電極活性物質、電極和蓄電設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及電極活性物質、電極和蓄電設備，更詳細而言，設及可很好地用于裡離 子二次電池、裡離子電容器等蓄電設備等的電極活性物質、含有該電極活性物質的電極、W 及具備該電極作為負極的蓄電設備。
【背景技術】
[0002] 近年來，電子儀器的小型化?輕量化的進步顯著，與此相伴，對作為該電子儀器的 驅動用電源使用的電池小型化?輕量化的要求也進一步提高。為了滿足運種小型化?輕量 化的要求，作為蓄電設備開發出W裡離子二次電池為代表的非水電解質二次電池。此外，作 為具有高輸出密度、良好的循環性能等特性的蓄電設備，已知雙電層電容器。此外，作為與 必需高能量密度特性和高輸出特性的用途對應的蓄電設備，已知將裡離子二次電池和雙電 層電容器的蓄電原理組合而得的裡離子電容器。
[0003] 對于用于運種蓄電設備的負極材料，進行了各種研究。例如，作為裡離子二次電池 的負極活性物質，W往一直使用石墨粒子。然而，已知若直接使用石墨粒子作為負極活性物 質，則容易發生被認為由在高活性的粒子表面的電解液的分解反應引起的、不可逆容量的 增加和循環特性的下降。與此相對，例如，專利文獻1~2中提出有使用W低結晶性或非晶 性的碳被覆表面而得的石墨的方法。此外，專利文獻3中提出有使用在石墨粒子的表面形 成基于含氮材料的碳化物得到的被覆層的復合粒子的方法。
[0004] 現有技術文獻 陽00引專利文獻
[0006] 專利文獻1 :日本特開平4-368778號公報
[0007] 專利文獻2 :日本特開2002-151069號公報 陽00引專利文獻3 :日本特開2010-118243號公報
【發明內容】
[0009] 然而，使用了如上述的W往的活性物質的蓄電設備尚未實現尤其是在低溫下的優 異的各特性。
[0010] 因此，本發明的課題是提供一種實現蓄電設備的低溫下的優異的各特性的電極活 性物質。
[0011] 鑒于該實情，本發明的發明人等進行了深入研究，其結果發現，通過使用堿性官能 團量為特定的值W上的電極活性物質，可W解決上述課題，完成了本發明。
[0012] 目P，本發明提供一種電極活性物質，其含有碳材料，堿性官能團量為0.020mmol/g 社。
[0013] 此外，本發明提供一種電極，其含有上述電極活性物質。進而，提供一種蓄電設備， 其具備上述電極作為負極。
[0014] 若使用本發明的電極活性物質，則可W得到低溫下的內部電阻低且循環特性優異 的蓄電設備。因此，本發明的電極活性物質作為裡離子二次電池、裡離子電容器等蓄電設備 的電極材料極其有用。
【附圖說明】
[0015] 圖1是實施例中得到的電極活性物質粒子斷面的透射型電子顯微鏡（TEM)照片。
【具體實施方式】
[0016] W下，對本發明詳細地進行說明。
[0017] 由極活忡物質 陽01引本發明的電極活性物質的特征在于，含有碳材料，堿性官能團量為0.020mmol/g W上。運里，本發明中"堿性官能團量"是指通過后述的實施例中記載的方法測定的值。
[0019] 堿性官能團量為0. 020mmol/gW上，優選為0. 020~0. 20mmol/g，進一步優選為 0. 020~0. 15mmol/g，特別優選為0. 020~0.lOmmol/g。若堿性官能團量小于0. 020mmol/ g，則有可能無法得到具有低溫下的優異的各特性的蓄電設備，另一方面，若堿性官能團量 過多，則有可能電極強度下降，或難W得到具有流動性的電極漿料，或所得的蓄電設備的循 環特性變差。
[0020] 本發明的電極活性物質的酸性官能團量優選為0.20mmol/gW下，更優選為 0. 15mmol/gW下，特別優選為0. 080mmol/gW下。若酸性官能團量過多，則有可能所得的蓄 電設備的循環特性變差。應予說明，本發明中"酸性官能團量"是指通過后述的實施例中記 載的方法測定的值。
