负极碳素物质及其制备方法和利用该 碳素物质的非水溶液电解质型二次电池 本发明涉及用作非水溶液电解质二次电池的负极活性材料的负极碳素物质，制造负极碳素物质的方法和用负极碳素物质作为负极活性材料的非水溶液电解质二次电池。
近来随着象摄像机、盒式录音机或类似小型便携装置的广泛传播应用，用可重复使用的二次电池替代易处理的原电池的需求日益增加。
多数现有二次电池是用碱性电解质的镍-镉型电池。然而，这种镍-隔型电池有约1.2V的低放电电压，难以提高电池的能量密度。另外，镍-镉电池存在着自放电率每一个月为20％的问题。
为克服上述问题，试图用非水溶液作为电解质和用象锂的轻金属作为负极，这样可提供电压为3V或更高、高能量密度和低放电率的非水溶液电解质二次电池。
然而，因此二次电池的问题在于在充/放电循环时，用作负极的锂或类似金属形成枝晶形状，以致于与正极接触，因而，电池内部出现短路。这导致电池短寿命并且难以应用。
结果，试图提供用锂或其它金属构成的合金作为负极的非水溶液电解质二次电池。然而，这种情况下，当充/放电循环时，合金分裂成小颗粒，这导致电池短寿命并且难以应用。
在这种情况下，已提出一种用象焦炭的碳素物质作为负极活性材料的非水溶液电解质二次电池。相对于负极材料，这种非水溶液电解质二次电池不存在上述问题并且甚至在重复充/放电循环时有很长的寿命。然而，当负极活性材料与同本专利申请同时申请的象LixMo2(其中M是至少一种过渡金属和X是一个不小于0.05但不大于1.10的数)的正极活性材料一同使用时，可获得一个电池寿命提高并且有预期地高能量密度的非水溶液电解质二次电池。
然而，与金属锂或类似物用作负极活性材料的电池相比，用碳素物质作为负极活性材料的非水溶液电解质二次电池仍然存在能量密度不足的问题；虽然后者在循环寿命或安全方面优于前者。克服这些问题的措施之一包括一个提高存储密度的方法。然而，此方法仅能提供一有限的能量密度。
本发明的一个目的是提供一个适用于非水溶液电解质二次电池的负极活性材料的新型负极碳素物质并且具有高容量。
本发明另一目的是提供制造适用于非水溶液电解质二次电池的负极活性材料的负极碳素物质的方法。
本发明的另一目的是提供有优良循环寿命、安全性和高能量密度的非水溶液电解质二次电池。
本发明第一方面是提供一个呈烧结碳体状态的负极碳素物质，它是由烧结作为碳前体的中间相碳制成，该烧结碳体有1.50至1.80g/ml的实际比重。
本发明的第二方面是提供一个制造负极碳素物质的方法，其中中间相碳用途碳前体，包括对中间相碳进行氧化处理，以及在温度高于氧化处理温度的惰性气氛或真空状态中热处理中间相碳步骤，因而，碳素物具有1.50至1.80g/ml的实际比重。
本发明的第三方面是提供一个包括呈烧结碳体状态的负极碳素物质的非水溶液电解质二次电池，该烧结碳体由烧结作为碳前体的中间相碳制成，该烧结碳体具有1.50至1.80g/ml的实际比重。如上所述，在本发明中一种特定的碳素物质用作前体并且把氧化处理作为前处理。然后在惰性气氛或真空状态中热处理已前处理过的碳素物质得到烧结碳体，从而能获得具有极高容量的负极碳素物质。
也就是说，根据本发明首先对作为碳前体的中间相碳进行氧化处理，然后在温度高于氧化处理温度的惰性气氛或真空状态中进行热处理，从而可获得实际比重为1.50至1.80g/ml，(002)晶面间距为3.37至3.70A并且适用于负极活性材料的碳素物质。
上述中间相碳可包含一单一物质，它由单独的中间相沥青、安全碳化的中间相沥青、部分碳化的中间相沥青或象中间相沥青和碳的混合物质的含中间相沥青的碳组成。
为获得能直接用于电池负极、呈烧结碳体状态的最终负极碳素物质，希望作为碳前体的中间相碳具有20％或更低的体积膨胀系数。在烧结碳体磨碎的情况下，中间相碳的体积膨胀系数不限制于一特定范围。这种情况下，有更大体积膨胀系数的中间相碳能用于获得负极碳素物质。
在用这种负极活性材料的非水溶液电解质二次电池中，最好用由LixMO2表示的复合氧化物作为正极活性材料，其中M表示至少一种过渡金属并且X是不小于0.5但不大于1.10的一个数。
当结合附图和阅读以下的详细说明时，本发明的目的、特点和优点将变得更为清楚。
