JP5947585B2 - Method for producing spherical phenol resin granulated product, method for producing carbon material, and method for producing activated carbon material - Google Patents

Method for producing spherical phenol resin granulated product, method for producing carbon material, and method for producing activated carbon material Download PDF

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Description

本発明は、球状フェノール樹脂造粒物の製造方法、並びに、炭素材料の製造方法及び活性炭素材料の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a spherical phenol resin granulated product, a method for producing a carbon material, and a method for producing an activated carbon material.

非水電解質二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池は、軽量でかつエネルギー密度が高く、携帯用小型電子機器の電源をはじめ、ハイブリッドカーや電気自動車などの動力用電源として使用範囲がますます拡大している。これら電源の高性能化に伴い、その消費電力は増加の一途であり、該電源として用いられるリチウムイオン二次電池には、更なる高容量化が求められている。加えて、高容量化だけに留まらず、前記動力用電源には、急速充放電特性に優れること、サイクル特性に優れることも求められている。このように、リチウムイオン二次電池に対する高性能化の要求に伴って、その構成部材である負極材についても高性能化が求められている。
一般に、リチウムイオン二次電池の高出力化を図るには、ドープ・アンドープ速度を速くするために、リチウムイオンの拡散パスを短くすることが有効とされ、これを実現する方法として、負極材の活物質である炭素材料の粒子径を小さくする方法がある。
Lithium ion secondary batteries, which are a type of non-aqueous electrolyte secondary battery, are lightweight and have high energy density, and can be used as power sources for power sources such as portable small electronic devices, hybrid cars, and electric vehicles. Increasingly. As these power supplies become more sophisticated, their power consumption is increasing, and lithium ion secondary batteries used as the power supplies are required to have higher capacities. In addition to the high capacity, the power supply is also required to have excellent rapid charge / discharge characteristics and excellent cycle characteristics. Thus, with the demand for higher performance for lithium ion secondary batteries, higher performance is also required for the negative electrode material that is a constituent member thereof.
In general, in order to increase the output of a lithium ion secondary battery, it is effective to shorten the diffusion path of lithium ions in order to increase the doping / undoping rate. There is a method of reducing the particle size of the carbon material which is an active material.

リチウムイオン二次電池とは別に、充放電サイクル特性や急速充電に優れた小型バックアップ電源として電気二重層キャパシタが広く用いられるようになってきている。この電気二重層キャパシタは、現在、通信機器におけるメモリーバックアップ用途を中心に小型品が幅広い分野で用いられている。最近では、用途の拡大に伴い、より高容量や大電流が要求されるハイブリッドカー、燃料電池車のモーター駆動、回生エネルギーの蓄電等に適したデバイスとして期待されるようになってきている。しかしながら、現状ではエネルギー密度、出力の観点から、又は、低温域での出力低下等の観点から、優れた電気二重層キャパシタが得られているとはいえず、さらなる改善が求められている。
一般に、電気二重層キャパシタにおいては、活物質である活性炭素材料の比表面積と、容量及び出力との間に密接な関連がある。活性炭素材料の比表面積が増えるほど、表面に蓄えられる電解質イオンの量が増えることになり、高容量となる。ただし、活性炭素材料に深い細孔をあけて比表面積を増やした場合には、活物質を通過する電解質イオンの移動パスが長くなる上、電解質イオンが細孔へ出入りする際に阻害し合うことになって素早い電荷の移動ができず、出力特性は悪化する。そこで、電気二重層キャパシタの容量及び出力を向上させる方法として、活物質の粒子径を小さくする方法が提案されている。活物質の粒子径を小さくすると、活物質の単位質量当たりの表面積は増加する。このため、通常の賦活処理条件で多くの細孔が表面全体に空くことになり、高比表面積であるが細孔は浅くなる。これにより、電解質イオンの移動パスが短く抑えられ、その結果、高容量かつ高出力につながる。しかも、電解液の粘度が上がる低温域でも、電解質イオンの移動パスが短いため、出力低下の改善につながる。
Apart from lithium ion secondary batteries, electric double layer capacitors have been widely used as small backup power sources with excellent charge / discharge cycle characteristics and rapid charging. This electric double layer capacitor is currently used in a wide range of small-sized capacitors mainly for memory backup applications in communication equipment. Recently, with the expansion of applications, it has come to be expected as a device suitable for a hybrid car, a motor of a fuel cell vehicle, a storage of regenerative energy, and the like that require a higher capacity and a larger current. However, at present, it cannot be said that an excellent electric double layer capacitor has been obtained from the viewpoint of energy density and output, or from the viewpoint of reduction of output in a low temperature range, and further improvement is required.
In general, in an electric double layer capacitor, there is a close relationship between the specific surface area of an activated carbon material, which is an active material, and the capacity and output. As the specific surface area of the activated carbon material increases, the amount of electrolyte ions stored on the surface increases and the capacity increases. However, when the specific surface area is increased by opening deep pores in the activated carbon material, the movement path of the electrolyte ions passing through the active material becomes longer and the electrolyte ions interfere with each other when entering and leaving the pores. As a result, the charge cannot be transferred quickly, and the output characteristics deteriorate. Therefore, a method for reducing the particle diameter of the active material has been proposed as a method for improving the capacity and output of the electric double layer capacitor. When the particle diameter of the active material is reduced, the surface area per unit mass of the active material increases. For this reason, many pores are vacated over the entire surface under normal activation treatment conditions, and the pores become shallow although they have a high specific surface area. Thereby, the movement path | route of electrolyte ion is restrained short, As a result, it leads to high capacity | capacitance and high output. Moreover, even in a low temperature range where the viscosity of the electrolytic solution increases, the electrolyte ion movement path is short, which leads to an improvement in output reduction.

前記リチウムイオン二次電池はエネルギー密度が高く、長時間の駆動が可能である。また、前記電気二重層キャパシタは急速な充放電が可能であり、繰り返し使用の寿命が長い。近年、このようなリチウムイオン二次電池と電気二重層キャパシタのそれぞれの利点を兼ね備えた蓄電装置としてリチウムイオンキャパシタが開発されている。これは、正極側に活性炭素材料表面の電気二重層容量、負極側に炭素材料へのリチウムイオンのインターカレーション容量を利用してエネルギー貯蔵するものであり、大容量と高速充放電性能とをバランス良く実現しようとするエネルギー貯蔵デバイスである。正極側で利用している電気二重層容量については前記電気二重層キャパシタの場合と同じであり、リチウムイオンキャパシタとしての高容量化には、正極活物質である活性炭素材料の物性が関係している。したがって、リチウムイオンキャパシタにおいても、正極活物質の粒子径を小さくすることで単位質量当たりの表面積が増加し、かつ、細孔は浅くなるため、電解質イオンの移動パスが短く抑えられ、この結果、高容量かつ高出力につながる。   The lithium ion secondary battery has a high energy density and can be driven for a long time. In addition, the electric double layer capacitor can be rapidly charged and discharged, and has a long use life. In recent years, lithium ion capacitors have been developed as power storage devices that combine the advantages of such lithium ion secondary batteries and electric double layer capacitors. This is to store energy by using the electric double layer capacity on the surface of the activated carbon material on the positive electrode side and the intercalation capacity of lithium ion to the carbon material on the negative electrode side, and it has large capacity and high-speed charge / discharge performance. It is an energy storage device that is to be realized in a balanced manner. The electric double layer capacity used on the positive electrode side is the same as in the case of the electric double layer capacitor, and the increase in capacity as a lithium ion capacitor is related to the physical properties of the activated carbon material that is the positive electrode active material. Yes. Therefore, also in the lithium ion capacitor, by reducing the particle size of the positive electrode active material, the surface area per unit mass increases, and the pores become shallow, so that the movement path of the electrolyte ions can be kept short, and as a result, High capacity and high output.

前述したように、リチウムイオン二次電池負極用活物質、電気二重層キャパシタ電極用活物質、リチウムイオンキャパシタ正極用活物質の材料(以下これらをまとめて「電極用材料」ということがある)には、粒子径を小さくすることが求められている。電極用材料としては、炭素化時に固相炭素化すること、非晶質炭素となる上、炭素化収率が高いこと、更には賦活が容易であることの点からフェノール樹脂が好適である。
しかし、従来のフェノール樹脂又はその炭化物(炭素材料)もしくはその活性炭素材料は、粉砕して小粒径化を図っても、小さくできる粒径には限度があり、その形状も不均一であった。また、たとえ粉砕により所望の粒径にまで小さくできたとしても、電極への充填時に空隙が増え、単位体積当たりの充填密度が低くなる。加えて、賦活処理の及ばない粒子内部が表面に現れるため、前記電極用材料としての効果が充分に得られない、という問題があった。
As described above, the active material for the negative electrode of the lithium ion secondary battery, the active material for the electric double layer capacitor electrode, and the active material for the positive electrode of the lithium ion capacitor (hereinafter, these may be collectively referred to as “electrode material”). Is required to reduce the particle size. As the electrode material, a phenol resin is preferable from the viewpoint of solid-phase carbonization during carbonization, amorphous carbon, high carbonization yield, and easy activation.
However, even if the conventional phenol resin or its carbide (carbon material) or its activated carbon material is pulverized to reduce the particle size, there is a limit to the particle size that can be reduced, and the shape thereof is not uniform. . Moreover, even if the particle size can be reduced to a desired particle size by pulverization, voids increase when the electrode is filled, and the packing density per unit volume is lowered. In addition, since the inside of the particle that does not reach the activation treatment appears on the surface, there is a problem that the effect as the electrode material cannot be sufficiently obtained.

一方、粉砕によらず、粒子径の小さいフェノール樹脂を得る方法として、たとえば以下に示す方法が提案されている。
(1)ベンゼン環1個当たりフェノール性水酸基を2個以上有する化合物と、アルデヒド類とを、水の存在下で、界面活性剤を使用せずに、無触媒あるいは塩基性触媒のもとで反応させてスラリーを調製し、該スラリーの乾燥物のアセトン溶液を遠心分離することにより、最終的に球状樹脂微粒子を得る方法(特許文献1参照)。
(2)水中でレゾルシンとアルデヒド源とを反応させて微粒子水分散液を調製し、該微粒子水分散液を遠心分離した後、乾燥及び解砕を行うことにより、球状樹脂微粒子を得る方法(特許文献2参照)。
(3)水性媒体中で、縮合反応触媒と乳化分散剤の存在下にフェノール類とアルデヒド類とを、所定の温度と圧力の条件下に縮合反応させることにより、球状フェノール樹脂を得る方法(特許文献3参照)。
On the other hand, for example, the following method has been proposed as a method for obtaining a phenol resin having a small particle size regardless of pulverization.
(1) Reaction of a compound having two or more phenolic hydroxyl groups per benzene ring and an aldehyde in the presence of water without using a surfactant or under a basic catalyst. A slurry is prepared, and an acetone solution of a dried product of the slurry is centrifuged to finally obtain spherical resin fine particles (see Patent Document 1).
(2) A method of obtaining spherical resin fine particles by reacting resorcin and an aldehyde source in water to prepare a fine particle aqueous dispersion, centrifuging the fine particle aqueous dispersion, and drying and crushing (patent) Reference 2).
(3) A method for obtaining a spherical phenol resin by subjecting a phenol and an aldehyde to a condensation reaction in an aqueous medium in the presence of a condensation reaction catalyst and an emulsifying dispersant under conditions of a predetermined temperature and pressure (patent) Reference 3).

