本发明专利技术所要解决的问题是以低廉的成本提供富有导电性的碳纤维材料。本发明专利技术的碳纤维材料制造方法包括分散液制作工序、离心纺丝工序和改性工序，所述分散液制作工序是制作含有树脂和碳颗粒的分散液的工序，所述离心纺丝工序是从所述分散液制作由碳纤维前驱体形成的不织布的工序，所述改性工序是所述碳纤维前驱体改性为碳纤维的工序。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术所要解决的问题是以低廉的成本提供富有导电性的碳纤维材料。本专利技术的碳纤维材料制造方法包括分散液制作工序、离心纺丝工序和改性工序，所述分散液制作工序是制作含有树脂和碳颗粒的分散液的工序，所述离心纺丝工序是从所述分散液制作由碳纤维前驱体形成的不织布的工序，所述改性工序是所述碳纤维前驱体改性为碳纤维的工序。【专利说明】碳纤维材料、碳纤维材料制造方法、具有所述碳纤维材料的材料
本专利技术涉及碳纤维材料的技术。
技术介绍
在蓄电池(例如，锂离子电池、电双层电容器)和燃料电池的领域中,碳纤维深受关注。特别是，作为所述电池的电极材料和导电助剂，碳纤维制不织布深受关注。所述不织布由纤维直径10 μ m左右的碳纤维形成。近年来，从表面积增大的观点来看，迫切需要由纤维直径10 μ m以下(例如，I μ m左右)的碳纤维形成的不织布。于是，提出了这样一种技术，在对浙青进行熔融并进行静电纺丝后，进行碳化、石墨化(专利文献I)。以该方法得到的碳纤维，纤维直径的偏差小。并且，石墨化程度也高。但是，只有碳化率高的碳源才能够使用。为此，碳化、石墨化时的收缩少。因此，纤维直径Iym以下的碳纤维很难得到。而且，在专利文献I的技术中，只能使用熔点在300°c以下的软浙青。gp，不能使用熔点在300°C以上的硬浙青和中间相浙青。再有，因必须一边加热浙青一边施加电压，所以，装置复杂，且生产性不好。作为纤维直径10 μ m以下(例如，I μ m左右)的碳纤维的制造方法，提出了这样一种方法，在将含有碳源的树脂静电纺丝后，进行碳化处理，并进行解体粉碎(专利文献2)。根据该方法，并不需要使用金属催化剂。并且，所得到的碳纤维导电性比较高。但是，当作为电池材料使用时，要求电阻低。并且，近年来，要求进一步提高导电性。另外，在专利文献2的技术中，因使用静电纺丝法,因此生产性不高。为此,成本较高。专利文献专利文献1:日本特开2009-203565专利文献2:日本特许第四697901
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一问题是提供低廉且导电性高的碳纤维材料(碳纤维和碳纤维制的不织布)。本专利技术所要解决的第二问题是提供纤维直径小且纤维直径的偏差也少、并且金属粉混入少的碳纤维材料(碳纤维和碳纤维制的不织布)。上述第一问题通过一种碳纤维材料制造方法来解决，该碳纤维材料制造方法包括分散液制作工序、离心纺丝工序和改性工序，所述分散液制作工序是制作含有树脂和碳颗粒的分散液的工序，所述离心纺丝工序是从所述分散液制作由碳纤维前驱体形成的不织布的工序，所述改性工序是所述碳纤维前驱体改性为碳纤维的工序。上述碳纤维材料制造方法，优选地，供离心纺丝工序的分散液由同轴双圆筒型黏度计测得的黏度为10?IOOOOmPa.S。上述碳纤维材料制造方法，优选地，供离心纺丝工序的分散液的固体成分浓度为0.1?50质量％。上述碳纤维材料制造方法，优选地，离心纺丝工序中的离心纺丝装置的圆盘的转数为 1000 ?lOOOOOrpm。上述碳纤维材料制造方法，优选地，供离心纺丝工序的分散液至少含有浙青。上述碳纤维材料制造方法，优选地，还包括使不织布解体的解布工序，碳纤维材料是碳纤维。上述第一问题通过一种碳纤维材料来解决，该碳纤维材料由上述碳纤维材料制造方法而得。上述碳纤维材料，优选地，碳纤维材料的碳纤维具有碳纤维的直径大的大直径部和碳纤维的直径小的小直径部，所述大直径部其直径为20nm?5 μ m，所述小直径部其直径为IOnm?3 μ m，所述大直径部中的直径>所述小直径部中的直径。本专利技术提供一种用于电气设备的构件，所述构件使用上述碳纤维材料形成。所述构件例如是电池的电极。例如是锂离子二次电池的电极，含有由碳纤维材料形成的导电助剂。