[發(fā)明專(zhuān)利]纖維狀碳和其制造方法、及非水電解質(zhì)二次電池用電極混合物層、及非水電解質(zhì)二次電池用電極、及非水電解質(zhì)二次電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680035558.0
• 申請(qǐng)日: 2016-06-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107735515A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 小村伸彌;平川亮太;谷內(nèi)一輝;兼松亞沙美;大道高弘
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 帝人株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): D01F9/14
• 分類(lèi)號(hào): D01F9/14;C01B32/05;D01F9/12;H01M4/13;H01M4/62
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 郭煜,李炳愛(ài)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及纖維狀碳、特別是碳纖維和其制造方法、及使用該纖維狀碳形成的非水電解質(zhì)二次電池用電極混合物層、及具有該電極混合物層的非水電解質(zhì)二次電池用電極、及具有電極而構(gòu)成的非水電解質(zhì)二次電池。

背景技術(shù)

碳納米材料、特別是平均纖維直徑為1μm以下極細(xì)碳纖維具有高結(jié)晶性、高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、高彈性模量、輕量等優(yōu)異的特性，因此被用作高性能復(fù)合材料的納米填料。其用途不限于以提高機(jī)械強(qiáng)度為目的的增強(qiáng)用納米填料，還產(chǎn)生了碳材料所具備的高導(dǎo)電性，研究了作為各種電池、電容器的電極中的添加材料、電磁波屏蔽材料、抗靜電材料用的導(dǎo)電性納米填料、或者作為在面向樹(shù)脂的靜電涂料中配合的納米填料的用途。此外，產(chǎn)生了作為碳材料的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、微細(xì)結(jié)構(gòu)的特征，還期待作為平面顯示器等的場(chǎng)致電子發(fā)射材料的用途。其中，極為期待通過(guò)添加至非水電解質(zhì)二次電池中而提高導(dǎo)電性。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)了經(jīng)過(guò)下述步驟的碳纖維的制造方法：(1)由包含熱塑性樹(shù)脂100質(zhì)量份、以及選自瀝青、聚丙烯腈、聚碳二亞胺、聚酰亞胺、聚苯并唑和芳族聚酰胺中的至少1種熱塑性碳前體1~150質(zhì)量份的混合物形成前體成型體的步驟；(2)對(duì)前體成型體施加穩(wěn)定化處理從而將前體成形體中的熱塑性碳前體穩(wěn)定化而形成穩(wěn)定化樹(shù)脂組合物的步驟；(3)由穩(wěn)定化樹(shù)脂組合物在減壓下去除熱塑性樹(shù)脂從而形成纖維狀碳前體的步驟；(4)將纖維狀碳前體碳化或石墨化的步驟。通過(guò)該方法制造的碳纖維具有良好的特性，但作為將其用作電極材料時(shí)的電池特性不充分，要求更大容量、高輸出化。

專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，作為負(fù)極的鋰離子吸納材料，記載了La為1000埃(100nm)以上的碳材料。

專(zhuān)利文獻(xiàn)3中，記載了石墨晶體的層面方向的廣度La與層疊厚度Lc之比(La/Lc)為1.5以上的瀝青系碳纖維。實(shí)施例中，記載了Lc為35nm、或33nm的碳纖維。該碳纖維的La在計(jì)算上達(dá)到61nm、56nm。因此，尚未具體公開(kāi)La為100nm以上的碳纖維。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：國(guó)際公開(kāi)第2009/125857號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)平10-134814號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)3：日本專(zhuān)利第3031197號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

本發(fā)明的目的在于，提供與以往的碳纖維相比結(jié)晶性得到進(jìn)一步改善的纖維狀碳、特別是碳纖維、和其制造方法。進(jìn)一步，提供使用該纖維狀碳形成的非水電解質(zhì)二次電池用電極混合物層、包含該電極混合物層而構(gòu)成的非水電解質(zhì)二次電池用電極、和包含該電極而構(gòu)成的非水電解質(zhì)二次電池。

用于解決課題的手段

本發(fā)明人等鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)而反復(fù)進(jìn)行深入研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在纖維狀碳的制造步驟中，在碳前體的狀態(tài)下進(jìn)行提高其分子取向性的操作，由此能夠提高所得纖維狀碳的結(jié)晶性，從而完成了本發(fā)明。

即，解決上述課題的本發(fā)明如下所述。

〔1〕 纖維狀碳，其特征在于，平均有效纖維長(zhǎng)度為1~100μm，通過(guò)X線(xiàn)衍射法測(cè)定的晶粒長(zhǎng)度(La)為100~500nm。

〔1〕所述的纖維狀碳為具有規(guī)定的有效纖維長(zhǎng)度的纖維狀的碳材料，是具有高結(jié)晶性的纖維狀碳。該纖維狀碳可以通過(guò)能夠提高結(jié)晶性的規(guī)定的制造方法而制造。

〔2〕 根據(jù)〔1〕所述的纖維狀碳，其中，前述纖維狀碳的平均纖維直徑為100nm~1μm。

〔2〕所述的纖維狀碳是纖維直徑小的極細(xì)的纖維狀碳。

〔3〕 根據(jù)〔1〕所述的纖維狀碳，其中，前述纖維狀碳的硼含量為1質(zhì)量ppm以下。

〔3〕所述的纖維狀碳實(shí)質(zhì)上不含硼，即未摻雜硼的纖維狀碳。

〔4〕 根據(jù)〔1〕所述的纖維狀碳，其中，前述纖維狀碳為瀝青系碳纖維。

〔4〕所述的纖維狀碳是以瀝青作為碳前體的纖維狀碳。

〔5〕 非水電解質(zhì)二次電池用電極混合物層，其包含：電極活性物質(zhì)、和包含〔1〕所述的纖維狀碳的碳系導(dǎo)電助劑。

〔5〕所述的非水電解質(zhì)二次電池用電極混合物層是至少包含粒狀的電極活性物質(zhì)和〔1〕所述的纖維狀碳、且在該電極活性物質(zhì)的顆粒彼此的間隙中至少分散有〔1〕所述的纖維狀碳的非水電解質(zhì)二次電池用電極混合物層。

〔6〕 根據(jù)〔5〕所述的非水電解質(zhì)二次電池用電極混合物層，其中，前述非水電解質(zhì)二次電池用電極混合物層的厚度為50~5000μm。

〔6〕所述的非水電解質(zhì)二次電池用電極混合物層是厚膜的非水電解質(zhì)二次電池用電極混合物層。