、１３５０cm-1付近に存在するピークの強度をＩ1350としたときに、ＧＡ＝Ｉ1580／Ｉ1350と定義する。本発明では、炭素材料を原料組成物として用いた場合には、例えば、黒鉛化度ＧＡを処理前よりも40〜90％程度まで低下させることができる。黒鉛化度が低下すると、リチウムイオンの挿入・脱離が容易になる。
【００５１】
本発明では製造後の電極用炭素材料は、炭素粒子集合体の黒鉛化度ＧＡが、０．５≦ＧＡ≦１０であることが好ましい。このようなＧＡを有する電極用炭素材料であれば、非水電解質電池における電極の構成材料として用いた場合に、特に十分な電池特性を得ることができる傾向がある。特に好ましいＧＡの範囲は、3.1≦ＧＡ≦4.6である。１５８０cm-1付近に存在するピークは黒鉛構造に由来し、１３５０cm-1付近に存在するピークは黒鉛構造の乱れに由来すると考えられる。
【００５２】
また、本発明では、高周波熱プラズマ処理により、原料組成物の材料表面に存在していた微量の酸素や水素を除去して表面が改質される。特に、本発明においては、ホウ素単体又はホウ素-炭素間の結合が材料表面に導入される。ホウ素-炭素間の結合としては、例えば、黒鉛網骨格中の炭素との置換等が挙げられる。これらのホウ素成分の存在により、ＳＥＩの生成反応が良好なものとなり、ＳＥＩの安定性が向上し、ＳＥＩによって生じる不可逆容量が十分に低減する物と考えられる。更に、ホウ素成分に由来する可逆な容量が付加されるため、本発明の電極用炭素材料を電極の構成材料として用いることにより、この電極を備える電池等の電気化学デバイスの可逆容量及び充放電効率（特に初回充放電効率）を一層向上することができる。さらに、炭素粒子内部にホウ素が拡散していないので、放電電位の上昇は起こりにくい。
【００５３】
本発明の高周波熱プラズマ処理後の電極用炭素材料におけるホウ素の含有量は、電極用炭素材料全量を基準として０．０１〜１質量％であることが好ましく、酸素の含有量は0.001〜1質量％であることが好ましく、フッ素の含有量が0．01〜0．1質量％であることが好ましい。さらに、これらホウ素、弗素、酸素の含有量の条件と、前述の黒鉛化度ＧＡの条件を全て満たすことがより好ましい。
【００５４】
更に、本発明の電極用炭素材料は、リチウムイオンの挿入及び脱離（インターカレート及びデインターカレート、或いはドーピング及び脱ドーピング）が可能であることが好ましく、リチウムイオン二次電池の電極の構成材料となることが好ましい。
【００５５】
（電極及びその製造方法）
本発明の電極は、非水電解質電池や電気二重層キャパシタ等の電気化学デバイス用の電極であって、上述した本発明の電極用炭素材料及び結着剤を構成材料として含む活物質含有層が、導電性の集電体上に接触した状態で形成されたものすなわち、集電体上に積層されたものである。結着剤は電極用炭素材料同士、及び、電極用炭素材料と集電体とを結着させることが可能なものである。
【００５６】
先ず、上記活物質含有層について説明する。活物質含有層は、電極用炭素材料と結着剤とを構成材料として少なくとも含んで形成されている層である。ここで、上記結着剤としては電極用炭素材料を結着可能であれば特に制限されないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＭＶＥ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＣＴＦＥ系フッ素ゴム）等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系フッ素ゴム（ＴＦＥ−Ｐ系フッ素ゴム）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル系フッ素ゴム、熱可塑性フッ素ゴム（例えば、ダイキン工業社製ダイエルサーモプラスチック）等を使用することができる。また、フッ素系以外の結着剤として、例えばスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等も使用可能である。
【００５７】
また、活物質含有層は、導電助剤を含有していることが好ましい。この導電助剤としては、カーボンブラック、グラファイト、アセチレンブラック、並びに、導電性を有する酸化物や窒化物等が挙げられる。
【００５８】
更に、活物質含有層は、酸化物を含有していてもよい。この酸化物としては、上述した高周波熱プラズマ処理の際に用いられる酸化物が挙げられる。
【００５９】
活物質含有層は以上のような構成材料の他に、必要に応じてシリコン、スズ、鉛等を含有していてもよい。
