本發明涉及鋰離子電池、鋰離子電容器等中使用的電極材料。
背景技術:
近年來,從關注可再生能量的蓄電系統的角度、電腦、照相機、手機等的發展的角度來看,電池電壓高、具有高能量密度的鋰離子電池、鋰離子電容器等受到關注,已經對其進行了積極地研究開發。作為這些負極活性物質,由于能夠吸藏和釋放鋰、不容易析出枝晶狀鋰、安全性高、顯示較高容量、良好的循環特性等的理由,通常使用碳材料。
而且,為了應對近年來負極的更高容量化的愿望,已經進行了各種研究,例如,為了通過增加電解質和負極活性物質的接觸面積來降低電池內部電阻,增大充放電容量,實現高速率特性,而提出了與電解質的接觸面積增大的多孔質碳材料(專利文獻1)。
另一方面,為了實現鋰二次電池的高容量化,提出了使用Si、Sn、Al等單質金屬、合金和其氧化物的方法。例如,由石墨構成的負極材料,理論容量372mAh/g是極限,而Si、Sn、Al等能夠與鋰合金化的負極材料、特別是Si的理論容量為4200mAh/g。因此認為,通過加入這些負極材料能夠使容量大大增加。但是,這些負極材料存在以下問題:在充放電時伴有大幅的體積變化,所以會產生負極活性物質的破裂、脫落、負極的崩潰等,充放電的循環壽命變短。
于是,面對前述問題,提出了通過在含有氧化硅和碳材料的負極材料內部形成孔隙來防止崩潰的方法(專利文獻2)。孔隙是通過在碳化時使分散開的高分子揮發而形成的。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2007-39289號公報
專利文獻2:日本特開2013-219059號公報
技術實現要素:
發明要解決的課題
但是,專利文獻1中記載的電極材料即使是高表面積,也不能發揮充分的性能。作為其理由可以認為是,由于孔沒有連通,所以鋰離子到達有用的表面變慢或不能到達等,由于這些理由所以不能充分利用電極材料的表面。
進而、至于能夠高容量化、能夠與鋰合金化的金屬與碳材料的復合電極,在專利文獻2記載的負極材料中,不能充分抑制體積膨脹造成的負極的崩潰。作為其理由依舊可以認為是,形成的孔隙沒有連通的緣故。
本發明,對于利用多孔質碳材料的電極材料,通過提高電解質向活性物質表面的接近性,能夠有效利用活性物質表面,提供特別適合于鋰離子電池、鋰離子電容器的電極材料。此外,本發明此外在電極材料含有金屬等的情況,提供能夠有效吸收伴隨充放電發生的膨脹收縮的電極材料。
解決課題的手段
本發明人關注到了,為了在能夠與鋰合金化的金屬與碳材料的復合電極中有效吸收伴隨充放電而發生的膨脹收縮,不僅要設置孔隙(孔),而且還要控制孔的結構、孔的容積,對此進行了反復深入研究,從而完成本發明。
本發明是一種電極材料,由具有碳骨架和孔隙分別呈連續結構的共連續結構部分、并且BET法計測的比表面積為1~4500m2/g、由BJH法計測的細孔容積為0.01~2.0cm3/g的多孔質碳材料形成。
發明效果
本發明的電極材料通過具有共連續結構部分、作為碳骨架以外的部分的孔隙也呈連續結構,這使得電解質能夠快速移動,使電解質與活性物質的實效接觸面積增加,發揮高充放電特性。此外,通過使碳骨架連續,能夠提高導電性。而且,通過使呈連續結構的碳骨架彼此支撐結構體、進而通過作為碳骨架以外的部分的孔隙也呈連續結構的效果,即使對壓縮等的變形也具有耐性。
附圖說明
圖1是實施例1中的多孔質碳材料的掃描電鏡照片。
具體實施方式
<電極材料>
本發明中所稱的電極材料是指作為以鋰離子作為電傳導物質的蓄電裝置的電極使用的、能夠吸藏釋放鋰離子的材料。作為現在一直研究的這種蓄電裝置,可以列舉出鋰離子電池和鋰離子電容器,本發明的電極材料能夠作為這些電極材料、特別是負極材料使用。
本發明的電極材料含有多孔質碳材料。這里、本發明的電極材料包括僅由多孔質碳材料形成的電極材料,還包括由多孔質碳材料和能夠可逆性地吸藏釋放鋰金屬的金屬復合化而成的電極材料。即、電極材料,前者是多孔質碳材料本身,此外后者是多孔質碳材料與金屬的復合材料。
〔多孔質碳材料〕
本發明中,碳材料是指主要由將后述的能碳化的樹脂燒成得到的碳構成的材料,優選例示難石墨化碳(硬碳)、易石墨化碳(軟碳)。其中,由于碳面沒有定向、輸入輸出性能優異,所以本發明優選使用由難石墨化碳構成的碳材料。難石墨化碳,由于是比石墨等結晶性碳取向性低的碳材料,所以能夠容易地將細孔的比表面積調整到本發明的范圍。此外,特別是在比表面積為1m2/g以上、優選10m2/g以上那樣大時,具有與石墨相比、不容易產生由電解質分解造成性能降低的優點。再者,關于碳材料的原料等,在對制造方法的記載中有具體記載。
本發明的電極材料中使用的多孔質碳材料(下面為了方便,有時也稱作“本發明的多孔質碳材料”或簡稱為“多孔質碳材料”。),具有碳骨架和孔隙分別呈連續結構的共連續結構部分。即、例如將在液氮中充分冷卻了的試樣通過小鉗子等切斷,用掃描電鏡(SEM)等對截面進行表面觀察,此時,碳骨架和作為該骨架以外的部分而形成的孔隙呈所謂的共連續結構,具體如圖1的實施例1的多孔質碳材料的掃描電鏡照片所例示那樣,作為觀察到的部分具有沿著深度方向碳骨架和孔隙分別連續的結構。
本發明的多孔質碳材料,通過向共連續結構部分的孔隙填充和/或流入電解液,能夠發揮電解質的快速移動特性。此外通過使碳骨架連續,能夠提供導電性和導熱性變高、電阻低、損失少的電極材料。此外能夠使熱快速地與體系外進行交換,保持較高的溫度均勻性。而且通過碳骨架部分彼此支撐結構體的效果,成為即使對于拉伸、壓縮等變形也耐性大的材料。
