[發明專利]碳材料、其制造方法及其用途

有效

• 申請號: 201680009502.8
• 申請日: 2016-02-16
• 公開（公告）號: CN107207258B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 利根川明央;香野大輔;原田大輔;脅坂安顯
• 申請（專利權）人: 昭和電工株式會社
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;H01M4/36;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/0569
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 李照明;段承恩

本發明提供適合于電阻低、庫倫效率高的非水電解液系二次電池的碳材料、其制造方法、使用所述碳材料的電池電極用碳材料、電極、以及鋰離子二次電池，所述碳材料含有50～1000質量ppm的釩(V)，平均粒徑D50為3～7μm，第400次的振實密度為0.40～1.00g/cm³，BET比表面積為4.0～12.0m²/g，由拉曼光譜觀測求出的R值(ID/IG)為0.10～0.30，石墨晶體的(002)面的面間距d₀₀₂(nm)和c軸方向的大小Lc₀₀₂(nm)滿足3362≤d₀₀₂≤0.3370和?23660×d₀₀₂+8010≤Lc₀₀₂≤?23660×d₀₀₂+8025。

技術領域

本發明涉及碳材料、其制造方法及其用途。更詳細而言，涉及碳酸亞丙酯(PC)的耐久性、低溫充放電循環特性、高溫保存特性和高溫循環特性優異、電阻低、庫倫效率高的非水電解液系二次電池。

背景技術

鋰離子電池被用作為便攜電子設備等的電源。鋰離子電池最初存在電池容量不足、充放電循環壽命短等許多技術課題。如今這些課題得到克服，鋰離子電池的用途從手機、筆記本電腦、數碼相機等弱電設備發展到應用于電動工具、電動汽車等需要電力的強電設備。另外，關于鋰離子電池，特別期待利用于汽車的動力源，正在積極進行電極材料、電池結構等的研究開發。

作為汽車的動力源使用的鋰離子電池，需求低溫充放電循環特性、高溫保存特性、高溫循環特性、低電阻、庫倫效率優異，對于每一個課題都采取了各種方法。

例如，日本特許第5270050號公報(US2014/057166；專利文獻1)公開了在石墨表面被覆碳層的復合石墨粒子及其制造方法、以及使用該復合石墨粒子的電極片和鋰離子電池，所述復合石墨粒子可用作能夠得到低電流充放電時的循環特性、輸入輸出特性、大電流循環特性良好的鋰離子電池的負極材料。

另外，鋰離子電池所使用的現有的石墨系負極材料，具有在充電時會將電解液的溶劑即PC分解之類的問題，結果有時會引起充放電初始效率的大幅降低。為了改善低溫特性等，預計使用PC的電解液在今后會被逐漸采用，因此開發對PC的影響小的負極材料已是當務之急。

日本特許第4781659號公報(專利文獻2)中進行了負極材料的開發，通過對含有釩的碳材料在3000℃以上進行熱處理，從而使石墨的表面惰化，提高庫倫效率，并且抑制對PC的影響。通過將PC用于電解液，能夠提供低溫的電池特性更加優異的鋰離子電池。

日本特開2002-241118號公報(專利文獻3)中用氧化釩涂布了碳表面，但僅停留在初始效率得到改善。

在先技術文獻

專利文獻1：日本特許第5270050號公報(US2014/057166)

專利文獻2：日本特許第4781659號公報

專利文獻3：日本特開2002-241118號公報

發明內容

上述以往提出的技術，使特定的電池特性提高但由此犧牲了其它電池特性，因此需求同時提高更多的電池特性。

本發明的目的是提供一種碳材料及其制造方法、以及使用該碳材料的電極片和鋰離子電池，所述碳材料低溫充放電循環特性、高溫保存特性、高溫循環特性優異，能夠同時實現低電阻和高庫倫效率，并且能夠使低溫的電池特性提高、可使用非水系的有機電解液。

本發明包括以下技術構成。