【００６０】
活物質含有層におけるこれら構成材料の好ましい含有量は以下の通りである。すなわち、電極用炭素材料の含有量は、活物質含有層中の固形分全量を基準として、８０〜１００質量％であることが好ましく、９２〜９８質量％であることがより好ましい。結着剤の配合量は、活物質含有層中の固形分全量を基準として、０〜２０質量％であることが好ましく、１〜６質量％であることがより好ましい。また、導電助剤を含有する場合の含有量は、活物質含有層中の固形分全量を基準として、０．５〜１０質量％であることが好ましい。更に、酸化物を含有する場合の含有量は、活物質含有層中の固形分全量を基準として、１〜７質量％であることが好ましい。
【００６１】
次に、集電体について説明する。本発明の電極にかかる集電体としては特に制限されないが、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等を、箔状、穴開け箔状、メッシュ状等にした帯状のものが用いられる。また、ポーラスメタル（発泡メタル）やカーボンペーパー等の多孔性材料も使用可能である。
【００６２】
次に、本発明の電極の製造方法について説明する。本発明の電極の製造方法は、上述した高周波熱プラズマ処理を用いる電極用炭素材料製造工程と、得られた電極用炭素材料及び結着剤を構成材料として含む活物質含有層を導電性の集電体上に積層する活物質含有層積層工程と、を含む方法である。上記活物質含有層積層工程において、活物質含有層の積層は、公知の電極用の薄膜製造技術を用いて形成することができ、例えば、以下に説明する乾式法又は湿式法により行うことができる。
【００６３】
乾式法は、溶媒を用いずに電極を積層する方法であり、例えば、上述した活物質含有層の構成材料（電極用炭素材料、結着剤及び導電助剤等の各種添加剤）を混合し、これを熱ロールに供給して、熱及び圧力により圧延し、シート状に成形する。このとき、熱ロールの表面温度は６０〜１２０℃であることが好ましく、線圧力は１０〜５０００ｋｇ／ｃｍであることが好ましい。活物質含有層を乾式法で形成した場合には、粒子そのものを圧延するため、高密度化が容易であり、また、溶媒が不要なため安全性が高いという利点がある。そして、このようにして形成した活物質含有層のシートを集電体の表面に熱圧着等により積層する。
【００６４】
なお、あらかじめ活物質含有層のシートを形成せずに、集電体と、該集電体の一方の面上に撒布された活物質含有層の構成材料とを熱ロールに一緒に供給して、活物質含有層のシート成形及びこのシートの集電体上への積層を同時に行うようにしてもよい。
【００６５】
また、湿式法は、例えば、上述した活物質含有層の構成材料（電極用炭素材料、結着剤及び導電助剤等の各種添加剤）を溶媒（溶剤）中に溶解又は分散して活物質含有層積層用塗布液を調製し、これを集電体上に塗布して乾燥することにより集電体上に活物質含有層を積層するものである。
【００６６】
ここで、上記溶媒としては非水系のものが用いられ、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、トルエン等の各種溶媒を適宜選択して用いることができる。
【００６７】
また、活物質含有層積層用塗布液は、活物質含有層の構成材料を溶媒とともに撹拌機、ボールミル、スーパーサンドミル、加圧ニーダー等の分散装置により混合分散して得ることができる。
【００６８】
かかる塗布液の塗布方法としては特に制限されず、例えば、メタルマスク印刷法、静電塗装法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等の公知の方法を用いることができる。また、塗布後、必要に応じて平板プレス、カレンダーロール等による圧延処理を行ってもよい。
【００６９】
また、本発明の電極の製造方法は、上記活物質含有層積層工程の後、得られた電極を、ケース内に密閉する保存工程を更に含む方法であることが好ましい。ケースは、電極や電解液等を密閉した状態で保存可能なものである。
【００７０】
以上説明したプラズマ処理工程及び活物質含有層積層工程を経て本発明の電極を得ることができるが、本発明の電極の製造方法においては、上述したプラズマ処理工程より後の工程を、不活性ガス雰囲気中で行う、すなわち、プラズマ処理工程後の電極用炭素材料及び電極を空気にさらさないようにすることが好ましい。
【００７１】
（非水電解質電池及びその製造方法）
