碳材料及其制造方法、二次电池及其制造方法与流程

本发明涉及作为二次电池的负极活性物质的循环特性优异、即使在500个循环后也可兼顾高容量保持率和低dcr保持率的碳材料及其制造方法。另外，本发明涉及使用了该碳材料作为负极活性物质的二次电池及其制造方法。

背景技术：

1、近年来，随着电子设备的小型化，对高容量的二次电池的需求不断增高。特别是与镍-镉电池、镍-氢电池相比，能量密度更高、大电流充放电特性优异的锂离子二次电池备受关注。

2、作为锂离子二次电池的负极材料，从成本和耐久性的方面考虑，使用石墨材料、非晶质碳的情况较多。然而，非晶质碳材料在可实用化的材料范围内的可逆容量小。另外，对于石墨材料而言，如果为了高容量化而将包含负极材料的活性物质层高密度化，则会由于材料破坏而使初始循环时的充放电不可逆容量增加，结果是无法实现高容量化。

3、在专利文献1中，作为非水二次电池用负极碳材料，提出了包含下述(a)和(b)的非水二次电池用负极材料，其作为非水二次电池用负极材料可进一步抑制与电解液的反应，能够提供循环时的劣化少的非水二次电池，而且能够得到电极的膨胀、气体产生少、且充放电倍率特性优异的高容量的非水二次电池。

4、用碳质物质或石墨质物质包覆经加压处理的碳材料(a)而得到的复合碳材料(a)

5、选自天然石墨(c)、人造石墨(d)、用碳质物质或石墨质物质包覆未经加压处理的原料碳材料而得到的包覆石墨(e)、以及非晶质碳(f)中的1种以上的碳材料(b)

6、通过在专利文献1的负极材料中包含复合碳材料(a)和特定的碳材料(b)，能够在不损害复合碳材料(a)原本的电池特性的情况下获得更优异的电池特性。

7、现有技术文献

8、专利文献

9、专利文献1：日本特开2013-201104号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、专利文献1中记载的负极材料虽然获得了一定程度的循环特性改善的效果，但是，在高循环后、例如在500个循环后的容量保持率和dcr保持率方面仍存在进一步改进的余地。

3、本发明的课题在于提供即使在500个循环后也可兼顾高容量保持率和低dcr保持率的碳材料和使用了该碳材料的二次电池。

4、解决问题的方法

5、本发明人发现，通过使用比表面积为10m2/g以下、根据流式粒子图像分析得到的粒径分布的峰数量为2个以上、并且通过根据流式粒子图像分析得到的粒子个数no(个)与根据流式粒子图像分析得到的粒径小于3μm的粒子频度f(％)之积而求出的值ne(个)为700个以上的碳材料作为二次电池的负极活性物质，即使在500个循环后，也能够兼顾高容量保持率和低dcr保持率。

6、即，本发明主旨如下。

7、[1]一种碳材料，其根据流式粒子图像分析得到的粒径分布的峰的数量为2个以上，通过下述式(1)计算出的粒子个数ne为700个以上，比表面积为10m2/g以下。

8、ne＝no×f  (1)

9、(式(1)中，no(个)为根据流式粒子图像分析得到的碳材料的粒子个数。f(％)为根据流式粒子图像分析得到的粒径小于3μm的碳材料的粒子频度)。

10、[2]根据[1]所述的碳材料，其中，

11、ne为1500个以上。

12、[3]根据[1]或[2]所述的碳材料，其中，

13、ne为100000个以下。

14、[4]根据[1]～[3]中任一项所述的碳材料，其比表面积为1m2/g以上。

15、[5]根据[1]～[4]中任一项所述的碳材料，其体积平均粒径为8μm以上。

16、[6]根据[1]～[5]中任一项所述的碳材料，其振实密度为0.60g/cm3～1.80g/cm3。

17、[7]根据[1]～[6]中任一项所述的碳材料，其中，

18、所述峰中的至少一个存在于10μm～25μm。

19、[8]根据[1]～[7]中任一项所述的碳材料，其中，

20、所述峰中的至少一个存在于1μm～5μm。

21、[9]根据[1]～[8]中任一项所述的碳材料，其包含ne(a)为10～1000个的碳材料(a)和ne(b)为3000～300000个的碳材料(b)。(其中，ne(a)为通过下述式(2)计算出的碳材料(a)的粒子个数，ne(b)为通过下述式(3)计算出的碳材料(b)的粒子个数。式(2)中，no(a)(个)为根据流式粒子图像分析得到的碳材料(a)的粒子个数。f(a)(％)为根据流式粒子图像分析得到的粒径小于3μm的碳材料(a)的粒子频度。式(3)中，no(b)(个)为根据流式粒子图像分析得到的碳材料(b)的粒子个数。f(b)(％)为根据流式粒子图像分析得到的粒径小于3μm的碳材料(b)的粒子频度。)

22、ne(a)＝no(a)×f(a)  (2)

23、ne(b)＝no(b)×f(b)  (3)

24、[10]根据[9]所述的碳材料，其中，

25、ne(b)为10000个以上。

26、[11]根据[9]或[10]所述的碳材料，其中，

27、在碳材料100质量％中，碳材料(b)的含有率为1质量％～30质量％。

28、[12]根据[9]～[11]中任一项所述的碳材料，其中，

29、碳材料(b)的振实密度为0.50g/cm3以下。

30、[13]根据[1]～[12]中任一项所述的碳材料，其用于二次电池。

31、[14][1]～[13]中任一项所述的碳材料的制造方法，该方法包括：

32、将ne(a)为10～1000个的碳材料(a)与ne(b)为3000～300000个的碳材料(b)进行混合的工序。(其中，ne(a)为通过下述式(2)计算出的碳材料(a)的粒子个数，ne(b)为通过下述式(3)计算出的碳材料(b)的粒子个数。式(2)中，no(a)(个)为根据流式粒子图像分析得到的碳材料(a)的粒子个数。f(a)(％)为根据流式粒子图像分析得到的粒径小于3μm的碳材料(a)的粒子频度。式(3)中，no(b)(个)为根据流式粒子图像分析得到的碳材料(b)的粒子个数。f(b)(％)为根据流式粒子图像分析得到的粒径小于3μm的碳材料(b)的粒子频度。)

33、ne(a)＝no(a)×f(a)  (2)

34、ne(b)＝no(b)×f(b)  (3)

35、[15]一种二次电池，其包含正极、负极及电解质，其中，

36、该负极包含集电体和形成于该集电体上的负极活性物质层，

37、该负极活性物质层包含[1]～[13]中任一项所述的碳材料。

38、[16]一种二次电池的制造方法，所述二次电池包含正极、负极及电解质，该方法包括：

39、使用[1]～[13]中任一项所述的碳材料在集电体上形成负极活性物质层而得到该负极的工序。

40、发明的效果

41、根据本发明的碳材料，可以提供循环特性优异、即使在500个循环后也可兼顾高容量保持率和低dcr保持率的二次电池。