TW202545816A - 碳材料及其製造方法、分散液、電極用組成物、電極用漿料、電極、正極、負極、鋰離子電池、以及碳材料前驅物及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種碳材料及其製造方法、包含碳材料的分散液、電極用組成物、電極用漿料、電極、正極、負極及鋰離子電池、以及碳材料的前驅物即碳材料前驅物及其製造方法，其中此碳材料具有石墨烯的結晶構造，石墨烯層被控制為指定的積層狀態，且吸油量較高。碳材料具備複數個空心粒子狀部以念珠狀連結而成的具有延伸形狀的連結構造體，此等複數個空心粒子狀部具有包圍壁，此包圍壁劃分形成內部空間，形成有複數個細孔且具有石墨烯的結晶構造，且以拉曼分光測定獲得的拉曼光譜中的G帶的強度(I_G)相對於2D帶的強度(I_2D)的強度比(I_G/I_2D)為0.40以上且5.00以下，依據日本JIS K5101-13-1：2004測定的吸油量為400 mL/100 g以上。

Description

碳材料及其製造方法、分散液、電極用組成物、電極用漿料、電極、正極、負極、鋰離子電池、以及碳材料前驅物及其製造方法

本發明是關於一種碳材料及其製造方法、分散液、電極用組成物、電極用漿料、電極、鋰離子電池、以及碳材料前驅物及其製造方法。

自先前以來研究有各種碳材料。例如，碳黑用於廣泛領域。

又，作為奈米碳之一的碳奈米管的機械性強度及導電性較高。然而，複數個碳奈米管容易凝聚或纏繞，因此需要使複數個碳奈米管分散。又，提高複數個碳奈米管的物性、形狀的均勻性並非易事。

又，作為與碳奈米管不同的奈米碳的石墨烯的機械性強度及導電性較高，而且富有柔軟性。因此，期待石墨烯應用於各種領域。

例如，專利文獻1中記載有一種蓄電器件用碳材料，此蓄電器件用碳材料具有石墨烯積層構造，布魯諾-埃梅特-特勒(Brunauer-Emmett-Teller, BET)比表面積為80〜155 m²/g，細孔分佈中的直徑0.3 nm以上且1.0 nm以下的細孔容積為1.6〜2.1 mL/g，鄰苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate, DBP)吸收量為210〜220 mL/100 g。專利文獻1的碳材料具有石墨烯積層構造，DBP吸收量較高，電解液的保液性優異。因此，若將碳材料應用於正極，則可提高電池的循環特性。如此，專利文獻1中，研究將具有石墨烯積層構造的碳材料應用於電池的技術。

且說，以電池為代表的各種領域的產品的高性能化、高功能化的發展迅速。隨著產品多功能化，對於構成產品的各構件所要求的性能水平亦急劇提高。例如，於電池領域中，專利文獻1的碳材料的保液性並不充分，即便將專利文獻1的碳材料應用於電池，快速放電性、充放電特性等電池特性亦不充分。因此，需要一種即便應用於越來越多功能化的產品，亦可實現所要求的產品水平的碳材料。

又，非專利文獻1中，記載有圓筒形鋰離子電池中的電解液移動(Electrolyte motion)。充電期間，當將鋰離子嵌入石墨等負極材料時，負極材料粒子膨脹。當於接下來的放電中鋰離子脫嵌時，負極材料粒子收縮，由此電極內的空隙亦發生變化。與此空隙的變化相應地，電極內空隙中存在的電解液產生被擠出或再含浸的移動。如此，一般認為電極內的電解液的存在量、存在位置的不均勻為導致充放電循環劣化的原因之一。

非專利文獻1等的鋰離子電池的現實情況為，雖然正負極的材料、基本反應通用，但因電池的用途、保有設備的有無、製造成本的考量、其他公司協作體制等商業環境因素，而於電池製造中採取有各種形狀，並研究設計電池、電極、電解液等。（先前技術文獻）（專利文獻）

專利文獻1：日本特開2019-091587號公報（非專利文獻）

非專利文獻1：C. P. Aiken, et. al., 電化學學會期刊(Journal of The Electrochemical Society), 2023, 170. 040529

（發明所欲解決的問題）本發明的目的在於，提供一種碳材料及其製造方法、包含碳材料的分散液、電極用組成物、電極用漿料、電極、正極、負極及鋰離子電池、以及碳材料的前驅物即碳材料前驅物及其製造方法，此碳材料具有石墨烯的結晶構造，石墨烯層被控制為指定的積層狀態，且吸油量較高。（解決問題的技術手段）

為了實現上述目的，本發明的主旨構成如下所述。[1]一種碳材料，其具備複數個空心粒子狀部以念珠狀連結而成的具有延伸形狀的連結構造體，此等複數個空心粒子狀部具有包圍壁，此包圍壁劃分形成內部空間，形成有複數個細孔且具有石墨烯的結晶構造，且以拉曼分光測定獲得的拉曼光譜中的G帶的強度(I_g)相對於2D帶的強度(I_2D)的強度比(I_g/I_2D)為0.40以上且5.00以下，依據日本工業標準(Japanese Industrial Standards, JIS) K5101-13-1：2004測定的吸油量為400 mL/100 g以上。[2]如上述[1]所述之碳材料，其中，前述拉曼光譜中的D帶的強度(I_D)相對於G帶的強度(I_g)的強度比(I_D/I_g)為0.1以上且10.0以下。[3]如上述[1]或[2]所述之碳材料，其中，眾數細孔徑為1 nm以上且500 nm以下。[4]如上述[1]至[3]中任一項所述之碳材料，其中，總細孔容積為0.10 cc/g以上且20.00 cc/g以下。[5]如上述[1]至[4]中任一項所述之碳材料，其中，大孔容積於總細孔容積中所佔的比率為5%以上。[6]如上述[1]至[5]中任一項所述之碳材料，其中，表觀密度為2.00 g/cc以下。[7]如上述[1]至[6]中任一項所述之碳材料，其中，BET比表面積為100 m²/g以上且2700 m²/g以下。[8]如上述[1]至[7]中任一項所述之碳材料，其中，以X射線繞射法測定的c軸方向的微晶的大小Lc(002)為0.10 nm以上且20.00 nm以下。[9]如上述[1]至[8]中任一項所述之碳材料，其中，以X射線繞射法測定的(002)面的面間隔d002為3.0 Å以上且5.0 Å以下。[10]如上述[1]至[9]中任一項所述之碳材料，其中，根據以雷射繞射散射法測定的體積基準的粒度分佈曲線獲得的D50為1 μm以上且100 μm以下。[11]如上述[1]至[10]中任一項所述之碳材料，其中，根據以雷射繞射散射法測定的體積基準的粒度分佈曲線獲得的D90相對於D10的比(D90/D10)為100以下。[12]如上述[1]至[11]中任一項所述之碳材料，其中，將根據以雷射繞射散射法測定的體積基準的粒度分佈曲線獲得的D90相對於眾數細孔徑M的比(D90/M)除以1000所得的值為50以下。[13]如上述[1]至[12]中任一項所述之碳材料，其中，前述連結構造體為石墨烯中孔海綿體。[14]如上述[1]至[13]中任一項所述之碳材料，其中，前述碳材料用於二次電池。[15]一種分散液，其是使上述[1]至[14]中任一項所述之碳材料分散於分散介質中而成。[16]一種電極用組成物，其包含上述[1]至[14]中任一項所述之碳材料、活性物質及黏合劑。[17]一種電極用漿料，其是使上述[16]所述之電極用組成物分散於分散介質中而成。[18]一種電極，其包含上述[1]至[14]中任一項所述之碳材料。[19]如上述[18]所述之電極，其包含0.1 wt%以上且6.0 wt%以下的前述碳材料。[20]一種正極，其包含上述[1]至[14]中任一項所述之碳材料。[21]一種負極，其包含上述[1]至[14]中任一項所述之碳材料。[22]如上述[21]所述之負極，其中，前述負極為鋰離子電池用的負極，且進而包含石墨。[23]如上述[21]所述之負極，其中，前述負極為鋰離子電池用的負極，且進而包含矽。[24]一種鋰離子電池，其具備上述[20]所述之正極、上述[21]所述之負極、及液體電解質。[25]一種鋰離子電池，其具備上述[20]所述之正極、上述[21]所述之負極、及半固態電解質。[26]一種鋰離子電池，其是上述[24]或上述[25]所述之鋰離子電池中的前述正極及前述負極的至少一者為乾式電極。[27]一種鋰離子電池，其具備包含上述[1]至[14]中任一項所述之碳材料的黏土型正極、及包含上述[1]至[14]中任一項所述之碳材料的黏土型負極。[28]一種鋰離子電池，其包含上述[1]至[14]中任一項所述之碳材料。[29]一種碳材料的製造方法，其是上述[1]至[14]中任一項所述之碳材料的製造方法，且具有：移除工序，移除以碳質層覆蓋鑄模材料的表面的碳材料前驅物的前述鑄模材料而獲得碳材料，此鑄模材料為複數個一次粒子以念珠狀凝聚相連而成的凝聚體。[30]如上述[29]所述之碳材料的製造方法，其中，於前述移除工序之後，進而具有以1000℃以上且3000℃以下加熱前述碳材料的加熱工序。[31]如上述[29]或[30]所述之碳材料的製造方法，其中，前述鑄模材料為氣溶膠化合物。[32]一種碳材料前驅物，其具備：鑄模材料，其由複數個一次粒子以念珠狀凝聚相連而成的凝聚體構成；及，碳質層，其覆蓋前述鑄模材料的表面，且具有複數個細孔。[33]一種碳材料前驅物的製造方法，其是上述[32]所述之碳材料前驅物的製造方法，且具有：覆蓋工序，以碳質層覆蓋鑄模材料的表面而獲得碳材料前驅物，此鑄模材料為複數個一次粒子以念珠狀凝聚相連而成的凝聚體。[34]如上述[33]所述之碳材料前驅物的製造方法，其中，前述鑄模材料為氣溶膠化合物。（發明的效果）

根據本發明，可提供一種碳材料及其製造方法、包含碳材料的分散液、電極用組成物、電極用漿料、電極、正極、負極及鋰離子電池、以及碳材料的前驅物即碳材料前驅物及其製造方法，此碳材料具有石墨烯的結晶構造，石墨烯層被控制為指定的積層狀態，且吸油量較高。

以下，對實施方式進行詳細說明。

本發明者等反復進行努力研究，結果發現，藉由具備連結構造體，此連結構造體是將由具有指定構成的包圍壁構成的複數個空心粒子狀部以念珠狀連結而成，且具有延伸形狀，且將拉曼光譜中的強度比(I_g/I_2D)及吸油量控制在指定範圍內，使得碳材料具有石墨烯的結晶構造，石墨烯層被控制為指定的積層狀態，可具有較高的吸油量，基於上述知識見解而完成本發明。

（碳材料）首先，對實施方式的碳材料進行說明。

實施方式的碳材料具備複數個空心粒子狀部以念珠狀連結而成的具有延伸形狀的連結構造體，此等複數個空心粒子狀部具有包圍壁，此包圍壁劃分形成內部空間，形成有複數個細孔且具有石墨烯的結晶構造，且以拉曼分光測定獲得的拉曼光譜中的G帶的強度(I_g)相對於2D帶的強度(I_2D)的強度比(I_g/I_2D)為0.40以上且5.00以下，依據日本JIS K5101-13-1：2004測定的吸油量為400 mL/100 g以上。

實施方式的碳材料具備具有延伸形狀的連結構造體。具有延伸形狀的連結構造體是複數個空心粒子狀部以念珠狀連結而成。空心粒子狀部具有包圍壁，空心粒子狀部的內部為空心。包圍壁劃分形成連結構造體中的空心粒子狀部的內部空間。又，包圍壁形成有複數個細孔且具有石墨烯的結晶構造。

碳材料為空心構造。包括空心粒子狀部的內部空間在內，連結構造體的內部空間彼此相互連通。此種碳材料為具有微孔、中孔及大孔的多孔質。

碳材料的包圍壁較佳為由石墨烯或多層石墨烯構成，亦可為石墨烯及多層石墨烯混存。石墨烯為SP2鍵碳的片狀物質，碳六員環構造相連而形成蜂窩般的六邊形晶格構造。如此，包圍壁具有碳六員環構造。連結構造體較佳為石墨烯中孔海綿體(Graphene MesoSponge, GMS)。

碳材料包含具有彈性變形性的構造及具有塑性變形性的構造。具有塑性變形性的構造在施加小於指定值的外力時變形而產生畸變，但當超過彈性極限而施加外力時，即便移除外力，亦不會恢復至原形狀，而產生永久畸變。碳材料的彈性變形及塑性變形的程度可利用極微小負載卸除試驗來測定。

碳材料具有於如極微小負載卸除試驗般較弱的外力下不塑性變形而恢復至原形狀的性質，即彈性變形工作量較大的性質。碳材料中，由佔據大部分的石墨烯組成的部分顯示彈性變形性，石墨烯構造的缺陷部分、非晶質碳部分等石墨烯以外的構造部分顯示塑性變形性，因此一般認為碳材料對外力的變形顯示良好的性質。又，當石墨烯的層數過多時，於小於指定值的外力下保持彈性變形性，但於超過彈性極限的外力下，有一下子塑性變形而導致空心粒子狀部等被破壞的傾向。

又，碳材料較佳為具有連結構造體分支出的分支部，更佳為具有複數個分支部。又，碳材料的連結構造體較佳為具有環形狀部，更佳為具有複數個環形狀部。具有延伸形狀的連結構造體可僅具有分支部，亦可僅具有環形狀部，亦可具有分支部及環形狀部。例如，亦可為連結構造體的一端與另一端連結而形成環形狀部。又，亦可為分支為複數個部分並延伸的分支的前端彼此連結而形成環形狀部。又，亦可於連結構造體中的端部以外的部分形成連桿形狀部。

設置於連結構造體的複數個細孔的大小較佳為0.1 nm以上且100.0 nm以下，更佳為1.0 nm以上且80.0 nm以下，進而佳為5.0 nm以上且50.0 nm以下。連結構造體的長度較佳為0.01 μm以上且100.00 μm以下，更佳為0.05 μm以上且80.00 μm以下，進而佳為0.10 μm以上且50.00 μm以下。連結構造體中的空心粒子狀部的平均粒徑（平均外徑）較佳為0.05 μm以上且50.00 μm以下，更佳為0.05 μm以上且6.00 μm以下，進而佳為0.10 μm以上且10.00 μm以下，特佳為0.10 μm以上且5.00 μm以下，最佳為0.50 μm以上且5.00 μm以下。

亦可於相互連結的空心粒子狀部的連結部分（結合部分）設置有細窄部。例如，當兩個空心粒子狀部連結時，成為花生殼般的形狀、啞鈴般的形狀。此種空心粒子狀部複數個連結而形成連結構造體。連結構造體為不具有固定形狀的複雜構造。

碳材料如上所述為複數個空心粒子狀部以念珠狀連結而成的連結構造體（結構）。結構為如下用語：於表現碳黑的複雜構造時使用，表示碳黑中的複數個一次粒子具有複數個分支點並且連結而成的凝聚體構造。即，碳材料可比喻成如下構造：導電性較高的碳黑的一次粒子的內部為空心，且外周（構成碳材料的空心粒子狀部的包圍壁）包含具有石墨烯的結晶構造的複數個碳原子，且碳黑的凝聚體的內部空間相互連通。因此，碳材料的導電性較高，且亦可穩定地確保電解質。碳材料可格外提高鋰二次電池的快速放電性、電池電容特性及充放電特性等電池特性。

若多個空心粒子狀部連結而使得連結構造體的表面積變大，則碳材料的電子傳導性提高。又，若連結構造體的整體複雜性提高，則除連結構造體的內部空間以外，還會形成被連結構造體的包圍壁的外表面包圍的空隙。當電池的電極含有具備此種連結構造體的碳材料時，電解液進入上述空間、空隙。亦即，連結構造體的內部空間的容積、被包圍壁包圍的空隙的容積愈大，碳材料的電解液的保持量亦愈多。關於碳材料中的連結構造體的內部空間的容積、被包圍壁包圍的空隙的容積，可將下述吸油量作為指標，與先前使用的導電助劑具有的容積進行比較。

鋰離子電池的正極材料中使用具有粒徑分佈且電子傳導性較低的含鋰過渡金屬氧化物的粉體。先前技術中，為了電池反應，而將幫助電子傳導的由碳材料組成的導電助劑與黏合劑樹脂混合而成者加壓固定於集電體，藉此確立電子傳導路徑。黏合劑樹脂以外的材料為粉體粒子，電解液存在於粒子間存在的空間中。因此，先前技術中，難以於正極材料附近積極地配置電解液，換言之難以配置鋰離子。

又，先前，廣泛使用複雜形狀的碳黑作為導電助劑。相對於此，藉由使用實施方式的碳材料代替先前使用的導電助劑，而連結構造體的空心粒子狀部於其內部具有空間，因此可於空心粒子狀部的內部空間保持電解液。相較於先前用作導電助劑的碳黑，碳材料於內部具有較大的空間。因此，碳材料為能夠同時補助電池反應所需的電子與離子的供給而實現快速的電池反應的材料。

又，碳材料的微細的結晶構造的狀態可利用拉曼分光分析法來分析。碳材料的以拉曼分光測定獲得的拉曼光譜中，存在於波數1593 cm^-1附近的峰可稱為G帶，表示碳材料的sp2鍵（芳香環C=C伸縮運動）。又，上述拉曼光譜中，存在於波數1356 cm^-1附近的峰可稱為D帶，表示碳材料的sp3鍵（C-H伸縮運動）。若sp2鍵斷開而形成sp3鍵，則D帶增加。又，上述拉曼光譜中，存在於波數2680 cm^-1附近的峰可稱為2D帶，表示二次聲子散射（C-H伸縮運動）。又，2D帶表示包圍壁的片數，亦即石墨烯層的積層數。

G帶的強度(I_g)相對於2D帶的強度(I_2D)的強度比(I_g/I_2D)被視為表示石墨烯層的積層狀態的指數(D. Graf, et al., NANO LETTERS, 7, 238-242(2007))。本說明書中，記載有當強度比(I_g/I_2D)為0.2時，石墨烯層為1層。

碳材料的以拉曼分光測定獲得的拉曼光譜中的G帶的強度(I_g)相對於2D帶的強度(I_2D)的強度比(I_g/I_2D)為0.40以上，較佳為1.00以上，更佳為1.10以上，進而佳為1.20以上，特佳為1.43以上。又，上述強度比(I_g/I_2D)為5.00以下，依次較佳為4.50以下、4.00以下、3.57以下、3.00以下、2.50以下、2.08以下。

若碳材料的上述強度比(I_g/I_2D)為上述範圍內，則維持碳材料的空心構造的強度特性、彈性變形性高度均衡。進而，於將碳材料用作鋰離子電池的導電助劑時，可提高鋰離子電池的快速放電性、電容特性及耐久性等電池特性。又，若碳材料的上述強度比(I_g/I_2D)小於0.40，則石墨烯的結晶構造的產生不充分。因此，產生電子傳導性的降低而導致放電電容降低。又，若碳材料的上述強度比(I_g/I_2D)超過5.00，則石墨烯層的積層數過度增加而導致碳材料的柔軟性變差。因此，電極密度降低，電池填充電容降低。

依據日本JIS K5101-13-1：2004（顏料試驗方法-第13部：吸油量-第1節：精製亞麻仁油法）測定的碳材料的吸油量為400 mL/100 g以上，較佳為600 mL/100 g以上，更佳為800 mL/100 g以上，進而佳為1000 mL/100 g以上，特佳為1400 mL/100 g以上。若碳材料的吸油量為上述範圍內，則可提高2C維持率等電池特性。又，碳材料的吸油量的上限值並無特別限制，例如依次較佳為5000 mL/100 g以下、4000 mL/100 g以下、3500 mL/100 g以下、3000 mL/100 g以下、2500 mL/100 g以下。

碳材料可於連結構造體的內部空間、被連結構造體的包圍壁的外表面包圍的空隙等中保持電解液，因此可保持電解液的量較多。因此，碳材料的吸油量較常用作鋰離子電池的導電助劑的碳黑格外高，因此能夠穩定地供給鋰離子，可有助於鋰離子電池的快速充電性、充放電特性、電池電容等電池特性的提高。另一方面，若碳材料的吸油量小於400 mL/100 g，則電解液的保持量較少，急遽反應時產生離子的供給延遲，放電電容降低。又，若碳材料的吸油量過高，則有時難以維持碳材料的構造，不易控制電解液的保持量。

