[发明专利]碳质材料和其制造方法

说明书

本发明涉及源自植物的碳质材料，其中，基于BET法的比表面积为1000m²/g~1800m²/g，氢元素的含量为0.25重量%以下，氧元素的含量为1.5重量%以下。

技术领域

本发明涉及碳质材料和其制造方法。特别地，本发明涉及具有高比表面积、氢含量和表面官能团量少的碳质材料和其制造方法。

背景技术

以往，活性炭以椰子殻、木材小片、木炭、草炭(泥炭)、煤(柴煤、褐煤、沥青煤、无烟煤等)等作为主原料，通过实施碳化处理、赋活化处理等而制造。活性炭在液相中被用于高度净水处理、三卤甲烷去除、污水的净化、地下水的净化或净水器之类的用途。气相中，被用于净化工厂废气、去除水银、去除垃圾焚烧气体、去除燃烧气体中的硫氧化物、氮氧化物之类的用途，除此之外，还多用于溶剂回收、工艺气体回收、氮气分离精制、医药品、食品的脱色、催化剂、催化剂载体、双电层电容器、锂离子电容器用的碳材料之类的广泛的用途。

除此之外，近年来，作为期待作为下一代锂离子电池的锂硫电池、有机自由基电池等电极材料，尝试了添加至导电性显著低的电极材料中，用作用于赋予导电性的添加剂的使用方法。

像这样被用于广泛用途的活性炭根据其用途所要求的性能、和其水平也各种各样。例如，以吸附为目的的情况中，期望细孔直径一致、且具有500~3000m²/g的高比表面积的活性炭。此外，用作作为电能储存设备的双电层电容器、锂离子电容器的情况中，为了使电解质离子通过表面吸脱附而充放电，此外作为导电性添加剂，为了增大与电极材料的接触面性而提高集流效率，要求具有大于1000m²/g的高比表面积、且是化学和电化学不活性的。

因此，为了得到具有高耐久性的电容器用电极，有效的是减少用作电极材料的活性炭的表面官能团、与电解液反应的结晶末端、即结构末端氢量，抑制电解液的分解。作为减少活性炭的表面官能团的方法，提出了通过在不活性气体氛围下对活性炭进行加热处理，将官能团分解、脱离去除的方法(例如专利文献1~5)。

另一方面，作为减少结构末端氢量的方法，提出了在氟碳化合物气体的存在下，进行等离子体处理的方法(例如专利文献6和7)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-209029号公报

专利文献2：日本特开2002-249307号公报

专利文献3：日本特开2002-362912号公报

专利文献4：日本特开2000-299259号公报

专利文献5：日本特开2006-24747号公报

专利文献6：日本特开2010-45414号公报

专利文献7：国际公开第2005/069321号单行本。

发明内容

发明要解决的课题

前述专利文献1~5中公开的方法均包括对经赋活处理的活性炭实施加热处理的步骤，但这些方法中，在如所采用那样的较高温下的加热处理容易发生活性炭的比表面积、细孔面积的降低，使用这样的活性炭的电容器用电极材料中，存在初始静电容量变低的倾向。因此，期望能够有效地减少表面官能团量而不提高加热处理温度、延长处理时间的方法。

此外，专利文献6和7中公开的方法中，除了必须使用有可能对人体造成影响的特定氟碳化合物气体之外，还需要对处理通过本处理而产生的氟化氢而言特殊的处理装置。此外，需要特殊的产生等离子体的装置，该装置存在需要大功率等经济性的问题。