碳材料、碳材料‑活性物质复合体、锂离子二次电池用电极材料及锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种可以提高锂离子二次电池的初期的充放电效率或循环特性的碳材料。一种碳材料，其用于锂离子二次电池用电极材料，其中，对所述碳材料5重量％和钴酸锂95重量％的混合物在压力13MPa下的体积电阻率进行了测定时，所述体积电阻率为0.7Ω·cm以下。

Electrode material and lithium ion battery with two carbon materials, carbon materials active substance complex, lithium ion secondary battery two

The present invention provides a carbon material that can improve the charge discharge efficiency or cycle characteristics of an early stage of a lithium ion two battery. A carbon material for lithium ion battery electrode material for two times, the volume resistivity of the carbon material mixture of 5 wt% and 95 wt% lithium cobalt oxide in 13MPa under pressure were measured, the volume resistivity is 0.7 ohms. Cm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳材料、碳材料-活性物质复合体、锂离子二次电池用电极材料及锂离子二次电池
本专利技术涉及一种碳材料、碳材料-活性物质复合体、锂离子二次电池用电极材料及该锂离子二次电池。
技术介绍
目前，为了可以谋求小型化及大容量化，广泛使用锂离子二次电池。锂离子二次电池中，广泛使用碳材料作为构成正极及负极的电极材料。例如，下述的专利文献1中公开有正极活性物质和石墨烯的复合体作为正极的电极材料。另外，下述的专利文献2、3中公开有微粒子和部分剥离型薄片化石墨的复合体作为负极电极材料。现有技术文献专利文献专利文献1:WO2014/115669A1专利文献2:专利5636135号公报专利文献3:日本特开2014-197524号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在锂离子二次电池的正极材料中，为了补偿活性物质的导电性，可使用导电助剂。这种导电助剂与活性物质及粘合剂树脂混合并涂布于集电体而使用。并且，在正极用途中，需要提高电极密度，因此，通常通过辊压进行处理而使用。但是，作为上述导电助剂，使用专利文献1那样的石墨烯的情况下，利用上述辊压进行处理时，有时活性物质从集电体剥离。这种剥离在粘合剂树脂的添加量少的情况下特别显著地产生。因此，需要增多粘合剂树脂的添加量，提高正极中所需要的电极密度困难。另外，在导电助剂中使用专利文献1那样的石墨烯的情况下，锂离子二次电池的初期的充放电效率或循环特性不充分。另外，专利文献2、专利文献3中记载有将部分剥离型薄片化石墨用于锂离子二次电池的电极。但是，只不过是记载了其用途及效果在负极材料的使员工。本专利技术的目的在于，提供一种可以提高锂离子二次电池的初期的充放电效率或循环特性的碳材料、碳材料-活性物质复合体及锂离子二次电池用电极材料以及具有由该碳材料-活性物质复合体或该锂离子二次电池用电极材料构成的电极的锂离子二次电池。用于解决技术问题的技术方案本专利技术的碳材料为用于锂离子二次电池用的电极材料的碳材料，其中，对所述碳材料5重量％和钴酸锂95重量％的混合物在压力13MPa下的体积电阻率进行了测定时，所述体积电阻率为0.7Ω·cm以下。