电极材料、电极用糊及锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供电极材料、电极用糊及锂离子电池。本发明专利技术提供保持碳质被膜中的锂离子扩散的迁移路径、利用碳质被膜确保电子传导性并且提高锂离子传导性的电极材料。一种电极材料，其为在电极活性物质粒子的表面形成碳质被膜而成的粒子状的电极材料，其中，所述碳质被膜在所述电极活性物质粒子的表面上的包覆率为80％以上，由所述电极材料的碳量、所述电极材料的比表面积及所述碳质被膜的平均膜厚算出的碳质被膜的表观密度(ρV)为0.10g/cm3以上且1.08g/cm3以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电极材料、电极用糊及锂离子电池。
技术介绍
近年来，作为可期待小型化、轻量化、高容量化的电池，提出了锂离子电池等非水电解液系二次电池，并供于实际使用。锂离子电池由具有能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子的性质的正极和负极以及非水系电解质构成。作为锂离子电池的负极材料的负极活性物质，使用钛酸锂(Li4Ti5O12)等含锂金属氧化物或碳类材料。另一方面，作为锂离子电池的正极材料的正极活性物质，使用钴酸锂(LiCoO2)等含锂金属氧化物、磷酸铁锂(LiFePO4)等含氧酸锂盐系化合物等。锂离子电池的正极例如可以通过在被称为集流体的金属箔的表面上涂布含有正极活性物质及粘结剂等的电极用糊并进行干燥而形成。这种锂离子电池与现有的铅电池、镍镉电池、镍氢电池等二次电池相比，轻量且小型，并且具有高能量。因此，锂离子电池不仅用作移动电话、笔记本型个人计算机等便携式电子设备中使用的小型电源，还用作固定式紧急用大型电源。另外，近年来，锂离子电池还作为插电式混合动力车、混合动力车、产业用设备、电动工具等的高输出电源而进行了研究。作为这些高输出电源使用的电池大多使用于设想在室外使用的应用，因此，在设想在寒冷地区使用时，要求室温以及低温下的高速充放电特性。电极活性物质中，含氧酸锂盐系化合物(尤其是磷酸铁锂)的安全性优良，并且在资源及成本方面也不存在问题，在这一点上备受瞩目。但是，含氧酸锂盐系化合物因其晶体结构(橄榄石型晶体结构)的影响而存在电子传导性低的问题。因此，为了提高使用含氧酸锂盐系化合物作为电极活性物质的电极材料的电子传导性，提出了专利文献1的方法。在专利文献1中，将由磷酸铁锂构成的电极活性物质的粒子表面用作为碳源的有机化合物包覆，之后，使有机化合物碳化，由此，在电极活性物质的表面形成碳质被膜，使该碳质被膜中的碳作为电子传导性物质发挥作用。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2001-15111号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，碳质被膜成为锂离子发生氧化还原反应时的屏障，并且还成为锂离子的扩散屏障。另外，当碳质被膜的表观密度高时，呈现碳质被膜的包覆率、碳质被膜的膜厚及碳质被膜的结晶性增加的倾向，锂离子的传导性受损。即，电子传导性的提高与锂离子传导性的提高成为权衡关系。例如，在负载有碳质被膜的电极活性物质中，电子传导性提高，相反，锂离子传导性受损，由此电池内部电阻的总和会上升，在进行高速放电时电压会显著下降。本专利技术的目的在于提供使用在表面形成有碳质被膜的电极活性物质的电极材料、电极用糊及锂离子电池，所述电极材料保持碳质被膜中的锂离子扩散的迁移路径、利用碳质被膜确保电子传导性并且提高锂离子传导性。用于解决问题的方法为了解决上述问题，本专利技术提供以下[1]～[6]的专利技术。[1]一种电极材料，其为在电极活性物质粒子的表面形成碳质被膜而成的粒子状的电极材料，其中，所述碳质被膜在所述电极活性物质粒子的表面上的包覆率为80％以上，由所述电极材料的碳量、所述电极材料的比表面积及所述碳质被膜的平均膜厚算出的碳质被膜的表观密度(ρV)为0.10g/cm3以上且1.08g/cm3以下。[2]上述[1]所述的电极材料，其中，碳成分在所述电极材料的总质量中所占的比例为0.6质量％以上且5.0质量％以下，所述碳质被膜的通过气相置换法求出的真密度(ρT)为1.80g/cm3以上且2.50g/cm3以下，所述碳质被膜的表观密度(ρV)与所述碳质被膜的真密度之比(ρV/ρT)为0.04以上且0.60以下。