图1是表示本发明非水溶液电解质二次电池的横截面示意图。
本发明的负极碳素物质可由作为碳前体的中间相碳制成。对中间相碳进行氧化处理，然后进行热处理，其中碳是在温度高于前面的氧化处理温度的惰性气氛或真空状态中进行热处理的，结果，可获得具有1.50至1.80g/ml实际比重的碳素物质。
用作碳前体的中间相碳可呈单一物质形态，它由单独的中间相沥青、完全碳化的中间相沥青、部分碳化的中间相沥青、含中间相沥青的碳例如中间相沥青和碳的混合物组成。
为提高中间相的生长，可通过在特定温度和特定气氛下煅烧原材料制作中间相碳。用于中间相碳的适当原材料例子可包括石油沥青、粘结剂沥青、或类似物质。而且，象呋喃、并三苯、苊或类似的低分子量有机化合物适合用作中间相碳的原材料。在负极碳素物的制造中，首先对上述中间相碳进行氧化处理，然后进行热处理，其中中间相碳是在象氮气的惰性气氛或真空状态中进行热处理的。
在象空气的氧化气氛或存在无机或有机酸、臭氧、或象高锰酸钾、氯化铝或类似物中进行氧化处理。
而且，氧化和热处理是在任意温度条件下进行。然而，在惰性气氛或真空中完成热处理的温度必须高于前面氧化处理的温度。实际上，热处理可在800℃或更高温度下完成，同时氧化处理在比热处理温度低100℃或更多的温度下完成。
进行这样氧化处理的负极碳素物质有极高容量。我们可认为这是由于氧化处理削弱了碳素物质的碳-碳键，以致于增加了能够吸收或搀入锂的位置数量，碳素物质的实际比重减小。
顺便说来，所制备负极碳素物质必须有1.50至1.80g/ml的实际比重，最好为1.55至1.79g/ml。通过控制(002)晶面间距在3.7A(石墨)至3.70可获得碳素物质的如此实际比重。
负极碳素物质可以以烧结体的形式制造。最好把这样的烧结体直接用于负极。然而，可磨碎碳素物质，然后与粘结剂混合，为电极制备原始混合物。例如，把电极原始混合物涂在带状电流集电器上形成负极层，负极层与正极层和隔离器交替排列。然后卷起叠层体形成圆筒形电极体。
另一方面，正极由含LixMO2的活性材料制备，这里M是至少一种过渡金属，最好从Co、Ni和Fe组中选出至少一种元素，X是不小于0.05但不大于1.10的数。此活性材料可包括象LiCoO2，LiNiO2或LiNiY Co(1-Y)O2的复合氧化物，这里X是不小于0.05但不大于1.10的数，Y是大于0但小于1的数。正极也可由LiMn2O4制备。
例如根据目标正极的组成，通过以适当比率混合锂、钴、镍的碳酸盐制得上述复合氧化物，然后在温度范围600℃至1000℃的含氧气氛中烧结混合物。同时，原始材料不局限于碳酸盐，也可用这些金属的氢氧化物和氧化物作为正极的原始材料。
本发明可用任何已知电解质溶液，通过溶解电解质在有机溶剂中制备。适当的有机溶剂例子可包括象碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、γ-丁丙酯或类似物的酯，象乙醚、四氢呋喃、代四氢呋喃、di-ox、orane、吡喃或其衍生物、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷或类似物的醚，象3-甲基-2-噁唑烷二酮(3-methyl-2-oxazolidinone)或类似物的3-代-2恶唑烷二酮(3-substituted-2-oxazolidinones)，磺基烷(sulforane)，甲基磺基烷(methysulforane)，丙腈(propiononitrile)，或类似物。这些有机溶剂可单独或以两种或多种的混合物形式使用。而且，适当电解质的例子可包括高氯酸锂、氟硼酸锂、六氟磷酸锂、氯铝酸锂、卤化锂、三氟甲烷硫酸锂或类似物。
下面通过例子和对比例子描述本发明，但这些例子并不限制本发明范围。对比例子1
首先用下面方法制备片状正极。
混和0.5摩尔碳酸锂和1摩尔碳酸钴。然后在9000C的空气中煅烧混和物5小时形成LiCoO2。在球磨机中磨碎制得的LiCoO2，得到平均颗粒尺寸10μm的LiCoO2粉末。混合91wt％的LiCoO2，6wt％的导电石墨和3wt％的作为粘结剂的聚偏氟乙烯，另外，在混合物中加入分散剂N-甲基吡咯烷酮得到膏。然后把膏烘干并且在5吨的压力下成形成15.5mm直径的片状正极。所得片状正极有3.5g/ml的体密度。
