JP2001287904A - 炭素材及びその製造方法 - Google Patents
炭素材及びその製造方法Info
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- JP2001287904A JP2001287904A JP2000103299A JP2000103299A JP2001287904A JP 2001287904 A JP2001287904 A JP 2001287904A JP 2000103299 A JP2000103299 A JP 2000103299A JP 2000103299 A JP2000103299 A JP 2000103299A JP 2001287904 A JP2001287904 A JP 2001287904A
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- carbon material
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- resin
- curing
- thermosetting resin
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 フェノール樹脂を炭化又は硬化・炭化してな
る細孔容積０．１以下の炭素材 【解決手段】 フェノール系樹脂等の熱硬化性樹脂を硬
化条件を段階的に行うことにより炭素材の細孔容積及び
比表面積の制御を可能とすることを特徴とする炭素材の
製造方法であり、前駆体となる樹脂への塩基成分、酸性
分の添加量、及び添加物の種類により比表面積、細孔容
積を制御することができる。
る細孔容積０．１以下の炭素材 【解決手段】 フェノール系樹脂等の熱硬化性樹脂を硬
化条件を段階的に行うことにより炭素材の細孔容積及び
比表面積の制御を可能とすることを特徴とする炭素材の
製造方法であり、前駆体となる樹脂への塩基成分、酸性
分の添加量、及び添加物の種類により比表面積、細孔容
積を制御することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はフェノール樹脂炭素
材の製造方法に関し、炭素材の細孔容積及の制御が容易
であり、リチウムイオン負極、コンデンサー用電極、電
解用電極、活性炭など多様な範囲の用途に用いるのに好
適なフェノール樹脂炭素材を提供するものである。
材の製造方法に関し、炭素材の細孔容積及の制御が容易
であり、リチウムイオン負極、コンデンサー用電極、電
解用電極、活性炭など多様な範囲の用途に用いるのに好
適なフェノール樹脂炭素材を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、リチウムイオン負極、コンデンサ
ー用電極、電解用電極、活性炭などの炭素材は、椰子
殻、石炭コークス、石炭又は石油ピッチ、フラン樹脂、
フェノール樹脂などを原料とし、炭化処理した炭素材が
使用されている。しかし、これらの炭素材の細孔容積を
制御する方法は炭素材の粒度を制御するなどの物理的な
手法しか存在せず、容易には調整しがたい。
ー用電極、電解用電極、活性炭などの炭素材は、椰子
殻、石炭コークス、石炭又は石油ピッチ、フラン樹脂、
フェノール樹脂などを原料とし、炭化処理した炭素材が
使用されている。しかし、これらの炭素材の細孔容積を
制御する方法は炭素材の粒度を制御するなどの物理的な
手法しか存在せず、容易には調整しがたい。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】本発明は、細孔容積
を制御することを目的とする炭素材の製造方法に関し、
細孔容積を容易に制御でき、安全性に関しても問題のな
い炭素材の製造方法を提供することを目的とする。
を制御することを目的とする炭素材の製造方法に関し、
細孔容積を容易に制御でき、安全性に関しても問題のな
い炭素材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】本発明者らは、上記目的を達成するために
鋭意研究を行った結果、フェノール樹脂を始めとする熱
硬化性樹脂に対して、アルカリ成分を添加した樹脂に炭
化又は硬化・炭化を行うことにより非常に容易に細孔容
積を制御する事が可能となることを見いだした。
鋭意研究を行った結果、フェノール樹脂を始めとする熱
硬化性樹脂に対して、アルカリ成分を添加した樹脂に炭
化又は硬化・炭化を行うことにより非常に容易に細孔容
積を制御する事が可能となることを見いだした。
【０００５】
【問題を解決するための手段】本発明は、熱硬化性樹脂
を炭化、又は硬化及び炭化することにより得られる炭素
材において、熱硬化性樹脂にアルカリ成分を添加する方
法を特徴として細孔直径が２０〜５００Åの細孔（メソ
ポアー）及び２０Å以下の細孔（ミクロポアー）により
形成される細孔容積が制御された炭素材、に関するもの
である。本発明において使用される熱硬化性樹脂は、フ
ェノール樹脂、エポキシ樹脂、その他酸素含有モノマー