図２は、本発明の電気化学デバイスとしての非水電解質電池の好適な一実施形態（リチウムイオン二次電池）の基本構成を示す模式断面図である。図２に示す二次電池１は、主として、アノード２及びカソード３と、アノード２とカソード３との間に配置される電解質層４とから構成されている。
【００７２】
図２に示す二次電池１のアノード２は、膜状（板状）の集電体２４と、集電体２４と電解質層４との間に配置される膜状の活物質含有層２２とから構成されている。なお、このアノード２は充電時においては外部電源のアノード（何れも図示せず）に接続され、カソードとして機能する。また、このアノード２の形状は特に限定されず、例えば、図示するように薄膜状であってもよい。
【００７３】
また、図２に示す二次電池１のカソード３は、膜状（板状）の集電体３４と、集電体３４と電解質層４との間に配置される膜状の活物質含有層３２とから構成されている。なお、このカソード３は充電時においては外部電源のカソード（何れも図示せず）に接続され、アノードとして機能する。また、このカソード３の形状は特に限定されず、例えば、図示するように薄膜状であってもよい。
【００７４】
そして、図２に示す二次電池１は、アノード２及びカソード３のうちの少なくとも一方又は両方が上述した本発明の電極となっている。ここで、本発明の電極がアノードとして用いられる場合には、先に述べたように電極の構成材料となる本発明の電極用炭素材料は、ホウ素含有量が０．０１〜１質量％であることが好ましく、酸素が0.001〜1質量％であることが好ましく、フッ素が0．01〜0．1質量％であることが好ましい。
【００７５】
ここで、本発明の電極がアノード２に用いられた場合の対極となるカソードの構成について以下に説明する。
【００７６】
カソード３としては、従来公知のカソードの構成を採用することができ、例えば、カソード活物質（正極活物質）と、結着剤と、導電助剤等の各種添加剤とにより形成されたカソードを用いることができる。ここで、上記カソード活物質としては、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、リチウムマンガンスピネル（ＬｉＭｎ2Ｏ4）、及び、一般式：ＬｉＮｉxＭｎyＣｏzＯ2（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される複合金属酸化物、リチウムバナジウム化合物、Ｖ2Ｏ5、オリビン型ＬｉＭＰＯ4（ただし、Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ又はＦｅを示す）、チタン酸リチウム（（Ｌｉ3Ｔｉ5Ｏ12）等が挙げられ、上記結着剤としては、先に述べた本発明の電極において用いられる結着剤が挙げられ、上記添加剤としては、先に述べた本発明の電極において必要に応じて用いられる導電助剤や酸化物等が挙げられる。
【００７７】
電解質層４は、電解液からなる層であってもよく、固体電解質（セラミックス固体電解質、固体高分子電解質）からなる層であってもよく、セパレータと該セパレータ中に含浸された電解液及び／又は固体電解質とからなる層であってもよい。
【００７８】
電解液は、リチウム含有電解質を非水溶媒に溶解して調製する。リチウム含有電解質としては、例えば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6等から適宜選択すればよく、また、Ｌｉ（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ、Ｌｉ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2Ｎのようなリチウムイミド塩や、ＬｉＢ（Ｃ2Ｏ4）2などを使用することもできる。非水溶媒としては、例えば、エーテル類、ケトン類、カーボネート類等、特開昭６３−１２１２６０号公報などに例示される有機溶媒から選択することができるが、本発明では特にカーボネート類を用いることが好ましい。カーボネート類のうちでは、特にエチレンカーボネートを主成分とし他の溶媒を１種類以上添加した混合溶媒を用いることが好ましい。混合比率は、通常、エチレンカーボネート：他の溶媒＝５〜７０：９５〜３０（体積比）とすることが好ましい。エチレンカーボネートは凝固点が３６．４℃と高く、常温では固化しているため、エチレンカーボネート単独では電池の電解液としては使用できないが、凝固点の低い他の溶媒を１種類以上添加することにより、混合溶媒の凝固点が低くなり、使用可能となる。この場合の他の溶媒としてはエチレンカーボネートの凝固点を低くするものであれば何でもよい。