作為這些共連續結構,可以列舉出格子狀、整塊狀。沒有特殊限定,但從能夠發揮前述效果方面考慮,優選整塊狀。本發明中所謂的整塊狀是指在共連續結構中碳骨架形成三維立體網狀結構的形態,可以分成:各個粒子凝聚·連結而成的結構,和相反地,通過除去凝聚·連結了的模板粒子,由所生成的孔隙和其周圍的骨架形成的結構那樣的不規則結構。
此外,共連續結構部分的結構周期優選為0.002μm~3μm。本發明中、結構周期是指,對本發明的多孔質碳材料試樣通過X射線散射法照射波長λ的X射線,通過散射強度峰的極大值所對應的散射角度θ根據下述式算出的值。在結構周期大于1μm、不能觀察到X射線的散射強度峰時,通過X射線CT法對多孔質碳材料的共連續結構部分進行三維撮影、進行傅里葉變換而得到譜圖,同樣地算出結構周期。即本發明中所謂的譜圖是指通過X射線散射法得到的、或根據X射線CT法經傅里葉變換得到的顯示1維的散射角度和散射強度之間的關系的數據。
L=λ/(2sinθ)
結構周期:L。λ:入射X射線的波長。θ:散射強度峰的極大值所對應的散射角度。
共連續結構部分的結構周期為0.002μm以上時,不僅電解液向孔隙部填充和/或流入變得容易,而且碳骨架帶來的導電性、導熱性的提高變得顯著。此外在呈后述的含有金屬的形態時,能夠有效吸收伴隨充放電而發生的膨脹收縮。結構周期更優選為0.01μm以上、進而優選0.1μm以上。此外,結構周期為3μm以下時,容易得到高表面積、物性。結構周期更優選2μm以下、進而優選1μm以下。再者,在通過X射線進行結構周期的解析時,對于不具有共連續結構的部分,由于結構周期在前述范圍外,所以不影響解析。因此將前述式算出的結構周期作為共連續結構形成部的結構周期。
此外,共連續結構部分,平均孔隙率優選為10~80%。平均孔隙率是指將包埋的試樣通過截面離子拋光法(CP法,CROSS SECTION POLISHER METHOD)精密形成截面,以調整到1±0.1(nm/像素)的放大倍率、以70萬像素以上的分辨率進行觀察,在所得圖像中以512像素的四方形設定計算所需的關注區域,將關注區域的面積設為A、將孔部分的面積設為B,按照下式算出的值。
平均孔隙率(%)=B/A×100
平均孔隙率,越高則電解質的移動越快,此外越低則壓縮、彎曲的截面方向所受到的力越強,所以對于在操作性、加壓條件下的使用是有利的。考慮到這些,共連續結構部分的平均孔隙率優選為15~75%、進而優選18~70%。
本發明的多孔質碳材料,表面具有微細孔也是優選形態之一。表面是指,包含碳材料的共連續結構部分中的碳骨架的表面在內、多孔質碳材料所有與外部接觸的面。微細孔可以形成在共連續結構部分中的碳骨架的表面和/或后述的實質上不具有共連續結構的部分。優選至少形成在具有共連續結構的部分中的碳骨架的表面。這種微細孔,可以通過例如后述的激活處理來形成。特別是、在制造后述的與金屬復合化而成的電極材料時,如果使得該微細孔中擔載金屬,則即使金屬經充放電而體積發生膨脹收縮,也能夠通過共連續結構的孔隙確保電解質的通過路徑,所以優選。
本發明的多孔質碳材料,由BJH法計測的細孔容積為0.01~2.0cm3/g。通過使細孔容積為0.01cm3/g以上,特別是能夠提高低溫下的電池性能特性。此外通過為2.0cm3/g以下,多孔質碳材料的強度降低、細孔難以崩塌、能夠保持良好的操作性。細孔容積更優選為0.05cm3/g以上、進而優選0.10cm3/g以上。
此外,由MP法計測的細孔容積(Vm)和由BJH法計測的細孔容積(Vb)之比(Vm/Vb)優選為1.0以下。通過使Vm/Vb為1.0以下,能夠有效吸收脫附電解質,得到優異的充放電特性。Vm/Vb更優選為0.5以下,進而優選0.1以下。
BJH法、MP法是作為細孔徑分布解析法被廣泛使用的方法,能夠基于通過在電極材料上吸藏脫附氮氣而求出的脫附等溫線而求出。BJH法是依照Barrett-Joyner-Halenda的標準模型,相對于假定為圓筒狀的細孔的直徑來解析細孔容積的分布的方法,可以適用于主要具有2~200nm的直徑的細孔(具體參照J.Amer.Chem.Soc.,73,373,1951等)。
此外,MP法是,通過根據在吸附等溫線的各點處的切線的斜率變化求出各區間的外部表面積和吸附層厚度(由于將細孔形狀設定為圓筒形,所以相當于細孔半徑),并據此求出細孔容積,通過對吸附層厚度作圖而得到細孔徑分布的方法(具體參照Jounal of Colloid and Interface Science,26,45,1968等),可以適用于主要具有0.4~2nm直徑的細孔。
此外,本發明的電極材料,通過BJH法或MP法測定的平均細孔直徑優選為1nm以上。通過使平均細孔直徑為1nm以上,能夠降低不可逆容量、提高充放電特性。平均細孔直徑更優選為5nm以上、進而優選為10nm以上。
進而、本發明的電極材料,由MP法計測的表面積(Sm)和由BJH法計測的表面積(Sb)之比(Sm/Sb)優選為1.0以下、更優選0.5以下。通常的電極基材,細孔容積、細孔徑與比表面積有關聯,具有細孔徑越小,則細孔容積和比表面積增加的傾向。通過比表面積的增加,充放電特性提高。另一方面,通過小細孔的增加,不可逆容量增加,存在此消彼長(tradoff)的問題。但是,本發明的電極材料,通過共連續結構能夠在具有大細孔徑、孔隙的同時、兼有高比表面積。
