改性天然石墨颗粒及其制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种制造非水电解质二次电池的负极活性物质的天然石墨改性颗粒，其特征在于，具有0.93以上且1.0以下的圆形度以及相对于颗粒最长直径为1.5%以下的表面粗糙度。所述天然石墨改性颗粒是通过以下制造方法而得到的，该制造方法包括：对天然石墨颗粒施加冲击力来进行粉碎以及球形化，得到圆形度为0.93以上且1.0以下的中间生成颗粒的工序；以及通过机械磨碎处理对所得中间生成颗粒进行表面平滑化，得到改性天然石墨颗粒的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及非水电解质二次电池的负极用的改性天然石墨颗粒，特别涉及锂离子二次电池负极用的改性天然石墨颗粒。本专利技术中，“负极活性物质”是指，构成非水系二次电池的负极的材料之一，是接受或释放带正电粒子(例如锂离子)的物质。将作为含有该负极活性物质以及粘合剂的混合物的负极合剂所形成的涂覆层形成于由导电性物质形成的集电体上，对该涂覆层进行压缩等成型加工，从而得到作为板状的负极构件的负极板。本专利技术中，“改性天然石墨颗粒”是指，通过对由鳞片状石墨等天然石墨形成的颗粒施加用于调整其形状的处理而得到的颗粒。本专利技术中，“炭质材料”是指将炭作为主要成分的材料,例如,通过将浙青等有机化合物加热、炭化而得到的材料。
技术介绍
非水电解质二次电池的负极板是通过将至少由负极活性物质与粘合剂混合而成的负极合剂涂覆于集电体上而得到的。此处粘合剂有使负极活性物质彼此或使负极活性物 质与集电体粘接的作用。在可以确保粘接性的范围内，期望粘合剂的利用效率高。作为负极活性物质，使用充电时可以吸纳锂离子等阳离子的材料。将石墨材料作为负极活性物质使用的锂离子二次电池中，石墨材料的特性对电池性能有很大影响。石墨材料中有天然石墨与人造石墨。天然石墨便宜，即使施加后处理其成本也低，因此用于降低电池制造成本是适合的。天然石墨中，鳞片状天然石墨以及鳞状天然石墨的表示结晶性的石墨化度高，作为负极活性物质的有望为较高的充放电容量。但是，由于这些天然石墨的颗粒呈现鳞片形状(板状)，因此具有存在向电极涂覆时发生取向、初次不可逆容量大、充填密度低的趋势等缺点。因此，为了得到高充放电容量，有必要进行鳞片形状的天然石墨颗粒的形状调整处理。专利文献I以及非专利文献I中公开了 作为石墨颗粒的形状调整法，使用Mechano Fusion(注册商标)使颗粒形状为圆盘状的方法。专利文献2中公开了使用喷射式粉碎机使颗粒形状球形化的方法。专利文献3 4中公开了使用销棒粉碎机使颗粒形状球形化的方法。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2007-169160号公报专利文献2 :日本特开平11-263612号公报专利文献3 :日本特开2003-238135号公报专利文献4 :日本特开2008-24588号公报非专利文献非专利文献I :大关、“炭素”、2005、No. 217、p. 99-10
技术实现思路
专利技术要解决的问题专利文献I以及非专利文献I中，所得的颗粒形状为圆盘状而非球状。另外，专利文献2 4中，所得颗粒形状为球状，但由于冲击而使颗粒表面变得粗糙。本专利技术的目的在于提供使天然石墨颗粒的球形化以及表面平滑化成为可能、适宜于非水电解质二次电池的负极用材料的改性天然石墨颗粒。用于解决问题的方案 本专利技术的一个实施方式的改性天然石墨颗粒的特征在于，具有O. 93以上且I. O以下的圆形度以及相对于颗粒最长直径为I. 5%以下的表面粗糙度。此处，圆形度以及表面粗糙度用以下式表示。(圆形度)=(与颗粒图像面积相同的圆的周长)/(颗粒图像的周长)(表面粗糙度)={(颗粒半径的每I°的变化量的最大值)/ (颗粒最长直径)}与颗粒图像面积相同的圆的周长以及颗粒图像的周长通过对测量颗粒形状而得的颗粒图像进行图像处理而求得。颗粒半径如下求得将经形状测量的颗粒的颗粒最长径(颗粒最长直径)二等分的点定义为中心，求出从该中心到颗粒周围的各点的距离。颗粒半径的每1°的变化量为绝对值，其最大值是指，对于该颗粒的全周，所测量的每1°的变化量中的最大值。上述改性天然石墨颗粒优选具有2. 25g/cm3以上的真比重、I. Og/cm3以上且I. 4g/cm3以下的振实密度以及20cm3/100g以上且50cm3/100g以下的亚麻仁油吸油量。本专利技术的另一个实施方式的改性天然石墨颗粒具备上述改性天然石墨颗粒以及附着在该颗粒的表面的至少一部分上的炭质材料。