炭黑、浆料及锂离子二次电池制造技术

炭黑，其比表面积为150m2/g以上400m2/g以下、微晶尺寸下、微晶尺寸相对比表面积(SSA(m2/g))之比(Lc/SSA)为0.15以下。/g))之比(Lc/SSA)为0.15以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】炭黑、浆料及锂离子二次电池


[0001]本专利技术涉及炭黑、浆料及锂离子二次电池。

技术介绍

[0002]锂离子二次电池作为智能手机、平板型电脑等小型电子设备的电源被广泛使用。锂离子二次电池一般具备电极、隔膜、电解液而构成。对于电极而言，其通过将使活性物质、导电剂、粘合剂等分散在分散介质中而得的复合材料浆料涂布于集电体用金属板上并进行干燥而形成复合材料层来制造。
[0003]针对导电剂，例如使用炭黑(例如，专利文献1)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2014
‑
193986号公报

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的课题
[0008]导电剂的作用是在电极内形成导电通路。因此，若导电剂在电极内聚集，则局部地出现导电性变差的部分、活性物质未被有效利用而放电容量降低，成为电池特性降低的原因。
[0009]近年来，要求锂离子二次电池的高容量化，有使复合材料层中的活性物质的配合比率增加、使导电剂及粘合剂的配合比率减少的倾向。若导电剂的配合比率减少，则在电极内的导电通路的形成变得困难，电池特性降低。因此，进行了下述研究：使用小粒径的导电剂来增加每单位质量的粒子个数，通过使电极内导电剂彼此的接近距离变短，增加与活性物质及集电体的接触点，从而提高导电性。但是，若伴随导电剂的小粒径化而比表面积变大，则复合材料浆料的粘度显著上升，因此均匀分散变得困难。
[0010]另外，在使用炭黑作为导电剂的情况下，炭黑的结构会影响导电性及浆料粘度。此处，炭黑的结构(structure)是指一次粒子连结而成的构造。伴随一次粒子的小粒径化，炭黑的结构以复杂地相互交织的形状发展。若结构发展，则能够在电极内高效地形成导电通路，但若分散状态差，则不能充分发挥该效果。
[0011]以导电剂的高分散及复合材料浆料的低粘度化为目的，研究了利用高压喷射式粉碎机等装置赋予强力的碰撞能量来进行分散、延长分散处理时间等，但由于装置的磨损而存在杂质混入等问题。另外，还研究了分散剂的添加，但若由于导电剂的小粒径化而使分散剂的添加量增加，则存在导致电池特性降低的问题。
[0012]因此，本专利技术的目的在于，提供具有高的比表面积并且能够形成低粘度的浆料的新型炭黑。另外，本专利技术的目的在于，提供包含该炭黑的浆料及包含该炭黑的锂离子二次电池。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]本申请的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，对于具有高的比表面积的炭黑而言，微晶尺寸相对比表面积之比大幅影响浆料粘度。
[0015]即，解决上述课题的本专利技术如下所示。
[0016](1)炭黑，其比表面积为150m2/g以上400m2/g以下、且微晶尺寸相对比表面积(SSA(m2/g))之比(Lc/SSA)为0.15以下。
[0017](2)如(1)中记载的炭黑，其中，炭黑的DBP吸收量为200mL/100g以上350mL/100g以下。
[0018](3)如(1)或(2)中记载的炭黑，其中，炭黑的灰分为0.02质量％以下。
[0019](4)如(1)～(3)中任一项记载的炭黑，其中，铁的含量小于2000质量ppb。
[0020](5)浆料，其包含(1)～(4)中任一项记载的炭黑、和分散介质。
[0021](6)如(5)中记载的浆料，其中，浆料在25℃、剪切速度10s
‑1条件下的粘度为200mPa
·
s以上1200mPa
·
s以下。
