[發(fā)明專利]石墨材料的制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202080004108.1
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN112996749A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 時(shí)田智
• 申請（專利權(quán)）人: 杰富意化學(xué)株式會社
• 主分類號: C01B32/205
• 分類號: C01B32/205;C01B32/21;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 王利波

本發(fā)明提供作為鋰離子二次電池用負(fù)極材料可以獲得高電極密度、高放電容量、優(yōu)異的快速充放電特性、而且在工業(yè)上也簡便且廉價(jià)的石墨材料的制造方法。本發(fā)明的石墨材料的制造方法包括：粉碎工序，將中間相微球燒成物進(jìn)行粉碎；石墨化工序，在硅元素及鐵元素的存在下將所述粉碎工序中得到的粉碎物進(jìn)行石墨化；以及破碎工序，將所述石墨化工序中得到的石墨化物進(jìn)行破碎。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石墨材料的制造方法。

背景技術(shù)

與其它二次電池相比，鋰離子二次電池具有高電壓、高能量密度這樣優(yōu)異的特性，因此廣泛普及作為電池設(shè)備的電源。近年來，鋰離子二次電池逐漸被用于車載用途，快速充放電特性、循環(huán)特性變得比以往更為重要。

上述鋰離子二次電池的負(fù)極材料通常使用碳材料。其中，石墨由于充放電特性優(yōu)異且顯示出高放電容量和電位平坦性而被廣泛使用。作為用作負(fù)極材料的石墨，可列舉出：天然石墨、人造石墨等石墨粒子、對以焦油、瀝青作為原料的中間相瀝青、中間相微球進(jìn)行熱處理而得到的整體中間相石墨質(zhì)粒子、中間相微球石墨質(zhì)粒子、將粒子狀、纖維狀的中間相瀝青進(jìn)行氧化不熔化后經(jīng)熱處理而得到的中間相石墨質(zhì)粒子、中間相石墨質(zhì)纖維、以及用焦油、瀝青等覆蓋天然石墨、人造石墨后進(jìn)行熱處理而得到的復(fù)合石墨質(zhì)粒子等。

在這些石墨材料當(dāng)中，特別是中間相微球石墨質(zhì)粒子因粒子內(nèi)的晶體結(jié)構(gòu)向隨機(jī)方向生長，因此在提高電極密度時(shí)難以與集電體平行地取向，具有循環(huán)特性優(yōu)異的特征。另一方面，與天然石墨相比，結(jié)晶性低且放電容量小。另外，由于中間相微球石墨質(zhì)粒子的形狀為球狀，因此粒子之間的接觸點(diǎn)不足，具有快速充放電特性變差的傾向。

因此，目前為止也進(jìn)行了用于提高中間相微球石墨質(zhì)粒子的放電容量及快速充放電特性的嘗試。

關(guān)于放電容量，已知通過添加鐵、鋁、鎳、鈷、硅等金屬或金屬化合物作為石墨化催化劑而提高石墨化度的方法。例如，專利文獻(xiàn)1中公開了通過以特定比率使用鐵元素和硅元素作為石墨化催化劑而特別提高放電容量的技術(shù)。然而，對快速充放電特性的效果并不明確。

另外，作為提高快速充放電特性的技術(shù)，已知將氣相成長碳纖維等導(dǎo)電材料與石墨材料配合或進(jìn)行復(fù)合化而使用的方法(專利文獻(xiàn)2)。然而，由于導(dǎo)電材料本身的放電容量、初始充放電效率比石墨材料低，因此它們的特性與添加量相應(yīng)地降低。即，現(xiàn)有技術(shù)中難以兼顧放電容量和快速充放電特性。

另外，專利文獻(xiàn)3中公開了通過機(jī)械能量使由石墨化產(chǎn)生的微小隆起物脫落、并進(jìn)一步分離，從而得到快速充放電特性優(yōu)異的微小石墨質(zhì)粒子的方法。然而，這樣的微粒在壓制電極時(shí)難以提高密度，存在無法提高能量密度的問題。另外，該方法中分離工序的收率極低，無法在工業(yè)上實(shí)際使用。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2007-31233號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開平4-237971號公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2007-191369號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

本發(fā)明是鑒于上述的情況而完成的，其目的在于提供：作為鋰離子二次電池用負(fù)極材料可以獲得高電極密度、高放電容量、優(yōu)異的快速充放電特性、而且在工業(yè)上也簡便且廉價(jià)的石墨材料的制造方法。

用于解決課題的方法

本發(fā)明提供以下的[1]～[6]。

[1]一種石墨材料的制造方法，該方法包括：

粉碎工序，將中間相微球燒成物進(jìn)行粉碎；

石墨化工序，在硅元素及鐵元素的存在下將所述粉碎工序中得到的粉碎物進(jìn)行石墨化；以及