[發明專利]非晶碳粒子的制造方法、非晶碳粒子、鋰離子二次電池用負極材料以及鋰離子二次電池

有效

• 申請號: 201380030811.X
• 申請日: 2013-06-12
• 公開（公告）號: CN104364192B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 井尻真樹子;芳賀隆太;鹽出哲夫;長山勝博
• 申請（專利權）人: 杰富意化學株式會社
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;H01M4/36
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 金世煜,苗堃

技術領域

本發明涉及非晶碳粒子的制造方法、非晶碳粒子、鋰離子二次電池用負極材料以及鋰離子二次電池。

背景技術

以往，作為混合動力汽車用的充電電池，主要從價格和輕型化的觀點考慮，在使用鎳氫電池。但為了進一步實現輕型化，期待使用每1個電池當中的電壓高且能量密度高的鋰離子二次電池。

然而，對于電動汽車等僅用電池驅動的汽車用電池而言，為了確保1次充電行走距離，需要能量密度高的材料，已大量研究將石墨系的材料在負極中使用。

另一方面，對于像混合動力汽車用電池這樣的裝載于汽車的電池容量小、在利用制動器減速時需要再生能量的系統而言，迫切期望充放電的輸入輸出密度高的電池，在研究以硬碳為代表的非晶碳粒子的使用。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:日本特開平3－252053號公報

專利文獻2:日本特開平6－89721號公報

專利文獻3:日本特開平8－115723號公報

專利文獻4:日本特開平9－153359號公報

發明內容

非晶碳粒子大致被分為由在其前體的階段石墨烯組織(graphene sheet)層疊而成的易石墨化性的中間相組織構成的非晶碳粒子和光學各向同性的不含中間相組織的非晶碳粒子，前者被稱為軟碳，后者被稱為硬碳。

一般，在相同的煅燒溫度下進行比較則硬碳的真比重比軟碳的低(使用丁醇的真比重測定方法中，雖根據煅燒溫度、原料而不同，但一般的硬碳將低至1.5～1.6)，并且粒子為硬質，所以電極密度的提高困難，有時電極的壓制性差。

但是，將硬碳作為鋰離子二次電池的負極材料使用時，因其粒子內的交聯結構(crosslinked structure)，具有充放電時不易膨脹收縮的優異性質。

另一方面，軟碳的充放電時的膨脹收縮雖然與石墨相比小，但與硬碳相比膨脹收縮大。充放電時的膨脹收縮大的情況下，長時間的電池循環中，可能發生不良現象。

本發明是鑒于以上的點而進行的，其目的在于得到一種壓制性優異且充放電時的膨脹收縮得到了抑制的非晶碳粒子。

本發明人等為了實現上述目的進行了深入研究，結果發現通過將中間相粒子內包于非晶碳粒子，能夠提高電極密度而使壓制性變得良好，另外，充放電時的膨脹收縮也得到抑制，從而完成了本發明。

即，本發明提供以下的(1)～(6)。

(1)一種非晶碳粒子的制造方法，具備如下工序：向非晶碳的前體添加并混合中間相粒子后實施交聯處理而得到第1交聯處理品或者對上述非晶碳的前體實施交聯處理后添加并混合上述中間相粒子而得到第2交聯處理品的工序、和通過對上述第1或第2交聯處理品實施不熔化處理后進行煅燒而得到將上述中間相粒子內包于粒子內的非晶碳粒子的工序。

(2)根據上述(1)所述的非晶碳粒子的制造方法，上述中間相粒子的添加量相對于上述非晶碳的前體為1～70質量％。

(3)一種非晶碳粒子，其特征在于，將中間相組織內包于粒子內。

(4)根據上述(3)所述的非晶碳粒子，上述中間相組織的含量為1～80質量％。

(5)一種鋰離子二次電池用負極材料，包含上述(3)或(4)所述的非晶碳粒子。

(6)一種鋰離子二次電池，使用上述(3)或(4)所述的非晶碳粒子作為負極材料。

根據本發明，能夠得到壓制性優異且充放電時的膨脹收縮得到抑制的非晶碳粒子。

附圖說明

圖1是表示評價用的硬幣型二次電池的截面圖。

圖2是表示實施例1中得到的碳粒子的截面的偏光顯微鏡照片。

具體實施方式

[非晶碳粒子的制造方法]

概括而言，本發明的非晶碳粒子的制造方法(以下，也簡稱為“本發明的制造方法”)具備如下工序：向非晶碳的前體添加并混合中間相粒子后實施交聯處理而得到第1交聯處理品或對上述非晶碳的前體實施交聯處理后添加并混合上述中間相粒子而得到第2交聯處理品的工序，和對上述第1或第2交聯處理品實施不熔化處理后進行煅燒而得到將上述中間相粒子內包于粒子內的非晶碳粒子的工序。

以下，對本發明的制造方法進行詳細說明。

〔非晶碳的前體〕

作為本發明中使用的非晶碳的前體，沒有特別限定，可使用以往公知的物質，例如，可舉出煤系瀝青、石油系瀝青等的瀝青；酚醛樹脂，呋喃樹脂等樹脂；瀝青和樹脂的混合物等，其中，從經濟性等觀點考慮，優選煤系瀝青、石油系瀝青等瀝青。