JP2015050050A - Negative electrode material for sodium secondary batteries, method for manufacturing the same, and sodium secondary battery arranged by use of negative electrode material for sodium secondary batteries - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte battery which has a large negative electrode capacity per unit weight and is preferable as a power source of a compact electronic device.SOLUTION: A negative electrode material for sodium secondary batteries comprises a carbonaceous material. Supposing that a true specific gravity measured by an immersion-substitution method using n-butanol as immersion liquid is ρp, and a true specific gravity measured by a gas substitution method using a helium gas is ρHe, ρp/ρHe is less than 0.950 in the negative electrode material. The negative electrode material can be obtained by a method including the step of baking a carbon precursor while exposing it to the current of an inert gas.

Description

本発明は、ナトリウムをドープ及び脱ドープし得るナトリウム二次電池用負極材料及びその製造方法、並びに該ナトリウム二次電池用負極材料を用いたナトリウム二次電池に関する。   The present invention relates to a negative electrode material for sodium secondary battery that can be doped and dedoped with sodium, a method for producing the same, and a sodium secondary battery using the negative electrode material for sodium secondary battery.

近年、電子機器においては、小型化及び軽量化が開発課題として掲げられており、それに対応すべく電源となる電池にも高エネルギー密度化が要求されている。かかる要求に応えるものとして、いわゆるナトリウム電池の如き種々の非水電解液電池が提案されている。しかしながら、例えば負極にナトリウム金属を使用した電池では、特に二次電池仕様とする場合に、サイクル寿命が短くなってしまう。   In recent years, downsizing and weight reduction have been raised as development issues in electronic devices, and higher energy density is also required for batteries serving as a power source in order to cope with them. Various non-aqueous electrolyte batteries such as so-called sodium batteries have been proposed to meet such demands. However, for example, in a battery using sodium metal for the negative electrode, the cycle life is shortened particularly when the secondary battery is used.

これは、ナトリウム金属自身に起因するもので、充放電の繰り返しに伴って起こるナトリウム形態の変化、デンドライト状ナトリウムの形成、ナトリウムの非可逆的変化等がその原因とされている。   This is due to sodium metal itself, which is caused by changes in sodium form, dendritic sodium formation, irreversible change of sodium, etc. that occur with repeated charge and discharge.

そこで、この問題を解決する一手法として、負極に難黒鉛化性炭素材料を用いることが提案されている。これは、ナトリウムが電気化学的に難黒鉛化性炭素材料中の空隙に容易にドープされることを利用したものであり、例えば、難黒鉛化性炭素材料を負極とし、ナトリウムを含む化合物を正極として非水電解液中で充電を行うと、正極中のナトリウムは電気化学的に負極炭素の空隙にドープされる。そして、このようにナトリウムドープされた炭素はナトリウム電極として機能し、負極中のナトリウムは放電に伴って炭素空隙から脱ドープされ、正極中に戻る。   Thus, as a technique for solving this problem, it has been proposed to use a non-graphitizable carbon material for the negative electrode. This is based on the fact that sodium is easily doped into voids in the non-graphitizable carbon material electrochemically. For example, a non-graphitizable carbon material is used as a negative electrode, and a compound containing sodium is used as a positive electrode. When the battery is charged in a non-aqueous electrolyte, sodium in the positive electrode is electrochemically doped into the negative electrode carbon voids. The sodium-doped carbon thus functions as a sodium electrode, and the sodium in the negative electrode is dedoped from the carbon gap along with the discharge and returns to the positive electrode.

ところで、電子機器の軽量化に対応するためには、電池としては単位重量当たりのエネルギー及び負極容量が大きいことが必要である。   By the way, in order to cope with the weight reduction of electronic devices, the battery needs to have a large energy per unit weight and a negative electrode capacity.

このため、上述の炭素質材料を負極に用いる非水電解液電池でも、炭素質材料の単位重量当たりのナトリウムドープ量を高め、負極重量の軽減を図るべく、各種検討が進められている。   For this reason, even in the non-aqueous electrolyte battery using the above-described carbonaceous material for the negative electrode, various studies have been made to increase the amount of sodium dope per unit weight of the carbonaceous material and reduce the weight of the negative electrode.

このようなナトリウム二次電池の従来技術としては、例えば、非特許文献1が挙げられる。   As a conventional technique of such a sodium secondary battery, for example, Non-Patent Document 1 is cited.

第39回炭素材料学会年会要旨集 p.170 講演番号2C12Abstracts of the 39th Annual Meeting of the Carbon Society of Japan p.170 Lecture number 2C12

ところが、電子機器の小型化に十分に貢献できる非水電解液電池(特にナトリウム二次電池)は未だ得られていないのが実情である。   However, the actual situation is that a non-aqueous electrolyte battery (especially a sodium secondary battery) that can sufficiently contribute to downsizing of electronic equipment has not been obtained yet.

そこで、本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、単位重量当たりの負極容量が大きく、小型電子機器の電源として好適な非水電解液電池を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and an object thereof is to provide a nonaqueous electrolyte battery having a large negative electrode capacity per unit weight and suitable as a power source for small electronic devices. And

上述の目的を達成するために、本発明者等が長期間に亘って鋭意研究を重ねた結果、液体浸漬置換法で測定される真比重ρpと気体置換法で測定される真比重ρHeとの比ρp/ρHeが0.950未満の炭素質材料が、単位重量当たりのナトリウムドープ量及び脱ドープ量が大きく、電池の小型化を図る上で好適な負極活物質であるとの知見を得るに至った。この炭素質材料は、例えば、炭素前駆体を、不活性ガスの気流下に焼成することにより得られる。   In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have conducted extensive research over a long period of time. As a result, the true specific gravity ρp measured by the liquid immersion substitution method and the true specific gravity ρHe measured by the gas substitution method are calculated. To obtain knowledge that a carbonaceous material having a ratio ρp / ρHe of less than 0.950 has a large sodium doping amount and dedoping amount per unit weight and is a suitable negative electrode active material for miniaturization of a battery. It came. This carbonaceous material is obtained, for example, by firing a carbon precursor under an inert gas stream.

即ち、本発明は下記のナトリウム二次電池用負極材料及びその製造方法、並びに該ナトリウム二次電池用負極材料を用いたナトリウム二次電池を包含する。
項1.炭素質材料からなるナトリウム二次電池用負極材料であって、
前記負極材料は、n−ブタノールを浸漬液とする液体浸漬置換法で測定される真比重をρp、ヘリウムガスを用いた気体置換法で測定される真比重をρHeとしたときに、ρp/ρHeが0.950未満である、負極材料。
項2.前記炭素質材料は、炭素前駆体を焼成して得られる難黒鉛化炭素材料からなる、項1に記載の負極材料。
項3.項1又は2に記載のナトリウム二次電池用負極材料の製造方法であって、
炭素前駆体を、不活性ガスの気流下又は低圧雰囲気下に焼成する工程
項4.前記不活性ガスの気流は、前記炭素前駆体1g当たり0.1ml/分以上の流量である、項3に記載の製造方法。
項5.項1又は2に記載のナトリウム二次電池用負極材料を含む負極、正極、及び非水電解液を具備する、ナトリウム二次電池。
That is, this invention includes the sodium secondary battery using the following negative electrode material for sodium secondary batteries, its manufacturing method, and this negative electrode material for sodium secondary batteries.
Item 1. A negative electrode material for a sodium secondary battery made of a carbonaceous material,
The negative electrode material is ρp / ρHe, where ρp is the true specific gravity measured by the liquid immersion substitution method using n-butanol as the immersion liquid, and ρHe is the true specific gravity measured by the gas substitution method using helium gas. A negative electrode material having an A of less than 0.950.
Item 2. Item 2. The negative electrode material according to Item 1, wherein the carbonaceous material is composed of a non-graphitizable carbon material obtained by firing a carbon precursor.
Item 3. The method for producing a negative electrode material for a sodium secondary battery according to Item 1 or 2,
3. A step of firing the carbon precursor in an inert gas stream or in a low-pressure atmosphere. Item 4. The method according to Item 3, wherein the flow of the inert gas is a flow rate of 0.1 ml / min or more per 1 g of the carbon precursor.
Item 5. Item 3. A sodium secondary battery comprising a negative electrode comprising the negative electrode material for a sodium secondary battery according to Item 1 or 2, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte.

本発明では、負極活物質としてn−ブタノールを浸漬液とする液体浸漬置換法で測定される真比重をρp、ヘリウムガスを用いた気体置換法で測定される真比重をρHeとしたときに、ρp/ρHeが0.950未満である炭素質材料を用いるので、単位重量当たりの負極容量に優れるため、負極重量を小さく設計した場合でも十分な電池容量及びエネルギーが得られる。したがって、小型化が可能であり、電子機器の小型化に大いに貢献することになる。   In the present invention, when the true specific gravity measured by the liquid immersion substitution method using n-butanol as an immersion liquid as the negative electrode active material is ρp, and the true specific gravity measured by the gas substitution method using helium gas is ρHe, Since a carbonaceous material having ρp / ρHe of less than 0.950 is used, the negative electrode capacity per unit weight is excellent, so that sufficient battery capacity and energy can be obtained even when the negative electrode weight is designed to be small. Therefore, downsizing is possible, which greatly contributes to downsizing of electronic devices.

1.ナトリウム二次電池用負極材料及びその製造方法
本発明のナトリウム二次電池用負極材料は、炭素質材料からなるナトリウム二次電池に使用される負極材料であって、n−ブタノールを浸漬液とする液体浸漬置換法で測定される真比重をρp、ヘリウムガスを用いた気体置換法で測定される真比重をρHeとしたときに、ρp/ρHeが0.950未満である。
1. Negative electrode material for sodium secondary battery and manufacturing method thereof The negative electrode material for sodium secondary battery of the present invention is a negative electrode material used for a sodium secondary battery made of a carbonaceous material, and n-butanol is used as an immersion liquid. When the true specific gravity measured by the liquid immersion substitution method is ρp and the true specific gravity measured by the gas substitution method using helium gas is ρHe, ρp / ρHe is less than 0.950.

すなわち、炭素質材料の真比重をn−ブタノールを浸漬液として液体浸漬置換法によって測定するには、JIS R7212: 1995に基づいて測定することができる。具体的には、炭素質材料の重量xを測定しておき、次に、この炭素質材料を、容器内に満たされたn−ブタノール中に浸漬し、炭素質材料の浸漬によって排除されたn−ブタノールの体積yを測定し、この比x/yが液体浸漬置換法における真比重であり、上記ρpに相当する。 That is, the true specific gravity of the carbonaceous material can be measured based on JIS R7212: 1995 in order to measure by the liquid immersion substitution method using n-butanol as the immersion liquid. Specifically, the weight x of the carbonaceous material is measured, and then the carbonaceous material is immersed in n-butanol filled in the container, and is excluded by the immersion of the carbonaceous material. - measuring the volume y l of butanol, the ratio x / y l is true specific gravity in the liquid immersion displacement process, corresponding to the above .rho.p.

一方、ヘリウムを用いて気体置換法によって炭素質材料の真比重を測定するには、乾式密度計で測定される値を用いることができる。この乾式密度計としては、例えば、(株)島津製作所製の乾式自動密度計アキュピックII 1340シリーズが挙げられる。具体的には、炭素質材料の重量xを測定しておき、次に、この炭素質材料を、ヘリウムガスが充満する容器中に放置し、炭素質材料の放置によって排除されたヘリウムの体積yを測定し、この比x/yが気体置換法における真比重であり、上記ρHeに相当する。 On the other hand, in order to measure the true specific gravity of a carbonaceous material by a gas substitution method using helium, a value measured by a dry densimeter can be used. Examples of the dry density meter include the dry automatic density meter Accupic II 1340 series manufactured by Shimadzu Corporation. Specifically, the weight x of the carbonaceous material is measured, and then this carbonaceous material is left in a container filled with helium gas, and the volume y of helium eliminated by leaving the carbonaceous material is left. g is measured, and this ratio x / y g is the true specific gravity in the gas displacement method, and corresponds to the above ρHe.

このようにして測定される炭素質材料のρp及びρHeは、n−ブタノールとヘリウムとが分子レベルでの嵩が相違すること、炭素質材料表面には大小様々な細孔が存在することから通常異なる。   The ρp and ρHe of the carbonaceous material measured in this way are usually because n-butanol and helium have different bulks at the molecular level, and there are large and small pores on the surface of the carbonaceous material. Different.

すなわち、n−ブタノール中に炭素質材料を浸漬した場合、n−ブタノールは直鎖に沿った分子長さが約0.7nm程度であるので、分子の熱運動を考慮しても開口部及び内部の直径が約0.8nm以下の細孔(いわゆる、サブミクロポア)中へ拡散することは困難であると考えられる。以下、単にサブミクロポアと言った場合には、直径が0.8nm以下の細孔を意味する。つまり、炭素質材料の浸漬によって排除されるn−ブタノールの体積yは、n−ブタノールがサブミクロポア中に拡散できないことから、炭素質材料そのものの体積にサブミクロポアの容積を加えた値に略相当すると言える。 That is, when a carbonaceous material is immersed in n-butanol, the molecular length of the n-butanol is about 0.7 nm along the straight chain. It is considered difficult to diffuse into pores (so-called sub-micropores) having a diameter of about 0.8 nm or less. Hereinafter, when the term “sub-micropore” is simply used, it means a pore having a diameter of 0.8 nm or less. In other words, the volume y l of n- butanol is eliminated by immersion of the carbonaceous material, since the n- butanol is unable to diffuse into Sabumikuropoa, substantially to a value obtained by adding the volume of Sabumikuropoa to the volume of itself carbonaceous material It can be said that it is equivalent.

一方、ヘリウムガス中に炭素質材料を放置した場合では、ヘリウム原子は原子半径が約0.15nmであり、n−ブタノールが侵入できないような直径0.3〜0.4nm程度の細孔中への拡散も可能である。つまり、炭素質材料の放置によって排除されるヘリウムガスの体積yは、ヘリウムがサブミクロポア中にも拡散できることから、炭素質材料表面にサブミクロポアが存在することを加味した値、すなわち、サブミクロポアの容積を含まない炭素質材料そのものの体積と略一致すると言える。 On the other hand, when a carbonaceous material is left in helium gas, helium atoms have an atomic radius of about 0.15 nm, and enter into pores having a diameter of about 0.3 to 0.4 nm so that n-butanol cannot enter. Is also possible. That is, the volume y g of the helium gas that is excluded by leaving the carbonaceous material is a value that takes into account the presence of the submicropores on the surface of the carbonaceous material because helium can diffuse into the submicropores, that is, the submicropores. It can be said that the volume substantially equals the volume of the carbonaceous material itself.

したがって、ρpとρHeとの比ρp/ρHeは、すなわち(x/y)/(x/y)=y/yであるので、サブミクロポア容積に対するサブミクロポア容積を除いた炭素質材料自身の体積の比を反映し、この値が小さい炭素質材料程、単位体積当たりに多くのサブミクロポアを有していることを意味する。同様に、この値が小さいと、単位重量当たりでも多くのサブミクロポアを有していることを意味する。 Therefore, since the ratio ρp / ρHe between ρp and ρHe is (x / y 1 ) / (x / y g ) = y g / y 1 , the carbonaceous material excluding the sub-micropore volume relative to the sub-micropore volume Reflecting the ratio of its own volume, a carbonaceous material having a smaller value means more sub-micropores per unit volume. Similarly, a small value means that there are many submicropores per unit weight.

本発明では、このようなρp/ρHeを0.950未満に規制することにより、単位重量当たりの負極容量の向上を図る。   In the present invention, the negative electrode capacity per unit weight is improved by regulating such ρp / ρHe to less than 0.950.

上述したようにρp/ρHeが0.950未満と小さい炭素質材料は、サブミクロポアを多く有していると考えられ、単位重量当たりのナトリウムのドープ量及び脱ドープ量が大きく、小さい重量で用いても十分な負極容量を発揮することができる。したがって、このような炭素質材料を負極活物質として用いることにより、小型化が可能であり、電子機器の小型化に極めて貢献するナトリウム二次電池が実現できることになる。なお、炭素質材料のρp/ρHeは、上記のような理由から、好ましくは0.940未満、さらに好ましくは0.920未満である。また、炭素質材料のρp/ρHeの下限値は特に制限はないが、通常0.5程度である。   As described above, a carbonaceous material having a small ρp / ρHe of less than 0.950 is considered to have a lot of submicropores, and has a large amount of doped sodium and dedope per unit weight, and is used with a small weight. However, a sufficient negative electrode capacity can be exhibited. Therefore, by using such a carbonaceous material as the negative electrode active material, it is possible to reduce the size, and it is possible to realize a sodium secondary battery that greatly contributes to the downsizing of electronic devices. Note that ρp / ρHe of the carbonaceous material is preferably less than 0.940, more preferably less than 0.920, for the reasons described above. The lower limit of ρp / ρHe of the carbonaceous material is not particularly limited, but is usually about 0.5.

なお、単位重量当たりのサブミクロポアが多い炭素質材料程、ナトリウムのドープ量及び脱ドープ量が大きくなるのは、以下の知見からこのサブミクロポアがおそらくナトリウムのドープサイトとして機能するからと推測される。   The carbonaceous material with more sub-micropores per unit weight, the larger the amount of sodium doping and dedoping, is presumed that the sub-micropores probably function as sodium doping sites from the following knowledge. .

炭素質材料において、ナトリウムがドープされると考えられるサイトとしては、特に制限されないが、炭素質材料中に存在する細孔が挙げられる。細孔としては、系外に開いた細孔と、系外に閉じた細孔とがあるが、このうち開いた細孔は閉じた細孔に比べてナトリウムが拡散し易く、ドープサイトとして有効に機能している可能性が高い。   In the carbonaceous material, the site considered to be doped with sodium is not particularly limited, but includes pores present in the carbonaceous material. There are pores that are open outside the system and pores that are closed outside the system. Of these, the open pores are easier to diffuse sodium than closed pores and are effective as doping sites. It is likely that it is functioning.

開いた細孔のうち、直径が0.8nm以下のサブミクロポアでは、径方向にナトリウムイオンが高々数個しか並ぶことができない。そのような空間では細孔の内壁からのファンデルワールス力の影響が無視できず、そのようなファンデルワールス力によってナトリウムが吸脱着され、ドープ及び脱ドープを繰り返しているものと考えられる。   Of the open pores, only a few sodium ions can be arranged in the radial direction in the sub-micropores having a diameter of 0.8 nm or less. In such a space, the influence of van der Waals force from the inner wall of the pore cannot be ignored, and it is considered that sodium is adsorbed and desorbed by such van der Waals force, and doping and dedoping are repeated.

このようなサブミクロポアが単位重量当たりに多く存在する負極材料を構成する炭素質材料は、充放電の繰り返しに伴って起こるナトリウム形態の変化、デンドライト状ナトリウムの形成、ナトリウムの非可逆的変化等をより抑制するために、炭素前駆体を焼成して得られる難黒鉛化炭素材料からなることが好ましい。   The carbonaceous material that constitutes the negative electrode material in which many sub-micropores exist per unit weight can cause changes in sodium form, dendrite-like sodium formation, irreversible change in sodium, etc. that occur with repeated charge and discharge. In order to suppress more, it is preferable to consist of the non-graphitizable carbon material obtained by baking a carbon precursor.

本発明において、ナトリウム二次電池用負極材料を構成する難黒鉛化炭素材料とは、通常、例えば2000℃のような高温の熱処理を経ても容易に黒鉛化が進行しない炭素材料を意味する。   In the present invention, the non-graphitizable carbon material constituting the negative electrode material for a sodium secondary battery usually means a carbon material that does not easily graphitize even when subjected to a high-temperature heat treatment such as 2000 ° C.

このような炭素質材料は、例えば、炭素前駆体を焼成して炭素質材料を生成するに際し、焼成雰囲気を、該炭素前駆体から発生する揮発成分の抜けがよくなるような雰囲気とすることで、効率よく得ることができる。   Such a carbonaceous material, for example, by firing the carbon precursor to produce a carbonaceous material, the firing atmosphere is an atmosphere that facilitates the escape of volatile components generated from the carbon precursor, It can be obtained efficiently.

通常、炭素前駆体を焼成すると、メタン、二酸化炭素、水素ガス等の揮発成分がガスとして発生し、系外に拡散する。このガスが系外に拡散するに際しては、ガスの拡散パスに沿って分子サイズオーダの微小な細孔が生成される。この細孔は、焼成して得られた炭素質材料上に残存し、サブミクロポアとして観測される。このような炭素前駆体の焼成を、特に上記揮発成分を積極的に取り除くような雰囲気で行うと、揮発成分の拡散によるサブミクロポアの生成がより促進され、単位重量あたりにサブミクロポアがより多く存在する炭素質材料が得られることになる。   Usually, when a carbon precursor is calcined, volatile components such as methane, carbon dioxide, and hydrogen gas are generated as a gas and diffused out of the system. When this gas diffuses out of the system, fine pores of molecular size order are generated along the gas diffusion path. These pores remain on the carbonaceous material obtained by firing and are observed as sub-micropores. When such a carbon precursor is baked in an atmosphere that actively removes the volatile components, the generation of submicropores due to diffusion of the volatile components is further promoted, and there are more submicropores per unit weight. The carbonaceous material to be obtained is obtained.

この他に、炭素材料に細孔を導入する方法としては、焼成前後の炭素質材料に粉砕や加圧成型等の処理を施し、力学的にクラックを生ぜしめる方法や、焼成前後の炭素材料に賦活と呼ばれる酸化処理を施すことで細孔を導入する方法が広く知られている。サブミクロポア程度の非常に微小な細孔をより多く導入し、炭素質粒子内部にまでより一様にサブミクロポアを導入できる観点から、焼成雰囲気を調整することが好ましい。   In addition to this, as a method for introducing pores into the carbon material, the carbonaceous material before and after firing is subjected to treatment such as pulverization and pressure molding to mechanically generate cracks, or the carbon material before and after firing. A method of introducing pores by performing an oxidation treatment called activation is widely known. It is preferable to adjust the firing atmosphere from the viewpoint of introducing more very fine pores of the order of submicropores and introducing the submicropores more uniformly into the carbonaceous particles.

焼成に際して、炭素前駆体からの揮発成分の抜けを良くするには、例えば、炭素前駆体の焼成を、不活性ガスの気流下に行うことが好ましい。   In order to improve the escape of volatile components from the carbon precursor during firing, for example, the firing of the carbon precursor is preferably performed in a stream of inert gas.

より具体的には、炭素前駆体1g当たり0.1ml/分以上の流量の不活性ガス雰囲気下に行うことが好ましい。不活性ガスの流量の上限値は特に制限はないが、通常100ml/分程度である。また、焼成温度は900℃以上が好ましく、1020℃以上がより好ましい。焼成温度の上限値は特に制限はないが、通常1700℃程度である。炭素前駆体の焼成を、このような不活性ガスの気流雰囲気下で行うと、不活性ガスの気流によって揮発成分が効率よく除去され、単位重量当たりにサブミクロポアが多く存在し、ρp/ρHeが0.950未満の炭素質材料をより効率的に得られる。   More specifically, it is preferably performed in an inert gas atmosphere at a flow rate of 0.1 ml / min or more per 1 g of the carbon precursor. The upper limit of the flow rate of the inert gas is not particularly limited, but is usually about 100 ml / min. The firing temperature is preferably 900 ° C. or higher, and more preferably 1020 ° C. or higher. The upper limit of the firing temperature is not particularly limited, but is usually about 1700 ° C. When the carbon precursor is calcined in such an inert gas stream atmosphere, volatile components are efficiently removed by the inert gas stream, and there are many submicropores per unit weight, and ρp / ρHe is A carbonaceous material of less than 0.950 can be obtained more efficiently.

ここで不活性ガスの流量を炭素前駆体の単位重量当たりで規制したのは、揮発分の抜け易さが雰囲気の流量とともに炭素化に供される炭素前駆体の量にも依存するからである。   The reason why the flow rate of the inert gas is regulated per unit weight of the carbon precursor is that the ease of volatile matter removal depends on the amount of the carbon precursor used for carbonization together with the flow rate of the atmosphere. .

なお、炭素前駆体の量は、焼成をバッチ型炭素化炉で行う場合には炉内の全量を指し、炭素前駆体を炉内に経時的に投入しその都度炭素質材料を取り出す方式の連続型炭素化炉で行う場合には、好ましくは700℃以上の温度に加熱されている炭素前駆体の量を指す。   The amount of carbon precursor refers to the total amount in the furnace when firing is performed in a batch type carbonization furnace. The carbon precursor is continuously introduced into the furnace over time and the carbonaceous material is taken out each time. When performed in a type carbonization furnace, it refers to the amount of carbon precursor that is preferably heated to a temperature of 700 ° C. or higher.

また、焼成雰囲気中に流入させる不活性ガスとしては、例えば900〜1500℃の炭素化温度で炭素質材料と反応しない気体を用いる必要がある。例示するならば、窒素、アルゴン、又はそれらの混合気体を主成分とする気体が好ましい。   Moreover, as an inert gas which flows in into a baking atmosphere, it is necessary to use the gas which does not react with a carbonaceous material, for example at the carbonization temperature of 900-1500 degreeC. If illustrated, the gas which has nitrogen, argon, or those mixed gas as a main component is preferable.

この不活性ガスの流量は、好ましくは700℃以上に加熱された炭素前駆体に触れ、炭素化炉外に排出される量とする。したがって炭素化炉又は炭素前駆体が上記温度に昇温される前の、系内の雰囲気の置換を目的とする不活性雰囲気の気流は上述の気流には含まれない。   The flow rate of the inert gas is preferably an amount discharged to the outside of the carbonization furnace by touching the carbon precursor heated to 700 ° C. or higher. Therefore, the airflow in an inert atmosphere for the purpose of replacing the atmosphere in the system before the temperature of the carbonization furnace or the carbon precursor is raised to the above temperature is not included in the above-described airflow.

なお、炭素前駆体を上記不活性ガス気流下で焼成するに際して、雰囲気に対する炭素前駆体1kg当たりの接触面積を、粗面形状で10cm以上となるようにすると、不活性ガスに炭素前駆体がより触れ易くなり、揮発成分がより効率よく取り除かれる。ただし、ここでいう粗面形状での接触面積とは、材料表面の乱雑で微小な凹凸や粒子中の微細な比表面積は含まないものである。 When the carbon precursor is baked in the inert gas stream, the contact area per kg of the carbon precursor with respect to the atmosphere is 10 cm 2 or more in a rough surface shape. It becomes easier to touch and volatile components are removed more efficiently. However, the contact area in the rough surface shape mentioned here does not include a rough surface of the material and minute irregularities and a minute specific surface area in the particles.

炭素前駆体の接触面積を広くとるには、例えば炭素前駆体を分割して多段上に載せたり、攪拌したりする(この場合、炭素前駆体の比表面積が雰囲気に触れる面積となる)とよい。   In order to increase the contact area of the carbon precursor, for example, the carbon precursor is divided and placed on multiple stages or stirred (in this case, the specific surface area of the carbon precursor is an area in contact with the atmosphere). .

この他、焼成に際して、炭素前駆体から揮発成分を効率よく抜く方法としては、炭素前駆体を、圧力50kPa以下の雰囲気下、温度600℃以上で焼成する方法も有効である。   In addition, as a method for efficiently removing volatile components from the carbon precursor during firing, a method of firing the carbon precursor at a temperature of 600 ° C. or higher in an atmosphere having a pressure of 50 kPa or less is also effective.

炭素前駆体の焼成を、圧力50kPa以下(特に40kPa以下)の低圧雰囲気下で行うと、炭素前駆体からの揮発分の拡散、脱離がより促進され、やはり揮発分がより効率よく取り除かれる。圧力の下限値は特に制限はないが、通常0.5kPa程度である。これにより、単位重量当たりにサブミクロポアが多く存在し、ρp/ρHeが0.950未満の炭素質材料をより効率よく得られる。   When the carbon precursor is calcined in a low pressure atmosphere having a pressure of 50 kPa or less (particularly 40 kPa or less), diffusion and desorption of volatile components from the carbon precursor are further promoted, and volatile components are removed more efficiently. The lower limit of the pressure is not particularly limited, but is usually about 0.5 kPa. Thereby, a lot of submicropores exist per unit weight, and a carbonaceous material having ρp / ρHe of less than 0.950 can be obtained more efficiently.

ここで焼成雰囲気下の圧力は、炭素化の到達温度時又は昇温過程の間の一時期において50kPa以下に保たれていればよい。炭素化炉内の排気は、炭素化炉若しくは炭素前駆体が加熱される前、又はそれらの昇温過程、到達温度保持時間のいずれで行っても差し支えない。   Here, the pressure in the firing atmosphere may be maintained at 50 kPa or less at the time of carbonization attainment or at one time during the temperature raising process. The evacuation in the carbonization furnace may be performed before the carbonization furnace or the carbon precursor is heated, or in the temperature raising process or the reached temperature holding time.

以上のようにρp/ρHeが0.950未満の炭素質材料は、炭素前駆体の焼成を、不活性ガスの気流雰囲気下、又は低圧雰囲気下で行うことによって得られるが、いずれの雰囲気で行う場合にも、炭素化炉の加熱方式は、特に制限されず、誘導加熱方式,抵抗加熱方式等いずれを採用してもよい。   As described above, the carbonaceous material having ρp / ρHe of less than 0.950 can be obtained by firing the carbon precursor in an inert gas stream atmosphere or a low-pressure atmosphere, but in any atmosphere. In this case, the heating method of the carbonization furnace is not particularly limited, and any of induction heating method, resistance heating method, and the like may be adopted.

また、炭素前駆体を炭素化する際の到達温度、昇温速度も特に問わない。例えば、炭素前駆体を、不活性雰囲気中、300〜700℃で炭化した後、昇温速度1℃/分以上、到達温度900〜1700℃、到達温度での保持時間0〜5時間程度の条件で焼成することができる。もちろん場合によっては炭化操作は省略してもよい。   Moreover, the ultimate temperature at the time of carbonizing a carbon precursor and a temperature increase rate are not particularly limited. For example, after carbonizing a carbon precursor at 300 to 700 ° C. in an inert atmosphere, the temperature rising rate is 1 ° C./min or more, the ultimate temperature is 900 to 1700 ° C., and the retention time at the ultimate temperature is about 0 to 5 hours. Can be fired. Of course, the carbonization operation may be omitted in some cases.

さらに、得られた炭素質材料を負極材料として供する際には、成型体とされている必要があるが、炭素前駆体を熱処理する前、又はその過程で予め賦型するようにしてもよい。成型体として得られた炭素質材料は、粉砕及び/又は分級して負極材に供されるか、あるいは成型体のまま負極材に供されるが、粉砕する場合この粉砕処理は炭化前、炭化後、焼成後のいずれで行ってもよい。   Furthermore, when the obtained carbonaceous material is used as a negative electrode material, it needs to be formed into a molded body. However, it may be formed in advance before or during the heat treatment of the carbon precursor. The carbonaceous material obtained as a molded body is crushed and / or classified and used for the negative electrode material, or is used as the molded body for the negative electrode material. Thereafter, it may be performed after firing.

以上のような焼成雰囲気で焼成する炭素前駆体としては、焼成に際して揮発分を生成し得るものであれば種類は問わない。具体的には、特に限定されず、石炭系重質油(タール、ピッチ等)、石油系重質油(タール、ピッチ等)、溶融したポリマー(ポリマーとしては、フェノール樹脂、アラミド樹脂、ポリアミド等の熱可塑性樹脂等)等が挙げられる。また、上記の重質油は、予め蒸留操作を行って軽質分を除去したものをそのまま使用してもよく、又は2官能性架橋剤の存在下に重縮合させた生成物も使用できる。   The carbon precursor that is fired in the firing atmosphere as described above is not limited as long as it can generate a volatile component upon firing. Specifically, it is not particularly limited, heavy coal oil (tar, pitch, etc.), heavy petroleum oil (tar, pitch, etc.), molten polymer (polymers include phenol resin, aramid resin, polyamide, etc. And other thermoplastic resins). Further, the above heavy oil may be used as it is by removing light components by performing a distillation operation in advance, or a product obtained by polycondensation in the presence of a bifunctional crosslinking agent can be used.

ただし、特に一般に難黒鉛化炭素の前駆体とされている、含窒素官能基や含酸素官能基を含む炭素前駆体は、焼成時にアンモニアや一酸化炭素、二酸化炭素ガス等を多量に生成するので、よりサブミクロポアが形成されやすく、ナトリウムのドープ量及び脱ドープ量の大きな炭素質材料を生成するのにより好適である。しかし、易黒鉛化炭素の前駆体とされている、官能基を含まない炭素前駆体であっても、焼成時に水素、メタンガス等が発生するので、これによりサブミクロポアが形成され、十分にρp/ρHeが上記条件を満たす炭素質材料を生成することができる。   However, carbon precursors containing nitrogen-containing functional groups and oxygen-containing functional groups, which are generally regarded as precursors of non-graphitizable carbon, generate a large amount of ammonia, carbon monoxide, carbon dioxide gas, etc. during firing. Sub-micropores are more easily formed, and it is more preferable to produce a carbonaceous material having a large amount of sodium doping and dedoping. However, even a carbon precursor that does not contain a functional group, which is a precursor of graphitizable carbon, generates hydrogen, methane gas, and the like during firing, so that sub-micropores are formed, and ρp / It is possible to produce a carbonaceous material in which ρHe satisfies the above conditions.

重質油の重縮合を行うに際し使用する2官能性架橋剤としては、有機物質を架橋できる種々の2官能性化合物が使用できる。より具体的には、キシレンジクロライド等の芳香族ジメチレンハライド;キシレングリコール等の芳香族ジメタノール;テレフタル酸クロライド、イソフタル酸クロライド、フタル酸クロライド、2,6−ナフタレンジカルボン酸クロライド等の芳香族ジカルボニルハライド;ベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、p−メトキシベンズアルデヒド、2,5−ジヒドロキシベンズアルデヒド、ベンズアルデヒドジメチルアセタール、テレフタルアルデヒド、イソフタルアルデヒド、サリチルアルデヒド等の芳香族アルデヒド等が例示される。これらの架橋剤は、必要に応じ、単独で使用してもよく、又は2種以上を併用することもできる。   Various bifunctional compounds capable of crosslinking organic substances can be used as the bifunctional crosslinking agent used for polycondensation of heavy oil. More specifically, aromatic dimethylene halides such as xylene dichloride; aromatic dimethanols such as xylene glycol; aromatic dimethylenes such as terephthalic acid chloride, isophthalic acid chloride, phthalic acid chloride, and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid chloride. Examples include carbonyl halides; aromatic aldehydes such as benzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, p-methoxybenzaldehyde, 2,5-dihydroxybenzaldehyde, benzaldehyde dimethyl acetal, terephthalaldehyde, isophthalaldehyde, and salicylaldehyde. These crosslinking agents may be used alone or in combination of two or more as required.

架橋剤の使用量は、有機物質(重質油)の特性、架橋剤の種類等に応じて広い範囲から選択することができる。架橋剤の使用量は、原料有機物重量を基準として、通常0.01〜30%の範囲が好ましい。   The amount of the crosslinking agent used can be selected from a wide range depending on the characteristics of the organic substance (heavy oil), the type of the crosslinking agent, and the like. The amount of the crosslinking agent used is usually preferably in the range of 0.01 to 30% based on the weight of the raw organic material.

有機物質の架橋反応は、通常酸触媒の存在下で行われる。酸触媒としては、例えば、ルイス酸、ブレンステッド酸等の慣用的な酸が使用される。   The crosslinking reaction of the organic substance is usually performed in the presence of an acid catalyst. As the acid catalyst, for example, conventional acids such as Lewis acid and Bronsted acid are used.

ルイス酸としては、ZnCl、BF、AlCl、SnCl、TiCl等が例示され、ブレンステッド酸としては、p−トルエンスルホン酸、フルオロメタンスルホン酸、キシレンスルホン酸等の有機酸;塩酸、硫酸、硝酸等の鉱酸等が例示される。 Examples of the Lewis acid include ZnCl 2 , BF 3 , AlCl 3 , SnCl 4 , TiCl 4 and the like, and examples of the Bronsted acid include organic acids such as p-toluenesulfonic acid, fluoromethanesulfonic acid and xylenesulfonic acid; hydrochloric acid And mineral acids such as sulfuric acid and nitric acid.

酸触媒としては、ブレンステッド酸がより好ましい。   As the acid catalyst, a Bronsted acid is more preferable.

これらの酸触媒は、単独で使用してもよく、必要ならば2種以上を併用してもよい。   These acid catalysts may be used alone or in combination of two or more if necessary.

酸触媒の使用量は、特に限定されるものではないが、架橋剤1モルに対して、通常0.01〜10モル程度が好ましく、0.5〜3モル程度がより好ましい。原料有機物質として、タール及び/又はピッチを使用する場合には、通常酸触媒の存在下且つ加熱下に空気を吹き込みつつ原料と2官能性架橋剤とを反応させて、重縮合反応物(炭素前駆体)を得ることが好ましい。重縮合反応時の温度は、通常200〜400℃程度(特に250〜350℃程度)が好ましい。   Although the usage-amount of an acid catalyst is not specifically limited, About 0.01-10 mol is preferable normally with respect to 1 mol of crosslinking agents, and about 0.5-3 mol is more preferable. When tar and / or pitch is used as the raw material organic material, a polycondensation reaction product (carbon) is usually obtained by reacting the raw material with the bifunctional cross-linking agent while blowing air in the presence of an acid catalyst and heating. It is preferable to obtain a precursor. The temperature during the polycondensation reaction is usually preferably about 200 to 400 ° C (particularly about 250 to 350 ° C).

