[发明专利]锂离子二次电池负极材料用的原料油组合物

说明书

技术领域

本发明涉及作为锂离子二次电池的负极材料的原料的原料油组合物。

背景技术

锂离子二次电池与以往的二次电池即镍镉电池、镍氢电池、铅电池相比，由于轻量且具有优异的输入输出特性，所以近年来被期待作为电动汽车、混合动力车用的电源。构成锂离子二次电池的电极的活性物质使用的是炭材料，为了提高锂离子二次电池的性能，迄今为止对炭材料进行了各种研究(例如参照专利文献1、2)。

作为锂离子二次电池的负极材料使用的炭材料通常大致分为石墨系和无定形系。石墨系炭材料与无定形系炭材料相比，具有每单位体积的能量密度高的优点。因此，在小型但需要很大充电放电容量的移动电话、笔记本型电脑用的锂离子二次电池中，通常使用石墨系炭材料作为负极材料。石墨具有碳原子的六边形网面很规则地层叠而成的结构，充放电时在六角形网面的棱边部进行锂离子的插入脱离反应。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第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，在使用石墨系炭材料作为锂离子二次电池的负极材料时，虽然如上所述那样能够提高每单位体积的能量密度，但在混合动力车等汽车领域中应用时，在快速充放电特性、特别是快速充电特性方面还有改善的余地。认为其主要原因是：由于石墨系炭材料的结晶性高，因而将其用于锂离子二次电池的负极中时，溶剂和锂离子在碳层中的扩散受到限制。

本发明是鉴于这样的实际情况而进行的，目的在于提供一种对于实现锂离子二次电池的优异的快速充放电特性有用的锂离子二次电池负极材料用原料油组合物。

用于解决问题的方案

为了制造充放电容量大且快速充电放电特性优异的锂离子二次电池，需要使作为负极材料使用的炭材料的晶体结构非常发达，并且在其碳层内溶剂和锂离子的扩散路径以多个排列的方式形成。即，需要碳层面的发达和更多秩序性高的碳棱(edge)面的形成。

本发明人等着眼于晶体结构的产生机理，对具备优异的晶体结构的炭材料进行了研究。例如针状焦是经由如下过程而制造的：通过高温处理重油而引起热裂化及缩聚反应，生成被称为中间相的液晶球体，它们相互结合而生成被称为整体中间相的大液晶作为中间产物。本发明人等对用于制造炭材料的原料油组合物及原料炭组合物给晶体结构造成的影响进行了广泛的研究。

研究的结果是，本发明人等得到如下见解：为了获得满足上述要求性能的锂离子二次电池，使用具有由下述两种重油混合而成的特定组成的原料油组合物是有效的，所述两种重油为：在焦化过程中产生不会成为中间相的被称为“Non-Mesogen”那样的具有各向同性的物质的成分的含量少且包含对于生成良好的整体中间相有用的芳香族成分的重油；以及，能够产生有助于在该整体中间相缩聚而炭化及固化时在碳层内形成锂离子的扩散路径的气体的重油。本发明人等基于所述见解，从而完成了以下的发明。

即，本发明的锂离子二次电池的负极用炭材料的原料油组合物，其特征在于，蒸馏性状中的10体积％馏出温度为280℃以上，正构烷烃相对于该原料油组合物的总质量100质量份的含量为3质量份以上，通过洗脱色谱法而分离成芳香族成分和非芳香族成分时，芳香族成分相对于该原料油组合物的总质量100质量份的含量为30～85质量份且芳香族成分的分子量为250～1600。

负极中使用了由上述组成的原料油组合物调制的炭材料的锂离子二次电池能够实现优异的快速充放电特性。推测其主要原因在于，在原料油组合物的焦化过程中的热裂化及缩聚反应中，生成良好的中间相，并且在其整体化及固化时产生适量的气体，从而在碳层内锂离子的扩散路径十分发达。

从实现高收率的观点出发，本发明的原料油组合物在温度15℃下的密度优选为0.90g/cm³以上。此外，从得到锂二次电池的大充电容量的观点出发，本发明的原料油组合物中，上述非芳香族成分的正构烷烃的含量相对于上述芳香族成分100质量份优选为5质量份以上。

发明的效果

根据本发明，可以提供对于实现锂离子二次电池优异的快速充放电特性有用的锂离子二次电池负极材料用原料油组合物。

具体实施方式