本发明专利技术提供钠二次电池。钠二次电池含有第１电极和具碳材料的第２电极，碳材料满足选自要件１、要件２、要件３和要件４的一个以上。要件１：由拉曼分光测定得到的Ｒ值（＝ＩＤ／ＩＧ）为１．０７以上３以下。要件２：由Ｘ射线小角度散射测定得到的Ａ值为－０．５以上０以下，且σＡ值为０以上０．０１０以下。要件３：对于具有将８５重量份碳材料和１５重量份聚偏１，１－二氟乙烯混合得到的电极混合剂的电极，钠离子的掺杂且去掺杂后的电极中的碳材料实质上不存在１０ｎｍ以上的微孔。要件４：由差示热分析测定得到的Ｑ１值为８００焦耳／ｇ以下。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及钠二次电池。
技术介绍
作为二次电池，锂二次电池是代表性的二次电池。为了削减二氧化碳排放量，人们 需求能源效率的提高和自然能源的利用，例如在运输领域中，为了尽量减少被认为是最大 的二氧化碳排放原因的内燃机的操作，人们希望有电动汽车、混合动力汽车等二次电池的 应用。另外，风力发电、太阳能发电等自然能源的利用中，有其电力供应量随时间变动等的 问题，为了抑制该问题，人们希望将多余的电力储藏在二次电池中，作为平常用电源用途利 用。作为这些用途中使用的二次电池，人们需求大容量且可用于长期反复充放电的大型二 次电池。锂二次电池在市售电池中具有大的能量密度，作为手机或笔记本电脑等的电源广 泛使用，但作为上述的大型二次电池使用时，需要庞大量的电池材料，锂二次电池还可能出 现资源性的问题等。例如大量使用稀有的锂化合物，这些稀有金属的供应会出现问题。与此相对，作为可以解决电池材料供应问题的二次电池，人们研究了钠二次电池。 钠二次电池具有可掺杂且去掺杂钠离子的正极、和可掺杂且去掺杂钠离子的负极。钠二次 电池中，可由供应量丰富且低成本的材料构成，通过将其实用化，有望可大量供应大型二次 电池。使用石墨等的石墨化度高的结构的碳材料作为锂二次电池中的负极活性物质，这 已经实用化，对于上述碳材料，人们尝试作为钠二次电池中的负极活性物质应用。但是，上 述碳材料是难以掺杂且去掺杂钠离子的材料，在制造钠二次电池时，如上所述，直接使用锂 二次电池的活性物质是非常困难的。日本特开平11-40156号公报中，为解决该问题，提出 在钠二次电池，在负极活性物质石墨中插入钠离子的同时也插入锂离子。
技术实现思路
但是，日本特开平11-40156号公报公开的钠二次电池中，使用石墨等的石墨化度 高的碳材料作为活性物质，与钠离子一起使用锂离子，因此，对于消除稀有金属锂的使用的 课题，并不是根本性解决。并且，离子半径比锂离子大的钠离子是半强制地掺杂、去掺杂在 石墨中，因此石墨的层间的扩张、收缩幅度增大，随着该充放电循环的反复进行，石墨结构 容易被破坏，从充放电循环特性的角度考虑仍不足够，并不能充分经受作为二次电池的使 用。本专利技术是针对上述以往的情况而设，其课题在于提供充放电特性优异的钠二次电 池。本专利技术人为解决上述课题，反复深入试验、研究，完成了本专利技术。即，本专利技术提供 <1>-<19>。<1>钠二次电池，该钠二次电池含有第1电极和具碳材料的第2电极，该碳材料满 足选自要件1、要件2、要件3和要件4的一个以上。要件1 由拉曼分光测定得到的R值(=ID/IG)为1. 07以上3以下。〈拉曼分光测定〉对于碳材料照射波长532nm的激光，进行拉曼分光测定，由此得到的拉曼光谱(纵 轴(y)是任意单位的散射光强度，横轴(χ)是拉曼位移波数(cm—1))中，横轴1300-1400(^-1 范围和横轴1570-1620(31^1范围分别各具有1个峰，对于该光谱的600-1740(31^1波数范围， 使用2个洛仑兹函数和1个基线函数进行拟合，从得到的拟合函数中除去基线函数，得到的 拟合光谱中，以横轴1300-1400(^1范围的纵轴最大值为ID、以横轴1570-1620CHT1范围的 纵轴最大值为IG，将ID除以IG，得到R值(=ID/IG)。要件2 由X射线小角度散射测定得到的A值为-0. 5以上0以下，且σ A值为0以 上0.010以下。〈X射线小角度散射测定〉对碳材料进行X射线小角度散射测定，对于得到的X射线小角度散射光谱(横轴 为波数qfcnT1)，纵轴为S (散射强度I的常用对数log(I)))的0. BnnT1以上1. SnnT1以下的 q的范围，通过最小二乘法进行线性拟合，得到直线的斜率A值和A值的标准偏差σ A值。要件3 对于具有将85重量份碳材料和15重量份聚偏1，1_ 二氟乙烯混合得到的 电极混合剂的电极，钠离子的掺杂且去掺杂后电极中的碳材料实质上不存在IOnm以上的 微孔。要件4 由差示热分析测定得到的％值为800焦耳/g以下。