[发明专利]钠离子二次电池负极用碳质材料和使用其的钠离子二次电池

说明书

本发明的目的在于，提供具有高放电容量、且循环特性和保存特性优异的钠离子二次电池。前述课题能够通过本发明的钠离子二次电池负极用碳质材料而解决，其是以植物作为碳源的碳质材料，其特征在于，BET比表面积为100m²/g以下。

技术领域

本发明涉及钠离子二次电池负极用碳质材料和使用其的钠离子二次电池。根据本发明，能够提供具有高放电容量、且示出优异的循环特性和保存特性的钠离子二次电池。

背景技术

现在，作为移动电源，关注锂离子二次电池(LIB)。但是，随着LIB的需要的增加，预想了Li的枯竭、和正极材料中的钴、镍、锂等稀少金属价格的上涨等。在这样的情况下，作为LIB之后的候选，关注使用了资源量丰富的钠的钠离子二次电池(SIB)。

钠离子二次电池的基本构成与锂离子二次电池类似，但在作为电荷载体使用钠来代替锂这一点上不同。因此，钠离子二次电池具备与锂离子二次电池不同的电化学的特征。

钠离子二次电池作为汽车用电源、或固定用大型电源而使用，因此必须具有高放电容量、且为循环特性和保存特性优异的电池。为了具有高放电容量，需要能够使大量的钠电插入(嵌入)和脱离(脱嵌)的负极材料。此外，由于是二次电池，因此需要能够耐受反复嵌入和脱嵌的循环特性优异的负极材料。此外，在固定用途中，为了预备紧急时的电源供给，在充电状态下保持电池。因此，需要能够以高维持率保持充满电并保持后的容量的负极材料。特别地，要求高温下的保存特性。

作为SIB的负极材料，使用作为LIB用负极材料的石墨材料时，已知无法示出充分的电池反应。碱金属离子在石墨中的插入反应之中，只有Na离子与其他的不同，显示出特异的行为。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-35588号公报

专利文献2：日本特开2010-251283号公报

专利文献3：日本特开2009-129741号公报

专利文献4：日本特开2015-50050号公报。

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1中，公开了二次电池，其使用d₀₀₂为0.377nm以上、且Lc的大小为1.29nm以下的非石墨质碳质材料作为负极材料。但是，初始放电容量密度小至234mAh/g。

专利文献2中，作为负极材料，使用将植物作为原料而制备的碳质材料。但是，初次放电容量小至223mAh/g。

专利文献3中，公开了使用玻璃状碳作为负极材料的二次电池。但是，放电容量小至265mAh/g。

专利文献4中，公开了使用ρp/ρH之比小于0.950的碳质材料作为负极材料的二次电池。但是，每单位重量的负极容量为230mAh/g。

像这样，作为石墨材料的代替负极材料而研究了非石墨质的碳质材料，但迄今报告的使用非石墨质的碳质材料的钠二次电池的放电容量为200~260mAh/g左右，不能说具有充分的容量。

因此，本发明的目的在于，提供具有高放电容量、且循环特性和保存特性优异的钠离子二次电池。进一步，本发明的目的在于，提供前述电池中使用的二次电池负极用碳质材料。

用于解决课题的手段

本发明人等针对具有高放电容量、且循环特性和保存特性优异的钠离子二次电池进行深入研究的结果，出人意料地发现，通过使用以植物作为碳源、且BET比表面积为100m²/g以下的碳质材料作为钠离子二次电池的负极材料，能够得到示出优异的放电容量、循环特性和保存特性的钠离子二次电池。