其次，用下面方法制备片状负极。
作为原始碳素物质的沥青焦炭在摇摆研磨机中由直径12.7mm的钢球磨碎15分钟。顺便指出，沥青焦炭有2.03g/cm3的实际密度。另外，当用X射线衍射测量时，沥青焦炭(002)晶面间距是3.46A，并且沿C轴方向的点阵常数是40A。而且，磨碎的沥青焦炭有33μm的平均颗粒尺寸的磨碎沥青焦炭和10wt％的粘结剂聚乙二烯相互混合。分散剂N-甲基吡咯烷酮加入混合物得到膏。然后烘干膏并加工成直径16.0mm的片状负极。在本对比例子中，以1摩尔/升的数量，LiPF6溶解在含碳酸乙烯酯和二乙烯碳酸酯的混合溶液中制得电解质溶液。
如图1所示，片状负极2和片状正极1放置在负极帽4、正极外壳5和密封垫6构成的电池外壳中。这时，片状正极1，片状负极2和聚丙烯制成的薄膜膈板3依次叠放在电池外壳内。然后电池壳内充满电解质溶液并被砸边以形成直径20mm、厚2.5mm的锂离子电池的密封外壳。从而，得到对比例子1的二次电池。例子1
含88.5％的固定碳且总膨胀系数为0％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的低膨胀中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在300℃的氧化气氛(在本例为空气)中煅烧压缩体1小时。接着，用惰性气氛(氮)代替氧化气氛，煅烧体在惰性气氛中在1,000℃下烧结3小时，从而获得直径16.0mm的烧结碳体，该烧结碳体具有1.80g/cm3的实际比重。用X射线衍射测量时，烧结体的(002)晶面间距d是3.66。
其次，除用上述烧结体作为负极代替对比例子1中的片状负极外，后续步骤用和上述对比例子1中描述的相同方法完成，从而得到例子1的非水溶液电解质二次电池。例子2
含88.5％的固定碳且总膨胀系数为0％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的低膨胀中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在300℃的氧化气氛(在本例为空气)中煅烧压缩体1小时。接着，用惰性气氛(氮)代替氧化气氛，煅烧体在惰性气氛中在950℃下烧结3小时，从而获得直径16.0mm的烧结碳体，该烧结碳体具有1.79g/cm3的实际比重。用X射线衍射测量时，烧结体的(002)晶面间距d是3.67。
其次，除用上述烧结体作为负极代替对比例子1中的片状负极外，后续步骤用和上述对比例子1中描述的相同方法完成，从而得到例子2的非水溶液电解质二次电池。例子3
含88.5％的固定碳且总膨胀系数为0％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的低膨胀中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在300℃的氧化气氛(在本例为空气)中煅烧压缩体1小时。接着，用惰性气氛(氮)代替氧化气氛，煅烧体在惰性气氛中在900℃下烧结3小时，从而获得直径16.0mm的烧结碳体，该烧结碳体具有1.70g/cm3的实际比重。用X射线衍射测量时，烧结体的(002)晶面间距d是3.67。
其次，除用上述烧结体作为负极代替对比例子1中的片状负极外，后续步骤用和上述对比例子1中描述的相同方法完成，从而得到例子3的非水溶液电解质二次电池。例子4
含88.5％的固定碳且总膨胀系数为0％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的低膨胀中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在300℃的氧化气氛(在本例为空气)中煅烧压缩体1小时。接着，用惰性气氛(氮)代替氧化气氛，煅烧体在惰性气氛中在800℃下烧结3小时，从而获得直径16.0mm的烧结碳体，该烧结碳体具有1.65g/cm3的实际比重。用X射线衍射测量时，烧结体的(002)晶面间距d是3.67。