〈差示热分析测定〉对于具有将85重量份碳材料和15重量份聚偏1，1- 二氟乙烯混合得到的电极混 合剂的电极，将掺杂了钠离子后的电极中的Img电极混合剂和8mg非水电解液(浓度IM的 NaClO4/碳酸亚丙酯)加入到密闭容器内，参比物为α-Al2O3，升温速度为10°C /分钟，在 400C以上410°C以下的范围进行差示热分析测定，得到100°C以上400°C以下范围的每Ig电 极混合剂和非水电解液的发热量合计值( 值)。<2><1>的钠二次电池，其中，碳材料满足要件1。<3><1>或<2>的钠二次电池，其中，碳材料通过具有芳环的有机材料的碳化获得。<4><3>的钠二次电池，其中，具有芳环的有机材料是使酚或其衍生物与醛化合物 聚合得到。<5><1>或<2>的钠二次电池，其中，碳材料通过来自植物的有机材料的碳化得到。<6><5>的钠二次电池，其中，碳材料是木炭。<7><1>或<2>的钠二次电池，其中，碳材料通过工厂残油的碳化得到。<8><7>的钠二次电池，其中工厂残油是制造间苯二酚时的残油。<9><3>-<8>中任一项的钠二次电池，其中，碳化温度是800°C以上2500°C以下的温度。<10><1>-<9>中任一项的钠二次电池，其中，碳材料未活化。<11><1>-<10>中任一项的钠二次电池，其中，碳材料为粉末状，其BET比表面积为 lm2/g以上。<12><1>_<11>中任一项的钠二次电池，其中，第1电极是正极，且第2电极是负极。<13><1>-<12>中任一项的钠二次电池，其中，第1电极和第2电极之间具有隔板。<14X13〉的钠二次电池，其中，隔板包含耐热多孔层和多孔膜叠层而成的叠层膜。<15><1>-<14>中任一项的钠二次电池，其中，第2电极具有非氟系聚合物。<16>钠二次电池用碳材料的判別方法，该方法包含以下步骤将碳材料进行拉曼 分光测定的步骤；以及将所得的R值(=ID/IG)与判别值1. 07以上3以下比较，判别碳材 料的步骤。<拉曼分光测定>对于碳材料照射波长532nm的激光，进行拉曼分光测定，由此得到的拉曼光谱(纵 轴(y)是任意单位的散射光强度，横轴(χ)是拉曼位移波数(cm—1))中，横轴1300-1400(^-1 范围和横轴1570-1620(31^1范围分别各具有1个峰，对于该光谱的600-1740(31^1波数范围， 使用2个洛仑兹函数和1个基线函数进行拟合，从得到的拟合函数中除去基线函数，得到的 拟合光谱中，以横轴1300-1400(^1范围的纵轴最大值为ID、以横轴1570-1620CHT1范围的 纵本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．钠二次电池，该钠二次电池含有第１电极和具碳材料的第２电极，该碳材料满足选自要件１、要件２、要件３和要件４的一个以上，要件１：由拉曼分光测定得到的Ｒ值（＝ＩＤ／ＩＧ）为１．０７以上３以下；拉曼分光测定：对于碳材料照射波长５３２ｎｍ的激光，进行拉曼分光测定，由此得到的拉曼光谱（纵轴ｙ是任意单位的散射光强度，横轴ｘ是拉曼位移波数（ｃｍ－１））中，横轴１３００－１４００ｃｍ－１范围和横轴１５７０－１６２０ｃｍ－１范围分别各具有１个峰，对于该光谱的６００－１７４０ｃｍ－１波数范围，使用２个洛仑兹函数和１个基线函数进行拟合，从得到的拟合函数中除去基线函数，得到的拟合光谱中，以横轴１３００－１４００ｃｍ－１范围的纵轴最大值为ＩＤ、以横轴１５７０－１６２０ｃｍ－１范围的纵轴最大值为ＩＧ，将ＩＤ除以ＩＧ，得到Ｒ值（＝ＩＤ／ＩＧ）；要件２：由Ｘ射线小角度散射测定得到的Ａ值为－０．５以上０以下，且σＡ值为０以上０．０１０以下；Ｘ射线小角度散射测定：对碳材料进行Ｘ射线小角度散射测定，对于得到的Ｘ射线小角度散射光谱（横轴为波数ｑ（ｎｍ－１），纵轴为Ｓ（散射强度Ｉ的常用对数：ｌｏｇ（Ｉ）））的０．６ｎｍ－１以上１．８ｎｍ－１以下的ｑ的范围，通过最小二乘法进行线性拟合，得到直线的斜率Ａ值和Ａ值的标准偏差σＡ值；要件３：对于具有将８５重量份碳材料和１５重量份聚偏１，１－二氟乙烯混合得到的电极混合剂的电极，钠离子的掺杂且去掺杂后的电极中的碳材料实质上不存在１０ｎｍ以上的微孔；要件４：由差示热分析测定得到的Ｑ１值为８００焦耳／ｇ以下；差示热分析测定：对于具有将８５重量份碳材料和１５重量份聚偏１，１－二氟乙烯混合得到的电极混合剂的电极，将掺杂了钠离子后的电极中的电极混合剂１ｍｇ和８ｍｇ非水电解液（浓度１Ｍ的ＮａＣｌＯ４／碳酸亚丙酯）加入到密闭容器内，参比物为α－Ａｌ２Ｏ３，升温速度为１０℃／分钟，在４０℃以上４１０℃以下的范围进行差示热分析测定，得到１００℃以上４００℃以下范围的每１ｇ电极混合剂和非水电解液的发热量合计值Ｑ１值。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：山本武继，
申请(专利权)人：住友化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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