非水电解质二次电池用混合负极材料的制造方法以及通过该制造方法得到的非水电解质二次电池用混合负极材料技术

本发明专利技术提供一种在使用混合碳质材料的非水电解质二次电池中具有高能量密度以及优异的输入输出特性的二次电池。能通过如下混合负极材料的制造方法来解决，其包含：工序(1)，在800～1400℃的惰性气体中对难石墨化碳前体和挥发性有机物进行烧成；以及工序(2)，将所得的难石墨化碳质材料与易石墨化碳质材料和/或石墨质材料混合，就所述难石墨化碳质材料而言，在广角X射线衍射法中利用Bragg公式计算出的(002)面的平均晶面间距d002在0.38～0.40nm的范围，利用氮吸附BET三点法求得的比表面积在1～10m

【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用混合负极材料的制造方法以及通过该制造方法得到的非水电解质二次电池用混合负极材料
本专利技术涉及一种非水电解质二次电池用混合负极材料的制造方法以及通过该制造方法得到的非水电解质二次电池用混合负极材料。根据本专利技术的混合负极材料，能提供一种能量密度高、输入输出特性优异的非水电解质二次电池。
技术介绍
便携式电话、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，由于对环境问题的关注提高，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，其在仅由电机驱动的电动汽车(EV)、组合有内燃发动机和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被期待。特别是，作为非水溶剂系锂二次电池的锂离子二次电池被广泛用作具有高能量密度的二次电池，为了在EV用途中延长一次充电下的续航距离，期待进一步改善高能量密度化以及输入输出特性。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
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术人等对具有高能量密度以及优异的输入输出特性的非水电解质二次电池进行了深入研究，发现了：通过使用混合有难石墨化碳质材料、以及易石墨化碳质材料和/或石墨质材料的碳质材料，可得到显示出优异的输入输出特性的非水电解质二次电池。即，混合有难石墨化碳质材料、以及易石墨化碳质材料和/或石墨质材料的碳质材料具有高平均真密度。因此，在使用了该混合的碳质材料作为负极活性物质的二次电池中，能得到高的单位体积输入输出特性。然而，本专利技术人等在对使用了所述混合碳质材料的非水电解质二次电池进行研究的过程中，注意到：发生不可逆容量的增大、由此引起的直流电阻(DC-R)的增大。而且，该直流电阻的增大使输入输出特性降低。因此，本专利技术的目的在于，提供一种在使用混合碳质材料的非水电解质二次电池中具有高能量密度以及优异的输入输出特性的非水电解质二次电池。技术方案本专利技术人等对碳质材料进行了深入研究，结果发现了：所述的不可逆容量的增大、以及直流电阻(DC-R)的增大的原因是，混合碳质材料中所含的难石墨质材料在保存过程中吸湿。本专利技术人等进一步进行研究，惊奇地发现了：通过特定的制造方法得到的难石墨化碳质材料对水分的吸湿性低(日本特愿2014-039741号以及日本特愿2014-039742号)。混合有吸湿了水分的难石墨化碳质材料与易石墨化碳质材料和/或石墨质材料的混合负极材料的直流电阻值上升。即，吸湿了水分的难石墨化碳质材料加重对容易产生Li金属的析出的易石墨化碳质材料和/或石墨质材料的负担。然而，发现了：混合有本专利技术人等所发现的吸湿性低的难石墨化碳质材料与易石墨化碳质材料和/或石墨质材料的混合负极材料的直流电阻值降低，具有优异的能量密度以及输入输出特性。即，吸湿了水分的难石墨化碳质材料的直流电阻值得以抑制，能减轻易石墨化碳质材料和/或石墨质材料的负担。本专利技术是基于这种见解而完成的。因此，本专利技术涉及：[1]一种非水电解质二次电池用混合负极材料的制造方法，其包含：工序(1)，在800～1400℃的惰性气体气氛下对难石墨化碳前体和挥发性有机物进行烧成，得到难石墨化碳质材料；以及工序(2)，将所述难石墨化碳质材料与易石墨化碳质材料和/或石墨质材料混合，其中，在广角X射线衍射法中利用Bragg公式计算出的所述难石墨化碳质材料的(002)面的平均晶面间距d002在0.38～0.40nm的范围，利用氮吸附BET三点法求得的所述难石墨化碳质材料的比表面积在1～10m2/g的范围，而且在拉曼光谱中观察到的所述难石墨化碳前体的1360cm-1附近的峰的半高宽的值与所述难石墨化碳质材料的1360cm-1附近的峰的半高宽的值之差为50～84cm-1，[2]根据[1]所述的非水电解质二次电池用混合负极材料的制造方法，其中，在拉曼光谱中观察到的所述难石墨化碳质材料的1360cm-1附近的峰的半高宽的值在175～190cm-1的范围，[3]根据[1]或[2]所述的非水电解质二次电池用混合负极材料的制造方法，其中，在拉曼光谱中观察到的所述难石墨化碳前体的1360cm-1附近的峰的半高宽的值在230～260cm-1的范围，[4]一种非水电解质二次电池用混合负极材料的制造方法，其包含：工序(1)，在800～1400℃的惰性气体气氛下对比表面积为100～500m2/g的难石墨化碳前体与挥发性有机物的混合物进行烧成，得到难石墨化碳质材料；以及工序(2)，将所述难石墨化碳质材料与