其次，除用上述烧结体作为负极代替对比例子1中的片状负极外，后续步骤用和上述对比例子1中描述的相同方法完成，从而得到例子4的非水溶液电解质二次电池。例子5 含88.5％的固定碳且总膨胀系数为0％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的低膨胀中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在300℃的氧化气氛(在本例为空气)中煅烧压缩体1小时。接着，用惰性气氛(氮)代替氧化气氛，煅烧体在惰性气氛中在700℃下烧结3小时，从而获得直径16.0mm的烧结碳体，该烧结碳体具有1.55g/cm3的实际比重。用X射线衍射测量时，烧结体的(002)晶面间距d是3.67。
其次，除用上述烧结体作为负极代替对比例子1中的片状负极外，后续步骤用和上述对比例子1中描述的相同方法完成，从而得到例子5的非水溶液电解质二次电池。例子6
含88.5％的固定碳且总膨胀系数为0％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的低膨胀中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在300℃的氧化气氛(在本例为空气)中煅烧压缩体1小时。接着，用惰性气氛(氮)代替氧化气氛，煅烧体在惰性气氛中在600℃下烧结3小时，从而获得直径16.0mm的烧结碳体，该烧结碳体具有1.50g/cm3的实际比重。用X射线衍射测量时，烧结体的(002)晶面间距d是3.70。
其次，除用上述烧结体作为负极代替对比例子1中的片状负极外，后续步骤用和上述对比例子1中描述的相同方法完成，从而得到例子6的非水溶液电解质二次电池。对比例子2
含88.5％的固定碳且总膨胀系数为0％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的低膨胀中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在300℃的氧化气氛(在本例为空气)中煅烧压缩体1小时。接着，用惰性气氛(氯)代替氧化气氛，煅烧体在惰性气氛中在500℃下烧结3小时，从而获得直径16.0mm的烧结碳体，该烧结碳体具有1.45g/cm3的实际比重。用X射线衍射测量时，烧结体的(002)晶面间距d是3.72。
其次，除用上述烧结作为负极代替对比例子1中的片状负极外，后续步骤用和上述对比例子1中描述的相同方法完成，从而得到对比例子2的非水溶液电解质二次电池。例子7
含88.5％的固定碳且总膨胀系数为0％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的低膨胀中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在200℃的氧化气氛(在本例为空气)中煅烧压缩体1小时。接着，用惰性气氛(氮)氧化气氛，煅烧体在惰性气氛中在1,000℃下烧结3小时，从而获得直径16.0mm的烧结碳体，该烧结碳体具有1.79g/cm3的实际比重。用X射线衍射测量时，烧结体的(002)晶面间距d是3.66。
其次，除用上述烧结体作为负极代替对比例子1中的片状负极外，后续步骤用和上述对比例子1描述的相同方法完成，从而得到例子7的非水溶液电解质二次电池。例子8
含88.5％的固定碳且总膨胀系数为0％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的低膨胀中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在200℃的氧化气氛(在本例为空气)中煅烧压缩体1小时。接着，用惰性气氛(氮)代替氧化气氛，煅烧体在惰性气氛中在1,000℃下烧结3小时，从而获得直径16.0mm的烧结碳体，该烧结碳体具有1.79g/cm3的实际比重。用X射线衍射测量时，烧结体的(002)晶面间距d是3.66。
