[发明专利]非水电解质二次电池用负极电极

说明书

技术领域

本发明涉及一种含碳质材料和石墨的非水电解质二次电池负极用电极。

背景技术

近年来，人们对环境问题日益关注，因此业内正在研究电动汽车上搭载能量密度高、输出特性优异的大型锂离子二次电池。用于手机及笔记本电脑等小型便携式设备时，单位体积的容量变得重要，所以作为以密度大的石墨材料为主的负极活性物质一直被使用。但是，使用车载用锂离子二次电池时，由于其体积大并且价格高，中途更换困难，因此需要其至少具有与汽车相同的耐久性，能够实现10年以上的寿命性能(高耐久性)。

使用石墨材料或者石墨构造发达的碳质材料时，会因锂的掺杂、去掺杂的反复进行而造成结晶膨胀收缩，因此容易引起破坏，会导致充放电的反复使用性能的劣化，因此不适合作为需要具有高循环耐久性的车载用锂离子二次电池的负极材料使用。

另一方面，从锂的掺杂、去掺杂反应所造成的粒子的膨胀收缩小，具有高循环耐久性的观点考量，不可石墨化碳适合用于汽车用途(专利文献1)。因此，在尝试将石墨材料与不可石墨化碳混合作为负极活性物质使用后，获得了具有优异循环耐久性的锂离子二次电池(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平8-64207号公报

专利文献2：日本专利特开2006-338977号公报

发明概要

发明拟解决的问题

本发明的目的在于提供一种含有石墨材料以及不可石墨化碳质材料，吸收水分也不易劣化，并且充放电循环耐久性优异的非水电解质二次电池负极用材料，以及使用该材料的非水电解质二次电池负极。进而，还提供一种使用上述材料，及低电阻且循环耐久性优异的非水电解质二次电池。

发明内容

本发明者等通过对负极用活性物质的深入研究，发现负极用碳质材料具有特定的钾含量、平均粒径、002面的平均面间隔、氢原子与碳原子的原子比、以及真密度，尽管为不可石墨化碳质材料，但水分吸附性低，因此即使与石墨并用，暴露试验中的劣化也小，从而完成了本发明。

一般而言，不可石墨化碳比易石墨化碳具有更多的空孔，因此容易吸水。本发明中使用的碳质材料具有特定的物性，因此水分吸附性低。所以，为了对充放电特性和循环特性进行优化，可将石墨材料和不可石墨化碳进行混合使用。如此，不会因为吸收电池制造环境中的水分造成特性劣化。

此外，通常电极活性物质是使用粘合剂涂布在集电基板上，成形为带状等规定形状，但在此成形中，是使用有机溶剂或水，以浆状或糊状的形态使用。现有不可石墨化碳容易吸水，因此不可使用高吸水性的水溶性高分子作为粘合剂。本发明中使用的碳质材料由于具有特定的物性，因此水分吸附性低。因此，将石墨材料与不可石墨化碳混合作为负极用活性物质使用时，可使用水溶性高分子作为粘合剂，从而可提供低电阻且循环耐久性优异的非水电解质二次电池。

因此，本发明涉及：

[1]一种非水电解质二次电池负极用材料，其含有碳质材料及石墨材料，其中

所述碳质材料是将来源于植物的有机物碳化从而得到的碳质材料，钾含量为0.5质量％以下，平均粒径D_v50在2μm以上50μm以下，利用粉末X射线衍射法计算得到的002面的平均面间隔在0.365nm以上0.400nm以下，通过元素分析得到的氢原子与碳原子的原子比(H/C)为0.1以下，利用丁醇法计算得到的真密度在1.51g/cm³以上1.65g/cm³以下，

所述石墨材料通过粉末X射线衍射法计算得到的平均层面间隔为0.345nm以下，通过使用丁醇的比重瓶法计算得到的真密度为1.9g/cm³以上；

[2]如[1]所述的非水电解质二次电池负极用材料，其中，所述碳质材料的钙含量为0.02质量％以下；

[3]如[1]或[2]所述的非水电解质二次电池负极用材料，其中，所述来源于植物的有机物包含来源于咖啡豆的有机物；

[4]如[1]至[3]中任一项所述的非水电解质二次电池负极用材料，其中，所述碳质材料利用丁醇法计算得到的真密度(ρ_Bt)和通过使用氦气的干式密度测量计算得到的真密度(ρ_H)的比(ρ_H/ρ_Bt)在1.18以上1.38以下；

[5]一种非水电解质二次电池用负极电极，其含有如[1]至[4]中任一项所述的非水电解质二次电池负极用材料；