[发明专利]非晶碳粒子的制造方法、非晶碳粒子、锂离子二次电池用负极材料以及锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非晶碳粒子的制造方法、非晶碳粒子、锂离子二次电池用负极材料以及锂离子二次电池。

背景技术

以往，作为混合动力汽车用的充电电池，主要从价格和轻型化的观点考虑，在使用镍氢电池。但为了进一步实现轻型化，期待使用每1个电池当中的电压高且能量密度高的锂离子二次电池。

然而，对于电动汽车等仅用电池驱动的汽车用电池而言，为了确保1次充电行走距离，需要能量密度高的材料，已大量研究将石墨系的材料在负极中使用。

另一方面，对于像混合动力汽车用电池这样的装载于汽车的电池容量小、在利用制动器减速时需要再生能量的系统而言，迫切期望充放电的输入输出密度高的电池，在研究以硬碳为代表的非晶碳粒子的使用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平3－252053号公报

专利文献2:日本特开平6－89721号公报

专利文献3:日本特开平8－115723号公报

专利文献4:日本特开平9－153359号公报

发明内容

非晶碳粒子大致被分为由在其前体的阶段石墨烯组织(graphene sheet)层叠而成的易石墨化性的中间相组织构成的非晶碳粒子和光学各向同性的不含中间相组织的非晶碳粒子，前者被称为软碳，后者被称为硬碳。

一般，在相同的煅烧温度下进行比较则硬碳的真比重比软碳的低(使用丁醇的真比重测定方法中，虽根据煅烧温度、原料而不同，但一般的硬碳将低至1.5～1.6)，并且粒子为硬质，所以电极密度的提高困难，有时电极的压制性差。

但是，将硬碳作为锂离子二次电池的负极材料使用时，因其粒子内的交联结构(crosslinked structure)，具有充放电时不易膨胀收缩的优异性质。

另一方面，软碳的充放电时的膨胀收缩虽然与石墨相比小，但与硬碳相比膨胀收缩大。充放电时的膨胀收缩大的情况下，长时间的电池循环中，可能发生不良现象。

本发明是鉴于以上的点而进行的，其目的在于得到一种压制性优异且充放电时的膨胀收缩得到了抑制的非晶碳粒子。

本发明人等为了实现上述目的进行了深入研究，结果发现通过将中间相粒子内包于非晶碳粒子，能够提高电极密度而使压制性变得良好，另外，充放电时的膨胀收缩也得到抑制，从而完成了本发明。

即，本发明提供以下的(1)～(6)。

(1)一种非晶碳粒子的制造方法，具备如下工序：向非晶碳的前体添加并混合中间相粒子后实施交联处理而得到第1交联处理品或者对上述非晶碳的前体实施交联处理后添加并混合上述中间相粒子而得到第2交联处理品的工序、和通过对上述第1或第2交联处理品实施不熔化处理后进行煅烧而得到将上述中间相粒子内包于粒子内的非晶碳粒子的工序。

(2)根据上述(1)所述的非晶碳粒子的制造方法，上述中间相粒子的添加量相对于上述非晶碳的前体为1～70质量％。

(3)一种非晶碳粒子，其特征在于，将中间相组织内包于粒子内。

(4)根据上述(3)所述的非晶碳粒子，上述中间相组织的含量为1～80质量％。

(5)一种锂离子二次电池用负极材料，包含上述(3)或(4)所述的非晶碳粒子。

(6)一种锂离子二次电池，使用上述(3)或(4)所述的非晶碳粒子作为负极材料。

根据本发明，能够得到压制性优异且充放电时的膨胀收缩得到抑制的非晶碳粒子。

附图说明

图1是表示评价用的硬币型二次电池的截面图。

图2是表示实施例1中得到的碳粒子的截面的偏光显微镜照片。

具体实施方式

[非晶碳粒子的制造方法]

概括而言，本发明的非晶碳粒子的制造方法(以下，也简称为“本发明的制造方法”)具备如下工序：向非晶碳的前体添加并混合中间相粒子后实施交联处理而得到第1交联处理品或对上述非晶碳的前体实施交联处理后添加并混合上述中间相粒子而得到第2交联处理品的工序，和对上述第1或第2交联处理品实施不熔化处理后进行煅烧而得到将上述中间相粒子内包于粒子内的非晶碳粒子的工序。

以下，对本发明的制造方法进行详细说明。

〔非晶碳的前体〕

作为本发明中使用的非晶碳的前体，没有特别限定，可使用以往公知的物质，例如，可举出煤系沥青、石油系沥青等的沥青；酚醛树脂，呋喃树脂等树脂；沥青和树脂的混合物等，其中，从经济性等观点考虑，优选煤系沥青、石油系沥青等沥青。