[发明专利]多层结构碳质物及其制造方法以及使用该多层结构碳质物的非水系二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及多层结构碳质物及其制造方法，详细地说，涉及将其用于负极材料的非水系二次电池用负极和非水系二次电池。更详细地说，涉及可以构成在高容量下初期充放电时的不可逆容量低、具有良好的循环特性的非水系二次电池的电极材料，优选负极用的碳材料。

背景技术

近年来，随着电子机器的小型化，期待二次电池的高容量化。因此，与镍·镉电池、镍·氢电池相比，能量密度更高的锂离子二次电池受到关注。

作为锂离子二次电池的负极材料，最初尝试使用锂金属，但是已知反复充放电中析出树枝状的锂并贯通隔离件(セパレ一タ)达到正极，产生短路而有可能引起起火事故。因此，现在使用在充放电过程中非水溶剂在层间出入而可以防止锂金属的析出的碳材料作为负极材料，这受到关注。

作为使用碳材料的非水系二次电池，负极材料采用结晶度低的难石墨化性碳材料的电池首先上市。然后，使用结晶度高的石墨类的电池上市直至现在。

石墨的电容量理论上最大为372mAh/g，若适当地选择电解液，则可以得到充放电容量高的电池。

进一步地，如专利文献1、专利文献2所示，还对使用具有多层结构的碳质物进行了研究。这是基于发挥结晶性高的石墨的优点(高容量且不可逆容量低)和结晶性低的碳质物的优点(由于碳质物内的石墨烯层间宽，锂的吸藏·释放顺利，输出功率高且不易与电解液反应)，弥补结晶性高的石墨的缺点(分解碳酸亚丙酯类电解液)和结晶性低的碳质物的缺点(不可逆容量大)的考虑而提出的。

但是，通过使用具有上述多层结构的碳质物，虽然某种程度上可以解决问题，但是为了得到高容量下初期充放电时的不可逆容量充分低、具有良好的循环特性的非水系二次电池，而期待进一步的发展。

专利文献1：日本特开平4-171677号公报

专利文献2：日本特开平4-370662号公报

发明内容

本发明是鉴于上述背景技术而提出的，其目的在于，提供高容量下初期充放电时的不可逆容量低、具有良好的循环特性的非水系二次电池用的负极材料，此外提供使用该非水系二次电池用的负极材料的非水系二次电池。

本发明人对各种物性的电极材料进行了深入研究结果发现，对于现有的技术而言，若制备除将上述多层结构碳质物与增稠剂、接合剂混合并加入分散介质而成的浆料，将其涂布在作为集电体的铜箔上并进行干燥制作电极后，对电极进行压制直至规定的电极密度，则对电极施加极大的负荷，导致比石墨硬且脆的低结晶性的表层碳质物质的破坏和剥离，内部的石墨直接与电解液接触。此外发现，因此难以表现出本来多层结构所具有的上述概念，显著引起初期充放电时的不可逆容量的增加、循环特性的降低等。

于是，本发明人发现，在将石墨质碳颗粒与有机化合物混合并进行热处理得到的多层结构碳质物中，在石墨质碳颗粒的边缘部存在环结构并在保持该环结构的状态下在其表面附着了有机化合物的炭化物的多层结构碳质物，通过使用这样的多层结构碳质物，即使在电极高密度化的情况下，也具有以往不能实现的以下的效果。

即，与单独石墨或现有的多层结构碳质物相比，本发明的多层结构碳质物不易引起在电极制作时存在于多层结构碳质物的表面的低结晶性碳的破坏、剥离，且将加压负荷(プレス荷重)抑制得较低。结果发现，得到高容量下初期充放电时的不可逆容量低、循环特性变良好而具有非常良好的电池特性的非水系二次电池，从而完成本发明。

即，本发明提供一种多层结构碳质物，其为将石墨质碳颗粒与有机化合物混合并进行热处理而得到的多层结构碳质物，其中，在石墨质碳颗粒的边缘部存在环结构，保持该环结构的状态下在其表面附着了有机化合物的炭化物。

此外，本发明提供上述多层结构碳质物，其特征在于，该多层结构碳质物满足以下的全部条件。

(b)体积平均粒径为2～70μm

(c)振实密度为0.80g/cm³以上

(d)平均圆度为0.94以上

(e)在使用波长514.5nm的氩离子激光的氩离子激光拉曼光谱中，1360cm^-1的散射强度与1580cm^-1的散射强度之比R值为0.15以上。

此外，本发明提供一种多层结构碳质物，其为将石墨质碳颗粒与有机化合物混合并进行热处理而得到的多层结构碳质物，其特征在于，满足以下(b)～(f)全部条件。

(b)体积平均粒径为2～70μm

(c)振实密度为0.80g/cm³以上

(d)平均圆度为0.94以上