含有炭黑的浆料、电极糊剂、电极的制造方法和二次电池的制造方法技术

提供一种含有炭黑的浆料，其可利于减少二次电池的内阻。一种浆料，其为至少含有炭黑和分散介质的浆料，该浆料中的炭黑浓度为5质量％以上且25质量％以下，并且在以激光衍射/散射法测得的炭黑的体积基准的粒度的频率分布中，将粒径0.6μm以上的炭黑的体积浓度设为x(％)、将粒径0.3μm以上且低于0.6μm的炭黑的体积浓度设为y(％)、将粒径低于0.3μm的炭黑的体积浓度设为100

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含有炭黑的浆料、电极糊剂、电极的制造方法和二次电池的制造方法


[0001]本专利技术涉及含有炭黑的浆料。另外，本专利技术涉及电极糊剂、电极的制造方法、和二次电池的制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，电子设备的小型便携化推进，伴随于此对于附带的电池也需要小型化、轻量化。作为具体的性能，要求尽量增大电池的单位体积和单位质量的能量密度。在通常用于便携设备的二次电池中，单位质量和单位体积的能量密度大的二次电池为锂离子二次电池，作为智能型移动电话和平板电脑型个人电脑等小型民生用设备的电源被广泛使用。另外，锂离子二次电池作为电动汽车和混合动力汽车用的电池、进而家庭用蓄电池的应用也正在增加，预计对中型/大型的锂离子二次电池的需要会增大。
[0003]以往，锂离子二次电池的正极通过将含有正极活性物质、导电材料和粘结剂的电极糊剂涂覆于集电体而制造。作为正极活性物质，使用有钴酸锂、锰酸锂等含锂复合氧化物。活性物质本身缺乏导电性，因此，为了赋予导电性，进行了如下操作：添加结构体(多个一次颗粒熔接而成的结构：一次聚集体)发达的炭黑、或各向异性的、晶体发达的石墨等导电材料(专利文献1)。
[0004]导电材料的基本作用在于，对不具有导电性的活性物质赋予导电性，防止充放电时电极活性物质重复膨胀收缩而使导电性受损。因此，制作电极时，重要的是，作为导电材料使用的炭黑的结构体的大小被控制在某个范围内。控制不充分的情况下、活性物质间的分散差的情况下，产生如下问题：无法充分得到活性物质与炭黑的接触，变得无法确保导电通路，无法充分发挥作为活性物质的含锂复合氧化物的性能。作为结果，电极内局部地出现导电性差的部分，活性物质无法被有效地利用，成为放电容量降低、电池的寿命变短的原因。
[0005]因此，专利文献2中，为了改善浆料中的炭黑的分散性，进行了如下方法：在作为分散剂的聚乙烯吡咯烷酮的存在下，利用高压喷磨机使炭黑以亚微米级分散于溶剂。根据专利文献2，记载了如下方案：通过将分散状态稳定的炭黑用于正极，从而可以得到高容量、且循环特性优异的锂离子二次电池。
[0006]专利文献3中记载了，锂离子二次电池用正极中，分散稳定性和少量添加即可发挥优异的导电性的导电材料。具体而言，提出了一种炭黑浆料，其特征在于，其是将N
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甲基
‑2‑
吡咯烷酮作为分散介质、使平均粒径0.1～1μm的炭黑以3～30质量％的比率悬浮于该分散介质，且添加乙烯吡咯烷酮系聚合物0.1～10质量％而成的。专利文献3的实施例中记载了通过激光衍射/散射分光法而求出的平均粒径为0.3μm的炭黑，示出使用该炭黑作为正极的导电材料而制作的锂离子二次电池的放电容量高。
[0007]专利文献4中，为了确保良好的分散性和导电性，提出了一种导电材料分散液，其含有：平均一次粒径为40nm以下且平均分散粒径为400nm以下的炭黑、或平均外径为30nm以
下且分散而非聚集的碳纳米管；并且，其含有：分散剂，其为非离子性分散剂。专利文献4中，将使用该导电材料分散液而制作的电极糊剂涂布于铝箔上后测定电阻，从而研究了导电性。
[0008]专利文献5中记载了如下方案：使用含有炭黑、作为分散剂的聚乙烯醇和作为溶剂的N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮的炭黑分散液，将炭黑的比表面积、以及皂化度为60～85mol％的聚乙烯醇的添加量控制在规定的范围内，从而电池电极复合材料层的表面电阻和50个循环后的容量维持率变得良好。
[0009]专利文献6中示出：用粒径和体积频率来限定使用了粒状的乙炔黑的正极导电材料糊剂的分散状态，可以改善电池的直流电阻值和功率特性。
[0010]专利文献7中，为了提供少量添加即可大幅改善锂离子二次电池用的大电流放电特性的炭黑，提出了一次颗粒的平均粒径为20nm以下、且挥发成分为0.20％以下的锂离子二次电池用炭黑。
[0011]专利文献8中提出了导电性赋予能力和分散性优异的粉状炭黑组合物。具体而言，记载了一种粉状炭黑组合物，其含有一次粒径20～30nm的炭黑粉末90～99质量％和多胺聚合物10～1质量％，所述粉状炭黑组合物的BET比表面积为110～150m2/g、且DBP吸收量为190～230ml/100g。
[0012]现有技术文献
[0013]专利文献
[0014]专利文献1：日本特开2008
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227481号公报
[0015]专利文献2：日本特开2004
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281096号公报
[0016]专利文献3：日本特开2003
‑
157846号公报
[0017]专利文献4：日本特开2011
‑
70908号公报
[0018]专利文献5：国际公开2014/132809号公报
[0019]专利文献6：日本特开2013
‑
109852号公报
[0020]专利文献7：日本特开2014
‑
194901号公报
[0021]专利文献8：日本特开2018
‑
62545号公报

