非水电解质二次电池用碳质材料制造技术

本发明专利技术涉及非水电解质二次电池用碳质材料、非水电解质二次电池用负极、非水电解质二次电池和非水电解质二次电池用碳质材料的制造方法。本发明专利技术的目的在于，提供示出良好的充放电容量、同时示出低电阻、且具有对氧化劣化的良好耐性的非水电解质二次电池(例如锂离子二次电池)的负极中使用的碳质材料(非水电解质二次电池用碳质材料)。本发明专利技术涉及非水电解质二次电池用碳质材料，通过广角X射线衍射法使用Bragg式算出的(002)面的平均面间隔d

【技术实现步骤摘要】
非水电解质二次电池用碳质材料


[0001]本申请是申请号为201680063334.0（国际申请日为2016年10月27日）、专利技术名称为"非水电解质二次电池用碳质材料、非水电解质二次电池用负极、非水电解质二次电池和非水电解质二次电池用碳质材料的制造方法"的进入国家阶段的PCT申请的分案申请。母案专利申请要求基于日本专利申请第2015
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214335号(2015年10月30日申请)和日本专利申请第2015
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214338号(2015年10月30日申请)的根据巴黎公约的优先权，通过将在此引用，上述申请中记载的内容全部被并入本说明书中。
[0002]本专利技术涉及适合于以锂离子二次电池为代表的非水电解质二次电池的负极的碳质材料、非水电解质二次电池用负极、非水电解质二次电池和非水电解质二次电池用碳质材料的制造方法。

技术介绍

[0003]锂离子二次电池广泛用于移动电话、笔记本电脑那样的小型便携设备。作为锂离子二次电池的负极材料，开发并使用了大于石墨的理论容量372mAh/g的量且锂能够嵌入(充电)和脱嵌(放电)的难石墨化性碳(例如专利文献1)。
[0004]难石墨化性碳能够将例如石油沥青、煤沥青、酚醛树脂、植物作为碳源而得到。这些碳源之中， 植物是通过栽培而能够持续稳定供给的原料，能够廉价地获取，故而受到关注。此外，将来自植物的碳原料煅烧而得到的碳质材料中，存在大量的细孔，因此期待良好的充放电容量(例如专利文献1和专利文献2)。
[0005]另一方面，近年来，由于对环境问题的关注提高，推进了锂离子二次电池在车载用途中的开发，并逐渐实用化。
[0006]现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平9
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161801号公报专利文献2：日本特开平10
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21919号公报。