又，碳材料的以拉曼分光測定獲得的拉曼光譜中的D帶的強度(I_D)相對於G帶的強度(I_g)的強度比(I_D/I_g)較佳為0.1以上且10.0以下，更佳為0.5以上且5.0以下，進而佳為1.0以上且3.0以下，特佳為1.2以上且2.5以下，最佳為1.4以上且2.0以下。若碳材料的上述強度比(I_D/I_g)為上述範圍內，則碳材料中的sp2軌道及sp3軌道成為更加良好的狀態，電子傳導路徑與離子傳導路徑高度均衡。進而，將碳材料用作鋰離子電池的導電助劑時，進而提高鋰離子電池的快速放電性、電容特性及充放電特性。

又，碳材料的以X射線繞射法(X-Ray Diffraction, XRD)測定的(002)面的面間隔d002較佳為3.0 Å以上且5.0 Å以下，更佳為3.3 Å以上且4.5 Å以下，進而佳為3.3 Å以上且4.0 Å以下，特佳為3.3 Å以上且3.9 Å以下，最佳為3.3 Å以上且3.8 Å以下。

又，碳材料的以X射線繞射法測定的c軸方向的微晶的大小Lc(002)較佳為0.10 nm以上，依次較佳為0.30 nm以上、0.50 nm以上、1.00 nm以上、1.10 nm以上。又，c軸方向的微晶的大小Lc(002)的上限值較佳為20.00 nm以下，依次較佳為5.00 nm以下、3.00 nm以下、2.50 nm以下、2.00 nm以下、1.90 nm以下、1.50 nm以下、1.25 nm以下、1.21 nm以下。若表示碳材料的結晶性程度的上述Lc(002)為上述範圍內，則連結構造體有容易具備中孔、大孔的傾向。

又，碳材料的以X射線繞射法測定的(10)面的a軸方向的微晶的大小La(10)的下限值較佳為0.1 nm以上，依次較佳為0.5 nm以上、1.0 nm以上、1.5 nm以上、1.8 nm以上。又，上述La(10)的上限值較佳為10.0 nm以下，依次較佳為5.0 nm以下、4.5 nm以下、4.0 nm以下、3.8 nm以下。

又，碳材料的BET比表面積是自日本JIS Z8830中規定的氮吸附算出的比表面積，較佳為100 m²/g以上且2700 m²/g以下，依次較佳為300 m²/g以上且2500 m²/g以下、500 m²/g以上且2000 m²/g以下、600 m²/g以上且1800 m²/g以下、800 m²/g以上且1200 m²/g以下。若碳材料的BET比表面積為上述範圍內，則進而提高碳材料的導電性及吸油量。

又，碳材料的總細孔容積是藉由氮吸附脫附測定而測定的值，較佳為0.10 cc/g以上，依次較佳為1.00 cc/g以上、1.50 cc/g以上、2.00 cc/g以上、2.95 cc/g以上。又，碳材料的總細孔容積的上限值較佳為20.00 cc/g以下，依次較佳為15.00 cc/g以下、10.00 cc/g以下、8.00 cc/g以下、7.00 cc/g以下、6.10 cc/g以下、5.70 cc/g以下。

若碳材料的總細孔容積為20.00 cc/g以下，則連結構造體的強度提高，可良好地維持空心粒子狀部的形狀。若碳材料的總細孔容積為0.10 cc/g以上，則有保持於空心粒子狀部內的電解液的量增加的傾向。如此，若碳材料的總細孔容積為上述範圍內，則空心粒子狀部具有良好的強度，有助於空心粒子狀部的穩定性，且良好地維持空心粒子狀部的形狀。因此，碳材料可均衡地維持電子傳導性與保持於細孔內的離子的供給性。

又，碳材料的微孔容積是細孔徑小於2 nm的細孔容積，較佳為5.00 cc/g以下，依次較佳為2.00 cc/g以下、1.00 cc/g以下、0.50 cc/g以下、0.40 cc/g以下。又，碳材料的微孔容積的下限值較佳為0.01 cc/g以上，依次較佳為0.05 cc/g以上、0.10 cc/g以上、0.20 cc/g以上、0.30 cc/g以上。若碳材料的微孔容積為5.00 cc/g以下，則離子傳導性進而提高，若碳材料的微孔容積為0.01 cc/g以上，則碳材料的強度特性進而提高。

又，碳材料中的微孔容積於總細孔容積中所佔的比率較佳為20%以下，依次較佳為15%以下、12%以下、10%以下、9%以下。又，碳材料的上述微孔容積的比率的下限值較佳為5%以上。若上述微孔容積的比率過小，則有離子傳導性變差的傾向，反之，若過大，則有碳質的強度特性變差的傾向。

又，碳材料的中孔容積是細孔徑為2 nm以上且50 nm以下的細孔容積，較佳為0.1 cc/g以上，依次較佳為0.5 cc/g以上、1.0 cc/g以上、1.5 cc/g以上、2.0 cc/g以上。又，碳材料的中孔容積的上限值較佳為15.0 cc/g以下，依次較佳為10.0 cc/g以下、5.0 cc/g以下、4.0 cc/g以下、3.5 cc/g以下。若碳材料的中孔容積為上述範圍內，則碳材料的離子傳導性與強度特性更高度地均衡。

又，碳材料中的中孔容積於總細孔容積中所佔的比率較佳為10%以上，依次較佳為20%以上、30%以上、40%以上、50%以上。又，碳材料的上述中孔容積的比率的上限值較佳為90%以下，依次較佳為85%以下、80%以下、75%以下、70%以下。若碳材料的上述中孔容積為上述範圍內，則空心粒子狀部具有良好的強度，有助於空心粒子狀部的穩定性，且空心粒子狀部的形狀得以良好地維持。因此，碳材料可均衡地維持電子傳導性與保持於細孔內的離子的供給性。

又，碳材料的大孔容積是細孔徑超過50 nm的細孔容積，較佳為0.01 cc/g以上，依次較佳為0.05 cc/g以上、0.10 cc/g以上、0.48 cc/g以上、1.00 cc/g以上。又，碳材料的大孔容積的上限值較佳為15.00 cc/g以下，依次較佳為10.00 cc/g以下、5.00 cc/g以下、3.00 cc/g以下、2.57 cc/g以下。若碳材料的大孔容積為上述範圍內，則空心粒子狀部具有良好的強度，有助於空心粒子狀部的穩定性，且空心粒子狀部的形狀得以良好地維持。因此，碳材料可均衡地維持電子傳導性與保持於細孔內的離子的供給性。

又，碳材料中的大孔容積於總細孔容積中所佔的比率較佳為5%以上，依次較佳為10%以上、15%以上、20%以上、25%以上。又，碳材料的上述大孔容積的比率的上限值較佳為80%以下，依次較佳為70%以下、60%以下、50%以下、45%以下。若碳材料的上述大孔容積的比率為5%以上，則碳材料的離子傳導性進而提高，若碳材料的上述大孔容積的比率為80%以下，則碳材料的強度特性進而提高。

又，碳材料的細孔分佈中的眾數細孔徑(M)是細孔分佈曲線中的峰頂的值，較佳為1 nm以上且500 nm以下，依次較佳為5 nm以上且100 nm以下、10 nm以上且50 nm以下、15 nm以上且40 nm以下、15 nm以上且30 nm以下。若碳材料的眾數細孔徑為上述範圍內，則吸油量進而提高，且可實現高度的離子傳導性及電子傳導性。

又，碳材料的平均細孔徑較佳為1 nm以上且500 nm以下，依次較佳為5 nm以上且100 nm以下、10 nm以上且75 nm以下、15 nm以上且50 nm以下、20 nm以上且40 nm以下。若碳材料的平均細孔徑為上述範圍內，則吸油量進而提高，且可實現高度的離子傳導性及電子傳導性。

又，以雷射繞射散射法對碳材料測定所得的體積基準的粒度分佈曲線是藉由在將未粉碎的碳材料於溶劑中浸漬9分鐘後測定而得，可知曉連結構造體的凝聚力的差異。

根據以雷射繞射散射法測定的體積基準的粒度分佈曲線獲得的D50是粒徑為D50以下的粒子的比率為50%的粒徑，較佳為1 μm以上且100 μm以下，依次較佳為5 μm以上且90 μm以下、10 μm以上且80 μm以下、15 μm以上且60 μm以下、20 μm以上且50 μm以下、25 μm以上且45 μm以下、30 μm以上且40 μm。若碳材料的D50為上述範圍內，則碳材料的電子傳導性及離子傳導性進而提高。

又，根據上述粒度分佈曲線獲得的D10是粒徑為D10以下的粒子的比率為10%的粒徑，較佳為0.1 μm以上且100.0 μm以下，依次較佳為0.5 μm以上且50.0 μm以下、1.0 μm以上且50.0 μm以下、5.0 μm以上且30.0 μm以下、10.0 μm以上且15.0 μm以下。

又，根據上述粒度分佈曲線獲得的D90是粒徑為D90以下的粒子的比率為90%的粒徑，較佳為5 μm以上且250 μm以下，依次較佳為10 μm以上且150 μm以下、20 μm以上且100 μm以下、30 μm以上且70 μm以下、40 μm以上且60 μm以下、45 μm以上且65 μm以下、45 μm以上且55 μm以下。若碳材料的D90為上述範圍內，則碳材料的導電性進而提高。

又，根據上述粒度分佈曲線獲得的碳材料的D90相對於D10的比(D90/D10)較佳為100以下，依次較佳為50以下、10以下、5以下。若碳材料的上述比(D90/D10)為100以下，則碳材料的分散性進而提高，鋰離子電池的導電性進而提高。

又，將根據上述粒度分佈曲線獲得的碳材料的D90相對於碳材料的眾數細孔徑M的比(D90/M)除以1000所得的值(D90/M×1000)較佳為50以下，依次較佳為20以下、10以下、6以下、4以下。若(D90/M×1000)為50以下，則碳材料的分散性進而提高，鋰離子電池的導電性進而提高。

又，作為鋰離子電池具備的電極中含有的碳材料，較佳為具有較高的導電性。碳中的電子移動是藉由π電子的移動而表現，因此為了藉由碳材料而於電極內形成理想的導電路徑，需要將碳原子於面方向上鍵結而成的單層石墨烯以網眼狀配置。又，將碳材料等導電性物質填充於正極材料等非導電性物質中時，若導電性物質的填充率較少，則不會表現導電性。若導電性物質為某程度的填充率，則於化合物內形成導電性物質的路徑，使得電子傳導性急遽上升，其後的電子傳導性成為固定值。可以說此種電子傳導性急遽上升的填充率的閾值愈低，碳材料愈適合用作導電性物質。因此，一般認為藉由具有於面方向擴展的石墨烯構造的包圍壁的複數個空心粒子狀部連結，使得碳材料的面內導電率及路徑成形導電率高度均衡，從而顯示較高的導電率。

又，碳材料的導電率可藉由以下所示的利用側面束縛單軸壓縮來進行的粉體的導電率測定而測定。將乾燥的碳材料填充於由絕緣性圓筒及負電極組成的圓筒容器中。將正電極插入填充有碳材料的絕緣性圓筒容器，將碳材料以負電極與正電極夾著而設置於測力計架台上。使設置於測力計架台的彈簧式測力計下降，對圓筒容器內的碳材料施加力來進行壓縮。以測長器測定壓縮的力及碳材料的高度，並且以連接於正電極及負電極的數位萬用表來測量碳材料的電阻值。根據獲得的電阻值、碳材料的填充剖面面積及填充高度，算出壓縮時的碳材料粉體的導電率。

碳材料的導電率是以10 MPa加壓時的值，較佳為1 S/cm以上且100 S/cm以下，依次較佳為5 S/cm以上且70 S/cm以下、10 S/cm以上且50 S/cm以下、20 S/cm以上且30 S/cm以下。再者，碳材料的導電率是以電阻率的倒數來求出。碳材料的電阻率可藉由日本JIS K1469測定。

又，碳材料的表觀密度較佳為2.00 g/cc以下，依次較佳為1.50 g/cc以下、1.00 g/cc以下、0.50 g/cc以下、0.30 g/cc以下。又，碳材料的表觀密度的下限值依次較佳為0.05 g/cc以上、0.10 g/cc以上、0.15 g/cc以上。若碳材料的表觀密度為上述範圍內，則碳材料中的空心構造得以維持，碳材料可較佳地用作構成電池的材料。

碳材料的表觀密度可使用總細孔容積及真密度，根據下述式(1)算出。再者，總細孔容積(cc/g)是使用以P/P0=0.99算出的值，真密度是使用石墨的值2.2 g/cc。

表觀密度(g/cc)=1/（總細孔容積+(1/真密度)） 式(1)

又，碳材料的體積密度較佳為0.01 g/L以上且1000.00 g/L以下，依次較佳為0.10 g/L以上且100.00 g/L以下、0.50 g/L以上且50.00 g/L以下、1.00 g/L以上且25.00 g/L以下。若碳材料的體積密度為上述範圍內，則碳材料的導電性進而提高，且電解液容易滲透碳材料。再者，體積密度為於一定條件下填充於固定體積的容器內的碳材料所顯示的每單位體積的質量。體積密度可藉由日本JIS K6219-2來測定。

又，碳材料的個數密度是利用下述方法算出的值，較佳為5×10¹⁴個/g以上且1×10²⁰個/g以下，依次較佳為1×10¹⁶個/g以上且1×10¹⁹個/g以下、5×10¹⁶個/g以上且5×10¹⁸個/g以下、1×10¹⁷個/g以上且1×10¹⁸個/g以下、3×10¹⁷個/g以上且7×10¹⁷個/g以下。若碳材料的個數密度為上述範圍內，則碳材料的吸油量進而提高。

碳材料的個數密度P（個/g）可根據每一個一次粒子的體積V(m³)及碳密度ρ(g/m³)，根據下述式(2)算出。此處，碳密度ρ是使用石墨的真密度2.2 g/cc。體積V(m³)可根據下述式(3)算出。

個數密度P=1/(V×ρ) 式(2)

體積V=π×(D₁－D₀)³/6 式(3)

此處，D₀為一次粒子的內徑，D₁為一次粒子的外徑。D₀可利用上述眾數細孔徑。D₁可將平均積層數n與(002)面的面間隔d002乘以D₀所得的值的2倍的值與眾數細孔徑相加而求出。又，D₁亦可藉由TEM圖像解析等而求出。雖不為實施方式的碳材料，但例如周知的DENKA BLACK Li-100可設平均粒徑35 nm作為粒子外徑(D₁)，且設D₀=0來計算。

又，碳材料的含碳量可藉由下述第8圖所示的升溫脫附質量分析(TPD-MS)測定而求出，較佳為95.0%以上，依次較佳為97.0%以上、98.0%以上、99.0%以上、99.3%以上。

又，碳材料的含氧量是根據利用升溫脫附質量分析測定獲得的H₂O釋放量、CO釋放量及CO₂釋放量算出的值，較佳為5.0%以下，依次較佳為3.0%以下、2.0%以下、1.0%以下、0.6%以下。若碳材料的含氧量為上述範圍內，則鋰離子電池的穩定性進而提高，可進而有助於鋰離子電池的高性能化。

關於鋰離子電池的高性能化、長壽命化，需要觀察不到由副反應所致的效率降低的高效率的電池反應，電極內的碳材料需要電化學穩定性，亦即耐氧化性、耐腐蝕性。可以說電化學地產生的氧化等副反應是以碳材料的含氧官能基、邊緣面為起點。為了提高碳材料的耐氧化性，有效的是降低含氧官能基，且減少耐氧化性較低的邊緣面。

測定碳材料的含氧量的升溫脫附質量分析測定是測定自碳材料釋放的H₂量、H₂O量、CO量及CO₂量，但此等氣體來自碳材料的邊緣末端的羥基（包含酚基）、羰基（包含醌類）、醚、酸酐、羧基、內酯等含氧官能基。因此，碳材料中的氧官能基量較多意味著，存在於碳材料的構造中的含氧官能基量、邊緣量較多。碳材料中的含氧官能基量、邊緣量可利用下述化學氣相沉積(Chemical Vapour Deposition, CVD)的條件、熱處理的溫度來調整。

又，碳材料中的含氧量相對於含碳量的比率(O/C)較佳為1.00以下，依次較佳為0.50以下、0.10以下、0.05以下、0.01以下。若碳材料的上述比率(O/C)為上述範圍內，則可進而有助於鋰離子電池的長壽命化、高性能化。

又，碳材料的以升溫脫附質量分析測定來測定的氣體量較佳為5000 μmol/g以下，依次較佳為3000 μmol/g以下、1000 μmol/g以下、750 μmol/g以下、500 μmol/g以下。若碳材料的上述氣體量為上述範圍內，則可進而有助於鋰離子電池的長壽命化、高性能化。

又，碳材料的邊緣量是根據利用升溫脫附質量分析測定來測定的氣體量算出的值，較佳為500 m²/g以下，依次較佳為300 m²/g以下、100 m²/g以下、50 m²/g以下、30 m²/g以下。又，碳材料的邊緣量依次較佳為750 μmol/g以下、500 μmol/g以下。若碳材料的邊緣量為上述範圍內，則耐久性進而提高，可進而有助於鋰離子電池的穩定性、高性能化。

又，碳材料的灰分量較佳為10000 ppm以下，依次較佳為5000 ppm以下、4000 ppm以下、3500 ppm以下、3000 ppm以下。若碳材料的灰分量為上述範圍內，則電解液的穩定性進而提高，可進而提高鋰離子電池的耐久性、性能。

又，碳材料的pH值較佳為5.0以上且10.0以下，依次較佳為5.5以上且9.5以下、6.0以上且9.0以下、6.5以上且8.5以下、7.0以上且8.0以下。若碳材料的pH值為上述範圍內，則穩定性進而提高。

又，碳材料的燃燒溫度較佳為300℃以上，依次較佳為400℃以上、450℃以上、500℃以上、550℃以上、600℃以上。碳材料的燃燒溫度試驗作為耐腐蝕性的簡易試驗來進行，若碳材料的燃燒溫度為300℃以上，則電極內的電化學穩定性良好。

又，碳材料包含石墨烯，因此電子傳遞優異。因此，藉由鋰離子電池的電極含有碳材料，此碳材料可發揮輔助鋰離子電池中的電池反應的功能。又，碳材料具備複數個空心粒子狀部以念珠狀連結而成的連結構造體，此等複數個空心粒子狀部具有帶有複數個細孔的包圍壁，且連結構造體具有空心粒子狀部的內部空間，藉此可使溶存有鋰離子的電解液滲透並保持，因此反應時的離子供給優異。因此，碳材料可較佳地輔助二次電池反應，因此適合作為二次電池用的材料。

此種碳材料具有石墨烯的結晶構造，石墨烯層被控制為指定的積層狀態，且吸油量較高，因此可較佳地用於分散液、電極用組成物、電極用漿料、電極、鋰離子電池。又，本發明的碳材料藉由其具有的物性，除可應用於自先前以來的現有的電解液體系、電極系統以外，亦可應用於新技術。

又，碳材料除可有效用於鋰離子電池以外，於任何電化學器件中均可表現其功能性而被有效利用。具體而言，碳材料具有器件反應中授受電子時的作為電極內導電路徑的功能、電極等物理變形時的增強功能、反應材料取氧化狀態或者還原狀態時活用石墨烯結晶構造的耐久性來防止第三材料（觸媒等）與反應材料直接接觸等功能。

作為可利用的器件，較佳為鋰離子電池、鈉離子電池、鉀離子電池、鎂離子電池、鈣離子電池、鋁離子電池、鋰硫電池、鋰空氣電池等非水電解液電池、硫化物系固態電解質、氧化物系固態電解質等無機固態電解質電池、聚氧化乙烯系等聚合物固態電解質電池、聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride, PVDF)等含有電解液的聚合物凝膠電解質電池所代表的半固態電池等。

此等器件中，作為負極活性物質，使用易石墨化性碳、難石墨化性碳、石墨、矽、錫等鋰合金系材料、其他鋰等金屬系材料等，又，作為正極活性物質，使用含鋰金屬氧化物、特別是具有層狀構造、尖晶石構造、橄欖石構造的含鋰過渡金屬氧化物、無鋰金屬氧化物、有機系正極材料、電荷移動錯合物系正極材料、硫、氟化物系材料等，上述實施方式的碳材料亦可較佳地應用於上述任一種活性物質，能夠有效提高導電性。又，碳材料亦適合作為WO2018/225619號公報、日本特表2023-501679號公報、日本特表2019-517116號公報、日本特開2022-191280號公報等中所記載之鋰硫電池等的材料。

