JP2006096781A - Phenolic resin composition for carbon material, carbon material and its manufacturing method - Google Patents

Phenolic resin composition for carbon material, carbon material and its manufacturing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phenolic resin composition which can be applied to the negative electrode material of a lithium ion secondary cell and can obtain a carbon material to be used in the negative electrode of a highly efficient and large-capacity secondary cell, a carbon material obtained by the carbonization of this composition, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: The phenolic resin composition for a carbon material comprises a phenolic resin (A) and a compound (B) having reactivity with the phenolic hydroxy group of the phenolic resin, and the carbon material is obtained by subjecting this phenolic resin composition for a carbon material to heat treatment, and the method for manufacturing a carbon material comprises a step of subjecting this phenolic resin composition for a carbon material to heat treatment. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、炭素材用フェノール樹脂組成物、炭素材及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a phenol resin composition for a carbon material, a carbon material, and a method for producing the same.

現在、リチウムイオン二次電池の負極に使用されている材料としては、主として天然グラファイト、及び、人造グラファイトが挙げられる。この材料の特徴は、理論充放電容量が372mAh/gであり、充放電効率が90%以上と高いこと、また、難黒鉛化炭素材と比較して、密度が高いことが挙げられる。
グラファイトに関しては、電極密度を向上させるために様々な検討がなされており、燐片状、ミルド状、球状など、さまざまな形状を付与する検討がなされている。さらに、充放電効率を高めるなどの検討もなされているが、(例えば、特許文献1、非特許文献1参照。)更なる検討が必要とされている。
Currently, materials used for the negative electrode of lithium ion secondary batteries mainly include natural graphite and artificial graphite. The characteristics of this material include a theoretical charge / discharge capacity of 372 mAh / g, a charge / discharge efficiency as high as 90% or higher, and a higher density than a non-graphitizable carbon material.
With respect to graphite, various studies have been made to improve the electrode density, and studies have been made to give various shapes such as flakes, milleds, and spheres. Further studies have been made to increase the charge / discharge efficiency (for example, see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1), and further studies are required.

上記のように、グラファイトの理論充放電容量が372mAh/gであり、それ以上の充放電容量が得られないという問題点を解決するために、グラファイト以外の材料の検討も実施されている。具体的には、難黒鉛化炭素材料や、金属窒化物などが検討されている。これらの材料は放電容量が非常に高いことで知られている。
しかしながら、充放電効率が低いこと、及び、充放電を繰り返した際にサイクル劣化が大きいことが難点であり、更なる特性の向上が望まれている(例えば、特許文献2、特許文献3参照。)。
As described above, in order to solve the problem that the theoretical charge / discharge capacity of graphite is 372 mAh / g and a charge / discharge capacity higher than that is not obtained, studies on materials other than graphite have been conducted. Specifically, non-graphitizable carbon materials, metal nitrides, and the like have been studied. These materials are known for their very high discharge capacity.
However, it is difficult that the charge / discharge efficiency is low and the cycle deterioration is large when the charge / discharge is repeated, and further improvement in characteristics is desired (for example, see Patent Document 2 and Patent Document 3). ).

また、フェノール樹脂由来の炭素材料も、難黒鉛化炭素材料であるために上記と同様の問題を抱えている。また、特性向上の手法として難黒鉛化炭素材と易黒鉛化炭素材の複合等が試みられているが、未だ実用化に至っていないのが現状である。   Moreover, since the carbon material derived from a phenol resin is a non-graphitizable carbon material, it has the same problem as described above. Further, as a technique for improving the characteristics, a composite of a non-graphitizable carbon material and an easily graphitizable carbon material has been tried, but the actual situation has not yet been put to practical use.

特開平10−284061号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-284061 特開平9−293507号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-293507 特開平11−204105号公報JP-A-11-204105 J.Electrochem.Soc.,Vol.142,No.8,1995J. et al. Electrochem. Soc. , Vol. 142, no. 8, 1995

本発明は、リチウムイオン二次電池負極材に適用することができ、高効率、高容量である二次電池負極材に用いられる炭素材を得ることができる炭素材用フェノール樹脂組成物と、これを炭化処理してなる炭素材及びその製造方法を提供するものである。   The present invention can be applied to a lithium ion secondary battery negative electrode material, and can provide a carbon material used for a secondary battery negative electrode material having high efficiency and high capacity. A carbon material obtained by carbonizing and a method for producing the same is provided.

このような目的は、下記の本発明(1)〜(8)により達成される。
(1)フェノール樹脂(A)と、該フェノール樹脂のフェノール性水酸基と反応性を有する化合物(B)とを含有することを特徴とする炭素材用フェノール樹脂組成物。
(2)上記フェノール樹脂(A)と化合物(B)との重量配合比(A:B)が、95:5〜50:50である上記(1)に記載の炭素材用フェノール樹脂組成物。
(3)上記化合物(B)は、水酸基、カルボキシル基、アミド基、スルホン基、及び、エポキシ基から選ばれる1種以上を有するものである上記(1)又は(2)に記載の炭素材用フェノール樹脂組成物。
(4)上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の炭素材用フェノール樹脂組成物を熱処理してなることを特徴とする炭素材。
(5)上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の炭素材用フェノール樹脂組成物を熱処理する工程を含むことを特徴とする炭素材の製造方法。
(6)上記熱処理する工程は、
(a)上記炭素材用フェノール樹脂組成物に、第1の熱処理を行い、フェノール樹脂(A)と化合物(B)とを、その少なくとも一部において反応させ反応組成物とする工程と、
(b)上記反応組成物に、第2の熱処理を行い、炭素材とする工程と、
を含む上記(5)に記載の炭素材の製造方法。
(7)上記第1の熱処理は、100〜300℃で行うものである上記(6)に記載の炭素材の製造方法。
(8)上記第2の熱処理は、600〜1400℃で行うものである上記(6)又は(7)に記載の炭素材の製造方法。
Such an object is achieved by the following present inventions (1) to (8).
(1) A phenol resin composition for a carbon material comprising a phenol resin (A) and a compound (B) having reactivity with a phenolic hydroxyl group of the phenol resin.
(2) The phenol resin composition for carbon materials according to (1), wherein the weight blending ratio (A: B) of the phenol resin (A) and the compound (B) is 95: 5 to 50:50.
(3) The compound (B) has one or more types selected from a hydroxyl group, a carboxyl group, an amide group, a sulfone group, and an epoxy group, for the carbon material according to the above (1) or (2) Phenolic resin composition.
(4) A carbon material obtained by heat-treating the phenol resin composition for carbon material according to any one of (1) to (3).
(5) A method for producing a carbon material, comprising a step of heat-treating the phenol resin composition for a carbon material according to any one of (1) to (3).
(6) The heat treatment step includes
(A) A step of performing a first heat treatment on the phenolic resin composition for carbon material to react the phenolic resin (A) and the compound (B) in at least a part thereof to obtain a reaction composition;
(B) performing a second heat treatment on the reaction composition to form a carbon material;
The manufacturing method of the carbon material as described in said (5) containing.
(7) The carbon material manufacturing method according to (6), wherein the first heat treatment is performed at 100 to 300 ° C.
(8) The method for producing a carbon material according to (6) or (7), wherein the second heat treatment is performed at 600 to 1400 ° C.

