提供一种接触电阻低并且导电性高的碳纤维，是满足以下条件的碳纤维。前述碳纤维的直径为0.5～6.5μm。前述碳纤维的长度为5～65μm。前述碳纤维具有隆起。前述碳纤维具有凸部。前述凸部的突出高度为20～300nm。前述凸部的数量为每1μm长度的碳纤维3～25个，前述长度是沿着碳纤维的长度。前述碳纤维具有碳黑。前述碳黑的一次粒径为21～69nm。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及碳纤维的技术。
技术介绍
碳纤维被用于各种领域。例如，用于二次电池(锂离子电池等)。在前述二次电池中，用作例如导电助剂。提出了以下的碳纤维(日本专利第4697901号，专利文献1)。前述碳纤维具有大直径部和小直径部。前述大直径部的直径为20nm～2μm。前述小直径部的直径为10nm～1μm。前述大直径部中的直径＞前述小直径部中的直径。前述专利文献1提出了以下的制造方法。前述方法包括分散液制作工序、静电纺丝工序和改性工序。根据需要，包括解布工序。前述分散液制作工序是制作含有沥青和树脂的分散液的工序。前述静电纺丝工序是对前述分散液进行静电纺丝的工序。通过本工序，制作不织布(由碳纤维前驱体制成的不织布)。前述改性工序是前述碳纤维前驱体(不织布)改性为碳纤维的工序。前述解布工序是使经过了前述改性工序的不织布(碳纤维制)解体的工序。还提出了采用离心纺丝来代替前述静电纺丝的技术(日本专利第5334278号，专利文献2)。还提出了采用湿法纺丝(或者干法纺丝)来代替前述静电纺丝的技术(日本专利第5510970号，专利文献3)。提出了以下的负极活性物质(日本专利第5376530号，专利文献4)。前述负极活性物质包括碳纤维和能够与锂形成合金的物质。前述物质设在前述碳纤维的表面。前述负极活性物质在装入电池以前进行锂离子的吸附解吸处理。专利文献专利文献1：日本专利第4697901号专利文献2：日本专利第5334278号专利文献3：日本专利第5510970号专利文献4：日本专利第5376530号
技术实现思路
前述专利文献1、2的碳纤维具有大直径部和小直径部。与直径相同的碳纤维相比，前述碳纤维的表面积大。但是，在将具有前述特征(具有大直径部和小直径部)的碳纤维用作导电助剂的情况下，纤维与纤维之间的接触电阻大。纤维与活性物质之间的接触电阻也大。难以大幅提高电池的充放率特性。在锂离子电池领域，希望电池高容量化。作为负极材料，关注硅(Si)类活性物质。作为正极材料，关注硫(S)类活性物质。前述硅(Si)类活性物质和硫(S)类活性物质不具有导电性。因此，需要导电助剂。前述活性物质伴随着充放电而体积变化大。因此，当反复充放电时，活性物质与导电助剂分离。其结果是，放电容量低。为了解决该问题，研究了硅类负极活性物质与碳纤维的复合化。例如，将金属硅通过溅射设置在碳纤维(不织布)(专利文献2)。该技术比将金属硅设在电极的方法好。但是，相对于充电容量(667mA/g)，放电容量(300mA/g)低。提出了将金属硅通过电化学处理设置在碳纤维表面的技术(专利文献4)。该技术的循环特性较佳。但是，放电容量(200mA/g)低。本专利技术所要解决的第一问题是提供一种接触电阻低并且导电性高的碳纤维。本专利技术所要解决的第二问题是提供一种适于用作电极材料的碳纤维。本专利技术提供一种碳纤维，满足以下条件一～条件四。条件一：前述碳纤维的直径为0.5～6.5μm前述碳纤维的长度为5～65μm前述碳纤维的直径＜前述碳纤维的长度条件二：前述碳纤维具有隆起。条件三：前述碳纤维具有凸部。前述凸部的突出高度为20～300nm前述凸部的数量为每1μm长度的碳纤维3～25个，前述长度是沿着碳纤维的长度条件四：前述碳纤维具有碳黑。较佳地，本专利技术提供一种碳纤维，满足前述条件一～条件四，以及以下条件五。条件五：前述碳纤维具有硅颗粒。前述硅颗粒的质量/(前述碳黑的质量+前述硅颗粒的质量)＝20～94％较佳地，本专利技术提供一种碳纤维，满足前述条件一～条件四，以及以下条件六。条件六：前述碳纤维具有硫颗粒。前述硫颗粒的质量/(前述碳黑的质量+前述硫颗粒的质量)＝20～94％本专利技术提供一种产品，包括碳纤维，前述碳纤维是上述碳纤维。本专利技术提供一种电气设备，包括上述碳纤维。本专利技术提供一种二次电池，包括负极，前述负极使用上述碳纤维制成。本专利技术提供一种二次电池，包括正极，前述正极使用上述碳纤维制成。本专利技术提供一种碳纤维材料制造方法，包括分散液制作工序、纺丝工序和改性工序，前述分散液制作工序是制作含有聚乙烯醇、一次粒径为21～69nm的碳黑和溶剂的分散液的工序，前述纺丝工序是从前述分散液制作具有碳纤维前驱体的纤维材料的工序，前述改性工序是前述碳纤维前驱体改性为碳纤维的工序。本专利技术的碳纤维材料制造方法，较佳地，前述碳黑相对于100质量份的前述聚乙烯醇为5～200质量份。本专利技术的碳纤维材料制造方法，较佳地，前述聚乙烯醇的聚合度为2200～4000，皂化值为75～90mol％。