本発明の非水電解液電池は、上述のような炭素質材料よりなる負極材料を含む負極を、正極及び非水電解液と組み合わせることによって構成される。   The non-aqueous electrolyte battery of the present invention is configured by combining a negative electrode including a negative electrode material made of a carbonaceous material as described above with a positive electrode and a non-aqueous electrolyte.

上記正極としては、ナトリウムを負極に供給できるものであればよいが、本発明の非水電解液電池(特にナトリウム二次電池)が特に高容量を達成することを狙ったものであるので、定常状態(例えば5回程度充放電を繰り返した後)で負極炭素質材料1gあたり150mAh以上の充放電容量相当分のナトリウムを供給できるものであることが必要で、好ましくは180mAh以上、より好ましくは200mAh以上の充放電容量相当分のナトリウムを供給できるものを用いることが望ましい。例えば、一般式NaMO、又はNa(PO(ただし、Mは同じか又は異なり、それぞれCo又はNiを表す。)で表される複合金属酸化物や、Naを含んだ層間化合物が好適で、特にNaCrO、NaCo(PO等を使用するとより良好な特性が得られる。 Any positive electrode can be used as long as it can supply sodium to the negative electrode. However, the non-aqueous electrolyte battery of the present invention (especially a sodium secondary battery) is intended to achieve a particularly high capacity. It is necessary to be able to supply sodium corresponding to a charge / discharge capacity of 150 mAh or more per 1 g of the negative electrode carbonaceous material in a state (for example, after repeated charging and discharging about 5 times), preferably 180 mAh or more, more preferably 200 mAh. It is desirable to use one that can supply sodium equivalent to the above charge / discharge capacity. For example, a composite metal oxide represented by the general formula NaMO 2 or Na 4 M 3 (PO 4 ) 2 P 2 O 7 (wherein M is the same or different and each represents Co or Ni), Na An intercalation compound containing is preferable, and better characteristics can be obtained particularly when NaCrO 2 , Na 4 Co 3 (PO 4 ) 2 P 2 O 7 or the like is used.

なお、ナトリウムは必ずしも正極材から全て供給される必要はなく、要は電池系内に負極炭素質材料1g当たり150mAh以上の充放電容量相当分のナトリウムが存在すればよい。このナトリウムの量は、電池の放電容量を測定することによって判断することとする。   It is not always necessary to supply all of the sodium from the positive electrode material. In short, it is sufficient that sodium corresponding to a charge / discharge capacity of 150 mAh or more per 1 g of the negative electrode carbonaceous material exists in the battery system. The amount of sodium is determined by measuring the discharge capacity of the battery.

一方、非水電解液は、有機溶媒と電解質とを適宜組み合わせて調製されるが、これら有機溶媒や電解質としてはこの種の電池に用いられているものであればいずれも使用可能である。   On the other hand, the nonaqueous electrolytic solution is prepared by appropriately combining an organic solvent and an electrolyte, and any of these organic solvents and electrolytes can be used as long as they are used in this type of battery.

例示するならば、有機溶媒としてプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1.3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、アニソール、酢酸エステル、酪酸エステル、プロピオン酸エステル等が好ましい。   Illustrative examples of the organic solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3- Dioxolane, 4-methyl-1.3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methyl sulfolane, acetonitrile, propionitrile, anisole, acetate ester, butyrate ester, propionate ester and the like are preferable.

電解質としては、NaClO、NaAsF、NaPF、NaBF、NaB(C、CHSONa、CFSONa、NaCl、NaBR等が好ましい。 As the electrolyte, NaClO 4 , NaAsF 6 , NaPF 6 , NaBF 4 , NaB (C 6 H 5 ) 4 , CH 3 SO 3 Na, CF 3 SO 3 Na, NaCl, NaBR and the like are preferable.

以下、本発明を具体的な実験結果に基づいて説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on specific experimental results.

実施例1
大阪ガスケミカル(株)製等方性ピッチ(H/C原子比0.6〜0.8、軟化点280℃)を炭素前駆体として用いた。この炭素前駆体を、10ml/分の窒素気流中で、500℃で5時間炭化した。そして、炭化によって得られたビーズをミルにて粉砕して炭素化原料とし、このうち約10gをるつぼに仕込んだ。このるつぼに仕込んだ10gの炭素化原料を電気炉中で10l/分の窒素気流下、昇温速度5℃/min、到達温度1300℃、保持時間1時間なる条件で焼成し、炭素質材料を得た。
Example 1
An isotropic pitch (H / C atomic ratio 0.6 to 0.8, softening point 280 ° C.) manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd. was used as a carbon precursor. The carbon precursor was carbonized at 500 ° C. for 5 hours in a nitrogen stream at 10 ml / min. Then, beads obtained by carbonization were pulverized with a mill to obtain a carbonized raw material, of which about 10 g was charged in a crucible. The carbonized raw material charged in this crucible was baked in an electric furnace under a nitrogen flow of 10 l / min under conditions of a heating rate of 5 ° C./min, an ultimate temperature of 1300 ° C., and a holding time of 1 hour. Obtained.

得られた炭素質材料を冷却後、乳鉢で粉砕し、メッシュにて38μm以下に分級した。   The obtained carbonaceous material was cooled, pulverized in a mortar, and classified to 38 μm or less with a mesh.

比較例1
炭素化原料の焼成を窒素気流下で行わず、密封窒素雰囲気下で行うこと以外は実施例1と同様にして炭素質材料粉末を生成した。
Comparative Example 1
A carbonaceous material powder was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbonization raw material was not fired under a nitrogen stream but in a sealed nitrogen atmosphere.

(1)真比重の測定
液体浸漬置換法で測定される真比重(ρp)の測定は、JIS R 7212: 1995の方法を用いて、上記説明した測定方法と同様の方法により行った。
(1) Measurement of true specific gravity The true specific gravity (ρp) measured by the liquid immersion substitution method was measured by the same method as described above using the method of JIS R 7212: 1995.

一方、気体置換法によって炭素質材料粉末の真比重(ρHe)を測定するには、(株)島津製作所製乾式自動密度計アキュピックII 1340 シリーズを用いて、上記説明した測定方法と同様の方法により測定した。   On the other hand, in order to measure the true specific gravity (ρHe) of the carbonaceous material powder by the gas substitution method, a dry automatic densimeter Accupick II 1340 series manufactured by Shimadzu Corporation is used, and the measurement method described above is used. It was measured.

