JPH07169458A - メソカーボンマイクロビーズの製造方法 - Google Patents
メソカーボンマイクロビーズの製造方法Info
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- JPH07169458A JPH07169458A JP5313260A JP31326093A JPH07169458A JP H07169458 A JPH07169458 A JP H07169458A JP 5313260 A JP5313260 A JP 5313260A JP 31326093 A JP31326093 A JP 31326093A JP H07169458 A JPH07169458 A JP H07169458A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Working-Up Tar And Pitch (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
のように解砕という繁雑な作業が大幅に軽減された。特
にリチウムイオン二次電池の負極への使用に適する高温
処理されたメソカーボンマイクロビーズの製造方法を提
供する。 【構成】ピッチ類を350〜450℃で熱処理した際に
ピッチ中に生成する光学的異方性小球体をピッチマトリ
ックスから分離して得られるメソカーボンマイクロビー
ズを製造するにあたって、ピッチマトリックスから分離
したメソカーボンマイクロビーズを400〜500℃の
温度範囲で不活性雰囲気の流動下で熱処理した後、粉砕
し、さらに1000℃以上の温度で熱処理する。
Description
れているリチウムイオン二次電池の負極に使用するのに
適したメソカーボンマイクロビーズの製造方法に関す
る。
量とサイクル寿命および環境汚染に強いことから現在の
主流であるニッケル・カドミウム電池に代わる次世代の
二次電池として注目を浴びている。リチウムイオン二次
電池が実用化可能となったのは、安全性に不安があった
負極にリチウム金属に代わり、炭素材料がリチウムイオ
ンをインターカレートし、安定したドープ材料となりう
ることが発見されてからであり、リチウムイオン二次電
池の実用化と性能向上に果たす炭素材料の役割は大き
い。
考案がなされてきた。中でも、特開平4−115458
号、特開平4−188559号、特開平4−19055
7号、特開平4−332484号等に、ピッチ類を熱処
理する際にピッチ中に生成するメソフェーズ小球体をピ
ッチマトリックスから分離したメソカーボンマイクロビ
ーズをさらに高温処理した炭素材料の使用がリチウムイ
オン二次電池の負極に適していることが示されている。
石炭系ピッチ類を熱処理した際に350〜450℃付近
でピッチ中に生成した巨大芳香族性高分子がピッチマト
リックス中に析出した中間相(球晶)をピッチマトリッ
クスから分離した粒径が数〜数十μmの微小球体であ
る。このメソカーボンマイクロビーズはピッチとコーク
スの中間的な性質を合わせ持ち、バインダーを使用しな
い高密度炭素材料原料として注目を浴びている。一方、
近年メソカーボンマイクロビーズが球形の黒鉛類似構造
を持っていることから、ピッチ中から分離したメソカー
ボンマイクロビーズをそのまま、焼成、必要に応じて黒
鉛化処理してリチウムイオン二次電池用の炭素材料とし
て利用するにいたった。
材料は焼成、必要に応じて黒鉛化処理して利用される
が、メソカーボンマイクロビーズを焼成、黒鉛化するさ
いには嵩密度が低く、充填率が上がらないことおよび焼
成、黒鉛化時にメソカーボンマイクロビーズが強固に融
着するために最終的には解砕もしくは粉砕処理が必要で
ある等、焼成、黒鉛化に要する製造コストが非常に高く
なる欠点を有していた。
化段階で融着することがなく、従来のように解砕もしく
は粉砕という繁雑な作業が大幅に軽減された、特にリチ
ウムイオン二次電池の負極への使用に適する高温処理さ
れたメソカーボンマイクロビーズの製造方法を提供する
ことを目的とする。
ッチ類を350〜450℃で熱処理した際にピッチ中に
生成する光学的異方性小球体をピッチマトリックスから
分離して得られるメソカーボンマイクロビーズを製造す
るにあたって、ピッチマトリックスから分離したメソカ
ーボンマイクロビーズを400〜500℃の温度範囲で
不活性雰囲気の流動下で熱処理した後、さらに1000
℃以上の温度で熱処理することを特徴とする高温処理さ
れたメソカーボンマイクロビーズの製造方法を提供する
ものである。
リックスから分離するにあたり、分離したメソカーボン
マイクロビーズ中のキノリン可溶成分量を5%以下、ベ
ンゼン可溶成分量を2%以下に制御するのが好ましい。
ーボンマイクロビーズとは、石油系あるいは石炭系のピ
ッチ類を350〜450℃付近で熱処理した際にピッチ
マトリックス中に生成する粒径が数〜数十μmの光学的
異方性小球体である。この微小球体はピッチマトリック
スから、溶剤によって分離される。溶剤としては、ベン
ゼン、トルエン、キノリン、タール中油、タール重油な