により合成されるプリポリマー又はポリマーであり、こ
れらを単独あるい２種以上使用してもよい。
を炭化、又は硬化及び炭化することにより得られる炭素
材において、熱硬化性樹脂にアルカリ成分を添加する方
法を特徴として細孔直径が２０〜５００Åの細孔（メソ
ポアー）及び２０Å以下の細孔（ミクロポアー）により
形成される細孔容積が制御された炭素材、に関するもの
である。本発明において使用される熱硬化性樹脂は、フ
ェノール樹脂、エポキシ樹脂、その他酸素含有モノマー
により合成されるプリポリマー又はポリマーであり、こ
れらを単独あるい２種以上使用してもよい。
【０００６】細孔容積の制御は、熱硬化性樹脂に対して
アルカリ成分を添加することにより得られた複合樹脂を
用いて炭素材を得ることにより可能となる。この場合用
いられるアルカリ成分はアルカリ金属種化合物として水
酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、
又は炭酸ナトリウム等アルカリ性金属を含有した化合物
が用いられるが特に限定されるものでは無い。又、これ
らの添加剤を２種類以上同時に用いることも可能であ
る。
アルカリ成分を添加することにより得られた複合樹脂を
用いて炭素材を得ることにより可能となる。この場合用
いられるアルカリ成分はアルカリ金属種化合物として水
酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、
又は炭酸ナトリウム等アルカリ性金属を含有した化合物
が用いられるが特に限定されるものでは無い。又、これ
らの添加剤を２種類以上同時に用いることも可能であ
る。
【０００７】本発明において、熱硬化性樹脂に於ける硬
化条件を５０℃〜３００℃迄段階的に且つ長時間硬化反
応を行うことにより種々に細孔容積の制御が可能とな
る。たとえば，硬化温度を１００℃から３００℃の範囲
で選択し，硬化時間を１時間から６０時間の範囲で選択
するなどの方法により細孔容積の制御が可能となる。例
えば、水溶性レゾール型樹脂１００重量部に炭酸ナトリ
ウムを５重量部を加えた後に炭化及び又は硬化・炭化反
応を行う。硬化条件として１００℃から２０℃ずつ昇温
しながら各温度５時間の硬化反応を行い３００℃での反
応後、自然冷却を行う方法がある。又、添加剤の混合方
法としては粉砕混合などの物理的混合、溶液混合等によ
る化学的混合などが有るが、これらに限定されるもので
は無い。
化条件を５０℃〜３００℃迄段階的に且つ長時間硬化反
応を行うことにより種々に細孔容積の制御が可能とな
る。たとえば，硬化温度を１００℃から３００℃の範囲
で選択し，硬化時間を１時間から６０時間の範囲で選択
するなどの方法により細孔容積の制御が可能となる。例
えば、水溶性レゾール型樹脂１００重量部に炭酸ナトリ
ウムを５重量部を加えた後に炭化及び又は硬化・炭化反
応を行う。硬化条件として１００℃から２０℃ずつ昇温
しながら各温度５時間の硬化反応を行い３００℃での反
応後、自然冷却を行う方法がある。又、添加剤の混合方
法としては粉砕混合などの物理的混合、溶液混合等によ
る化学的混合などが有るが、これらに限定されるもので
は無い。
【０００８】本発明は、熱硬化性樹脂に対するアルカリ
成分の添加及び熱硬化性樹脂に於ける硬化条件を５０℃
〜３００℃迄段階的に且つ長時間硬化反応する手段を平
行して用いることにより任意の細孔容積とすることが出
来る。例えばレゾール型フェノール樹脂炭素材の細孔容
積を０．２００〜０．０１ml/gに調整する場合、フェノ
ール樹脂１００ｇに対して水酸化ナトリウム０．１〜
５．０ｇ添加した後に昇温速度１℃〜１００℃／時にて
５０〜２５０℃まで硬化反応を行うことにより可能とな
る。また０．０１以下に調整する場合はフェノール樹脂
１００ｇに対して水酸化ナトリウム５．０ｇ以上添加し
た後に昇温速度１℃〜１００℃／時にて５０〜２５０℃
まで硬化反応を行うことにより可能となる。
成分の添加及び熱硬化性樹脂に於ける硬化条件を５０℃
〜３００℃迄段階的に且つ長時間硬化反応する手段を平
行して用いることにより任意の細孔容積とすることが出
来る。例えばレゾール型フェノール樹脂炭素材の細孔容
積を０．２００〜０．０１ml/gに調整する場合、フェノ
ール樹脂１００ｇに対して水酸化ナトリウム０．１〜
５．０ｇ添加した後に昇温速度１℃〜１００℃／時にて
５０〜２５０℃まで硬化反応を行うことにより可能とな
る。また０．０１以下に調整する場合はフェノール樹脂
１００ｇに対して水酸化ナトリウム５．０ｇ以上添加し
た後に昇温速度１℃〜１００℃／時にて５０〜２５０℃
まで硬化反応を行うことにより可能となる。
【０００９】熱硬化性樹脂炭素材の製造時、硬化や炭化
時に金属、あるいは炭素材料となりうる材料で変性した
り、顔料、滑剤、帯電防止剤、酸化防止剤など、他の重
合体を添加しても差し支えない。
時に金属、あるいは炭素材料となりうる材料で変性した
り、顔料、滑剤、帯電防止剤、酸化防止剤など、他の重
合体を添加しても差し支えない。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。しか
し、本発明は実施例に限定されるものではない。また、
実施例、比較例でしめされる「部」及び「％」は全て
「重量部」及び「重量％」とする。
し、本発明は実施例に限定されるものではない。また、
実施例、比較例でしめされる「部」及び「％」は全て
「重量部」及び「重量％」とする。
【００１１】実施例１ トリエチルアミン触媒を用いたレゾール型フェノール樹
脂を１００℃にて１０時間、１５０℃にて１０時間、２
００℃にて１０時間硬化反応を行って硬化物を得、５０
ミクロン以下に粉砕した硬化物を１０００℃にて１０時
間炭化を行い炭素材を得た。得られた炭素材をユアサア
イオニクス（株）製ＮＯＶＡ１２００を用いて細孔容積
を測定した。
脂を１００℃にて１０時間、１５０℃にて１０時間、２
００℃にて１０時間硬化反応を行って硬化物を得、５０
ミクロン以下に粉砕した硬化物を１０００℃にて１０時
間炭化を行い炭素材を得た。得られた炭素材をユアサア
イオニクス（株）製ＮＯＶＡ１２００を用いて細孔容積
を測定した。
【００１２】実施例２ トリエチルアミン触媒を用いたレゾール型フェノール樹
脂１００重量部に対して水酸化ナトリウム１重量部を水
５重量部に溶解した溶液を混合した後に１時間攪拌した
ものを以下、実施例１と同様の方法により炭素材を得
た。
脂１００重量部に対して水酸化ナトリウム１重量部を水
５重量部に溶解した溶液を混合した後に１時間攪拌した
ものを以下、実施例１と同様の方法により炭素材を得
た。
【００１３】実施例３ トリエチルアミン触媒を用いたレゾール型フェノール樹
脂１００重量部に対して水酸化ナトリウム５重量部を水
５重量部に溶解した以外は実施例５と同様の方法により
炭素材を得た。
脂１００重量部に対して水酸化ナトリウム５重量部を水
５重量部に溶解した以外は実施例５と同様の方法により
炭素材を得た。
【００１４】実施例４ 硬化条件を１００℃にて１０時間、１３０℃にて１０時
間、１５０℃にて１０時間、１８０℃にて１０時間、２
００℃にて１０時間行った以外は実施例２と同様の方法
により炭素材を得た。
間、１５０℃にて１０時間、１８０℃にて１０時間、２
００℃にて１０時間行った以外は実施例２と同様の方法
により炭素材を得た。
【００１５】実施例５ １００部のフェノール樹脂に１部の炭酸ナトリウム１重
量部を水５重量部に溶解した溶液を混合した後、以下、
実施例１と同様の方法により炭素材を得た。
量部を水５重量部に溶解した溶液を混合した後、以下、
実施例１と同様の方法により炭素材を得た。
【００１６】実施例６ １ｗｔ％水酸化ナトリウム触媒を用いたレゾール型フェ
ノール樹脂を用いた以外は実施例１と同様の手法により
炭素材を得た。
ノール樹脂を用いた以外は実施例１と同様の手法により
炭素材を得た。
【００１７】実施例７ ノボラック型フェノール樹脂を用いた以外は実施例２と
同様の方法により炭素材を得た。
同様の方法により炭素材を得た。
【００１８】比較例１ 人造黒鉛ＭＣＭＢを用いて比表面積、及び細孔容積の測
定を行った。
定を行った。
【００１９】以上の実施例１〜７、比較例１により得ら
れた炭素材ついて、比表面積及び又は細孔容積を求め
た。その結果を表１に示す。表１からもわかるように、
実施例で得られた炭素材は容易な方法により製造可能で
あり、酸素含有率比表面積及び又は細孔容積も任意に制
御することが可能である。
れた炭素材ついて、比表面積及び又は細孔容積を求め
た。その結果を表１に示す。表１からもわかるように、
実施例で得られた炭素材は容易な方法により製造可能で
あり、酸素含有率比表面積及び又は細孔容積も任意に制
御することが可能である。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に従うと、任意の細孔容積を有するフェノール樹脂炭素
材を、特殊な装置を用いることなく、容易に調製するこ
とが可能である。このようにして得られた酸素含有炭素
材は、電解用電極、コンデンサー用電極、活性炭、リチ
ウムイオン二次電池用負極として好適である。
に従うと、任意の細孔容積を有するフェノール樹脂炭素
材を、特殊な装置を用いることなく、容易に調製するこ
とが可能である。このようにして得られた酸素含有炭素
材は、電解用電極、コンデンサー用電極、活性炭、リチ
ウムイオン二次電池用負極として好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G046 CA04 CB02 CB05 CB09 CC01 CC08 HA03 HB02 HB05 HC01 4K011 AA02 AA04 AA11 AA16 AA23 DA01 5H050 AA15 AA19 BA06 BA15 CB07 GA02 GA11 HA07 HA14 HA20
Claims (5)
- 【請求項１】 熱硬化性樹脂を炭化又は硬化・炭化して
なる細孔容積０．１ｍｌ／ｇ以下の炭素材。 - 【請求項２】 熱硬化性樹脂がアルカリ成分を含有する
請求項１記載の炭素材。 - 【請求項３】 熱硬化性樹脂がフェノール樹脂である請
求項１又は２記載の炭素材。 - 【請求項４】 アルカリ成分がアルカリ金属化合物また
はアルカリ土類金属化合物である請求項１、２又は３記
載の炭素材。 - 【請求項５】 硬化反応に於ける硬化時間を１〜５０時
間、及び又は硬化温度を５０℃〜２３０℃で行うことに
より細孔容積を制御する請求項１記載の炭素材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000103299A JP2001287904A (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 炭素材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000103299A JP2001287904A (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 炭素材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001287904A true JP2001287904A (ja) | 2001-10-16 |
Family
ID=18617041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000103299A Pending JP2001287904A (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 炭素材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001287904A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007266158A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 電気二重層キャパシタ用炭素材及びその製造方法、これを含有する電気二重層キャパシタ |
| JP2009200014A (ja) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 二次電池用炭素材、二次電池用電極、および二次電池 |
| JP2017010929A (ja) * | 2015-06-18 | 2017-01-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電池用電極材料、および、電池 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09169512A (ja) * | 1995-12-22 | 1997-06-30 | Unitika Ltd | 炭素材料及びそれを用いた二次電池 |
| JPH1083807A (ja) * | 1996-09-05 | 1998-03-31 | Unitika Ltd | 非水リチウム二次電池 |
| JPH11322323A (ja) * | 1998-05-12 | 1999-11-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 炭素化合物及びその製造方法、並びに２次電池用電極 |
-
2000
- 2000-04-05 JP JP2000103299A patent/JP2001287904A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09169512A (ja) * | 1995-12-22 | 1997-06-30 | Unitika Ltd | 炭素材料及びそれを用いた二次電池 |
| JPH1083807A (ja) * | 1996-09-05 | 1998-03-31 | Unitika Ltd | 非水リチウム二次電池 |
| JPH11322323A (ja) * | 1998-05-12 | 1999-11-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 炭素化合物及びその製造方法、並びに２次電池用電極 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007266158A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 電気二重層キャパシタ用炭素材及びその製造方法、これを含有する電気二重層キャパシタ |
| JP2009200014A (ja) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 二次電池用炭素材、二次電池用電極、および二次電池 |
| JP2017010929A (ja) * | 2015-06-18 | 2017-01-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電池用電極材料、および、電池 |
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