本發明的電極材料通過BET法測定的比表面積(BET比表面積)為1~4500m2/g。通過使BET比表面積為1m2/g以上,對電解質接觸的面積變大,能夠獲得充分的性能。BET比表面積優選為10m2/g以上、更優選為30m2/g以上。此外,通過為4500m2/g以下,能夠保持電極材料的強度,獲得優異的操作性。再者,本發明中的BET比表面積,可以依照JISR 1626(1996),通過在電極材料上吸藏和脫附氮氣,測定吸附等溫線,基于測定出的數據按照BET式算出。
再者,本發明中經BJH法或MP法測定的細孔容積、細孔直徑、BET比表面積可以通過以下控制的組合來適當設定:通過調節后述的制造方法中形成共連續結構的條件、燒成條件來控制共連續結構本身的結構尺寸,以及、通過必要時進行激活化并且調節其條件來控制細孔的有無和其尺寸。
再者,本說明書中的結構周期、比表面積、細孔容積、孔隙率的數值范圍,基本上是與后述的金屬復合化前的狀態的值。對于后述的已經與金屬復合化了的電極材料,使用以往公知的濕式蝕刻法,將金屬氧化腐蝕、溶解除去,然后再測定,根據該值來判斷是否落入它們的數值范圍。即、對于與能夠可逆性地吸藏釋放鋰金屬的金屬復合化而成的電極材料,如果濕式蝕刻后測定的這些數值在本發明規定的數值范圍,則判斷為是具有該規定的數值范圍的多孔質碳材料與該金屬復合化而成的。
〔實質上不具有共連續結構的部分〕
本發明的多孔質碳材料含有實質上不具有共連續結構的部分(以下有時簡稱為“不具有共連續結構的部分”。)這也是優選方式。實質上不具有共連續結構的部分的意思是,在將通過截面離子拋光法(CP法)形成的截面用1±0.1(nm/像素)的放大倍率進行觀察時,由于在分辨率以下而觀察不到有明確孔隙的部分以邊長為由后述的X射線算出的結構周期L的3倍所對應的正方形的區域以上的面積存在。
實質上不具有共連續結構的部分,由于碳被致密填充,所以電子傳導性高。因此,能夠將導電性、導熱性保持在一定水平以上,能夠將反應熱迅速排到體系外、降低電子的給予接收時的阻力。此外,通過不具有共連續結構的部分存在,特別是能夠提高相對于壓縮破壞的耐性。通過使5體積%以上為不具有共連續結構的部分,能夠具有以高水平保持導電性、導熱性等的效果,所以優選。
〔多孔質碳材料的形狀〕
至于本發明的多孔質碳材料的形狀,沒有特殊限定,可以列舉出例如塊狀、棒狀、平板狀、圓盤狀、球狀等。尤其優選纖維狀、膜狀或粒子狀的形態。如果是纖維、膜狀,則可以制成不使用粘合劑的電極,在這點上優選,另一方面,如果是粒子狀,則操作性優異,在這點上優選。
纖維狀的形態是指平均長度相對于平均直徑為100倍以上,可以是長絲、長纖維,也可以是切斷纖維(staple)、短纖維、短切纖維。此外至于截面的形狀,沒有任何限定,可以是圓形截面、三角截面等多葉截面、扁平截面、中空截面等任意的形狀。
纖維的平均直徑,沒有特殊限定,可以依照用途來任意確定。從操作性、保持多孔質的觀點來看,優選10nm以上。此外從確保彎曲剛性、提高操作性的觀點來看,優選500μm以下。
在是膜狀的形態時,對于厚度,沒有特殊限定,可以依照用途來任意確定。但在考慮操作性時,優選為10nm以上,從防止彎曲造成破損的觀點來看,優選5000μm以下。
在是粒子狀的形態時,平均粒徑尺寸為1μm~1mm時操作容易,所以優選。通過為1μm以上,容易形成共連續結構。更優選為2μm以上、進而優選為5μm以上。此外,通過為100μm以下,能夠制成平滑的高密度電極。更優選80μm以下、進而優選40μm以下。
〔多孔質碳材料與金屬復合化而成的電極材料)
前述的多孔質碳材料與能夠可逆性地吸藏釋放鋰金屬的金屬復合化而成的電極材料,是本發明的最優選方式之一。能夠可逆性地吸藏釋放鋰金屬的金屬是指Si、Sn、Ge、In、Sb、Zn、Mg、Al、Pb等能夠與鋰離子形成合金的金屬。本說明書中將它們的氧化物也包括在內,一起稱為金屬。再者,Si、Ge嚴格上來說屬于半導體,但在本說明書也視為包含在金屬中。作為能夠與鋰離子形成合金的金屬,在容量的大小成本方面優選Si。
再者,復合化而成的意思是,在多孔質碳材料的表面至少一部分保持了能夠與鋰離子形成合金的金屬的狀態。金屬,優選在多孔質碳材料的共連續結構部分的碳骨架中以部分從其表面露出的方式被擔載或含有。即、優選金屬被擔載在碳骨架上,或以部分從碳骨架表面露出的狀態被埋。此外,共連續結構部分的孔隙,即使是在與金屬復合化的情況,也優選盡量殘留下來。具體地說,金屬在孔隙中所占的比例優選為孔隙的50體積%以下,更優選30體積%以下。通過確保孔隙中的金屬比例充分低,能夠在金屬的體積由于吸藏鋰而膨脹到3~4倍時抑制負極材料的破壞、確保鋰離子的進入路徑、充分發揮作為電極材料的功能。
此外,由于通常金屬單質與碳的相互作用弱,所以根據用途、環境的不同,有由于金屬單質的脫落、凝聚等使性能降低的危險。在這種情況下,優選代替前述的金屬單質而含有金屬氧化物,或、與金屬單質一起含有金屬氧化物。作為金屬氧化物可以使用前述金屬的氧化物,具體可以例示一氧化硅、二氧化硅、一氧化錫、二氧化錫。其中優選一氧化錫、二氧化錫、氧化硅,更優選結晶性高的二氧化錫、容量密度高的氧化硅。
〔電極〕
本發明的電極材料,可以通過將1種或2種以上混合,在集電體上與粘合劑等一起形成活性物質層,而制成電極。該電極優選為鋰離子電容器或鋰離子二次電池的負極。
作為上述電極中的集電體的材質,優選鋁、不銹鋼、銅、鎳等。集電體的厚度通常為10~50μm。
此外作為粘合劑,可以列舉出例如、聚四氟乙烯、聚1,1-二氟乙烯等氟系樹脂、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)等橡膠系樹脂、聚丙烯、聚乙烯、氟改性丙烯酸系樹脂等。至于粘合劑的使用量,沒有特殊限定,優選1~20質量%、更優選2~10質量%。
