[发明专利]用于锂离子二次电池的碳材料、用于锂离子二次电池的负极材料以及锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及用于锂离子二次电池的碳材料、用于锂离子二次电池的负极材料、以及锂离子二次电池。

背景技术

碳材料已被用于锂离子二次电池的负极，因为由碳材料构成的负极即使在重复的充电-放电循环后也不太可能允许在其上沉积枝晶锂（dendritic lithium），并且因此可保证安全性。

例如，专利文献1公开了具有0.1至5wt%氮含量的碳材料，且由孔径超过0.33nm的碳材料占据的孔的容积为0.1至50ml/kg。

专利文献2公开了由特定树脂组合物的碳化处理而获得的碳材料，且其孔容积为50ml/kg或更小。

专利文献

专利文献1：日本特许公开公报第2006-083012号

专利文献2：日本特许公开公报第2004-303428号

发明内容

近年来，需要开发具有更大充电容量和更大放电容量的锂离子电池。然而，很难在电池中使用专利文献1和2中所公开的常规碳材料来满足该需求。专利文献1和2中所公开的常规碳材料着眼于孔（气体可从其表面侵入其中），并且目标在于通常通过抑制表面反应而改善充电/放电效率，但并未成功地开发同时改善充电/放电容量的碳材料。

根据本发明，提供了用于锂离子二次电池的碳材料，当在以下条件（A）至（E）下通过正电子湮没光谱测量时，其正电子寿命为370皮秒或更长、且为480皮秒或更短：

（A）正电子辐射源：使用电子加速器由电子-正电子对产生的正电子；

（B）γ射线检测器：BaF₂闪烁器和光电倍增管；

（C）测量温度和气氛：25℃，真空；

（D）湮没γ-射线计数：3×10⁶或更大；以及

（E）正电子束能量：10keV。

通过使用用于锂离子二次电池的碳材料，可提供具有大充电容量、大放电容量、以及一定值以上的充电/放电效率的锂离子电池。也就是说，根据本发明，可提供在充电容量、放电容量以及充电/放电效率之间很好地平衡的锂离子电池。

根据本发明，还提供了用于锂离子二次电池的负极材料，其含有上述用于锂离子二次电池的碳材料，还提供了含有用于锂离子二次电池的负极材料的锂离子二次电池。

根据本发明，可提供用于锂离子二次电池的碳材料以及用于锂离子二次电池的负极材料，其能够提供具有大充电容量、大放电容量、并且在充电容量、放电容量以及充电/放电效率之间很好地平衡的锂离子电池，还可提供这样的锂离子二次电池。

附图说明

图1是说明湮没γ-射线计数与正电子湮没时间之间关系的图；且

图2是说明锂离子二次电池的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图解释本发明的实施方式。

（用于锂离子二次电池的碳材料）

首先，将概述本发明的用于锂离子二次电池的碳材料（在下文中有时也称为“碳材料”）。

本发明的用于锂离子二次电池的碳材料当在以下条件（A）至（E）下通过正电子湮没光谱测量时，其正电子寿命为370皮秒或更长、且为480皮秒或更短：

（A）正电子辐射源：使用电子加速器由电子-正电子对产生的正电子；

（B）γ射线检测器：BaF₂闪烁器和光电倍增管；

（C）测量温度和气氛：25℃，真空；

（D）湮没γ-射线计数：3×10⁶或更大；以及

（E）正电子束能量：10keV。

接下来，将详细描述用于锂离子二次电池的碳材料。

尽管对用于锂离子二次电池的碳材料所用的源材料或前体没有特别限制，但优选的实例包括石油衍生的或煤衍生的焦油和沥青，例如乙烯制造过程中副产的石油衍生的焦油和沥青、煤干馏过程中产生的煤焦油、蒸馏除去低沸点成分后留下的重质馏分和沥青、通过煤的液化所获得的焦油和沥青；这些焦油和沥青的交联产物；以及包括热固性树脂和热塑性树脂在内的树脂的碳化产物或树脂组合物。下文将描述树脂和树脂组合物的尤其优选的实例。注意，在本发明中，衍生自石油、煤等的焦油和沥青以及其交联产物也包括在广义的树脂中，且它们可以单独使用或以两种或更多种的组合使用。

如下文将描述的，除了含有上述树脂作为主要成分以外，树脂组合物还可以含有固化剂、添加剂等。

将参考示例性情况给出下文的说明，其中树脂、树脂组合物或沥青被用作用于锂离子二次电池的碳材料的源材料。