本专利技术的碳纤维材料制造方法，较佳地，还包括解布工序和分级工序，前述解布工序是使前述纤维材料解体的工序，前述分级工序是筛分直径为0.5～6.5μm、长度为5～65μm的碳纤维的工序。本专利技术的碳纤维材料制造方法，较佳地，前述分散液制作工序是还使用硅颗粒或者硫颗粒来制作分散液的工序，前述硅颗粒或者硫颗粒的粒径为0.05～3μm，前述硅颗粒或者硫颗粒的质量/(前述碳黑的质量+前述硅颗粒或者硫颗粒的质量)＝20～94％。本专利技术的碳纤维材料制造方法，较佳地，前述纺丝是拉伸纺丝。本专利技术的碳纤维材料制造方法，较佳地，前述纺丝是离心纺丝。本专利技术的碳纤维材料制造方法，较佳地，前述纺丝是静电纺丝。得到接触电阻低、导电性高的碳纤维。当将本专利技术的碳纤维用作锂离子电池的负极活性物质时，能够抑制硅颗粒与碳纤维(导电助剂)的分离。当将本专利技术的碳纤维用作锂离子电池的正极活性物质时，能够抑制硫颗粒与碳纤维(导电助剂)的分离。得到耐久性(反复充放电的特性，循环特性)优异的电极材料。附图说明图1是离心纺丝装置的概要侧视图。图2是离心纺丝装置的概要俯视图。图3是拉伸纺丝装置的概要图。图4是碳纤维的模式图。图5是SEM照片。图6是SEM照片。图7是放电特性图。图8是SEM照片。图9是SEM照片。图10是SEM照片。图11是SEM照片。图12是X射线衍射图。图13是放电特性图。图14是SEM照片。图15是SEM照片。图16是放电特性图。图17是TEM照片。图18是SEM照片、碳的图和硅的图。具体实施方式第一专利技术是碳纤维。前述碳纤维满足以下条件一～条件四。较佳地，还满足以下条件五(或者条件六)。条件一：前述碳纤维的直径为0.5～6.5μm，前述碳纤维的长度为5～65μm，前述碳纤维的直径＜前述碳纤维的长度。条件二：前述碳纤维具有“隆起”。条件三：前述碳纤维具有凸部，前述凸部的突出高度为20～300nm，前述凸部的数量为每1μm长度(沿着碳纤维的长度)的碳纤维3～25个。条件四：前述碳纤维具有碳黑。条件五：前述碳纤维具有硅颗粒，前述硅颗粒的质量/(前述碳黑的质量+前述硅颗粒的质量)＝20～94％。条件六：前述碳纤维具有硫颗粒，前述硫颗粒的质量/(前述碳黑的质量+前述硫颗粒的质量)＝20～94％。在具有前述硅颗粒的情况下，作为锂离子电池负极材料的容量增加。在具有前述硫颗粒的情况下，作为锂离子电池正极材料的容量增加。前述硅颗粒(前述硫颗粒)不具有导电性。前述碳纤维具有碳黑(具有导电性的碳黑)。因此，前述碳纤维具有导电性。前述碳纤维是高容量的活性物质。前述碳纤维呈纤维形状，因而与球状相比容易保持与周围物质的导电性。即使因为充放电而体积变化大，循环特性也难以降低。第二发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种碳纤维，满足以下条件一～条件四，条件一：前述碳纤维的直径为0.5～6.5μm，前述碳纤维的长度为5～65μm，前述碳纤维的直径＜前述碳纤维的长度，条件二：前述碳纤维具有隆起，条件三：前述碳纤维具有凸部，前述凸部的突出高度为20～300nm，前述凸部的数量为每1μm长度的碳纤维3～25个，前述长度是沿着碳纤维的长度，条件四：前述碳纤维具有碳黑。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.04 JP PCT/JP2016/0609871.一种碳纤维，满足以下条件一～条件四，条件一：前述碳纤维的直径为0.5～6.5μm，前述碳纤维的长度为5～65μm，前述碳纤维的直径＜前述碳纤维的长度，条件二：前述碳纤维具有隆起，条件三：前述碳纤维具有凸部，前述凸部的突出高度为20～300nm，前述凸部的数量为每1μm长度的碳纤维3～25个，前述长度是沿着碳纤维的长度，条件四：前述碳纤维具有碳黑。2.根据权利要求1所述的碳纤维，其特征在于，还满足以下条件五：前述碳纤维具有硅颗粒，前述硅颗粒的质量/(前述碳黑的质量+前述硅颗粒的质量)＝20～94％。3.根据权利要求1所述的碳纤维，其特征在于，还满足以下条件六：前述碳纤维具有硫颗粒，前述硫颗粒的质量/(前述碳黑的质量+前述硫颗粒的质量)＝20～94％。4.一种碳纤维材料制造方法，包括分散液制作工序、纺丝工序和改性工序，前述分散液制作工序是制作含有聚乙烯醇、一次粒径为21～69nm的碳黑和溶剂的分散液的工序，前述纺丝工序是从前述分散液制作具有碳纤维前驱体的纤维材料的工序，前述改性工序是前述碳纤维前驱体改性为碳纤维的工序。5.根据权利要求4所述的碳纤维材料制造方法，其特征在于，前述碳黑相对于100质量份的前述聚乙烯醇为5～200质量份。6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：北野高广，
申请(专利权)人：太克万株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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