例えば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、１，２−ジメトキシエタン、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−パレロラクトン、γ−オクタノイックラクトン、１，２−ジエトキシエタン、１，２−エトキシメトキシエタン、１，２−ジブトキシエタン、１，３−ジオキソラナン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、４，４−ジメチル−１，３−ジオキサン、ブチレンカーボネート、蟻酸メチルなどが挙げられる。アノードの活物質として炭素質材料を用い、且つ上記混合溶媒を用いることにより、電池容量が著しく向上し、不可逆容量率を十分に低くすることができる。さらに、リチウム塩を含む四級アンモニウム塩などのイオン性液体であっても良い。
【００７９】
固体高分子電解質としては、例えば、イオン伝導性を有する導電性高分子が挙げられる。
【００８０】
上記導電性高分子としては、リチウムイオンの伝導性を有していれば特に限定されず、例えば、高分子化合物（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系高分子化合物、ポリエーテル化合物の架橋体高分子、ポリエピクロルヒドリン、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリビニルピロリドン、ポリビニリデンカーボネート、ポリアクリロニトリル等）のモノマーと、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、Ｌｉ（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ、ＬｉＮ(Ｃ2Ｆ5ＳＯ2)2リチウム塩又はリチウムを主体とするアルカリ金属塩と、を複合化させたもの等が挙げられる。複合化に使用する重合開始剤としては、例えば、上記のモノマーに適合する光重合開始剤又は熱重合開始剤が挙げられる。
【００８１】
更に、高分子固体電解質を構成する支持塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＦ2ＳＯ3、ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＮ（ＣＦ3ＣＦ2ＳＯ2）2、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）（Ｃ4Ｆ9ＳＯ2）及びＬｉＮ（ＣＦ3ＣＦ2ＣＯ）2等の塩、又は、これらの混合物が挙げられる。
【００８２】
電解質層４にセパレータを使用する場合、その構成材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフイン類の一種又は二種以上（二種以上の場合、二層以上のフィルムの張り合わせ物等がある）、ポリエチレンテレフタレートのようなポリエステル類、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体のような熱可塑性フッ素樹脂類、セルロース類等がある。シートの形態はＪＩＳ−Ｐ８１１７に規定する方法で測定した通気度が５〜２０００秒／１００ｃｃ程度、厚さが５〜１００μｍ程度の微多孔膜フィルム、織布、不織布等がある。なお、固体電解質のモノマーをセパレータに含浸、硬化させて高分子化して使用してもよい。また、先に述べた電解液を多孔質のセパレータ中に含有させて使用してもよい。
【００８３】
次に、本発明の電気化学デバイスとしての非水電解質電池の製造方法について説明する。本発明の非水電解質電池の製造方法は、アノードと、カソードと、アノードとカソードとの間に配置されており、非水電解質を含む電解質層と、を有する非水電解質電池の製造方法であって、アノード及びカソードのうちの少なくとも一方を、上記本発明の電極の製造方法を経て形成する電極形成工程を含むことを特徴とする方法である。また、高周波熱プラズマ処理工程より後における電極用炭素材料及びアノードを取り扱う製造工程を不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
【００８４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００８５】