其次，除用上述烧结体作为负极代替对比例子1中的片状负极外，后续步骤用和上述对比例子1中描述的相同方法完成，从而得到例子8的非水溶液电解质二次电池。例子A
含88.5％的固定碳且总膨胀系数为0％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的低膨胀中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在400℃的氧化气氛(在本例为空气)中煅烧压缩体0.5小时。接着，用惰性气氛(氮)代替氧化气氛，煅烧体在惰性气氛中在1,000℃下烧结3小时，从而获得直径16.0mm的烧结碳体，该烧结碳体具有1.75g/cm3的实际比重。用X射线衍射测量时，烧结体的(002)晶面间距d是3.66A。
其次，除用上述烧结体作为负极代替对比例子1中的片状负极外，后续步骤用和上述对比例子1中描述的相同方法完成，从而得到例子A的非水溶液电解质二次电池。例子B
含88.5％的固定碳且总膨胀系数为0％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的低膨胀中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在500℃的氧化气氛(在本例为空气)中煅烧压缩体0.5小时。接着，用惰性气氛(氮)代替氧化气氛，煅烧体在惰性气氛中在1,000℃下烧结3小时，从而获得直径16.0mm的烧结碳体，该烧结碳体具有1.72g/cm3的实际比重。用X射线衍射测量时，烧结体的(002)晶面间距d是3.66。
其次，除用上述烧结体作为负极代替对比例子1中的片状负极外，后续步骤用和上述对比例子1中描述的相同方法完成，从而得到例子B的非水溶液电解质二次电池。例子C
含88.5％的固定碳且总膨胀系数为0％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的低膨胀中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在600℃的氧化气氛(在本例为空气)中煅烧压缩体0.5小时。接着，用惰性气氛(氮)代替氧化气氛，煅烧体在惰性气氛中在1,000℃下烧结3小时，从而获得直径16.0mm的烧结碳体，该烧结碳体具有1.72g/cm3的实际比重。用X射线衍射测量时，烧结体的(002)晶面间距d是3.60A。
其次，除用上述烧结体作为负极代替对比例子1中的片状负极外，后续步骤用和上述对比例子1中描述的相同方法完成，从而得到例子C的非水溶液电解质二次电池。例子D
含88.5％的固定碳且总膨胀系数为0％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的低膨胀中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在700℃的氧化气氛(在本例为空气)中煅烧压缩体0.1小时。接着，用惰性气氛(氮)代替氧化气氛，煅烧体在惰性气氛中在1,000℃下烧结3小时，从而获得直径16.0mm的烧结碳体，该烧结碳体具有1.72g/cm3的实际比重。用X射线衍射测量时，烧结体的(002)晶面间距d是3.50。
其次，除用上述烧结作为负极代替对比例子1中的片状负极外，后续步骤用和上述对比例子1中描述的相同方法完成，从而得到例子D的非水溶液电解质二次电池。例子E
含88.5％的固定碳且总膨胀系数为0％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的粉末状低膨胀中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在300℃的氧化气氛(在本例为空气)中煅烧压缩体1小时。接着，用惰性气氛(氯)代替氧化气氛，煅烧在惰性气氛中在1,000℃下烧结3小时，从而获得直径16.0mm的烧结碳体，该烧结碳体具有1.75g/cm3的实际比重。用X射线衍射测量时，烧结体的(002)晶面间距d是3.66。