[3]上述[1]或[2]所述的电极材料，其中，碳成分在所述碳质被膜的总质量中所占的比例为50质量％以上。[4]上述[1]～[3]中任一项所述的电极材料，其中，所述电极活性物质粒子以选自钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钛酸锂及LixAyDzPO4(其中，A为选自Co、Mn、Ni、Fe、Cu及Cr的组中的一种或两种以上，D为选自Mg、Ca、S、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sc、Y及稀土元素的组中的一种或两种以上，0＜x＜2，0＜y＜1.5，0≤z＜1.5)中的一种为主要成分。[5]一种电极用糊，其含有上述[1]～[4]中任一项所述的电极材料及粘结剂而成。[6]一种锂离子电池，其具备正极集流体，所述正极集流体在金属箔上具有由上述[5]所述的电极用糊形成的电极材料层。专利技术效果本专利技术的电极材料、电极用糊及锂离子电池尽管使用在表面形成有碳质被膜的电极活性物质，但也能够在不损害锂离子传导性的情况下提高电子传导性。因此，本专利技术的电极材料、电极用糊及锂离子电池能够将电池的内部电阻抑制得较低，其结果，也无需担忧电压显著下降，能够进行高速充放电。附图说明图1是说明电极材料的碳质被膜的锂离子的迁移路径的映像图。具体实施方式[电极材料]本专利技术的电极材料为在电极活性物质粒子的表面形成碳质被膜而成的粒子状的电极材料，上述碳质被膜在上述电极活性物质粒子的表面上的包覆率为80％以上，由上述电极材料的碳量、上述电极材料的比表面积及上述碳质被膜的平均膜厚算出的碳质被膜的表观密度(ρV)为0.10g/cm3以上且1.08g/cm3以下。本专利技术中，通过使用满足这种条件的电极材料，在用于锂离子电池正极时，能够将电池的内部电阻抑制得较低，其结果，也无需担忧电压显著下降，能够进行高速充放电。(电极活性物质粒子)作为构成电极活性物质粒子的电极活性物质，可以举出选自钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钛酸锂、LixAyDzPO4(其中，A为选自由Co、Mn、Ni、Fe、Cu及Cr组成的组中的一种或两种以上，D为选自由Mg、Ca、S、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sc、Y及稀土元素组成的组中的一种或两种以上，0＜x＜2，0＜y＜1.5，0≤z＜1.5)等。电极活性物质粒子优选以选自由钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钛酸锂及LixAyDzPO4组成的组中的至少一种为主要成分，其中，由LixAyDzPO4表示的含氧酸锂盐系化合物具有橄榄石型晶体结构，在进行高速放电时容易产生电压下降，且容易发挥基于本专利技术的构成的效果，在这一点上是优选的。在此，主要成分是指电极活性物质粒子总质量中的含量超过50质量％。另外，优选主要成分为电极活性物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极材料，其为在电极活性物质粒子的表面形成碳质被膜而成的粒子状的电极材料，其特征在于，所述碳质被膜在所述电极活性物质粒子的表面上的包覆率为80％以上，由所述电极材料的碳量、所述电极材料的比表面积及所述碳质被膜的平均膜厚算出的碳质被膜的表观密度即ρV为0.10g/cm3以上且1.08g/cm3以下。

【技术特征摘要】
2014.11.27 JP 2014-2402011.一种电极材料，其为在电极活性物质粒子的表面形成碳质被膜
而成的粒子状的电极材料，其特征在于，
所述碳质被膜在所述电极活性物质粒子的表面上的包覆率为80％
以上，由所述电极材料的碳量、所述电极材料的比表面积及所述碳质
被膜的平均膜厚算出的碳质被膜的表观密度即ρV为0.10g/cm3以上且
1.08g/cm3以下。
2.根据权利要求1所述的电极材料，其中，
碳成分在所述电极材料的总质量中所占的比例为0.6质量％以上
且5.0质量％以下，所述碳质被膜的通过气相置换法求出的真密度即ρT
为1.80g/cm3以上且2.50g/cm3以下，所述碳质被膜的表观密度即ρV与
所述碳质被膜的真密度之比即ρV/ρT为0.04以上且0...

【专利技术属性】
技术研发人员：北川高郎，大石健太，
申请(专利权)人：住友大阪水泥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP