制造导电材料的方法、由此制造的导电材料和包含所述导电材料的锂二次电池技术

本发明专利技术涉及导电材料制造方法和包含使用所述方法制造的导电材料的锂二次电池，并且所述导电材料制造方法包括除去导电材料中金属杂质的步骤，所述步骤通过向含有金属杂质的导电材料照射微波，以将所述金属杂质转化为金属氧化物。通过将在导电材料中含有的金属杂质转化为在电池的工作电压下是惰性的并且在电解质溶液中不溶出的金属氧化物，通过所述制造方法制造的导电材料可以提高电池的性能特性，特别地是其容量和寿命特性，而不存在金属杂质溶出和由此导致的低压下电池损坏的担忧。

Method of manufacturing conductive material, conductive material produced thereby, and lithium secondary battery comprising the same

The invention relates to a lithium secondary battery two conductive material and manufacturing method includes making use of the method, and the conductive material manufacturing method comprises conductive material in metal impurity removal steps, the steps through the conductive material to microwave irradiation containing metal impurities, the metal impurities into metal oxide. The metal impurities contained in conductive material in the transformation in the working voltage of the battery is inert and metal oxide in the electrolyte solution is not dissolved, making conductive material manufacturing method can improve the performance characteristics of the battery by said, especially the capacity and life characteristics, without the presence of metal impurities dissolved and the resulting low pressure battery damage concerns.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请要求于2014年11月3日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2014-151273号的优先权和权益，其全部内容通过参考并入本文中。本专利技术涉及一种制造导电材料(conductor)的方法、由此制造的导电材料以及包含所述导电材料的锂二次电池，所述方法能够防止电池中由金属杂质引起的在低电压下产生缺陷。
技术介绍
随着近来对移动电子装置的需求的爆炸式增长，对二次电池的需求也已经增加。另外，随着电子装置变得更高功能和更小，二次电池也被要求在高功能的同时更小并且改造为各种形状。例如，在膝上型计算机的情况下，二次电池的尺寸极大地影响膝上型计算机的厚度，因此，为了减小膝上型计算机的厚度，已经进行了高容量和高性能的尝试、以及电池形状的结构变化。二次电池通常具有其中锂电解质浸渍在由包含锂过渡金属氧化物作为电极活性材料的正极(positiveelectrode)、包含碳类活性材料的负极(negativeelectrode)和隔膜形成的电极组件中的结构。通过在铝箔上涂布包含锂过渡金属氧化物的正极混合物来制造正极，并且通过在铜箔上涂布包含碳类活性材料的负极混合物来制造负极。另外，为了提高活性材料的导电性，通常在正极和负极中添加导电材料。这种导电材料包括：石墨如天然石墨或人造石墨；碳类材料如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑和热裂法炭黑，且在一些情况下，使用导电纤维如碳纤维和金属纤维等。特别地，二次电池的寿命性能随着其成分由于各种原因劣化而降低，且主要原因之一是由于导电材料中包含的金属杂质混入电池中。具体地，导电材料中包含的诸如铁(Fe)的金属杂质在锂二次电池的工作电压范围即约3.0V～4.5V下反应，并溶解在电解液中，且溶解的金属杂质以金属形式再次沉淀在负极中。如上所述沉淀的金属透过隔膜并与产生低电压缺陷的正极短路，这导致二次电池的容量性能和寿命性能下降，并且破坏电池实现作为电池的作用。这种低电压缺陷仅在成品阶段是可辨识的，因此制造损失是严重的。因此，持续地要求在制造二次电池中防止杂质、特别是金属杂质混入方面进行研究。
技术实现思路
技术问题鉴于上述，本专利技术的一个技术方面是提供一种制造导电材料的方法、和使用所述方法制造的导电材料，所述方法能够防止金属杂质的溶出并从而防止电池中在低压下出现缺陷，并且提高电池性能性质，特别是容量和寿命性能。本专利技术的另一技术方面在于提供包含使用如上所述制造方法制造的导电材料的一种电极、一种锂二次电池、一种电池模块和一种电池组。然而，在本专利技术中实现的技术方面不限于上述方面，并且本领域技术人员从以下描述将清楚地理解本文中未描述的其它方面。技术方案本专利技术的一个实施方式提供一种制造导电材料的方法，所述方法包括通过对包含金属杂质的导电材料照射微波并将所述金属杂质转化为金属氧化物来除去导电材料中的金属杂质。本专利技术的另一个实施方式提供一种使用上述方法制造的导电材料。本专利技术的还另一个实施方式提供包含所述导电材料的锂二次电池用电极。此外，本专利技术的另一个实施方式提供一种锂二次电池，所述锂二次电池包含正极、负极、设置在正极与负极之间的隔膜、和非水电解质，其中所述正极和所述负极中至少一者包含所述导电材料。