どが使用される。
を防止するために、メソカーボンマイクロビーズをピッ
チマトリックス中から分離するに際しては、キノリン、
タール重油、タール中油などの抽出力の強い溶剤を使用
し、メソカーボンマイクロビーズ中のピッチ分(QS成
分)を5wt%以下、特にベンゼン可溶分(BS成分)
を2wt%以下にしておくのが好ましい。発明者らの研
究によると、メソカーボンマイクロビーズが焼成、黒鉛
化過程で相互に強固に融着を起こすのはメソカーボンマ
イクロビーズ中に含有されるピッチ成分(通常キノリン
に可溶な成分(QS)として表現される)が350〜4
50℃で融着炭素化して、その後、さらに炭素化が進行
して強固な結合が形成されることが明らかになったから
である。
カーボンマイクロビーズは、上述したように、融着をお
こすピッチ成分を含んでいる。これをより確実に防止す
るために、本発明においては、ピッチマトリックスから
分離したメソカーボンマイクロビーズを、400〜50
0℃の温度範囲で、不活性雰囲気の流動下で予め熱処理
し、その後に1000℃以上の温度で熱処理、すなわ
ち、焼成・黒鉛化処理する。こうして得られたメソカー
ボンマイクロビーズは100℃/hr以上の急速焼成/
黒鉛化処理を行っても、ほとんど融着することなく、必
ずしも解砕もしくは粉砕することなく当初の粒径を得る
ことができる。
材料として重要な結晶構造を変化させることなくその後
の焼成・黒鉛化段階で相互の融着を防止して、焼成、黒
鉛化したメソカーボンマイクロビーズが製造可能にな
る。
ゴンなどを用いることができ、流動下をつくり出す装置
としては、ロータリーキルン、流動床、ミキサーなどを
利用できる。
具体的に説明する。 (比較例)フリーカーボン(QI)を1.5%含有する
コールタールを、350℃で0.5hr熱処理後、更に
450℃で0.2hr再熱処理してメソフェーズ小球体
を生成させた。かかる熱処理ピッチをタール中油(b
p:130〜250℃)を使用して抽出し、ピッチマト
リックス中からメソフェーズ小球体を分離濾過し、メソ
カーボンマイクロビーズを得た。メソカーボンマイクロ
ビーズの平均粒子径は15.6μm、QS成分は10w
t%、BS成分は3wt%であった。かかるメソカーボ
ンマイクロビーズをSUS製の焼成管に密度約0.6g
/ccで充填し、5℃/hrの速度で1000℃まで焼
成後、さらに100℃/hrの速度で2600℃まで高
温処理した。焼成後のメソカーボンマイクロビーズはほ
ぼ完全に焼成管の形のまま融着した。2600℃の高温
処理後解砕した。平均粒子径は16.8μmであった。
また、X線回折で得られた格子定数(Co)=6.74
4Å、結晶子の大きさ(Lc)=415Åであった。
メソカーボンマイクロビーズを、焼成前に窒素雰囲気で
ロータリーキルンで450℃で仮焼処理した。かかるメ
ソカーボンマイクロビーズを比較例と同様に焼成・黒鉛
化した。得られたメソカーボンマイクロビーズは解砕処
理することなく平均粒子径を測定したところ15.0μ
mであり、粒子相互の融着は認められなかった。さらに
X線回折で得られた格子定数(Co)=6.748Å、
結晶子の大きさ(Lc)=409Åと結晶構造に差はな
いことも確認された。
1.5%含有するコールタールを、350℃で0.5h
r熱処理後、更に450℃で0.2hr再熱処理してメ
ソフェーズ小球体を生成させた。かかる熱処理ピッチを
タール重油(bp:270℃以上)を使用して抽出し、
ピッチマトリックス中からメソフェーズ小球体を分離濾
過し、メソカーボンマイクロビーズを得た。メソカーボ
ンマイクロビーズの平均粒子径は14.8μm、QS成
分は3wt%、BS成分は1wt%であった。かかるメ
ソカーボンマイクロビーズを実施例1と同様に仮焼成
後、焼成・黒鉛化を実施した。この場合も実施例1と同
様に粒子相互の融着は認められなかった。また、黒鉛化
後の結晶構造も格子定数(Co)=6.752Å、結晶
子の大きさ(Lc)=400Åと結晶構造に差はないこ
とも確認された。
ら分離して得られるメソカーボンマイクロビーズ中のQ
S、BS成分を一定量以下とし、さらにこのマイクロビ
ーズを不活性雰囲気中で流動下で仮焼成した後、焼成/
黒鉛化を行なうので、熱処理されたマイクロビーズは実
質上融着することはないので、必ずしも解砕もしくは粉
砕する必要はなく、リチウムイオン二次電池の負極用と
して適したものが得られる。
Claims (3)
- 【請求項1】ピッチ類を350〜450℃で熱処理した
際にピッチ中に生成する光学的異方性小球体をピッチマ
トリックスから分離して得られるメソカーボンマイクロ
ビーズを製造するにあたって、ピッチマトリックスから
分離したメソカーボンマイクロビーズを400〜500
℃の温度範囲で不活性雰囲気の流動下で熱処理した後、
さらに1000℃以上の温度で熱処理することを特徴と
する高温処理されたメソカーボンマイクロビーズの製造
方法。 - 【請求項2】光学的異方性小球体をピッチマトリックス
から分離するにあたり、分離したメソカーボンマイクロ
ビーズ中のキノリン可溶成分量を5%以下に制御する請