其次，除用上述烧结体作为负极代替对比例子1中的片状负极外，后续步骤用和上述对比例子1中描述的相同方法完成，从而得到例子E的非水溶液电解质二次电池。对比例子3
含88.5％的固定碳且总膨胀系数为0％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的低膨胀中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在800℃的氧化气氛(在本例为空气)中煅烧压缩体0.1小时。接着，用惰性气氛(氮)代替氧化气氛，煅烧体在惰性气氛中在700℃下烧结3小时，从而获得直径16.0mm的烧结碳体，该烧结碳体具有1.55g/cm3的实际比重。用X射线衍射测量时，烧结体的(002)晶面间距d是3.67。
其次，除用上述烧结体作为负极代替对比例子1中的片状负极外，后续步骤用和上述对比例子1中描述的相同方法完成，从而得到对比例子3的非水溶液电解质二次电池。对比例子4
除了用合成石墨作成的负电极代替片状负电极外，以同样方式重复对比例子1的步骤，从而得到对比例子4的非水溶液电解质二次电池。合成石墨具有2.26g/cm3的实际比重。当用X射线衍射测量时，合成石墨(002)晶面间距是3.36。
同时，在上述例子和对比例子中，用下面方法测量实际比重和(002)晶面间距。实际比重：
在玛瑙研钵中仔细研磨上述的烧结碳体或它的粉末。5克已磨细碳充满测量玻璃容器。用丁醇作溶剂，测量已磨细碳的实际比重。粉末X射线衍射测量：
在玛瑙研钵中仔细研磨上述的烧结碳体或它的粉末。已磨细碳放在测量玻璃板上，以形成约1mm厚的层。用铜靶测量已磨细碳的X射线衍射谱。为获得峰值，用相对于未校正频谱图上出现的特征曲线画一基线的图示方法确定峰值，从峰值计算(002)晶面的间距。
对各个例子和对比例子中制备的非水溶液电解质二次电池进行充/放电循环，其中，以充电电流1mA恒电流充电直到终止电压为4.2V，然后，以放电电流5mA恒电流放电直到终止电压为3.0V，相互比较上述充/放电循环得到的放电容量，结果如表1A和1B以及表2A和2B表示。
表1A负极的实际比重(g/ml)氧化处理温度(℃)最后处理温度 (℃)晶面间距(A)内阻(Ω)对比例子1 2.03 - - 3.46 20对比例子2 1.45 300 500 3.72 18对比例子3 1.55 800 700 3.67 15对比例子4 2.26 - - 3.36 12
表1B 充电容量 (mAh) 放电容量 (mAh) 充/放电效率 (％)对比例子1 57 28 49对比例子2 70 35 50对比例子3 70 30 43对比例子4 80 35 44
表2A负极的实际比重(g/ml)氧化处理温度(℃)最后处理温度(℃)晶面间距(A) 内阻 (Ω)例子1 1.80 300 1000 3.66 15例子2 1.79 300 950 3.67 15例子3 1.70 300 900 3.67 16例子4 1.65 300 800 3.67 16例子5 1.55 300 700 3.67 17例子6 1.50 300 600 3.70 17例子7 1.79 200 1000 3.66 15例子8 1.79 200 1000 3.66 17例子A 1.75 400 1000 3.66 14例子B 1.72 500 1000 3.66 14例子C 1.70 600 1000 3.60 15例子D 1.75 700 1000 3.50 14例子E 1.75 300 1000 3.66 15
表2B 充电容量 (mAh)放电容量 (mAh)充/放电效率 (％)例子1 60 42 70例子2 62 46 74例子3 65 49 75例子4 65 48 74例子5 67 48 72例子6 71 49 69例子7 60 42 70例子8 57 40 70例子A 60 42 70例子B 62 46 74例子C 64 47 73例子D 65 47 72例子E 60 42 70
从上述表中可以明显看出，本发明例子中的非溶液电解质二次电池的充/放电性能优于对比例子中的电池，可以认为这是因为在空气中的氧化处理部分削弱了碳素物的碳-碳键，引起碳素物中能吸入或掺入锂的位置数量增加，以致于真实比重下降。