又，碳材料亦可較佳地用於有機電解液系電容器、水系電解液電容器、水溶液系電池。又，對於燃料電池，碳材料能夠利用於高分子電解質燃料電池(polymer electrolyte fuel cell, PEFC)、固態氧化物燃料電池(solid oxide fuel cell, SOFC)、直接甲醇燃料電池(direct methanol fuel cell, DMFC)等，特別是除對電極賦予導電性以外，還能夠用作氧化還原觸媒的載體。

又，碳材料亦能夠較佳地應用於在電解液中以有機溶劑使聚合物凝膠化且包含Li鹽作為電解質的使用由凝膠聚合物等組成的凝膠聚合物電解質、半固態電解質的電池、可縮短電池製造製程的乾式電極電池、可實現厚型電極的黏土電極電池。

關於作為半固態電解質電池的凝膠電解質電池，先前於圓筒型、方型金屬盒中收納電池元件的電池為主流，但出於輕量化、薄型化的目的，考慮使用鋁積層膜作為外裝材的凝膠電解質電池。凝膠電解質電池藉由使電解液膨潤於PVDF等聚合物，且抑制蒸氣壓，而即便以較弱的外裝材，亦可抑制凝膠電解質電池的膨脹。

關於黏土型（黏土狀）電極電池，一般而言，電池製造中的電極製作需要數種較大規模的專用設備，有時塗佈裝置、乾燥裝置等設備投資、電極漿料的溶劑回收費巨大，進而對於電池高電容化，需要製成使電極電容高密度化的厚型電極，但黏土型電極適合實現此課題。不使用電極漿料的溶劑（N-甲基吡咯烷酮(N-Methylpyrrolidinone, NMP)），取而代之，使用電解液，混合的電極組成物為黏土狀，將此電極組成物直接塗佈於集電體，且原樣組裝電池，藉此可兼顧製造成本降低與高電容。

關於乾式電極，為了謀求上述電極製作製程的效率化，可不使用先前的液狀漿料，而預先製作活性物質、導電劑及黏合劑的混合乾燥正極組成物的粉末，一面直接加壓一面於集電體上形成薄層，且一面以輥壓機等對其加壓一面形成電極。

又，碳材料亦可用於電化學器件以外的用途。作為其他用途，較佳為利用石墨烯的感測器等電子器件系用途、電磁波干擾抑制材料、天線模組、散熱基板、發熱交換裝置、分離膜、逆滲透膜、透明電極材料、活用機械柔軟性等的構造材料用途、導電性油墨、膏等。又，當下，要求直接關係到二氧化碳排放量的降低、節能化的車體的輕量化，作為活用連結構造體的空心形狀等而實現輕量化的用途，碳材料亦可較佳地用於以輪胎為代表的各種橡膠的增強劑、塗料、著色顏料、各種聚合物的導電填料、向磁記録介質的添加劑等。

（碳材料的製造方法）其次，對實施方式的碳材料的製造方法進行說明。

實施方式的碳材料的製造方法具有移除工序：移除以碳質層覆蓋鑄模材料的表面的碳材料前驅物的鑄模材料而獲得碳材料，此鑄模材料為複數個一次粒子以念珠狀凝聚相連而成的凝聚體。

如上所述，實施方式的碳材料的製造方法具有移除工序，可製造上述實施方式的碳材料。

移除工序中，移除以碳質層覆蓋鑄模材料的表面的碳材料前驅物中的鑄模材料。如此，可獲得碳材料。

碳質層覆蓋鑄模材料的整個表面。移除工序中移除的鑄模材料為複數個一次粒子以念珠狀凝聚相連而成的凝聚體。構成凝聚體的一次粒子較佳為具有奈米級的大小的奈米一次粒子。凝聚體具有延伸形狀。

又，鑄模材料較佳為具有凝聚體分支出的分支部。若鑄模材料具有分支部，則獲得的碳材料具有分支部。又，鑄模材料較佳為凝聚體具有一個以上的環形狀部。若鑄模材料具有環形狀部，則獲得的碳材料具有環形狀部。例如，可為凝聚體的一端與另一端連結而形成環形狀部，亦可為自分支部延伸的分支的前端彼此連結而形成環形狀部，亦可為於凝聚體中的端部以外的部分形成連桿形狀部。

構成鑄模材料的一次粒子的粒徑為1 nm以上且150 nm以下，較佳為5 nm以上且100 nm以下，更佳為10 nm以上且60 nm以下，進而佳為15 nm以上且50 nm以下，特佳為20 nm以上且40 nm以下。若一次粒子的粒徑為上述範圍內，則可進而增加獲得的碳材料的吸油量、中等細孔容積。又，容易操作鑄模材料。又，成為形成於鑄模材料的表面的碳質層的碳源的原料氣體的透過性良好，因此碳質層容易均勻覆蓋鑄模材料的表面。

又，鑄模材料的BET比表面積較佳為1 m²/g以上且1000 m²/g以下，更佳為10 m²/g以上且500 m²/g以下，進而佳為20 m²/g以上且200 m²/g以下，特佳為40 m²/g以上且160 m²/g以下，最佳為50 m²/g以上且120 m²/g以下。若鑄模材料的BET比表面積為上述範圍內，則可進而增加獲得的碳材料的吸油量、中等細孔容積。

獲得的碳材料的比表面積依賴於鑄模材料的比表面積。粒徑愈小，粒子的體積與表面積的比愈大，因此粒徑愈小，每單位體積的表面積，即每單位質量的表面積愈大。因此，藉由使用一次粒徑較小的奈米粒子相連而成的凝聚體，可獲得高比表面積的碳材料。

構成鑄模材料的一次粒子的平均粒徑較佳為1 nm以上且100 nm以下，依次較佳為2 nm以上且50 nm以下、4 nm以上且50 nm以下、3 nm以上且30 nm以下。凝聚體的長度較佳為0.01 μm以上且100.00 μm以下，更佳為0.05 μm以上且10.00 μm以下，進而佳為0.10 μm以上且5.00 μm以下。凝聚體的平均粒徑較佳為0.05 μm以上且10.00 um以下，更佳為0.10 μm以上且5.00 μm以下。

又，鑄模材料的體積密度較佳為0.1 g/L以上且500.0 g/L以下，更佳為0.5 g/L以上且250.0 g/L以下，進而佳為1.0 g/L以上且200.0 g/L以下，特佳為10.0 g/L以上且100.0 g/L以下，最佳為30.0 g/L以上且70.0 g/L以下。若鑄模材料的體積密度為上述範圍內，則進而提高獲得的碳材料的導電性，且可進而增加吸油量、中等細孔容積。

又，鑄模材料較佳為鹼性或酸性。作為鹼性的鑄模材料，較佳為氧化鎂、碳酸鈣。作為酸性的鑄模材料，較佳為氧化鋁、具有矽醇基的矽氧化合物。酸性的pH值是4%水分中的值，為7.0以下，較佳為6.5以下，更佳為6.0以下，進而佳為5.5以下，特佳為5.0以下。又，上述酸性的pH值較佳為1.0以上，更佳為2.0以上，進而佳為3.0以上，特佳為3.5以上，最佳為4.0以上。

又，鑄模材料的含碳量較佳為0.0001重量%以上，更佳為0.0100重量%以上，進而佳為0.0500重量%以上，特佳為0.100重量%以上，最佳為0.500重量%以上。又，鑄模材料的含碳量的上限值較佳為5.0000重量%以下，更佳為4.0000重量%以下，進而佳為3.0000重量%以下，特佳為2.5000重量%以下，最佳為2.0000重量%以下。若鑄模材料的含碳量為上述範圍內，則容易於鑄模表面形成碳質層。

又，作為鑄模材料，較佳為具有碳析出反應的觸媒作用的化合物。作為此種化合物，較佳為非金屬化合物、準金屬（半金屬）化合物、金屬化合物，更佳為準金屬化合物、金屬化合物。

作為非金屬化合物，較佳為陶瓷化合物（非金屬無機固態材料）。作為陶瓷，較佳為玻璃、水泥、精密陶瓷。

作為準金屬化合物，較佳為硼化合物、矽化合物、鍺化合物、銻化合物，更佳為矽化合物。作為矽化合物，較佳為一氧化矽、二氧化矽、氮化矽、碳化矽、矽，更佳為二氧化矽。

作為金屬化合物，較佳為一價金屬化合物、多價金屬化合物，更佳為多價金屬化合物。作為一價金屬化合物，較佳為鈉、鉀等鹼金屬的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽。作為多價金屬化合物，較佳為鈣、鎂等鹼土類金屬化合物、鋁等三價金屬化合物，更佳為鈣化合物、鎂化合物、鋁化合物。作為鈣化合物，較佳為氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氧化物，更佳為碳酸鹽、氧化物，進而佳為氧化物。作為鎂化合物，較佳為氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氧化物，更佳為碳酸鹽、氧化物，進而佳為氧化物。作為鋁化合物，較佳為氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氧化物，更佳為碳酸鹽、氧化物，進而佳為氧化物。

又，氣溶膠化合物形成複數個奈米一次粒子具有複數個分支構造且以念珠狀相連而成的凝聚體，因此可較佳地用作鑄模材料。作為氣溶膠化合物，較佳為以無機材料的乾式製造法之一即火焰水解法獲得的化合物。

作為氣溶膠化合物，較佳為氣溶膠二氧化矽。以火焰水解法製造的氣溶膠二氧化矽於其製造中不經過液相工序，因此凝聚緩慢。因此，氣溶膠二氧化矽於液相、化合物（固相）內的分散性優異。藉由將四氯化矽於氫氧焰中進行高溫氣相水解，而伴隨有副產物即鹽酸來製造氣溶膠二氧化矽。藉由改變火焰的溫度、氧氣及氫氣的供給比率、原料供給量、滯留時間等製造條件，而獲得平均粒徑為7 nm以上且40 nm以下、比表面積為50 m²/g以上且380 m²/g以下的二氧化矽粒子。

作為以火焰水解法製造的氣溶膠化合物，除氣溶膠二氧化矽以外，較佳為氣溶膠氧化鋁、氣溶膠氧化鈦、氣溶膠氧化鋯。作為其他氣溶膠金屬化合物，較佳為Na、Ba或Sr的氯化物、K、Na、Sr或Mg的硫酸鹽、Na或K的硝酸鹽、Na或K的磷酸鹽、Na、K、Ca或Mg的碳酸鹽、Na、K、Ca或Ba的金屬氧化物。鑄模材料的形狀較佳為氣溶膠形態。

又，作為鑄模材料，亦可使用沉降性氧化矽。使矽酸鈉溶液以液相與酸反應，且藉由沉澱、過濾、清洗、乾燥及粉碎而獲得沉降性氧化矽。藉由調整反應條件，而獲得平均粒徑為7 nm以上且140 nm以下左右、比表面積為約20²/g以上且400 m²/g以下的二氧化矽粒子。

鑄模材料的水分量較佳為5.0%以下，更佳為3.0%以下，進而佳為1.5%以下，特佳為1.0%以下，最佳為0.5%以下。

當使用CVD法作為於鑄模材料的表面形成碳質層的方法時，鑄模材料表面的碳沉積量受原料氣體種類、原料氣體濃度、流速、反應溫度、反應時間等CVD反應條件、鑄模材料表面影響，其中大幅受鑄模材料表面影響。作為利用CVD法的碳沉積而具有較佳的表面的鑄模材料，為具有氧原子的化合物（含氧化合物），利用CVD反應而將原料氣體的碳置換為含氧化合物的氧原子，此成為起點而析出碳質。作為含氧化合物，較佳為金屬氧化物、碳酸金屬鹽，更佳為酸性或鹼性的化合物。作為鹼性的含氧化合物，較佳為氧化鎂、碳酸鈣。

又，作為對以CVD法形成碳質層而言較佳的鑄模材料表面，較佳為表面具有成為碳源的烴。作為烴，為成為原料氣體的化合物，較佳為具有甲基、碳-碳不飽和鍵的化合物。作為較佳的鑄模材料，為於表面具有烴的無機化合物。

又，作為於表面具有烴的無機化合物，較佳為以矽烷偶合劑進行了表面處理的無機材料，更佳為以矽烷偶合劑進行了表面處理的矽氧化合物。作為矽烷偶合劑，可不受限制地使用通常用作表面處理劑者，較佳為甲氧基型矽烷偶合劑、乙氧基型矽烷偶合劑、乙烯基型矽烷偶合劑、二烷氧基型矽烷偶合劑、三烷氧基型矽烷偶合劑，更佳為每一分子的甲基數較多的三烷氧基型矽烷偶合劑，進而佳為三甲氧基矽烷化合物。

矽烷偶合劑量可根據使用目的來適當選擇，但以無機材料中的烴量表示，較佳為0.01重量%以上且10.00重量%以下，更佳為0.02重量%以上且8.00重量%以下，進而佳為0.05重量%以上且5.00重量%以下，特佳為0.10重量%以上且3.00重量%以下，最佳為0.50重量%以上且1.50重量%以下。若無機材料中的矽烷偶合劑量（烴量）為上述範圍內，則可容易地調整形成於鑄模材料的表面的碳質層的量。

鑄模材料可單獨使用一種，或者組合使用兩種以上。

移除工序中，作為移除鑄模材料的方法，只要為移除鑄模材料且碳質層殘留的方法即可，較佳為利用酸、鹼的溶解法，更佳為利用酸的溶解法。

作為鑄模材料的溶解移除中使用的酸，可根據鑄模材料的種類來適當選擇，較佳為鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、硼酸、氫氟酸，更佳為鹽酸、氫氟酸。鑄模材料的溶解移除中使用的酸濃度可於能夠溶解移除鑄模材料的範圍內適當調整。使用的酸的使用量只要為能夠溶解移除鑄模材料的範圍，便無特別限定，例如相對於鑄模材料，為化學計量比的30倍以上、或化學計量比的50倍以上。

鑄模材料的溶解移除溫度較佳為5℃以上且100℃以下，更佳為10℃以上且50℃以下，進而佳為20℃以上且30℃以下。亦可一面施加攪拌操作、振動操作及其他操作，一面進行移除工序。移除工序所需的時間可於能夠移除鑄模材料的範圍內適當選擇。

移除鑄模材料後的碳質層例如可藉由過濾而回收，繼而可使用純水清洗。清洗條件可適當選擇，確認到於碳質層使用的清洗液的pH值成為中性後結束。

清洗後的碳質層可藉由真空加熱乾燥等而乾燥。真空加熱乾燥的條件並無特別限定，較佳為將真空加熱乾燥溫度設為100℃以上且200℃以下，將真空加熱乾燥時間設為1小時以上且10小時以下。

又，碳材料的製造方法較佳為於移除工序之後，進而具有以1000℃以上且3000℃以下加熱碳材料的加熱工序。

移除工序之後進行的加熱工序中，對移除工序中獲得的碳材料進行加熱。加熱溫度為1000℃以上且3000℃以下，較佳為1300℃以上且2500℃以下，更佳為1500℃以上且2000℃以下，進而佳為1600℃以上且1900℃以下，特佳為1750℃以上且1850℃以下。

又，加熱工序中的加熱時間（指定加熱溫度下的保持時間）較佳為0.1小時以上且10.0小時以下，更佳為0.2小時以上且5.0小時以下，進而佳為0.5小時以上且5.0小時以下。又，加熱工序中的環境壓力較佳為大氣壓或減壓。

又，藉由進行加熱工序，而與構成碳材料的碳鍵結的官能基（主要為含氧官能基）、未形成六員環的碳鏈在1000℃以上時自碳材料脫附，而形成懸鍵。若形成的懸鍵與附近的其他碳鍵結，則碳材料的表面成為官能基不易鍵結的狀態。較佳為以1000℃以上、更佳為以1600℃以上進行熱處理，藉此碳材料可具有進而提高的電子傳導性、維持內部空間的功能。

又，藉由進行加熱工序，可調整構成碳材料的包圍壁的石墨烯、石墨烯以外的部分的構造缺陷。此構造缺陷包含藉由鑄模材料的溶出而於碳材料的連結構造體內產生的空間、及於碳材料的包圍壁產生的滲入孔。藉由調整加熱溫度、加熱時間等加熱工序的條件，而可控制此等構造缺陷的程度，亦即，可調整存在於碳材料的內部的空間的大小、用於使電解液滲入碳材料內的滲入孔的大小。

（碳材料前驅物）其次，對實施方式的碳材料前驅物進行說明。

實施方式的碳材料前驅物具備：鑄模材料，其由複數個一次粒子以念珠狀凝聚相連而成的凝聚體構成；及，碳質層，其覆蓋鑄模材料的表面，且具有複數個細孔。

實施方式的碳材料前驅物具備鑄模材料、及覆蓋鑄模材料的表面的碳質層。碳材料前驅物為上述實施方式的碳材料的製造方法中的移除工序中使用的碳材料前驅物。

碳材料前驅物的鑄模材料為複數個一次粒子以念珠狀凝聚相連而成的凝聚體，較佳為與構成上述實施方式的碳材料的製造方法中使用的碳材料前驅物的鑄模材料相同的構成。

形成於鑄模材料的表面上的碳質層具有複數個細孔。碳質層較佳為覆蓋鑄模材料的整個表面。又，碳質層較佳為具有石墨烯的結晶構造。

（碳材料前驅物的製造方法）其次，對實施方式的碳材料前驅物的製造方法進行說明。

實施方式的碳材料前驅物的製造方法具有覆蓋工序：以碳質層覆蓋鑄模材料的表面而獲得碳材料前驅物，此鑄模材料為複數個一次粒子以念珠狀凝聚相連而成的凝聚體。

如上所述，實施方式的碳材料前驅物的製造方法具有覆蓋工序，可製造上述實施方式的碳材料前驅物。

覆蓋工序中，以碳質層覆蓋鑄模材料的表面而獲得碳材料前驅物。鑄模材料為複數個一次粒子以念珠狀凝聚相連而成的凝聚體，較佳為與構成上述實施方式的碳材料前驅物的鑄模材料相同的構成。

藉由使成為碳源的有機物與鑄模材料接觸，且進行碳化熱處理，而可於鑄模材料表面形成碳質層。與碳源的接觸及碳化熱處理可同時進行，亦可分開進行。鑄模材料與碳源的接觸較佳為於室溫(25℃)以上且1000℃以下進行。

碳質層的層數可根據使用目的來適當選擇，較佳為1.0層以上，更佳為1.2層以上，進而佳為1.5層以上，特佳為2.0層以上，最佳為2.2層以上。又，碳質層的層數的上限值較佳為15.0層以下，更佳為10.0層以下，進而佳為8.0層以下，特佳為6.0層以下，最佳為5.0層以下。若碳質層的層數為上述範圍內，則加熱碳質層而獲得的碳材料的強度特性、彈性變形優異，可良好地維持碳材料中的空心粒子狀部的空心構造，因此可高度提高鋰離子電池的特性。於鑄模材料表面形成碳質層之後，使用熱重量分析(thermogravimetry, TG)法算出碳質層的重量，根據碳質層的重量及鑄模材料的表面積算出鑄模材料的每單位面積的碳質層的重量，將算出的值除以單層石墨烯的每單位面積的重量(7.61×10^-4g/m²)而算出的值即為碳質層的層數。

作為使碳源與鑄模材料接觸的方法，大體分為液相接觸法與氣相接觸法，較佳為氣相接觸法。液相接觸法例如為將鑄模材料浸漬於有機物的液體中的方法。氣相接觸法例如為於高溫下導入有機物的氣體而使氣體與鑄模材料接觸的方法，即為所謂的CVD法。

液相接觸法中，較佳為使用具有存在於鑄模材料的表面的官能基、具體而言能夠與羥基反應的官能基的有機化合物，特別是具有能夠與羥基反應的官能基的苯系烴化合物。其中，較佳為具有羥基及羧基中的至少一種的苯系芳香族烴化合物，更佳為苯酚、氫化萘、二氫化萘。若使用具有能夠與存在於鑄模材料的表面的官能基反應的官能基的有機化合物，則於鑄模材料與有機化合物之間產生酯鍵等較強的鍵，碳化熱處理時上述有機化合物不揮發而容易就地碳化。

又，液相接觸法中，將作為碳源的有機化合物溶解於溶劑中，於室溫下使鑄模材料含浸於溶液中，藉此可使鑄模材料與作為碳源的有機物接觸。而且，為了使鑄模材料與有機物較強地鍵結，而於250℃以上且600℃以下的溫度範圍保持一定時間。如此，鑄模材料表面的羥基與有機物產生酯化反應等脫水縮合反應，藉由酯鍵等鍵固定，容易獲得具有石墨烯構造的碳質層。其後，降低溫度，以溶劑等清洗、移除未與鑄模材料反應的剩餘的有機物。