[0022](7)锂离子二次电池，其具备正极和负极和隔膜，前述正极及前述负极中的至少一者含有(1)～(4)中任一项记载的炭黑。
[0023]专利技术的效果
[0024]根据本专利技术，能够提供具有高的比表面积并且能够形成低粘度的浆料的新型炭黑。另外，根据本专利技术，能够提供包含该炭黑的浆料及包含该炭黑的锂离子二次电池。
具体实施方式
[0025]以下，对本专利技术的优选实施方式进行详细说明。需要说明的是，本专利技术不限定于以下说明的实施方式。需要说明的是，本说明书中，只要没有特别说明，使用“～”表示的数值范围是指左侧的数值“以上”且右侧的数值“以下”的范围。例如，“A～B”是指A以上B以下。
[0026]＜炭黑＞
[0027]本实施方式的炭黑具有150m2/g以上400m2/g以下的比表面积。该比表面积比以往作为锂离子二次电池的导电剂所使用的炭黑的比表面积高。具有这样的高比表面积的炭黑的导电性赋予能力因在基质中的渗流效应(percolation effect)而变高，因此作为导电剂是有效的。
[0028]需要说明的是，比表面积根据JIS K6217
‑
2：2017的A法流通法(热导率测定法)测定。
[0029]若炭黑的比表面积小于150m2/g，则在复合材料层中与活性物质的接触点变少，有时不能发挥充分的导电性。从更加提高导电性赋予能力的观点考虑，炭黑的比表面积优选为160m2/g以上、更优选为180m2/g以上、进一步优选为200m2/g以上。即，炭黑的比表面积例如可以为150～400m2/g、160～400m2/g、180～400m2/g或200～400m2/g。另外，若炭黑的比表面积超过400m2/g，则在浆料中的分散明显变得困难，在电极内局部地出现导电性变差的部分，有时电池特性降低。炭黑的比表面积能够通过一次粒子的小粒径化、中空化、粒子表面的多孔质化等来提高。
[0030]对于本实施方式的炭黑而言，微晶尺寸相对比表面积(SSA(m2/g))之比(Lc/SSA)为0.15以下。炭黑是由碳六角网面结构以多层重叠而成的微晶的集合体构成
的，例如若实施高温处理等则因微晶的再排列而使微晶的尺寸变大，高结晶化推进。微晶尺寸(Lc)可利用X射线衍射来求出。具体而言，能够使用CuKα射线在测定范围2θ＝10～40
°
、狭缝宽度0.5
°
的条件下实施X射线衍射。使用所得(002)面的衍射线利用Scherrer的式子：的条件下实施X射线衍射。使用所得(002)面的衍射线利用Scherrer的式子：来求出微晶尺寸(Lc)。这里，K为形状因子常数0.9、λ为X射线的波长θ为(002)衍射线吸收带中显示极大值的角度，β为(002)衍射线吸收带中的半值宽度(弧度)。
[0031]本申请的专利技术人为解决上述课题而进行了深入研究，结果发现，对于具有高比表面积的炭黑而言，比(Lc/SSA)大幅影响浆料粘度。即，本实施方式的炭黑通过使比(Lc/SSA)为0.15以下，从而在具有高比表面积的同时能够实现充分低的浆料粘度。
[0032]对于炭黑而言，其微晶尺寸根据合成时的热历史(例如，燃料油的热分解及燃烧反应、原料的热分解及燃烧反应、由冷却用介质导致的骤冷及反应停止等引起的热历史)的不同而大幅不同。另外，微晶尺寸也因所形成的炭本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.炭黑，其比表面积为150m2/g以上400m2/g以下、微晶尺寸相对比表面积(SSA(m2/g))之比(Lc/SSA)为0.15以下。2.如权利要求1所述的炭黑，其中，所述炭黑的DBP吸收量为200mL/100g以上350mL/100g以下。3.如权利要求1或2所述的炭黑，其中，所述炭黑的灰分为0.02质量％以下。4.如权利要求1～3中任一项所述的炭黑，其中，铁的含量小于2000质量p...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田祐作，古贺祐司，
申请(专利权)人：电化株式会社，
类型：发明
国别省市：