求項1に記載の高温処理されたメソカーボンマイクロビ
ーズの製造方法。 - 【請求項3】光学的異方性小球体をピッチマトリックス
から分離するにあたり、分離したメソカーボンマイクロ
ビーズ中のベンゼン可溶成分量を2%以下に制御する請
求項1または2に記載の高温処理されたメソカーボンマ
イクロビーズの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31326093A JP3714973B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | メソカーボンマイクロビーズの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31326093A JP3714973B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | メソカーボンマイクロビーズの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07169458A true JPH07169458A (ja) | 1995-07-04 |
JP3714973B2 JP3714973B2 (ja) | 2005-11-09 |
Family
ID=18039069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31326093A Expired - Lifetime JP3714973B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | メソカーボンマイクロビーズの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3714973B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100490673B1 (ko) * | 2002-11-22 | 2005-05-19 | 한국화학연구원 | 메조페이스 탄소질 소구체의 제조방법 |
JP2009227579A (ja) * | 2009-05-15 | 2009-10-08 | Jfe Chemical Corp | 黒鉛質粒子、リチウムイオン二次電池およびその負極材料 |
US7662513B2 (en) | 1997-08-28 | 2010-02-16 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Negative electrode active material for lithium-based secondary battery and method of preparing same |
CN110600701A (zh) * | 2019-09-18 | 2019-12-20 | 湖南大学 | 一种锂离子电池LiMnPO4正极炭包覆的制备方法 |
-
1993
- 1993-12-14 JP JP31326093A patent/JP3714973B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7662513B2 (en) | 1997-08-28 | 2010-02-16 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Negative electrode active material for lithium-based secondary battery and method of preparing same |
US7799460B2 (en) | 1997-08-28 | 2010-09-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Negative electrode active material for lithium-based secondary battery and method of preparing same |
KR100490673B1 (ko) * | 2002-11-22 | 2005-05-19 | 한국화학연구원 | 메조페이스 탄소질 소구체의 제조방법 |
JP2009227579A (ja) * | 2009-05-15 | 2009-10-08 | Jfe Chemical Corp | 黒鉛質粒子、リチウムイオン二次電池およびその負極材料 |
CN110600701A (zh) * | 2019-09-18 | 2019-12-20 | 湖南大学 | 一种锂离子电池LiMnPO4正极炭包覆的制备方法 |
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---|---|
JP3714973B2 (ja) | 2005-11-09 |
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