構成電極的活性物質層中也可以含有炭黑、石墨、金屬粉末等導電劑、羧甲基纖維素、其Na或銨的鹽、甲基纖維素、羥甲基纖維素等增稠劑等。
活性物質層的厚度,沒有特殊限定,通常為5~500μm,優選10~200μm、更優選10~100μm。此外,活性物質層的密度,當在鋰離子電容器中使用時優選為0.50~1.50g/cm3,更優選0.70~1.20g/cm3。在鋰離子二次電池中使用時優選為1.50~2.00g/cm3,更優選1.60~1.90g/cm3。當厚度、密度在前述范圍時,能夠以高水平同時兼顧電解液的保液性和活性物質的接觸電阻,可以制成高容量、低電阻的器件。
〔鋰離子電容器、鋰離子電池〕
本發明的鋰離子電容器,可以通過使用前述電極作為負極,使用由活性炭、多并苯系物質等的正極活性物質和導電劑和粘接劑等混合而得到的正極材料來制作。
此外,鋰離子二次電池,可以使用前述電極作為負極,使用由正極活性物質、導電助劑、粘接劑等混合而得的正極材料來制作。作為鋰離子二次電池的正極活性物質,可以列舉出例如、鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物等的鋰過渡金屬復合氧化物、二氧化錳等的過渡金屬氧化物、氟化石墨等的碳質材料。這些正極活性物質可以單獨或2種以上混合使用。
作為鋰離子二次電池的正極的導電助劑,可以使用例如、石墨、乙炔黑、科琴炭黑、碳納米纖維、針狀焦炭等,但不限于這些。
作為鋰離子二次電池的粘接劑,可以列舉出例如PVDF、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、SBR、丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)、氟橡膠等,但不限于這些。
電解質,通常以溶解在溶劑中的電解液的狀態使用。本發明中作為電解,優選能夠生成鋰離子的,具體可以列舉出LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiPF6、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiN(FSO2)2等。這些電解質可以單獨或2種以上混合使用。
作為溶解電解質的溶劑,優選非質子性的有機溶劑,具體可以列舉出碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁內酯、乙腈、二甲氧基乙烷、四氫呋喃、碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸亞丁酯、碳酸1-氟亞乙酯、碳酸1-(三氟甲基)亞乙酯、二氧戊環、二氯甲烷、環丁砜等。這些溶劑可以單獨或2種以上混合使用。
電解液中的電解質的濃度,為了降低電解液造成的內部電阻,優選為0.1摩爾/L以上,更優選0.3~2.0摩爾/L。此外,電解液中也可以含有碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯基亞乙酯、琥珀酸酐、馬來酸酐、丙磺酸內酯、二乙基砜等的添加劑。
電解質,除了防止漏液的目的,也可以是凝膠狀或固體狀。
在電解質以電解液的狀態使用時,在正極和負極之間,通常為了使正極和負極以物理上不接觸的方式電絕緣、保持電解液,而設置隔板。作為前述隔板,可以列舉出以例如纖維素人造絲、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯、聚酰亞胺等作為原料的無紡布或多孔質膜。
作為這些鋰離子電容器、鋰離子電池的結構,可以列舉出例如,使板狀的正極和負極隔著隔板各層疊3層以上,將所得的電極封入外裝膜內而成的疊層型單電池,將帶狀的正極和負極隔著隔板卷繞而成的電極收納在方型或圓筒型的容器中而成的卷繞型單電池等。
<電極材料的制造方法>
本發明的電極材料中使用的多孔質碳材料,作為一例,可以通過如下工序來制造:使能碳化的樹脂10~90重量%和消失樹脂90~10重量%相容,形成樹脂混合物的工序(工序1),使相容狀態的樹脂混合物相分離、固定化的工序(工序2),通過加熱燒成而進行碳化的工序(工序3),必要時還可以進行使碳化物激活的工序(工序4)。
〔工序1〕
工序1是使能碳化的樹脂10~90重量%和消失樹脂90~10重量%相容,形成樹脂混合物的工序。
這里的能碳化的樹脂是指能夠通過燒成而碳化、作為碳材料殘存的樹脂,優選碳化收率為40%以上的。例如,可以使用熱塑性樹脂和熱固化性樹脂這兩者。作為熱塑性樹脂的例子,可以列舉出聚苯醚、聚乙烯醇、聚丙烯腈、酚樹脂、全芳族聚酯。作為熱固化性樹脂的例子,可以列舉出不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂、聚酰亞胺樹脂、鄰苯二甲酸二烯丙基酯樹脂、木質素樹脂、聚氨酯樹脂等。在成本、生產性的方面優選聚丙烯腈、酚樹脂,更優選聚丙烯腈。特別是在本發明中,即使用聚丙烯腈也可以得到高比表面積,所以是優選方式。它們可以單獨使用,或以混合狀態使用。這里所稱的碳化收率,是使用熱重分析(TG)法,在氮氣環境中測定以10℃/分鐘升溫時的重量變化,將室溫下的重量和800℃下的重量之差除以室溫下的重量所得的值。
此外消失樹脂是指在后述的工序2后能夠除去的樹脂,優選在不熔化處理的同時、或不熔化處理后、或燒成的同時這些中的至少任一階段能夠除去的樹脂。除去率在最終變為多孔質碳材料時優選為80重量%以上、更優選90重量%以上。至于除去消失樹脂的方法,沒有特殊限定,可以很好地使用:使用藥劑進行解聚等化學性除去的方法、通過能夠將消失樹脂溶解的溶劑來除去的方法、加熱通過熱分解使消失樹脂低分子量化而除去的方法等。這些方法可以單獨、或組合使用,在組合實施時既可以同時實施,也可以分開實施。
作為化學性除去的方法,使用酸或堿進行水解的方法從經濟性、操作性的觀點來看優選。作為容易通過酸或堿被水解的樹脂,可以列舉出聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺等。
作為通過能夠將消失樹脂溶解的溶劑來除去消失樹脂的方法,作為合適的例子可以列舉出,相對于混合在一起的能碳化的樹脂和消失樹脂連續地供給溶劑,將消失樹脂溶解、除去的方法,以及,以分批式混合將消失樹脂溶解、除去的方法等。
作為適合使用通過溶劑來除去的方法的消失樹脂的具體例,可以列舉出聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等聚烯烴、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚乙烯基吡咯烷酮、脂肪族聚酯、聚碳酸酯等。其中,從在溶劑中的溶解性考慮,更優選非晶性的樹脂,作為其例子,可以列舉出聚苯乙烯、甲基丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮。
作為通過熱分解使消失樹脂低分子量化而除去的方法,可以列舉出,將混合在一起的能碳化的樹脂和消失樹脂以間歇式進行加熱熱分解的方法,以及,將連續混合在一起的能碳化的樹脂和消失樹脂連續地供向加熱源,同時加熱熱分解的方法。
消失樹脂,在這些之中,優選在后述的工序3中在將能碳化的樹脂通過燒成而碳化之際能夠通過熱分解而消失的樹脂,優選在后述的能碳化的樹脂的不熔化處理之際不發生大的化學變化,并且燒成后的碳化收率低于10%的樹脂。作為這種消失樹脂的具體例,可以列舉出聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等聚烯烴、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚縮醛、聚乙烯基吡咯烷酮、脂肪族聚酯、芳香族聚酯、脂肪族聚酰胺、聚碳酸酯等,它們既可以單獨使用,也可以以混合狀態使用。
工序1中,使能碳化的樹脂和消失樹脂相容,形成樹脂混合物(聚合物合金)。這里所稱的「相容」是指,通過對溫度和/或溶劑的條件進行適當選擇,形成在光學顯微鏡下觀察不到能碳化的樹脂和消失樹脂相分離結構的狀態。
能碳化的樹脂和消失樹脂,既可以僅通過將樹脂彼此混合就相容,也可以通過加入溶劑等而相容。
作為多種樹脂相容的體系,可以列舉出,在低溫下呈相分離狀態、但在高溫下變為1相、顯示出上限臨界共溶溫度(UCST)型的相圖的體系,以及相反的、在高溫下呈相分離狀態、但在低溫下變為1相、顯示出下限臨界共溶溫度(LCST)型的相圖的體系等。此外特別是在將能碳化的樹脂和消失樹脂的至少一者溶解于溶劑中的體系的情況,能夠通過不良溶劑的浸透而引發后述的相分離的體系也可以作為合適的例子列舉。
而且對于加入的溶劑,沒有特殊限定,根據作為溶解性的指標的能碳化的樹脂和消失樹脂的溶度參數(SP值)的平均值得到的差值的絕對值優選在5.0以內。由于已知由SP值的平均值得到的差值的絕對值越小,則溶解性越高,所以優選沒有差值。此外由SP值的平均值得到的差值的絕對值越大,則溶解性越低,難以獲得能碳化的樹脂和消失樹脂之間的相容狀態。因此,由SP值的平均值得到的差值的絕對值優選為3.0以下、最優選2.0以下。
作為相容體系的具體的、能碳化的樹脂和消失樹脂的組合例,如果是不含溶劑的體系,可以列舉出聚苯醚/聚苯乙烯、聚苯醚/苯乙烯-丙烯腈共聚物、全芳族聚酯/聚對苯二甲酸乙二醇酯、全芳族聚酯/聚萘二甲酸乙二醇酯、全芳族聚酯/聚碳酸酯等。作為含有溶劑的體系的具體組合的例子,可以列舉出聚丙烯腈/聚乙烯醇、聚丙烯腈/聚乙烯基苯酚、聚丙烯腈/聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯腈/聚乳酸、聚乙烯醇/乙酸乙烯基酯-乙烯醇共聚物、聚乙烯醇/聚乙二醇、聚乙烯醇/聚丙二醇、聚乙烯醇/淀粉等。
至于將能碳化的樹脂和消失樹脂混合的方法,沒有特殊限定,只要是能夠均勻混合即可,可以采用公知的各種混合方式。作為具體例,可以列舉出具有攪拌葉的旋轉式混合機或利用螺桿的混煉擠出機等。
此外能碳化的樹脂和消失樹脂混合之際的溫度(混合溫度),是能碳化的樹脂和消失樹脂都軟化的溫度以上,這也是優選方式。這里的軟化溫度,如果能碳化的樹脂或消失樹脂是結晶性高分子,則適當選擇熔點即可,如果是非晶性樹脂,則適當選擇玻璃化轉變溫度即可。通過使混合溫度是能碳化的樹脂和消失樹脂都軟化的溫度以上,能夠降低兩者的粘性,所以能夠更高效地進行攪拌、混合。至于混合溫度的上限,沒有特殊限定。從防止熱分解造成樹脂劣化、得到品質優異的電極材料的前體的觀點來看,優選為400℃以下。
此外,工序1中相對于能碳化的樹脂10~90重量%,混合消失樹脂90~10重量%。如果能碳化的樹脂和消失樹脂在前述范圍內,則能夠任意地設定最合適的孔隙尺寸、孔隙率,所以優選。如果能碳化的樹脂為10重量%以上,則不僅能夠保證碳化后的材料的力學強度,而且收率提高,所以優選。此外如果能碳化的材料為90重量%以下,則消失樹脂能夠有效地形成孔隙,所以優選。