特許第3651837号公報Japanese Patent No. 3655183 特許第3724789号公報Japanese Patent No. 3724789 特許第3576433号公報Japanese Patent No. 3576433

しかしながら、特許文献1、2に記載された方法は、球状樹脂微粒子を分離回収するために、遠心分離機を用いて分離操作を行う必要があるが、工業上は大型の遠心分離機を用いたとしても非効率であり、実用的でない。加えて、遠心分離により分離回収された球状フェノール樹脂は硬く締まった塊となりやすく、洗浄不良を防止するために解砕が必要不可欠となる等、作業性の点からも合理的でない。
また、特許文献3に記載された方法では、得られる球状フェノール樹脂の粒径が一般的な懸濁重合の粒度分布の範囲である1μmから1mm程度であり、これより粒径の小さいものを製造するのが難しい。加えて、乳化分散剤が用いられているため、球状フェノール樹脂の粒径が小さくなるほど沈降しにくくなり、分離回収するのに長時間を要する。また、球状フェノール樹脂を含む反応液中に、乳化分散剤、触媒及び未反応の原料が残っているため、この反応液をそのまま乾燥させると、固着化して球状フェノール樹脂のみを回収することが難しく、炭素化又は賦活化を行った場合には、微細な球状の炭素材料又は活性炭素材料が得られにくいという問題がある。
However, in the methods described in Patent Documents 1 and 2, in order to separate and recover the spherical resin fine particles, it is necessary to perform a separation operation using a centrifuge, but industrially a large centrifuge is used. Is inefficient and impractical. In addition, the spherical phenol resin separated and recovered by centrifugation is likely to be a hard and tight lump, and it is not rational from the viewpoint of workability such that crushing is indispensable to prevent poor cleaning.
Moreover, in the method described in Patent Document 3, the particle size of the obtained spherical phenol resin is about 1 μm to 1 mm, which is the range of particle size distribution of general suspension polymerization, and a particle having a smaller particle size is produced. Difficult to do. In addition, since an emulsifying dispersant is used, the smaller the particle size of the spherical phenol resin, the more difficult it is to settle, and it takes a long time to separate and recover. In addition, since the emulsifying dispersant, the catalyst, and the unreacted raw material remain in the reaction liquid containing the spherical phenol resin, it is difficult to recover and to recover only the spherical phenol resin when the reaction liquid is dried as it is. When carbonization or activation is performed, there is a problem that it is difficult to obtain a fine spherical carbon material or activated carbon material.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、微細な球状フェノール樹脂粒子の平均粒径を制御でき、かつ、遠心分離を行わずに効率的に球状フェノール樹脂粒子を回収できる球状フェノール樹脂造粒物の製造方法、並びに、該製造方法により得られる球状フェノール樹脂造粒物を用いた炭素材料の製造方法及び活性炭素材料の製造方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a spherical phenol resin capable of controlling the average particle diameter of fine spherical phenol resin particles and efficiently recovering the spherical phenol resin particles without performing centrifugation. It is an object to provide a method for producing a granulated product, a method for producing a carbon material using a spherical phenol resin granulated product obtained by the production method, and a method for producing an activated carbon material.

本発明者らは、多価フェノール類を含むフェノール類とアルデヒド類との縮合反応によりフェノール樹脂の合成を行い、加えて、有機系凝結剤を用いて該フェノール樹脂の分離回収を行うことにより、上記の課題を解決することを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、水性媒体中で、縮合反応触媒の存在下に多価フェノール類を含むフェノール類とアルデヒド類とを縮合反応させて、球状フェノール樹脂が分散されている球状フェノール樹脂分散液を得る工程(1)と、該球状フェノール樹脂分散液に有機系凝結剤を添加して凝結物を得る工程(2)と、該凝結物を分離回収する工程(3)と、該分離回収した凝結物を乾燥して乾燥物を得る工程(4)と、該乾燥物とバインダとを混合して混合物を得る工程(5)と、該混合物を造粒して造粒物を得る工程(6)とを有し、前記多価フェノール類を含むフェノール類が、二価フェノール類及び三価フェノール類から選ばれる1以上の多価フェノール類と、一価フェノール類とを含み、前記工程(1)における前記縮合反応を、温度105〜200℃、圧力0.13〜1.5MPaの条件下で行うことを特徴とする、炭素化・賦活化用の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法である
The present inventors synthesize a phenol resin by a condensation reaction of phenols containing polyhydric phenols and aldehydes, and in addition, by separating and recovering the phenol resin using an organic coagulant, The inventors have found that the above problems can be solved and have completed the present invention.
That is, the present onset Ming, in an aqueous medium in the presence of a condensation reaction catalyst of a phenol and an aldehyde containing a polyhydric phenol by a condensation reaction, spherical spherical phenol resin is dispersed phenolic resin dispersion The step (1) of obtaining a coagulated product by adding an organic coagulant to the spherical phenol resin dispersion, the step (3) of separating and collecting the coagulated product, and the separation and recovery The step (4) of obtaining a dried product by drying the aggregate, the step (5) of obtaining a mixture by mixing the dried product and a binder, and the step of obtaining a granulated product by granulating the mixture (6). ) and have a includes phenols containing the polyvalent phenols, and one or more polyhydric phenols selected from dihydric phenols and trivalent phenols, and monohydric phenols, wherein step (1 ) At the temperature of 10 To 200 DEG ° C., and carrying out under a pressure 0.13~1.5MPa, a method for producing a spherical phenol resin granules for carbonization, activation.

発明の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法においては、前記縮合反応触媒が塩基性触媒であることが好ましい
発明の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法においては、前記球状フェノール樹脂分散液中に分散されている前記球状フェノール樹脂の平均粒径が0.05〜10μmであることが好ましい。
In the method for producing a spherical phenol resin granulated product of the present invention, the condensation reaction catalyst is preferably a basic catalyst .
In the method for producing a spherical phenol resin granulated product of the present invention, it is preferable that an average particle size of the spherical phenol resin dispersed in the spherical phenol resin dispersion is 0.05 to 10 μm.

また、本発明の炭素材料の製造方法は、前記本発明の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法により製造された球状フェノール樹脂造粒物を炭素化することを特徴とする。
本発明の炭素材料の製造方法においては、前記炭素化の後、解砕を行うことが好ましい。
The carbon material production method of the present invention is characterized by carbonizing the spherical phenol resin granulated product produced by the spherical phenol resin granulated product production method of the present invention.
In the method for producing a carbon material of the present invention, it is preferable to crush after the carbonization.

また、本発明の活性炭素材料の製造方法は、前記本発明の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法により製造された球状フェノール樹脂造粒物を炭素化した後、賦活することを特徴とする。
本発明の活性炭素材料の製造方法においては、前記賦活の後、解砕を行うことが好ましい。
Moreover, the manufacturing method of the activated carbon material of this invention is activated after carbonizing the spherical phenol resin granulated material manufactured by the manufacturing method of the spherical phenol resin granulated material of the said invention, It is characterized by the above-mentioned.
In the manufacturing method of the activated carbon material of this invention, it is preferable to crush after the said activation.

本発明の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法により、微細な球状フェノール樹脂粒子を、遠心分離を行わずに効率的に球状フェノール樹脂粒子を回収できる。加えて、球状フェノール樹脂粒子の平均粒径を容易に制御することができる。また、バインダを含んでいるにもかかわらず、炭素化を行った場合でも、微細な粒子形状を維持できる球状フェノール樹脂造粒物が得られる。
また、本発明の炭素材料の製造方法及び活性炭素材料の製造方法により、微細な球状の炭素材料、及び、微細な球状の活性炭素材料をそれぞれ得ることができる。
With the method for producing a spherical phenol resin granulated product of the present invention, fine spherical phenol resin particles can be efficiently recovered without performing centrifugation. In addition, the average particle diameter of the spherical phenol resin particles can be easily controlled. In addition, a spherical phenol resin granulated product capable of maintaining a fine particle shape can be obtained even when carbonization is performed, despite containing a binder.
Moreover, the fine spherical carbon material and the fine spherical activated carbon material can be obtained by the carbon material production method and the activated carbon material production method of the present invention, respectively.

図1(a)は、実施例1における工程(4)で得られた乾燥物の走査型電子顕微鏡写真である。図1(b)は、実施例1における賦活後に得られた球状活性炭素材料の走査型電子顕微鏡写真である。1A is a scanning electron micrograph of the dried product obtained in step (4) in Example 1. FIG. FIG. 1B is a scanning electron micrograph of a spherical activated carbon material obtained after activation in Example 1. 図2は、実施例3における工程(4)で得られた乾燥物の走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 2 is a scanning electron micrograph of the dried product obtained in step (4) in Example 3. 本実施例で用いたコイン型電気二重層キャパシタの断面図である。It is sectional drawing of the coin-type electric double layer capacitor used in the present Example. 電気二重層キャパシタ10について、100サイクルの充放電を繰り返した際の放電容量を測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the discharge capacity at the time of repeating charge / discharge of 100 cycles about the electric double layer capacitor. 電気二重層キャパシタ10について、電流を変化させたときの初期の放電容量維持率を求めた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having calculated | required the initial stage discharge capacity maintenance factor when changing an electric current about the electric double layer capacitor. 本実施例で用いたコイン型リチウムイオン二次電池の断面図である。It is sectional drawing of the coin-type lithium ion secondary battery used in the present Example. リチウムイオン二次電池100について、20サイクルの充放電を繰り返した際の放電容量を測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the discharge capacity at the time of repeating charge / discharge of 20 cycles about the lithium ion secondary battery. リチウムイオン二次電池100について、電流を変化させたときの初期の放電容量維持率を求めた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having calculated | required the initial discharge capacity maintenance factor when changing an electric current about the lithium ion secondary battery.

<球状フェノール樹脂造粒物の製造方法>
本発明の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法は、水性媒体中で、縮合反応触媒の存在下に多価フェノール類を含むフェノール類とアルデヒド類とを縮合反応させて、球状フェノール樹脂が分散されている球状フェノール樹脂分散液を得る工程(1)と、該球状フェノール樹脂分散液に有機系凝結剤を添加して凝結物を得る工程(2)と、該凝結物を分離回収する工程(3)と、該分離回収した凝結物を乾燥して乾燥物を得る工程(4)と、該乾燥物とバインダとを混合して混合物を得る工程(5)と、該混合物を造粒して造粒物を得る工程(6)とを有する。
<Method for producing spherical phenol resin granulated product>
In the method for producing a spherical phenol resin granule according to the present invention, a spherical phenol resin is dispersed in an aqueous medium by subjecting a phenol containing a polyhydric phenol and an aldehyde to a condensation reaction in the presence of a condensation reaction catalyst. A step (1) of obtaining a spherical phenol resin dispersion, a step (2) of obtaining a coagulated product by adding an organic coagulant to the spherical phenol resin dispersion, and a step of separating and recovering the coagulated product (3) ), Drying the separated and recovered coagulated product to obtain a dried product (4), mixing the dried product and a binder to obtain a mixture (5), and granulating the mixture to produce a mixture. (6) which obtains a granule.

[工程(1)]
工程(1)では、水性媒体中で、縮合反応触媒の存在下に多価フェノール類を含むフェノール類とアルデヒド類とを縮合反応させて、球状フェノール樹脂が分散されている球状フェノール樹脂分散液を得る。
[Step (1)]
In step (1), a spherical phenol resin dispersion in which a spherical phenol resin is dispersed is obtained by subjecting a phenol containing polyhydric phenols and an aldehyde to a condensation reaction in an aqueous medium in the presence of a condensation reaction catalyst. obtain.

(フェノール類)
本発明の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法においては、多価フェノール類を含むフェノール類が用いられる。
ここでいう「多価フェノール類」とは、芳香環1個当たりに結合しているヒドロキシ基が2個以上の芳香族ヒドロキシ化合物をいうものとする。芳香環とは、環上のπ電子系に含まれる電子の数が4n+2(n=0又は自然数) 個である共役不飽和環構造を意味し、単環及び多環のいずれも包含される。芳香環としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、インデン、フルオレン等の芳香族炭化水素環が挙げられる。したがって、本発明においてビスフェノールは1価フェノールに包含される。
(Phenols)
In the method for producing a spherical phenol resin granulated product of the present invention, phenols containing polyhydric phenols are used.
As used herein, “polyhydric phenol” refers to an aromatic hydroxy compound having two or more hydroxy groups bonded to one aromatic ring. The aromatic ring means a conjugated unsaturated ring structure in which the number of electrons contained in the π-electron system on the ring is 4n + 2 (n = 0 or natural number), and includes both monocyclic and polycyclic rings. Examples of the aromatic ring include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, indene and fluorene. Therefore, in the present invention, bisphenol is included in monohydric phenol.

本発明における多価フェノール類は、2価フェノール類又は3価フェノール類が好ましい。
二価フェノール類としては、カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノン、ジヒドロキシナフタレン等が挙げられ、なかでもレゾルシノールが好ましい。
三価フェノールとしては、ピロガロール、フロログルシノール等が挙げられる。
フェノール類は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
The polyhydric phenols in the present invention are preferably dihydric phenols or trihydric phenols.
Examples of the dihydric phenols include catechol, resorcinol, hydroquinone, dihydroxynaphthalene and the like, and resorcinol is particularly preferable.
Examples of the trihydric phenol include pyrogallol and phloroglucinol.
Phenols may be used alone or in combination of two or more.