此外，本专利技术的另一个实施方式提供包含所述锂二次电池作为单元电池的一种电池模块和一种电池组。下面在实施本专利技术的方式中对本专利技术实施方式的其他方面进行说明。有益效果根据本专利技术的制造导电材料的方法，在不使导电材料发生变化的条件下通过微波处理选择性地仅将包含在导电材料中的金属杂质转化为在二次电池的工作电压下呈惰性且在电解液中不溶出的金属氧化物，并因此，能够防止在电池工作电压范围内金属杂质在导电材料中溶出并由此防止在低压下出现缺陷，并且提高电池性能性质，特别是容量和寿命性能。另外，制造导电材料的方法能够在不考虑电池类型的条件下使用，所述电池类型包括聚合物、方型或圆筒型，且在所述制造方法中，通过微波处理除去金属杂质的过程比热烧成或化学反应更容易地控制反应条件，并且由于反应时间短而表现出优异的可加工性。附图说明本说明书中的附图示出了本专利技术的优选实施方式，并且与上述本专利技术的内容一起用于进一步阐释本专利技术的技术理念，并因此，本专利技术不应解释为限于附图中所述的内容。图1是显示试验例1中包含金属杂质的SuperPTM在微波照射之前的热重分析结果的图。图2是显示试验例1中包含在SuperPTM中的Fe粉末在微波照射之前的热重分析结果的图。图3是显示试验例1中包含在SuperPTM中的Cu粉末在微波照射之前的热重分析结果的图。图4是显示试验例1中包含在SuperPTM中的FeS粉末在微波照射之前的热重分析结果的图。图5是显示试验例2中包含在SuperPTM中的Fe粉末在微波照射之前和之后的X射线衍射分析结果的图。图6是显示试验例2中包含在SuperPTM中的FeS粉末在微波照射之前和之后的X射线衍射分析结果的图。图7是显示试验例2中包含在SuperPTM中的Cu粉末在微波照射之前和之后的X射线衍射分析结果的图。图8是显示试验例2中包含在SuperPTM中的Zn粉末在微波照射之前和之后的X射线衍射分析结果的图。图9是显示试验例3中Fe金属和Fe氧化物的氧化电位测量结果的图。具体实施方式下文中，为了阐明本专利技术，将更详细地对本专利技术进行说明。在本说明书和权利要求书中使用的术语或单词不应解释为限于公共或字典的定义，并且应在本专利技术人可以适当地对术语的概念进行定义以便以最佳可能的方式描述本专利技术的原则基础上来解释为与本专利技术的技术理念相对应的含义和概念。本专利技术提供一种导电材料，所述导电材料通过利用微波照射对包含金属杂质的导电材料进行热处理将导电材料中的金属杂质转化为在电池工作电压范围内呈惰性并且不溶于电解液中的稳定金属氧化物，从而能够防止负极中的金属杂质溶出并由此防止电池中发生低压缺陷，并且提高电池性能性质，特别是容量和寿命性能。换言之，根据本专利技术一个实施方式的制造导电材料的方法包括通过将微波照射在包含金属杂质的导电材料上将金属杂质转化成金属氧化物，即所述金属杂质的氧化物，来除去导电材料中的金属杂质。在制造导电材料的方法中，导电材料用于向二次电池的电极提供导电性，并且没有特别限制，只要其具有导电性而在相应的二次电池中不诱发化学变化即可。其具体实例可包括：碳类材料如天然石墨、人造石墨、石墨化碳纤维、无定形碳、软木、炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑、热裂法炭黑、丹卡黑(dencablack)、SuperP、SuperC、碳纤维、碳纳米管或活性炭；针状或枝状导电晶须如氧化锌晶须、碳酸钙晶须、二氧化钛晶须、氧化硅晶须、碳化硅晶须、硼酸铝晶须、硼酸镁晶须、钛酸钾晶须、氮化硅晶须、碳化硅晶须或氧化铝晶须；导电金属氧化物如氧化钛；或导电聚合物如聚亚苯基衍生物等，并且这些可以作为一种单独使用、或者作为两种或更多种的混合物使用。更具体地，导电材料可以是碳类材料，并且还更具体地，包含选自如下中的任一种或者两种或更多种以在导电材料制造过程中具有稳定性并且通过将所述导电材料用于电池中而获得更优异的改善效果：炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑、热裂法炭黑、丹卡黑、SuperP、SuperC、碳纤维、碳纳米管和活性炭。此外，导电材料不可避免地包含在制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造导电材料的方法，所述方法包括通过对包含金属杂质的导电材料进行微波照射而将所述金属杂质转化成金属氧化物，由此将导电材料中的金属杂质除去。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.03 KR 10-2014-01512731.一种制造导电材料的方法，所述方法包括通过对包含金属杂质的导电材料进行微波照射而将所述金属杂质转化成金属氧化物，由此将导电材料中的金属杂质除去。2.根据权利要求1所述的制造导电材料的方法，其中通过照射具有1kHz～50kHz的频率和400W～2000W的输出的微波20秒以下来实施所述微波照射。3.根据权利要求1所述的制造导电材料的方法，其中在由微波照射导致的350℃～600℃的温度下在将包含所述金属杂质的所述导电材料热氧化的条件下实施微波照射。4.根据权利要求1所述的制造导电材料的方法，其中所述金属杂质包含选自如下中的任一种、两种或更多种：金属、其合金和硫化物，且所述金属是选自如下中的任一种：铁、铜、锌、钙、钛和铬，且所述合金包含选自如下中的两种或更多种元素：铁、铜、锌、钙、钛和铬。5.根据权利要求1所述的制造导电材料的方法，其中所述金属杂质包含选自如下中的任一种、两种或更多种：铁、铜、锌、钙、钛、铬和硫化铁。6.根据权利要求1所述的制造导电材料的方法，其中所述导电材料是碳类材料。7.根据权利要求1所述的制造导电材料的方法，其中所述金属氧化物是所述金属杂质的氧化物，所述金属杂质包含选自如下中的任一种、两种或更多种：金属、其合金和硫化物。8.根据权利要求1所述的制造导电材料的方法，其中所述金属氧化物包含选自如下中的任一种、或者两种或更多种的混合物：氧化铁、硫化铁氧化物、氧化铜、氧化锌...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳志勋，金东明，金奇泰，赵来焕，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR