[发明专利]锂系二次电池用负极、碳系负极活性物质的制造方法、和锂系二次电池及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳系二次电池用负极，使用它可以得到放电容量大、 并且以大电流充电时的充电特性优异、特别是锂离子接受性优异并且放电 特性良好的锂系二次电池，本发明还涉及在该碳系二次电池用负极中使用 的碳系负极活性物质的制造方法、以及使用上述碳系负极而成的锂系二次 电池和其制造方法。

背景技术

锂系二次电池，在向正机和负极中插入(intercalation)/脱离 (deintercalation)锂离子时通过氧化还原反应生成电能。锂系二次电池使 用可使锂离子进行可逆插入/脱离的物质作为正极和负极的活性物质，在上 述正极和负极之间填充有有机电解液或高分子电解质。

与以往的二次电池相比，锂系二次电池能量密度高，质量轻，所以被 广泛作为手机、可移动式电子设备的电源使用。锂系二次电池在刚上市时， 存在电池容量不充分、充放电循环特性不充分、大电流负荷特性不充分等 问题。之后经对各种电池构成材料的改进，电池特性得到了相当大的改进， 从而使最近可移动式电子设备在高性能化方面得以发展。

最近，在特别要求大电流负荷特性的电动工具、电动自行车等中锂系 二次电池的应用不断发展。进而，也积极研究了将锂系二次电池作为汽车、 大型机械的动力源使用。在这些用途中，在要求放电特性的同时，还特别 要求充电特性、即可以在短时间内快速充电的能力。

其中，在专利文献1(特开2005-135905号公报)中研究了对易石墨化性 的碳材料进行1700～2500℃下的热处理。另外，在专利文献2(特开 2007-19257号公报)中公开了作为电极用材料使用通过对石油系或煤焦在 较低温度600～1400℃下进行热处理而成的碳材料。

发明内容

为了提高大电流负荷特性，已从电极活性物质、电解液、电池的结构 设计方面考虑进行了各种研究。当流通大电流时存在的问题是，由于电流 值大而电池内部的电阻变大，因此，不能进行充分的充电或放电。

关于负极材料，到目前为止主要使用高结晶性的石墨材料，但这种高 结晶性石墨材料以大电流进行充电时，以锂为基准，电位迅速达到0V，所 以存在不能在大电流条件下进一步接受锂离子的严重问题。

为了改善大电流下的充电特性已进行了各种研究，现已知当使用结晶 性低的碳材料时，电位降低会变缓慢。例如，已知由树脂碳化形成的低结 晶性硬碳会使充电和放电曲线变缓。这种材料，即使用大电流充电，锂离 子的接受性(充电特性)一般也较好，并且放电特性也较好，但充电特性尚 有改善余地。

专利文献1的材料对放电特性有效，但在大电流下充电时依然存在电 位急剧降低的问题。另外，在使用专利文献2中记载的真密度小于1.90g/cm³的碳材料作为电极材料时，存在电极密度显著降低、不脱离而依旧吸藏在 内部的锂离子增加，即初期充放电效果显著降低的问题。

本发明在这种状况下，目的在于提供一种可以得到具有优异的大电流 充电特性、和良好的大电流放电特性的锂系二次电池的锂系电池用负极， 以及在该锂系电池用负极中使用的碳系负极活性物质的制造方法。另外， 本发明的目的还在于提供使用该负极而成的、具有上述特性的锂系二次电 池和该锂系二次电池的用途。

本发明人等为了实现上述目的进行了反复深入的研究，结果完成下述 本发明。

即本发明的内容是：

(1)一种锂系二次电池用负极，是含有可吸藏和释放锂离子的活性物 质(A)和粘合剂(B)的二次电池用负极，其特征在于，所述活性物质(A)是以 选自石油焦和煤焦中的至少一种作为原料而得到的、平均粒径为1～30μm 且真密度为1.90～2.00g/cm³的碳系材料。

(2)根据(1)所述的锂系二次电池用负极，还含有作为导电助剂(C)的气 相法碳纤维。

(3)根据(2)所述的锂系二次电池用负极，所述气相法碳纤维具有中空 结构，纤维直径为5～200nm，长径比为20～2000。

(4)根据(1)所述的锂系二次电池用负极，经BET法测得的活性物质(A) 的比表面积为0.5～7.0m²/g。

(5)根据(1)所述的锂系二次电池用负极，活性物质(A)是以选自具有非 针状形状的石油焦和煤焦中的至少一种作为原料而得到的。