其後，進行熱處理以將與鑄模材料接觸的作為碳源的有機化合物碳化。藉由此熱處理，烴等有機物產生去氫反應等，進一步推進碳質層的石墨烯構造化。熱處理溫度較佳為600℃以上且1500℃以下，更佳為750℃以上且1500℃以下，進而佳為800℃以上且1000℃以下。再者，只要鑄模材料不崩塌或熔融，亦可以1500℃以上進行熱處理。

氣相接觸法中，為了使作為碳源的有機化合物與鑄模材料接觸，且使碳源與鑄模材料較強地鍵結，較佳為於可進行去氫反應的溫度範圍、具體而言400℃以上且1000℃以下進行CVD法。

作為氣相接觸法中使用的作為碳源的有機化合物，只要根據使用目的來適當選擇即可，可較佳地使用飽和烴、具有雙鍵及三鍵中的至少一種的不飽和烴、脂環烴、芳香族烴等烴類。作為飽和烴，可為直鏈或支鏈中的任一種，較佳為甲烷、乙烷、丙烷。作為不飽和烴，可為直鏈或支鏈中的任一種，較佳為乙烯、丙烯、異戊二烯、乙炔。作為脂環烴，較佳為環丙烷、環己烷。作為芳香族烴，較佳為苯、甲苯。此等烴類中，較佳為甲烷、乙烷、乙炔、乙烯、丙烯、苯，自使結晶性較高的碳析出的觀點而言，較佳為甲烷、丙烯、苯。特別是，自熱分解溫度較高且獲得高結晶性的碳的觀點而言，較佳為甲烷。

又，作為氣相接觸法中使用的有機化合物，除上述物質以外，較佳為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇類、乙腈、丙烯腈等含氮化合物。

又，CVD反應中的反應溫度可根據鑄模材料的種類、作為碳源的有機化合物的分解溫度等來適當選擇，較佳為400℃以上且1000℃以下，更佳為600℃以上且950℃以下，進而佳為800℃以上且900℃以下。

又，CVD反應中的反應時間（指定加熱溫度下的CVD處理時間）可根據鑄模材料、作為碳源的有機化合物的種類、析出的碳質層的層數來適當選擇，較佳為0.1小時以上且10.0小時以下，更佳為0.5小時以上且5.0小時以下，進而佳為1.0小時以上且3.0小時以下。又，可應用本說明書中公開的分析法等，對產物進行分析，且基於其結果來適當設定充分的碳沉積所要求的時間。

又，CVD反應亦可視需要而於惰性氣體環境下進行。作為惰性氣體，較佳為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣，更佳為氬氣。CVD法中，一面使氣體狀的有機化合物以與載氣一起與鑄模材料接觸的方式流通，一面加熱，藉此容易於氣相中使碳吸附或沉積於鑄模材料上。載氣的種類、流速及流量以及加熱溫度可根據使用的有機化合物的種類來適當調節。載氣例如可列舉上述惰性氣體，但亦可為與氧氣或氫氣的混合物等。

又，形成於鑄模材料上的碳質層的積層數可利用CVD反應時間來適當選擇，為了形成較少的積層數的碳質層，載氣的流速較佳為0.05 m/分鐘以上且5.00 m/分鐘以下，更佳為0.10 m/分鐘以上且1.00 m/分鐘以下，進而佳為0.20 m/分鐘以上且0.80 m/分鐘以下，特佳為0.32 m/分鐘以上且0.64 m/分鐘以下。又，相對於載氣與有機化合物的合計量，有機化合物的導入量較佳為1體積%以上且70體積%以下，更佳為5體積%以上且50體積%以下，進而佳為10體積%以上且40體積%以下，特佳為15體積%以上且35體積%以下。

亦可藉由CVD反應而進行碳質層的碳化，因此雖不必要，但亦可進行其他碳化處理。

（分散液）其次，對分散液進行說明。

分散液是使上述碳材料分散於分散介質中而成。

作為分散介質，可根據分散液的使用目的來適當選擇，例如為了使碳材料於溶劑中保持良好的分散狀態，較佳為有機或無機分散劑（例如，單分子或塑膠樹脂材料）。當將分散液用於鋰離子電池的製造時，較佳為極性溶劑，自與黏合劑聚合物的親和性的觀點而言，較佳為N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙醯胺、水，更佳為包含N-甲基吡咯烷酮。N-甲基吡咯烷酮對於碳材料的分散性而言較佳。

碳材料相對於上述分散介質的比率可根據分散液的使用目的來適當選擇，碳材料相對於100重量份的分散介質的比率較佳為0.01重量份以上且50.00重量份以下，更佳為0.05重量份以上且10.00重量份以下，進而佳為0.10重量份以上且5.00重量份以下，特佳為0.15重量份以上且4.50重量份以下，最佳為0.20重量份以上且4.00重量份以下。若上述碳材料的比率為0.01重量份以上，則容易於鋰離子電池內形成導電路徑，若上述碳材料的比率為50.00重量份以下，則分散液的流動性良好。

又，具有較高的比表面積的碳材料有藉由凡得瓦力(van der Waals)相互作用而凝聚的傾向，因此分散液可進而包含分散劑，以提高分散性。分散劑可提前附著於碳材料，亦可直接添加於分散介質中。作為分散劑，可根據分散液的使用目的來適當選擇，可使用具有酸性基或鹼性基的分散劑。又，作為分散劑，可使用吸附於碳材料表面且藉由立體障礙排斥、靜電排斥而使碳材料分散的分散劑、使碳材料與溶劑的界面張力降低的分散劑。

具有酸性基的分散劑藉由至少其一部分附著存在於碳材料的表面，而發揮提高碳材料的分散性的效果。作為分散劑的酸性基，較佳為苯酚性羥基。作為具有苯酚性羥基的分散劑，較佳為苯酚、硝基酚、甲酚、鄰苯二酚、及具有取代此等的一部分的構造的化合物。

其中，具有鄰苯二酚基的化合物具有向碳材料的黏結性及向分散介質的分散性，因此作為分散劑而言較佳。作為具有鄰苯二酚基的分散劑，較佳為鄰苯二酚、多巴胺鹽酸鹽、3-(3,4-二羥基苯基)-L-丙氨酸、4-(1-羥基-2-胺乙基)鄰苯二酚、3,4-二羥基苯甲酸、3,4-二羥基苯乙酸、咖啡酸、4-甲基鄰苯二酚、4-第三丁基鄰苯二酚。

作為具有鹼性基的分散劑，由於分散性良好，因此較佳為具有胺基的化合物，更佳為具有芳香環及胺基的化合物。作為此種化合物，較佳為苄胺、苯乙胺。作為上述以外的具有鹼性基的分散劑，亦較佳為具有鹼性基及鄰苯二酚基的化合物，較佳為多巴胺鹽酸鹽。

又，作為分散劑，亦較佳為具有酸性基或鹼性基的界面活性劑。作為界面活性劑，可使用陽離子系界面活性劑、陰離子系界面活性劑、非離子系界面活性劑中的任一種，但陽離子系界面活性劑及陰離子系界面活性劑有時其自身參與電化學反應。因此，當使用分散液作為電池材料時，較佳為未經離子化的非離子系界面活性劑。

又，作為高分子化合物的分散劑，可使用亦可用作電池用黏合劑的分散劑，較佳為聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物、馬來酸改性聚偏二氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚甲基乙烯基醚、聚丙烯腈、腈橡膠、丙烯腈丁二烯橡膠、氫化丙烯腈丁二烯橡膠、聚(甲基)丙烯酸及其酯、聚乙烯縮醛、聚乙烯縮丁醛、纖維素醚。

此等分散劑可單獨使用一種，或者組合使用兩種以上，分散液中所含的分散劑的量只要根據分散液的使用目的來適當選擇即可。

又，分散液亦可視需要而進而包含上述實施方式的碳材料以外的其他碳材料。作為其他碳材料，例如可列舉選自由碳黑、石墨、活性碳、碳奈米管、碳奈米纖維、碳纖維及富勒烯所組成的群組中的至少一種。

作為碳黑，較佳為乙炔黑、科琴黑、爐黑，自導電性的觀點而言，較佳為乙炔黑、科琴黑。石墨亦稱為graphite、plumbago，使用積層多層石墨烯而成者。作為碳奈米管，較佳為單層碳奈米管、多層碳奈米管（多層碳奈米管包含杯疊型）。作為碳纖維，較佳為將介相瀝青系碳纖維、各向同性瀝青系碳纖維、氣相生長碳纖維(Vapor Grown Carbon Fiber, VGCF)、聚合物纖維煅燒後破碎而得的磨碎碳纖維。

其他碳材料可單獨使用一種，或者組合使用兩種以上。其他碳材料的使用量可根據分散液的使用目的來適當選擇，例如可於與碳材料相同的範圍內選擇。實施方式的碳材料與其他碳材料的使用比率只要根據分散液的使用目的來選擇即可，以[實施方式的碳材料]：[其他碳材料]的重量比計，依次較佳為10：90〜90：10、20：80〜80：20、40：60〜60：40。

又，分散液的固體成分濃度可根據分散液的使用目的來適當選擇，較佳為0.01質量%以上且50.00質量%以下，更佳為0.05質量%以上且30.00質量%以下，進而佳為0.10質量%以上且20.00質量%以下，特佳為0.50質量%以上且10.00質量%以下，最佳為1.00質量%以上且5.00質量%以下。若分散液的固體成分濃度為50.00質量%以下，則分散液中的碳材料不易產生堆疊，可維持良好的分散狀態。若分散液的固體成分濃度為0.01質量%以上，則將分散液用於電極用漿料的製造時，可抑制電極用膏的黏度降低，因此塗佈性提高。

分散液的固體成分是指自分散液乾燥移除分散介質後殘留的物質。分散液的固體成分率可藉由測定自分散液乾燥移除分散介質後的重量，且將測定的值除以分散液自身的重量而算出。具體而言，稱量1 g左右的分散液之後，使分散液附著於已知重量的玻璃基板上，於溫度調整至120℃的熱板上將玻璃基板加熱1.5小時使分散介質揮發，測定此時殘存的殘存物的重量。

又，分散液的黏度可根據分散液的使用目的來適當選擇，以固體成分濃度3質量%、溫度23℃、剪切速度1 s^-1的條件下的分散液的黏度計，較佳為20000 cP以下，更佳為15000 cP以下，進而佳為10000 cP以下。又，分散液的上述黏度的下限值較佳為100 cP以上，更佳為500 cP以上，進而佳為1000 cP以上，特佳為2000 cP以上，最佳為4000 cP以上。又，以固體成分濃度2重量%、溫度23℃、剪切速度1 s^-1的條件下的分散液的黏度計，分散液的黏度較佳為30 cP以下。又，亦可添加表面處理劑等而將分散液調整為指定的黏度。

其次，對分散液的製造方法進行說明。

分散液的製造方法並無特別限定，例如將上述碳材料、進而視需要將分散劑、其他碳材料等於分散介質中混合。

上述碳材料的BET比表面積相對較大，因此當要良好地分散於分散液中時，有效的是於存在碳材料及分散介質的狀態下，使用攪拌力較強的混合器等施加較高的剪切力。作為可施加高剪切力的混合裝置，較佳為行星式混合器、Filmix（註冊商標）（譜萊密克司(Primix)公司）、自轉公轉混合器、行星式球磨機、三輥研磨機。又，為了消除碳材料彼此的堆疊，亦可進行強攪拌工序：使用高剪切混合器，以剪切速度每秒5000〜50000進行攪拌處理。作為高剪切混合器，較佳為採用薄膜迴轉方式、轉子/定子式、介質研磨式混合器，例如較佳為Filmix（註冊商標）30-30型（譜萊密克司公司）、Clearmix（註冊商標）CLM-0.8S（安穩特(M-Tech)公司）、Labstar（註冊商標）Mini LMZ015（蘆澤精密科技(Ashizawa Finetech)公司）、Super Shear Mixer（註冊商標）SDRT0.35-0.75（佐竹化學機械工業公司）。

（電極用組成物）其次，對電極用組成物進行說明。

電極用組成物包含上述碳材料、活性物質及黏合劑。

作為電極用組成物中所含的活性物質，較佳為下述正極中使用的活性物質、下述負極中使用的活性物質。活性物質與碳材料的比率可根據電極用組成物的使用目的來適當選擇，以碳材料相對於100重量份的活性物質的比率計，較佳為0.005重量份以上且20.000重量份以下，更佳為0.010重量份以上且10.000重量份以下，進而佳為0.050重量份以上且5.000重量份以下，特佳為0.100重量份以上且2.000重量份以下，最佳為0.500重量份以上且1.000重量份以下。

作為電極用組成物中所含的黏合劑，較佳為正極中使用的黏合劑、負極中使用的黏合劑。黏合劑的使用量可根據電極用組成物的使用目的來適當選擇，相對於100重量份的活性物質，較佳為0.05重量份以上且10.00重量份以下，更佳為0.10重量份以上且8.00重量份以下，進而佳為0.50重量份以上且6.00重量份以下，特佳為1.00重量份以上且5.00重量份以下，最佳為2.00重量份以上且4.00重量份以下。

又，電極用組成物除包含上述碳材料、活性物質及黏合劑以外，亦可視需要而進而包含其他調配劑。作為其他調配劑，只要為使用於鋰離子電池的電極用組成物的調配劑，便無特別限定。相對於100重量份的活性物質，其他調配劑的使用量較佳為20重量份以下，更佳為15重量份以下，進而佳為10重量份以下，特佳為5重量份以下，最佳為2重量份以下。

其次，對電極用組成物的製造方法進行說明。

電極用組成物的製造方法並無特別限定，例如，混合上述碳材料、活性物質及黏合劑，進而視需要混合其他調配劑等。作為混合方法，較佳為乾式混合、使用分散介質的濕式混合。

（電極用漿料）其次，對電極用漿料進行說明。

電極用漿料是使上述電極用組成物分散於分散介質中而成。又，電極用漿料亦可包含電解液。

作為分散介質，只要為可溶解或分散黏合劑的分散介質即可，較佳為下述正極中使用的分散介質、下述負極中使用的分散介質、前述實施方式的分散液中使用的分散介質。分散介質的使用量只要以成為可將電極用漿料塗佈於集電體上的黏度的方式調整即可。

當為電極用漿料包含電解液的黏土型電極時，電極用漿料的形態較佳為練入有上述電極用組成物、電解液的黏土狀。此情況下，電極用漿料中亦可不含黏合劑。

其次，對電極用漿料的製造方法進行說明。

電極用漿料的製造方法並無特別限定，例如可於分散介質中混合上述電極用組成物，亦可於混合上述碳材料、黏合劑及分散介質之後混合活性物質。就碳材料、黏合劑及分散介質的混合而言，有混合上述分散液及黏合劑的方法、混合使黏合劑溶解或分散於分散介質中而成的黏合劑液、及分散液的方法等。

作為混合方法，並無特別限定，可使用周知的混合器、混練機。作為周知的混合器，較佳為自動研缽、均質機、行星式混合器、均質分散機、自轉公轉混合器，更佳為行星式混合器。

（電極）其次，對電極進行說明。

電極包含上述碳材料。包含上述碳材料的電極可為負極及正極中的一者，亦可為負極及正極這兩者，可於將上述電極用漿料塗佈於集電體上而形成塗膜之後對塗膜進行乾燥而得。包含上述碳材料的電極的高速放電性、電容特性及充放電特性優異，因此對於鋰離子電池用的電極、正極、負極而言較佳。自發揮良好的電池特性的觀點而言，較佳為電極包含0.1 wt%以上且6.0 wt%以下的上述碳材料。作為集電體，較佳為下述正極中使用的集電體、下述負極中使用的集電體。

作為將電極用漿料塗佈於集電體上的方法，並無特別限定，可使用周知的方法。其中，較佳為使用手動或自動塗佈器，藉由貝克式塗佈器(baker applicator)、具有測微計的膜塗佈器、棒式塗佈器、刮刀來塗佈電極用漿料。作為乾燥方法，並無特別限定，可使用周知方法，其中較佳為利用暖風、熱風或低濕風進行的乾燥、真空乾燥、利用紅外線、電子束等的照射進行的乾燥。乾燥後，亦可使用模壓機或輥壓機等對電極複合材料層實施加壓處理。藉由加壓處理，可使正極複合材料層良好地密接於集電體。

將混合正極活性物質、輔助電子傳導性的導電助劑、黏合劑及分散介質而成的漿料，塗佈於壓延鋁箔等集電用金屬箔體之上而形成塗膜，對塗膜加熱乾燥而移除塗膜中的溶劑之後，形成為指定的尺寸及密度而獲得正極。上述碳材料可用作導電助劑。漿料中亦可包含電解液。

作為正極活性物質，亦可包含能夠可逆地嵌入及脫嵌鋰的化合物，具體而言包含選自由鈷、錳、鎳及鋁所組成的群組中的至少一種金屬與鋰的鋰複合金屬氧化物。

其中，作為正極活性物質，較佳為鋰-錳系氧化物（較佳為LiMnO₂、LiMn₂O₄）、鋰-鈷系氧化物（較佳為LiCoO₂）、鋰-鎳系氧化物（較佳為LiNiO₂）、鋰-鎳-錳系氧化物（較佳為LiNi_1-aMn_aO₂(0＜a＜1)、LiMn_2-bNi_bO₄(0＜b＜2)）、鋰-鎳-鈷系氧化物（較佳為LiNi_1-cCo_cO₂(0＜c＜1)）、鋰-錳-鈷系氧化物（較佳為LiCo_1-dMn_dO₂(0＜d＜1)、LiMn_2-eCo_eO₄(0＜e＜2)）、鋰-鎳-錳-鈷系氧化物（較佳為Li(Ni_fMn_gCo_h)O₂(0＜f＜1，0＜g＜1，0＜h＜1，f+g+h=1)、Li(Ni_jMn_kCo_m)O₄(0＜j＜2，0＜k＜2，0＜m＜2，j+k+m=2)）、鋰-鎳-鈷-過渡金屬(M)氧化物（較佳為Li(Ni_pCo_qMn_rM_s)O₂（M選自由Al、Fe、V、Cr、Ti、Ta、Mg及Mo所組成的群組，p、q、r及s分別為獨立的元素的原子分率，0≦p＜1，0≦q＜1，0≦r＜1，0≦s＜1，p+q+r+s=1）），亦可包含其中的任一種或兩種以上的化合物。

其中，自提高電池的電容特性及穩定性的觀點而言，較佳為LiCoO₂、LiMnO₂、LiNiO₂、鋰-鎳-錳-鈷系氧化物（較佳為Li(Ni_0.6Mn_0.2Co_0.2)O₂、Li(Ni_0.5Mn_0.3Co_0.2)O₂、Li(Ni_0.8Mn_0.1Co_0.1)O₂）、鋰-鎳-鈷-鋁系氧化物（較佳為LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂）。

又，作為正極活性物質，較佳為穩定性較高的以下述式(4)表示且具有橄欖石型結晶構造的含鋰原子氧化物（較佳為橄欖石型含鋰磷酸化合物）。

LiM_xA_1-xO₄式(4)

上述式(4)中，M為選自由Mg、Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ga、Ge及Sn所組成的群組中的至少一種金屬元素，A為選自由Si、S、P及V所組成的群組中的至少一種元素，x超過0且小於1。再者，式(4)中的x的值是根據M及A的價數，以式(4)整體的價數為0價的方式選擇。

又，作為正極活性物質，較佳為聚苯胺、聚吡咯、聚並苯、二硫化物系化合物、多硫化物系化合物、N-氟吡啶鹽等有機系化合物。

正極活性物質的物性是由起因於鋰離子電池的利用形態等限制條件的電池設計及製造製程中的要求項目所決定。正極活性物質的製造中，以可實現其物性的方式完成製程設計等。作為物性值，可列舉粉末粒徑及分佈、比表面積、密度等。

作為一例，粉末粒徑可根據與鋰離子電池的其他構成要件的兼容來適當選擇，自提高速率特性、循環特性等電池特性的觀點而言，作為平均值，較佳為1 μm以上且30 μm以下，更佳為1 μm以上且10 μm以下。

此等正極活性物質可單獨使用一種，或者組合使用兩種以上。

上述正極活性物質大致電子傳導性較低，因此較佳為使輔助電子傳導性的導電助劑共存於正極內，對於正極的導電助劑而言，較佳為上述實施方式的碳材料。當導電助劑為上述碳材料時，導電助劑（碳材料）的使用量可根據電極的使用目的來適當選擇，相對於100重量份的正極活性物質，較佳為0.01重量份以上且4.00重量份以下，更佳為0.05重量份以上且3.00重量份以下，進而佳為0.10重量份以上且2.00重量份以下，特佳為0.20重量份以上且1.50重量份以下，最佳為0.50重量份以上且1.50重量份以下。