本発明により、特に、二次電池負極材として用いた場合に、高充放電容量で充放電効率に優れる炭素材を得ることができる。   According to the present invention, in particular, when used as a secondary battery negative electrode material, a carbon material having a high charge / discharge capacity and excellent charge / discharge efficiency can be obtained.

以下に、本発明の炭素材用フェノール樹脂組成物、炭素材及びその製造方法について説明する。
本発明の炭素材用フェノール樹脂組成物(以下、単に「組成物」ということがある)は、フェノール樹脂(A)と、該フェノール樹脂のフェノール性水酸基と反応性を有する化合物(B)とを含有することを特徴とする。
また、本発明の炭素材は、上記本発明の組成物を熱処理してなることを特徴とする。
そして、本発明の炭素材の製造方法は、上記本発明の組成物を熱処理して炭素材を得る工程を含むことを特徴とする。
まず、本発明の組成物について詳細に説明する。
Below, the phenol resin composition for carbon materials of this invention, a carbon material, and its manufacturing method are demonstrated.
The phenol resin composition for carbon materials of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “composition”) comprises a phenol resin (A) and a compound (B) having reactivity with the phenolic hydroxyl group of the phenol resin. It is characterized by containing.
In addition, the carbon material of the present invention is obtained by heat-treating the composition of the present invention.
And the manufacturing method of the carbon material of this invention includes the process of heat-processing the said composition of this invention, and obtaining the carbon material.
First, the composition of the present invention will be described in detail.

本発明の組成物で用いられるフェノール樹脂(A)は、フェノール類とアルデヒド類とを公知の方法により反応させて得られるものであり、例えば、酸性触媒の存在下で反応させて得られるノボラック型フェノール樹脂、塩基性触媒の存在下で反応させて得られるレゾール型フェノール樹脂などが挙げられ、これらを単独又は併せて用いることができる。   The phenol resin (A) used in the composition of the present invention is obtained by reacting phenols and aldehydes by a known method, for example, a novolak type obtained by reacting in the presence of an acidic catalyst. Examples thereof include a phenol resin and a resol type phenol resin obtained by reacting in the presence of a basic catalyst, and these can be used alone or in combination.

上記フェノール樹脂の合成に用いられるフェノール類としては特に限定されないが、例えば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール等のクレゾール、2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、2,6−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール等のキシレノール、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール等のエチルフェノール、イソプロピルフェノール、ブチルフェノール、p−tert−ブチルフェノール等のブチルフェノール、p−tert−アミルフェノール、p−オクチルフェノール、p−ノニルフェノール、p−クミルフェノール等のアルキルフェノール、フルオロフェノール、クロロフェノール、ブロモフェノール、ヨードフェノール等のハロゲン化フェノール、p−フェニルフェノール、アミノフェノール、ニトロフェノール、ジニトロフェノール、トリニトロフェノール等の1価フェノール置換体、および1−ナフトール、2−ナフトール等の1価のフェノール類、レゾルシン、アルキルレゾルシン、ピロガロール、カテコール、アルキルカテコール、ハイドロキノン、アルキルハイドロキノン、フロログルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ジヒドロキシナフタリン、およびその異性体等の多価フェノール類が挙げられる。これらを単独または2種類以上組み合わせて使用することができる。   Although it does not specifically limit as phenols used for the synthesis | combination of the said phenol resin, For example, cresol, such as a phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2, 5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, xylenol such as 3,5-xylenol, ethylphenol such as o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, isopropylphenol, butylphenol, p -Butylphenol such as tert-butylphenol, p-tert-amylphenol, p-octylphenol, p-nonylphenol, alkylphenols such as p-cumylphenol, fluorophenol, chlorophenol, bromophenol, iodine Halogenated phenols such as dephenol, monovalent phenol substitutes such as p-phenylphenol, aminophenol, nitrophenol, dinitrophenol and trinitrophenol, and monovalent phenols such as 1-naphthol and 2-naphthol, resorcin And polyhydric phenols such as alkylresorcin, pyrogallol, catechol, alkylcatechol, hydroquinone, alkylhydroquinone, phloroglucin, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, dihydroxynaphthalene, and isomers thereof. These can be used alone or in combination of two or more.

また、上記フェノール樹脂の合成に用いられるアルデヒド類としては特に限定されないが、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ポリオキシメチレン、クロラール、ヘキサメチレンテトラミン、フルフラール、グリオキザール、n−ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、テトラオキシメチレン、フェニルアセトアルデヒド、o−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド等が挙げられる。これらを単独または2種類以上組み合わせて使用することができる。   The aldehydes used for the synthesis of the phenol resin are not particularly limited. For example, formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, polyoxymethylene, chloral, hexamethylenetetramine, furfural, glyoxal, n-butyl. Examples include aldehyde, caproaldehyde, allyl aldehyde, benzaldehyde, crotonaldehyde, acrolein, tetraoxymethylene, phenylacetaldehyde, o-tolualdehyde, salicylaldehyde and the like. These can be used alone or in combination of two or more.

ノボラック型フェノール樹脂を用いる場合は、樹脂とともに硬化剤を使用することができる。硬化剤としては特に限定されないが、例えば、ヘキサメチレンテトラミン、トリオキサン、パラホルムアルデヒド等のアルデヒド源、アミン系硬化剤、酸触媒、レゾール樹脂等が挙げられる。
硬化剤の使用量は特に限定されないが、通常、フェノール樹脂100重量部に対して、0.1〜20重量部使用することができる。
When a novolac type phenol resin is used, a curing agent can be used together with the resin. Although it does not specifically limit as a hardening | curing agent, For example, aldehyde sources, such as a hexamethylenetetramine, a trioxane, and paraformaldehyde, an amine type hardening | curing agent, an acid catalyst, a resole resin etc. are mentioned.
Although the usage-amount of a hardening | curing agent is not specifically limited, Usually, 0.1-20 weight part can be used with respect to 100 weight part of phenol resins.

本発明の組成物は、上記フェノール樹脂のフェノール性水酸基と反応性を有する化合物(B)(以下、単に「化合物(B)ということがある」を含有することを特徴とする。   The composition of the present invention is characterized in that it contains a compound (B) having reactivity with the phenolic hydroxyl group of the phenol resin (hereinafter, sometimes simply referred to as “compound (B)”).

このような化合物(B)としては特に限定されないが、分子内に水酸基、カルボキシル基、アミド基、スルホン基、及び、エポキシ基から選ばれる1種以上を有するものを好適に用いることができる。   Although it does not specifically limit as such a compound (B), The thing which has 1 or more types chosen from a hydroxyl group, a carboxyl group, an amide group, a sulfone group, and an epoxy group in a molecule | numerator can be used suitably.

分子内に水酸基を有する化合物としては例えば、α−ナフトール、β−ナフトールなどの多環芳香系アルコール類、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、デカンジオール、ピナコール、グリセリンなどの多価アルコール類、およびその異性体、また、ヘキシルアルコール、シクロヘキサノール、オクチルアルコール、デシルアルコール、ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリンアルコールなどの高沸点鎖状アルコール類を挙げることができる。   Examples of the compound having a hydroxyl group in the molecule include polycyclic aromatic alcohols such as α-naphthol and β-naphthol, ethylene glycol, propanediol, butanediol, pentanediol, hexanediol, decanediol, pinacol, glycerin and the like. Examples thereof include polyhydric alcohols and isomers thereof, and high-boiling chain alcohols such as hexyl alcohol, cyclohexanol, octyl alcohol, decyl alcohol, lauryl alcohol, cetyl alcohol, and stearic alcohol.

分子内にカルボキシル基を有する化合物としては例えば、コハク酸、アジピン酸、テレフタレート酸、イソフタル酸、ピロメリット酸などのカルボン酸類、及びこれらの無水物を挙げることができる。   Examples of the compound having a carboxyl group in the molecule include carboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, terephthalate acid, isophthalic acid and pyromellitic acid, and anhydrides thereof.

分子内にアミド基を有する化合物としては例えば、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、アニリン、メラミン、アミノフェノール、サリチルアミド、ベンゼンスルホンアミドなどのアミド類、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジエチルアミノプロピルアミンなどのポリアミド類などを挙げることができる。   Examples of compounds having an amide group in the molecule include amides such as acetamide, dimethylformamide, aniline, melamine, aminophenol, salicylamide, benzenesulfonamide, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, diethylaminopropylamine, etc. The polyamides can be mentioned.

分子内にスルホン基を有する化合物としては例えば、p‐トルエンスルホン酸、o‐トルエンスルホン酸、ナフタリン-β-スルホン酸、ベンゼンスルホン酸、スチレンスルホン酸などを挙げることができる。   Examples of the compound having a sulfone group in the molecule include p-toluenesulfonic acid, o-toluenesulfonic acid, naphthalene-β-sulfonic acid, benzenesulfonic acid, and styrenesulfonic acid.

分子内にエポキシ基を有する化合物としては例えば、エピクロロヒドリン、エピクロロヒドリンとビスフェノールA又はFより合成される各種エポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフェノール型エポキシ樹脂、テトラヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、ポリオレフィン型エポキシ樹脂などを挙げることができる。   Examples of the compound having an epoxy group in the molecule include epichlorohydrin, various epoxy resins synthesized from epichlorohydrin and bisphenol A or F, halogenated bisphenol epoxy resin, tetrahydroxyphenylmethane epoxy resin, polyolefin Type epoxy resin.

上記化合物(B)の中でも、フェノール樹脂に対する相溶性が良好で、フェノール樹脂の水酸基と反応性が良好であるものを特に好ましく用いることができる。このような化合物(B)としては、コハク酸、アジピン酸、無水ピロメリット酸、テレフタレート酸、p‐トルエンスルホン酸、アミノフェノール、β−ナフトール、ベンゼンスルホンアミドなどを挙げることができる。 Among the above compounds (B), those having good compatibility with the phenol resin and good reactivity with the hydroxyl group of the phenol resin can be particularly preferably used. Examples of such a compound (B) include succinic acid, adipic acid, pyromellitic anhydride, terephthalate acid, p-toluenesulfonic acid, aminophenol, β-naphthol, and benzenesulfonamide.

本発明の組成物においては、上記化合物(B)をフェノール樹脂(A)とともに用いることにより、以下の効果を発現できると考えられる。
まず、化合物(B)はフェノール樹脂(A)のフェノール性水酸基と反応性を有する。これにより、本発明の組成物を熱処理する工程において、フェノール樹脂(A)のフェノール性水酸基と化合物(B)とがその少なくとも一部において反応し、より安定で均一性の高い反応組成物とすることができると考えられる。
そして、上記反応組成物は、更なる熱処理により、フェノール樹脂(A)の縮合体を基本構造とする炭素材表面に多数の細孔を形成することができる。ここで形成された細孔は、フェノール樹脂(A)と反応した化合物(B)に由来する構造の一部が、分解して揮発することにより形成されたものと考えられる。このようにして形成された細孔の細孔径は、化合物(B)の分解により生じた揮発性物質の分子径に支配され、また、細孔容積量は化合物(B)の配合量に依存すると考えられる。そして、フェノール樹脂(A)に対して化合物(B)を均一に分散させることで、より均一な細孔径を有する細孔を多く生成させることができると考えられる。
そして、このように均一化され選択的に形成された細孔は、得られた炭素材を二次電池用負極材として用いた場合に、リチウムイオンの挿入、脱離に好適なものとすることができ、これにより、良好な充放電特性を付与することができると考えられる。
一方、化合物(B)の代わりに、フェノール樹脂(A)のフェノール性水酸基と反応性を有さない添加剤を用いた場合には、組成物中における添加剤の均一分散性が低下することがあり、さらに、熱処理によってこの添加剤がその分子単位もしくは分子の凝集単位で揮発するため、得られる炭素材表面、および内部に形成される細孔径は均一ではなくなると考えられる。このような炭素材は、リチウムイオンの挿入・脱離に好適なものではなく、二次電池用負極材として用いた場合には好ましい炭素材となりにくいと考えられる。
In the composition of this invention, it is thought that the following effects can be expressed by using the said compound (B) with a phenol resin (A).
First, the compound (B) has reactivity with the phenolic hydroxyl group of the phenol resin (A). Thereby, in the process of heat-treating the composition of the present invention, the phenolic hydroxyl group of the phenol resin (A) reacts with at least a part of the compound (B) to obtain a more stable and highly uniform reaction composition. It is considered possible.
And the said reaction composition can form many pores in the carbon material surface which makes the condensate of a phenol resin (A) a basic structure by the further heat processing. The pores formed here are considered to be formed by decomposition and volatilization of a part of the structure derived from the compound (B) reacted with the phenol resin (A). The pore diameter of the pores thus formed is governed by the molecular diameter of the volatile substance generated by the decomposition of the compound (B), and the pore volume depends on the compounding amount of the compound (B). Conceivable. And it is thought that many pores with a more uniform pore diameter can be produced | generated by disperse | distributing a compound (B) uniformly with respect to a phenol resin (A).
The uniform and selectively formed pores should be suitable for insertion and desorption of lithium ions when the obtained carbon material is used as a negative electrode material for a secondary battery. Thus, it is considered that good charge / discharge characteristics can be imparted.
On the other hand, when an additive having no reactivity with the phenolic hydroxyl group of the phenol resin (A) is used instead of the compound (B), the uniform dispersibility of the additive in the composition may decrease. Furthermore, since this additive volatilizes in the molecular unit or molecular aggregation unit by the heat treatment, it is considered that the pore diameter formed on the surface of the obtained carbon material and inside thereof is not uniform. Such a carbon material is not suitable for insertion / extraction of lithium ions, and when used as a negative electrode material for a secondary battery, it is considered difficult to become a preferable carbon material.

本発明の組成物において、フェノール樹脂(A)と化合物(B)との重量配合比(A:B)としては特に限定されないが、95:5〜50:50であることが好ましく、さらに好ましくは95:5〜70:30である。配合比はフェノール樹脂(A)及び化合物(B)の種類によって最適な範囲を適宜選択することができるが、反応当量比で、フェノール樹脂(A)が有するフェノール性水酸基よりも少ない量の化合物(B)を配合することが好ましい。
これにより、組成物を熱処理する工程において、炭素材表面に好適な細孔を好適量形成することができる。化合物(B)の配合割合が上記下限値より少ないと、細孔形成が充分に促進されないことがある。一方、上記上限値より多いと、細孔形成を促進させることはできるが、組成物中の揮発成分の割合が高くなり、炭素材の収率(炭化収率)が低下するようになるため、経済的ではないことがある。
In the composition of the present invention, the weight ratio (A: B) of the phenol resin (A) and the compound (B) is not particularly limited, but is preferably 95: 5 to 50:50, more preferably 95: 5 to 70:30. The mixing ratio can be appropriately selected within the optimum range depending on the types of the phenol resin (A) and the compound (B), but the reaction equivalent ratio is less than the phenolic hydroxyl group possessed by the phenol resin (A) ( B) is preferably blended.
Thereby, in the process of heat-treating the composition, a suitable amount of pores suitable for the carbon material surface can be formed. When the compounding ratio of the compound (B) is less than the lower limit, pore formation may not be sufficiently promoted. On the other hand, when the amount is larger than the above upper limit value, pore formation can be promoted, but the ratio of volatile components in the composition increases, and the yield of carbon material (carbonization yield) decreases. It may not be economical.

本発明の組成物の調製方法としては特に限定されないが、例えば、
(1)フェノール樹脂(A)と化合物(B)とを、いずれも固形形態のものを用い、これらを別々あるいは同時に粉砕混合する方法、
(2)フェノール樹脂(A)と化合物(B)とを、ともに溶解する溶剤に溶解させて混合する方法、
(3)フェノール樹脂(A)と化合物(B)とを、いずれの融点よりも高い温度で加温して溶融混合する方法、
(4)フェノール樹脂(A)を合成中、あるいは合成後に、化合物(B)を添加する方法、
などを挙げることができる。
Although it does not specifically limit as a preparation method of the composition of this invention, For example,
(1) A method in which both the phenol resin (A) and the compound (B) are in solid form, and these are separately or simultaneously pulverized and mixed.
(2) A method in which the phenol resin (A) and the compound (B) are dissolved and mixed in a solvent that dissolves both,
(3) A method in which the phenol resin (A) and the compound (B) are heated and melt-mixed at a temperature higher than any melting point,
(4) A method of adding the compound (B) during or after the synthesis of the phenol resin (A),
And so on.

次に、本発明の炭素材とその製造方法について詳細に説明する。
本発明の炭素材は、上記本発明の組成物を熱処理してなるものである。
本発明の炭素材の製造方法は、上記本発明の組成物を熱処理する工程を含むことを特徴とする。
そして、上記熱処理する工程は、
(a)上記組成物に、第1の熱処理を行い、フェノール樹脂(A)と化合物(B)とを、その少なくとも一部において反応させ反応組成物とする工程と、
(b)上記反応組成物に、第2の熱処理を行い、炭素材とする工程と、
を含むことが好ましい。
Next, the carbon material of the present invention and the manufacturing method thereof will be described in detail.
The carbon material of the present invention is obtained by heat-treating the composition of the present invention.
The method for producing a carbon material of the present invention includes a step of heat-treating the composition of the present invention.
And the heat-treating step includes
(A) performing the first heat treatment on the composition, and reacting the phenol resin (A) and the compound (B) in at least a part thereof to obtain a reaction composition;
(B) performing a second heat treatment on the reaction composition to form a carbon material;
It is preferable to contain.

まず、本発明の炭素材の製造方法においては、
(a)上記組成物に、第1の熱処理を行い、フェノール樹脂(A)と化合物(B)とを、その少なくとも一部において反応させ反応組成物とする。
First, in the method for producing a carbon material of the present invention,
(A) The composition is subjected to a first heat treatment, and the phenol resin (A) and the compound (B) are reacted at least in part to obtain a reaction composition.

上記(a)工程における第1の熱処理の条件としては特に限定されないが、温度は100〜300℃で行うことが好ましい。さらに好ましくは150〜200℃である。これにより、フェノール樹脂(A)のフェノール性水酸基と、化合物(B)とを反応させることができるとともに、組成物としての均一性を高めることができる。
この温度が上記下限値未満では、反応速度が遅くなったり、組成物としての均一性が充分ではなくなったりすることがある。一方、上記上限値を越えると、フェノール樹脂(A)、化合物(B)とも、分解が起こりやすくなる。
この第1の熱処理を行う時間としては特に限定されないが、通常、1〜15時間で行うことができる。
また、第1の熱処理を行う雰囲気は、大気中、不活性ガス雰囲気中、及び、真空中など、いずれの条件でも行うことができる。
Although it does not specifically limit as conditions of the 1st heat processing in the said (a) process, It is preferable to carry out temperature at 100-300 degreeC. More preferably, it is 150-200 degreeC. Thereby, while being able to react the phenolic hydroxyl group of a phenol resin (A) and a compound (B), the uniformity as a composition can be improved.
If this temperature is less than the said lower limit, reaction rate may become slow or the uniformity as a composition may become insufficient. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, both the phenol resin (A) and the compound (B) are likely to be decomposed.
Although it does not specifically limit as time to perform this 1st heat processing, Usually, it can carry out in 1 to 15 hours.
In addition, the atmosphere in which the first heat treatment is performed can be performed under any conditions such as in the air, in an inert gas atmosphere, and in a vacuum.

なお、フェノール樹脂(A)の硬化は、化合物(B)との反応後に実施するか、化合物(B)との反応と実質同時に実施することが好ましい。
具体的には、フェノール樹脂(A)としてノボラック型フェノール樹脂を用いる場合は、まず、ノボラック型フェノール樹脂と化合物(B)との混合物を調製し、上記第1の熱処理により反応組成物とした後、硬化剤であるヘキサメチレンテトラミンを混合することが好ましい。そして、ノボラック型フェノール樹脂の硬化は、この後さらに熱処理を行うことにより実施してもよいし、(b)工程において実施することもできる。
また、自硬性のレゾール型フェノール樹脂を用いる場合は、レゾール型フェノール樹脂と化合物(B)との混合物を調製し、上記第1の熱処理により、レゾール型フェノール樹脂と化合物(B)との反応と同時にレゾール型フェノール樹脂の硬化を行うことが好ましい。
In addition, it is preferable to implement hardening of a phenol resin (A) after reaction with a compound (B), or to implement substantially simultaneously with reaction with a compound (B).
Specifically, when a novolak type phenol resin is used as the phenol resin (A), first, a mixture of the novolak type phenol resin and the compound (B) is prepared, and the reaction composition is obtained by the first heat treatment. It is preferable to mix hexamethylenetetramine as a curing agent. And hardening of a novolak-type phenol resin may be implemented by heat-processing further after this, and can also be implemented in a (b) process.
When using a self-hardening resol type phenol resin, a mixture of the resol type phenol resin and the compound (B) is prepared, and the reaction between the resol type phenol resin and the compound (B) is performed by the first heat treatment. It is preferable to simultaneously cure the resol type phenolic resin.

次に、本発明の製造方法においては、
(b)上記反応組成物に、第2の熱処理を行い、炭素材とする。
Next, in the production method of the present invention,
(B) The reaction composition is subjected to a second heat treatment to obtain a carbon material.

上記(a)工程で得られた反応組成物に、第2の熱処理を行う条件としては特に限定されないが、温度は600〜1400℃で行うことが好ましい。さらに好ましくは1100〜1300℃である。
これにより、負極材に用いた場合に良好な特性を有する炭素材を得ることができる。温度が上記下限値未満では、炭素材中にヘテロ原子や含酸素官能基などが多数存在するようになり、これにより、不可逆容量が増加して充放電特性が低下する原因となることがある。一方、上記上限値を超えると、不可逆容量は低下するが、可逆容量も低下し、二次電池として当該負極材を用いた場合にエネルギー密度が低下することがある。
Although it does not specifically limit as conditions which perform 2nd heat processing to the reaction composition obtained at the said (a) process, It is preferable to carry out temperature at 600-1400 degreeC. More preferably, it is 1100-1300 degreeC.
Thereby, the carbon material which has a favorable characteristic when it uses for a negative electrode material can be obtained. If the temperature is less than the above lower limit value, a large number of heteroatoms, oxygen-containing functional groups, and the like are present in the carbon material, which may increase the irreversible capacity and lower the charge / discharge characteristics. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the irreversible capacity decreases, but the reversible capacity also decreases, and the energy density may decrease when the negative electrode material is used as a secondary battery.

また、昇温速度は特に限定されないが、通常、50〜200℃/時で昇温を行うことができる。冷却速度についても特に限定されないが、通常、50〜400℃/時で冷却を行うことができる。   Moreover, although the rate of temperature increase is not particularly limited, the temperature can be normally increased at 50 to 200 ° C./hour. Although it does not specifically limit about a cooling rate, Usually, it can cool at 50-400 degreeC / hour.

この第2の熱処理を行う時間としては特に限定されないが、0.1〜15時間で行うことができる。
また、第2の熱処理を行う雰囲気は、一酸化炭素、窒素又はヘリウム、また、微量の水素、酸素を混合した不活性雰囲気下、で実施することが好ましい。なお、不活性雰囲気下を開放する温度は、室温〜100℃とすることができる。
Although it does not specifically limit as time to perform this 2nd heat processing, It can carry out for 0.1 to 15 hours.
In addition, the atmosphere for performing the second heat treatment is preferably performed in an inert atmosphere in which carbon monoxide, nitrogen, or helium, and a minute amount of hydrogen or oxygen is mixed. In addition, the temperature which open | releases an inert atmosphere can be made into room temperature-100 degreeC.

本発明の炭素材の製造方法においては、上記(a)(b)工程のほか、例えば、(a)工程後、あるいは、(b)工程後に、得られたものを粉砕して微粒化する工程を有することができる。   In the method for producing a carbon material of the present invention, in addition to the steps (a) and (b), for example, after the step (a) or after the step (b), the obtained product is pulverized and atomized. Can have.

以上に説明したように、本発明の組成物を用いることにより、高効率、高容量である二次電池負極材に好適に用いられる炭素材を得ることができる。   As described above, by using the composition of the present invention, it is possible to obtain a carbon material that is suitably used for a secondary battery negative electrode material having high efficiency and high capacity.

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、比較例で示される「部」及び「%」は、初期充放電効率の算出を除き、全て「重量部」及び「重量%」とする。 Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. However, the present invention is not limited to the examples. Further, “parts” and “%” shown in the examples and comparative examples are all “parts by weight” and “% by weight” except for the calculation of the initial charge / discharge efficiency.

(実施例1)
市販のレゾール型フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製・「PR−50087」)950部と、化合物(B)としてアジピン酸50部とをメタノール1000部に溶解混合して組成物を得た。
得られた組成物を、150℃のオーブン中で3時間、第1の熱処理を行いながらメタノールを揮発除去させた後、常温まで冷却し、卓上粉砕機を用いて平均粒径が10μm程度になるまで粉砕を行い、粉末状の反応組成物を得た。
得られた反応組成物を、窒素雰囲気下にて100℃/時で昇温して、1200℃に到達した後、3時間維持して第2の熱処理を行い、炭素材を得た。
Example 1
950 parts of a commercially available resol type phenolic resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., “PR-50087”) and 50 parts of adipic acid as compound (B) were dissolved and mixed in 1000 parts of methanol to obtain a composition.
The obtained composition was subjected to a first heat treatment in an oven at 150 ° C. for 3 hours to volatilize and remove methanol, then cooled to room temperature, and an average particle size of about 10 μm using a table grinder. To obtain a powdery reaction composition.
The obtained reaction composition was heated at 100 ° C./hour in a nitrogen atmosphere, reached 1200 ° C., and maintained for 3 hours to perform a second heat treatment to obtain a carbon material.

(実施例2)
市販のレゾール型フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製・「PR−50087」)850部と、化合物(B)としてアジピン酸150部とをメタノール1000部に溶解混合して組成物を得た。
これ以降は、実施例1と同様にして炭素材を得た。
(Example 2)
850 parts of a commercially available resol type phenol resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., “PR-50087”) and 150 parts of adipic acid as compound (B) were dissolved and mixed in 1000 parts of methanol to obtain a composition.
Thereafter, a carbon material was obtained in the same manner as in Example 1.

(実施例3)
市販のレゾール型フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製・「PR−50087」)700部と、化合物(B)としてアジピン酸300部とをメタノール1000部に溶解混合して組成物を得た。
これ以降は、実施例1と同様にして炭素材を得た。
(Example 3)
700 parts of a commercially available resol type phenol resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., “PR-50087”) and 300 parts of adipic acid as the compound (B) were dissolved and mixed in 1000 parts of methanol to obtain a composition.
Thereafter, a carbon material was obtained in the same manner as in Example 1.

(実施例4)
市販のノボラック型フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製・「PR−50731」)950部と、化合物(B)としてβ‐ナフトール50部とを3Lの密閉型耐圧加熱装置(オートクレーブ)へ入れて、300℃にて3時間加熱溶融混合させながら、第1の熱処理を行った。
得られたものと、ヘキサメチレンテトラミン100部とを粉砕混合した後、150℃のオーブン中で3時間熱処理を行った後、常温まで冷却し、卓上粉砕機を用いて平均粒径が10μm程度になるまで粉砕を行い、粉末状の反応組成物を得た。
これ以降は、実施例1と同様にして炭素材を得た。
Example 4
950 parts of a commercially available novolac-type phenolic resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., “PR-50731”) and 50 parts of β-naphthol as a compound (B) were placed in a 3 L sealed pressure-resistant heating apparatus (autoclave), 300 The first heat treatment was performed while being melted and mixed at 3 ° C. for 3 hours.
The obtained product and 100 parts of hexamethylenetetramine were pulverized and mixed, then heat-treated in an oven at 150 ° C. for 3 hours, cooled to room temperature, and an average particle size of about 10 μm using a desktop pulverizer. This was pulverized until a powdery reaction composition was obtained.
Thereafter, a carbon material was obtained in the same manner as in Example 1.

(実施例5)
市販のノボラック型フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製・「PR−50731」)850部と、化合物(B)としてジエチルアミノプロピルアミン(関東化学社製)150部とをエタノール1000部に溶解混合して組成物を得た。
得られた組成物を、150℃のオーブン中で3時間、第1の熱処理を行いながらエタノールを揮発除去させた後、常温まで冷却し、卓上粉砕機を用いて平均粒径が10μm程度になるまで粉砕を行い、粉末状の反応組成物を得た。
得られた反応組成物を、窒素雰囲気下にて100℃/時で昇温して、1200℃に到達した後、3時間維持して第2の熱処理を行い、炭素材を得た。
(Example 5)
850 parts of a commercially available novolac type phenolic resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., “PR-50731”) and 150 parts of diethylaminopropylamine (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) as a compound (B) are dissolved and mixed in 1000 parts of ethanol. I got a thing.
The obtained composition was subjected to a first heat treatment in an oven at 150 ° C. for 3 hours to volatilize and remove ethanol, then cooled to room temperature, and an average particle size of about 10 μm using a table grinder. To obtain a powdery reaction composition.
The obtained reaction composition was heated at 100 ° C./hour in a nitrogen atmosphere, reached 1200 ° C., and maintained for 3 hours to perform a second heat treatment to obtain a carbon material.

(実施例6)
市販のノボラック型フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製・「PR−50731」)700部と、化合物(B)としてジエチルアミノプロピルアミン(関東化学社製)300部とをエタノール1000部に溶解混合して組成物を得た。
これ以降は、実施例5と同様にして炭素材を得た。
(Example 6)
Composition by dissolving 700 parts of a commercially available novolac-type phenolic resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., “PR-50731”) and 300 parts of diethylaminopropylamine (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) as a compound (B) in 1000 parts of ethanol. I got a thing.
Thereafter, a carbon material was obtained in the same manner as in Example 5.

(実施例7)
市販のノボラック型フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製・「PR−50731」)850部と、化合物(B)として無水ピロメリット酸(関東化学社製)150部とを3Lの密閉型耐圧加熱装置(オートクレーブ)へ入れて、300℃にて加熱溶融混合させながら、第1の熱処理を行った。
得られたものと、ヘキサメチレンテトラミン100部とを粉砕混合した後、150℃のオーブン中で3時間熱処理を行った後、常温まで冷却し、卓上粉砕機を用いて平均粒径が10μm程度になるまで粉砕を行い、粉末状の反応組成物を得た。
これ以降は、実施例1と同様にして炭素材を得た。
(Example 7)
850 parts of a commercially available novolac type phenol resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., “PR-50731”) and 150 parts of pyromellitic anhydride (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) as a compound (B) are sealed in a 3 L sealed pressure heating apparatus ( The first heat treatment was performed while being melted and mixed at 300 ° C. in an autoclave.
The obtained product and 100 parts of hexamethylenetetramine were pulverized and mixed, then heat-treated in an oven at 150 ° C. for 3 hours, cooled to room temperature, and an average particle size of about 10 μm using a desktop pulverizer. This was pulverized until a powdery reaction composition was obtained.
Thereafter, a carbon material was obtained in the same manner as in Example 1.

(比較例1)
化合物(B)を配合せず、市販のレゾール型フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製・「PR−50087」)1000部を用い、これを150℃のオーブン中で3時間熱処理した。その後、卓上粉砕機を用いて平均粒径が10μmになるまで粉砕を行った。
得られた粉砕物を、窒素雰囲気下にて100℃/時で昇温して、1200℃に到達した後3時間維持して炭化処理を行い、炭素材を得た。
(Comparative Example 1)
Without compounding the compound (B), 1000 parts of a commercially available resol type phenol resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., “PR-50087”) was used and heat-treated in an oven at 150 ° C. for 3 hours. Then, it grind | pulverized until the average particle diameter became 10 micrometers using the desktop grinder.
The obtained pulverized product was heated at 100 ° C./hour in a nitrogen atmosphere, and after reaching 1200 ° C., maintained for 3 hours for carbonization to obtain a carbon material.

(比較例2)
化合物(B)を配合せず、市販のノボラック型フェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製・「PR−50731」)1000部に対して、ヘキサメチレンテトラミン100部を粉砕混合したものを用いた以外は、比較例1と同様の方法で炭素材を得た。
(Comparative Example 2)
Except for using 1000 parts of hexamethylenetetramine crushed and mixed with 1000 parts of a commercially available novolak type phenolic resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., “PR-50731”) without compounding the compound (B), A carbon material was obtained in the same manner as in Comparative Example 1.

(炭素材の評価)
1.炭化収率
実施例における反応組成物について、第2の熱処理前後の重量から、下記式により算出した。
炭化収率(%)=(第2の熱処理後の重量/第2の熱処理前の重量)×100
また、比較例においては、炭化処理前後の終了から、下記式により算出した。
炭化収率(%)=(炭化処理後の重量/炭化処理前の重量)×100
(Evaluation of carbon materials)
1. Carbonization yield About the reaction composition in an Example, it computed with the following formula from the weight before and behind 2nd heat processing.
Carbonization yield (%) = (weight after second heat treatment / weight before second heat treatment) × 100
Moreover, in the comparative example, it computed with the following formula from the completion | finish before and behind carbonization.
Carbonization yield (%) = (weight after carbonization / weight before carbonization) × 100

2.電池特性の評価
(1)正極の作製
正極活物質としてコバルト酸リチウム(LiCoO2)を用い、これにアセチレンブラックとポリビニリデンフルオライド(PVDf)とをそれぞれ5%の割合で配合し、さらに、希釈溶媒としてN−メチル−2−ピロリドンを適量加えて混合し、スラリー状の正極混合物を調製した。
この正極スラリー状混合物を25μmのアルミ箔の両面に塗布し、その後、110℃で1時間真空乾燥した。真空乾燥後、ロールプレスによって電極を加圧成形した。これを幅40mmで長さ280mmの大きさに切り出し正極を作製した。この正極の両端10mmの部分はアルミ箔が露出しており、この一方に正極タブを圧着した。
2. Evaluation of battery characteristics (1) Preparation of positive electrode Lithium cobaltate (LiCoO 2 ) was used as a positive electrode active material, and acetylene black and polyvinylidene fluoride (PVDf) were blended at a ratio of 5%, respectively, and further diluted. An appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent was added and mixed to prepare a slurry-like positive electrode mixture.
This positive electrode slurry-like mixture was applied to both sides of a 25 μm aluminum foil, and then vacuum dried at 110 ° C. for 1 hour. After vacuum drying, the electrode was pressure-formed by a roll press. This was cut into a size of 40 mm in width and 280 mm in length to produce a positive electrode. Aluminum foil was exposed at the 10 mm both ends of the positive electrode, and a positive electrode tab was pressure-bonded to one side.

(2)負極の作製
上記で得られた炭素材を用い、これに対して結合剤としてポリフッ化ビニリデン10%、アセチレンブラック3%の割合でそれぞれ配合し、さらに、希釈溶媒としてN−メチル−2−ピロリドンを適量加え混合し、スラリー状の負極混合物を調製した。
この負極スラリー状混合物を10μmの銅箔の両面に塗布し、その後、110℃で1時間真空乾燥した。真空乾燥後、ロールプレスによって電極を加圧成形した。これを幅40mmで長さ290mmの大きさに切り出し負極を作製した。この負極の両端10mmの部分は銅箔が露出しており、この一方に負極タブを圧着した。
(2) Production of Negative Electrode The carbon material obtained above was used and blended in a proportion of 10% polyvinylidene fluoride and 3% acetylene black as a binder, and N-methyl-2 as a diluent solvent. -An appropriate amount of pyrrolidone was added and mixed to prepare a slurry-like negative electrode mixture.
This negative electrode slurry mixture was applied to both sides of a 10 μm copper foil, and then vacuum dried at 110 ° C. for 1 hour. After vacuum drying, the electrode was pressure-formed by a roll press. This was cut into a size of 40 mm in width and 290 mm in length to produce a negative electrode. The copper foil was exposed at the 10 mm both ends of the negative electrode, and a negative electrode tab was pressure-bonded to this one.

(3)二次電池の作製
上記正極、セパレータ(ポリプロピレン製多孔質フィルム:幅45mm、厚さ25μm)、上記負極、セパレータ、上記正極…の順で上記負極が外側になるよう渦巻き状に捲回して電極を作製した。作製した電極を単三型の電池缶に挿入して、負極タブを缶底と溶接した。さらに、電解液としてエチレンカーボネートとジエチレンカーボネートの混合液(体積比が1:1)に、過塩素酸リチウムを1[モル/リットル]の濃度で溶解させたものを用意し、これを上記電池缶内に注入した後、正極タブを正極蓋に溶接し、正極蓋をしめ付けて二次電池を作製した。
(3) Production of secondary battery The positive electrode, the separator (polypropylene porous film: width 45 mm, thickness 25 μm), the negative electrode, the separator, the positive electrode, and so on are wound in a spiral shape so that the negative electrode is on the outside. Thus, an electrode was produced. The produced electrode was inserted into an AA type battery can, and the negative electrode tab was welded to the bottom of the can. Further, an electrolytic solution prepared by dissolving lithium perchlorate at a concentration of 1 [mol / liter] in a mixed solution of ethylene carbonate and diethylene carbonate (volume ratio is 1: 1) is prepared. Then, the positive electrode tab was welded to the positive electrode cover, and the positive electrode cover was attached to produce a secondary battery.