本発明では、フェノール類として多価フェノール類を含むものを用いることにより、縮合反応速度が高まり、微細な球状フェノール樹脂粒子が得られやすい。
フェノール類としては、多価フェノール類と共に、一価フェノール類を併用することが好ましい。そのなかでも、二価フェノール類及び三価フェノール類から選ばれる1以上の多価フェノール類と、一価フェノール類とを含むことが特に好ましい。
一価フェノール類としては、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、スチレン化フェノール、炭素数2〜9のアルキル基で置換されたアルキルフェノール、o−フェニルフェノール、m−フェニルフェノール、p−フェニルフェノール、キシレノール、1−ナフトール、2−ナフトール、ビスフェノールA等が挙げられる。なかでもフェノールが好ましい。
In the present invention, by using those containing polyhydric phenols as phenols, the condensation reaction rate is increased and fine spherical phenol resin particles are easily obtained.
As phenols, it is preferable to use monohydric phenols together with polyhydric phenols. Among these, it is particularly preferable to include one or more polyhydric phenols selected from dihydric phenols and trihydric phenols and monohydric phenols.
As monohydric phenols, phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, styrenated phenol, alkylphenol substituted with an alkyl group having 2 to 9 carbon atoms, o-phenylphenol, m-phenylphenol, p -Phenylphenol, xylenol, 1-naphthol, 2-naphthol, bisphenol A and the like. Of these, phenol is preferred.

多価フェノール類とアルデヒド類との反応によれば、短時間で粒径0.1μmを中心とする微細な球状フェノール樹脂を得ることができるが、この反応においては粒径の制御が難しい。多価フェノール類、特に二価フェノール類及び三価フェノール類から選ばれる1以上の多価フェノール類と、一価フェノール類とを含むことにより、微細な球状フェノール樹脂(0.05〜1μm程度)が得られやすく、かつ、粒径を容易に制御できる。
一価フェノール類と多価フェノール類との混合割合は、モル比で、一価フェノール類/多価フェノール類=0.5/9.5〜5/5が好ましく、1/9〜5/5がより好ましく、2/8〜5/5がさらに好ましい。このモル比が好ましい下限値以上であると、より粒径の小さい球状フェノール樹脂が得られやすくなる。一方、このモル比が好ましい上限値以下であると、粒径の制御が容易となる。
ここでいう「モル比」とは、工程(1)での縮合反応に用いる一価フェノール類と多価フェノール類のそれぞれの使用量(仕込み量)をモル換算した比率を意味する。
According to the reaction between polyhydric phenols and aldehydes, a fine spherical phenol resin centered on a particle size of 0.1 μm can be obtained in a short time, but it is difficult to control the particle size in this reaction. By containing one or more polyhydric phenols selected from polyhydric phenols, particularly dihydric phenols and trihydric phenols, and monohydric phenols, a fine spherical phenol resin (about 0.05 to 1 μm) Can be easily obtained, and the particle size can be easily controlled.
The mixing ratio of the monohydric phenol and the polyhydric phenol is preferably a monohydric phenol / polyhydric phenol = 0.5 / 9.5 to 5/5, and 1/9 to 5/5 in terms of molar ratio. Is more preferable, and 2/8 to 5/5 is more preferable. When this molar ratio is at least the preferred lower limit, a spherical phenol resin having a smaller particle size can be easily obtained. On the other hand, when the molar ratio is less than or equal to the preferable upper limit value, the particle size can be easily controlled.
The “molar ratio” as used herein means a ratio obtained by converting each usage amount (preparation amount) of monohydric phenols and polyhydric phenols used in the condensation reaction in the step (1) into moles.

(アルデヒド類)
アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、テレフタルアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、フルフラール、パラホルムアルデヒド等が挙げられる。なかでも、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドが好ましい。
アルデヒド類は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
(Aldehydes)
Examples of aldehydes include formaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, terephthalaldehyde, hydroxybenzaldehyde, furfural, paraformaldehyde and the like. Of these, formaldehyde and paraformaldehyde are preferable.
Aldehydes may be used alone or in combination of two or more.

(縮合反応触媒)
縮合反応触媒としては、アンモニア、ヘキサメチレンテトラミン、モノエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、N−(2−アミノエチル)エタノールアミン、N−(2−アミノエチル)プロパノールアミン等のアミノ基(−NH)を1以上有するアミン化合物;炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム等の金属塩が挙げられる。なかでも、アミノ基(−NH)を1以上有するアミン化合物が好ましい。
アミノ基(−NH)を1以上有するアミン化合物のなかでも、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン等のアミノ基(−NH)を2以上有するアルキルアミン化合物が特に好ましい。
縮合反応触媒は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
フェノール類とアルデヒド類との縮合反応は、塩基性触媒の存在下に行うことが好ましい。縮合反応触媒として塩基性触媒を用いることにより、炭素化における耐熱性の点から好適な熱硬化性樹脂(レゾール樹脂)が得られる。
(Condensation reaction catalyst)
As the condensation reaction catalyst, ammonia, hexamethylenetetramine, monoethanolamine, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetraamine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, N- (2-aminoethyl) ethanolamine, N- (2- An amine compound having one or more amino groups (—NH 2 ) such as aminoethyl) propanolamine; and metal salts such as sodium carbonate and calcium carbonate. Among them, an amine compound having amino groups (-NH 2) 1 or more.
Among amine compounds having 1 or more amino group (-NH 2), ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylene tetramine, tetraethylene pentamine, an alkyl amine compound having 2 or more pentaethylenehexamine an amino group (-NH 2) Is particularly preferred.
A condensation reaction catalyst may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
The condensation reaction between phenols and aldehydes is preferably performed in the presence of a basic catalyst. By using a basic catalyst as the condensation reaction catalyst, a suitable thermosetting resin (resole resin) can be obtained from the viewpoint of heat resistance in carbonization.

(フェノール類とアルデヒド類との縮合反応)
フェノール類とアルデヒド類との縮合反応は、水性媒体中で、縮合反応触媒の存在下にフェノール類とアルデヒド類とを混合して行われる。
水性媒体は水を含む媒体であり、該縮合反応は、系中に好ましくは50質量%以上、より好ましくは80質量%以上の水を含む媒体中で行われる。水性媒体は、水以外の溶媒としてアルコール等を含むものでもよい。水以外の溶媒は、一種を単独で用いてもよく二種以上を併用してもよい。
フェノール類とアルデヒド類との縮合反応は、たとえば、密閉可能な耐圧性の反応容器(オートクレーブ等)内に、フェノール類とアルデヒド類と縮合反応触媒と水とを仕込み、反応槽を密閉し、高温高圧下で混合しながら行う。
(Condensation reaction between phenols and aldehydes)
The condensation reaction of phenols and aldehydes is performed by mixing phenols and aldehydes in an aqueous medium in the presence of a condensation reaction catalyst.
The aqueous medium is a medium containing water, and the condensation reaction is preferably carried out in a medium containing 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more of water in the system. The aqueous medium may contain alcohol or the like as a solvent other than water. Solvents other than water may be used alone or in combination of two or more.
The condensation reaction between phenols and aldehydes is carried out, for example, by charging phenols, aldehydes, condensation reaction catalyst, and water in a pressure-resistant reaction vessel (autoclave, etc.) that can be sealed, and sealing the reaction tank. While mixing under high pressure.

フェノール類とアルデヒド類との混合割合は、フェノール類1モルに対して、アルデヒド類が0.6〜4モルが好ましく、1〜3モルがより好ましい。フェノール類1モルに対するアルデヒド類のモル比が好ましい下限値以上であると、縮合反応が充分に進行する。一方、このモル比が好ましい上限値以下であると、未反応のアルデヒド類がより低減される。ここでいう「モル比」とは、工程(1)での縮合反応に用いるフェノール類とアルデヒド類のそれぞれの使用量(仕込み量)をモル換算した比率を意味する。   The mixing ratio of phenols and aldehydes is preferably 0.6 to 4 mol, and more preferably 1 to 3 mol, per mol of phenol. If the molar ratio of aldehydes to 1 mol of phenol is equal to or greater than the preferred lower limit, the condensation reaction proceeds sufficiently. On the other hand, unreacted aldehydes are further reduced when the molar ratio is not more than the preferred upper limit. The “molar ratio” referred to here means a ratio in terms of the respective amounts used (charges) of phenols and aldehydes used in the condensation reaction in step (1) in terms of moles.

縮合反応触媒の使用量は、フェノール類100質量部に対して0.01〜1質量部が好ましく、0.05〜0.3質量部がより好ましい。縮合反応触媒の使用量が好ましい下限値以上であると、該縮合反応が良好に進行し、一方、縮合反応触媒の使用量が好ましい上限値以下であると、縮合反応触媒を除去する時間が短くなり、生産性の低下を抑制できる。   The amount of the condensation reaction catalyst used is preferably 0.01 to 1 part by mass and more preferably 0.05 to 0.3 part by mass with respect to 100 parts by mass of the phenols. When the amount of condensation reaction catalyst used is not less than the preferred lower limit, the condensation reaction proceeds favorably. On the other hand, when the amount of condensation reaction catalyst used is less than or equal to the preferred upper limit, the time for removing the condensation reaction catalyst is short. Therefore, it is possible to suppress a decrease in productivity.

フェノール類とアルデヒド類とを混合する方法は、特に限定されず、混合条件を表すレイノルズ数が0〜10であることが好ましく、10〜10であることがより好ましい。レイノルズ数がこの範囲であれば、均一な球状フェノール樹脂分散液が得られやすい。 The method for mixing phenols and aldehydes is not particularly limited, and the Reynolds number representing the mixing conditions is preferably 0 to 10 5 , more preferably 10 2 to 10 4 . When the Reynolds number is within this range, a uniform spherical phenol resin dispersion is easily obtained.

フェノール類とアルデヒド類との縮合反応は、高温高圧下で行うことが好ましい。これにより、該縮合反応が効率良く進行するので、フェノール類、アルデヒド類等の未反応物が球状フェノール樹脂分散液中に残存しにくくなる。加えて、高密度、高分子量の球状フェノール樹脂が得られやすくなる。
ここでいう「高温高圧下」とは、100℃を超える温度、かつ、大気圧を超える圧力下を意味する。
該縮合反応における反応温度は、105〜200℃が好ましく、110〜170℃がより好ましい。この反応温度条件下で該縮合反応を行うと、反応速度が速くなり、充分な硬化度が得られやすく、後の炭素化の際に溶融塊化を生じにくくなり、一定の物性を持つ炭素材料が安定に得られやすくなる。
該縮合反応は、圧力0.13〜1.5MPaの条件下に行うことが好ましく、0.2〜1MPaの条件下に行うことがより好ましい。
反応温度及び圧力を前記の好ましい範囲に制御することで、該縮合反応が効率よく進行して、フェノール類とアルデヒド類等の未反応物が低減し、微細でかつ高密度、高分子量の球状フェノール樹脂が得られやすくなる。加えて、短時間で、硬化が充分に進行しやすくなる。
ここでいう圧力は、昇温等の温度調整によって、所定の反応温度(前記の好ましい反応温度)に達した時点の圧力を意味する。
The condensation reaction between phenols and aldehydes is preferably carried out under high temperature and pressure. Thereby, since the condensation reaction proceeds efficiently, unreacted substances such as phenols and aldehydes hardly remain in the spherical phenol resin dispersion. In addition, a high-density, high-molecular weight spherical phenol resin is easily obtained.
“Under high temperature and high pressure” here means a temperature exceeding 100 ° C. and a pressure exceeding atmospheric pressure.
The reaction temperature in the condensation reaction is preferably 105 to 200 ° C, more preferably 110 to 170 ° C. When the condensation reaction is carried out under this reaction temperature condition, the reaction rate is increased, a sufficient degree of curing is easily obtained, and a carbon material having a certain physical property is less likely to cause melt agglomeration during subsequent carbonization. Can be obtained stably.
The condensation reaction is preferably performed under a pressure condition of 0.13 to 1.5 MPa, and more preferably 0.2 to 1 MPa.
By controlling the reaction temperature and pressure within the above preferred ranges, the condensation reaction proceeds efficiently, and unreacted products such as phenols and aldehydes are reduced, resulting in fine, high-density, high molecular weight spherical phenols. Resin is easily obtained. In addition, curing is likely to proceed sufficiently in a short time.
The pressure here means the pressure at the time when a predetermined reaction temperature (the above-mentioned preferable reaction temperature) is reached by temperature adjustment such as temperature increase.

また、工程(1)におけるフェノール類とアルデヒド類との縮合反応は、反応槽を密閉して高温高圧下で混合しながら行う前に、常圧下、フェノール類とアルデヒド類と縮合反応触媒と水とを混合しながら常温より加熱を始め、100℃付近で、好ましくは還流下、混合を一定時間継続することが好ましい。
このように高温高圧下で混合する前に、100℃付近で混合を行うことにより、未硬化の球状フェノール樹脂粒子同士が互いに融着して合着することを防ぎ、単一の球状粒子が安定に得られやすくなる。
In addition, the condensation reaction of phenols and aldehydes in the step (1) is carried out under normal pressure, with the phenols, aldehydes, condensation reaction catalyst, water and It is preferable to start heating from room temperature while mixing and to continue the mixing for a certain time at around 100 ° C., preferably under reflux.
Thus, before mixing under high temperature and high pressure, by mixing at around 100 ° C., uncured spherical phenol resin particles are prevented from fusing with each other, and a single spherical particle is stable. It becomes easy to obtain.