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的课题对特别是车载用途中的锂离子二次电池中使用的碳质材料，要求良好的充放电容量，同时进一步要求对氧化劣化的耐性，为了进一步发挥出电池的输出特性，要求低电阻。
[0008]因此，本专利技术的目的在于，提供示出良好的充放电容量、同时示出低电阻、且具有对氧化劣化的良好耐性的非水电解质二次电池(例如锂离子二次电池)的负极中使用的碳质材料(非水电解质二次电池用碳质材料)、和其制造方法。
[0009]用于解决问题的手段本专利技术人等发现，通过以下说明的本专利技术的非水电解质二次电池用碳质材料，可以实现上述目的。
[0010]即，本专利技术包括以下的适合方式。
[0011]〔1〕非水电解质二次电池用碳质材料，通过广角X射线衍射法使用Bragg式算出的(002)面的平均面间隔d
002
处于0.36~0.42nm的范围，通过氮气吸附BET3点法求出的比表面积处于20~65m2/g的范围，氮元素含量为0.3质量%以下、且氧元素含量为2.5质量%以下，通过激光散射法得到的平均粒径为1~4μm。
[0012]〔2〕前述〔1〕所述的非水电解质二次电池用碳质材料，其中，钾元素含量为0.1质量%以下、且铁元素含量为0.02质量%以下。
[0013]〔3〕前述〔1〕或〔2〕所述的非水电解质二次电池用碳质材料，其中，通过丁醇法求出的真密度为1.4~1.7g/cm3。
[0014]〔4〕非水电解质二次电池用负极，其包含前述〔1〕~〔3〕中任一项所述的非水电解质二次电池用碳质材料。
[0015]〔5〕非水电解质二次电池，其包含前述〔4〕所述的非水电解质二次电池用负极。
[0016]〔6〕制造非水电解质二次电池用碳质材料的方法，其包括：煅烧步骤，将碳前体、或者该碳前体与挥发性有机物的混合物在800~1400℃的不活性气体氛围下煅烧，从而得到碳质材料。
[0017]〔7〕前述〔6〕所述的制造非水电解质二次电池用碳质材料的方法，其包括：前述煅烧步骤；和后粉碎步骤和/或后分级步骤，通过粉碎和/或分级，将通过氮气吸附BET3点法求出的前述碳质材料的比表面积调整为20~75m2/g。
[0018]〔8〕前述〔6〕或〔7〕所述的方法，其包括：前粉碎步骤和/或前分级步骤，通过粉碎和/或分级，将通过氮气吸附BET3点法求出的前述碳前体的比表面积调整为100~800m2/g。
[0019]〔9〕前述〔6〕~〔8〕中任一项所述的方法，其中，前述碳前体来自植物。
[0020]〔10〕前述〔6〕~〔9〕中任一项所述的方法，其中，前述挥发性有机物在常温下为固体状态，残碳率低于5质量%。
[0021]〔11〕前述〔6〕~〔10〕中任一项所述的方法，其中，前述碳质材料的通过广角X射线衍射法使用Bragg式算出的(002)面的平均面间隔d
002
处于0.36~0.42nm的范围，氮元素含量为0.3质量%以下、且氧元素含量为2.5质量%以下，通过激光散射法得到的平均粒径为1~4μm。
[0022]〔12〕前述〔6〕~〔11〕中任一项所述的方法，其中，前述碳质材料的钾元素含量为0.1质量%以下、且铁元素含量为0.02质量%以下。
[0023]〔13〕前述〔6〕~〔12〕中任一项所述的方法，其中，前述碳质材料的通过丁醇法求出的真密度为1.4~1.7g/cm3。
[0024]专利技术效果使用本专利技术的非水电解质二次电池用碳质材料或通过本专利技术的制造方法得到的碳质材料的非水电解质二次电池具有良好的充放电容量、同时具有对氧化劣化的良好的耐性，进一步具有低电阻。
具体实施方式
[0025]以下是例示出本专利技术的实施方式的说明，但不意味着本专利技术被限定于以下的实施方式。应予说明，本说明书中，常温是指25℃。
[0026](非水电解质二次电池用碳质材料)本实施方式的非水电解质二次电池用碳质材料例如通过将碳前体、或者碳前体与挥发性有机物的混合物在800~1400℃的不活性气体氛围下煅烧而得到。如果由此得到非水电解质二次电池用碳质材料，则能够充分碳化，且能够得到具有适合于电极材料的细孔的碳质材料。
[0027]碳前体是制造碳质材料时供给碳成分的碳质材料的前体，可以将来自植物的碳材(以下有时称为“来自植物的焦炭”)用于原料从而制造。应予说明，焦炭一般而言表示对煤加热时得到的不会熔融软化的富含碳成分的粉末状固体，但在此也表示对有机物加热而得到的不会熔融软化的富含碳成分的粉末状固体。如果碳前体来自植物，则从碳中和的观点和获取容易的观点出发，在环境方面和经济方面是有利的。
[0028]成为来自植物的焦炭的原料的植物(以下有时称为“植物原料”)没有特别限制。例如，可以例示出椰子壳、咖啡豆、茶叶、甘蔗、果实(例如橘子、香蕉)、稻秆、壳、阔叶木、针叶木、竹子。该例示包括供于原本的用途后的废弃物(例如使用过的茶叶)、或者植物原料中的一部分(例如香蕉、橘子的皮)。这些植物可以单独使用或组合使用2种以上。这些植物之中，由于容易大量获取且在工业上是有利的，故而优选为椰子壳。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.非水电解质二次电池用碳质材料，通过广角X射线衍射法使用Bragg式算出的(002)面的平均面间隔d
002
处于0.36~0.42nm的范围，通过氮气吸附BET3点法求出的比表面积处于20~65m2/g的范围，氮元素含量为0.3质量%以下、且氧元素含量为2.5质量%以下，通过激光散射法得到的平均粒径为1~4μm。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池用碳质材料，其中，钾元素含量为0.1质量%以下、且铁元素含量为0.02质量%以下。3.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次电池用碳质材料，其中，通过丁醇法求出的真密度为1.4~1.7g/cm3。4.非水电解质二次电池用负极，其包含权利要求1~3中任一项所述的非水电解质二次电池用碳质材料。5.非水电解质二次电池，其包含权利要求4所述的非水电解质二次电池用负极。6. 制造非水电解质二次电池用碳质材料的方法，其包括：煅烧步骤，将碳前体、或者该碳前体与挥发性有机物的混合物在800~1400℃的不活性气体氛围下煅烧，从而得到碳质材料。7.根据权利要求6所述的制造非水电解质二次电池用碳质材料的方法，其包括：前述煅烧步骤；和后粉碎步骤和/或后...

【专利技术属性】
技术研发人员：川上知洋，井手彩矢佳，伊泽隆文，奥野壮敏，赵俊相，岩崎秀治，
申请(专利权)人：株式会社可乐丽，
类型：发明
国别省市：