[發(fā)明專利]二氧化硅覆蓋碳黑及使用其的電極用組合物、二次電池用電極以及二次電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580074376.X
• 申請日: 2015-11-26
• 公開（公告）號: CN107207876B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 名古裕輝;西川美佳;伊藤哲哉;橫田博;今井崇人
• 申請（專利權(quán)）人: 電化株式會社
• 主分類號: C09C1/48
• 分類號: C09C1/48;C09C1/56;C09C3/08;C09C3/12;H01M4/13;H01M4/139;H01M4/62
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

通過使用碳黑的DBP吸收量相對于壓縮DBP吸收量之比(DBP吸收量/壓縮DBP吸收量)為2.2以下、且二氧化硅為特定結(jié)構(gòu)的四烷氧基硅烷的水解縮合物的二氧化硅覆蓋碳黑，可以同時實現(xiàn)電池的長壽命化及良好的導(dǎo)電性和分散性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二氧化硅覆蓋碳黑及使用其的電極用組合物、二次電池用電極以及二次電池。

背景技術(shù)

利用能吸收、釋放鋰離子的材料形成了負(fù)極的鋰離子二次電池與利用金屬鋰形成了負(fù)極的鋰電池相比，能夠抑制枝晶的析出。因此，具有如下優(yōu)點：防止電池的短路而提高安全性，并且能夠提供高容量且能量密度高的電池。

近年來，謀求該鋰離子二次電池的輸出密度的進(jìn)一步提高。作為用于實現(xiàn)其的一個方法，研究了如下方法：通過使用放電電壓比以往高的正極活性物質(zhì)，即使為小電流密度也可以獲得高輸出密度。例如，通過使用具有尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)的鎳錳酸鋰(LiNi_0.5Mn_1.5O₂)作為正極活性物質(zhì)，可以實現(xiàn)4.5V左右的高放電電壓。

然而，若使用如前所述的高電位的正極活性物質(zhì)，則正極及其附近的電解液會置于強氧化環(huán)境下，因此，推進(jìn)了由電解液的氧化分解導(dǎo)致的氣體產(chǎn)生，有電池壽命下降的問題。

為了改善電池壽命，例如專利文獻(xiàn)1中公開有，在正極材料表面覆蓋鹵化物而成的鋰離子二次電池用正極材料。另外，專利文獻(xiàn)2中公開有，用氟化合物涂覆正極集電體表面而成的正極合劑。

此外，專利文獻(xiàn)3中，作為導(dǎo)電性及分散性優(yōu)異的非水系二次電池用碳黑，公開了BET比表面積、DBP吸收量、電氣電阻率、硫成分的含量及揮發(fā)成分的含量分別處于規(guī)定范圍的碳黑。另外，專利文獻(xiàn)4中公開了漿料穩(wěn)定性良好的碳黑漿料。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2009-104815號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2011-205095號公報

專利文獻(xiàn)3：日本特開2012-221684號公報

專利文獻(xiàn)4：日本特開2003-157846號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問題

一直以來，碳黑被用作二次電池的導(dǎo)電劑。但是，如上所述，使用高電位的正極活性物質(zhì)時，作為導(dǎo)電劑的碳黑與電解液的接觸面積大，成為容易引起電解液的氧化分解及氣體產(chǎn)生的一個原因。

專利文獻(xiàn)1和2中記載的方法均未進(jìn)行對碳黑的改善，由電解液的氧化分解導(dǎo)致的氣體產(chǎn)生的抑制效果不充分。

此外，對于碳黑，作為其共同的結(jié)構(gòu)，具有接近于球形的一次顆粒彼此連接成串珠狀的構(gòu)造，將這樣的構(gòu)造稱為結(jié)構(gòu)(structure)。通常，結(jié)構(gòu)越長地連接，能夠無接觸電阻地導(dǎo)電的距離變得越大，因此，導(dǎo)電性越提高。

結(jié)構(gòu)的長度通常使用依據(jù)JIS K6217-4所測定的DBP吸收量來間接地評價，DBP吸收量越大結(jié)構(gòu)越長，視為導(dǎo)電性越優(yōu)異。另一方面，結(jié)構(gòu)長的碳黑的導(dǎo)電性優(yōu)異，另一方面，顆粒彼此的相互作用變大，因此具有難以破碎且容易聚集這樣的方面。因此，通常，在電極制造時，采用將使活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑分散于水或有機溶劑的電極用組合物涂布于金屬箔的方法，但在使用結(jié)構(gòu)長的碳黑作為導(dǎo)電劑時，容易產(chǎn)生如下問題：在該涂覆液中殘留導(dǎo)電劑的聚集物而在電極上產(chǎn)生凹凸、或涂覆液的粘度過高而無法涂布。另外，對于例如專利文獻(xiàn)4中記載的漿料化，有可能由機械破碎導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的切斷，有無法確保充分的導(dǎo)電性的擔(dān)心。