該縮合反応を行う際のpH条件は、pHを4〜9の範囲とすることが好ましく、pHを5〜7の範囲とすることがより好ましい。この範囲であれば、単一球状のフェノール樹脂が得られやすい。該pHが4以上であると、フェノール樹脂粒子同士が凝集しにくくなり、単一球状のものが得られやすい。一方、pHが9以下であれば、エアロゲルと呼ばれる寒天状のものができにくくなり、微粒子を得られやすい。   As for the pH conditions for carrying out the condensation reaction, the pH is preferably in the range of 4 to 9, and more preferably in the range of 5 to 7. If it is this range, a single spherical phenol resin is easy to be obtained. When the pH is 4 or more, the phenol resin particles are less likely to aggregate with each other, and a single spherical shape is easily obtained. On the other hand, if the pH is 9 or less, it becomes difficult to form an agar-like material called aerogel, and it is easy to obtain fine particles.

工程(1)においては、粒径の小さい球状フェノール樹脂が分散されている球状フェノール樹脂分散液が得られる。
具体的には、平均粒径が0.05〜10μm、好ましくは0.1〜5μm、より好ましくは0.1〜3μmの球状フェノール樹脂が分散した球状フェノール樹脂分散液が容易に得られる。
本発明において、「平均粒径」とは、対象とする球状フェノール樹脂、活性炭素材料を走査型電子顕微鏡で観察し、1枚の中に50〜200個の粒子が写っている写真について、その中からランダムに10個の粒子のフェレ径(X軸方向とY軸方向の平均、又は、X軸方向)を測定して求められる平均値を示す。
なお、分散液中の球状フェノール樹脂については、後述の工程(4)後に得られる乾燥物の走査型電子顕微鏡写真を用いて平均粒径を求めることができる。工程(1)で得られる分散液中の球状フェノール樹脂の粒径は、工程(2)、(3)、(4)の操作によっては変化しないからである。
In the step (1), a spherical phenol resin dispersion in which a spherical phenol resin having a small particle size is dispersed is obtained.
Specifically, a spherical phenol resin dispersion in which a spherical phenol resin having an average particle size of 0.05 to 10 μm, preferably 0.1 to 5 μm, more preferably 0.1 to 3 μm is dispersed is easily obtained.
In the present invention, the “average particle size” means that a spherical phenol resin and activated carbon material of interest are observed with a scanning electron microscope, and about 50 to 200 particles are photographed in one sheet. The average value calculated | required by measuring the ferret diameter (The average of an X-axis direction and a Y-axis direction or an X-axis direction) of ten particles at random from the inside is shown.
In addition, about the spherical phenol resin in a dispersion liquid, an average particle diameter can be calculated | required using the scanning electron micrograph of the dried material obtained after the below-mentioned process (4). This is because the particle size of the spherical phenol resin in the dispersion obtained in the step (1) does not change depending on the operations in the steps (2), (3) and (4).

[工程(2)]
工程(2)では、前記工程(1)で得られる球状フェノール樹脂分散液に有機系凝結剤を添加して凝結物を得る。
(有機系凝結剤)
有機系凝結剤としては、ポリエチレンイミン、ジシアンジアミドとホルマリンとの重縮合物、ジメチルアミンとエピクロルヒドリンとの重縮合物、ジメチルアミノエチルメタクリレートとスチレンとの共重合物、メラミンとホルマリンとの重縮合物、ポリジメチルジアクリルアンモニウム塩、ポリジアリルジメチルアンモニウム塩、ジアリルジメチルアンモニウム塩とアクリルアミドとの共重合物等が挙げられる。
なかでも、球状フェノール樹脂と凝結物を形成しやすいことから、ポリジアリルジメチルアンモニウム塩が好ましく、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドが特に好ましい。
有機系凝結剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
[Step (2)]
In step (2), an organic coagulant is added to the spherical phenol resin dispersion obtained in step (1) to obtain a coagulated product.
(Organic coagulant)
Organic coagulants include polyethyleneimine, polycondensate of dicyandiamide and formalin, polycondensation of dimethylamine and epichlorohydrin, copolymer of dimethylaminoethyl methacrylate and styrene, polycondensate of melamine and formalin, Examples thereof include polydimethyldiacrylammonium salt, polydiallyldimethylammonium salt, and a copolymer of diallyldimethylammonium salt and acrylamide.
Among these, polydiallyldimethylammonium salt is preferable and polydiallyldimethylammonium chloride is particularly preferable because it easily forms a coagulated product with the spherical phenol resin.
An organic coagulant may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

工程(1)で得られた球状フェノール樹脂分散液は、通常100℃以上となっているので、工程(2)に先立ち、まず、常温〜60℃に冷却する。そこに、有機系凝結剤と水とを加えて混合した後、30分〜12時間、好ましくは2〜6時間、静置することにより凝結物が沈降する。   Since the spherical phenol resin dispersion obtained in the step (1) is usually 100 ° C. or higher, it is first cooled to room temperature to 60 ° C. prior to the step (2). The organic coagulant and water are added and mixed there, and then the mixture is allowed to stand for 30 minutes to 12 hours, preferably 2 to 6 hours, so that the coagulated product settles.

有機系凝結剤の使用量は、有機系凝結剤の種類や、分散液中の球状フェノール樹脂濃度等に応じて適宜決定すればよい。工程(1)で用いるフェノール類とアルデヒド類との合計100質量部に対して0.1〜10質量部が好ましく、0.5〜5質量部がより好ましい。有機系凝結剤の使用量が好ましい下限値以上であると、球状フェノール樹脂を凝結物として得られやすくなる。一方、好ましい上限値以下であれば、凝結物の沈降がより促進される。   What is necessary is just to determine the usage-amount of an organic type coagulant suitably according to the kind of organic type coagulant, the spherical phenol resin density | concentration in a dispersion liquid, etc. 0.1-10 mass parts is preferable with respect to a total of 100 mass parts of phenols and aldehydes used at a process (1), and 0.5-5 mass parts is more preferable. When the amount of the organic coagulant used is equal to or more than the preferred lower limit, it becomes easy to obtain a spherical phenol resin as a coagulated product. On the other hand, if it is below the preferable upper limit value, the sedimentation of the aggregate is further promoted.

有機系凝結剤とともに加える水の量は、球状フェノール樹脂分散液100質量部に対して5〜100質量部が好ましく、10〜50質量部がより好ましい。水の使用量が好ましい下限値以上であると、球状フェノール樹脂を凝結物として得られやすくなる。一方、好ましい上限値以下であれば、凝結物の沈降がより促進される。
有機系凝結剤を加える際の温度条件は、60℃以下が好ましく、常温〜40℃がより好ましい。温度条件を好ましい上限値以下にすることで、凝結物の沈降が生じやすくなる。一方、温度条件を好ましい下限値以上にすることで、凝結物の沈降がより促進される。
5-100 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of spherical phenol resin dispersions, and, as for the quantity of the water added with an organic type coagulant | flocculant, 10-50 mass parts is more preferable. When the amount of water used is equal to or more than the preferred lower limit, it becomes easy to obtain a spherical phenol resin as a condensed product. On the other hand, if it is below the preferable upper limit value, the sedimentation of the aggregate is further promoted.
The temperature condition for adding the organic coagulant is preferably 60 ° C. or less, and more preferably from room temperature to 40 ° C. By setting the temperature condition to be equal to or less than the preferable upper limit value, sedimentation of the aggregate is likely to occur. On the other hand, by setting the temperature condition to be equal to or more than the preferable lower limit value, the sedimentation of the aggregate is further promoted.

[工程(3)]
工程(3)では、前記工程(2)で得られる凝結物を分離回収する。
凝結物の分離回収は、たとえば、凝結物が沈降した後の上澄液を除去するデカンテーションにより行う。分離回収の際、凝結物を洗浄することが好ましい。洗浄は、上澄液を除去した後、新たに水を加え、60〜90℃で撹拌することにより行う。これにより、未反応のフェノール類、未反応のアルデヒド類及び縮合反応触媒等の除去ができる。好ましくは、洗浄液に濁りがなくなるまでこの洗浄操作(上澄液の除去〜撹拌)を数回繰り返す。
[Step (3)]
In step (3), the aggregate obtained in step (2) is separated and recovered.
Separation and collection of the aggregate is performed, for example, by decantation that removes the supernatant after the aggregate has settled. During the separation and recovery, it is preferable to wash the condensed matter. Washing is carried out by removing the supernatant, adding new water, and stirring at 60 to 90 ° C. Thereby, unreacted phenols, unreacted aldehydes, condensation reaction catalysts and the like can be removed. Preferably, this washing operation (removal of the supernatant liquid to stirring) is repeated several times until the washing liquid does not become cloudy.

[工程(4)]
工程(4)では、前記工程(3)で分離回収した凝結物を乾燥して乾燥物を得る。
凝結物を乾燥する方法としては、熱風乾燥する方法が好ましい。また、熱風乾燥に先立ち、風乾を行うことも好ましい。
乾燥装置としては、特に制限されず、スプレードライヤー、スラリードライヤー等の粉体乾燥機であって工業的に使用可能な設備;振動を加えて球状フェノール樹脂粒子の凝集を防止しつつ、加熱エアーを吹きかけて表面から乾燥させる振動流動乾燥機;熱風循環式オーブン等を用いることができる。
凝結物を乾燥する温度条件は、50〜120℃が好ましく、60〜100℃がより好ましい。凝結物の乾燥時間は、1〜10時間が好ましく、3〜6時間がより好ましい。
工程(4)後に得られる乾燥物は、後述の図1(a)に示すように、球状フェノール樹脂粒子がその球形を維持したまま集合した形態を有する。
[Step (4)]
In step (4), the condensate separated and recovered in step (3) is dried to obtain a dried product.
As a method of drying the aggregate, a method of drying with hot air is preferable. It is also preferable to perform air drying prior to hot air drying.
The drying device is not particularly limited and is a powder dryer such as a spray dryer or a slurry dryer, which can be used industrially; applying heated air to prevent the spherical phenol resin particles from agglomerating An oscillating fluid dryer that blows and dries from the surface; a hot-air circulating oven or the like can be used.
50-120 degreeC is preferable and the temperature conditions which dry a condensed material have more preferable 60-100 degreeC. The drying time of the aggregate is preferably 1 to 10 hours, more preferably 3 to 6 hours.
The dried product obtained after the step (4) has a form in which spherical phenol resin particles are gathered while maintaining the spherical shape, as shown in FIG.

なお、仮に前記工程(1)の後の球状フェノール樹脂分散液を直接乾燥すると、球状フェノール樹脂分散液に残留する未反応のフェノール類、未反応のアルデヒド類及び縮合反応触媒等が、乾燥時に固着して塊となる。また、不純物の影響で炭素材料又は活性炭素材料とした際に品質が悪くなる等の問題を生じやすい。また、乾燥時にアルデヒド類の蒸発があるため、作業環境が悪化する。   If the spherical phenol resin dispersion after the step (1) is directly dried, unreacted phenols, unreacted aldehydes, condensation reaction catalysts, etc. remaining in the spherical phenol resin dispersion are fixed during drying. Then it becomes a lump. In addition, when the carbon material or the activated carbon material is used due to the influence of impurities, problems such as poor quality are likely to occur. In addition, since the aldehydes are evaporated during drying, the working environment is deteriorated.

[工程(5)]
工程(5)では、前記工程(4)で得られた乾燥物とバインダとを混合して混合物を得る。
微細な炭素材料を賦活する場合、炉内に導入され続ける賦活ガスとともに炭素材料が炉外へ流出するおそれがある。そこで、本発明では、バインダを混合して造粒することで、賦活の際、炭素材料の炉外への流出が抑制される。
なお、バインダは、炭素化の際に消失するため、炭素化後も微細なフェノール樹脂粒子の形状を維持することができる。
[Step (5)]
In step (5), the dried product obtained in step (4) and a binder are mixed to obtain a mixture.
When a fine carbon material is activated, the carbon material may flow out of the furnace together with the activation gas continuously introduced into the furnace. Therefore, in the present invention, by mixing and granulating the binder, outflow of the carbon material to the outside of the furnace is suppressed during activation.
In addition, since a binder lose | disappears in the case of carbonization, the shape of the fine phenol resin particle can be maintained even after carbonization.

(バインダ)
バインダとしては、液状フェノール樹脂、ピッチ、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、リグニン、糖液等が好ましい。
バインダは、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
(Binder)
As the binder, liquid phenol resin, pitch, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, lignin, sugar liquid, and the like are preferable.
A binder may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

乾燥物とバインダとの混合は、たとえば、乾燥物に、バインダと水とを加えて混練することにより行う。
バインダの使用量は、乾燥物100質量部に対して0.5〜10質量部が好ましく、1〜5質量部がより好ましい。バインダの使用量が好ましい下限値以上であると、造粒物の生成が容易になる。一方、好ましい上限値以下であれば、混練、造粒の各操作をより安定に行うことができる。
水の使用量は、乾燥物100質量部に対して3〜30質量部が好ましく、5〜15質量部がより好ましい。水の使用量が好ましい下限値以上であると、混練するのに充分な粘性を有することができる。一方、好ましい上限値以下であれば、混練、造粒の各操作をより安定に行うことができる。
Mixing of the dried product and the binder is performed, for example, by adding a binder and water to the dried product and kneading.
0.5-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of dried products, and, as for the usage-amount of a binder, 1-5 mass parts is more preferable. When the amount of the binder used is equal to or more than the preferable lower limit value, the granulated product can be easily generated. On the other hand, if it is below the preferable upper limit, each operation of kneading and granulation can be performed more stably.
3-30 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of dried products, and, as for the usage-amount of water, 5-15 mass parts is more preferable. When the usage-amount of water is more than the preferable lower limit, it can have sufficient viscosity for kneading. On the other hand, if it is below the preferable upper limit, each operation of kneading and granulation can be performed more stably.

[工程(6)]
工程(6)では、前記工程(5)で得られた混合物を造粒して造粒物を得る。このように、炭素化後に造粒するのではなく、球状フェノール樹脂を造粒することで、炭素化と賦活とを連続して行うことが可能となる。
混合物の造粒方法は、特に限定されず、転動造粒、流動層造粒、噴出層造粒、解砕造粒、圧縮造粒、押出造粒等が適用可能である。具体的には、工程(4)で得られた乾燥物とバインダとの混合物を、前記造粒方法のいずれかの方法で造粒することにより球状フェノール樹脂造粒物が得られる。
工程(6)は、工程(5)と同時に行うこともできる。すなわち、工程(4)で得られた乾燥物に、バインダと水とを加えながら、混練と造粒とを同時に行うことにより球状フェノール樹脂造粒物を得ることができる。この場合でも、前記造粒方法のいずれの方法も適用可能である。
[Step (6)]
In step (6), the mixture obtained in step (5) is granulated to obtain a granulated product. In this way, it is possible to continuously perform carbonization and activation by granulating a spherical phenol resin instead of granulating after carbonization.
The granulation method of the mixture is not particularly limited, and rolling granulation, fluidized bed granulation, ejection layer granulation, pulverization granulation, compression granulation, extrusion granulation, and the like are applicable. Specifically, a spherical phenol resin granulated product is obtained by granulating the mixture of the dried product and the binder obtained in step (4) by any of the granulation methods.
Step (6) can be performed simultaneously with step (5). That is, a spherical phenol resin granulated product can be obtained by simultaneously kneading and granulating while adding a binder and water to the dried product obtained in the step (4). Even in this case, any of the granulation methods can be applied.

本発明の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法は、前記の工程(1)〜(6)に加えて、その他の工程を有していてもよい。
その他の工程として、たとえば、球状フェノール樹脂分散液を減圧下で脱水濃縮してスラリーを得る工程を、工程(2)の前後に設けてもよい。
The method for producing a spherical phenol resin granulated product of the present invention may have other steps in addition to the steps (1) to (6).
As other steps, for example, a step of dehydrating and concentrating the spherical phenol resin dispersion under reduced pressure to obtain a slurry may be provided before and after step (2).

本発明の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法によれば、工程(1)での縮合反応において、反応速度が高まる多価フェノール類を用いていることにより、ミクロンからサブミクロンオーダーの微細な球状フェノール樹脂粒子を得ることができる。加えて、球状フェノール樹脂粒子の平均粒径を容易に制御できる。
また、本発明の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法によれば、工程(1)で得られる球状フェノール樹脂分散液に有機系凝結剤を添加することにより生成する凝結物を、容易に分離回収できるため、遠心分離を行わずに効率的に球状フェノール樹脂粒子を回収できる。
According to the method for producing a spherical phenol resin granulated product of the present invention, in the condensation reaction in the step (1), the use of polyhydric phenols having an increased reaction rate makes it possible to form fine spherical particles of micron to submicron order. Phenolic resin particles can be obtained. In addition, the average particle size of the spherical phenol resin particles can be easily controlled.
In addition, according to the method for producing a spherical phenol resin granulated product of the present invention, the aggregate produced by adding an organic coagulant to the spherical phenol resin dispersion obtained in step (1) can be easily separated and recovered. Therefore, spherical phenol resin particles can be efficiently recovered without performing centrifugation.

また、本発明の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法により製造される球状フェノール樹脂造粒物は、架橋したフェノール樹脂から構成されている。該球状フェノール樹脂造粒物は、JIS K 6910に定められるゲル化時間(150℃)及び流れ(125℃)において有意の測定値を得ないことから、後の炭素化において溶融することがなく、炭素化処理が容易である。   Moreover, the spherical phenol resin granulated product manufactured by the manufacturing method of the spherical phenol resin granulated product of the present invention is composed of a crosslinked phenol resin. Since the spherical phenol resin granulated product does not obtain a significant measurement value in the gelation time (150 ° C.) and flow (125 ° C.) defined in JIS K 6910, it does not melt in the subsequent carbonization, Carbonization treatment is easy.

<炭素材料の製造方法>
本発明の炭素材料の製造方法は、前記本発明の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法により製造された球状フェノール樹脂造粒物を炭素化することを特徴とする。
球状フェノール樹脂造粒物の炭素化には、多段炉、ロータリーキルン炉、流動層炉等を用いて、非酸化性ガス雰囲気下で炭化する方法を用いることができる。
非酸化性ガスとしては、酸素を実質的に含まないガス、たとえば窒素、ヘリウム、アルゴン、水素、一酸化炭素等が挙げられる。
炭素化の温度条件は、500〜2000℃が好ましく、700〜1500℃がより好ましい。炭素化の温度が好ましい下限値以上であれば、所望とする導電性や機械強度をもつ球状炭素材料が得られやすい。好ましい下限値以上、特に700℃以上の場合、高導電性をもつ球状炭素材料が得られやすい。好ましい上限値以下、特に1500℃以下であれば、エネルギー消費が抑えられやすい。
<Method for producing carbon material>
The method for producing a carbon material of the present invention is characterized in that the spherical phenol resin granulated product produced by the method for producing a spherical phenol resin granulated product of the present invention is carbonized.
For the carbonization of the spherical phenol resin granulated product, a method of carbonizing in a non-oxidizing gas atmosphere using a multi-stage furnace, a rotary kiln furnace, a fluidized bed furnace or the like can be used.
Examples of the non-oxidizing gas include a gas substantially free of oxygen, such as nitrogen, helium, argon, hydrogen, carbon monoxide and the like.
500-2000 degreeC is preferable and the temperature conditions of carbonization have more preferable 700-1500 degreeC. If the carbonization temperature is at least the preferred lower limit, a spherical carbon material having the desired conductivity and mechanical strength can be easily obtained. When it is at least a preferable lower limit, particularly 700 ° C. or higher, a spherical carbon material having high conductivity is easily obtained. Energy consumption is likely to be suppressed if it is not more than a preferred upper limit, particularly 1500 ° C. or less.

本発明の炭素材料の製造方法においては、炭素化の後、解砕を行うことが好ましい。解砕を行うことで、粒径の均一化が図られ、粒子の分散性も高まる。解砕を行う方法は、特に限定されず、ハンマーミル、ボールミル、ジェットミル、アトマイザー等を用いて行うことができる。
また、炭素化の後、又は、解砕の後、必要に応じて分級を行うことも可能である。分級を行うことにより、所望とする範囲の粒径に容易に制御できる。特に、解砕後の炭素材料においては、この分級により、バインダ由来の破砕物を除去できる。分級方法としては、風力分級機、振動ふるい等を用いることができる。
In the method for producing a carbon material of the present invention, it is preferable to crush after carbonization. By crushing, the particle size is made uniform and the dispersibility of the particles is also increased. The method for crushing is not particularly limited, and can be performed using a hammer mill, a ball mill, a jet mill, an atomizer or the like.
Moreover, after carbonization or after crushing, classification may be performed as necessary. By performing classification, it is possible to easily control the particle size within a desired range. In particular, in the carbon material after crushing, the crushed material derived from the binder can be removed by this classification. As a classification method, an air classifier, a vibration sieve, or the like can be used.

本発明の炭素材料の製造方法によれば、電極用材料として実用的価値のある、微細な球状の炭素材料を工業的に製造できる。   According to the method for producing a carbon material of the present invention, a fine spherical carbon material having practical value as an electrode material can be produced industrially.

<活性炭素材料の製造方法>
本発明の活性炭素材料の製造方法は、前記本発明の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法により製造された球状フェノール樹脂造粒物を炭素化した後、賦活することを特徴とする。
球状フェノール樹脂造粒物を炭素化した後に賦活するには、多段炉、ロータリーキルン炉、流動層炉等を用いて、従来公知の賦活方法を行えばよい。
賦活方法として具体的には、水蒸気、炭酸ガス(燃焼ガス)、酸素(空気)その他の酸化ガスに700〜1200℃の温度で接触反応させるガス賦活法;塩化亜鉛、燐酸塩、水酸化カリウム等のアルカリ金属化合物、又は硫酸等の酸類を含浸した後、不活性ガス雰囲気中で、好ましくは300〜800℃の温度で加熱する薬品賦活法などを用いることができる。薬品賦活法の場合、賦活の後、生成物や用いた薬品を、酸又はアルカリで中和したり、水洗等により除去したりすることが可能である。
上記賦活方法のなかでも、設備の簡便性、賦活後に特別な処理を要しない点で、ガス賦活法が好ましく、水蒸気によるガス賦活法が特に好ましい。
<Method for producing activated carbon material>
The method for producing an activated carbon material of the present invention is characterized in that the spherical phenol resin granulated product produced by the method for producing a spherical phenol resin granulated product of the present invention is carbonized and then activated.
In order to activate the spherical phenol resin granulated product after carbonization, a conventionally known activation method may be performed using a multistage furnace, a rotary kiln furnace, a fluidized bed furnace, or the like.
Specific examples of the activation method include gas activation methods in which water vapor, carbon dioxide (combustion gas), oxygen (air), and other oxidizing gases are brought into contact with each other at a temperature of 700 to 1200 ° C .; zinc chloride, phosphate, potassium hydroxide, etc. After impregnating the alkali metal compound or acid such as sulfuric acid, a chemical activation method of heating at a temperature of preferably 300 to 800 ° C. in an inert gas atmosphere can be used. In the case of a chemical activation method, after activation, the product and the chemical used can be neutralized with an acid or alkali, or removed by washing with water or the like.
Among the above activation methods, the gas activation method is preferable, and the gas activation method using water vapor is particularly preferable in terms of simplicity of equipment and the point that no special treatment is required after activation.

本発明の活性炭素材料の製造方法においては、賦活の後、解砕を行うことが好ましい。解砕を行うことで、粒径の均一化が図られ、粒子の分散性も高まる。解砕を行う方法は、特に限定されず、ハンマーミル、ボールミル、ジェットミル、アトマイザー等を用いて行うことができる。
また、賦活の後、又は、解砕の後、必要に応じて分級を行うことも可能である。分級を行うことにより、所望とする範囲の粒径に容易に制御できる。特に、解砕後の活性炭素材料においては、この分級により、バインダ由来の破砕物を除去できる。分級方法としては、風力分級機、振動ふるい等を用いることができる。
In the manufacturing method of the activated carbon material of this invention, it is preferable to crush after activation. By crushing, the particle size is made uniform and the dispersibility of the particles is also increased. The method for crushing is not particularly limited, and can be performed using a hammer mill, a ball mill, a jet mill, an atomizer or the like.
Moreover, after activation or after crushing, classification may be performed as necessary. By performing classification, it is possible to easily control the particle size within a desired range. In particular, in the activated carbon material after pulverization, crushed material derived from the binder can be removed by this classification. As a classification method, an air classifier, a vibration sieve, or the like can be used.

