[發(fā)明專利]片材狀復(fù)合體、其制造方法、使用了該復(fù)合體的電極及電化學(xué)元件

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280053227.1
• 申請(qǐng)日: 2012-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103907224A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 末松俊造;堀井大輔;直井勝?gòu)?/a>;直井和子
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 日本貴彌功株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M4/13
• 分類號(hào): H01M4/13;C01B31/02;H01G11/22;H01M4/139;H01M4/36;H01M4/485;H01M4/587;H01M4/62
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 賈成功

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用纖維狀碳粘結(jié)劑對(duì)電極活性物質(zhì)和碳材料的復(fù)合材料進(jìn)行了抄紙成型的片材狀復(fù)合體、其制造方法、使用了該片材狀復(fù)合體的電極及電化學(xué)元件。

背景技術(shù)

目前，作為鋰電池的電極使用存儲(chǔ)、放出鋰的碳材料等，但由于氧化還原電位比電解液的還原電位低，電解液有可能分解。因此，正在研究氧化還原電位比電解液的還原電位高的鈦酸鋰，但鈦酸鋰存在輸出特性低這樣的問(wèn)題。對(duì)此，嘗試將鈦酸鋰進(jìn)行納米粒子化來(lái)提高其輸出特性。但是，在鈦酸鋰納米粒子和碳的復(fù)合體中，降低碳的含有率是困難的，難以使容量特性提高。

因此，已知有在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的反應(yīng)器內(nèi)對(duì)反應(yīng)物施加剪切應(yīng)力和離心力而促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的方法(一般被稱為機(jī)械化學(xué)反應(yīng))、由此得到分散負(fù)載于碳的鈦酸鋰的方法(例如參照專利文獻(xiàn)1、2)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2007-160151號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2008-270795號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

使用了專利文獻(xiàn)1、2中記載的負(fù)載了鈦酸鋰納米粒子的碳的電極，雖然發(fā)揮優(yōu)異的輸出特性，但在最近，在這種電極中，存在進(jìn)一步使輸出特性提高、使電導(dǎo)率提高的要求。

在以往的金屬氧化物活性物質(zhì)和纖維狀碳的復(fù)合電極中，在制作電極時(shí)，作為粘結(jié)劑利用了聚偏氟乙烯(以下稱為PVDF)等的有機(jī)粘結(jié)劑。但是，有機(jī)粘結(jié)劑由于為絕緣體，因此存在成為輸出特性及能量密度降低主要原因的問(wèn)題，對(duì)不利用有機(jī)粘結(jié)劑的電極的期待日益高漲。

本發(fā)明是為了解決如上所述的以往技術(shù)問(wèn)題而提出的，其目的在于提供以下的片材狀復(fù)合體及其制造方法：該片材材狀復(fù)合體不使用有機(jī)粘結(jié)劑、用纖維狀碳粘結(jié)劑對(duì)將可吸留及放出鋰的金屬化合物的復(fù)合材料負(fù)載于碳材料的復(fù)合材料進(jìn)行片材狀抄紙成型、由此可得到達(dá)到了輸出特性及高能量密度的電極、電化學(xué)元件。另外，本發(fā)明的另一目的在于，提供使用了上述片材狀復(fù)合體的電極及電化學(xué)元件。

用于解決課題的手段

為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的片材狀復(fù)合體的特征在于，使用含有比表面積不足600m²/g的碳納米管、碳納米纖維、碳纖維的任一種的纖維狀碳粘結(jié)劑對(duì)將可吸留及放出鋰的金屬化合物的復(fù)合材料負(fù)載于碳材料的復(fù)合材料進(jìn)行了抄紙成型。

對(duì)上述復(fù)合材料添加了7wt％～200wt％纖維狀碳粘結(jié)劑的片材狀復(fù)合體也是本發(fā)明的一方式。

片材狀復(fù)合體的厚度為20μm～60μm的片材狀復(fù)合體也是本發(fā)明的一方式。

在集電體的表面形成了片材狀復(fù)合體的電極也是本發(fā)明的一方式。

使用了上述電極的電化學(xué)元件也是本發(fā)明的一方式。

另外，本發(fā)明的片材狀復(fù)合體的制造方法的特征在于，具有：使可吸留及放出鋰的金屬化合物負(fù)載于碳材料而得到復(fù)合材料的復(fù)合化處理、通過(guò)將上述復(fù)合材料和纖維狀碳粘結(jié)劑進(jìn)行攪拌而生成混合溶液的攪拌處理、和對(duì)上述攪拌了的混合溶液進(jìn)行抄紙成型而得到片材狀復(fù)合體的片材化處理，上述纖維狀碳粘結(jié)劑含有比表面積不足600m²/g的碳納米管、碳納米纖維、碳纖維的任一種。

上述復(fù)合化處理,是在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的反應(yīng)器內(nèi)對(duì)于將可吸留及放出鋰的金屬化合物的起始原料及碳材料施加剪切應(yīng)力和離心力而得到的混合物進(jìn)行加熱、得到將可吸留及放出鋰的金屬化合物的復(fù)合材料負(fù)載于碳材料的復(fù)合材料，這也是本發(fā)明的一方式。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，對(duì)包括可吸留及放出鋰的金屬化合物和碳材料的復(fù)合材料、添加非有機(jī)物的纖維狀碳粘結(jié)劑而進(jìn)行了抄紙成型的片材狀復(fù)合體，示出高倍率特性、高輸出特性、高容量特性。另外，使用了該片材狀復(fù)合體的電極及電化學(xué)元件也可實(shí)現(xiàn)同樣的效果。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的第1特性比較中的實(shí)施例的片材的狀態(tài)的照片圖。

圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的第1特性比較中的比較例的片材的狀態(tài)的照片圖。

圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的實(shí)施例的片材的狀態(tài)的概略圖。

圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的第4特性比較(LFP/CNF)的倍率特性評(píng)價(jià)結(jié)果的圖表。

圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的第4特性比較(LFP/KB)的倍率特性評(píng)價(jià)結(jié)果的圖表。

圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式中的第5特性比較的C倍率范圍內(nèi)的充放電測(cè)定結(jié)果的圖表。

圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的第6特性比較的200C下的充放電測(cè)定結(jié)果的圖表。