[发明专利]碳质材料及其制造方法

说明书

本发明涉及基于BET法的比表面积为1800～3000m²/g、氢元素的含量为0.42质量%以下、氧元素的含量为1.5质量%以下的来自植物的碳质材料。

技术领域

本发明涉及碳质材料及其制造方法。本发明尤其涉及具有高比表面积、氢含量及表面官能团量少的碳质材料及其制造方法。

背景技术

以往，活性炭通过将椰子壳、木屑、木炭、泥煤（泥炭）、煤（柴煤、褐煤、烟煤、无烟煤等）等作为主原料，实施碳化处理、赋活化处理等来制造。对于活性炭而言，在液相中，被用于高度净水处理、三卤甲烷去除、污水的净化、地下水的净化或净水器之类的用途。在气相中，被用于工厂废气的净化、汞的去除、垃圾焚烧气体的去除、燃烧气体中的硫氧化物、氮氧化物的去除之类的用途，此外，常常被用于溶剂回收、工艺气体回收、氮分离纯化、医药化学品、食品的脱色、催化剂、催化剂载体、双电层电容器、锂离子电容器用的碳材料之类的广泛的用途。

此外，近年来，作为期待作为下一代锂离子电池的锂硫电池、有机自由基电池等的导电材料，试验了作为用于添加至导电性显著低的活性物质中从而赋予导电性的添加剂的用法。

对于如上所述可用于广泛的用途的活性炭而言，根据其用途而被要求的性能、及其水平也各种各样。例如，将吸附作为目的的情况下，期望细孔径一致、并且具有500～3000m²/g的高比表面积的活性炭。另外，用于作为电能储存设备的双电层电容器、锂离子电容器的情况下，为了通过将电解质离子进行表面吸脱附而进行充放电，另外，作为导电材料，为了增大与活性物质的接触面积从而提高集电效率，要求具有超过1000m²/g的高比表面积，并且化学及电化学非活性。

因此，为了得到具有高耐久性的锂硫电池、有机自由基电池用电极，减少作为导电材料使用的活性炭的表面官能团、与电解液反应的结晶末端即结构末端氢量、抑制电解液的分解是有效的。作为减少活性炭的表面官能团的方法，提出了通过在非活性气体气氛中对活性炭进行加热处理，从而将官能团分解、脱离去除的方法（例如，专利文献1～5）。

另一方面，作为减少结构末端氢量的方法，提出了在氟碳气体的存在下，进行等离子体处理的方法（例如，专利文献6及7）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1 : 日本特开2003-209029号公报

专利文献2 : 日本特开2002-249307号公报

专利文献3 : 日本特开2002-362912号公报

专利文献4 : 日本特开2000-299259号公报

专利文献5 : 日本特开2006-24747号公报

专利文献6 : 日本特开2010-45414号公报

专利文献7 : 国际公开第2005/069321号小册子。

发明内容

发明所要解决的课题

前述专利文献1～5中公开的方法均包括对经赋活处理的活性炭实施加热处理的工序，但这些方法中，对于如所采用的那样的较高温度下的加热处理而言，容易发生活性炭的比表面积、细孔面积的下降，对于使用这样的活性炭作为导电材料的电极而言，存在电解质离子向活性物质的输送被抑制、电阻增加的倾向。因此，期望能有效地减少表面官能团量而不提高加热处理温度、或延长处理时间的方法。

另外，专利文献6及7中公开的方法中，除了需要使用有可能对人体造成影响的氟碳气体之外，还需要对通过本处理而产生的氟化氢进行处理的特别的处理装置。另外，需要特殊的产生等离子体的装置，该装置存在需要大量电力等经济性的问题。