導電助劑中可組合有上述碳材料與其他導電性物質。作為其他導電性物質，較佳為石墨、碳黑、碳奈米管、乙炔黑、科琴黑、槽黑、爐黑、燈黑、熱碳黑等碳系物質、碳纖維、金屬纖維等導電性纖維、氟化碳、鋁粉末、鎳粉末等金屬粉末、氧化鋅、鈦酸鉀等導電性晶鬚、氧化鈦等導電性金屬氧化物、聚苯衍生物等導電性材料。

其他導電性物質可單獨使用一種，或者組合使用兩種以上。其他導電性物質的使用量可根據電極的使用目的來適當選擇，於與上述碳材料相同的使用範圍中適當選擇。上述碳材料與其他導電性物質的使用比率可根據電極的使用目的來適當選擇，以[碳材料]：[其他導電性物質]的重量比計，較佳為10：90〜90：10，更佳為20：80〜80：20，進而佳為30：70〜70：30，特佳為40：60〜60：40。

又，上述碳材料可藉由與先前使用的導電助劑組合，而獲得進一步的效能。例如，乙炔黑等碳黑類由直徑數十奈米的粒子連結構成，另一方面，碳的結晶性並未如此高，構造長度亦較短，且容易崩塌，因此不善於長距離的電子傳遞。藉由將碳黑類與上述碳材料組合，而即便於保持立體構造的狀態、立體構造被壓塌而如鱗片狀石墨般成為扁平的狀態下，亦可實現保持電子傳導性，且亦兼具離子供給能力的系統。

作為正極的黏合劑，為幫助正極活性物質、導電助劑及集電體間的結合的成分，通常使用有機聚合物。作為黏合劑，較佳為聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯等氟系樹脂、聚丙烯腈、聚偏二氰乙烯等含CN基聚合物、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇等聚乙烯醇系聚合物、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等含鹵素聚合物、聚苯胺等導電性聚合物、聚乙烯、聚丙烯、聚-1,1-二甲基乙烯等烷烴系聚合物、聚丁二烯、聚異戊二烯等不飽和系聚合物、聚苯乙烯、聚甲基苯乙烯、聚乙烯基吡啶、聚-N-乙烯吡咯烷酮等具有環的聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯醯胺等丙烯酸系聚合物。又，黏合劑亦可為上述有機聚合物的改質物、衍生物。

其中，黏合劑較佳為氟系樹脂，特別佳為聚偏二氟乙烯(PVDF)。又，黏合劑的重量平均分子量可根據電極的使用目的來適當選擇，較佳為10000以上且8000000以下，依次較佳為10000以上且5000000以下、50000以上且3000000以下、80000以上且3000000以下、100000以上且1000000以下。若黏合劑的重量平均分子量為10000以上，則塗膜的強度提高，若黏合劑的重量平均分子量為8000000以下，則黏度降低而容易形成電極。

上述黏合劑可單獨使用一種，或者組合使用兩種以上。黏合劑的使用量可根據電極的使用目的來適當選擇，相對於100重量份的正極活性物質，較佳為0.01重量份以上且4.00重量份以下，更佳為0.05重量份以上且3.00重量份以下，進而佳為0.10重量份以上且2.00重量份以下，特佳為0.20重量份以上且1.50重量份以下，最佳為0.50重量份以上且1.50重量份以下。若黏合劑的使用量為上述範圍內，則可提高正極活性物質彼此之間、正極活性物質與導電助劑之間的黏結力，進而提高此等物質與集電體之間的結合力。

正極形成用漿料為以分散介質混合上述正極活性物質、導電助劑、黏合劑而成。又，正極形成用漿料亦可包含電解液。此被稱為黏土型電極，當正極形成用漿料包含電解液時，正極形成用漿料的形態較佳為練入有上述正極活性物質、導電助劑、電解液的黏土狀。此情況下，正極形成用漿料中亦可不包含黏合劑。

又，正極形成用漿料亦可視需要而包含其他調配劑。作為其他調配劑，可根據電極的使用目的來適當選擇，可以通常的使用範圍量使用於鋰離子電池中使用的調配劑。

作為漿料的分散介質，並無特別限定，為了使黏合劑充分均勻分佈、及將漿料形成為指定尺寸的塗膜，較佳為僅溶解黏合劑而不溶解其他構成材料的分散介質。其中，較佳為二甲基甲醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基亞碸(Dimethyl sulfoxide, DMSO)、異丙醇、丙酮等有機溶劑、水，可單獨使用其中的一種，或者組合使用兩種以上。

當使用聚偏二氟乙烯作為黏合劑時，作為分散介質，較佳為二甲基甲醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，更佳為NMP。

又，除分散介質以外的正極形成用漿料的固體成分濃度只要根據漿料向集電體的塗佈方法來適當選擇即可，較佳為10重量%以上且90重量%以下，更佳為20重量%以上且80重量%以下，進而佳為40重量%以上且80重量%以下，特佳為40重量%以上且70重量%以下，最佳為50重量%以上且65重量%以下。

正極形成用漿料的黏度於24℃以上且26℃以下的溫度條件下，較佳為1000 cP以上且50000 cP以下，更佳為2000 cP以上且40000 cP以下，進而佳為5000 cP以上且35000 cP以下，特佳為10000 cP以上且35000 cP以下，最佳為10000 cP以上且30000 cP以下。若正極形成用漿料的黏度為上述範圍內，則可一面將除分散介質以外的固體成分固定地分散，一面以均勻厚度塗佈正極形成用漿料。

正極可藉由將上述正極形成用漿料塗佈於集電體上，且視需要進行乾燥而製造。作為正極的集電體，只要為通常使用的集電體，則並無特別限定，較佳為鋁箔、鎳箔、鈦箔、不銹鋼箔，更佳為壓延鋁箔。

作為正極形成用漿料向集電體的塗佈方法，可利用一般使用的印刷技術。當塗膜的厚度尺寸較小時，較佳為凹版印刷，當塗膜的厚度尺寸較大時，較佳為刮刀印刷、模具印刷等印刷方法。

其後，視需要對塗膜進行加熱乾燥，可利用任一種乾燥方法，較佳為可利用黏合劑實現所期望的結合強度的方法。

乾燥後，將正極形成為指定尺寸時，較佳為進行使用工業上可利用的切斷刀的方法。又，為了實現指定的密度，較佳為視需要來進行使用工業上可利用的加壓裝置的方法。

又，將混合負極活性物質、導電助劑、黏合劑及分散介質而成的漿料，塗佈於壓延銅箔等集電用金屬箔體之上而形成塗膜，對塗膜加熱乾燥而移除塗膜中的溶劑之後，形成為指定的尺寸及密度而獲得負極。漿料中亦可包含電解液。

作為負極活性物質，較佳為可使Li離子與自外部電路流來的電子的鍵結穩定化，且於其內部具有多個穩定化部位的負極活性物質。以有機物為起源，結晶性較高、較低均可利用，較佳為石墨、焦炭、非晶質碳、硬碳、聚合物碳。此情況下，作為原理而言，於在石墨烯層間等夾著Li離子的狀態下與電子鍵結而穩定化。又，作為其他穩定化機構，亦可利用電化學性地形成金屬間化合物的方法，可較佳地使用矽、錫、鋅、鉍、銻、鎘、鉛、鍺。此外，亦可利用控制鋰離子電池的負極側的顯示較低的電化學反應電位的其他材料。較佳為可列舉金屬與氧、硫、鹵素、氮、磷等的化合物。

作為負極活性物質的具體例，較佳為能夠可逆地嵌入及脫嵌鋰的化合物，即人造石墨、天然石墨、石墨化碳纖維、非晶質碳等碳質材料、Si、Al、Sn、Pb、Zn、Bi、In、Mg、Ga、Cd、Si合金、Sn合金或Al合金等能夠與鋰合金化的金屬質化合物、如SiOx(0＜x≦2)、SnO₂、釩氧化物、鋰釩氧化物般可摻雜及非摻雜鋰的金屬氧化物、如Si-C複合體或Sn-C複合體般包含上述金屬質化合物及碳質材料的複合物。

又，作為負極活性物質，較佳為金屬鋰薄膜。又，上述碳質材料可為低結晶性碳及高結晶性碳中的任一種。低結晶性碳較佳為軟化碳。硬化碳，高結晶性碳較佳為無固定形狀、板狀、鱗片狀、球狀或纖維狀的天然石墨或人造石墨、凝析石墨、熱解碳、中間相瀝青系碳纖維、中間碳微小球體、中間相瀝青、及石油與煤系焦炭等高溫煅燒碳。

負極活性物質的物性值是由起因於鋰離子電池的利用形態等限制條件的器件（例如蓄電池）設計及製造製程中的要求項目所決定。負極活性物質的製造中，以可實現其物性的方式完成製程設計等。作為物性值，可列舉粉末粒徑及分佈、比表面積、密度等。

作為一例，粉末粒徑可根據與鋰離子電池的其他構成要件的兼容來適當選擇，自提高速率特性、循環特性等電池特性的觀點而言，作為平均值，較佳為1 μm以上且70 μm以下，更佳為3 μm以上且30 μm以下。

此等負極活性物質可單獨使用一種，或者組合使用兩種以上。負極形成用漿料中的負極活性物質的比率並無特別限定，相對於100重量份的除分散介質以外的負極形成用漿料的固體成分，較佳為95.5重量份以上且99.0重量份以下，更佳為96.0重量份以上且98.7重量份以下，進而佳為97.0重量份以上且98.0重量份以下。若負極活性物質的比率為上述範圍內，則電池電容、導電性及黏結性高度均衡。

上述實施方式的碳材料亦可用作負極活性物質，可較佳地用作負極的導電助劑。例如，上述負極活性物質大致電子傳導性較高，但根據材料的不同，當具有平滑的表面，且粒子彼此的接觸不充分時，可將上述碳材料用作輔助電子傳導性的導電助劑。又，作為負極活性物質的薄片狀的石墨、人造石墨的電子傳導性較高，但離子的儲存性較低，離子傳導性較差。藉由將具有此種性質的物質與上述碳材料組合，而能夠構建於電子傳導性的基礎上附加有離子傳導性的良好的電池反應補助系統。又，即便於負極活性物質的立體構造被壓塌而如鱗片狀石墨般成為扁平的狀態等下，藉由應用上述碳材料，亦能夠保持電子傳導性且承擔離子傳導性。

當導電助劑為上述碳材料時，相對於100重量份的除分散介質以外的固體成分，導電助劑（碳材料）於負極形成用漿料中的比率較佳為0.8重量份以上且3.0重量份以下，更佳為1.0重量份以上且2.5重量份以下，進而佳為1.0重量份以上且2.2重量份以下。若導電助劑的含有比率為上述範圍內，則可進而提高鋰離子電池的高速充電性、壽命特性、電容特性及充放電特性。

導電助劑可組合使用上述碳材料與其他碳材料。作為其他碳材料，只要為用作電極材料的先前材料，則並無特別限定，較佳為乙炔黑、科琴黑、燈黑、爐黑、碳黑、石墨、碳纖維、石墨纖維、奈米纖維、奈米管、焦炭、硬碳、非晶質碳。

其他碳材料可單獨使用一種，或者組合使用兩種以上。其他碳材料的使用量可根據電極的使用目的來適當選擇，可於與上述實施方式的碳材料相同的使用範圍中適當選擇。以[碳材料]：[其他碳材料]的重量比計，上述碳材料與其他碳材料的使用比率較佳為10：90以上且90：10以下，更佳為20：80以上且80：20以下，進而佳為30：70以上且70：30以下，特佳為40：60以上且60：40以下。

藉由於此等先前的導電助劑複合利用上述實施方式的碳材料，而可獲得進一步的效能。例如，直線性較高的碳奈米管的電子傳導性較高，但離子的儲存性較低。因此，藉由與上述碳材料組合，能夠構建於電子傳導性的基礎上附加有離子傳導性的良好的電池反應補助系統。又，乙炔黑等碳黑類由直徑數十奈米的粒子連結構成，另一方面，碳的結晶性並非如此高，構造長度亦較短，且容易崩塌，因此不善於長距離的電子傳遞。藉由將具有此種性質的碳黑類與上述碳材料組合，可實現於保持立體構造的狀態下，亦兼具離子供給能力的系統。

作為負極的黏合劑，為幫助負極活性物質、導電助劑及集電體間的結合的成分，通常使用有機聚合物。作為黏合劑，較佳為聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等氟系樹脂、聚丙烯腈、聚偏二氰乙烯等含CN基聚合物、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇等聚乙烯醇系聚合物、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等含鹵素聚合物、聚苯胺等導電性聚合物、聚乙烯、聚丙烯、聚-1,1-二甲基乙烯等烷烴系聚合物、聚丁二烯、聚異戊二烯等不飽和系聚合物、聚苯乙烯、聚甲基苯乙烯、聚乙烯基吡啶、聚-N-乙烯基吡咯烷酮等具有環的聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯醯胺等丙烯酸系聚合物、羧甲基纖維素、苯乙烯丁二烯橡膠。又，黏合劑亦可為上述有機聚合物的改質物、衍生物。

其中，黏合劑較佳為羧甲基纖維素、苯乙烯丁二烯橡膠。又，黏合劑的重量平均分子量可根據電極的使用目的來適當選擇，較佳為10000以上且8000000以下，依次較佳為10000以上且5000000以下、50000以上且5000000以下、80000以上且3000000以下、100000以上且1000000以下。若黏合劑的重量平均分子量為10000以上，則塗膜的強度提高，若黏合劑的重量平均分子量為8000000以下，則黏度降低而容易形成電極。

上述黏合劑可單獨使用一種，或者組合使用兩種以上，黏合劑的使用量可根據電極的使用目的來適當選擇，相對於100重量份的負極活性物質，較佳為0.01重量份以上且4.00重量份以下，更佳為0.05重量份以上且3.00重量份以下，進而佳為0.10重量份以上且2.00重量份以下，特佳為0.20重量份以上且1.50重量份以下，最佳為0.50重量份以上且1.50重量份以下。若黏合劑的使用量為上述範圍內，則可提高負極活性物質彼此之間、負極活性物質與導電助劑之間的黏結力，進而可提高此等物質與集電體之間的結合力。

又，相對於100重量份的除分散介質以外的固體成分，負極形成用漿料中的黏合劑的比率較佳為0.8重量份以上且3.0重量份以下，更佳為1.0重量份以上且2.5重量份以下，進而佳為1.0重量份以上且2.2重量份以下。若負極形成用漿料中的黏合劑的含有比率為上述範圍內，則可提高負極活性物質彼此之間、負極活性物質與導電助劑之間的黏結力，進而可提高此等物質與集電體之間的結合力。

負極形成用漿料是以分散介質混合上述負極活性物質、導電助劑、黏合劑而成。又，負極形成用漿料亦可包含電解液。此被稱為黏土型電極，當負極形成用漿料包含電解液時，負極形成用漿料的形態較佳為練入有上述負極活性物質、導電助劑、電解液的黏土狀。此情況下，負極形成用漿料中亦可不包含黏合劑。

作為漿料的分散介質，只要為該技術領域中一般使用的溶劑，便無特別限定，較佳為N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基亞碸(DMSO)、異丙醇、丙酮等有機溶劑、水，可單獨使用其中的一種，或者組合使用兩種以上。考慮到負極形成用漿料的塗佈厚度、製造良率，使用分散介質以使負極活性物質、導電助劑及黏合劑溶解或分散。

分散介質的使用量並無特別限定，但負極形成用漿料中的包含負極活性物質、導電助劑及黏合劑的固體成分的濃度是以如下方式調整：較佳為10重量%以上且90重量%以下，更佳為20重量%以上且80重量%以下，進而佳為30重量%以上且75重量%以下，特佳為40重量%以上且70重量%以下，最佳為50重量%以上且65重量%以下。

作為負極的集電體，並無特別限定，例如使用相對於負極表現的電位而不具有電化學反應性的材料。作為集電體，較佳為銅箔、鎳箔、鈦箔、不銹鋼箔，更佳為電解銅箔、壓延銅箔。

負極形成用漿料向集電體上的塗佈可利用一般使用的印刷技術。當塗膜的厚度尺寸較小時，較佳為凹版印刷，當塗膜的厚度尺寸較大時，較佳為刮刀印刷、模具印刷等印刷方法。

其後，視需要對塗膜加熱乾燥，可利用任一種乾燥方法，較佳為可利用黏合劑實現所期望的結合強度的方法。

乾燥後，將負極形成為指定尺寸時，較佳為進行使用工業上可利用的切斷刀的方法。又，為了實現指定的密度，較佳為視需要來進行使用工業上可利用的加壓裝置的方法。

又，不使用如先前的使用揮發性溶劑（N-甲基吡咯烷酮、水等）的液狀電極漿料，預先將活性物質、導電劑及黏合劑的混合乾燥組成物展開於集電體上，且以輥壓機等加壓成型而成者為乾式電極。

可列舉如下優點：無乾燥時的揮發溶劑所致的環境污染，不使用乾燥時使用的電能，又無與此等相關的設備投資等。

具體而言，以如下方法製造乾式電極。

上述混合乾燥組成物中，較佳為主要使用氟樹脂的微小球體乳劑作為黏合劑，混合過程中產生的微米至奈米級的原纖維較佳地保持活性物質、導電劑。視需要於較薄地塗佈有混合碳與樹脂而成的錨固層的鋁集電體上，使用藉由對塊狀的混合乾燥組成物粉碎分級而得的前驅物粉末，以噴射、噴霧等形式形成薄層，且投入熱輥壓機等中進行加壓，藉此獲得薄膜電極。

上述前驅物粉末的粒徑為數十微米，與先前的液狀漿料相比無溶劑揮發時產生的遷移，能夠較佳地製作厚型電極。

除正極以外，對於負極，亦能夠製作乾式電極，能夠較佳地使用通常的隔膜，以圓筒型、方型、或袋型等形狀，且將液體電解質、半固態電解質（凝膠電解質）用於電解液來製作電池。

（鋰離子電池）其次，對鋰離子電池進行說明。

鋰離子電池包含上述碳材料。具體而言，鋰離子電池具有正極、負極、介置於正極與負極之間的隔膜及電解質，正極及負極的至少一者、較佳為正極及負極這兩者為上述實施方式的電極（正極、負極）。作為電解質，由於碳材料可於其內部保持電解液，因此較佳為液體電解質或半固態電解質，又，此時的正極及負極的至少一者較佳為乾式電極。又，鋰離子電池較佳為具備包含上述碳材料的黏土型正極、及包含上述碳材料的黏土型負極。又，鋰離子電池亦可進而具有電池容器、及密封電池容器的密封構件，此電池容器收納由正極、負極、隔膜組成的電極組裝體。再者，鋰離子電池的正極及負極與前述正極及負極實質上相同，因此省略具體的說明。

鋰離子電池的隔膜將負極與正極分離，提供鋰離子的移動通道，只要為通常於鋰離子電池中用作分離膜者，便無特別限定，較佳為對電解質的離子移動的阻力較低，但電解液含浸能力優異的隔膜。

作為隔膜，具體而言可列舉多孔性高分子膜，較佳為由聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚氯乙烯、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物及乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物等聚烯烴製造的多孔性高分子膜、或此等膜的兩層以上的積層構造體。又，作為隔膜，較佳為通常的多孔性不織布，例如由高熔點玻璃纖維、聚對苯二甲酸乙二酯纖維等組成的不織布。又，為了確保耐熱性或機械強度，較佳為包含陶瓷成分或高分子物質的塗佈而成的分離膜。隔膜亦可選擇性地以單層或多層構造使用。

作為多孔性高分子膜的材質，較佳為聚乙烯、聚丙烯。聚乙烯的熔解溫度相對較低，於電池溫度因某些原因（例如，短路等不安全狀態等）而上升時，藉由熱熔解而封閉膜中的孔，阻礙驅動用離子的移動，藉此可停止反應而確保安全。又，聚丙烯可延伸多孔化，不使用可塑劑，因而較佳。

又，可於隔膜的兩表面塗佈高分子化合物來使用。設置於隔膜的表面的高分子化合物亦可於電解液中凝膠化。作為高分子化合物，較佳為聚乙烯醇縮甲醛、聚氧化乙烯、包含聚氧化乙烯的交聯體等醚系高分子化合物、聚甲基丙烯酸酯等酯系高分子化合物、丙烯酸酯系高分子化合物、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物等氟系高分子化合物。其中，自高溫保存時的膨潤防止效果及凝膠化的觀點而言，較佳為氟系高分子化合物，更佳為聚偏二氟乙烯。

