[发明专利]锂二次电池用负极碳材料及其制造方法、以及锂二次电池用负极和锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂二次电池用负极碳材料及其制造方法、以及锂二次电池用负极和锂二次电池。

背景技术

锂二次电池具有能量密度高、自放电小、长期可靠性优异等优势，并且因此被广泛实际用作诸如笔记本电脑和移动电话的小型电子装置的电池。近年来，电子装置的高度功能化和电动车辆用锂二次电池的使用取得了进展，并由此需要开发更高性能的锂二次电池。

目前，碳材料通常作为锂二次电池用负极活性材料，且为了提高电池性能而提出了多种碳材料。

例如，专利文献1公开了一种使用C/Si/O复合材料作为电极活性材料的电化学电力存储装置，所述C/Si/O复合材料通过如下获得：用选自硅烷和硅氧烷的有机硅化合物对具有空隙的石墨进行浸渍，形成有机硅化合物的交联物质，并对制得物进行加热(在非氧化性气体中，600℃～1400℃)以使得交联物质与石墨反应。专利文献1还公开，将所述电极活性材料特别地用于锂离子二次电池的负极能够提供容量高且循环特性优异的电化学装置。

专利文献2公开了一种锂二次电池用负极活性材料，其包含：石墨芯，所述石墨芯能够吸收并放出锂且具有从其外部表面到其内部的孔；分散设置在孔内部的金属纳米粒子；以及填充在孔内部的无定形碳。专利文献2还公开，将负极活性材料用于锂二次电池提高容量保持率以及充放电效率。

专利文献3公开了一种碳材料，所述碳材料在其内部具有空隙并包含包括金属的中空碳粒子，所述碳粒子包含金属(硅等)以与锂形成合金。专利文献3公开，通过收集大量细颗粒(由碳构成的基体)来形成碳粒子，所述细颗粒具有在颗粒之间的间隙中相互连接的多个孔，并公开，所述碳粒子可以还包含诸如石墨的导电助剂。专利文献3还公开，这种碳材料适合作为锂离子二次电池用负极材料，具有高的吸藏锂和放出锂的容量，且即使经历连续充放电仍几乎不损坏。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP2006-059558A

专利文献2：JP2009-266795A

专利文献3：JP2011-057541A

发明内容

技术问题

近年来，要求锂二次电池具有在放电之后能够在短时间内输入的高输入特性。将碳材料中的高结晶度石墨用于负极活性材料的锂二次电池能够提供高充放电容量，但不能满足输入特性。

本发明的目的是解决上述问题，即，提供一种能够提供输入特性改进的锂二次电池的负极碳材料、以及使用所述负极碳材料的锂二次电池用负极和锂二次电池。

技术方案

本发明的方面提供一种锂二次电池用负极碳材料，包含其中在石墨烯层平面中形成孔的石墨类材料。

本发明的另一个方面提供一种锂二次电池用负极，包含上述负极碳材料。

本发明的另一个方面提供一种包含上述负极的锂二次电池。

本发明的另一个方面提供一种用于制造锂二次电池用负极碳材料的方法，所述负极碳材料包含其中在石墨烯层平面中形成孔的石墨类材料；所述方法包括：利用含碱金属或碱土金属的碱性水溶液对石墨进行浸渍处理；将所述石墨分离；以及其后对所述石墨进行热处理以形成所述孔。

有益效果

示例性实施方案能够提供一种负极碳材料、以及使用所述负极碳材料的锂二次电池用负极和锂二次电池，所述负极碳材料能够提供一种输入特性改进的锂二次电池。

附图说明

[图1]是在KOH水溶液处理之后且在热处理之前的石墨的SEM照片。

[图2]是实施例1的石墨类材料的SEM照片。

[图3]是实施例1的石墨类材料和比较例1的石墨的XRD图案。

具体实施方式

根据示例性实施方案的锂二次电池用负极碳材料包括石墨类材料，使用所述石墨类材料能够比使用普通石墨进一步提高锂二次电池的输入特性。所述石墨类材料具有在石墨烯层平面中形成的孔。优选至少在表面侧的石墨烯层中形成多个孔，更优选在从表面层到内部层的多个石墨烯层中形成孔。

这种孔能够通过锂离子(Li离子)，并能够充当Li离子进入石墨烯间层的路径(Li路径)。

在普通石墨中，Li离子进入石墨烯间层的Li路径几乎限制为从边缘表面侧的通道，且到达石墨烯间层中深处的距离(在石墨烯层平面方向上的深处)长。因此，当与锂反应的量变大时，输入特性降低。