[發明專利]蓄電器件用碳材料、其制造方法以及使用了該碳材料的蓄電器件

在審

• 申請號: 201380052575.1
• 申請日: 2013-10-07
• 公開（公告）號: CN104704587A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 井戶貴彥;高木拓也
• 申請（專利權）人: 揖斐電株式會社
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;C01B31/04;H01G11/44;H01G11/86;H01M4/587
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 丁香蘭;孟偉青

技術領域

本發明涉及蓄電器件用碳材料、其制造方法以及使用了該碳材料的蓄電器件。更詳細而言，本發明涉及低溫特性優異的鋰離子二次電池或鋰離子電容器的負極用碳材料、其制造方法以及使用了該碳材料的蓄電器件。

背景技術

作為與要求高能量密度、高輸出功率特性的用途對應的蓄電裝置，近年來，將鋰離子二次電池與雙電層電容器的蓄電原理組合而成的蓄電裝置受到關注。這樣的蓄電裝置也被稱為混合電容器。關于混合電容器，提出了下述方案：預先利用化學方法或電化學方法包藏、負載鋰離子而降低負極電位，由此試圖大幅增大能量密度。這種電容器的負極可通過下述方法制作：使能夠包藏、脫離鋰離子的負極與鋰金屬接觸，進行前處理。

在負極中摻雜鋰離子的上述類型的電容器、即鋰離子電容器中，在-20℃～-10℃左右的低溫下，可發現其特性顯著降低的現象。在將鋰離子電容器用作汽車用等的蓄電裝置時，為了耐受在寒冷地區的使用，認為上述低溫下的特性也極其重要。

關于上述問題，在專利文獻1中有以下報道：在鋰離子電容器中，通過使多并苯系負極活性物質顆粒的50％體積累積直徑為0.1μm～2.0μm，從而低溫特性得到改善。即，公開了-20℃條件下的靜電容量得到改善。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2006-303330號公報

發明內容

發明要解決的課題

除了多并苯系物質外，碳材料中還有焦炭、硬碳、石墨等種類。這些碳材料具有六方晶系的晶體形態。該晶體結構中的c軸方向由范德華力結合，因而該碳材料可以稱為解理性強的材料。另外，眾所周知的是，隨著結晶性提高，解理性增高、變軟，同時被粉碎的顆粒形成鱗片狀。即，認為碳材料的結晶性會對其粉碎性、粉碎形狀產生大幅影響。

需要說明的是，專利文獻1中記載的多并苯系碳材料是將酚醛樹脂等碳化而得到的材料，相對于其它碳材料，被評價為結晶性較差的材料。

另一方面，在碳材料中，作為石墨材料，可以舉出以焦炭、瀝青等易石墨化性碳為原材料并在高溫下石墨化而成的人造石墨、作為天然資源出產的天然石墨等。與多并苯系物質相比，這些石墨材料的結晶性高，因而解理性高，可以說難以微粉碎。此外，將該石墨材料粉碎而得到的顆粒的長厚比高，因而非常難以通過進行微粉碎、減小低溫下的電荷轉移電阻來發揮出與上述多并苯系物質同等的性能。

本發明是鑒于這種現有技術所具有的課題而進行的。并且，本發明的目的在于提供一種蓄電器件用碳材料、其制造方法以及使用了該碳材料的蓄電器件，該蓄電器件用碳材料的構成為：通過將結晶性高、作為解理性的材料的石墨材料微粉碎，從而可以降低低溫下的電荷轉移電阻。

用于解決課題的方案

本發明的第1方式的蓄電器件用碳材料為將石墨材料粉碎而成的蓄電器件用碳材料，10％體積累積直徑被調整為0.45μm以上且1.7μm以下，50％體積累積直徑被調整為0.8μm以上且4.0μm以下，90％體積累積直徑被調整為1.55μm以上且8.9μm以下。此外，該碳材料的特征在于，體積平均粒徑分布至少具有出現頻率最高的第2峰和與上述第2峰相比位于小粒徑側的第1峰。

本發明的第2方式的蓄電器件用碳材料的特征在于，第1峰存在于粒徑0.01μm以上且小于1μm的第1范圍，第2峰存在于粒徑1μm以上且10μm以下的第2范圍。

本發明的第3方式的蓄電器件用碳材料的特征在于，在利用下述數學式1求出第1范圍中包含的碳材料(a)與上述第2范圍中包含的碳材料(b)的存在比(X)時，該存在比(X)為0.1～0.9的范圍。

X=AB]]>??…(數學式1)

(式中，A表示碳材料(a)的最大出現頻率，B表示碳材料(b)的最大出現頻率。)

本發明的第4方式的蓄電器件用碳材料的特征在于，構成第2峰的成分和構成第1峰的成分是通過用流化床式噴射式粉碎機將石墨材料粉碎而同時得到的。

本發明的第5方式的蓄電器件用碳材料負極的特征在于，其具備本發明的蓄電器件用碳材料。

本發明的第6方式的蓄電器件的特征在于，其具備本發明的蓄電器件用碳材料或本發明的蓄電器件用負極。

本發明的第7方式的蓄電器件的特征在于，該蓄電器件為鋰離子二次電池或鋰離子電容器。