例如是电容器的电极。例如是燃料电池用多孔碳电极基材。本专利技术提供一种电气设备，包括上述用于电气设备的构件。本专利技术提供一种过滤器，所述过滤器使用上述碳纤维材料形成。本专利技术提供一种高分子复合材料，所述高分子复合材料使用上述碳纤维材料形成。本专利技术的效果是能够以低廉的成本获得导电性高的碳纤维材料(碳纤维或碳纤维制不织布)。【专利附图】【附图说明】图1是离心纺丝装置的简要侧视图。图2是离心纺丝装置的简要俯视图。图3是锂离子电池的负极的简要剖面图。图4是锂离子电容器的负极的简要剖面图。图5是燃料电池的燃料极的简要剖面图。图6是SEM照片。图7是充放电特性图。图8是SEM照片。图9是SEM照片。图10是X射线衍射图。图11是SEM照片。图12是充放电特性图。【具体实施方式】第一专利技术是碳纤维材料的制造方法。本方法包括分散液制作工序、离心纺丝工序和改性工序。根据情况，还包括解布工序。不包括前述解布工序时所得到的碳纤维材料一般来说是不织布。包括前述解布工序时所得到的碳纤维材料一般来说是碳纤维。前述分散液制作工序是制作含有树脂和碳颗粒的分散液的工序。前述离心纺丝工序是通过离心纺丝从前述分散液制作不织布的工序。前述不织布由碳纤维前驱体形成。前述改性工序是前述碳纤维前驱体改性为碳纤维的工序。前述解布工序是使不织布解体的工序。前述分散液，优选由同轴双圆筒型黏度计测得的黏度为10?IOOOOmPa.S。前述分散液，优选固体成分浓度为0.1?50质量％。前述分散液，优选至少含有浙青。作为前述碳颗粒，优选是浙青。在前述离心纺丝工序中，优选离心纺丝装置的圆盘的转数为1000?lOOOOOrpm。在离心纺丝法中，与静电纺丝法相比，可以使用高黏度的液体。在离心纺丝法中，与静电纺丝法相比，可以使用固体成分浓度高的分散液。在离心纺丝法中，与静电纺丝法相t匕，受湿度和温度的影响小。因此，可长时间进行稳定的纺丝。并且，根据离心纺丝法，与静电纺丝法相比，生产性高。因此，可以以高生产性且低廉的成本得到碳纤维材料。离心纺丝法是利用离心力的纺丝法。因此，纺丝时的延伸倍率高。也许因为这一点，纤维中的碳颗粒(例如，浙青颗粒)的取向度高。并且，导电性高。所得到的碳纤维的直径小。纤维直径的偏差少。金属粉的混入少。当是不织布时，表面积大。前述碳纤维材料，例如适于电极材料。特别是，因表面积大，所以电解液的注入快，能够缩短节拍时间(takt time)。所得到的碳纤维纵横比大。因此，通过作为导电助剂使用，电池的内阻下降。前述改性工序是将在离心纺丝工序中得到的形成不织布的碳纤维前驱体改性为碳纤维的工序。该工序基本上是加热工序。在该加热工序中，前述不织布(碳纤维前驱体制的不织布)，例如在50?4000°C加热。前述改性工序，优选包括树脂除去工序。该树脂除去工序是除去包含在前述离心纺丝工序中得到的不织布中的树脂的工序。前述树脂除去工序，例如是加热工序。该加热工序，例如是在氧化性气体氛围下加热不织布(在前述离心纺丝工序中得到的不织布)的工序。前述改性工序，优选包括碳化工序。该碳化工序是不织布(特别是前述树脂除去工序后的不织布)被碳化处理的工序。前述改性工序，优选包括石墨化工序。该石墨化工序是不织布(特别是如述碳化工序后的不织布)被石墨化处理的工序。前述石墨化工序，例如是加热工序。该加热工序，例如是在非活性氛围下不织布(特别是前述碳化工序后的不织布)被加热的工序。前述加热工序，例如是通过向不织布(特别是前述碳化工序后的不织布)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种碳纤维材料制造方法，包括分散液制作工序、离心纺丝工序和改性工序，所述分散液制作工序是制作含有树脂和碳颗粒的分散液的工序，所述离心纺丝工序是从所述分散液制作由碳纤维前驱体形成的不织布的工序，所述改性工序是所述碳纤维前驱体改性为碳纤维的工序。
【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：北野高广，
申请(专利权)人：太克万株式会社，
类型：
国别省市：
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