例えば、本発明の電極は、単位セル（アノード２、カソード３及びセパレータを兼ねる電解質層４からなるセル）を複数積層し、これを所定のケース内に密閉した状態で保持させた（パッケージ化した）モジュールの構成を有していてもよい。
【００８６】
更に、この場合、各単位セルを並列に接続してもよく、直列に接続してもよい。また、例えば、このモジュールを更に直列又は並列に複数電気的に接続させた電池ユニットを構成してもよい。この電池ユニットとしては、例えば、１つのモジュールのカソード端子と別のモジュールのアノード端子とが金属片により電気的に接続されることにより、直列接続の電池ユニットを構成することができる。
【００８７】
更に、上述のモジュールや電池ユニットを構成する場合、必要に応じて、既存の電池に備えられているものと同様の保護回路やＰＴＣを更に設けてもよい。
【００８８】
また、上述した実施形態の説明では、電気化学デバイスとして二次電池の構成を有するものについて説明したが、例えば、本発明の電気化学デバイスは、アノードと、カソードと、イオン伝導性を有する電解質層とを少なくとも備えており、アノードとカソードとが電解質層を介して対向配置された構成を有していればよく、一次電池であってもよい。このとき電極活物質としては、既存の一次電池に使用されているものを使用してもよく、また、結着剤及び導電助剤等は上述の例示物質と同様であってよい。
【００８９】
また、本発明の電気化学デバイスは、電池のみに限定されるものではなく、例えば、電気分解セル、電気化学キャパシタ（電気二重層キャパシタ、アルミ電解コンデンサ等）、又は、電気化学センサ等であってもよい。電池の場合でも、電池でない電気化学デバイスの場合でも、非水電解液や水系電解液等を含む公知の電解質層を利用できる。
【００９０】
同様に、本発明の電極用炭素材料及び電極は、上述の電池用に限定されず、種々の電気化学デバイス、例えば、電気分解セル用、電気化学キャパシタ（電気二重層キャパシタ、アルミ電解コンデンサ等）用、又は、電気化学センサ用等の電極（アノード及びカソードの少なくとも一方）として用いることができる。
【００９１】
特に本発明は、不可逆容量の低減及び可逆容量の増大の観点から、二次電池及び電気化学キャパシタに特に適する。
【実施例】
【００９２】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００９３】
[実施例１〜６及び比較例１]
（電極用炭素材料の作製）
図１に示すようなプラズマトーチを用い、ホウ素含有化合物を含むプラズマガス雰囲気下で、炭素粉末としてメソフェーズカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）を連続的に散布して高周波熱プラズマ処理を施すことにより、実施例１〜６の電極用炭素材料を得た。なお、ＭＣＭＢは、球状の人造黒鉛である。高周波熱プラズマ処理の際には、表１に示すプラズマガスをそれぞれ用い、同表に示すトーチ内圧力とした。また、全ての実施例において、周波数は２ＭＨｚ、投入電力は４０ｋＷ、粉末供給速度は３ｇ／ｍｉｎとし、粉末供給開始から処理終了までの時間は５分間とした。このとき、モデル計算によれば、プラズマ温度は１０，０００℃以上である。また、高周波熱プラズマ処理を施していないＭＣＭＢを比較例１の電極用炭素材料とした。
【表１】
2006260847.tif 000003
（電極用炭素材料の分析）
得られた各電極用炭素材料について、電極用炭素材料全量を基準とした酸素含有量［質量％］、窒素含有量[質量％]、水素含有量［質量％］、フッ素含有量[質量％]及びホウ素含有量［質量％］と、炭素粒子集合体である電極用炭素材料の黒鉛化度ＧＡと、をそれぞれ求めた。その結果を表２に示す。
【表２】
2006260847.tif 000004
ここで、ホウ素、フッ素含有量は、石英燃焼管法分解／イオンクロマト法により、酸素、窒素含有量は酸素/窒素分析装置（Horiba, EMGA-650）により、水素含有量は水素分析装置（Horiba, EMGA-621）により測定した。また、ラマン分光分析は試料粒子にアルゴンレーザービームを照射することにより測定を行った（JASCO, NR-1800）。さらに、各サンプルについて、アルゴンレーザーによるラマン分光分析を行い、得られたラマンスペクトルから、炭素粒子集合体である電極用炭素材料の黒鉛化度ＧＡを求めた。ここで黒鉛化度ＧＡは、アルゴンレーザーラマンスペクトルに基づいて判定した。黒鉛構造をもつ炭素材料のラマンスペクトルには、黒鉛構造に由来するピークが１５８０cm-1付近に存在し、黒鉛構造の乱れに由来するピークが１３５０cm-1付近に存在した。１５８０cm-1付近のピークの強度をＩ1580とし、１３５０cm-1付近のピークの強度をＩ1350としたとき、黒鉛化度ＧＡはＩ1580／Ｉ1350で表される。