本专利技术中，作为另一个实施方式，还提供特征在于具有上述改性天然石墨颗粒的锂离子二次电池用的负极活性物质。本专利技术中，作为另一个实施方式，还提供改性天然石墨颗粒的制造方法，其为上述改性天然石墨颗粒的制造方法，其包括对天然石墨颗粒施加冲击力来进行粉碎以及球形化，得到圆形度为O. 93以上且I. O以下的中间生成颗粒的工序；以及通过机械磨碎处理对所得中间生成颗粒进行表面平滑化，得到改性天然石墨颗粒的工序。本专利技术中，作为另一个实施方式，还提供改性天然石墨颗粒的制造方法，其为具备上述炭质材料的改性天然石墨颗粒的制造方法，其包括对天然石墨颗粒施加冲击力来进行粉碎以及球形化，得到圆形度为O. 93以上且I. O以下的中间生成颗粒的工序；通过机械磨碎处理对前述中间生成颗粒进行表面平滑化的工序；以及使炭质材料附着在进行了前述表面平滑化的颗粒的表面的至少一部分上，得到改性天然石墨颗粒的工序。专利技术的效果根据上述构成的非水电解质二次电池的改性天然石墨颗粒，由于对天然石墨颗粒施加了球形化以及表面平滑化，所以填充密度提高，且即使粘合剂使用量少负极合剂与集电体之间也可以得到充分的粘接性。附图说明图I为针对本专利技术的改性天然石墨颗粒，使用其制造步骤进行说明的图。图2为对本专利技术的改性天然石墨颗粒的制造过程中得到的中间生成颗粒的表面形状进行说明的图。图3为对本专利技术的改性天然石墨颗粒的表面形状进行说明的图。具体实施例方式以下，用附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。以下说明的尺寸、数值、温度等是用于说明的一个例子，可以适当地进行变更。以下，对作为通过对天然石墨颗粒的未处理品施加冲击力来进行粉碎以及球形化的装置(以下称为冲击式粉碎装置)的粉碎机(Pulverizer)进行说明，也可以使用除此以 外的喷射式粉碎机、销棒粉碎机、MECHANO HYBRID (注册商标)以及Hybridization (注册商标)等适当的装置。作为用于使进行上述球形化而得到的中间生成颗粒表面平滑化的机械磨碎装置，对Mechano Fusion(注册商标)系统进行说明，但也可以使用除此以外的适当的装置。以下，在所有附图中对同样的要素附有相同的符号，省略重复说明。另外，在本文的说明中，根据需要使用之前叙述的符号。图I为针对本专利技术的改性天然石墨颗粒16，示出其制造步骤来进行说明的图。此处，将原料天然石墨颗粒的未处理品10通过冲击式粉碎装置20进行形状调整处理，将该处理所得到的物质作为中间生成颗粒14。其后，通过将该中间生成颗粒14用机械磨碎装置30进行形状调整处理，得到改性天然石墨颗粒16。原料天然石墨颗粒的未处理品10为鳞片形状(板状)的天然石墨颗粒，为未处理的物质。此处，天然石墨因其外观和性状而被分类为鳞片状石墨、鳞状石墨和土状石墨。鳞片状石墨以及鳞状石墨显示完全相近的结晶，与他们相比，土状石墨的结晶性低。天然石墨的质量由主要产地、矿脉决定。鳞片状石墨出产于马达加斯加、中国、巴西、乌克兰、加拿大等。鳞状石墨主要出产于斯里兰卡。土状石墨出产于朝鲜半岛、中国、墨西哥等。这些天然石墨之中，由于土状石墨一般粒径小且纯度低，所以根据石墨化度、杂质低等优选鳞片状石墨或鳞状石墨作为可作为原料使用的物质。此处，使用表示密度的真比重为2. 25g/cm3以上的鳞片状石墨。鳞片状石墨为如下结晶层叠多层由碳原子规整地形成网状结构并向平面状延伸而成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.31 JP 2010-0808741.一种改性天然石墨颗粒，其特征在干，圆形度为O. 93以上且I. O以下，且表面粗糙度为I. 5%以下。2.根据权利要求I所述的改性天然石墨颗粒，其中， 真比重为2. 25g/cm3以上， 振实密度为I. Og/cm3以上且I. 4g/cm3以下， 且亚麻仁油吸油量为20cm3/100g以上且50cm3/100g以下。3.一种改性天然石墨颗粒，其具备权利要求I或2所述的改性天然石墨颗粒以及附着在该颗粒的表面的至少一部分上的炭质材料。4.一种锂离子二次电池用负极活性物质，其特征在于，其具备权利要求广3中任ー项所述的改性天然石墨颗粒。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：山本浩司，永田辰夫，西原克浩，禰宜教之，八内昭博，藤原彻，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，中央电气工业株式会社，
类型：
国别省市：