至于能碳化的樹脂和消失樹脂的混合比,可以在考慮各材料的相容性的情況下在上述范圍內任意選擇。具體地說,通常樹脂彼此的相容性,隨著其組成比接近1:1而惡化,所以在選擇相容性不太高的體系作為原料時,通過增加或減少能碳化的樹脂的量等方式來接近所謂的偏組成,從而改善相容性,也可以作為優選方式來列舉。此外如果增加消失樹脂,則有孔隙增加的傾向。
此外在將能碳化的樹脂和消失樹脂混合之際,添加溶劑也是優選方式。通過添加溶劑,不僅能夠降低能碳化的樹脂和消失樹脂的粘性,成型容易,而且能碳化的樹脂和消失樹脂變得容易相容化。對這里所稱的溶劑,沒有特殊限定,只要是能夠在常溫下將能碳化的樹脂、消失樹脂中的至少任一者溶解、溶脹的液體即可,如果是將能碳化的樹脂和消失樹脂都溶解的溶劑,則能夠提高兩者的相容性,所以是更優選方式。
溶劑的添加量,從提高能碳化的樹脂和消失樹脂的相容性、降低粘性、改善流動性的觀點來看,相對于能碳化的樹脂和消失樹脂的合計重量優選為20重量%以上。此外另一方面,從溶劑的回收、再利用所花的成本的觀點來看,相對于能碳化的樹脂和消失樹脂的合計重量優選為90重量%以下。
〔工序2〕
工序2是使工序1中相容狀態的樹脂混合物相分離、形成微細結構、固定化的工序。
混合在一起的能碳化的樹脂和消失樹脂的相分離可以通過各種物理·化學的方法來引發,可以列舉出例如,通過溫度變化引發相分離的熱激發相分離法,通過添加不良溶劑來引發相分離的不良溶劑激發相分離法,使用化學反應來引發相分離的反應激發相分離法,以及流動激發相分離法、取向激發相分離法等各種方法。在這些之中,熱激發相分離法、不良溶劑激發相分離法,在能夠容易地制造本發明的多孔質材料方面優選。特別是如果是經由旋節線(spinodal)分解的相分離,則通過旋節線分解中的溫度等條件,能夠任意地控制孔隙的尺寸,所以優選。
這些相分離法可以單獨、或組合使用。組合使用時的具體方法,可以列舉出例如,在從凝固浴通過來引發不良溶劑激發相分離后,加熱引起熱激發相分離的方法,以及控制凝固浴的溫度使不良溶劑激發相分離和熱激發相分離同時發生的方法,將從口模排出的材料冷卻而引起熱激發相分離,然后與不良溶劑接觸的方法等。
相分離,優選通過不進行化學反應的方法來進行。不伴隨化學反應是指,混合進的能碳化的樹脂或消失樹脂在混合前后其一次結構不變化。一次結構表示構成能碳化的樹脂或消失樹脂的化學結構。通過在相分離之際不伴隨聚合等化學反應,能夠抑制彈性模量大幅提高等的特性變化,容易地成型出纖維、膜等任意結構體。
〔消失樹脂的除去〕
工序2中相分離后的微細結構被固定化了的樹脂混合物,在被供向碳化工序(工序3)之前或在碳化工序的同時、或在這兩時間段,進行消失樹脂的除去處理。除去處理的方法,沒有特殊限定,只要是能夠除去消失樹脂即可。具體地說,優選:使用酸、堿、酶將消失樹脂化學分解、低分子量化而除去的方法,通過能夠將消失樹脂溶解的溶劑將其溶解除去的方法,使用電子束、伽馬線、紫外線、紅外線等的放射線或熱使消失樹脂分解除去的方法等。
特別是在能夠通過熱分解對消失樹脂進行除去處理時,也可以預先在使消失樹脂的80重量%以上消失的溫度下進行熱處理,在碳化工序(工序3)或后述的不熔化處理中使消失樹脂熱分解、氣體化而被除去。從減少工序數、提高生產性的觀點來看,選擇在碳化工序(工序3)或后述的不熔化處理中在熱處理的同時將消失樹脂熱分解、氣體化而除去的方法,是更合適的方式。
〔不熔化處理〕
工序2中作為相分離后的微細結構被固定化了的樹脂混合物的前體材料,優選在供向碳化工序(工序3)前進行不熔化處理。不熔化處理的方法,沒有特殊限定,可以使用公知的方法。作為具體的方法,可以列舉出,通過在氧氣存在下加熱來引發氧化交聯的方法,照射電子束、伽馬線等高能量射線而形成交聯結構的方法,含浸、混合具有反應性基團的物質、來形成交聯結構的方法等。其中,通過在氧氣存在下加熱而引起氧化交聯的方法,工序簡便、能夠將制造成本抑制得較低,從這方面來看優選。這些手法可以單獨或組合使用,它們既可以同時使用,也可以分開使用。
在通過在氧氣存在下加熱來引起氧化交聯的方法中的加熱溫度,從更有效地使交聯反應進行的觀點來看,優選150℃以上,從防止能碳化的樹脂的熱分解、燃燒等造成重量損失、使收率惡化的觀點來看,優選350℃以下。
此外,對于處理中的氧氣濃度,沒有特殊限定。將具有18%以上的氧氣濃度的氣體、特別是空氣直接進行供給,這可以將制造成本抑制得較低,所以優選。對于氣體的供給方法,沒有特殊限定。可以列舉出將空氣直接供給到加熱裝置內的方法、使用泵等將純氧氣供給到加熱裝置內的方法等。
作為照射電子束、伽馬線等高能量射線來形成交聯結構的方法,可以列舉出使用市售的電子束發生裝置、伽馬線發生裝置等向能碳化的樹脂照射電子束、伽馬線等來引發交聯的方法。由于通過照射能夠有效導入交聯結構,所以照射強度的下限優選為1kGy以上,從防止由于主鏈的切斷而造成分子量降低、進而材料強度降低的觀點來看,優選1000kGy以下。
作為含浸、混合具有反應性基團的物質從而形成交聯結構的方法,可以列舉出將具有反應性基團的低分子量化合物含浸在樹脂混合物中,加熱或照射高能量射線從而進行交聯反應的方法,預先混合具有反應性基團的低分子量化合物,通過加熱或照射高能量射線來進行交聯反應的方法等。
此外,在不熔化處理之際同時進行消失樹脂的除去,這能夠期待工序數減少帶來的低成本化的好處,所以優選。
〔工序3〕
工序3是將工序2中相分離后的微細結構固定化了的樹脂混合物或者在已經除去消失樹脂時將能碳化的樹脂,進行燒成、碳化而得到碳化物的工序。