【００９４】
表２に示した結果から、同じBF3ガス流量で処理した場合、トーチ内圧力が５３ｋＰａの場合よりも２７ｋＰの場合の方がホウ素の量がやや低くなる傾向があり、大気開放した試料では５３ｋＰａの場合よりも２７ｋＰの場合の方が酸素、水素の量が低くなる傾向があり、大気開放しない場合は酸素、水素の量は低い値を示した。このことから、圧力が低い場合には、大気中の水分や酸素などに対してより安定な表面となっていると推察される。また、黒鉛化度ＧＡは、比較例１の電極用炭素材料（高周波熱プラズマ処理を行っていないＭＣＭＢ）と比較して、プラズマ処理を施した各実施例の電極用炭素材料の方が小さくなる傾向にあることがわかる。プラズマ処理によって、炭素粒子の表面近傍の乱層構造化、エッジ部の増加がおこり、これによりラマンスペクトルより得られる黒鉛化度が低下したためと推察される。
【００９５】
（電極の作製）
上記各電極用炭素材料を用いて電極を作製した。なお、実施例５，６の電極用炭素材料を用いて電極を作製する際には、高周波熱プラズマ処理を行って電極用炭素材料を作製した後、処理装置内において炭素粉末を密閉容器に封入し、次いで、この密閉容器を乾燥Ａｒガスフロー雰囲気（露点−８０℃以下）のグローブボックス内にただちに移動し、以下の電極作製作業についても全てグローブボックス内で行った。
【００９６】
電極作製作業を次のようにして行った。まず、乾燥Ａｒガス中で加熱減圧乾燥を十分に行ったポリフッ化ビニリデンからなる結着剤と電極用炭素材料とを、炭素粉末：結着剤＝９０：１０となるように混合し、得られた混合物に、乾燥Ａｒガス中で加熱減圧乾燥を十分に行ったＮ−メチルピロリドンを加えて混練することにより、活物質層形成用塗布液を調製した。
【００９７】
この活物質層形成用塗布液をメタルマスク印刷法で１５ｍｍ×１５ｍｍ×０．１ｍｍの銅箔（集電体）上に、平面寸法が１０ｍｍ×１０ｍｍとなるように塗布した後、乾燥Ａｒガスフロー中において１５０℃で３０分間、引き続き真空下において２００℃で１時間加熱することにより乾燥させた。次いで、塗膜形成領域を中心として、銅箔を直径１４ｍｍに打ち抜き、実施例１〜６及び比較例１の電極を得た。
【００９８】
（電極特性の評価１）
上記電極（実施例１〜６及び比較例１）を作用極として用い、対極兼参照極には金属リチウムを用いた。電解液には、ＬｉＰＦ6を１Ｍの濃度となるように混合溶媒に溶解したものを用いた。なお、混合溶媒としては、エチレンカーボネート及びジメチルカーボネートを体積比１：１で混合したものを用いた。
【００９９】
充放電測定に際し、容量及び充放電効率に速度論的影響が及びにくいように電流密度を０．２５ｍＡ／ｃｍ2という低い値とし、充電は０Ｖ ｖｓ．Ｌｉとなるまで、放電は３Ｖ ｖｓ．Ｌｉとなるまでそれぞれ行い、３回目の測定における放電容量を可逆容量とした。また、サイクル特性は3回目の放電容量と１０回目の放電容量の比率を容量維持率として表した。可逆容量、初回充放電効率及び容量維持率の測定結果を表３に示す。
【表３】
2006260847.tif 000005
ホウ素含有化合物を含むプラズマガス雰囲気下で高周波熱プラズマ処理を行った材料を用いた電極（実施例１〜６）では、これを行わなかった電極（比較例１）と比べて、可逆容量、初回充放電効率、容量維持率がいずれも良好であった。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】図１は、本発明において高周波熱プラズマ処理を行うために用いる高周波熱プラズマの発生装置（プラズマトーチ）の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の非水電解質電池の好適な一実施形態（リチウムイオン二次電池）の基本構成を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１…電池、２…アノード、３…カソード、４…電解質層、１０・・・高周波熱プラズマの発生装置（プラズマトーチ）、１１…水冷二重管、１２・・・高周波コイル、１３…蓋、１４・・・粉末供給用水冷プローブ、１５…チャンバ、２２・・・活物質含有層、２４…集電体、３２・・・活物質含有層、３４…集電体。
【図１】
2006260847.tif 000006
【図２】
2006260847.tif 000007