[发明专利]蓄电器件用碳材料、其制造方法以及使用了该碳材料的蓄电器件

说明书

技术领域

本发明涉及蓄电器件用碳材料、其制造方法以及使用了该碳材料的蓄电器件。更详细而言，本发明涉及低温特性优异的锂离子二次电池或锂离子电容器的负极用碳材料、其制造方法以及使用了该碳材料的蓄电器件。

背景技术

作为与要求高能量密度、高输出功率特性的用途对应的蓄电装置，近年来，将锂离子二次电池与双电层电容器的蓄电原理组合而成的蓄电装置受到关注。这样的蓄电装置也被称为混合电容器。关于混合电容器，提出了下述方案：预先利用化学方法或电化学方法包藏、负载锂离子而降低负极电位，由此试图大幅增大能量密度。这种电容器的负极可通过下述方法制作：使能够包藏、脱离锂离子的负极与锂金属接触，进行前处理。

在负极中掺杂锂离子的上述类型的电容器、即锂离子电容器中，在-20℃～-10℃左右的低温下，可发现其特性显著降低的现象。在将锂离子电容器用作汽车用等的蓄电装置时，为了耐受在寒冷地区的使用，认为上述低温下的特性也极其重要。

关于上述问题，在专利文献1中有以下报道：在锂离子电容器中，通过使多并苯系负极活性物质颗粒的50％体积累积直径为0.1μm～2.0μm，从而低温特性得到改善。即，公开了-20℃条件下的静电容量得到改善。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-303330号公报

发明内容

发明要解决的课题

除了多并苯系物质外，碳材料中还有焦炭、硬碳、石墨等种类。这些碳材料具有六方晶系的晶体形态。该晶体结构中的c轴方向由范德华力结合，因而该碳材料可以称为解理性强的材料。另外，众所周知的是，随着结晶性提高，解理性增高、变软，同时被粉碎的颗粒形成鳞片状。即，认为碳材料的结晶性会对其粉碎性、粉碎形状产生大幅影响。

需要说明的是，专利文献1中记载的多并苯系碳材料是将酚醛树脂等碳化而得到的材料，相对于其它碳材料，被评价为结晶性较差的材料。

另一方面，在碳材料中，作为石墨材料，可以举出以焦炭、沥青等易石墨化性碳为原材料并在高温下石墨化而成的人造石墨、作为天然资源出产的天然石墨等。与多并苯系物质相比，这些石墨材料的结晶性高，因而解理性高，可以说难以微粉碎。此外，将该石墨材料粉碎而得到的颗粒的长厚比高，因而非常难以通过进行微粉碎、减小低温下的电荷转移电阻来发挥出与上述多并苯系物质同等的性能。

本发明是鉴于这种现有技术所具有的课题而进行的。并且，本发明的目的在于提供一种蓄电器件用碳材料、其制造方法以及使用了该碳材料的蓄电器件，该蓄电器件用碳材料的构成为：通过将结晶性高、作为解理性的材料的石墨材料微粉碎，从而可以降低低温下的电荷转移电阻。

用于解决课题的方案

本发明的第1方式的蓄电器件用碳材料为将石墨材料粉碎而成的蓄电器件用碳材料，10％体积累积直径被调整为0.45μm以上且1.7μm以下，50％体积累积直径被调整为0.8μm以上且4.0μm以下，90％体积累积直径被调整为1.55μm以上且8.9μm以下。此外，该碳材料的特征在于，体积平均粒径分布至少具有出现频率最高的第2峰和与上述第2峰相比位于小粒径侧的第1峰。

本发明的第2方式的蓄电器件用碳材料的特征在于，第1峰存在于粒径0.01μm以上且小于1μm的第1范围，第2峰存在于粒径1μm以上且10μm以下的第2范围。

本发明的第3方式的蓄电器件用碳材料的特征在于，在利用下述数学式1求出第1范围中包含的碳材料(a)与上述第2范围中包含的碳材料(b)的存在比(X)时，该存在比(X)为0.1～0.9的范围。

X=AB]]>  …(数学式1)

(式中，A表示碳材料(a)的最大出现频率，B表示碳材料(b)的最大出现频率。)

本发明的第4方式的蓄电器件用碳材料的特征在于，构成第2峰的成分和构成第1峰的成分是通过用流化床式喷射式粉碎机将石墨材料粉碎而同时得到的。

本发明的第5方式的蓄电器件用碳材料负极的特征在于，其具备本发明的蓄电器件用碳材料。

本发明的第6方式的蓄电器件的特征在于，其具备本发明的蓄电器件用碳材料或本发明的蓄电器件用负极。

本发明的第7方式的蓄电器件的特征在于，该蓄电器件为锂离子二次电池或锂离子电容器。