[發明專利]鈉離子二次電池負極用碳質材料和使用其的鈉離子二次電池

在審

• 申請號: 201680056705.2
• 申請日: 2016-09-21
• 公開（公告）號: CN108140832A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 小林正太;小林哲廣;多田靖浩
• 申請（專利權）人: 株式會社可樂麗
• 主分類號: H01M4/587
• 分類號: H01M4/587;H01M10/054
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬倩;魯煒

本發明的目的在于，提供具有高放電容量、且循環特性和保存特性優異的鈉離子二次電池。前述課題能夠通過本發明的鈉離子二次電池負極用碳質材料而解決，其是以植物作為碳源的碳質材料，其特征在于，BET比表面積為100m²/g以下。

技術領域

本發明涉及鈉離子二次電池負極用碳質材料和使用其的鈉離子二次電池。根據本發明，能夠提供具有高放電容量、且示出優異的循環特性和保存特性的鈉離子二次電池。

背景技術

現在，作為移動電源，關注鋰離子二次電池(LIB)。但是，隨著LIB的需要的增加，預想了Li的枯竭、和正極材料中的鈷、鎳、鋰等稀少金屬價格的上漲等。在這樣的情況下，作為LIB之后的候選，關注使用了資源量豐富的鈉的鈉離子二次電池(SIB)。

鈉離子二次電池的基本構成與鋰離子二次電池類似，但在作為電荷載體使用鈉來代替鋰這一點上不同。因此，鈉離子二次電池具備與鋰離子二次電池不同的電化學的特征。

鈉離子二次電池作為汽車用電源、或固定用大型電源而使用，因此必須具有高放電容量、且為循環特性和保存特性優異的電池。為了具有高放電容量，需要能夠使大量的鈉電插入(嵌入)和脫離(脫嵌)的負極材料。此外，由于是二次電池，因此需要能夠耐受反復嵌入和脫嵌的循環特性優異的負極材料。此外，在固定用途中，為了預備緊急時的電源供給，在充電狀態下保持電池。因此，需要能夠以高維持率保持充滿電并保持后的容量的負極材料。特別地，要求高溫下的保存特性。

作為SIB的負極材料，使用作為LIB用負極材料的石墨材料時，已知無法示出充分的電池反應。堿金屬離子在石墨中的插入反應之中，只有Na離子與其他的不同，顯示出特異的行為。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-35588號公報

專利文獻2：日本特開2010-251283號公報

專利文獻3：日本特開2009-129741號公報

專利文獻4：日本特開2015-50050號公報。

發明內容

發明要解決的課題

專利文獻1中，公開了二次電池，其使用d₀₀₂為0.377nm以上、且Lc的大小為1.29nm以下的非石墨質碳質材料作為負極材料。但是，初始放電容量密度小至234mAh/g。

專利文獻2中，作為負極材料，使用將植物作為原料而制備的碳質材料。但是，初次放電容量小至223mAh/g。

專利文獻3中，公開了使用玻璃狀碳作為負極材料的二次電池。但是，放電容量小至265mAh/g。

專利文獻4中，公開了使用ρp/ρH之比小于0.950的碳質材料作為負極材料的二次電池。但是，每單位重量的負極容量為230mAh/g。

像這樣，作為石墨材料的代替負極材料而研究了非石墨質的碳質材料，但迄今報告的使用非石墨質的碳質材料的鈉二次電池的放電容量為200~260mAh/g左右，不能說具有充分的容量。

因此，本發明的目的在于，提供具有高放電容量、且循環特性和保存特性優異的鈉離子二次電池。進一步，本發明的目的在于，提供前述電池中使用的二次電池負極用碳質材料。

用于解決課題的手段

本發明人等針對具有高放電容量、且循環特性和保存特性優異的鈉離子二次電池進行深入研究的結果，出人意料地發現，通過使用以植物作為碳源、且BET比表面積為100m²/g以下的碳質材料作為鈉離子二次電池的負極材料，能夠得到示出優異的放電容量、循環特性和保存特性的鈉離子二次電池。