本发明专利技术的目的在于提供一种非水电解质二次电池，其具有大的充放电容量，作为掺杂容量与去掺杂容量之差的不可逆容量小，能有效利用活性物质。所述问题通过本发明专利技术的如下方法解决，一种非水电解质二次电池负极用碳质材料的制造方法，其特征在于，包含：(1)碱浸渍工序，向碳质前驱体添加碱金属元素或者含有碱金属元素的化合物，得到碱浸渍碳质前驱体；(2)烧成工序，(a)将所述碱浸渍碳质前驱体在非氧化性气体气氛中、800℃～1500℃下进行正式烧成得到烧成物，或者(b)将所述碱浸渍碳质前驱体在非氧化性气体气氛中、400℃以上且小于800℃下进行预备烧成，然后在非氧化性气体气氛中、800℃～1500℃下进行正式烧成得到烧成物；以及(3)利用热解碳包覆所述烧成物的工序。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解质二次电池负极用碳质材料的制造方法以及非水电解质二次电池负极用碳质材料
本专利技术涉及一种非水电解质二次电池负极用碳质材料的制造方法以及非水电解质二次电池负极用碳质材料。根据本专利技术，能提供一种非水电解质二次电池的负极用碳质材料，其具有高放电容量且显示出优异的充放电效率。
技术介绍
手机、笔记本电脑等小型便携式设备的高功能化得以发展，作为其电源的二次电池的高能量密度化被期待。作为高能量密度的二次电池，提出了使用碳质材料作为负极的非水溶剂系锂二次电池(专利文献1)。近年来，人们对环境问题日益关注，因此正在向电动汽车搭载能量密度高、输出特性优异的大型二次电池。例如，正在期待在仅由电机驱动的电动汽车(EV)、组合了内燃发动机与电机的插电式混合动力型电动汽车(PHEV)、或者混合动力型电动汽车(HEV)等汽车用途中的普及。特别是，对于作为非水溶剂系锂二次电池的锂离子二次电池而言，作为具有高能量密度的二次电池被广泛使用，为了在EV用途中延长一次充电下的续航距离，进一步的高能量密度化被期待。为了高能量密度，需要提高锂向负极材料的掺杂以及去掺杂容量，但作为负极材料，目前主要使用的石墨质材料的可收纳锂的理论容量为372Ah/kg，理论上是有界限的。进而，在使用石墨质材料构成电极的情况下，对石墨质材料掺杂了锂时，形成石墨层间化合物，层面间隔扩大。通过对掺杂于层间的锂进行去掺杂，层面间隔恢复原状。因此，在石墨结构发达的石墨质材料中，由于锂的掺杂以及去掺杂的重复(二次电池中充放电的重复)，发生层面间隔的增大以及恢复的重复，容易发生石墨晶体的破坏。因此，认为使用石墨或石墨结构发达的石墨质材料构成的二次电池的充放电的重复特性差。进而，在这种使用了石墨结构发达的石墨质材料的电池中，还指出了电池工作时电解液容易分解的问题。另一方面，作为具有高容量的材料，还提出了锡、硅等的合金系负极材料，但耐久性不充分，利用有限。相对于此，非石墨质碳材料的耐久性优异，且以单位重量计具有超过石墨质材料的可收纳锂的理论容量的高容量，因此作为高容量负极材料已提出各种方案。例如，提出了使用对酚醛树脂进行烧成而得的碳质材料作为二次电池的负极材料(专利文献2)。但是，在使用以高温、例如1900℃以上对酚醛树脂进行烧成而得的碳质材料制造负极的情况下，存在锂等活性物质向负极碳的掺杂以及去掺杂容量少的问题。另外，在使用以比较低温、例如480～700℃左右对酚醛树脂进行热处理后的碳质材料制造负极的情况下，作为活性物质的锂的掺杂量大，从该观点考虑优选。但是，掺杂于负极碳的锂没有完全去掺杂，大量的锂残留在负极碳中，存在作为活性物质的锂被白白浪费的问题。另外，提出了一种锂二次电池用碳的制造方法，其在碳质材料的制造过程中，具备：使含卤气体与干馏炭接触得到卤化干馏炭的工序；使该卤化干馏炭中的卤素的部分或全部解吸得到脱卤处理炭的脱卤工序；使该脱卤处理炭与热解烃接触的细孔制备工序(专利文献3)。在该方法中，虽然得到高掺杂、去掺杂容量，但掺杂于负极碳的锂没有完全去掺杂，大量的锂残留在负极碳中，存在作为活性物质的锂被白白浪费的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开昭57-208079号公报专利文献2：日本特开昭58-209864号公报专利文献3：国际公开第97/01192号专利文献4：日本特开平9-204918号公报专利文献5：日本特开2006-264991号公报专利文献6：日本特开2006-264993号公报专利文献7：日本特开2000-327441号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于提供一种非水电解质二次电池，其具有大充放电容量，作为掺杂容量与去掺杂容量之差的不可逆容量小，能有效利用活性物质。进而，本专利技术的目的在于提供一种所述的电池中使用的二次电池电极用碳质材料及其制造方法。技术方案本专利技术人等向碳质前驱体添加碱金属元素或含有碱金属元素的化合物，然后进行烧成，由此得到碳质材料。然后，发现了：通过将所得的碳质材料用作二次电池的负极材料，能得到具有高放电容量的非水电解质二次电池。进而，思考了：通过增加含有碱金属元素的化合物的添加量，是否能得到更高的放电容量。然而，如比较例3所记载的那样，若过多地增加碱金属化合物的添加量，则比表面积变大，制作电极本身变得困难。