本発明により得られる球状の活性炭素材料は、粒径が小さく、狭い粒度分布をもつことから、充填された際の空隙率が低い。空隙率が低いことによって、粒子と粒子との接触点が増大し、電極用材料として用いた場合に電気伝導性向上につながる。加えて、電解質イオンの移動パスを短く抑えられるため、出力が高まり、電解液の粘度が増大する低温域での出力特性も向上する。さらに、高真球度であることから、空隙率が低く、容積当たりの容量が高い。
このように、本発明の活性炭素材料の製造方法によれば、電極用材料として実用的価値のある球状の活性炭素材料を工業的に製造できる。
The spherical activated carbon material obtained by the present invention has a small particle size and a narrow particle size distribution, and therefore has a low porosity when filled. When the porosity is low, the contact point between the particles increases, which leads to an improvement in electrical conductivity when used as an electrode material. In addition, since the movement path of the electrolyte ions can be kept short, the output is increased, and the output characteristics in the low temperature region where the viscosity of the electrolytic solution increases is also improved. Furthermore, since it has a high sphericity, the porosity is low and the capacity per volume is high.
Thus, according to the manufacturing method of the activated carbon material of this invention, the spherical activated carbon material which has practical value as an electrode material can be manufactured industrially.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。本実施例において「%」は、特に断りのない限り「質量%」を示す。
本実施例において、平均粒径は、前述したように、対象とする球状フェノール樹脂、活性炭素材料を走査型電子顕微鏡(日本電子製JSM−6390)で観察し、1枚の中に50〜200個の粒子が写っている写真について、その中からランダムに10個の粒子のフェレ径(X軸方向)を測定し、これらの平均値を算出することにより求めた。
活性炭素材料の比表面積は、BET比表面積計を用い、液体窒素温度条件下での窒素吸着によるBET法により測定した。
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited thereto. In this example, “%” indicates “% by mass” unless otherwise specified.
In this example, as described above, the average particle size was determined by observing the target spherical phenol resin and activated carbon material with a scanning electron microscope (JSM-6390, manufactured by JEOL), and 50 to 200 in one sheet. About the photograph in which the particle | grains are reflected, the ferret diameter (X-axis direction) of 10 particle | grains was measured at random, and it calculated | required by calculating these average values.
The specific surface area of the activated carbon material was measured by a BET method using nitrogen adsorption under liquid nitrogen temperature conditions using a BET specific surface area meter.

<製造例>
(実施例1)
工程(1):
温度計及び撹拌機を装着した5リットルオートクレーブに、フェノール55g(0.58モル)と、レゾルシノール220g(2.00モル)と、50%ホルマリン300g(ホルムアルデヒド5.00モル)と、縮合反応触媒として炭酸ナトリウム0.28gと、水2613gとを仕込み、撹拌翼を100rpmで回転させながら、常温から90℃まで30分の時間をかけて昇温し、その後、撹拌を90℃で4.0時間継続した。次いで、オートクレーブを密封し、撹拌翼を100rpmで回転させながら、130℃で1.0時間反応(縮合反応)させてフェノール樹脂分散液を得た。このとき(昇温によって130℃に達した時点)の系の圧力は0.25〜0.33MPaになった。
工程(2):
次いで、このフェノール樹脂分散液を50℃以下に冷却し、水1000gとポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド10gとを撹拌しながら投入し、10分後、撹拌を止めて静置した。その約2時間後、凝結物と反応残液(上澄液)とが分離していた。
工程(3):
次いで、上澄液をデカンテーションにより除去した。その後、凝結物に水2500gを加え、60℃に昇温して10分間撹拌する操作により洗浄を実施した後、撹拌を止めて120分間静置した。前記の洗浄処理(デカンテーションから60℃で10分間撹拌・静置までの操作)を更に5回実施し、フェノール類のモノマー分、ホルムアルデヒド分、炭酸ナトリウムを除去した。その後、デカンテーションにより、前記洗浄処理後の液から凝結物を分離回収した。
工程(4):
分離回収した凝結物を風乾した後、熱風循環式オーブン中で、100℃で1時間乾燥して乾燥物を得た。
工程(5):
次いで、得られた乾燥物100質量部に、バインダとしてポリビニルアルコール(完全ケン化型)3質量部と水10質量部とを加え、万能混合撹拌機にて、回転数80rpmで10分間混練を行い、混合物を得た。
工程(6):
次いで、得られた混合物を、ペレットミルにてストランド状に押し出してカットし、直径1.6mm、長さ2〜5mmのペレット状の押出成形物(球状フェノール樹脂造粒物)を得た。
炭素化:
次いで、得られた押出成形物を、290℃にて加熱処理した後、ロータリーキルン(直径600mm)を用い、回転速度4rpm、窒素雰囲気下で、90分間で800℃まで昇温して炭素化を行い、炭素材料を得た。
賦活化:
さらに、連続して、窒素ガスとスチーム(スチーム分圧49%)により、得られた炭素材料に対し、900℃にて65分間の賦活を行い、平均直径1.4mm、長さ1〜4mmのペレット状の活性炭素材料を得た。
次いで、この活性炭素材料をボールミルに入れて解砕した。
<Production example>
Example 1
Step (1):
In a 5 liter autoclave equipped with a thermometer and stirrer, 55 g (0.58 mol) of phenol, 220 g (2.00 mol) of resorcinol, 300 g of 50% formalin (5.00 mol of formaldehyde), as a condensation reaction catalyst Sodium carbonate 0.28 g and water 2613 g were charged, and the temperature was raised from room temperature to 90 ° C. over 30 minutes while rotating the stirring blade at 100 rpm, and then stirring was continued at 90 ° C. for 4.0 hours. did. Next, the autoclave was sealed, and a phenol resin dispersion was obtained by reacting at 130 ° C. for 1.0 hour (condensation reaction) while rotating the stirring blade at 100 rpm. At this time (when the temperature reached 130 ° C. due to temperature increase), the pressure of the system became 0.25 to 0.33 MPa.
Step (2):
Next, this phenol resin dispersion was cooled to 50 ° C. or less, 1000 g of water and 10 g of polydiallyldimethylammonium chloride were added with stirring, and after 10 minutes, stirring was stopped and the mixture was allowed to stand. After about 2 hours, the coagulated product and the reaction residue (supernatant) were separated.
Step (3):
The supernatant was then removed by decantation. Thereafter, 2500 g of water was added to the condensate, washing was carried out by heating to 60 ° C. and stirring for 10 minutes, and then stirring was stopped and the mixture was allowed to stand for 120 minutes. The above washing treatment (operation from decantation to stirring and standing at 60 ° C. for 10 minutes) was further carried out 5 times to remove phenolic monomers, formaldehyde and sodium carbonate. Thereafter, the aggregate was separated and recovered from the liquid after the washing treatment by decantation.
Step (4):
The coagulated product separated and recovered was air-dried and then dried at 100 ° C. for 1 hour in a hot air circulating oven to obtain a dried product.
Step (5):
Next, 3 parts by mass of polyvinyl alcohol (completely saponified type) and 10 parts by mass of water are added as a binder to 100 parts by mass of the obtained dried product, and kneaded for 10 minutes at a rotational speed of 80 rpm with a universal mixing stirrer. A mixture was obtained.
Step (6):
Next, the obtained mixture was extruded into a strand shape by a pellet mill and cut to obtain a pellet-shaped extruded product (spherical phenol resin granulated product) having a diameter of 1.6 mm and a length of 2 to 5 mm.
Carbonization:
Next, the obtained extrusion-molded product was heat-treated at 290 ° C., and then carbonized by using a rotary kiln (diameter: 600 mm) and raising the temperature to 800 ° C. in 90 minutes under a nitrogen speed of 4 rpm. A carbon material was obtained.
Activation:
Furthermore, the carbon material obtained was continuously activated with nitrogen gas and steam (steam partial pressure 49%) at 900 ° C. for 65 minutes, with an average diameter of 1.4 mm and a length of 1 to 4 mm. A pellet-like activated carbon material was obtained.
Next, this activated carbon material was put in a ball mill and crushed.

(実施例2)
実施例1におけるフェノール類を、フェノール110g(1.17モル)とレゾルシノール165g(1.50モル)とに変更した以外は、実施例1と同様にして、球状フェノール樹脂と球状活性炭素材料を得た。
(Example 2)
A spherical phenol resin and a spherical activated carbon material were obtained in the same manner as in Example 1 except that the phenols in Example 1 were changed to 110 g (1.17 mol) of phenol and 165 g (1.50 mol) of resorcinol. It was.

(実施例3)
実施例1における縮合反応触媒(炭酸ナトリウム0.28g)を、トリエチレンテトラミン0.28gに変更した以外は、実施例1と同様にして、球状フェノール樹脂と球状活性炭素材料を得た。
Example 3
A spherical phenol resin and a spherical activated carbon material were obtained in the same manner as in Example 1 except that the condensation reaction catalyst (sodium carbonate 0.28 g) in Example 1 was changed to 0.28 g of triethylenetetramine.

(実施例4)
実施例1における縮合反応触媒(炭酸ナトリウム0.28g)を、ヘキサメチレンテトラミン0.28gに変更した以外は、実施例1と同様にして、球状フェノール樹脂と球状活性炭素材料を得た。
Example 4
A spherical phenol resin and a spherical activated carbon material were obtained in the same manner as in Example 1 except that the condensation reaction catalyst (0.28 g of sodium carbonate) in Example 1 was changed to 0.28 g of hexamethylenetetramine.

(比較例1)
フェノール類として一価フェノール類のみを用いた。
工程(1):
温度計及び撹拌機を装着した5リットルオートクレーブに、フェノール275g(2.92モル)と、50%ホルマリン300g(ホルムアルデヒド5.00モル)と、縮合反応触媒としてトリエチレンテトラミン0.28gと、水2613gとを仕込み、撹拌翼を100rpmで回転させながら、常温から90℃まで30分の時間をかけて昇温した。
この時点で、反応液は白濁していたが、ほとんどの樹脂成分が塊状となって容器壁や撹拌翼にからみ付いた状態であったため、その後の操作を行うことが困難であり、反応を中止した。塊状物中、樹脂成分は一体化していて球状樹脂は生成していなかった。すなわち、フェノール樹脂分散液を調製することができなかった。
(Comparative Example 1)
Only monohydric phenols were used as phenols.
Step (1):
In a 5-liter autoclave equipped with a thermometer and stirrer, 275 g (2.92 mol) of phenol, 300 g of 50% formalin (5.00 mol of formaldehyde), 0.28 g of triethylenetetramine as a condensation reaction catalyst, and 2613 g of water The temperature was raised from room temperature to 90 ° C. over 30 minutes while rotating the stirring blade at 100 rpm.
At this point, the reaction solution was cloudy, but most of the resin components were in a lump and entangled with the vessel wall and stirring blade, making it difficult to carry out the subsequent operation and stopping the reaction. did. In the lump, the resin components were integrated and no spherical resin was produced. That is, a phenol resin dispersion could not be prepared.

