[发明专利]石墨材料的制造方法

说明书

本发明提供作为锂离子二次电池用负极材料可以获得高电极密度、高放电容量、优异的快速充放电特性、而且在工业上也简便且廉价的石墨材料的制造方法。本发明的石墨材料的制造方法包括：粉碎工序，将中间相微球烧成物进行粉碎；石墨化工序，在硅元素及铁元素的存在下将所述粉碎工序中得到的粉碎物进行石墨化；以及破碎工序，将所述石墨化工序中得到的石墨化物进行破碎。

技术领域

本发明涉及石墨材料的制造方法。

背景技术

与其它二次电池相比，锂离子二次电池具有高电压、高能量密度这样优异的特性，因此广泛普及作为电池设备的电源。近年来，锂离子二次电池逐渐被用于车载用途，快速充放电特性、循环特性变得比以往更为重要。

上述锂离子二次电池的负极材料通常使用碳材料。其中，石墨由于充放电特性优异且显示出高放电容量和电位平坦性而被广泛使用。作为用作负极材料的石墨，可列举出：天然石墨、人造石墨等石墨粒子、对以焦油、沥青作为原料的中间相沥青、中间相微球进行热处理而得到的整体中间相石墨质粒子、中间相微球石墨质粒子、将粒子状、纤维状的中间相沥青进行氧化不熔化后经热处理而得到的中间相石墨质粒子、中间相石墨质纤维、以及用焦油、沥青等覆盖天然石墨、人造石墨后进行热处理而得到的复合石墨质粒子等。

在这些石墨材料当中，特别是中间相微球石墨质粒子因粒子内的晶体结构向随机方向生长，因此在提高电极密度时难以与集电体平行地取向，具有循环特性优异的特征。另一方面，与天然石墨相比，结晶性低且放电容量小。另外，由于中间相微球石墨质粒子的形状为球状，因此粒子之间的接触点不足，具有快速充放电特性变差的倾向。

因此，目前为止也进行了用于提高中间相微球石墨质粒子的放电容量及快速充放电特性的尝试。

关于放电容量，已知通过添加铁、铝、镍、钴、硅等金属或金属化合物作为石墨化催化剂而提高石墨化度的方法。例如，专利文献1中公开了通过以特定比率使用铁元素和硅元素作为石墨化催化剂而特别提高放电容量的技术。然而，对快速充放电特性的效果并不明确。

另外，作为提高快速充放电特性的技术，已知将气相成长碳纤维等导电材料与石墨材料配合或进行复合化而使用的方法(专利文献2)。然而，由于导电材料本身的放电容量、初始充放电效率比石墨材料低，因此它们的特性与添加量相应地降低。即，现有技术中难以兼顾放电容量和快速充放电特性。

另外，专利文献3中公开了通过机械能量使由石墨化产生的微小隆起物脱落、并进一步分离，从而得到快速充放电特性优异的微小石墨质粒子的方法。然而，这样的微粒在压制电极时难以提高密度，存在无法提高能量密度的问题。另外，该方法中分离工序的收率极低，无法在工业上实际使用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-31233号公报

专利文献2：日本特开平4-237971号公报

专利文献3：日本特开2007-191369号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于提供：作为锂离子二次电池用负极材料可以获得高电极密度、高放电容量、优异的快速充放电特性、而且在工业上也简便且廉价的石墨材料的制造方法。

用于解决课题的方法

本发明提供以下的[1]～[6]。

[1]一种石墨材料的制造方法，该方法包括：

粉碎工序，将中间相微球烧成物进行粉碎；

石墨化工序，在硅元素及铁元素的存在下将所述粉碎工序中得到的粉碎物进行石墨化；以及