[0021] 本發明的電極活性物質通常為粒子狀，其50 %體積累計直徑D50優選為0. 5~ 50ym，特別優選為1~30ym。若D50過小，則有可能所得的蓄電設備的循環特性變差，或 充放電效率下降，或由于活性物質層的體積密度變小而能量密度下降，另一方面，若D50過 大，則有可能蓄電設備的內部電阻變高。特別想要降低蓄電設備的低溫下的內部電阻時， D50優選為1~10ym，特別優選為1~5ym。應予說明，D50通過激光衍射.散射法進行 測定。
[0022] 特別想要降低蓄電設備的低溫下的內部電阻時，本發明的電極活性物質的細孔直 徑50~400nm的大孔容積優選為0.Ol~0. 40cc/g，更優選為0. 02~0. 35cc/g，特別優選 為0. 05~0. 30cc/g。本發明中，大孔容積是指通過Wdh值ollimoreHeal)法解析氮吸附 等溫線而求出的細孔直徑為50~400nm的范圍的細孔的容積，所述氮吸附等溫線是使用 邸LJapan公司制的自動比表面積/細孔分布測定裝置邸LSORP-minin通過在77K下的氮 吸附法得到的。
[0023] 此外，本發明的電極活性物質的比表面積優選為0.Ol~50mVg，特別優選為 0. 1~30m7g。若比表面積過小，則有可能蓄電設備的內部電阻變高，另一方面，若比表面 積過大，則有可能充放電效率下降，或電極強度不足。應予說明，比表面積通過氮吸附法進 行測定。
[0024] 本發明的電極活性物質含有碳材料，但上述碳材料優選為含有2種W上的碳材料 而成的復合碳材料（W下也簡稱為"復合碳材料"）。復合碳材料可W用適當的方法制造， 優選通過將堿性官能團量小于0.020mmol/g的碳材料粒子與含有氮的有機化合物混合?混 煉，從而被該有機化合物被覆后，在惰性氣體存在下W700~2000°C般燒，使該有機化合物 碳化而制造，復合碳材料優選為含有形成核的碳材料和將上述形成核的碳材料的至少一部 分被覆的被覆用碳材料而成的復合碳材料。
[0025] 復合碳材料中，作為上述形成核的碳材料，例如，可W舉出石油焦炭、煤漸青焦炭、 聚氯乙締碳等易石墨化性碳；炭黑、聚偏氯乙締碳、砂糖碳、纖維素碳、酪醒樹脂碳、木炭類 等難石墨化性碳；將上述易石墨化性碳或難石墨化性碳進一步加熱處理而石墨化的碳；將 碳纖維加工成粉末狀而得的碳；天然石墨、人造石墨。作為形成核的碳材料，優選為利用X 射線衍射法的（002)面的面間距d002為0. 335~0. 338皿的范圍的石墨結晶性碳，特別優 選為天然石墨、人造石墨。此外，形成核的碳材料的堿性官能團量優選小于0.020mmol/g，特 別優選為0. 〇15mmol/gW下。
[0026] 本發明中，形成核的碳材料可W單獨使用或混合使用2種W上。
[0027] 復合碳材料中，作為成為上述被覆用碳材料的原料的有機化合物，優選為含有氮 的有機化合物，例如，可舉出含有氮的漸青；聚丙締臘、苯乙締-丙締臘共聚物（AS樹脂）、 丙締臘-下二締共聚物、丙締臘-乙締-苯乙締共聚物（AES樹脂）、丙締臘-氯化聚乙締-苯 乙締共聚物（ACS樹脂）、丙締臘-苯乙締-丙締酸醋共聚物（ASA樹脂）、聚酷亞胺等熱塑 性樹脂；=聚氯胺樹脂、苯胺樹脂等熱固性樹脂；NBR等合成橡膠。
[0028] 成為被覆用碳材料的原料的有機化合物可W單獨使用或混合使用2種W上。
[0029] 復合碳材料中，使用堿性官能團量小于0. 020mmol/g的形成核的碳材料，使用含 有氮的有機化合物作為被覆用碳材料的原料時，通過調整該有機化合物的種類及其使用 量，可W調整所得的復合碳材料的堿性官能團量。
[0030] 此外，作為被覆用碳材料，也可W將乙烘黑、科琴黑、爐法炭黑等炭黑；聚丙締臘系 碳纖維、漸青系碳纖維、氣相生長碳纖維等碳纖維等與上述有機化合物一起并用。
[0031] 本發明中，成為被覆用碳材料原料的有機化合物的使用量也取決于其種類，相對 于形成核的碳材料，優選為5~150質量％，進一步優選為10~100質量％，特別優選為 10~80質量％。
[0032] 并用炭黑作為被覆