作為鋰離子電池的電解液，通常使用將電解質溶解於有機溶劑中而成的非水系電解液。

作為鋰離子電池的電解質，較佳為鋰鹽。作為鋰鹽，較佳為LiPF₆、LiAsF₆、LiBF₄、LiSbF₆、LiAlCl₄、LiClO₄、CF₃SO₃Li、C₄F₉SO₃Li、CF₃COOLi、(CF₃CO)₂NLi、(CF₃SO₂)₂NLi、(C₂F₅SO₂)NLi、LiN(CF₃SO₂)₂、LiN(C₂F₅SO₂)₂、LiN(CF₃SO₂)(C₄F₉SO₂)、LiC(CF₃SO₂)₃、LiPF₄(CF₃)₂、LiPF₄(C₂F₅)₂、LiPF₄(CF₃SO₂)₂、LiPF₄(C₂F₅SO₂)₂、LiBF₂(CF₃)₂、LiBF₂(C₂F₅)₂、LiBF₂(CF₃SO₂)₂、LiBF₂(C₂F₅SO₂)₂、Li環狀1,2-全氟乙烷二磺醯亞胺、Li環狀1,3-全氟丙烷二磺醯亞胺。其中，較佳為LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、CF₃SO₃Li、LiN(CF₃SO₂)₂、LiN(C₂F₅SO₂)₂，更佳為LiPF₆、LiBF₄，其原因在於，此等容易溶解於溶劑，且顯示較高的解離度。

又，作為電解質，較佳為藉由包含如下高分子化合物而成為凝膠狀的電解質，此高分子化合物成為利用有機溶劑來膨潤而保持非水電解質的保持體。藉由包含利用有機溶劑來膨潤的高分子化合物，可獲得較高的離子傳導率，從而可獲得優異的充放電效率，且可防止電池的漏液。此高分子化合物的含量較佳為電解質的0.1重量%以上且10.0重量%以下。高分子化合物較佳為聚偏二氟乙烯。

上述電解質可單獨使用一種，或者組合使用兩種以上。電解液中的電解質的濃度較佳為5重量%以上且15重量%以下，更佳為2重量%以上且13重量%以下，進而佳為5重量%以上且10重量%以下。

作為電解液的有機溶劑，只要可溶解上述電解質，則並未特別限定，較佳為環狀碳酸酯類、鏈狀碳酸酯類、γ-丁內酯、甲酸甲酯等酯類、1,2-二甲氧基乙烷、四氫呋喃等醚類、環丁碸、二甲基亞碸等含硫化合物類。此等有機溶劑可單獨使用一種，或者組合使用兩種以上。

其中，較佳為介電常數較高、對Li離子的移動帶來影響的黏度及溶劑化能力較佳的環狀碳酸酯類、鏈狀碳酸酯類。再者，溶劑化能力是使溶解的離子解離的力，若過強，則阻礙離子的移動，因此存在最佳值。

作為環狀碳酸酯類，較佳為碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯、碳酸伸丁酯等具有碳原子數2以上且4以下的伸烷基的碳酸伸烷基酯。其中，自提高電池特性的方面而言，較佳為碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯，更佳為碳酸伸乙酯。

作為鏈狀碳酸酯類，較佳為碳酸二烷基酯。構成的烷基的碳原子數較佳為1以上且5以下，更佳為1以上且4以下。具體而言，較佳為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二正丙酯等對稱鏈狀烷基碳酸酯類、碳酸甲乙酯、碳酸甲基正丙基酯、碳酸乙基正丙基酯等非對稱鏈狀烷基碳酸酯類等碳酸二烷基酯。其中，自黏度、沸點的觀點而言，較佳為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯，更佳為碳酸二乙酯。

又，實用的鋰離子電池的使用環境條件較廣，特別是非水系溶劑的熔點、沸點等物理特性需處於一定範圍內，較佳為將環狀碳酸酯類與鏈狀碳酸酯類混合使用。

作為環狀碳酸酯類與鏈狀碳酸酯類的組合，較佳為碳酸伸乙酯與鏈狀碳酸酯的組合。具體而言，自循環特性與高輸出放電特性的均衡較佳的方面而言，較佳為碳酸伸乙酯與碳酸二甲酯、碳酸伸乙酯與碳酸二乙酯、碳酸伸乙酯與碳酸二甲酯與碳酸二乙酯、碳酸伸乙酯與碳酸二甲酯與碳酸甲乙酯、碳酸伸乙酯與碳酸二甲酯與碳酸二乙酯與碳酸甲乙酯。

環狀碳酸酯類與鏈狀碳酸酯類的混合比率可根據所期望的實用特性來適當選擇，以[環狀碳酸酯類]：[鏈狀碳酸酯類]的重量比計，較佳為10：90〜90：10，更佳為20：80〜80：20，進而佳為30：70〜70：30，特佳為40：60〜60：40。

電解質中的環狀碳酸酯類的含有比率較佳為1重量%以上且70重量%以下，依次較佳為1重量%以上且35重量%以下、3重量%以上且30重量%以下、4重量%以上且50重量%以下。可將複數種環狀碳酸酯類混合使用。電解質中的鏈狀碳酸酯類的含有比率較佳為40重量%以上且70重量%以下，更佳為43重量%以上且68重量%以下。可將複數種鏈狀碳酸酯類混合使用。

又，作為有機溶劑，較佳為含氟碳酸酯。具體而言，較佳為具有一個氟原子的環狀碳酸酯、具有一個氟原子的鏈狀碳酸酯、具有兩個以上氟原子的環狀碳酸酯、具有兩個以上氟原子的鏈狀碳酸酯，自提高電池特性的方面而言，更佳為具有兩個以上氟原子的含氟環狀碳酸酯。

作為具有兩個以上氟原子的含氟環狀碳酸酯，較佳為順式-4,5-二氟-1,3-二氧戊環-2-酮、反式-4,5-二氟-1,3-二氧戊環-2-酮、4,4-二氟-1,3-二氧戊環-2-酮。

上述含氟碳酸酯可單獨使用一種，或者組合使用兩種以上。電解液中的含氟碳酸酯的比率較佳為0.001重量%以上且10.000重量%以下，更佳為0.010重量%以上且5.000重量%以下，進而佳為0.100重量%以上且2.000重量%以下，特佳為0.200重量%以上且1.000重量%以上，最佳為0.250重量%以上且0.500重量%以下。若含氟碳酸酯的含有比率為0.001重量%以上，則良好地表現含氟碳酸酯的效果，若含氟碳酸酯的含有比率為10.000重量%以下，則可抑制高溫保存時中的電池內壓的增大。

又，作為有機溶劑，亦可將具有不飽和鍵的環狀碳酸酯、碳原子數7以上且18以下的芳香族化合物混合於電解質中。

作為具有不飽和鍵的環狀碳酸酯，自提高循環特性的方面而言，較佳為伸乙烯基碳酸酯、乙烯基碳酸伸乙酯、4-甲基-4-乙烯基碳酸伸乙酯、4,5-二乙烯基碳酸伸乙酯，更佳為伸乙烯基碳酸酯、乙烯基碳酸伸乙酯。

作為碳原子數7以上且18以下的芳香族化合物，自藉由抑制與負極及正極的副反應而抑制高溫保存後的放電特性的顯著降低的觀點而言，較佳為聯苯、烷基聯苯、三聯苯、三聯苯等的部分氫化體、環己基苯、第三丁基苯、第三戊基苯、二苯醚、二苯并呋喃等芳香族化合物。

此等具有不飽和鍵的環狀碳酸酯、碳原子數7以上且18以下的芳香族化合物可單獨使用一種，或者組合使用兩種以上，電解液中的各者的比率較佳為0.001重量%以上且5.000重量%以下，更佳為0.100重量%以上且4.000重量%以下，進而佳為0.300重量%以上且3.000重量%以下，特佳為0.400重量%以上且2.500重量%以下，最佳為0.500重量%以上且2.000重量%以下。若上述比率為0.001重量%以上，則可進而提高過充電時的安全性。若上述比率為5.000重量%以下，則可進而提高高溫保存特性等電池特性。

第1圖是表示實施方式的鋰離子電池的一例的剖面圖，具體而言，為表示硬幣型鋰離子電池的剖面構造的一例的剖面圖。如第1圖所示，鋰離子電池200具有：圓板狀的正極212，收容於金屬製的外裝零件211內；及，圓板狀的負極214，收容於金屬製的外裝零件213內；且正極212及負極21隔著隔膜215積層。於外裝零件213與負極214之間配置有金屬製的彈簧218及間隔片219。外裝零件211及外裝零件213的內部被液狀電解質填滿。外裝零件211及外裝零件213的周緣部藉由經由密封墊圈217壓接而密閉。

例如，鋰離子電池可藉由如下方法製造：將正極與負極隔著隔膜重疊，且將此等視需要卷繞、折彎等來適合於電池形狀，放入電池容器中，且向電池容器注入電解液並封口。為了防止鋰離子電池的內部壓力上升、過充放電等的產生，亦可視需要來設置保險絲、正溫度係數(Positive Temperature Coefficient, PTC)元件等過電流防止元件、膨脹金屬、鉛板等。鋰離子電池的形狀例如亦可為硬幣型、鈕扣型、片型、圓筒型、方形、扁平型等中的任一種。

以上，對實施方式進行了說明，但本發明並不限定於上述實施方式，包含本公開的概念及申請專利範圍中所包含的所有態樣，且可於本公開的範圍內進行各種改變。[實施例]

其次，對實施例及比較例進行說明，但本發明並不限定於此等實施例。再者，以下，只要未特別限定，表示量的「%」、「ppm」及「份」為重量基準。

實驗1：碳材料、分散液、電極用組成物、電池用漿料、電極、及鋰離子電池的製作

＜實施例1＞（碳材料的製造）-CVD反應：於鑄模材料（模板）形成碳質層-作為鑄模材料的原料，將約1 g的氣溶膠二氧化矽（SiO₂/AEROSIL(註冊商標)NX90G、粒徑38 nm、BET比表面積71 m²/g、含碳量0.5〜1.5%、日本艾羅西爾(Nippon Aerosil)公司製）鋪滿石英舟，將此石英舟放置於橫式CVD裝置（石川產業股份公司製的透明電爐）的石英製的反應管的中央。一面向反應管內部以400 mL/分鐘的流量流通氬氣體，一面以10℃/分鐘的升溫速度加熱至900℃並保持30分鐘。於保持900℃的狀態下，一面以320 mL/分鐘的流量流通氬氣體，一面以80 mL/分鐘的流量流通甲烷氣體（原料氣體濃度20%），保持90分鐘。其後，一面以400 mL/分鐘的流量流通氬氣體，一面冷卻至室溫，取出石英舟，獲得以碳質層覆蓋鑄模材料的表面而成的碳材料前驅物。又，此時，藉由電子顯微鏡而確認到，鑄模材料為複數個奈米一次粒子具有複數個分支構造且以念珠狀相連而成的凝聚體。

-鑄模材料的移除-其次，自獲得的碳材料前驅物藉由以下操作移除鑄模材料，獲得碳材料。

(1)將碳材料前驅物採集於100 ml容量的全氟烷氧基烷烴(Perfluoroalkoxy Alkanes, PFA)製燒杯中，以碳材料前驅物整體濕潤的程度添加超純水。(2)添加46%氫氟酸之後，以攪拌機攪拌2小時。(3)停止攪拌後，靜置直至試樣沉降為止。(4)使用聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene, PTFE)製膜濾器（47 mmφ，孔徑0.1 μm），抽吸過濾上清液。(5)以39 mL左右的超純水水洗濾紙上的試樣，抽吸過濾。將此操作重複3次。(6)將濾紙上的試樣回收至原來的PFA製燒杯中。(7)再次重複上述(2)〜(6)的操作。(8)添加40 mL左右的超純水，以攪拌機攪拌1小時。(9)停止攪拌後，靜置直至試樣沉降為止。(10)移除上清液，添加5%苛性鈉，一面加熱至80℃，一面攪拌12小時。(11)停止攪拌後，靜置直至試樣沉降為止。(12)使用PTFE製膜濾器（47 mmφ，孔徑0.1 μm），抽吸過濾上清液。(13)以超純水水洗濾紙上的試樣，抽吸過濾。重複此操作直至濾液成為中性為止。(14)將濾紙上的試樣回收至培養皿中，以110℃的乾燥機乾燥8小時。

-熱處理-將上述獲得的碳質層放入方型高溫加熱爐（和泉科技(Izumi Tech)公司製）中，設為減壓下（10^-1Pa水準）後，流通氬氣體下（10 mL/分鐘），以15℃/分鐘的升溫速度加熱至1800℃，且於該溫度保持1小時來煅燒。其後，冷卻至室溫，獲得碳材料A。

（碳材料的吸油量測定法）對獲得的碳材料A，依據「日本JIS K5101-13-1顏料試驗方法-第13部：吸油量-第1節：精製亞麻仁油法」測定吸油量。將結果示於表1。

（穿透式電子顯微鏡觀察）觀察獲得的碳材料A的形狀。第2圖是使用穿透式電子顯微鏡（TEM：JEM-ARM300F型，日本電子公司製），以加速電壓80 kV觀察的實施例1的碳材料A的放大TEM影像。第3圖是使用穿透式電子顯微鏡（TEM：H-7650型，日立高科技公司(Hitachi High-Technologies Corporation)製），以加速電壓100 kV觀察的實施例1的碳材料A的TEM影像。如第2圖〜第3圖所示，確認到碳材料A的包圍壁形成有由碳六員環構造組成的石墨烯構造。又，確認到實施例1的碳材料A具備連結構造體，此連結構造體為由具備複數個細孔的包圍壁構成的複數個空心粒子狀部相連而成。

（氮吸附脫附測定）對獲得的碳材料A，使用自動比表面積/細孔分佈測定裝置（BELSORP MINI，麥奇克拜爾股份公司製）進行氮吸附脫附測定。測定試樣於測定前，使用BEL pre於150℃減壓乾燥6小時。根據獲得的吸附等溫線，使用BET法求出BET比表面積。BET法的應用範圍設為P/P0=0.05〜0.3。又，基於獲得的吸附脫附等溫線，將-196℃且相對壓力P/P0=0.99下的氮吸附量換算為液體氮密度的體積，藉此測定出總細孔容積。將結果示於表1。細孔徑分佈是藉由巴雷特-喬伊納-黑倫達(Barrett-Joyner-Halenda, BJH)法求出。

（拉曼分光測定）對獲得的碳材料A，使用顯微拉曼裝置（LabRAM HR-800，堀場製作所股份公司製）進行拉曼光譜測定。測定中使用532 nm的雷射，將濾波器設定為D1，且將孔設定為100 μm來進行測定。測定範圍設為300〜3500 cm^-1。根據測定的拉曼光譜算出(I_g/I_2D)、(I_D/I_g)等強度比，且示於表1。

（正極電極的製作）將96.5%的作為活性物質的平均粒徑8 μm的三元系正極材料NCM（LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂，科隆(Kelong)公司製）粉末、0.5重量%的作為導電助劑的上述獲得的碳材料A、及3重量%的PVDF（吳羽(Kureha)公司製），添加至溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合。再者，導電助劑使用將碳材料A分散於NMP溶劑中而成的分散液。將此活性物質、導電助劑、PVDF的混合物放入行星式混合器中，以2000 rpm的轉數分數次添加NMP，並且混練至均勻且適當的黏度為止，製作出正極材料漿料。使用具有測微計的刮刀式塗佈裝置以固定速度將正極材料漿料塗佈於厚度15 μm的鋁箔上。其後，以設定為110℃的真空乾燥機乾燥，獲得正極原膜卷。其後，以φ15 mm的衝孔式打孔機對正極原膜卷打孔，使用缸筒型的治具以45 kN加壓後，於120℃真空乾燥而製成電池裝入用的正極電極。

（鋰離子電池的製作）使用以上述方式製作的正極、及於氬氣體環境的手套箱內打孔為φ16 mm的金屬Li，隔著厚度25 μm的隔膜（聚丙烯製的微多孔膜）而使正極合劑層與金屬Li相對，添加1M LiPF₆溶液（碳酸伸乙酯(Ethylene carbonate, EC)：碳酸二乙酯(Diethyl carbonate, DEC)的1：1混合溶劑）作為電解液，壓接密封而製作2032尺寸硬幣型試驗電池。其後，以乙醇清洗，供於以下所示的電池評估。

使用製作的試驗電池以如下順序進行電池性能評估，求出2C維持率、充電電容、放電電容及庫侖率。

（正極用評估方法）以每一試驗電池1.25 mA（相當於0.2 C）的恆定電流通電至4.2 V為止，達到4.2 V後以恆定電壓充電，繼續充電至0.31 mA(0.05 C)為止。其後，以1.25 mA的恆定電流放電至3 V為止。求出此時的充電電容、放電電容及平均電壓，算出庫侖率（放電電容÷充電電容）。其次，使用相同的試驗電池以1.25 mA（相當於0.2 C）的恆定電流通電至4.2 V為止，達到4.2 V後，以恆定電壓充電，繼續充電至0.31 mA(0.05 C)為止。其後，以高速率即12.5 mA（相當於2 C）的恆定電流放電至3 V為止。根據獲得的試驗電池的放電電容，求出各試驗電池的2 C維持率（2 C電容÷0.2 C電容）。將結果示於表1。又，第5圖是表示使用試驗電池的放電電流值不同的放電曲線的曲線圖。

＜實施例2＞作為鑄模材料的原料，使用氣溶膠二氧化矽（SiO₂/AEROSIL(註冊商標)R972，粒徑25 nm，BET比表面積111 m²/g，含碳量0.6〜1.2%，日本艾羅西爾公司製），且將CVD反應時間設為120分鐘，除此以外，以與實施例1相同的方式操作而獲得碳材料B，製作2032尺寸硬幣型試驗電池。又，藉由電子顯微鏡確認到，鑄模材料為複數個奈米一次粒子具有複數個分支構造且以念珠狀相連而成的凝聚體。第6圖是碳材料B的拉曼光譜。

＜實施例3＞將CVD反應時間設為75分鐘，除此以外，以與實施例1相同的方式操作而獲得碳材料C，製作出2032尺寸硬幣型試驗電池。

＜實施例4＞將CVD反應時間設為60分鐘，除此以外，以與實施例1相同的方式操作而獲得碳材料D，製作出2032尺寸硬幣型試驗電池。

＜實施例5＞將CVD反應時間設為40分鐘，除此以外，以與實施例1相同的方式操作而獲得碳材料E，製作出2032尺寸硬幣型試驗電池。

＜實施例6＞將CVD反應時間設為130分鐘，除此以外，以與實施例1相同的方式操作而獲得碳材料F，製作出2032尺寸硬幣型試驗電池。

＜實施例7＞作為鑄模材料的原料，使用氧化鋁（Al₂O₃/PURALOX SBa200，粒徑7 nm，BET比表面積202 m²/g，薩索爾(SASOL)公司製），除此以外，以與實施例1相同的方式操作而獲得包含石墨烯的碳材料G，製作出2032尺寸硬幣型試驗電池。

＜實施例8＞作為鑄模材料的原料，使用氧化鎂（MgO/KYOWA MAG MF150，粒徑30 nm，BET比表面積129 m²/g，協和化學工業公司製），且以下述方式操作鑄模材料的移除作業，除此以外，以與實施例1相同的方式操作而獲得碳材料H，製作出2032尺寸硬幣型試驗電池。

（鑄模材料的移除）將1〜1.4 g的CVD反應後的碳材料前驅物、約100 g的鹽酸（富士膠片和光純藥，5 mol/L）、及攪拌器加入鐵氟龍（註冊商標）燒杯中，於室溫下攪拌5小時後，一面使用膜濾器（0.1 μm）過濾試樣，一面以純水清洗5次，抽吸過濾。此時，要充分注意不讓濾紙的附著物乾燥。其次，將附著物放入裝有100 mL左右的丙酮的玻璃燒杯中。將鋁箔覆蓋於此燒杯，於減壓乾燥機中以真空壓力0.06 MPa保持2分鐘後，恢復至常壓下，於60℃的恒溫槽中加熱10分鐘，藉此進行丙酮置換。以移液管取出裝於燒杯中的上清液，再次進行相同的丙酮置換操作，於150℃減壓乾燥6小時，藉此獲得碳材料H。

＜實施例9＞不實施熱處理，除此以外，以與實施例1相同的方式獲得操作碳材料I，製作出2032尺寸硬幣型試驗電池。

＜比較例1＞作為碳材料，使用市售的碳黑（DENKA BLACK Li-100：登卡(Denka)公司製），除此以外，以與實施例1相同的方式操作，製作出2032尺寸硬幣型試驗電池。

[表1]