燒成優選在惰性氣體環境中加熱到600℃以上來進行。這里的惰性氣體是指加熱時化學性惰性的氣體,作為具體例有氦氣、氖氣、氮氣、氬氣、氪、氙、二氧化碳等。其中使用氮氣、氬氣,從經濟的觀點來看優選。從在碳化溫度為1500℃以上時抑制氮化物形成的觀點來看,優選使用氬氣。
此外惰性氣體的流量,只要是能夠充分降低加熱裝置內的氧氣濃度的量即可,優選通過加熱裝置的大小、原料的供給量、加熱溫度等來適當選擇最合適的值。對流量的上限,沒有特殊限定。從經濟性、和減少加熱裝置內的溫度變化的觀點來看,優選按照溫度分布、加熱裝置的設計來適當設定。此外如果能夠將碳化時產生的氣體充分排到體系外,則能夠獲得品質優異的多孔質碳材料,是更優選方式,由于該原因,優選以體系內的產生氣體濃度為3000ppm以下的方式來決定惰性氣體的流量。
對加熱溫度的上限沒有特殊限定。如果是3000℃以下,則不需要對設備進行特殊加工,從經濟的觀點來看,優選。此外,為了提高BET比表面積,優選加熱溫度為1500℃以下、更優選1000℃以下。
至于連續進行碳化處理時的加熱方法,向保持在一定溫度的加熱裝置內使用輥或傳送帶等將材料連續地一邊供給一邊取出的方法,能夠提高生產性,所以優選。
另一方面,在加熱裝置內進行間歇式處理時的升溫速度、降溫速度的下限,沒有特殊限定。由于能夠通過縮短升溫、降溫所花時間來提高生產性,所以優選1℃/分鐘以上的速度。此外,對升溫速度、降溫速度的上限沒有特殊限定。優選比構成加熱裝置的材料的耐熱沖擊特性慢。
〔激活處理〕
工序3中得到的碳化物,優選必要時進行激活處理。本發明中、特別是在需要增加比表面積時,優選進行激活處理。
作為激活處理的方法,有氣體激活法、藥劑激活法等,沒有特殊限定。氣體激活法是指作為激活劑使用氧氣、水蒸氣、二氧化碳氣體、空氣、燃燒性排氣等,在400~1500℃、優選500~900℃下加熱幾分鐘或幾個小時來形成細孔的方法。此外,藥劑激活法是指,作為激活劑使用氯化鋅、氯化鐵、磷酸鈣、氫氧化鈣、氫氧化鉀、碳酸鎂、碳酸鈉、碳酸鉀、硫酸、硫酸鈉、硫酸鉀等中的1種或2種以上,熱處理幾分鐘~幾小時的方法,必要時在用水、鹽酸等洗滌后,調整pH值再干燥。
通過使激活進一步進行、或增加激活劑的混合量,通常具有BET比表面積增加、細孔徑擴大的傾向。此外激活劑的混合量相對于作為對象的碳原料1重量份優選為0.5重量份以上、更優選1.0重量份以上、進而優選4重量份以上。對于上限沒有特殊限定,通常是10重量份以下。此外,與氣體激活法相比,藥劑激活法具有使細孔徑擴大的傾向。
本發明中,由于能夠增大細孔徑、增加BET比表面積,所以優選采用藥劑激活法。其中,優選采用氫氧化鈣、氫氧化鉀、碳酸鉀等堿性藥劑進行激活的方法。
在用堿性藥劑激活時,有時具有酸性官能基量增大的傾向而不優選。此時能夠在氮氣環境中進行加熱處理使該傾向降低。
〔粉碎處理〕
如前面所講,本發明的多孔質碳材料是粉末狀時是優選方式。在制造粉末狀的多孔質碳材料時,優選在上述任一工序或處理后進行粉碎處理。粉碎處理,可以選擇以往公知的方法,優選按照粉碎處理實施后的粒度、處理量來適當選擇。作為粉碎處理方法的例子,可以例示球磨機、珠磨機、噴墨磨機等。粉碎處理既可以是連續式,也可以是間歇式。從生產效率的觀點來看,優選連續式。填充到球磨機中的填充劑要適當選擇。在金屬材料的混入是不優選的用途中優選使用由氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦等金屬氧化物形成的填充劑,或以不銹鋼、鐵等作為芯、涂布了尼龍、聚烯烴、氟化聚烯烴等而成的填充劑,如果是其它用途,則可以很好地使用不銹鋼、鎳、鐵等金屬。
此外在粉碎之際,在提高粉碎效率方面,使用粉碎助劑也是優選方式。粉碎助劑可以從水、醇或二醇、酮等中任意選擇。醇中,乙醇、甲醇從獲得的容易性和成本的觀點來看優選,在是二醇時優選乙二醇、二乙二醇、丙二醇等。在是酮時優選丙酮、丁酮、二乙基甲酮等。
實施粉碎處理后的碳化物,可以通過分級使粒度整齊,例如能夠通過使用填充材料或向糊劑中添加的添加劑等形成均勻的結構體。因此,能夠使填充效率、糊劑的涂布工序穩定化,能夠提高生產效率、期待低成本化。對于粒徑,優選依照粉碎處理后的碳化物的用途來適當選擇。
〔金屬的復合化〕
作為使金屬與多孔質碳材料復合化的方法,如前面所講,有在制作多孔質碳材料后擔載等的方法,或者在變為碳之前的原料或中間體的階段含有的方法等,沒有特殊限定。
可以列舉出例如,在要向制造后的多孔質碳材料中擔載金屬的情況,將含有金屬氯化物的溶液和多孔質碳材料混合,將所得溶液含浸在多孔質碳材料中,然后進行脫溶劑處理,向細孔、孔隙內擔載金屬氯化物,然后通過脫氯反應使金屬析出而擔載的方法。具體地說,將SiCl4等氯化硅液體與碳材料混合、含浸,然后通過鋰芳香族配位化合物、鈉芳香族配位化合物等的強力還原劑進行還原,經脫氯反應來擔載硅。
此外,在要在多孔質碳材料中含有金屬的情況,可以在燒成前的任一階段將金屬、其氧化物或其前體含在多孔質碳材料的原料或其中間體中。具體地說,可以在工序3(碳化工序)之前的任一階段設置將碳材料或碳材料的前體材料和金屬氧化物的前體混合的工序。特別是優選在工序1或工序2的階段在樹脂混合物中混合金屬。通過該方法,能夠省略擔載金屬的工序,并且、金屬等容易分散、金屬等部分埋藏在碳材料中而難以脫落,能夠期待這些效果,所以優選。
如前所述,作為金屬氧化物優選氧化硅。在制作含有氧化硅的電極材料的情況,優選在多孔質碳材料的原料或其中間體中含有氧化硅前體。作為這種氧化硅前體,沒有特殊限定,可以使用二氧化硅、由四烷氧基硅烷、三烷氧基硅烷、和它們的低聚物、四氯硅烷等化合物水解衍生的氧化硅等。如果考慮獲得性、經濟性,則優選二氧化硅。
