导电性片制造技术

本发明专利技术提供一种导电性片，其特征是，在高分子基质中，以整体的０．０１～３０．０质量％的比例含有由外径１５～１００ｎｍ的碳纤维构成的三维网络状的碳纤维结构体，上述碳纤维结构体具有以上述碳纤维伸出多条的形态将该碳纤维相互结合的粒状部，并且该粒状部是在上述碳纤维的生长过程中形成的。所述导电性片在具有良好的覆膜强度的同时，能够发挥高导电性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种新型的导电性片。具体来说，本专利技术涉及一种导电 性及机械强度优异的、被作为二次电池用隔板、燃料电池用隔板、电容 器用电极片、电子部件包装用片等使用的导电性片。
技术介绍
一般来说，在锂离子电池等二次电池中，为了实现电池内的电连接， 具有在正极集电体与正极层(正极活性物质层)之间、在负极集电体与负极层(负极活性物质层)之间夹设隔板(导电性片)的结构。另外， 固体高分子型燃料电池例如是通过将由高分子固体电解质、气体扩散电极、催化剂、隔板构成的单电池单元层叠而构成的，而在用于将单电池 单元分隔的隔板中，通常形成有用于供给燃料气体(氢等)和氧化剂气 体(氧等)并将所产生的水分(水蒸气)排出的流路，对于隔板，由于 要求能够将这些气体完全分离的高的气体不透过性，并且为了减小内部 电阻而要求高的导电性，因此由导电性片构成。另外，双电荷层电容器具有将由活性碳等制成的一对正极和负极的 极化性电极(也简称为电极)在含有电解质离子的溶液中夹隔着隔板相 面对的结构，具有可以快速充放电、对过充放电耐受性强、由于不伴有 化学反应而寿命长、可以在很宽的温度范围内使用、由于不含有重金属 而在环境方面优良等在电池组中没有的特性， 一直以来被用于存储器后 备电源等中，作为此种双电荷层电容器的电极也使用导电性片。另外，为了防止IC、 LSI等各种电子部件的保存、输送时的静电破 坏，作为这些电子部件的包装用片也使用导电性片。除了上述的以外，导电性片还被作为例如各种电极构件，如使用静 等而广泛使用。以往，作为此种导电性片，使用在有机高分子材料中配合碳黑、石墨粉末等碳质物质、金属粉等导电性赋予剂并成形为片状的物质。但是，在这些导电性片中，作为导电性赋予剂的碳材料或金属粉在 有机高分子基质中的分散性差，为了获得规定的导电性，需要比较大量 的添加，由此就有片的机械强度、柔软性等物性不够充分的问题。另外，专利文献1中，公开有如下的导电性片，其在电绝缘性高分子材料中含有5重量。/。以上的直径为0.0035 ~ 0.5nm、长度在直径的至 少5倍以上的中空状碳纳米纤维，该导电性片的厚度在10nm~200nm。构成碳纳米纤维的石墨层通常来说具有规则齐整的六元环排列结 构，是具有其特异性的电性质并且具有在化学、机械及热方面稳定的性 质的物质。所以，如果可以通过将此种微细碳纤维分散配合在高分子基 质中，来产生如前所述的物性，则可以期待发挥优异的特性。但是，另一方面，此种碳纳米纤维在生成时刻已经成为块，其凝聚 性很高。所以，如果像专利文献l那样将其直接使用，则有可能在基质 中不会进行分散，呈现出局部地凝聚的状态，造成性能不良。所以，在 想要使高分子基质发挥规定的导电性的情况下，现在仍然需要比较多的 添加量。专利文献l:特开平3 - 55709号公净艮
技术实现思路
所以，本专利技术的课题在于，提供一种含有作为导电性赋予剂具有理 想的物性、利用少量的添加就可以不损害基质特性地改善电特性的新型 结构的碳纤维结构体的导电性片。为了解决上述课题，本专利技术人等进行了深入研究，结果发现，为了 用很少的添加量也可以发挥足够的电特性提高效果，有效的做法是，使 用尽可能微细的碳纤维，并且将这些碳纤维一条一条地不分散地相互牢 固地结合，以稀疏的结构体保持于基质中，另外碳纤维自身的一条一条 是尽量缺陷少的材料，从而形成了本专利技术。即，解决上述课题的本专利技术是一种导电性片，其特征是，在高分子 基质中，以整体的0.01 ~ 30.0质量％的比例含有由外径15~100nm的4碳纤维构成的三维网络状的碳纤维结构体，上述碳纤维结构体具有以上 述碳纤维伸出多条的形态将该碳纤维相互结合的粒状部，并且该粒状部 是在上述碳纤维的生长过程中形成的。