	碳材料	鑄模	碳材料特性	電池特性
吸油量[mL/100 g]	比表面積[m2/g]	總細孔容積[cc/g]	積層指數Ig/I2D	非晶指數ID/Ig	2C維持率 [%]	充電電容[mAh/g]	放電電容[mAh/g]	庫侖率 [%]
實施例1	A	NX90G	1889	906	4.34	1.79	1.79	79	165	145	87.9
實施例2	B	R972	2201	899	3.47	1.74	1.40	75	162	142	87.7
實施例3	C	NX90G	1678	1020	5.35	1.67	1.69	79	167	146	87.4
實施例4	D	NX90G	1140	946	5.62	1.43	1.70	75	160	140	87.5
實施例5	E	NX90G	703	986	2.95	1.20	1.68	62	151	130	86.1
實施例6	F	NX90G	2280	817	3.81	2.08	1.59	74	166	146	88.0
實施例7	G	Al2O3	430	1747	2.40	0.73	1.59	39	121	71	58.4
實施例8	H	MgO	492	1032	1.98	0.86	1.00	45	149	127	85.7
實施例9	I	NX90G	2297	1145	6.03	3.57	1.72	74	164	141	86.5
比較例1	DB Li-100	-	303	65	0.26	2.07	1.01	19	146	122	83.6

第7圖是表示實施例1、9及比較例1的試驗電池的吸油量與2C維持率的關係的曲線圖。縱軸表示2C維持率，橫軸表示吸油量。自表1及第7圖可知，滿足指定構成的碳材料A〜I的電池特性中的2C維持率（快速充電性）、充電電容、放電電容及庫侖率的特性高度優異（實施例1〜9及比較例1的比較）。

其中，可知使用實施例1〜6的碳材料A〜F的試驗電池均高度提高初始電容（充電用量）及庫侖率。雖無法確定此電池性能的差異起因於碳材料的何種特性，但一般認為受以上述拉曼分光測定的與孔形狀相關的I_g/I_2D、I_D/I_g影響。

關於吸油量，示出即便於碳材料中吸油量亦較高的作為碳黑的乙炔黑（比較例1），此乙炔黑的吸油量為300 mL/100 g左右。相對於此，可知實施例1〜9的碳材料A〜I為新的碳材料，此等的吸油量超過400 mL/100 g，其中亦有吸油量成為超過通常的碳材料難以實現的700 mL/100 g，進而超過2000 mL/100 g的值的碳材料。本發明的碳材料的內部空間較乙炔黑內部的微細的空隙大，因此一般認為碳材料A〜I可吸收更多的油。

電池性能的2C維持率是評估電池的高速放電的可能性的評估項目，可知碳材料A〜I的2C維持率較大。又，可知電池性能的2C維持率與碳材料的吸油率關係較大。可知於碳材料的吸油量超過400 mL/g且直至1000 mL/g附近為止的範圍內，2C維持率變大，此以後於1600〜1900 mL/g附近達到峰值。一般認為，上述吸油量較大的本發明的碳材料的構造意味著，總細孔容積較大，及為了形成較大的孔而I_D/I_g於某程度上變大（觀察由sp2軌道組成的石墨烯結晶構造擾動時的sp3軌道，D帶愈大，則空間的畸變愈明顯），且為了維持較大的孔而稱為積層指數的I_g/I_2D變大，需要某程度的石墨烯積層數。

實驗2：碳材料的基本物性的確認（利用不同測定方法來進行的吸油量的比較）

＜比較例2〜4＞對目錄中記載有日本JIS K6217-4中規定的油吸收量的3種碳黑，以依據日本JIS K5101-13-1的方法進行測定，將其結果示於表2。利用兩測定法測定的吸油量無較大差異。

[表2]

	碳黑	吸油量 [mL/100 g]	目錄值
比較例2	#4000B（三菱化學公司製）	108	102
比較例3	Asahi Thermal（旭碳公司(Asahi Carbon Co. Ltd)製）	34	29
比較例4	BP2000（卡博特(Cabot)公司製）	329	330

實驗3：碳材料的基本性能的確認（碳材料向電極的添加量不同的電池的性能比較）

＜實施例10＞正極電極的製作中，將碳材料A的調配量替換成0.3重量%，且將正極材料NCM的調配量替換成96.7%，除此以外，於與實施例1相同的條件下製造試驗電池。

＜實施例11＞正極電極的製作中，將碳材料A的調配量替換成1.0重量%，且將正極材料NCM的調配量替換成96.0%，除此以外，於與實施例1相同的條件下製造試驗電池。

＜實施例12＞正極電極的製作中，將碳材料A的調配量替換成2.0重量%，且將正極材料NCM的調配量替換成95.0%，除此以外，於與實施例1相同的條件下製造試驗電池。

＜實施例13＞正極電極的製作中，將碳材料A的調配量替換成3.0重量%，且將正極材料NCM的調配量替換成94.0%，除此以外，於與實施例1相同的條件下製造試驗電池。

＜實施例14＞正極電極的製作中，將碳材料A的調配量替換成4.0重量%，且將正極材料NCM的調配量替換成93.0%，除此以外，於與實施例1相同的條件下製造試驗電池。

＜實施例15＞正極電極的製作中，將碳材料A的調配量替換成6.0重量%，且將正極材料NCM的調配量替換成91.0%，除此以外，於與實施例1相同的條件下製造試驗電池。

＜實施例16＞正極電極的製作中，將碳材料A的調配量替換成0.1重量%，且將正極材料NCM的調配量替換成96.9%，除此以外，於與實施例1相同的條件下製造試驗電池。

針對實施例10〜16的試驗電池，藉由與實施例1相同的方法，求出2C維持率、充電電容、放電電容及庫侖率。將結果示於表3。

[表3]

	碳材料	吸油量 [mL/100 g]	調配量 [wt%]	電池特性
2C維持率 [%]	充電電容 [mAh/g]	放電電容 [mAh/g]	庫侖率 [%]
實施例10	A	1889	0.3	63	157	133	84.7
實施例1	A	1889	0.5	79	165	145	87.9
實施例11	A	1889	1	90	167	148	88.6
實施例12	A	1889	2	95	167	147	88.0
實施例13	A	1889	3	94	166	146	88.0
實施例14	A	1889	4	93	165	140	84.8
實施例15	A	1889	6	90	163	128	78.5
實施例16	A	1889	0.1	28	154	129	77.3
比較例1	DB Li-100	303	0.5	19	146	122	83.6

第8圖是表示關於實施例1、10〜16的試驗電池的碳材料的調配量與2C維持率及放電電容的關係的曲線圖。左側的縱軸表示2C維持率，右側的縱軸表示放電電容，橫軸表示碳材料的調配量。第8圖中的●表示2C維持率，△表示放電電容。根據表3及第8圖可確認到，於實施例1、10〜16的碳材料的調配量的範圍內，試驗電池的高速率特性良好地推移。可知於調配量為0.5〜4.0重量%或1.0〜4.0重量%的範圍內的實施例中，能夠特別高度地改善電池特性。一般認為，若碳材料的調配量增加，則電池充放電電容亦增加，若調配量過度增加，則活性物質材料含量降低而電極的充放電電容降低。

實驗4：利用碳材料的氮吸附脫附測定進行的解析（將比表面積、細孔容積等與其他碳材料比較）

（氮吸附脫附測定）對實施例1〜9中使用的碳材料A〜I、以及比較例1中使用的碳黑（DENKA BLACK Li-100：登卡公司製），以上述方法進行氮吸附脫附測定。

根據獲得的吸附脫附等溫線，求出BET比表面積、眾數細孔徑、總細孔容積(P/P0=0.99)、微孔容積(P/P0=〜0.1)、中孔容積(P/P0=0.1〜0.96)、2〜10 nm中孔容積(P/P0=0.1〜0.79)、10〜50 nm中孔容積(P/P0=0.79〜0.96)及大孔容積(P/P0=0.96〜0.99)。假定缸筒狀細孔，自BET比表面積S及總細孔容積V，且藉由d=4V/S，來求出平均細孔徑d。將結果示於表4。再者，比較例1中，由於不具有細孔分佈的峰，因此「眾數細孔徑」的欄記載為「-」。

＜比較例5、6＞進而，除上述以外，對以下碳材料亦進行氮吸附脫附測定。將結果示於表4。再者，比較例5中，亦與比較例1相同，由於不具有細孔分佈的峰，因此「眾數細孔徑」的欄記載為「-」。

比較例5：石墨（KS6，益瑞石(Imerys)公司製）比較例6：活性碳（YP-5，可樂麗(Kuraray)公司製）

[表4]

	碳材料	吸油量 [mL/100 g]	比表面積 [m2/g]	眾數細孔徑 [nm]	總細孔容積[cc/g]	微孔容積 [cc/g]	中孔容積 [cc/g]	大孔容積 [cc/g]	平均細孔徑 [nm]
實施例1	A	1889	906	23.8	4.34	0.34	2.77	1.23	19.1
實施例2	B	2201	899	15.8	3.47	0.33	2.13	1.01	15.4
實施例3	C	1678	1020	23.0	5.35	0.31	3.05	1.99	21.0
實施例4	D	1140	946	21.3	5.62	0.36	2.85	2.41	23.8
實施例5	E	703	986	16.2	2.95	0.35	2.65	0.48	12.0
實施例6	F	2280	817	24.4	3.81	0.31	2.34	1.18	18.7
實施例7	G	430	1747	6.6	2.40	0.60	1.73	0.07	5.5
實施例8	H	492	1032	9.6	1.98	0.36	1.58	0.04	7.7
實施例9	I	2297	1145	28.8	6.03	0.42	3.04	2.57	21.1
比較例1	DB Li-100	303	65	-	0.26	0.03	0.11	0.12	15.8
比較例5	KS6	63	19	-	0.11	0.01	0.04	0.06	23.5
比較例6	YP-50F	160	1693	0.9	0.79	0.65	0.12	0.02	1.9

進而，算出微孔容積、中孔容積及大孔容積於總細孔容積中的比率、以及2〜10 nm中孔容積及10〜50 nm中孔容積於總細孔容積中的比率，並示於表5。

[表5]

	碳材料	吸油量 [mL/100 g]	N2吸附	細孔的比率(%)
比表面積 [m2/g]	眾數細孔徑[nm]	總細孔容積[cc/g]	微孔 [%]	中孔 [%]	大孔 [%]
實施例1	A	1889	906	23.8	4.34	8	64	28
實施例2	B	2201	899	15.8	3.47	9	62	29
實施例3	C	1678	1020	23.0	5.35	6	57	37
實施例4	D	1140	946	21.3	5.62	6	51	43
實施例5	E	703	986	16.2	2.95	12	72	16
實施例6	F	2280	817	24.4	3.81	8	61	31
實施例7	G	430	1747	6.6	2.40	25	72	3
實施例8	H	492	1032	9.6	1.98	18	80	2
實施例9	I	2297	1145	28.8	6.03	7	50	43
比較例1	DB Li-100	303	65	-	0.26	11	44	45
比較例5	KS6	63	19	-	0.11	6	37	57
比較例6	YP-50F	160	1693	0.9	0.79	82	15	3

自表4可知，本發明的碳材料A〜I的特徵在於，BET比表面積較大(817〜1747 m²/g)，且總細孔容積亦較大（1.98 cc/g以上）（實施例1〜9）。另一方面，比較例1、5及6中，僅比較例6的活性碳的比表面積為400 m²/g以上或800 m²/g以上，但比較例6的活性碳的總細孔容積為1.00 cc/g以下，較小。比較例1、5及6的比表面積不大，且總細孔容積不大。

又，可知本發明的碳材料A〜I的眾數細孔徑與大孔容積差異較大。與碳材料G〜H比較可知，碳材料A〜F、I的眾數細孔徑（峰頂細孔徑）較大（實施例7〜8與實施例1〜6、9的比較）。亦即，碳材料A〜F、I較碳材料G〜H具有較大的細孔，一般認為此導致吸油量有差異。又，可知碳材料A〜F、I的大孔容積較其他碳材料大。特別是，實施例7〜8的碳材料G及H幾乎無此大孔容積。

自表5可知，關於大孔容積相對於總細孔容積的比率，碳材料A〜F、I為16〜43%，但實施例7〜8的碳材料G〜H僅為2〜3%。比較例5的石墨雖然大孔容積的比率較大，但比表面積為19 m²/g，較小。

又，若將中孔容積分為2〜10 nm中孔容積及10〜50 nm中孔容積來觀察，則可知碳材料A〜F、I偏向於10〜50 nm中孔容積。

自表4及表5可知，碳材料A〜F、I為如下碳材料：眾數細孔徑較大，且比表面積、總細孔容積、10〜50 nm的細孔容積及大孔容積較大，具有無與倫比的多孔性。

實驗5：碳材料中的碳層的構造解析（進行X射線解析來解析實施例中製造的碳材料的碳層）

（XRD測定）對碳材料使用X射線繞射裝置（Miniflex600，理學股份公司製）進行XRD(X-ray diffraction)測定。試樣台使用無Si反射板，將測定試樣載置於圓形部，以下述測定條件進行測定，將d002、Lc(002)、La(10)的值示於表6。

X射線源：CuKa管電壓：40 kV管電流：15 mA測定角：5〜90 deg掃描速度：2 deg/min掃描軸：2θ/θ

[表6]

	碳材料	吸油量 [mL/100 g]		XRD
Ig/I2D	ID/Ig	d002 [Å]	Lc(002) [nm]	La(10) [nm]
實施例1	A	1889	1.79	1.79	3.53	1.21	1.82
實施例2	B	2201	1.74	1.40	3.73	1.13	2.82
實施例3	C	1678	1.67	1.69	3.69	1.18	3.78
實施例4	D	1140	1.43	1.70	3.39	1.15	3.47
實施例5	E	703	1.20	1.68	3.42	1.12	3.24
實施例6	F	2280	2.08	1.59	3.53	1.19	2.40
實施例7	G	430	0.73	1.59	3.43	1.66	2.82
實施例8	H	492	0.86	1.00	3.37	1.74	3.80
實施例9	I	2297	3.57	1.72	3.56	1.02	2.00
比較例1	DB Li-100	303	2.07	1.01	3.45	3.53	3.03
比較例5	KS6	63	2.35	0.19	3.36	27.5	6.11
比較例6	YP-50F	160	3.02	1.11	3.49	0.39	1.64

XRD測定的Lc(002)稱為結晶構造部分的距離，愈大則表示結晶性愈高。亦即，碳材料A〜I的Lc(002)較小。由此可知，本發明的碳材料的碳質層的結晶性並非那麼高。又，拉曼光譜的D帶為表示碳材料的sp3鍵（C-H伸縮運動）的帶，當碳層的碳六員環構造的sp2鍵斷開而成為sp3鍵時增加。因此，本發明的碳材料A〜I的碳層為結晶性與非晶性混存的層，一般認為是形成較大空間的起因。

實驗6：求出碳材料中的碳層的層數（研究碳層的層數、細孔徑及吸油量的關係）

（碳層的層數）根據實施例1〜9的製造中的碳重量減少率算出碳層的層數，將其結果示於表7。

具體而言，進行熱重量分析(Thermo Gravimetric Analysis, TGA)測定，求出層數。使用STA-2500(NETZSCH)，於氬氣體（80 mL/分鐘）及氧氣（20 mL/分鐘）流通下，以5℃/分鐘的升溫速度加熱至900℃後，以20℃/分鐘的降溫速度冷卻，進行TG測定。使用分別為空狀態的秤盤，減去以相同溫度分佈條件進行的胚料測定結果。秤盤使用氧化鋁秤盤。根據藉由TG測定求出的碳重量減少率(%)，如下述般算出碳層的層數。根據碳重量減少率算出碳層的重量，根據此碳層的重量及鑄模材料的表面積來算出每單位面積的碳層的重量。其次，將鑄模材料的每單位面積的碳層的重量除以單層石墨烯的每單位面積的碳層的重量(7.61×10^-4g/m²)，算出碳層的層數。

[表7]

	碳材料	鑄模材料	CVD	層數	吸油量 [mL/100 g]
化合物	產品編號	甲烷濃度 [%]	溫度 [℃]	時間 [min]
實施例1	A	SiO2	NX90G	20	900	90	3.5	1889
實施例2	B	SiO2	R972	20	900	120	3.9	2201
實施例3	C	SiO2	NX90G	20	900	75	3.0	1678
實施例4	D	SiO2	NX90G	20	900	60	2.5	1140
實施例5	E	SiO2	NX90G	20	900	40	1.9	703
實施例6	F	SiO2	NX90G	20	900	130	4.5	2280
實施例7	G	Al2O3	SBa200	20	900	120	1.5	430
實施例8	H	MgO	MF150	20	900	120	1.9	492
實施例9	I	SiO2	NX90G	20	900	90	3.5	2297

自表7確認到，本發明的碳材料A〜I中，藉由以碳層的層數為指定範圍的方式進行控制，而能夠獲得特性不同的碳材料。又可知，若碳層的層數增加，則碳材料的吸油量會相應急增（實施例1〜9）。

其中，如表5及7所示，碳層為1.9〜4.5層的碳材料A〜F、I中，10〜50 nm的中孔容積及50 nm以上的大孔容積較多，顯示較高的吸油量。

實驗7：對碳材料的粒子狀構造進行解析（粒度分佈測定及TEM圖像解析）

（粒度分佈測定）使用雷射繞射粒度分佈測定裝置（MT3300EXII-SDC，麥奇克拜爾股份公司製），進行粒度分佈測定，研究碳材料的凝聚狀態。測定樣品是使用將碳材料以未粉碎的狀態在靜置下於乙醇中浸潰9分鐘而成者。求出粒度分佈曲線中的D50、D10、D90、D90/D10、D90/M×1000，將其結果示於表8。

[表8]

	碳材料	吸油量 [mL/100 g]	眾數細孔徑 M[nm]	D10 [μm]	D50 [μm]	D90 [μm]	D90/D10	(D90/ M×1000)
實施例1	A	1889	23.8	12.0	30.3	49.3	4.1	2.1
實施例2	B	2201	15.8	11.0	28.0	45.0	4.1	2.8
實施例3	C	1678	23.0	12.5	35.0	52.0	4.2	2.3
實施例4	D	1140	21.3	14.5	40.0	53.0	3.7	2.5
實施例5	E	703	16.2	13.0	45.0	55.0	4.2	3.4
實施例6	F	2280	24.4	12.0	26.0	45.0	3.8	1.8
實施例7	G	430	6.6	18.9	38.9	79.0	4.2	12.1
實施例8	H	492	9.6	15.0	65.1	179.6	12.0	18.7
實施例9	I	2297	28.8	3.3	5.4	11.1	3.3	0.4
比較例1	DB Li-100	303	-	6.0	24.1	70.0	11.6	-
比較例5	KS6	63	-	2.2	3.6	5.7	2.6	-
比較例6	YP-50F	160	0.9	3.2	6.0	9.8	3.0	10.8

自表8可知，碳材料A〜I的D50為指定範圍內。此等碳材料A〜I的測定樣品是使用僅以未粉碎的狀態在靜置下溶劑浸潰而成者，可知凝聚力不是那麼大。進而，關於碳材料A〜F、I，表8中僅示出(D90/M×1000)，但將粒度分佈中測定的累計粒徑除以細孔分佈測定中的眾數細孔徑(M)並除以1000而得的值（(D10/M×1000)、(D50/M×1000)、(D90/M×1000)）均為非常小的值，顯示凝聚力較弱的狀態（實施例1〜6、9與比較例1、5、6的比較）。

實驗8：進行碳材料的脫附氣體及燃燒溫度測定（推測將碳材料用於電池用途時的穩定性）

（升溫脫附氣體分析）使用第9圖所示的構成的超高靈敏度真空TPD裝置（東北大學開發，參考T. Ishii et al. CARBON 80, 2014, 135-145），準確地定性、定量分析含氧官能基及氫封端邊緣位點。更具體而言，將1〜3 mg的各碳材料放入石墨試樣台上，以升溫速度10℃/分鐘真空加熱至1800℃，利用質量分析對加熱中釋放的氣體進行分析，準確地定性、定量分析含氧官能基、氫封端邊緣位點。裝置50具備石英反應器、以及與石英反應器連接的偵測單元，此石英反應器具備輻射性溫度計41、試樣支架42及高頻感應線圈43。偵測單元具備氣體貯存器、渦輪分子泵TMP、轉子泵RP、冷陰極皮氏計P1、靜電電容計P2。

（燃燒溫度測定）對於碳材料的燃燒溫度，使用熱重量分析裝置，將於空氣流通下以5℃/min的升溫條件進行的燃燒氧化試驗中重量成為初始重量的90%的溫度設為燃燒溫度。燃燒溫度是設550℃以上為良好。