(比較例2)
フェノール樹脂分散液を得る工程:
温度計及び撹拌機を装着した5リットルオートクレーブに、フェノール1100g(11.7モル)と、50%ホルマリン1262.5g(ホルムアルデヒド21.0モル)と、縮合反応触媒としてトリエチレンテトラミン99gと、予めヒドロキシエチルセルロース11gを溶解した水溶液550gと、水660とを仕込み、撹拌翼を500rpmで回転させながら、常温から90℃まで30分の時間をかけて昇温し、その後、撹拌を90℃で4.0時間継続した。次いで、オートクレーブを密封し、撹拌翼を500rpmで回転させながら、130℃で1.0時間反応させてフェノール樹脂分散液を得た。このとき(昇温によって130℃に達した時点)の系の圧力は0.25〜0.33MPaになった。
分離回収する工程:
次いで、このフェノール樹脂分散液を50℃以下に冷却し、水1150gを撹拌しながら投入し、10分後、撹拌を止めて静置した。上澄液をデカンテーションにより除去した。その後、該デカンテーションにより分離回収したものに水2500gを加え、80℃に昇温して10分間撹拌する操作により洗浄を実施した後、デカンテーションによってヒドロキシエチルセルロースを除去した。さらに、上澄液がアンスロン試薬により呈色しなくなるまでに、前記の洗浄処理(デカンテーションから80℃で10分間撹拌までの操作)を2回繰り返して行う必要があった。
乾燥する工程:
次いで、デカンテーションにより分離回収したものを風乾した後、熱風循環式オーブン中で、100℃で1時間乾燥して乾燥物を得た。
炭素化:
次いで、得られた乾燥物を、290℃にて加熱処理した後、ロータリーキルン(直径600mm)を用い、回転速度4rpm、窒素雰囲気下で、90分間で800℃まで昇温して炭素化を行い、炭素材料を得た。
賦活化:
さらに、連続して、窒素ガスとスチーム(スチーム分圧49%)により、得られた炭素材料に対し、900℃にて65分間の賦活を行い、平均直径1.4mm、長さ1〜4mmのペレット状の活性炭素材料を得た。
次いで、この活性炭素材料をボールミルに入れて解砕した。
(Comparative Example 2)
Step of obtaining a phenol resin dispersion:
In a 5-liter autoclave equipped with a thermometer and a stirrer, 1100 g (11.7 mol) of phenol, 1262.5 g of 50% formalin (21.0 mol of formaldehyde), 99 g of triethylenetetramine as a condensation reaction catalyst, 550 g of an aqueous solution in which 11 g of ethyl cellulose was dissolved and 660 of water were charged, and the temperature was raised from room temperature to 90 ° C. over 30 minutes while rotating the stirring blade at 500 rpm. Continued for hours. Next, the autoclave was sealed, and a phenol resin dispersion was obtained by reacting at 130 ° C. for 1.0 hour while rotating the stirring blade at 500 rpm. At this time (when the temperature reached 130 ° C. due to temperature increase), the pressure of the system became 0.25 to 0.33 MPa.
Separation and recovery process:
Next, this phenol resin dispersion was cooled to 50 ° C. or lower, and 1150 g of water was added with stirring, and after 10 minutes, stirring was stopped and the mixture was allowed to stand. The supernatant was removed by decantation. Thereafter, 2500 g of water was added to the product separated and collected by decantation, and the mixture was washed with an operation of heating to 80 ° C. and stirring for 10 minutes, and then hydroxyethylcellulose was removed by decantation. Further, the above washing treatment (operation from decantation to stirring at 80 ° C. for 10 minutes) had to be repeated twice until the supernatant liquid was not colored by the anthrone reagent.
Drying process:
Next, the material separated and recovered by decantation was air-dried and then dried at 100 ° C. for 1 hour in a hot air circulation oven to obtain a dried product.
Carbonization:
Next, after heat-treating the obtained dried material at 290 ° C., using a rotary kiln (diameter: 600 mm), carbonization was performed by heating to 800 ° C. in 90 minutes under a rotation speed of 4 rpm and a nitrogen atmosphere, A carbon material was obtained.
Activation:
Furthermore, the carbon material obtained was continuously activated with nitrogen gas and steam (steam partial pressure 49%) at 900 ° C. for 65 minutes, with an average diameter of 1.4 mm and a length of 1 to 4 mm. A pellet-like activated carbon material was obtained.
Next, this activated carbon material was put in a ball mill and crushed.

(比較例3)
フェノール樹脂溶液(群栄化学工業株式会社製のレゾール型フェノール樹脂が分散した液)に対して、熱風乾燥機で180℃、4時間の硬化処理を行い、樹脂硬化物を得た。
得られた樹脂硬化物を、カッターミルで、大きさ100μm程度に粉砕した。ここで得られた粉砕物は、球状とはいえず、不均一な形状であった。
炭素化:
得られた樹脂硬化物の粉砕物を、290℃にて加熱処理した後、ロータリーキルン(直径600mm)を用い、回転速度4rpm、窒素雰囲気下で、90分間で800℃まで昇温して炭素化を行い、炭素材料を得た。ここで得られた炭素材料は、球状とはいえず、不均一な形状であった。
賦活化:
さらに、連続して、窒素ガスとスチーム(スチーム分圧49%)により、得られた炭素材料に対し、900℃にて65分間の賦活を行い、平均直径1.4mm、長さ1〜4mmのペレット状の活性炭素材料を得た。
次いで、この活性炭素材料をジェットミルにて粉砕し、気流分級機にて分級した。ここで得られた活性炭素材料は、球状とはいえず、不均一な形状であった。
(Comparative Example 3)
The phenol resin solution (liquid in which a resol type phenol resin manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd. was dispersed) was subjected to a curing treatment at 180 ° C. for 4 hours with a hot air dryer to obtain a cured resin product.
The obtained cured resin was pulverized to a size of about 100 μm with a cutter mill. The pulverized product obtained here was not spherical but had a non-uniform shape.
Carbonization:
The pulverized product of the obtained cured resin is heat-treated at 290 ° C., and then heated to 800 ° C. in 90 minutes under a nitrogen atmosphere using a rotary kiln (diameter 600 mm) for carbonization. Carbon material was obtained. The carbon material obtained here was not spherical but had a non-uniform shape.
Activation:
Furthermore, the carbon material obtained was continuously activated with nitrogen gas and steam (steam partial pressure 49%) at 900 ° C. for 65 minutes, with an average diameter of 1.4 mm and a length of 1 to 4 mm. A pellet-like activated carbon material was obtained.
Next, the activated carbon material was pulverized with a jet mill and classified with an airflow classifier. The activated carbon material obtained here was not spherical but had a non-uniform shape.

図1に、実施例1で得られた乾燥物と球状活性炭素材料の走査型電子顕微鏡写真を示す。図2に、実施例3で得られた乾燥物の走査型電子顕微鏡写真を示す。
図1(a)は、実施例1における工程(4)で得られた乾燥物の走査型電子顕微鏡写真である。真球度の高い球状フェノール樹脂粒子61が確認できる。
図1(b)は、実施例1における賦活後に得られた球状活性炭素材料の走査型電子顕微鏡写真である。微細な球状活性炭素粒子70が確認できる。
図2は、実施例3における工程(4)で得られた乾燥物の走査型電子顕微鏡写真である。真球度の高い球状フェノール樹脂粒子63が確認できる。
FIG. 1 shows a scanning electron micrograph of the dried product obtained in Example 1 and a spherical activated carbon material. FIG. 2 shows a scanning electron micrograph of the dried product obtained in Example 3.
1A is a scanning electron micrograph of the dried product obtained in step (4) in Example 1. FIG. Spherical phenol resin particles 61 having a high sphericity can be confirmed.
FIG. 1B is a scanning electron micrograph of a spherical activated carbon material obtained after activation in Example 1. Fine spherical activated carbon particles 70 can be confirmed.
FIG. 2 is a scanning electron micrograph of the dried product obtained in step (4) in Example 3. Spherical phenol resin particles 63 having a high sphericity can be confirmed.

表1に、実施例及び比較例で得られた球状フェノール樹脂の平均粒径、活性炭素材料の平均粒径及び比表面積を示した。なお、表中の「−」は測定していないことを示す。   Table 1 shows the average particle diameter of the spherical phenol resin obtained in Examples and Comparative Examples, the average particle diameter of the activated carbon material, and the specific surface area. In addition, "-" in a table | surface shows not measuring.

<電気二重層キャパシタへの利用>
実施例1で得られた球状活性炭素材料、及び、従前の活性炭素材料(粉末炭素材AC:平均粒径5.0μm)をそれぞれ電気二重層キャパシタにおける電極の活物質として用いた際の特性を評価した。
図3は、本実施例で用いたコイン型電気二重層キャパシタの断面図である。
図3に示す電気二重層キャパシタ10は、収納容器5内に、集電体1aに隣接する電極2aと、集電体1bに隣接する電極2bとが、セパレータ3を介し、互いに集電体1a、1bを収納容器5側に向けて対向配置されている。また、収納容器5内には、電解液4が充填されている。
集電体1a及び集電体1bには、サスメッシュを用いた。
セパレータ3には、ガラスウールを、所定の形状に打ち抜いたものを用いた。
電解液4には、プロピレンカーボネート(PC)に、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート(EtNBF)を、1モル濃度となるように溶解した電解液を用いた。
電極2a及び電極2bにはいずれも、実施例1又は従前の活性炭素材料と、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)と、アセチレンブラックとを、質量比90:5:5で混合して電極合剤を調製し、該電極合剤を所定の形状に成型したものを用いた。
そして、収納容器5内に、集電体1a、集電体1b、電極2a、電極2b及びセパレータ3を常法により組み立て、電解液4を充填することにより電気二重層キャパシタ10を作製した。
<Use for electric double layer capacitors>
The characteristics when the spherical activated carbon material obtained in Example 1 and the conventional activated carbon material (powder carbon material AC: average particle size 5.0 μm) are used as the active material of the electrode in the electric double layer capacitor are shown. evaluated.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the coin-type electric double layer capacitor used in this example.
In the electric double layer capacitor 10 shown in FIG. 3, an electrode 2a adjacent to the current collector 1a and an electrode 2b adjacent to the current collector 1b are connected to each other through the separator 3 in the storage container 5. , 1b is arranged facing the storage container 5 side. The storage container 5 is filled with the electrolytic solution 4.
Suspension mesh was used for the current collector 1a and the current collector 1b.
As the separator 3, glass wool punched into a predetermined shape was used.
As the electrolytic solution 4, an electrolytic solution in which tetraethylammonium tetrafluoroborate (Et 4 NBF 4 ) was dissolved in propylene carbonate (PC) to a concentration of 1 molar was used.
In both electrodes 2a and 2b, the electrode mixture was prepared by mixing Example 1 or the conventional activated carbon material, polytetrafluoroethylene (PTFE), and acetylene black at a mass ratio of 90: 5: 5. The electrode mixture prepared and molded into a predetermined shape was used.
Then, the current collector 1 a, the current collector 1 b, the electrode 2 a, the electrode 2 b, and the separator 3 were assembled by a conventional method in the storage container 5, and the electrolytic solution 4 was filled to produce the electric double layer capacitor 10.

[サイクル特性の評価]
電気二重層キャパシタ10について、25℃、1mAの定電流、0〜2.5Vの電圧範囲で、100サイクルの充放電を繰り返した際の放電容量を測定した。
[Evaluation of cycle characteristics]
About the electric double layer capacitor 10, the discharge capacity at the time of repeating charge / discharge of 100 cycles in 25 degreeC, the constant current of 1 mA, and the voltage range of 0-2.5V was measured.

[レート特性の評価]
電気二重層キャパシタ10について、25℃、1mAの定電流、0〜2.5Vの電圧範囲での1サイクル目の放電容量に対する、電流を変化させたときの1サイクル目の放電容量の割合を「初期の放電容量維持率」として求めた。
[Evaluation of rate characteristics]
For the electric double layer capacitor 10, the ratio of the discharge capacity at the first cycle when the current is changed to the discharge capacity at the first cycle in a constant current at 25 ° C. and a voltage range of 0 to 2.5 V is expressed as “ It was calculated | required as an initial discharge capacity maintenance factor.

図4は、電気二重層キャパシタ10について、100サイクルの充放電を繰り返した際の放電容量を測定した結果を示すグラフである。
図4より、実施例1で得られた球状活性炭素材料を用いた電気二重層キャパシタは、従前の活性炭素材料を用いた電気二重層キャパシタに比べて放電容量が高く、かつ、100サイクル後でも、初期の放電容量がほぼ維持されていることが確認できる。
FIG. 4 is a graph showing the results of measuring the discharge capacity of the electric double layer capacitor 10 when 100 cycles of charge and discharge were repeated.
From FIG. 4, the electric double layer capacitor using the spherical activated carbon material obtained in Example 1 has a higher discharge capacity than the conventional electric double layer capacitor using the activated carbon material, and even after 100 cycles. It can be confirmed that the initial discharge capacity is substantially maintained.

図5は、電気二重層キャパシタ10について、電流を変化させたときの初期の放電容量維持率を求めた結果を示すグラフである。
図5より、いずれの電気二重層キャパシタも、電流の増大(印加電流の増大)に伴って初期の放電容量維持率は低下しているものの、実施例1で得られた球状活性炭素材料を用いた電気二重層キャパシタは、従前の活性炭素材料を用いた電気二重層キャパシタに比べて、初期の放電容量維持率が高いことが確認できる。
FIG. 5 is a graph showing the results of obtaining the initial discharge capacity retention rate when the current is changed for the electric double layer capacitor 10.
As can be seen from FIG. 5, the spherical activated carbon material obtained in Example 1 was used for any of the electric double layer capacitors, although the initial discharge capacity retention rate decreased with increasing current (increasing applied current). It can be confirmed that the electric double layer capacitor has a higher initial discharge capacity retention rate than an electric double layer capacitor using a conventional activated carbon material.