本专利技术还给出一种导电性片，其特征是，上述碳纤维结构体以拉曼分光分析法测定的Id/Ig在0.2以下。本专利技术还给出一种导电性片，其中，上述碳纤维结构体是使用分解 温度不同的至少两种以上的碳化合物作为碳源生成的。本专利技术还给出一种导电性片，其被作为电极材料使用。本专利技术还给出一种导电性片，其被作为防静电材料使用。本专利技术中，由于碳纤维结构体具有如下形状如上所述以三维网络 状配置的微细直径的碳纤维利用在上述碳纤维的生长过程中形成的粒 状部而相互牢固地结合，上述碳纤维从该粒状部中伸出多条，因此在片 的高分子基质中，该碳纤维结构体仍然保留稀疏的结构，具有高分散性， 即使是很少量的添加量，也可以在基质中以均一的扩散来配置微细的碳 纤维。如此，本专利技术的导电性片中，即使通过比较微量地配置上述的碳 纤维结构体，也可以在片的高分子基质整体中均一地分散分布微细的碳 纤维，因此就可以在基质整体中形成良好的导电性通道，提高导电性， 另外对于机械特性、热特性等方面，通过在基质整体中到处都配置由微 细碳纤维构成的填料，也可以实现特性提高。附图说明图1是本专利技术的导电性片中所用的碳纤维结构体的中间体的SEM 照片。图2是本专利技术的导电性片中所用的碳纤维结构体的中间体的TEM 照片。图3是本专利技术的导电性片中所用的碳纤维结构体的SEM照片。图4A、图4B分别是本专利技术的导电性片中所用的碳纤维结构体的 TEM照片。图5是本专利技术的导电性片中所用的碳纤维结构体的SEM照片。图6是本专利技术的导电性片中所用的碳纤维结构体及该碳纤维结构体 的中间体.的X射线衍射图。图7是本专利技术的导电性片中所用的碳纤维结构体及该碳纤维结构体 的中间体的拉曼分光分析图。图8是表示本专利技术的实施例中碳纤维结构体的制造中所用的生成炉 的概略构成的图。符号说明1 生成炉2 导入喷口3 碰撞部4 原料气体供给口 a 导入喷口的内径 b 生成炉的内径c 碰撞部的内径d 从生成炉的上端到原料混合气体导入口的距离e 从原料混合气体导入口到碰撞部的下端的距离f 从原料混合气体导入口到生成炉的下端的距离具体实施例方式本专利技术的导电性片的特征是，以整体的0.01 ~ 30.0质量％的比例含 有如后所述的具有规定结构的三维网络状的碳纤维结构体。本专利技术中所用的碳纤维结构体例如如图3所示的SEM照片或图4A 及图4B中所示的TEM照片中所看到的那样，是由外径15~100nm的 碳纤维构成的三维网络状的碳纤维结构体，其特征是，上述碳纤维结构 体具有以上述碳纤维伸出多条的形态将该碳纤维相互结合的粒状部。将构成碳纤维结构体的碳纤维的外径设为15~100nm的范围是因 为，如果外径小于15nm，则不会如后所述地使碳纤维的截面成为多角 形状，另一方面，在碳纤维的物性上，直径越小，则每单位量的条数就越会增加，并且碳纤维在轴向上的长度也变长，可以得到高导电性，如果具有超过100nm的外径，则不适于用作被作为改性剂、添加剂配置 到树脂等基质中的碳纤维结构体。而且，作为碳纤维的外径，特别是处 于20 70nm的范围内是更好的。在该外径范围的碳纤维，且筒状石墨 烯(graphene)片沿轴垂直方向层叠而得的碳纤维、即属于多层的碳纤 维，难以弯曲，被赋予弹性，即被赋予即使在变形后也会恢复原来的形 状的性质，因此即使在暂时地将碳纤维结构体压缩后，也很容易在配置 于树脂等基质中后形成稀疏的结构。而且，如果在2400n以上进行退火处理，则所层叠的石墨烯片的晶 面间距变窄，真密度从1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电性片，其特征是，在高分子基质中，以整体的０．０１～３０．０质量％的比例含有由外径１５～１００ｎｍ的碳纤维构成的三维网络状的碳纤维结构体，上述碳纤维结构体具有以上述碳纤维伸出多条的形态将该碳纤维相互结合的粒状部，并且该粒状部是在上述碳纤维的生长过程中形成的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：半田浩一，苏比安托罗，塚田高行，大久保毅，单佳义，山内明，永岛学，
申请(专利权)人：株式会社物产纳米技术研究所，三井物产株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]