對碳材料的脫離氣體及燃燒溫度進行研究，將此等的結果示於表9。

[表9]

	碳材料	TPD		燃燒溫度 [℃]
總氣體 [μmol/g]	H [%]	O [%]	Sedge [m2/g]	O/C
實施例1	A	60	0.002	0.07	4.2	0.001	636
實施例2	B	45	0.001	0.043	3.1	0.000	610
實施例3	C	170	0.004	0.161	11.5	0.002	626
實施例4	D	194	0.004	0.215	12.3	0.002	622
實施例5	E	218	0.006	0.228	15.9	0.002	605
實施例6	F	139	0.003	0.143	8.9	0.001	625
實施例7	G	100	0.003	0.105	7	0.001	630
實施例8	H	110	0.003	0.115	7.5	0.001	638
實施例9	I	1576	0.054	1.241	125	0.013	566
比較例1	DB Li-100	2322	0.032	2.953	149.1	0.031	575
比較例5	KS6	76	0.001	0.08	4.8	0.001	806
比較例6	YP-50F	3425	0.119	2.04	285.6	0.021	555

自表9所示的結果可確認到，本發明的碳材料的藉由TPD-MS測定而求出的含氧量、O/C、合計氣體量、及邊緣量充分低。又，可確認到，本發明的碳材料的燃燒溫度充分高。

（表觀密度）對各碳材料，使用總細孔容積及真密度根據下述式(5)算出表觀密度。

表觀密度(g/cc)=1/(總細孔容積+(1/真密度)) 式(5)

再者，總細孔容積(cc/g)為以P/P0=0.99算出的值，真密度使用石墨的值2.2 g/cc。將結果示於表10。

[表10]

	碳材料	表觀密度 [g/cc]
實施例1	A	0.209
實施例2	B	0.255
實施例3	C	0.172
實施例4	D	0.165
實施例5	E	0.294
實施例6	F	0.234
實施例7	G	0.351
實施例8	H	0.411
實施例9	I	0.154
比較例1	DB Li-100	1.401
比較例5	KS6	1.768
比較例6	YP-50F	0.806

自表10所示的結果可確認到，本發明的碳材料與比較例比較，具有較低的表觀密度，表觀密度較佳為2.000 g/cc以下，依次較佳為1.500 g/cc以下、1.000 g/cc以下、0.500 g/cc以下、0.300 g/cc以下，且依次較佳為0.050 g/cc以上、0.100 g/cc以上、0.150 g/cc以上。

實驗9：研究含有碳材料的負極

＜實施例17＞將實施例1的碳材料向負極的添加量設為0.5重量%，製造負極試驗電池。將97重量%的人造石墨、1重量%的實施例1的碳材料、1重量%的羧甲基纖維素、1重量%的苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)，以蒸餾水為溶劑均勻地攪拌混合，製作負極劑膏。將獲得的膏塗佈於厚度20 μm的銅箔上後以110℃乾燥，其後打孔為φ15 mm，且以30 kN加壓而製成負極電極。

將獲得的負極電極於120℃真空乾燥後，於氬氣體環境的手套箱內，以1M LiPF₆溶液（碳酸伸乙酯(EC)：碳酸二乙酯(DEC)的1：1混合溶劑）為電解液，使用聚丙烯隔膜，製作金屬Li對極的2032尺寸硬幣型試驗電池。

以每一試驗電池1.23 mA（相當於0.2 C）的恆定電流通電至0 V為止，達到0 V後以恆定電壓充電，繼續充電至0.31 mA(0.05 C)為止。其後，以1.23 mA的恆定電流放電至1.5 V為止。求出此時的放電電容。其次，使用相同的試驗電池以1.23 mA（相當於0.2 C）的恆定電流通電至0 V為止，達到0 V後，以恆定電壓充電，繼續充電至0.31 mA(0.05 C)為止。其後，以高速率即12.3 mA（相當於2 C）的恆定電流放電至1.5 V。根據上述評估試驗中求出的試驗電池的放電電容求出2C維持率（2C電容÷0.2C電容）。

實施獲得的負極電池的評估，結果為，2C放電時的維持率為0.47。

＜比較例7＞使用乙炔黑（電化學工業製，商品名：Denka Black）代替實施例1的碳材料作為導電助劑，且將此導電助劑向負極的添加量設為1.0重量%，除此以外，以與實施例17相同的方式製造負極試驗電池。

實施所獲得的負極電池的評估，結果為，2C放電時的維持率為0.16。

自上述實施例可知，使用本實施方式的碳材料的電池的2C維持率較比較例的電池的維持率高。其原因在於，本實施方式的碳材料的電子傳導性較高。亦即，其原因在於，本實施方式的碳材料較比較例中使用的導電助劑，具有帶有石墨烯的結晶構造的包圍壁，且空心粒子狀部內具有能夠保持電解液的空間。放電反應為充電中脫附的鋰離子返回正極材料的反應，當開始放電時，電子自外部電路流向正極，此電子與鋰離子以結合的形態返回正極的結晶構造位點，恢復充電前的結合狀態。亦即，鋰離子與電子的結合、及正極的結晶構造的相變化同時發生。相變化可自電壓的變化観測到。關於高速率放電的維持率的高低，此相變化的「同時」性較為重要，可確認到本實施例的碳材料能夠實現此「同時」性。

實驗10：半固態電解質電池的研究

＜實施例18＞使用凝膠電解質代替電解液（液體電解質），製作具備實施例1的正極及金屬Li負極的電池。製作作業均於露點－30℃以下的乾燥環境下進行。

以如下方式製作凝膠電解質層。首先，混合改性PVDF（7%的六氟丙烯共聚品）、電解液（向50 wt%的碳酸伸乙酯、50 wt%的碳酸伸丙酯添加1.0 mol/kg的LiPF₆）及DMC（碳酸二甲酯），以50℃攪拌、溶解，獲得溶膠狀電解質前驅物。前驅物組成設為PVDF：電解液：DMC=1：6：12。將獲得的前驅物溶液（溶膠狀電解質前驅物）均勻塗佈於正極及負極的表面。其後，以85℃乾燥3分鐘而移除DMC。如此，於正極及負極的表面形成凝膠電解質層。

其次，將以較電極系統大的尺寸切割的厚度9 μm的聚乙烯製隔膜夾於正負極之間而成者組裝至電池盒中，製作出2032尺寸硬幣型試驗電池。其後，以乙醇清洗後，於60℃放置一晩。其後，以與實施例1相同的方式供於電池評估。

其結果，0.2 C初始放電電容為145 mAh/g，初始充放電效率為86.3%，2C放電時的電容維持率為78%。

＜比較例8＞使用乙炔黑作為正極的導電助劑，除此以外，以與實施例18相同的方法製作硬幣型試驗電池，且以與實施例18相同的方式進行電池評估。其結果，0.2 C初始放電電容為120 mAh/g，初始充放電效率為82.2%，2 C放電時的電容維持率為15%。

實驗11：乾式電極的研究

＜實施例19＞一面將95重量%的NCM523與1重量%的碳材料A於V型摻合機中混合，一面將PTFE（2重量%的固體成分）與PVDF（2重量%的固體成分）的混合乳劑分數次滴下，混合3小時，其後取出以110℃乾燥3小時。繼而，一面將乾燥物於噴射磨機中粉碎，一面於風選機中獲得平均粒徑30 μm的正極材料粉末。繼而，於在鋁箔較薄地塗佈有PVDF及碳材料A的膏的正極集電箔上，均勻地噴射塗佈上述正極材料粉末，且連續投入至加熱至130〜200℃的熱輥壓機中，藉此獲得加壓成形的乾式電極。

其後，以與實施例1相同的方法，製作2032尺寸硬幣型試驗電池，且供於電池評估。其結果，0.2 C初始放電電容為140 mAh/g，初始充放電效率為85.1%，2 C放電時的電容維持率為80%。

＜比較例9＞使用乙炔黑作為負極的導電助劑，除此以外，以與實施例19相同的方法製作硬幣型試驗電池，且以與實施例19相同的方式進行電池評估。其結果，0.2 C初始放電電容為118 mAh/g，初始充放電效率為83.0%，2 C放電時的電容維持率為22%。

實驗12：使用黏土型電極的半固態電池的研究

＜實施例20＞電解液設為1M LiPF₆溶液（碳酸伸乙酯(EC)：碳酸二乙酯(DEC)的1：1的體積比的混合溶劑），利用量筒向小型批式混合器容器中量取45 cm³的NCM523、8 cm³的碳材料A、47 cm³的電解液。利用具有輥磨機適配器的混合器，以8℃且100 rpm混合6分鐘而製備正極材料漿料。於利用導電性測試儀進行的測定中確認到8.2×10^-3S/cm。

將正極材料漿料藉由噴出式塗佈裝置而以一定速度預先塗佈於切斷為2 cm見方的厚度15 μm鋁箔上，獲得厚度200 μm的正極黏土型電極。其後，迅速使正極黏土型電極與2 cm見方的金屬鋰夾著2.5 cm見方的隔膜相對。以鋁積層膜夾著此等部分，將預先安裝於各電極的集電極耳取出至外部，且將周圍熱密封而製作出袋型試驗電池。再者，所有操作均於露點－30℃的乾燥環境中進行。

其後，將袋型試驗電池以與實施例1相同的方式供於電池評估。其結果，0.2 C初始放電電容為143 mAh/g，初始充放電效率為84.7%，2 C放電時的電容維持率為71%。

＜比較例10＞使用乙炔黑作為負極的導電助劑，除此以外，以與實施例20相同的方法製作袋型試驗電池，且以與實施例20相同的方式進行電池評估。其結果，0.2 C初始放電電容為120 mAh/g，初始充放電效率為81.7%，2 C放電時的電容維持率為12%。

實驗13：石墨負極的研究

＜實施例21＞將97重量%的人造石墨、1重量%的作為導電助劑的碳材料A、1重量%的羧甲基纖維素、1重量%的苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)，以蒸餾水為溶劑均勻地攪拌混合，製作出負極劑膏。將獲得的膏塗佈於厚度20 μm的銅箔上並乾燥。將此銅箔打孔為直徑15 mm後，進行壓制而獲得負極。

使用獲得的負極、與於氬氣體環境的手套箱內打孔為φ16 mm的金屬Li，夾著厚度25 μm的隔膜（聚丙烯製的微多孔膜）而使負極合劑層與金屬Li相對，添加1M LiPF₆溶液（碳酸伸乙酯(EC)：碳酸二乙酯(DEC)的1：1的體積比的混合溶劑）作為電解液，且進行壓接密封而製作出2032尺寸硬幣型試驗電池。其後，以乙醇清洗且供於以下所示的電池評估。

以每一試驗電池1.23 mA（相當於0.2 C）的恆定電流通電至0 V為止，達到0 V後以恆定電壓充電，繼續充電至0.31 mA(0.05 C)為止。其後，以1.23 mA的恆定電流放電至1.5 V為止。以相同方式進行充電，其後以12.3 mA（相當於2 C）恆定電流放電，測定初始放電1秒後的電壓。

其結果，初始放電1秒後的電壓為0.27 V。將電壓除以電流而得的直流電阻為22 Ω。

＜比較例11＞使用乙炔黑代替碳材料A作為導電助劑（電化學工業製，商品名：Denka Black），除此以外，以與實施例21相同的方法製造硬幣型試驗電池，且以與實施例21相同的方式進行電池評估。其結果，初始放電1秒後的電壓為0.32 V。將電壓除以電流而得的直流電阻為26 Ω。

實驗14：矽系負極的研究

＜實施例22＞使用Si-C粉末（中國紫宸(Zichen)公司製，平均粒徑10 μm，2 m²/g）作為負極活性物質，且向此Si-C粉末中調配導電助劑即碳材料A與黏合劑。調配比設為Si-C粉末：碳材料A：黏合劑=85：5：10，進而添加水而製作出漿料。繼而，將漿料塗佈於厚度20 μm的Cu集電體上後以110℃乾燥，其後打孔為Φ15 mm，以30 kN加壓而獲得負極。將負極以120℃真空乾燥後，於氬氣體環境的手套箱內，使用1M LiPF₆溶液（碳酸伸乙酯(EC)：碳酸二乙酯(DEC)的1：1的體積比的混合溶劑）作為電解液，且使用聚丙烯隔膜，而製作出金屬Li對極的2032尺寸硬幣型試驗電池。

對試驗電池以每單位負極活性物質為0.2 A/g通電至0 V(vs Li/Li⁺)為止，且充電至電流達到0.01 A/g為止。其後，以0.5 A/g通電至2.0 V(vs Li/Li⁺)為止，結束放電。其次，將進行相同的充電後放電的循環重複10次。對獲得的試驗電池，測定初次循環的充放電效率(1^stCE)、初次放電電容、第10次循環的充放電效率(10^thCE)。

其結果，初次循環的充放電效率為87.0%，初次放電電容為1780 mAh/g，第10次循環的充放電效率為89.2%。

＜比較例12＞使用乙炔黑代替碳材料A，將負極材料原料的調配比設為Si-C粉末：乙炔黑：黏合劑=80：10：10，除此以外，以與實施例12相同的方法製作硬幣型試驗電池且進行評估。其結果，初次循環的充放電效率為83.6%，初次放電電容為1630 mAh/g，第10次循環的充放電效率為86.3%。

如實施例18〜22所示，本發明的碳材料除可用於通常的液系電解質（電解液）電池及此電池的正極、負極以外，還可較佳地用於各種電解液體系、電極系統。於使用半固態電解質（凝膠電解質）的電池中使聚合物膨潤來保持電解液，但本發明的碳材料亦於其內部保持電解液，藉此一般認為可獲得良好的特性。使用具有此電解液保持特性的本發明的碳材料的正負極中，電解液移動(Electrolyte motion)受到抑制，當用於電池時，電池反應穩定，可獲得優異的循環壽命。

又，於可簡化製造製程的乾式電極電池、使用可形成較厚的電極而削減集電箔且提高電池電容的黏土型電極的半固態鋰離子電池中，可獲得較比較例高的性能，從而可較佳地實現高性能的電池。

2D:帶41:輻射性溫度計42:試樣支架43:高頻感應線圈50:裝置200:鋰離子電池211:外裝零件212:正極213:外裝零件214:負極215:隔膜217:密封墊圈218:彈簧219:間隔片D:帶G:帶I_2D:2D帶的強度I_g:G帶的強度P1:冷陰極皮氏計P2:靜電電容計QMS:四極質譜儀TMP:渦輪分子泵RP:轉子泵

第1圖是表示實施方式的鋰離子電池的一例的剖面圖。第2圖是使用穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscopy, TEM)，以加速電壓80 kV觀察的實施例1的碳材料A的放大TEM影像。第3圖是使用TEM，以加速電壓100 kV觀察的實施例1的碳材料A的TEM影像。第4圖是使用TEM，以加速電壓100 kV觀察的實施例1的碳材料的放大TEM影像。第5圖是表示使用實施例1的試驗電池的不同放電電流值下的放電曲線的曲線圖。第6圖是實施例2的碳材料B的拉曼光譜的結果。第7圖是表示實施例1、9及比較例1的試驗電池的吸油量與2C維持率的關係的曲線圖。第8圖是表示關於實施例1、10〜16的試驗電池的碳材料的調配量與2C維持率及放電電容的關係的曲線圖。第9圖是用於說明用於升溫脫附氣體分析的超高靈敏度真空程式溫控脫附(Temperature Programmed Desorption, TPD)裝置的概略圖。

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Claims (35)

1. 一種碳材料，其具備複數個空心粒子狀部以念珠狀連結而成的具有延伸形狀的連結構造體，此等複數個空心粒子狀部具有包圍壁，此包圍壁劃分形成內部空間，形成有複數個細孔且具有石墨烯的結晶構造，且以拉曼分光測定獲得的拉曼光譜中的G帶的強度(I_g)相對於2D帶的強度(I_2D)的強度比(I_g/I_2D)為0.40以上且5.00以下，依據日本JIS K5101-13-1：2004測定的吸油量為400 mL/100 g以上。
2. 如請求項1所述之碳材料，其中，前述拉曼光譜中的D帶的強度(I_D)相對於G帶的強度(I_g)的強度比(I_D/I_g)為0.1以上且10.0以下。
3. 如請求項1所述之碳材料，其中，眾數細孔徑為1 nm以上且500 nm以下。
4. 如請求項1所述之碳材料，其中，總細孔容積為0.10 cc/g以上且20.00 cc/g以下。
5. 如請求項1所述之碳材料，其中，大孔容積於總細孔容積中所佔的比率為5%以上。
6. 如請求項1所述之碳材料，其中，表觀密度為2.00 g/cc以下。
7. 如請求項1所述之碳材料，其中，BET比表面積為100 m²/g以上且2700 m²/g以下。
8. 如請求項1所述之碳材料，其中，以X射線繞射法測定的c軸方向的微晶的大小Lc(002)為0.10 nm以上且20.00 nm以下。
9. 如請求項1所述之碳材料，其中，以X射線繞射法測定的(002)面的面間隔d002為3.0 Å以上且5.0 Å以下。
10. 如請求項1所述之碳材料，其中，根據以雷射繞射散射法測定的體積基準的粒度分佈曲線獲得的D50為1 μm以上且100 μm以下。
11. 如請求項1所述之碳材料，其中，根據以雷射繞射散射法測定的體積基準的粒度分佈曲線獲得的D90相對於D10的比(D90/D10)為100以下。
12. 如請求項1所述之碳材料，其中，將根據以雷射繞射散射法測定的體積基準的粒度分佈曲線獲得的D90相對於眾數細孔徑M的比(D90/M)除以1000所得的值為50以下。
13. 如請求項1所述之碳材料，其中，前述連結構造體為石墨烯中孔海綿體。
14. 如請求項1所述之碳材料，其中，前述碳材料用於二次電池。
15. 一種分散液，其是使請求項1至14中任一項所述之碳材料分散於分散介質中而成。
16. 一種電極用組成物，其包含請求項1至14中任一項所述之碳材料、活性物質及黏合劑。
17. 一種電極用漿料，其是使請求項16所述之電極用組成物分散於分散介質中而成。
18. 一種電極，其包含請求項1至14中任一項所述之碳材料。
19. 如請求項18所述之電極，其包含0.1 wt%以上且6.0 wt%以下的前述碳材料。
20. 一種正極，其包含請求項1所述之碳材料。
21. 一種負極，其包含請求項1所述之碳材料。
22. 如請求項21所述之負極，其中，前述負極為鋰離子電池用的負極，且進而包含石墨。
23. 如請求項21所述之負極，其中，前述負極為鋰離子電池用的負極，且進而包含矽。
24. 一種鋰離子電池，其具備請求項20所述之正極、請求項21所述之負極、及液體電解質。
25. 一種鋰離子電池，其具備請求項20所述之正極、請求項21所述之負極、及半固態電解質。
26. 一種鋰離子電池，其是請求項24所述之鋰離子電池中的前述正極及前述負極的至少一者為乾式電極。
27. 一種鋰離子電池，其是請求項25所述之鋰離子電池中的前述正極及前述負極的至少一者為乾式電極。
28. 一種鋰離子電池，其具備包含請求項1至14中任一項所述之碳材料的黏土型正極、及包含請求項1至14中任一項所述之碳材料的黏土型負極。
29. 一種鋰離子電池，其包含請求項1至14中任一項所述之碳材料。
30. 一種碳材料的製造方法，其是請求項1至14中任一項所述之碳材料的製造方法，且具有：移除工序，移除以碳質層覆蓋鑄模材料的表面的碳材料前驅物的前述鑄模材料而獲得碳材料，此鑄模材料為複數個一次粒子以念珠狀凝聚相連而成的凝聚體。
31. 如請求項30所述之碳材料的製造方法，其中，於前述移除工序之後，進而具有以1000℃以上且3000℃以下加熱前述碳材料的加熱工序。
32. 如請求項30所述之碳材料的製造方法，其中，前述鑄模材料為氣溶膠化合物。
33. 一種碳材料前驅物，其具備：鑄模材料，其由複數個一次粒子以念珠狀凝聚相連而成的凝聚體構成；及，碳質層，其覆蓋前述鑄模材料的表面，且具有複數個細孔。
34. 一種碳材料前驅物的製造方法，其是請求項33所述之碳材料前驅物的製造方法，且具有：覆蓋工序，以碳質層覆蓋鑄模材料的表面而獲得碳材料前驅物，此鑄模材料為複數個一次粒子以念珠狀凝聚相連而成的凝聚體。
35. 如請求項34所述之碳材料前驅物的製造方法，其中，前述鑄模材料為氣溶膠化合物。