在本专利技术的碳材料的某个特定方面，对所述碳材料5重量％和所述钴酸锂95重量％的混合物在压力13MPa下的体积电阻率进行了测定时，所述体积电阻率为0.5Ω·cm以下。在本专利技术的碳材料的另一特定方面，对所述碳材料5重量％和所述钴酸锂95重量％的混合物在压力38MPa下的体积电阻率进行了测定时，所述体积电阻率为0.4Ω·cm以下。在本专利技术的碳材料的其它特定方面，对所述碳材料3重量％和钴酸锂97重量％的混合物在压力38MPa下的体积电阻率进行了测定时，所述体积电阻率为0.04Ω·cm以下。在本专利技术的碳材料的进一步其它特定方面，对所述碳材料2重量％和钴酸锂98重量％的混合物在压力38MPa下的体积电阻率进行了测定时，所述体积电阻率为0.1Ω·cm以下。在本专利技术的碳材料的进一步其它特定方面，对所述碳材料1重量％和钴酸锂99重量％的混合物在压力38MPa下的体积电阻率进行了测定时，所述体积电阻率为5.5Ω·cm以下。在本专利技术的碳材料的进一步其它特定方面，通过拉曼分光法得到的拉曼光谱中，在将D带与G带的峰强度比设为D/G比时，D/G比为0.5以下。在本专利技术的碳材料的进一步其它特定方面，将由所述碳材料5重量％、钴酸锂92重量％、及聚偏二氟乙烯3重量％形成的片材的膜厚设为xμm，并将所述片材的体积电阻率设为yΩ·cm时，满足y＜0.1055e0.0169x(x≥60)。在本专利技术的碳材料的进一步其它特定方面，所述碳材料的BET比表面积(m2/g)为25m2/g以上且500m2/g以下。在本专利技术的碳材料的进一步其它特定方面，所述碳材料是使树脂通过接枝或吸附而固定于石墨或一次薄片化石墨而成的组合物中的树脂进行热分解而成的材料，所述碳材料具有石墨局部地剥离的结构。本专利技术的碳材料-活性物质复合体包含按照本专利技术构成的碳材料、和活性物质。本专利技术的碳材料-活性物质复合体优选所述活性物质为钴酸锂。本专利技术的碳材料-活性物质复合体优选所述碳材料的含量为0.5重量％以上且10重量％以下。本专利技术的碳材料-活性物质复合体优选为锂离子二次电池用的正极材料。在本专利技术的锂离子二次电池的广泛方面，具有由按照本专利技术构成的碳材料-活性物质复合体构成的电极。本专利技术的锂离子二次电池用电极材料为锂离子二次电池用的电极材料，其包含活性物质、含有碳材料的导电助剂、及粘合剂树脂，所述电极材料100重量％中所述导电助剂的比例为1重量％以上且10重量％以下，所述电极材料100重量％中所述粘合剂树脂的比例为1重量％以上且4重量％以下，将基于10mg/L浓度的亚甲基蓝的甲醇溶液的吸光度，与向该亚甲基蓝的甲醇溶液中添加所述碳材料并通过离心分离而得到的上清液的吸光度之差所测定的1g所述碳材料的亚甲基蓝吸附量(μ摩尔/g)设为y，将所述碳材料的BET比表面积(m2/g)设为x的情况下，比y/x为0.14以上，且碳材料的BET比表面积为25m2/g以上且500m2/g以下。在本专利技术的锂离子二次电池用电极材料的某个特定方面，所述碳材料是使树脂通过接枝或吸附而固定于石墨或一次薄片化石墨而成的组合物中的树脂进行热分解而成的材料，是具有石墨局部地剥离的结构且残留有一部分所述树脂的树脂残留部分剥离型薄片化石墨。在本专利技术的锂离子二次电池用电极材料的另一特定方面，电极密度相对于所述活性物质的比重(LiCoO2的情况下，比重2.0～2.6g/cm3)为0.8倍以上且1.5倍以下。在本专利技术的锂离子二次电池用电极材料的其它特定方面，所述活性物质为钴酸锂。在本专利技术的锂离子二次电池用电极材料的进一步其它特定方面，所述粘合剂树脂包含选自苯乙烯丁二烯橡胶、羧甲基纤维素、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺树脂、丙烯酸类树脂、缩丁醛树脂及它们的改性物中的至少1种。在本专利技术的锂离子二次电池用电极材料的进一步其它特定方面，为锂离子二次电池用的正极材料。在本专利技术的锂离子二次电池的其它广泛方面，具有由按照本专利技术构成的锂离子二次电池用电极材料构成的电极。专利技术的效果根据本专利技术，可以提供一种可以提高锂离子二次电池的初期的充放电效率或循环特性的碳材料、碳材料-活性物质复合体及锂离子二次电池用电极材料。另外，根据本专利技术，可以提供一种初期的充放电效率或循环特性优异的锂离子二次电池。附图说明图1是表示实施例1中得到的锂离子二次电池的正极的照片。图2是表示比较例1中得到的锂离子二次电池的正极的照片。图3是表示比较例2中得到的锂离子二次电池的正极的照片。图4是用于说明体积电阻率的测定方法的示意图。图5是表示实施例及比较例中得到的碳材料-活性物质复合体在各压力下的体积电阻率的图。图6是表示实施例及比较例中得到的辊压后的电极片的体积电阻率的图。图7是用于说明电极片的体积电阻率的测定方法的示意图。图8是表示实施例及比较例中制作的锂离子二次电池实验用电池的概略构成的分解立体图。图9是表示使用实施例及比较例中得到的正极制作的锂离子二次电池的充放电特性的图。图10是在实施例11和比较例10中，横轴表示正极片膜厚、纵轴用正极片的体积电阻率表示时的关系图。标记说明1…容器2…试样3…电极4…电极层5…集电体6…负极体7…正极体8…负极9…本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳材料，其用于锂离子二次电池用电极材料，其中，对所述碳材料5重量％和钴酸锂95重量％的混合物在压力13MPa下的体积电阻率进行了测定时，所述体积电阻率为0.7Ω·cm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.14 JP 2015-099003;2015.11.20 JP 2015-227491.一种碳材料，其用于锂离子二次电池用电极材料，其中，对所述碳材料5重量％和钴酸锂95重量％的混合物在压力13MPa下的体积电阻率进行了测定时，所述体积电阻率为0.7Ω·cm以下。2.如权利要求1所述的碳材料，其中，对所述碳材料5重量％和所述钴酸锂95重量％的混合物在压力13MPa下的体积电阻率进行了测定时，所述体积电阻率为0.5Ω·cm以下。3.如权利要求1或2所述的碳材料，其中，对所述碳材料5重量％和所述钴酸锂95重量％的混合物在压力38MPa下的体积电阻率进行了测定时，所述体积电阻率为0.4Ω·cm以下。4.如权利要求1～3中任一项所述的碳材料，其中，对所述碳材料3重量％和钴酸锂97重量％的混合物在压力38MPa下的体积电阻率进行了测定时，所述体积电阻率为0.04Ω·cm以下。5.如权利要求1～4中任一项所述的碳材料，其中，对所述碳材料2重量％和钴酸锂98重量％的混合物在压力38MPa下的体积电阻率进行了测定时，所述体积电阻率为0.1Ω·cm以下。6.如权利要求1～5中任一项所述的碳材料，其中，对所述碳材料1重量％和钴酸锂99重量％的混合物在压力38MPa下的体积电阻率进行了测定时，所述体积电阻率为5.5Ω·cm以下。7.如权利要求1～6中任一项所述的碳材料，其中，通过拉曼分光法得到的拉曼光谱中，在将D带与G带的峰强度比设为D/G比时，D/G比为0.5以下。8.如权利要求1～7中任一项所述的碳材料，其中，将由所述碳材料5重量％、钴酸锂92重量％、及聚偏二氟乙烯3重量％形成的片材的膜厚设为xμm，并将所述片材的体积电阻率设为yΩ·cm时，满足y＜0.1055e0.0169x(x≥60)。9.如权利要求1～8中任一项所述的碳材料，其中，所述碳材料的BET比表面积(m2/g)为25m2/g以上且500m2/g以下。10.如权利要求1～9中任一项所述的碳材料，其中，所述碳材料是使树脂通过接枝或吸附而固定于石墨或一次薄片化石墨而成的组合物中的树脂进行热分解而成的材料，所述碳材料具有石墨局部地剥离的...

【专利技术属性】
技术研发人员：和田拓也，增田浩树，笹川直树，中寿贺章，野里省二，
申请(专利权)人：积水化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP