非水二次电池用负极及其制造方法、非水二次电池和使用其的电子设备技术

非水二次电池用负极，含有石墨、碳黑和水基粘结剂，其特征在于，所述碳黑含有高长径比大于等于１．０、小于等于５．０，且最大直径小于等于１０μｍ的粒子。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于非水二次电池用负极、非水二次电池、非水二次电池用负极的制造方法和使用非水二次电池的电子设备。
技术介绍
以锂离子二次电池为代表的非水二次电池，由于轻量且高电压、高能密度和高输出，其需要正在逐年增加，被装配在携带电话和摄影机等最尖端的可携带电子设备上。最近，这些电子设备的高性能化也已显著，随之而来的是对装配在这些电子设备上的非水二次电池也提出了更高性能化的要求，对容量更高、且内部电阻低、以及例如在-10℃这样的低温环境下的放电特性也优良的电池的需要正急速地提高。作为对非水二次电池的高容量化的对策，使用高容量的活性物质作为负极活性物质是有效的，为此提出了使用高容量的天然石墨或人造石墨作为负极活性物质(例如参照特开2001-357849号公报)。但是，业已知道，许多这样的高容量的石墨材料，因石墨的层状结构高度发达，石墨化度高，呈现的是鳞片状的形状。而这样的鳞片状石墨，由于锂离子侵入其层间的部位，即边缘面少，因此在锂离子二次电池的负极物质中使用该鳞片状石墨的情况下，其特性是存在以大电流进行放电的情况，即存在高效放电特性变差这样的问题。为此，使用过以中间相碳为原料，将该原料烧结而石墨化的人造石墨作为不具有层状结构的球状石墨。但是，这种球状石墨与鳞片状石墨相比，容量低，不适于合高容量化。在这样的状况中，最近，提出了比表面积大于或等于2.5m2/g、结晶的(002)面的面间隔d002小于等于0.3370nm的石墨，实现了高容量和高效放电特性达到平衡的电池(例如，参照特开2001-185149号公报)。进而，为了改善非水二次电池的内部电阻和低温特性，已提出在负极活性物质中混合碳黑作为导电助剂的对策(例如，参照特开2001-216970号公报、特开2002-231250号公报、特开2002-8655号公报、特开2000-348719号公报)。在锂离子二次电池的负极中，一般使用粘结剂来使活性物质粒子之间相互粘结而维持成形体。作为该粘结剂，有以聚偏二氟乙烯为代表的溶剂基的粘结剂(以有机溶剂作为溶剂的粘结剂)、以苯乙烯-丁二烯橡胶和羧甲基纤维素的混合粘结剂为代表的水基粘结剂(以水作为溶剂的粘结剂)。水基粘结剂与溶剂基粘结剂相比，即使少量使用也能获得较大的粘结效果，能够提高每相同体积的活性物质比率，能够实现负极高容量化，因此近年来盛行使用。但是，在使用石墨和碳黑的负极中如果使用水基粘结剂，因为碳黑是疏水性的，不发生分散，其将成为粉团(继粉)而得不到均匀的涂料，在涂布时该粉团将导致在涂膜上产生条纹这样的问题，并且还存在不能实现利用碳黑进行内部电阻和低温特性的改善这样的问题。另外，为了解决该问题，如果同时使用分散剂和表面活性剂，每相同体积的石墨量就变少，容量变低，而存在内部电阻上升等问题。像这样，以往使用石墨、碳黑和水基粘结剂，制造高容量、且内部电阻低、低温特性优良的负极是困难的。另外，加入石墨、水基粘结剂和水制成的负极涂料在由厚约8～15μm的铜、镍、不锈钢、钛等金属箔构成的负极集电体上进行涂布、干燥，形成负极混合剂层，经过使用旋转式辊进行加压成形的压延过程，制成使用石墨的锂二次电池用负极。但是，如果在上述负极涂料中不添加碳黑，则在这种加压成形时，往往发生负极混合剂层向辊上转印而产生缺陷。另外，如果一旦发生这样的向辊进行转印，则已转印的混合剂就成为导致新的缺陷产生的主要原因。像这样，由于由混合剂向辊的转印而产生缺陷和由已转印的混合剂产生的缺陷的相乘效果，随着压延过程进行，存在缺陷迅速地增加的问题。对此，虽然通过每次洗净转印过的辊等除掉混合剂能一并解决该问题，但每单位时间的生产量降低，因此存在生产率变差这一的问题。
技术实现思路
本专利技术的非水二次电池用负极是含有石墨、碳黑和水基粘结剂的非水二次电池用负极，其特征在于，上述碳黑含有高长径比(aspect ratio)大于等于1.0、小于等于5.0、且最大直径小于等于10μm的粒子。另外，本专利技术的非水二次电池是包含正极、负极和非水电介质的非水二次电池，其特征在于，上述负极含有石墨、碳黑和水基粘结剂，上述碳黑含有高长径比大于等于1.0、小于等于5.0、且最大直径小于等于10μm的粒子。另外，本专利技术的非水二次电池用负极的制造方法是含有石墨、碳黑和水基粘结剂的非水二次电池用负极的制造方法，其特征在于，准备含有高长径比大于等于1.0、小于等于5.0，且最大直径小于等于10μm的粒子的碳黑，将石墨、上述碳黑和水基粘结剂进行混合，制作成负极涂料，将上述负极涂料涂布在基体上后进行干燥，然后进行加压成形。另外，本专利技术的电子设备包括含正极、负极和非水电介质的非水二次电池，上述负极含有石墨、碳黑和水基粘结剂，上述碳黑含有高长径比大于等于1.0、小于等于5.0，且最大直径小于等于10μm的粒子。附图说明图1(a)是本专利技术的实施方式中的非水二次电池的平面图，图1(b)是其局部纵剖面图。图2是图1的非水二次电池的立体图。具体实施例方式本专利技术的非水二次电池用负极的一种实施方式是含有石墨、碳黑和水基粘结剂的非水二次电池用负极，该碳黑含有高长径比大于等于1.0、小于等于5.0，最好是大于等于1.0、小于等于2.5，而且最大直径是小于等于10μm、更好是小于等于2μm、最好是小于或等于1μm的粒子。在上述粒子中还包含结合微细粒子的粒子群。借此，即使使用水基粘结剂，作为涂料的特性也不恶化，能够制成高容量、高能量密度、且内部电阻低、低温特性优良的负极。碳黑的最大直径的上限是10μm。负极活性物质之一的石墨的平均粒径是15～30μm，如果碳黑的粒径超过10μm，则和石墨粒径的匹配会变差，不能充分地得到由添加碳黑产生的生产率的提高效果和内部电阻和低温特性的改善效果。另外，如果碳黑的粒径超过10μm，则粉团残留在涂料中的几率就变高，作为涂料的特性将显著地恶化。为了防止在作为非水二次电池使用时的贮藏时的电极膨胀，碳黑的最大直径(长边的最大长度)的下限最好是大于等于0.05μm。再者，高长径比是这样定义的，即用观察扫描电子显微镜(SEM)照片观察碳黑，以碳黑的各个粒子或者粒子群的最长部分作为长径，以与该长径垂直相交的长度中的最长部分作为短径，以长径/短径来定义。具有上述特性的碳黑的含量，在全部碳黑中较好是占10质量％或其以上，更好是30质量％或其以上，最好是60质量％或其以上。碳黑是乙炔黑和Ketjen(ケツチエン)黑等非晶态碳的总称，本实施方式的碳黑可以是这些碳黑中的任一种。另外，为了使碳黑的操作性良好，往往形成数百μm～1mm左右的颗粒状粒子。如果使用这样的颗粒状粒子制作负极涂料，该颗粒状粒子就不崩溃，用水基粘合剂例如用羧甲基纤维素覆盖其粒子表面，则在负极涂料中往往残留有原封不动的未分散的数百μm～1mm左右的颗粒状粒子。像这样的情况，有必要使用像亨舍尔混合机或喷射粉碎机、锤式粉碎机那样的能够对粒子给予撞击力的机器，事先粉碎碳黑的粒子或者粒子群，使其高长径比大于等于1.0、小于等于5.0，且最大直径小于等于10μm。碳黑的添加量较好是大于等于涂料的最终固形成分组成的0.05质量％，最好是大于等于0.1质量％。因为若在该范围内，则防止涂膜的向辊转印的效果就大。另一方面，如果碳黑的添加量过多，则每相同体积的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：小山俊洋，喜多房次，
申请(专利权)人：日立麦克赛尔株式会社，
类型：发明
国别省市：