技术实现思路

[0022]专利技术要解决的问题
[0023]如此，以往提出了通过改善电极中的作为导电材料的炭黑的分散性、或控制粒径，从而可以改善电池特性。然而，以往关于炭黑的特性与二次电池的内阻的关系，未进行充分的研究。即使提高电极的导电性，内阻也未必会降低，尚且留有未阐明的部分。二次电池的内阻随着电池大型化而电流量增加，成为很大的问题，因此，如果可以阐明对减少二次电池的内阻有效的炭黑的实施方式将是有利的。
[0024]本专利技术是鉴于上述情况而作出的，一实施方式中，其课题在于，提供一种含有炭黑的浆料，其可利于减少二次电池的内阻。另外，本专利技术的一实施方式中，其课题在于，提供：含有这种浆料的电极糊剂。另外，本专利技术的进而另一实施方式中，其课题在于，提供：使用这种电极糊剂的电极的制造方法。另外，本专利技术的课题在于，提供：包括实施这种电极的制造方法的二次电池的制造方法。
[0025]用于解决问题的方案
[0026]本专利技术人为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现：为了显著地减少电池的内阻，仅凭借使炭黑微细化为亚微米级是不够的，有效的是，使用将粒径0.6μm以上的炭黑、粒径0.3μm以上且低于0.6μm的炭黑、和粒径低于0.3μm的炭黑的体积浓度分别适当控制的浆料来制作电极糊剂。本专利技术是基于上述见解而完成的，如以下示例。
[0027][1][0028]一种浆料，其为至少含有炭黑和分散介质的浆料，
[0029]该浆料中的炭黑浓度为5质量％以上且25质量％以下，并且
[0030]在以激光衍射/散射法测得的炭黑的体积基准的粒度的频率分布中，将粒径0.6μm以上的炭黑的体积浓度设为x(％)、将粒径0.3μm以上且低于0.6μm的炭黑的体积浓度设为y(％)、将粒径低于0.3μm的炭黑的体积浓度设为100
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种浆料，其为至少含有炭黑和分散介质的浆料，该浆料中的炭黑浓度为5质量％以上且25质量％以下，并且在以激光衍射/散射法测得的炭黑的体积基准的粒度的频率分布中，将粒径0.6μm以上的炭黑的体积浓度设为x(％)、将粒径0.3μm以上且低于0.6μm的炭黑的体积浓度设为y(％)、将粒径低于0.3μm的炭黑的体积浓度设为100
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(x+y)(％)时，满足10≤x≤70、30≤y≤90、0≤100
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(x+y)≤30。2.根据权利要求1所述的浆料，其中，以激光衍射/散射法测得的炭黑的体积基准的粒度的累积分布中的累积50％粒度(D50)为0.40～0.85μm。3.根据权利要求1或2所述的浆料，其中，以激光衍射/散射法测得的炭黑的体积基准的粒度的累积分布中的累积90％粒度(D90)为1.0～30.0μm。4.根据权利要求1～3中任一项所述的浆料，其中，含有N
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甲基
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吡咯烷酮作为分散...

【专利技术属性】
技术研发人员：与田晃，永井达也，伊藤哲哉，
申请(专利权)人：电化株式会社，
类型：发明
国别省市：