(2)負極容量の測定
次に、上記炭素質材料粉末の単位重量当たりの負極容量を以下のようにして測定した。
(2) Measurement of negative electrode capacity Next, the negative electrode capacity per unit weight of the carbonaceous material powder was measured as follows.

まず、実施例1及び比較例1の炭素質材料に10重量%相当量のポリフッ化ビニリデンを加え、ジメチルホルムアミドを溶媒として混合した。   First, an amount corresponding to 10% by weight of polyvinylidene fluoride was added to the carbonaceous materials of Example 1 and Comparative Example 1, and dimethylformamide was mixed as a solvent.

その後、集電体である銅箔に塗布した後、150℃で1時間乾燥を行った。その後、直径15.5mmに打ち抜き、負極を作成した。そして、作製した負極を以下に示す構成のコイン型電池に組み込み、1mA(電流密度0.53mA/cm)で充放電を行い、負極炭素質材料1gあたりの放電容量を測定した。上記コイン型電池の構成及び充放電条件を以下に示す。 Then, after apply | coating to the copper foil which is a collector, it dried at 150 degreeC for 1 hour. Then, it punched into diameter 15.5mm and created the negative electrode. And the produced negative electrode was built in the coin-type battery of the structure shown below, charging / discharging was performed at 1 mA (current density 0.53 mA / cm < 2 >), and the discharge capacity per 1g of negative electrode carbonaceous materials was measured. The configuration and charge / discharge conditions of the coin-type battery are shown below.

[セル構成]
寸法:直径20mm,厚さ2.5mm
対極:ナトリウム金属
セパレータ:多孔質膜(ポリプロピレン)
電解液:プロピレンカーボネートとジメトキシエタンを1:1なる容量比で混合してなる混合溶媒にNaClOを1mol/lの割合で溶解したもの
集電体:銅箔。
[Cell configuration]
Dimensions: Diameter 20mm, thickness 2.5mm
Counter electrode: Sodium metal separator: Porous membrane (polypropylene)
Electrolytic solution: a solution obtained by dissolving NaClO 4 at a ratio of 1 mol / l in a mixed solvent obtained by mixing propylene carbonate and dimethoxyethane at a volume ratio of 1: 1. Current collector: copper foil.

以上のように負極ペレットが組み込まれたれたコイン型セルに対して、1mA(電流密度0.53mA/cm)の定電流で充放電を行い、放電容量を求めた。充放電条件は以下の通りである。 The coin-type cell in which the negative electrode pellet was incorporated as described above was charged / discharged at a constant current of 1 mA (current density 0.53 mA / cm 2 ) to determine the discharge capacity. The charge / discharge conditions are as follows.

充電終了は、電位が対ナトリウム2mVに達した時とした。放電終了は、電位が対ナトリウム1.5Vに達した時とした。   Charging was terminated when the potential reached 2 mV to sodium. The end of the discharge was when the potential reached 1.5V versus sodium.

そして、測定された放電容量にn−ブタノールを浸漬液とする液体浸漬置換法によって求められた真比重ρpをかけ、この算出値をもって炭素質材料の単位重量当たりの負極容量(Ah/kg)とした。   The measured discharge capacity is multiplied by the true specific gravity ρp determined by the liquid immersion substitution method using n-butanol as an immersion liquid, and the calculated value is used as the negative electrode capacity per unit weight of the carbonaceous material (Ah / kg). did.

このようにして求められた炭素質材料の単位重量当たりの負極容量をρp、ρHe、及びρp/ρHeと併せて表1に示す。   The negative electrode capacity per unit weight of the carbonaceous material thus determined is shown in Table 1 together with ρp, ρHe, and ρp / ρHe.

Figure 2015050050
Figure 2015050050

表1からわかるように、ρp/ρHeが0.950未満である実施例1の炭素質材料は、ρp/ρHeが0.950以上である比較例1の炭素質材料に比べて、いずれも負極容量が150Ah/kg以上と高い値になっている。このことから、負極活物質として用いる炭素質材料のρp/ρHeを規制することは、負極の単位重量当たりの容量を増大させ、電池の小型化を図る上で有効であることがわかった。   As can be seen from Table 1, the carbonaceous material of Example 1 in which ρp / ρHe is less than 0.950 is less negative than the carbonaceous material of Comparative Example 1 in which ρp / ρHe is 0.950 or more. The capacity is as high as 150 Ah / kg or more. From this, it was found that regulating ρp / ρHe of the carbonaceous material used as the negative electrode active material is effective in increasing the capacity per unit weight of the negative electrode and reducing the size of the battery.

Claims (5)

炭素質材料からなるナトリウム二次電池用負極材料であって、
前記負極材料は、n−ブタノールを浸漬液とする液体浸漬置換法で測定される真比重をρp、ヘリウムガスを用いた気体置換法で測定される真比重をρHeとしたときに、ρp/ρHeが0.950未満である、負極材料。
A negative electrode material for a sodium secondary battery made of a carbonaceous material,
The negative electrode material is ρp / ρHe, where ρp is the true specific gravity measured by the liquid immersion substitution method using n-butanol as the immersion liquid, and ρHe is the true specific gravity measured by the gas substitution method using helium gas. A negative electrode material having an A of less than 0.950.
前記炭素質材料は、炭素前駆体を焼成して得られる難黒鉛化炭素材料からなる、請求項1に記載の負極材料。 The negative electrode material according to claim 1, wherein the carbonaceous material is made of a non-graphitizable carbon material obtained by firing a carbon precursor. 請求項1又は2に記載のナトリウム二次電池用負極材料の製造方法であって、
炭素前駆体を、不活性ガスの気流下又は低圧雰囲気下に焼成する工程
を備える、製造方法。
It is a manufacturing method of the negative electrode material for sodium secondary batteries according to claim 1 or 2,
A production method comprising a step of firing a carbon precursor in an inert gas stream or in a low-pressure atmosphere.
前記不活性ガスの気流は、前記炭素前駆体1g当たり0.1ml/分以上の流量である、請求項3に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 3, wherein the flow of the inert gas is a flow rate of 0.1 ml / min or more per 1 g of the carbon precursor. 請求項1又は2に記載のナトリウム二次電池用負極材料を含む負極、正極、及び非水電解液を具備する、ナトリウム二次電池。 A sodium secondary battery comprising a negative electrode comprising the negative electrode material for a sodium secondary battery according to claim 1, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte.
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