[发明专利]非水电解质二次电池的负极活性物质用的碳质材料、非水电解质二次电池用负极、非水电解质二次电池以及碳质材料的制造方法

说明书

本发明的课题在于，提供适合于具有高充放电容量、和适合地高充放电效率和低电阻的非水电解质二次电池(例如锂离子二次电池、钠离子二次电池、锂硫电池、锂空气电池)的负极活性物质的碳质材料、包含该碳质材料的负极、具有该负极的非水电解质二次电池以及该碳质材料的制造方法。本发明涉及碳质材料，其通过元素分析求出的氮含量为1.0质量%以上、氧含量为1.5质量%以下、氮含量与氢含量之比(Rsubgt;N/H/subgt;)为6以上且100以下、氧含量与氮含量之比(Rsubgt;O/N/subgt;)为0.1以上且1.0以下，且通过X射线衍射测定观测到的碳面间隔(dsubgt;002/subgt;)为3.70Å以上。

技术领域

本专利申请针对日本专利申请第2017-133040号(申请日：2017年7月6日)要求巴黎公约下的优先权，在此通过参照而将其全体并入本说明书中。

本发明涉及适合于非水电解质二次电池的负极活性物质的碳质材料、包含该碳质材料的非水电解质二次电池用负极、具有该负极的非水电解质二次电池以及该碳质材料的制造方法。

背景技术

锂离子二次电池等非水电解质二次电池的能量密度高，输出特性优异，因此广泛用于移动电话、笔记本电脑那样的小型便携设备。近年来，还推进了在混合动力汽车、电动汽车等车载用途中的应用。作为锂离子二次电池的负极材料，开发并使用了大于石墨的理论容量372mAh/g的量的能够进行锂的掺杂(充电)和脱掺杂(放电)的含氮难石墨化性碳(例如专利文献1、专利文献2、专利文献3)。

含氮难石墨化性碳可以通过例如以酚醛树脂作为碳源，将胺用作氮源，或者将苯胺树脂等具有胺基的树脂用于碳源，进行热处理，从而得到。然而，使用这些原料而制作含氮难石墨化性碳的情况下，为了提高氮元素含量而需要将氮元素固定化的步骤，生产率差，而且因该固定化步骤而导致存在氧、氢元素含量也增加的倾向。

碳材料中的氮元素形成锂离子吸纳位点，而且与锂离子在碳层间、碳晶体间的空隙、缺陷部分处被吸纳的情况相比，吸附脱附能量小，因此以高效率进行离子的移动，存在导致低电阻化的倾向。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-083012号公报

专利文献2：日本专利5233314号公报

专利文献3：日本专利5477391号公报。

发明内容

发明要解决的课题

近年来，研究了锂离子二次电池在车载用途等中的应用，要求锂离子二次电池的进一步高容量化。此外，为了进一步提高非水电解质二次电池的输入输出特性，据信需要给出具有低内部电阻的电池的碳质材料。

因此，本发明的目的在于，提供适合于具有高充放电容量、和适合地高充放电效率和低电阻的非水电解质二次电池(例如锂离子二次电池、钠离子二次电池、锂硫电池、锂空气电池)的负极活性物质的碳质材料、包含该碳质材料的负极、具有该负极的非水电解质二次电池以及该碳质材料的制造方法。

解决课题的手段

本发明人等发现，通过以下说明的本发明的碳质材料，实现了上述目的。

即，本发明包括以下的适合方式。

[1]碳质材料，其通过元素分析求出的氮元素含量为1.0质量%以上、氧含量为1.5质量%以下、氮元素含量与氢元素含量之比(R_N/H)为6以上且100以下、氧含量与氮含量之比(R_O/N)为0.1以上且1.0以下，且通过X射线衍射测定观测到的碳面间隔(d₀₀₂)为3.70Å以上。