[发明专利]钠离子二次电池用负极活性物质、其制造方法和钠离子二次电池

说明书

技术领域

本申请涉及钠离子二次电池用负极活性物质、其制造方法和钠离子二次电池。

背景技术

近年来，作为电动车、混合动力车和插入式混合动力车等交通运输设备、以及家庭用和商业用的大型蓄电装置的电源，二次电池的需求不断增大。作为这些电源，广泛应用锂离子二次电池。锂离子二次电池使用锂离子作为电荷载体。但是，锂是稀有金属，除了昂贵以外，还存在产出量少这样的问题。

作为新的二次电池，正在进行钠离子二次电池的研究。钠离子二次电池使用钠离子作为电荷载体。钠与锂相比丰富地存在，并且能够便宜地获得，因此作为低成本且能够大型化的二次电池受到关注。但是，已知以往即使原样使用能够用作锂离子二次电池的负极活性物质的材料(例如石墨等石墨化程度高的结构的碳材料)作为钠离子二次电池的负极活性物质，也非常难以实现具有充分性能的钠离子二次电池(参照专利文献1)。因此，面向钠离子二次电池的实用化，期望开发正负极材料、尤其是高容量的负极材料。

例如专利文献1中提出了使用非晶质的玻璃状碳材料作为钠离子二次电池的负极活性物质。并报告了由此可得到最大为265mAh/g的单位重量的放电容量。

另外，专利文献2中记载了在使用了包含某种特定的电解液添加剂的非水电解液的钠离子二次电池中，使用硬碳作为负极活性物质。并报告了由此可得到最大约为250mAh/g的单位重量的放电容量。

在先技术文献

专利文献1：国际公开第2009/069559号

专利文献2：国际公开第2010/109889号

发明内容

以往的钠离子二次电池中，需求单位重量的放电容量更高的负极活性物质。

本申请的非限定性例示的一实施方式，提供单位重量的放电容量更高的钠离子二次电池用负极活性物质、其制造方法和使用它的钠离子二次电池。

本发明的一方式涉及的钠离子二次电池用负极活性物质，包含多孔性碳材料，所述多孔性碳材料具有：连通到表面的多个开孔、未连通到所述表面的多个闭孔、和包含碳材料的固体部，所述固体部的至少一部分中的碳的(002)面间距为0.36nm以上0.41nm以下，所述多个闭孔相对于所述多个开孔、所述多个闭孔和所述固体部的容积之和的容积比率为30％以上90％以下。

根据本发明的一方式，能够提供单位重量的容量大的钠离子二次电池用负极活性物质。另外，能够实现高容量的钠离子二次电池。

附图说明

图1是表示例示的实施方式的钠离子二次电池用负极活性物质的截面图。

图2是表示例示的实施方式的钠离子二次电池的截面图。

图3是表示实施例1～10和比较例1、比较例7、比较例11的钠离子二次电池的初次放电容量与负极活性物质的闭孔比率的关系的图。

具体实施方式

本申请发明人对专利文献1和专利文献2所公开的技术进行了详细研究。专利文献1和2中，作为钠离子二次电池用的负极活性物质(以下为“钠离子二次电池用负极活性物质”)，提出了玻璃状碳和硬碳。但它们都是结晶性低的碳材料，因此与使用了被用作锂离子二次电池用负极活性物质的结晶性高的碳材料(例如石墨)作为锂离子二次电池用负极活性物质的情况相比，单位重量的放电容量减小。

另外，专利文献1、2记载了作为钠离子二次电池的负极活性物质，能够使用玻璃状碳、硬碳，但更详细地，没有公开玻璃状碳、硬碳的什么样的碳结构会对钠离子的充放电容量带来影响。

本申请发明人着眼于作为钠离子二次电池用负极活性物质的碳材料，对各种各样的碳材料的结构分析、和这些碳材料与钠离子的反应性进行了研究。结果发现特定结构的碳材料作为钠离子二次电池用负极活性物质，显示出比以往大的单位重量容量。本发明的一方式的概要如下所述。

本发明的一方式涉及的钠离子二次电池用负极活性物质，包含多孔性碳材料，所述多孔性碳材料具有：连通到表面的多个开孔、未连通到所述表面的多个闭孔、和包含碳材料的固体部，所述固体部的至少一部分中的碳的(002)面间距为0.36nm以上0.41nm以下，所述多个闭孔相对于所述多个开孔、所述多个闭孔和所述固体部的容积之和的容积比率为30％以上90％以下。

所述多个开孔相对于所述多个开孔、所述多个闭孔和所述固体部的容积之和的容积比率可以为7％以下。

所述多个开孔相对于所述多个开孔、所述多个闭孔和所述固体部的容积之和的容积比率可以为3％以下。