實施例
下面記載了本發明的優選實施例。但這些記載并不用來限定本發明。
<評價手法>
〔共連續結構部分的結構周期〕
(1)X射線散射法
將多孔質碳材料夾在試樣板中,調整光源、試樣和二元檢測器的位置,使得根據由CuKα線光源(波長λ=0.154184nm)得到的X射線源,能夠獲得散射角度低于10度的信息,根據由二元檢測器得到的圖像數據(亮度信息),將受到射線束屏蔽套的影響的中心部分排除在外,從射線束中心開始設置動徑,按照角度1°、1°地將360°中每1°的亮度值都加起來而得到散射強度分布曲線。通過得到的曲線中峰的極大值所對應的散射角度θ,依照下述式得到共連續結構部分的結構周期L。
(2)X射線CT法
此外,在結構周期為1μm以上、沒有觀察到X射線散射強度峰時,用X射線顯微鏡以0.3°的角距、在180°以上的范圍拍攝連續旋轉圖案,得到CT圖像。對得到的CT像實施傅里葉變換,得到散射角度θ和散射強度分布曲線,用與前述同樣的方法通過下述式得到結構周期L。
L=λ/(2sinθ)
結構周期:L、λ:入射X射線的波長、θ:散射強度峰的極大值所對應的散射角度。
〔平均孔隙率〕
將多孔質碳材料包埋在樹脂中,然后使用剃頭刀等使電極材料的截面露出,使用日本電子制SM-09010用加速電壓5.5kV對試樣表面照射氬氣離子束,實施蝕刻。將得到的電極材料的截面使用掃描型二次電子顯微鏡,以材料中心部被調整到1±0.1(nm/像素)那樣的放大倍率,以70萬像素以上的分辨率進行觀察,從所得圖像將計算所需的關注區域設定在512像素的四方形內,將關注區域的面積記作A、將孔部分或消失樹脂部分的面積記作B,代入以下式算出平均孔隙率。
平均孔隙率(%)=B/A×100
〔BET比表面積、細孔直徑〕
在300℃減壓脫氣約5小時,然后使用日本ベル社制的「BELSORP-18PLUS-HT」,使用液氮在77K的溫度下通過多點法測定氮氣的吸附脫附。比表面積通過BET法進行測定,細孔分布解析(細孔直徑、細孔容積)通過MP法或BJH法進行。
[實施例1]
將70g的ポリサイエンス社制聚丙烯腈(MW15萬、碳收率58%)、70g的シグマ·アルドリッチ社制聚乙烯基吡咯烷酮(MW4萬)、和作為溶劑的400g的和研藥制二甲亞砜(DMSO)投入到可拆分式燒瓶中,進行3小時攪拌和回流,從而在150℃下調制成均勻并且透明的溶液。此時聚丙烯腈的濃度、聚乙烯基吡咯烷酮的濃度都為13重量%。
將得到的DMSO溶液冷卻到25℃,然后從的1洞口模以3ml/分鐘排出溶液,導入保持在25℃的純水凝固浴中,然后以5m/分鐘的速度拉引,堆積在大桶上而得到原絲。此時將氣體間隙設為5mm,此外凝固浴中的浸漬長度設定為15cm。得到的原絲為半透明,發生了相分離。
將得到的原絲在保持在25℃的循環式干燥機中干燥1小時,將原絲表面的水分干燥掉,然后在25℃下真空干燥5小時,得到干燥后的作為前體材料的原絲。
然后向保持在250℃的電爐中投入作為前體材料的原絲,在氧氣環境中加熱1小時,進行不熔化處理。不熔化處理后的原絲變為黑色。
將得到的不熔化原絲以氮氣流量1升/分鐘、升溫速度10℃/分鐘、到達溫度850℃、保持時間1分鐘的條件進行碳化處理,制成具有共連續結構的碳纖維。對其截面進行解析,結果、纖維直徑是145μm,作為不具有共連續結構的部分的表皮層的厚度為5μm。此外在纖維中心部形成了均勻的共連續結構。
接下來,使用球磨機粉碎而得到粒子狀的多孔質碳材料。得到的碳粒子,共連續結構部分的平均孔隙率是42%,結構周期是78nm。此外呈以下結構:含有不具有共連續結構的部分作為粒子的一部分。BET比表面積是41m2/g、BJH法測定的細孔的細孔容積是0.15cm3/g。
接下來,將該多孔質碳材料、羧甲基纖維素、乙炔黑以質量比100:5:5混合,利用自轉公轉混合機進行攪拌混合。接著,將其涂布到20μm厚的銅箔上,然后,在110℃真空干燥1小時。真空干燥后使用輥壓機加壓成型,以φ13mm的直徑進行沖裁,得到鋰離子二次電池用電極。
將如此得到的鋰離子二次電池用電極(負極)、隔板(聚丙烯制多孔質膜)、和作為工作電極的鋰金屬(直徑φ12、厚度1mm)依次配置在寶泉社制2032型紐扣電池內的規定位置。進而、作為電解液注入通過在碳酸亞乙酯和碳酸二乙酯的混合液(體積比1:1)中以1[摩爾/升]的濃度溶解高氯酸鋰而成的電解液,從而制作鋰離子二次電池。
結果如表1所示。
[實施例2]
將實施例1中得到的多孔質碳材料、SiCl4液體和碳材料混合、含浸,然后還原而得到擔載硅的電極材料。除了使用該擔載硅的電極材料來代替多孔質碳材料以外,與實施例1同樣地制作鋰離子二次電池用電極和鋰離子二次電池。結果如表1所示。
[實施例3]
向實施例1中的聚丙烯腈和聚乙烯基吡咯烷酮形成的溶液中混合膠體二氧化硅(日產化學工業株式會社制、“スノーテックス”),而得到含氧化硅的電極材料。得到的電極材料,與實施例1同樣地共連續結構部分的平均孔隙率是40%,結構周期是76nm。此外呈以下結構:含有不具有共連續結構的部分作為粒子的一部分。代替多孔質碳材料而使用該含硅的電極材料,除此以外,與實施例1同樣地制作鋰離子二次電池用電極和鋰離子二次電池。結果如表1所示。
[比較例1]
代替實施例1的多孔質碳而使用BET比表面積10m2/g的人造石墨,除此以外,與實施例1同樣地制作鋰離子二次電池用電極和鋰離子二次電池。結果如表1所示。
表1