[发明专利]负极材料、负极活性物质、负极以及碱金属离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及负极材料、负极活性物质、负极以及碱金属离子电池。

背景技术

作为碱金属离子电池用的负极材料，一般使用石墨质材料。但是，石墨质材料由于因锂等碱金属离子的掺杂·脱掺杂而使晶粒的层间伸缩，所以晶粒容易发生形变。因此，石墨质材料容易发生因反复充放电而引起的晶体结构的破坏，认为负极材料中使用了石墨质材料的碱金属离子电池的充放电循环特性差。

专利文献1(日本特开平8－279358公报)中记载了具有适合锂吸留的微细结构且具有50～10000ppm的卤素含量的电池电极用碳质材料。

这样的碳质材料的晶粒层间比石墨质材料大，与石墨质材料相比不容易发生因反复充放电而引起的晶体结构的破坏，因此充放电循环特性优异(参照专利文献1、2)。

专利文献

专利文献1:日本特开平8－279358号公报

专利文献2:国际公开第2007/040007号

发明内容

然而，专利文献1、2所记载的晶粒层间比石墨质材料大的碳质材料与石墨质材料相比在大气中容易劣化，保存特性差。因此，制造之后需要立即在非活性气体气氛等下保存，认为与石墨质材料相比不易操作。

一般而言，d₀₀₂比石墨质材料大的负极材料由于微细的细孔比石墨质材料发达，因此水分容易吸附在该细孔内部。如果水分吸附，则掺杂在负极材料中的锂与水分之间发生不可逆的反应，其结果，引起初始充电时的不可逆容量的增加、充放电循环特性的降低。从这样的理由考虑，认为d₀₀₂大的负极材料的保存特性比石墨质材料差(例如，参照专利文献2)。因此，以往，通过使负极材料的细孔闭合、减少平衡水分吸附量来尝试保存特性的改进(例如，参照专利文献2)。

但是，本发明人等对劣化的负极材料进行加热干燥来除去吸附在微细的细孔内的水分，由此试着进行负极材料的再生时，无法使负极材料完全再生。另外，如果像专利文献2那样使负极材料的细孔闭合，则还存在充放电容量下降这样的问题。

因此，本发明中提供一种具有比石墨质材料大的(002)面的平均层面间隔、且保存特性和充放电容量优异的碱金属离子电池用负极材料。

本发明人等为了实现具有比石墨质材料大的(002)面的平均层面间隔、且保存特性和充放电容量优异的碱金属离子电池用负极材料进行了深入研究。其结果发现卤素含量在特定范围内的负极材料的保存特性和充放电容量优异，从而完成了本发明。

根据本发明，提供一种碱金属离子电池用负极材料，其是碱金属离子电池中使用的碳质的负极材料，通过使用CuKα射线作为射线源的X射线衍射法求出的(002)面的平均层面间隔d₀₀₂为0.340nm以上，

卤素含量为0.5ppm以上且低于50ppm。

此外，根据本发明，提供一种负极活性物质，其含有上述负极材料。

此外，根据本发明，提供一种碱金属离子电池用负极，其是由含有上述负极活性物质的负极活性物质层和负极集电体依次层叠而成的。

此外，根据本发明，提供一种碱金属离子电池，其至少具备上述碱金属离子电池用负极、电解质和正极。

根据本发明，能够提供具有比石墨质材料大的(002)面的平均层面间隔、且保存特性和充放电容量优异的碱金属离子电池用负极材料。

上述目的和其它目的、特征以及优点通过以下叙述的优选实施方式和其附带的以下附图更清楚。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的锂离子电池的一个例子的示意图。

具体实施方式

以下，利用附图对本件各发明的实施方式进行说明。应予说明，图为概略图，与实际的尺寸比率未必一致。

＜负极材料＞

本实施方式的负极材料是锂离子电池、钠离子电池等碱金属离子电池中使用的碳质的负极材料，通过使用CuKα射线作为射线源的X射线衍射法求出的(002)面的平均层面间隔d₀₀₂(以下，也称为“d₀₀₂”)为0.340nm以上，优选为0.350nm以上，更优选为0.365nm以上。如果d₀₀₂为上述下限值以上，则能够抑制因锂等碱金属离子反复掺杂·脱掺杂而引起的晶体结构的破坏，因此能够提高负极材料的充放电循环特性。