[發(fā)明專利]非水電解質(zhì)二次電池負(fù)極用復(fù)層結(jié)構(gòu)碳材、非水系二次電池用負(fù)極、鋰離子二次電池及非水電解質(zhì)二次電池負(fù)極用復(fù)層結(jié)構(gòu)碳材的制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180051540.7
• 申請(qǐng)日: 2011-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN103190019A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 橫溝正和;布施亨;齋藤陽(yáng)介;藤原正志;加藤瑛博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱化學(xué)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M4/587
• 分類號(hào): H01M4/587;H01M4/36
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 張平元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于非水電解質(zhì)二次電池的復(fù)層結(jié)構(gòu)碳材、使用該碳材而形成的非水系二次電池用負(fù)極、具有該負(fù)極的非水電解質(zhì)二次電池、以及非水電解質(zhì)二次電池負(fù)極用復(fù)層結(jié)構(gòu)碳材的制造方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，伴隨著電子設(shè)備的小型化，對(duì)于高容量二次電池的需求正在不斷增加。特別是，與鎳鎘電池或鎳氫電池相比能量密度更高、且大電流充放電特性優(yōu)異的鋰離子二次電池備受矚目。

作為鋰離子二次電池的碳材，使用石墨已被人們所知。特別是，如果使用石墨化度高的石墨作為鋰離子二次電池用碳材，則可得到接近于作為石墨的鋰吸留的理論容量的372mAh/g的容量，此外還已知，其成本及耐久性也優(yōu)異，因此，優(yōu)選將其作為活性物質(zhì)。

但是，僅是將石墨應(yīng)用于鋰離子二次電池，還難以提高能量密度、獲得大電流充放電特性，并且同時(shí)表現(xiàn)出以循環(huán)特性為代表的耐久特性、及糊劑的涂布性。

例如，在專利文獻(xiàn)1中公開了如下內(nèi)容：通過對(duì)石墨粒子進(jìn)行機(jī)械化學(xué)處理，使該石墨粒子表面親水化，即使是使用了水系粘結(jié)材料的鋰離子二次電池，也可以進(jìn)行高速充電。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2003-132889號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問題

根據(jù)本發(fā)明人等的研究，專利文獻(xiàn)1中記載的技術(shù)存在如下問題：雖然鋰離子二次電池用途的高速充電特性得到了改善，但除此之外，鋰離子二次電池所期望的首次充放電效率及循環(huán)特性未得到提高。

另外，為了使循環(huán)特性提高，在只是通過使通常顯示類似的真密度的碳材的球形程度或平均粒徑發(fā)生變化來(lái)提高振實(shí)密度的現(xiàn)有技術(shù)中，粒子間的總的摩擦減少，并未解決上述問題。

因此，本發(fā)明是鑒于上述問題而進(jìn)行的，其目的在于提供可解決循環(huán)特性降低的問題、且適用于鋰離子二次電池的負(fù)極材料，所述循環(huán)特性降低是由于反復(fù)充放電帶來(lái)的含碳負(fù)極的膨脹收縮引起的。

更具體地，本發(fā)明提供一種改善了上述折衷選擇關(guān)系、能夠良好地表現(xiàn)出糊劑性狀、首次充放電效率、循環(huán)特性、低溫輸出功率及極板強(qiáng)度等性能的碳材及負(fù)極、以及使用它們的鋰離子二次電池。

解決問題的方法

本發(fā)明人等為了解決上述問題而進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：通過在特定的破碎條件下對(duì)復(fù)層結(jié)構(gòu)碳材進(jìn)行處理，可得到糊劑性狀、首次充放電效率、循環(huán)特性、低溫輸出功率及漿料特性等性能優(yōu)異的非水電解質(zhì)二次電池負(fù)極用復(fù)層結(jié)構(gòu)碳材，以至完成了本發(fā)明。

具體來(lái)說，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)了如下方法：通過對(duì)復(fù)層結(jié)構(gòu)碳材賦予一定功率以下的能量一定時(shí)間，而不用極力賦予沖擊力，僅將殘存在復(fù)層結(jié)構(gòu)碳材內(nèi)的微凝聚的鍵切斷，進(jìn)而使其與周邊氣氛反應(yīng)，以至完成了本發(fā)明。

即，本發(fā)明如下所述。

1.一種非水電解質(zhì)二次電池負(fù)極用復(fù)層結(jié)構(gòu)碳材，其滿足以下的(a)及(b)，

(a)(由DBP吸油量算出的空隙率)/(由振實(shí)密度算出的空隙率)＜1.01；

(b)由X射線光電子能譜法求出的表面含氧率(O/C)為1.5原子%(atomic%)以上。

2.一種非水電解質(zhì)二次電池負(fù)極用復(fù)層結(jié)構(gòu)碳材，其包含石墨粒子和包覆該石墨粒子表面的非晶質(zhì)碳，且滿足以下的(a)，

(a)(由DBP吸油量算出的空隙率)/(由振實(shí)密度算出的空隙率)＜1.01。

3.一種非水電解質(zhì)二次電池負(fù)極用復(fù)層結(jié)構(gòu)碳材，其包含石墨粒子和包覆該石墨粒子表面的非晶質(zhì)碳，且滿足以下的(a)及(b)，

(a)(由DBP吸油量算出的空隙率)/(由振實(shí)密度算出的空隙率)＜1.01；

(b)由X射線光電子能譜法求出的表面含氧率(O/C)為1.5原子%以上。

4.上述1～3中任一項(xiàng)所述的非水電解質(zhì)二次電池負(fù)極用復(fù)層結(jié)構(gòu)碳材，其DBP吸油量為75ml/100g以下，并且由拉曼光譜法求出的拉曼值R為0.15以上。

5.上述1～4中任一項(xiàng)所述的非水電解質(zhì)二次電池負(fù)極用復(fù)層結(jié)構(gòu)碳材，其中，由流式粒子圖像分析裝置觀察到的3μm以下的粒子個(gè)數(shù)比率為5%以上。

6.一種非水電解質(zhì)二次電池用負(fù)極，其具有集電體、和形成在該集電體上的活性物質(zhì)層，并且，該活性物質(zhì)層含有上述1～5中任一項(xiàng)所述的非水電解質(zhì)二次電池負(fù)極用復(fù)層結(jié)構(gòu)碳材。

7．一種鋰離子二次電池，其具有能夠吸留、放出鋰離子的正極及負(fù)極、以及電解質(zhì)，并且，該負(fù)極為上述6所述的非水電解質(zhì)二次電池用負(fù)極。