JP2017084771A - 電池負極材料、および、電池 - Google Patents
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Abstract
Description
実施の形態1における電池負極材料は、ホウ素を含む炭素材料を含む。
実施の形態1における電池負極材料が含む炭素材料の作製方法の一例として、黒鉛材料の作製方法が説明される。黒鉛材料は、例えば、炭素源となる有機材料または非晶質炭素材料に、ホウ素源を添加、混合し、不活性雰囲気下で、焼成することにより、作製することができる。
以下、実施の形態2が説明される。なお、上述の実施の形態1と重複する説明は、適宜、省略される。
[電池負極材料の作製]
平均粒径が12μmの石油コークス粉末に、二ホウ化アルミニウム粉末を前記石油コークス粉末に対して、ホウ素原子質量換算で3.0%添加し、メノウ乳鉢を用いて粉砕混合した。Ar雰囲気下の管環状炉(Arガス流量1L/min)で、室温から毎分10℃の割合で昇温して2800℃に到達するまで加熱し、2800℃で1時間保持した。その後、加熱を停止し、自然冷却後に管状炉から炭素材料を取り出した。上記焼成で得た炭素材料をメノウ乳鉢で粉砕し、目開き40μmのSUS製標準篩を用いて分級し、炭素粉末を得た。
得られた電池負極材料と結着剤ポリフッ化ビニリデンとを、重量比9:1となるよう秤量した。
上記の試験電極を用いて、リチウム金属を対極および参照極とするリチウム二次電池(評価用セル)を作製した。
平均粒径が12μmの石油コークス粉末に、二ホウ化アルミニウム粉末を前記石油コークス粉末に対して、ホウ素原子質量換で5.0%添加し、メノウ乳鉢を用いて粉砕混合した。
平均粒径が12μmの石油コークス粉末に、二ホウ化アルミニウム粉末を前記石油コークス粉末に対して、ホウ素原子質量換で10.0%添加し、メノウ乳鉢を用いて粉砕混合した。
平均分子量1000のポリビニルアルコール粉末に、二ホウ化アルミニウム粉末を前記ポリビニルアルコール粉末に対して、ホウ素原子質量換で20.0%添加し、メノウ乳鉢を用いて粉砕混合した。
平均分子量1000のポリビニルアルコール粉末に、二ホウ化アルミニウム粉末を前記ポリビニルアルコール粉末に対して、ホウ素原子質量換で30.0%添加し、メノウ乳鉢を用いて粉砕混合した。
平均粒径が12μmの石油コークス粉末に、二ホウ化マグネシウム粉末を前記石油コークス粉末に対して、ホウ素原子質量換で10.0%添加し、メノウ乳鉢を用いて粉砕混合した。
平均粒径が12μmの石油コークス粉末を、Ar雰囲気下の管環状炉(Arガス流量1L/min)で、室温から毎分10℃の割合で昇温して2800℃に到達するまで加熱し、2800℃で1時間保持した。
平均粒径が12μmの石油コークス粉末に、酸化ホウ素粉末を前記石油コークス粉末に対して、ホウ素原子質量換で10.0%添加し、メノウ乳鉢を用いて粉砕混合した。
平均粒径が12μmの石油コークス粉末に、酸化ホウ素粉末を前記石油コークス粉末に対して、ホウ素原子質量換で20.0%添加し、メノウ乳鉢を用いて粉砕混合した。
平均分子量1000のポリビニルアルコール粉末に、酸化ホウ素粉末を前記ポリビニルアルコール粉末に対して、ホウ素原子質量換で20.0%添加し、メノウ乳鉢を用いて粉砕混合した。
平均粒径が12μmの石油コークス粉末に、炭化ホウ素粉末を前記石油コークス粉末に対して、ホウ素原子質量換で5.0%添加し、メノウ乳鉢を用いて粉砕混合した。
実施例1〜6および比較例1〜5の電池負極材料のXRDを測定した。これにより、炭素層と炭素層の面間隔が3.4Å以下であり、炭素層の結晶子厚みが100Å以上であることを確認した。すなわち、これらの電池負極材料である炭素材料は、全て黒鉛であることが確認された。
実施例1〜6および比較例1〜5について、評価用セルの充放電試験を行い、充放電特性を評価した。
表1に示される結果から、黒鉛材料におけるホウ素の状態により、その充放電特性が大きく異なることが分かった。
11 負極集電体
12 負極合剤層
13 負極
14 正極集電体
15 正極合剤層
16 正極
17 セパレータ
18 外装
Claims (6)
- 炭素材料を含み、
前記炭素材料は、ホウ素を含み、
前記炭素材料の、X線光電子分光法によって得られるB1sスペクトルにおいて、束縛エネルギー184.0eV以上196.5eV以下の範囲にピークを持つ全てのピーク面積の合計に対する、束縛エネルギー187.0eV以上188.5eV以下の範囲にピークを持つピーク面積の割合は、50%以上である、
電池負極材料。 - 前記炭素材料の前記ホウ素の含有量は、ホウ素原子質量換算で、1%以上である、
請求項1に記載の電池負極材料。 - 前記炭素材料の前記ホウ素の含有量は、ホウ素原子質量換算で、3%以上である、
請求項2に記載の電池負極材料。 - 前記炭素材料は、黒鉛材料である、
請求項1から3のいずれかに記載の電池負極材料。 - 請求項1から4のいずれかに記載の電池負極材料を含む負極と、
正極と、
電解質と、
を備える、
電池。 - 前記負極は、前記電池負極材料を、主成分として、含む、
請求項5に記載の電池。
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