<リチウムイオン二次電池への利用>
実施例1で得られた球状活性炭素材料、及び、従前の活性炭素材料(粉末炭素材AC:平均粒径5.0μm)をそれぞれリチウムイオン二次電池における電極の活物質として用いた際の特性を評価した。
図6は、本実施例で用いたコイン型リチウムイオン二次電池の断面図である。
図6に示すリチウムイオン二次電池100は、収納容器50内に、集電体21に隣接する電極23と、集電体22に隣接する電極24とが、セパレータ30を介し、互いに集電体21、22を収納容器50側に向けて対向配置されている。また、収納容器50内には、電解液40が充填されている。
集電体21及び集電体21には、サスメッシュを用いた。
セパレータ30には、ガラスウールを、所定の形状に打ち抜いたものを用いた。
電解液40には、エチレンカーボネート及びジメチルカーボネートの混合溶媒に、Li電解質としてLiPFを、1モル濃度となるように溶解した電解液を用いた。
電極23には、実施例1又は従前の活性炭素材料と、PTFEと、アセチレンブラックとを、質量比90:5:5で混合して電極合剤を調製し、該電極合剤を所定の形状に成型したものを用いた。電極24には、リチウム金属を、所定の形状に打ち抜いたものを採用した。
そして、収納容器50内に、集電体21、集電体22、電極23、電極24及びセパレータ30を常法により組み立て、電解液40を充填することによりリチウムイオン二次電池100を作製した。
<Use for lithium ion secondary batteries>
Characteristics when the spherical activated carbon material obtained in Example 1 and the conventional activated carbon material (powder carbon material AC: average particle size 5.0 μm) are used as the active material of the electrode in the lithium ion secondary battery, respectively. Evaluated.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the coin-type lithium ion secondary battery used in this example.
In the lithium ion secondary battery 100 shown in FIG. 6, an electrode 23 adjacent to the current collector 21 and an electrode 24 adjacent to the current collector 22 are connected to each other through the separator 30 in the storage container 50. 21 and 22 are arranged facing the storage container 50 side. The storage container 50 is filled with the electrolytic solution 40.
Suspension mesh was used for the current collector 21 and the current collector 21.
As the separator 30, glass wool punched into a predetermined shape was used.
As the electrolytic solution 40, an electrolytic solution in which LiPF 6 as a Li electrolyte was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate and dimethyl carbonate so as to have a 1 molar concentration was used.
The electrode 23 is prepared by mixing the active carbon material of Example 1 or a conventional activated carbon material, PTFE, and acetylene black at a mass ratio of 90: 5: 5 to prepare an electrode mixture. What was molded into was used. As the electrode 24, lithium metal punched into a predetermined shape was used.
Then, the current collector 21, the current collector 22, the electrode 23, the electrode 24, and the separator 30 were assembled in a storage container 50 by a conventional method, and the electrolyte solution 40 was filled therein, whereby the lithium ion secondary battery 100 was produced.

[サイクル特性の評価]
リチウムイオン二次電池100について、25℃、1mAの定電流、0.01〜3.0Vの電圧範囲で、20サイクルの充放電を繰り返した際の放電容量を測定した。
[Evaluation of cycle characteristics]
About the lithium ion secondary battery 100, the discharge capacity at the time of repeating charge / discharge of 20 cycles was measured in the voltage range of 25 degreeC, 1 mA constant current, and 0.01-3.0V.

[レート特性の評価]
リチウムイオン二次電池100について、25℃、1mAの定電流、0.01〜3.0Vの電圧範囲での1サイクル目の放電容量に対する、電流を変化させたときの1サイクル目の放電容量の割合を「放電容量維持率」として求めた。
[Evaluation of rate characteristics]
For the lithium ion secondary battery 100, the discharge capacity of the first cycle when the current is changed with respect to the discharge capacity of the first cycle in the voltage range of 25 ° C., 1 mA, 0.01 to 3.0 V. The ratio was determined as “discharge capacity maintenance rate”.

図7は、リチウムイオン二次電池100について、20サイクルの充放電を繰り返した際の放電容量を測定した結果を示すグラフである。
リチウムイオン二次電池においては、一般に、充放電を繰り返した場合、サイクル数が多くなるとともに放電容量が小さくなる。
図7より、従前の活性炭素材料を用いたリチウムイオン二次電池の場合、2サイクル後に放電容量が急激に低下していることが確認できる。これに対して、実施例1で得られた球状活性炭素材料を用いたリチウムイオン二次電池は、約8サイクルに渡って緩やかに放電容量が低下しており、サイクル数に対する放電容量の低下度が小さいことが確認できる。
加えて、実施例1で得られた球状活性炭素材料を用いたリチウムイオン二次電池は、従前の活性炭素材料を用いたリチウムイオン二次電池に比べて放電容量が高く、かつ、20サイクル後でも、高い放電容量が維持されていることが確認できる。
FIG. 7 is a graph showing the results of measuring the discharge capacity when 20 cycles of charge / discharge were repeated for the lithium ion secondary battery 100.
Generally, in a lithium ion secondary battery, when charging and discharging are repeated, the number of cycles increases and the discharge capacity decreases.
From FIG. 7, in the case of a lithium ion secondary battery using a conventional activated carbon material, it can be confirmed that the discharge capacity rapidly decreases after two cycles. On the other hand, in the lithium ion secondary battery using the spherical activated carbon material obtained in Example 1, the discharge capacity gradually decreased over about 8 cycles, and the degree of decrease in the discharge capacity with respect to the number of cycles. Can be confirmed to be small.
In addition, the lithium ion secondary battery using the spherical activated carbon material obtained in Example 1 has a higher discharge capacity than the lithium ion secondary battery using the conventional activated carbon material, and after 20 cycles. However, it can be confirmed that a high discharge capacity is maintained.

図8は、リチウムイオン二次電池100について、電流を変化させたときの初期の放電容量維持率を求めた結果を示すグラフである。
図8より、いずれのリチウムイオン二次電池も、電流の増大(印加電流の増大)に伴って放電容量維持率は低下しているものの、実施例1で得られた球状活性炭素材料を用いたリチウムイオン二次電池は、従前の活性炭素材料を用いたリチウムイオン二次電池に比べて、放電容量維持率が高いことが確認できる。
リチウムイオン二次電池は大電流に弱いとされているところ、本発明を適用して得られる球状活性炭素材料の場合、その粒径が小さく、ミクロポア内部へのLiイオン拡散進入が容易である(拡散経路が短い)ため、大電流になっても放電容量の維持率が高い。一方、従前の活性炭素材料の場合、その粒径が大きいことから、ミクロポア内部へのLiイオンの拡散に時間を要し、大電流に対応できない、つまり使用されていない活性炭素粒子が多く存在していると考えられる。
FIG. 8 is a graph showing the results of obtaining the initial discharge capacity retention rate when the current is changed for the lithium ion secondary battery 100.
From FIG. 8, all lithium ion secondary batteries used the spherical activated carbon material obtained in Example 1, although the discharge capacity retention rate decreased with increasing current (increasing applied current). It can be confirmed that the lithium ion secondary battery has a higher discharge capacity maintenance rate than a lithium ion secondary battery using a conventional activated carbon material.
Lithium ion secondary batteries are said to be vulnerable to large currents. However, in the case of a spherical activated carbon material obtained by applying the present invention, the particle size is small, and Li ion diffusion and entry into the micropores is easy ( Since the diffusion path is short), the discharge capacity retention rate is high even when a large current is applied. On the other hand, in the case of the conventional activated carbon material, since the particle size is large, it takes time for the diffusion of Li ions inside the micropore, and there are many activated carbon particles that are not used, that is, not used. It is thought that.

本発明の製造方法により製造される炭素材料、活性炭素材料は、リチウムイオン二次電池負極用活物質、電気二重層キャパシタ電極用活物質、リチウムイオンキャパシタ正極用活物質として好適である。
かかる炭素材料、活性炭素材料をリチウムイオン二次電池負極用活物質に利用することにより、リチウムイオン二次電池の高出力化を図ることができる。
かかる炭素材料、活性炭素材料を電気二重層キャパシタ電極用活物質、リチウムイオンキャパシタ正極用活物質にそれぞれ利用することにより、容量及び出力を向上させることができる。
また、本発明の製造方法により製造される炭素材料、活性炭素材料は、各種の樹脂材に混合させる添加材や、医薬分野における吸着材としても利用可能である。
The carbon material and the activated carbon material produced by the production method of the present invention are suitable as an active material for a lithium ion secondary battery negative electrode, an active material for an electric double layer capacitor electrode, and an active material for a lithium ion capacitor positive electrode.
By using such a carbon material and activated carbon material as an active material for a negative electrode of a lithium ion secondary battery, it is possible to increase the output of the lithium ion secondary battery.
By using such a carbon material and activated carbon material as an active material for an electric double layer capacitor electrode and an active material for a lithium ion capacitor positive electrode, capacity and output can be improved.
The carbon material and activated carbon material produced by the production method of the present invention can also be used as an additive mixed with various resin materials and as an adsorbent in the pharmaceutical field.

1a 集電体、1b 集電体、2a 電極、2b 電極、3 セパレータ、4 電解液、5 収納容器、10 電気二重層キャパシタ、21 集電体、22 集電体、23 電極、24 電極、30 セパレータ、40 電解液、50 収納容器、61 球状フェノール樹脂粒子、63 球状フェノール樹脂粒子、70 球状活性炭素粒子、100 リチウムイオン二次電池   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Current collector, 1b Current collector, 2a electrode, 2b electrode, 3 Separator, 4 electrolyte, 5 Storage container, 10 Electric double layer capacitor, 21 Current collector, 22 Current collector, 23 Electrode, 24 Electrode, 30 Separator, 40 electrolytic solution, 50 storage container, 61 spherical phenol resin particles, 63 spherical phenol resin particles, 70 spherical activated carbon particles, 100 lithium ion secondary battery

Claims (7)

水性媒体中で、縮合反応触媒の存在下に多価フェノール類を含むフェノール類とアルデヒド類とを縮合反応させて、球状フェノール樹脂が分散されている球状フェノール樹脂分散液を得る工程(1)と、
該球状フェノール樹脂分散液に有機系凝結剤を添加して凝結物を得る工程(2)と、
該凝結物を分離回収する工程(3)と、
該分離回収した凝結物を乾燥して乾燥物を得る工程(4)と、
該乾燥物とバインダとを混合して混合物を得る工程(5)と、
該混合物を造粒して造粒物を得る工程(6)と
を有し、
前記多価フェノール類を含むフェノール類が、二価フェノール類及び三価フェノール類から選ばれる1以上の多価フェノール類と、一価フェノール類とを含み、
前記工程(1)における前記縮合反応を、温度105〜200℃、圧力0.13〜1.5MPaの条件下で行うことを特徴とする、炭素化・賦活化用の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法。
A step (1) of obtaining a spherical phenol resin dispersion in which a spherical phenol resin is dispersed by subjecting a phenol containing polyhydric phenols and an aldehyde to a condensation reaction in an aqueous medium in the presence of a condensation reaction catalyst; ,
Adding an organic coagulant to the spherical phenol resin dispersion to obtain a coagulum (2);
A step (3) of separating and recovering the condensed product;
A step (4) of drying the separated and recovered coagulated product to obtain a dried product;
A step (5) of mixing the dried product and a binder to obtain a mixture;
Granulating the mixture possess a step (6) to obtain a granulated product,
The phenol containing the polyhydric phenol includes one or more polyhydric phenols selected from dihydric phenols and trihydric phenols, and monohydric phenols,
The spherical phenol resin granulated product for carbonization / activation is characterized by performing the condensation reaction in the step (1) under conditions of a temperature of 105 to 200 ° C. and a pressure of 0.13 to 1.5 MPa . Production method.
前記縮合反応触媒が塩基性触媒であることを特徴とする、請求項1に記載の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法。 The method for producing a spherical phenol resin granulated product according to claim 1, wherein the condensation reaction catalyst is a basic catalyst. 前記球状フェノール樹脂分散液中に分散されている前記球状フェノール樹脂の平均粒径が0.05〜10μmであることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法。 3. The spherical phenol resin granulated product according to claim 1, wherein an average particle size of the spherical phenol resin dispersed in the spherical phenol resin dispersion is 0.05 to 10 μm. Manufacturing method. 請求項1〜のいずれか一項に記載の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法により製造された球状フェノール樹脂造粒物を炭素化することを特徴とする、炭素材料の製造方法。 A method for producing a carbon material, wherein the spherical phenol resin granulated product produced by the method for producing a spherical phenol resin granulated product according to any one of claims 1 to 3 is carbonized. 前記炭素化の後、解砕を行うことを特徴とする、請求項に記載の炭素材料の製造方法。 The method for producing a carbon material according to claim 4 , wherein crushing is performed after the carbonization. 請求項1〜のいずれか一項に記載の球状フェノール樹脂造粒物の製造方法により製造された球状フェノール樹脂造粒物を炭素化した後、賦活することを特徴とする、活性炭素材料の製造方法。 An activated carbon material, characterized by activating the spherical phenol resin granulated product produced by the method for producing the spherical phenol resin granulated product according to any one of claims 1 to 3 and then activating it. Production method. 前記賦活の後、解砕を行うことを特徴とする、請求項に記載の活性炭素材料の製造方法。 The method for producing an activated carbon material according to claim 6 , wherein crushing is performed after the activation.
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