[发明专利]锂离子二次电池负极用人造石墨及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池负极用人造石墨及其制造 方法。

背景技术

与以往的二次电池即镍镉电池、镍氢电池、铅蓄电池相比， 锂离子二次电池的能量密度高，因而希望在混合动力车、电动 汽车中得到应用。为了提高二次电池的性能，迄今为止对可用 作构成电极的活性物质的碳材料进行了各种研究(例如，参照 专利文献1、2)。

用作锂离子二次电池的负极材料的碳材料一般大致分为石 墨系和非晶质系。与非晶质系碳材料相比，石墨系碳材料存在 单位体积的能量密度高的优点。因此，在要求小型且大充电放 电容量的便携电话、笔记本电脑用的锂离子二次电池中，作为 负极材料通常使用石墨系碳材料。石墨具有碳原子的六角网面 规则层叠而成的结构，充放电时在六角网面的边缘部进行锂离 子的插入脱离反应。

专利文献1：日本特许第3056519号公报

专利文献2：日本特公平4-24831号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，作为锂离子二次电池的负极材料使用石墨系碳材料 时，虽然如上述那样能够提高单位体积的能量密度，但是在适 用于混合动力汽车等的汽车领域中时在充电放电速度方面尚有 改善的余地。可认为其主要原因在于：石墨由于结晶性高，所 以溶剂和锂离子向晶体内部的的扩散没有十分有效的进行。

本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供一种为 了高水准实现锂离子二次电池的高能量密度和高充电放电速度 两者而有用的锂离子二次电池负极用人造石墨及其制造方法。

用于解决问题的方法

本发明人等通过X射线广角衍射法测定各种人造石墨的同 时，对作为锂离子二次电池的负极材料的适用性进行了比较研 究，结果发现，使用具有特定结构的人造石墨作为锂离子二次 电池的负极材料时，可克服如上所述的石墨系碳材料的缺点， 提高了充电放电速度，尤其是提高了充电速度，并完成了本发 明。

即，本发明所述的锂离子二次电池负极用人造石墨，其特 征在于，其通过X射线衍射求出的c轴方向的微晶尺寸Lc为 60～120nm，且惰性气体氛围下、3000℃的温度下实施石墨化处 理时微晶尺寸Lc变为150nm以上。

根据本发明的人造石墨，通过将其作为负极材料使用，可 以高水准实现锂离子二次电池的高充电放电速度和单位体积的 高能量密度两者。

从更高水准实现锂离子二次电池的高充电放电速度和单位 体积高能量密度两者的观点出发，本发明所述人造石墨优选具 有以下的构成。

即，本发明的人造石墨中，优选通过X射线衍射求出的a轴 方向的微晶尺寸La为100～250nm，且惰性气体氛围下、3000℃ 的温度下实施石墨化处理时微晶尺寸La变为300nm以上。

另外，在本发明的人造石墨中，优选通过X射线衍射求出 的平均层间距离d₀₀₂为0.3365～0.3375nm，且惰性气体氛围下、 3000℃的温度下实施石墨化处理时平均层间距离d₀₀₂变为 0.3361nm以下。

本发明所述的锂离子二次电池负极用人造石墨的制造方 法，其特征在于，其具有以下工序：

第1工序，将选自石油精制过程中产生的减压残渣油、FCC 重质油和脱硫重质油中的至少2种原料油混合而成的原料油组 合物进行焦化处理，

第2工序，将第1工序得到的处理物在1200～1500℃的温度下 煅烧；

第3工序，将第2工序中得到的处理物在2150～2750℃的温度 下进行热处理，其中，第3工序中得到的人造石墨的通过X射线 衍射求出的c轴方向的微晶尺寸Lc为60～120nm，且惰性气体氛 围下、3000℃的温度下实施石墨化处理时微晶尺寸Lc变为 150nm以上。

根据本发明的方法，可以在工业上再现性良好地制造能够 高水准实现锂离子二次电池的高充电放电速度和单位体积的高 能量密度两者的人造石墨。

发明的效果

根据本发明，可以提供为了高水准实现锂离子二次电池的 高能量密度和高充电放电速度两者而有用的锂离子二次电池负 极用人造石墨及其制造方法。