本专利技术人对具有更大的充放电容量、不可逆容量小的非水电解质二次电池进行了深入研究，其结果是，惊奇地发现了：添加含有碱金属元素的化合物，进行烧成，然后使用了利用热解碳包覆所述烧成炭得到的碳质材料的非水电解质二次电池的负极显示出高放电容量。进而，发现了：在碱金属化合物的添加量少的碳质前驱体的情况下，使用了通过利用热解碳包覆所述烧成炭得到的碳质材料的二次电池的充放电效率得以提高。本专利技术是基于这些见解而完成的专利技术。因此，本专利技术涉及：[1]一种非水电解质二次电池负极用碳质材料的制造方法，其特征在于，包含：(1)碱金属化合物浸渍工序(以后，有时称为碱浸渍工序)，向碳质前驱体添加含有碱金属元素的化合物，得到碱金属化合物浸渍碳质前驱体(以后，有时称为碱浸渍碳质前驱体。)；(2)烧成工序，(a)将所述碱浸渍碳质前驱体在非氧化性气体气氛中、800℃～1500℃下进行正式烧成得到烧成物，或者(b)将所述碱浸渍碳质前驱体在非氧化性气体气氛中、400℃以上且小于800℃下进行预备烧成，然后在非氧化性气体气氛中、800℃～1500℃下进行正式烧成得到烧成物；以及(3)利用热解碳包覆所述烧成物的工序，[2]根据[1]所述的非水电解质二次电池负极用碳质材料的制造方法，其中，还包含(4)在非氧化性气体气氛中、800℃～1500℃下进行热处理的工序，[3]根据[1]或[2]所述的非水电解质二次电池负极用碳质材料的制造方法，其中，所述碱浸渍碳质前驱体的含有碱金属元素的化合物的浸渍量(以后，有时记载为碱浸渍量。)为5重量％以上，[4]根据[1]～[3]中任一项所述的非水电解质二次电池负极用碳质材料的制造方法，其中，所述烧成工序(2)(a)是，(2)(a1)将所述碱浸渍碳质前驱体在非氧化性气体气氛中、800℃～1500℃下进行正式烧成，然后通过清洗来去除碱金属以及含有碱金属元素的化合物的烧成工序，或者所述烧成工序(2)(b)是，(2)(b1)将所述碱浸渍碳质前驱体在非氧化性气体气氛中、400℃以上且小于800℃下进行预备烧成，通过清洗来去除碱金属以及含有碱金属元素的化合物，然后在非氧化性气体气氛中、800℃～1500℃下进行正式烧成得到烧成物的烧成工序，或者(2)(b2)在非氧化性气体气氛中、400℃以上且小于800℃下进行预备烧成，在非氧化性气体气氛中、800℃～1500℃下进行正式烧成，然后通过清洗来去除碱金属以及含有碱金属元素的化合物的烧成工序，[5]根据[1]～[4]中任一项所述的非水电解质二次电池负极用碳质材料的制造方法，其中，所述碳质前驱体是以石油沥青或焦油、煤沥青或焦油、热塑性树脂、或者热固性树脂为碳源的碳质前驱体，[6]一种非水电解质二次电池负极用碳质材料，其能通过[1]～[5]中任一项所述的制造方法得到，[7]根据[6]所述的非水电解质二次电池负极用碳质材料，其中，真密度为1.20g/cm3～1.60g/cm3，由利用氮吸本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非水电解质二次电池负极用碳质材料的制造方法，其特征在于，包含：(1)碱浸渍工序，向碳质前驱体添加含有碱金属元素的化合物，得到碱浸渍碳质前驱体；(2)烧成工序，(a)将所述碱浸渍碳质前驱体在非氧化性气体气氛中、800℃～1500℃下进行正式烧成得到烧成物，或者(b)将所述碱浸渍碳质前驱体在非氧化性气体气氛中、400℃以上且小于800℃下进行预备烧成，然后在非氧化性气体气氛中、800℃～1500℃下进行正式烧成得到烧成物；以及(3)利用热解碳包覆所述烧成物的工序。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.08 JP 2014-1631111.一种非水电解质二次电池负极用碳质材料的制造方法，其特征在于，包含：(1)碱浸渍工序，向碳质前驱体添加含有碱金属元素的化合物，得到碱浸渍碳质前驱体；(2)烧成工序，(a)将所述碱浸渍碳质前驱体在非氧化性气体气氛中、800℃～1500℃下进行正式烧成得到烧成物，或者(b)将所述碱浸渍碳质前驱体在非氧化性气体气氛中、400℃以上且小于800℃下进行预备烧成，然后在非氧化性气体气氛中、800℃～1500℃下进行正式烧成得到烧成物；以及(3)利用热解碳包覆所述烧成物的工序。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池负极用碳质材料的制造方法，其还包含(4)在非氧化性气体气氛中、800℃～1500℃下进行热处理的工序。3.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次电池负极用碳质材料的制造方法，其中，所述碱浸渍碳质前驱体的碱浸渍量为5重量％以上。4.根据权利要求1～3中任一项所述的非水电解质二次电池负极用碳质材料的制造方法，其中，所述烧成工序(2)(a)是，(2)(a1)将所述碱浸渍碳质前驱体在非氧化性气体气氛中、800℃～1500℃下进行正式烧成，然后通过清洗来去除碱金属以及含有碱金属元素的化合物的烧成工序，或者所述烧成工序(2)(b)是，...
【专利技术属性】
技术研发人员：園部直弘，清水和彦，
申请(专利权)人：株式会社吴羽，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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