(4)評価
充電容量については、充電時の電流密度を25mA/gとして定電流充電を行い、電位が0Vに達した時点から、0Vで定電圧充電を行い、電流密度が1.25mA/gになるまでに充電した電気量を充電容量とした。
一方、放電容量については、放電時の電流密度も25mA/gとして定電流放電を行い、電位が2.5Vに達した時点から、2.5Vで定電圧放電を行い、電流密度が1.25mA/gになるまでに放電した電気量を放電容量とした。
上記各々の1サイクル目の充電容量を初期充電容量、放電容量を初期放電容量といい、両者の比率(初期放電容量/初期充電容量)を初期充放電効率とした。
(4) Evaluation Regarding the charging capacity, constant current charging is performed with the current density at the time of charging being 25 mA / g. When the potential reaches 0 V, constant voltage charging is performed at 0 V, and the current density is 1.25 mA / g. The amount of electricity charged up to is the charge capacity.
On the other hand, with respect to the discharge capacity, constant current discharge was performed with a current density at the time of discharge of 25 mA / g, and constant voltage discharge was performed at 2.5 V from the time when the potential reached 2.5 V, and the current density was 1.25 mA. The amount of electricity discharged up to / g was taken as the discharge capacity.
Each of the first cycle charge capacities is referred to as an initial charge capacity, a discharge capacity is referred to as an initial discharge capacity, and a ratio between the two (initial discharge capacity / initial charge capacity) is defined as initial charge / discharge efficiency.

以上の評価結果を表1に示す。   The above evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2006096781
Figure 2006096781

表1の結果より、実施例1〜7はいずれも、フェノール樹脂と化合物(B)とを含有することを特徴とする本発明の組成物を熱処理してなる本発明の炭素材であり、化合物(B)を含有しない比較例1〜2と比べて、充放電特性の高いものであった。また、これらの炭素材を用いた二次電池評価の結果、比較例と比べて初期充放電効率が高く、放電容量に優れたものであった。   From the results of Table 1, Examples 1 to 7 are all carbon materials of the present invention obtained by heat-treating the composition of the present invention characterized in that it contains a phenol resin and a compound (B). Compared with Comparative Examples 1 and 2 not containing (B), the charge / discharge characteristics were high. Moreover, as a result of secondary battery evaluation using these carbon materials, the initial charge and discharge efficiency was higher than that of the comparative example, and the discharge capacity was excellent.

本発明は、フェノール樹脂(A)と、フェノール樹脂(A)のフェノール性水酸基と反応性を有する化合物(B)とを含有することを特徴とする炭素材用フェノール樹脂組成物と、これを熱処理してなる炭素材であり、リチウムイオン二次電池用負極材として用いた場合、充放電特性に優れるものである。従って本発明の炭素材は、リチウムイオン二次電池用負極材用材料として好適なものである。
The present invention comprises a phenol resin composition for a carbon material containing a phenol resin (A) and a compound (B) having reactivity with the phenolic hydroxyl group of the phenol resin (A), and heat treatment of the phenol resin composition. When used as a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, it is excellent in charge / discharge characteristics. Therefore, the carbon material of the present invention is suitable as a material for a negative electrode material for a lithium ion secondary battery.

Claims (8)

フェノール樹脂(A)と、該フェノール樹脂のフェノール性水酸基と反応性を有する化合物(B)とを含有することを特徴とする炭素材用フェノール樹脂組成物。 A phenol resin composition for a carbon material, comprising a phenol resin (A) and a compound (B) having reactivity with a phenolic hydroxyl group of the phenol resin. 前記フェノール樹脂(A)と化合物(B)との重量配合比(A:B)が、95:5〜50:50である請求項1に記載の炭素材用フェノール樹脂組成物。 2. The phenol resin composition for a carbon material according to claim 1, wherein a weight ratio (A: B) of the phenol resin (A) to the compound (B) is 95: 5 to 50:50. 前記化合物(B)は、水酸基、カルボキシル基、アミド基、スルホン基、及び、エポキシ基から選ばれる1種以上を有するものである請求項1又は2に記載の炭素材用フェノール樹脂組成物。 The phenolic resin composition for a carbon material according to claim 1 or 2, wherein the compound (B) has one or more selected from a hydroxyl group, a carboxyl group, an amide group, a sulfone group, and an epoxy group. 請求項1ないし3のいずれかに記載の炭素材用フェノール樹脂組成物を熱処理してなることを特徴とする炭素材。 A carbon material obtained by heat-treating the phenol resin composition for a carbon material according to any one of claims 1 to 3. 請求項1ないし3のいずれかに記載の炭素材用フェノール樹脂組成物を熱処理する工程を含むことを特徴とする炭素材の製造方法。 A method for producing a carbon material, comprising a step of heat-treating the phenol resin composition for carbon material according to any one of claims 1 to 3. 前記熱処理する工程は、
(a)前記炭素材用フェノール樹脂組成物に、第1の熱処理を行い、フェノール樹脂(A)と化合物(B)とを、その少なくとも一部において反応させ反応組成物とする工程と、
(b)前記反応組成物に、第2の熱処理を行い、炭素材とする工程と、
を含む請求項5に記載の炭素材の製造方法。
The heat treatment step includes
(A) performing a first heat treatment on the phenol resin composition for carbon material, and reacting the phenol resin (A) and the compound (B) in at least a part thereof to obtain a reaction composition;
(B) performing a second heat treatment on the reaction composition to obtain a carbon material;
The manufacturing method of the carbon material of Claim 5 containing this.
前記第1の熱処理は、100〜300℃で行うものである請求項6に記載の炭素材の製造方法。 The method for producing a carbon material according to claim 6, wherein the first heat treatment is performed at 100 to 300 ° C. 8. 前記第2の熱処理は、600〜1400℃で行うものである請求項6又は7に記載の炭素材の製造方法。
The method for producing a carbon material according to claim 6 or 7, wherein the second heat treatment is performed at 600 to 1400 ° C.
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