易石墨化碳质材料和/或石墨质材料混合，[5]根据[4]所述的非水电解质二次电池用混合负极材料的制造方法，其中，在广角X射线衍射法中利用Bragg公式计算出的所述难石墨化碳质材料的(002)面的平均晶面间距d002在0.38～0.40nm的范围，而且利用氮吸附BET三点法求得的所述难石墨化碳质材料的比表面积在1～10m2/g的范围，[6]根据[1]～[5]中任一项所述的非水电解质二次电池用混合负极材料的制造方法，其中，所述难石墨化碳前体源于植物，[7]根据[1]～[6]中任一项所述的非水电解质二次电池用混合负极材料的制造方法，其中，所述挥发性有机物在常温下为固体状态，而且残碳率小于5重量％，所述残碳率是通过将所述挥发性有机物1g在惰性气体中从常温以10℃/分钟的升温速度升温至800℃后，在800℃下灰化1小时而得到的残留物的重量与所述残留物的含碳率之积确定的数值，[8]一种非水电解质二次电池用混合负极材料，其能通过所述[1]～[7]中任一项所述的制造方法来得到，[9]一种非水电解质二次电池用负极，其包含所述[8]所述的混合负极材料，以及[10]一种非水电解质二次电池，其包含所述[9]所述的负极。本说明书公开了：[11]一种非水电解质二次电池用混合负极材料，其包含难石墨化碳质材料与易石墨化碳质材料和/或石墨质材料，在广角X射线衍射法中利用Bragg公式计算出的所述难石墨化碳质材料的(002)面的平均晶面间距d002在0.38～0.40nm的范围，利用氮吸附BET三点法求得的所述难石墨化碳质材料的比表面积在1～10m2/g的范围，而且在拉曼光谱中观察到的难石墨化碳质材料的碳前体的1360cm-1附近的峰的半高宽的值与所述难石墨化碳质材料的1360cm-1附近的峰的半高宽的值之差为50～84cm-1，[12]根据[11]所述的非水电解质二次电池用混合负极材料，其中，在拉曼光谱中观察到的所述难石墨化碳质材料的1360cm-1附近的峰的半高宽的值在175～190cm-1的范围，[13]根据[11]或[12]所述的非水电解质二次电池用混合负极材料，其中，在拉曼光谱中观察到的所述难石墨化碳质材料的碳前体的1360cm-1附近的峰的半高宽的值在230～260cm-1的范围，或者[14]根据[11]～[13]中任一项所述的非水电解质二次电池用混合负极材料，其中，所述难石墨化碳质材料的碳源源于植物。有益效果使用了本专利技术的混合负极材料的非水电解质二次电池与使用了以往的包含难石墨化碳质材料的混合负极材料的非水电解质二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质二次电池用混合负极材料的制造方法，其包含：工序(1)，在800～1400℃的惰性气体气氛下对难石墨化碳前体和挥发性有机物进行烧成，得到难石墨化碳质材料；以及工序(2)，将所述难石墨化碳质材料与易石墨化碳质材料和/或石墨质材料混合，其中，在广角X射线衍射法中利用Bragg公式计算出的所述难石墨化碳质材料的(002)面的平均晶面间距d002在0.38～0.40nm的范围，利用氮吸附BET三点法求得的所述难石墨化碳质材料的比表面积在1～10m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.05 JP 2015-0436861.一种非水电解质二次电池用混合负极材料的制造方法，其包含：工序(1)，在800～1400℃的惰性气体气氛下对难石墨化碳前体和挥发性有机物进行烧成，得到难石墨化碳质材料；以及工序(2)，将所述难石墨化碳质材料与易石墨化碳质材料和/或石墨质材料混合，其中，在广角X射线衍射法中利用Bragg公式计算出的所述难石墨化碳质材料的(002)面的平均晶面间距d002在0.38～0.40nm的范围，利用氮吸附BET三点法求得的所述难石墨化碳质材料的比表面积在1～10m2/g的范围，而且在拉曼光谱中观察到的所述难石墨化碳前体的1360cm-1附近的峰的半高宽的值与所述难石墨化碳质材料的1360cm-1附近的峰的半高宽的值之差为50～84cm-1。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池用混合负极材料的制造方法，其中，在拉曼光谱中观察到的所述难石墨化碳质材料的1360cm-1附近的峰的半高宽的值在175～190cm-1的范围。3.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次电池用混合负极材料的制造方法，其中，在拉曼光谱中观察到的所述难石墨化碳前体的1360cm-1附近的峰的半高宽的值在230～260cm-1的范围。4.一种非水电解质二次电池用混合负极材料的制造方法，其包含：工序(1)，在800～1400℃的惰性气体气氛下对比表面积为100～500m2/g的难石墨化碳前体与挥发性有机物的混合物进行烧成，得到难石墨化碳质材料；以及工序(2)，将所述难石墨化碳质材料与易石墨化碳质材料和/或石墨质材料混合。5.根据权利要求4所述的非水电解质二次电池用混合负极材料的制造方法，其中，在广角X射线衍射法中利用Bragg公式计算出的所述难石墨化碳质材料的(002)面的平均晶面间距d002在0.38～0.40nm的范围，而且利用氮吸附BET三点法求得的所述难石墨化碳质材料的比表面积...

【专利技术属性】
技术研发人员：池山泰史，小林正太，今治诚，多田靖浩，太田有纪，岩崎秀治，
申请(专利权)人：株式会社吴羽，株式会社可乐丽，
类型：发明
国别省市：日本,JP