具有较窄(002)晶面间距的碳素物质(负极活性材料)，例如对比例子4中的石墨，具有高的实际比重，以致于用此碳素物作为负极的电池的充/放电效率不足。而且，(002)晶面间距为3.71或更大负极活性材料，例如对比例子2中的，具有低的实际比重，以致于用此负极活性材料的电池的电极充电性能较差。另一方面，上述本发明获得的负极活性材料具有3.37至3.70的(002)晶面间距以及1.5至1.80g/ml的实际比重。这表明这些活性材料能吸入或掺入锂的位置数量增加并且具有高的电极充电性能。结果，用本发明的负极活性材料的电池提供了高的充/放电效率。本发明的负极活性材料的实际比重最好在1.55至1.79g/ml的范围中。
同时，从例子E可以明显看出，把粉末中间相碳在空气中氧化处理可以获得同样结果。然而，粉末中间相碳在温度低于先前对比例子4中的氧化处理温度中进行热处理时，用此负极活性材料的电池不能具有足够的充/放电效率。结果，希望在惰性气氛或真空中的热处理在温度高于先前的氧化处理温度中进行。
在上述例子中，仅使用一种中间相碳。然而，用其他种类的中间相碳可明显获得上述同样结果。
另外，虽然空气氧化用于上述例子中的碳素物质氧化处理，其他类型的氧化处理例如无机或有机酸处理、臭氧氧化处理、用象高锰酸钾或氯化钾的氧化机的氧化机氧化处理，或类似处理，也能获得同样结果。
LixMO2(这里M代表至少一种过渡金属)可适用于正极活性材料。然而，任何其他正极活性材料能用于本发明。
在上述例子中，使用硬币形的电池。然而，在使用方形电池的情况下，相信能获得同样结果。所以，本发明能用于象层叠型方电池、层叠型卡形电池、或类似物的各种电池制造。而且，仔细磨细烧结碳体并与联结剂混合，制备成正极的原始混合物。为制造柱形电池.把此原始混合物涂覆在带状电流集电器上。
其次，借助试验例子下面详细说明用作碳前体的中间相碳的总膨胀系数(体积膨胀系数)。试验例子P-1：
含85.5％的固定碳且总膨胀系数为62％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在1000℃下烧结压缩体3小时，从而获得烧结碳素物质。然而，该烧结碳素物质是非晶态，因而不能把该烧结碳素物质用于电池的制造。可以证实该烧结碳素物质的实际比重是1.90g/cm3。试验例子P-2：
含85.5％的固定碳且总膨胀系数为30％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在1000℃下烧结压缩体3小时，从而获得烧结碳素物质。然而，该烧结碳素物质是非晶态，因而不能用于电池的制造。可以证实该烧结碳素物质的实际比重是1.90g/cm3。试验例子P-3：
含85.5％的固定碳且总膨胀系数为20％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在1000℃下烧结压缩体3小时，从而获得直径16.0mm的烧结碳体。可以证实该烧结体的实际比重是1.80g/cm3。试验例子P-4：
含88.5％的固定碳且总膨胀系数为0％(在碳热膨胀实验中由膨胀计测量)的中间相碳在3吨压力下加工成直径16.5mm的压缩体。然后在1000℃下烧结压缩体3小时，从而获得直径16.0mm的烧结碳体。可以证实该烧结碳体的实际比重是1.79g/cm3。
上述试验例子P-1至P-4的结果如表3所示。
表3负极的实际比重(g/ml)总膨胀率烧结体的制造实验例子 P-1 1.90 62未获得实验例子 P-2 1.90 30未获得实验例子 P-3 1.90 20 获得实验例子 P-4 1.79 0 获得
从表3清楚看出，总膨胀系数为30％或更大的情况下，不可能从碳素物制造烧结体。因此，当使用总膨胀系数为20％或更低，最好为10％或更低的碳素物质时，能制造合适的烧结碳体。然而，为制备电极的原始混合物，在烧结碳体磨碎，然后与联结剂混合的情况下，其总膨胀系数不限制在此特定范围。在这种情况下，能使用具有更大膨胀系数的碳素物质制造本发明的非水溶液电解质二次电池。