CN116895757A - 导电材料和电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及导电材料和电池。导电材料用于电池的正极。导电材料包含基材和被膜。被膜被覆基材的表面的至少一部分。基材包含导电性碳材料。被膜包含玻璃网络形成元素和氧。
Description
技术领域
本公开涉及导电材料和电池。
背景技术
日本特开2021-172544公开了包含气相法碳纤维和金属氧化物层的复合材料。
发明内容
电池的正极包含正极活性物质。正极活性物质具有缺乏电子传导性的倾向。为了补充正极活性物质的电子传导性,使用了导电材料。通常,导电材料包含导电性碳材料。
以电池的高容量化以及高输出化为目的,正在推进电池的高电压化。在高电压规格的电池中,正极具有高电位。由于使正极中的导电材料暴露于高电位,导电材料可劣化。即,导电材料的电子传导性可下降。由于导电材料的电子传导性下降,伴随长期使用的电阻增加率有可能变高。
本公开的目的在于降低电阻增加率。
以下,对本公开的技术构成以及作用效果进行说明。不过,本说明书的作用机理包括推定。作用机理不限制本公开的技术范围。
本发明的第一方式涉及的导电材料用于电池的正极。
所述导电材料以包含基材和被膜的方式构成。其中,所述被膜以被覆所述基材的表面的至少一部分的方式构成,所述基材以包含导电性碳材料的方式构成,所述被膜以包含玻璃网络形成元素和氧的方式构成。
根据这样的构成,通过具有特定组成的被膜被覆导电性碳材料,从而能够在高电位环境中减轻导电性碳材料的劣化。即,能够降低伴随长期使用的电阻增加率。
本公开的被膜包含玻璃网络形成元素(Z)和氧(O)。在被膜中,Z和O可形成具有网络结构的氧化物玻璃(ZOx)。氧化物玻璃可以具有适度的硬度。因此,可期待氧化物玻璃(被膜)与导电性碳材料(基材)之间的密合性提高。
以往,例如还提出了利用铌酸锂等硬的金属氧化物被覆导电性碳材料的方案(例如参照日本特开2021-172544)。但是,在金属氧化物与导电性碳材料之间硬度的差异大,因此存在金属氧化物与导电性碳材料之间的密合性降低的可能性。认为在高电位环境中,在密合性低的部分,容易进行导电性碳材料的劣化。即,硬的金属氧化物在高电位环境下有可能无法降低电阻增加率。
在上述第一方式涉及的导电材料中,所述玻璃网络形成元素可以包含选自磷、硼、锗、硅和铝中的至少1种。
这些元素可形成具有网络结构的氧化物玻璃。
在上述第一方式涉及的导电材料中,被膜可以包含选自磷酸骨架和硼酸骨架中的至少1种。
包含磷酸骨架、硼酸骨架的被膜可具有适度的硬度。
在上述第一方式涉及的导电材料中,导电性碳材料可以包含选自气相生长碳纤维、碳纳米管、炭黑、石墨烯片、硬碳、软碳和石墨中的至少1种。
导电性碳材料可以是纤维状,也可以是粒子状。
在上述第一方式涉及的导电材料中,被膜可以具有1~20nm的厚度。
通过被膜的厚度为1nm以上,从而可期待电阻增加率的降低。通过被膜的厚度为20nm以下,从而可期待电子传导性的提高。
在上述第一方式所涉及的导电材料中,导电材料可以具有20%以上的被覆率。被覆率采用X射线光电子能谱法(XPS)测定。
通过被覆率为20%以上,从而可期待电阻增加率的降低。
在上述第一方式涉及的导电材料中,导电性碳材料例如可具有0.1~1.8的R值。R值表示导电性碳材料的拉曼光谱中的D带相对于G带之比。
R值为结晶性的指标。当导电性碳材料具有0.1~1.8的R值时,可期待与氧化物玻璃(被膜)的密合性提高。
本发明的第二方式涉及的电池包含正极。
正极包含正极活性物质和上述的导电材料。
可期待电池的伴随长期使用的电阻增加率低。
在上述第二方式涉及的电池中,满充电时的正极电位可以为4.2~5.0Vvs.Li/Li+。
电池例如可以是高电压规格。可期待上述导电材料对于高电位的耐性优异。
在上述第二方式涉及的电池中,正极还可以进一步包含硫化物固体电解质。
电池可以是硫化物系全固体电池。机理的详细情况不清楚,但通过与硫化物固体电解质共存,从而在高电位环境中,存在促进导电性碳材料的劣化的倾向。可期待上述导电材料即使在与硫化物固体电解质共存下也难以劣化。
上述第二方式涉及的电池还可以进一步包含电解液。
电池也可以是液体电池。可期待上述导电材料在与电解液共存下也难以劣化。
以下,对本公开的实施方式(以下可简称为“本实施方式”)以及本公开的实施例(以下可简称为“本实施例”)进行说明。不过,本实施方式以及本实施例不限定本公开的技术范围。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义,其中相同的附图标记表示相同的要素,并且其中:
图1为示出本实施方式中的导电材料的概念图;
图2为示出本实施方式中的电池的概念图。
具体实施方式
术语及其定义等
“具备”、“包含”、“具有”以及它们的变形的记载为开放形式。开放形式除了必须要素之外,可以进一步包含追加要素,也可以不包含追加要素。由“由…组成”的记载为封闭形式。不过,即使是封闭形式,也不排除通常附带的杂质、或与本公开技术无关的附加的要素。“基本上由…组成”的记载为半封闭形式。在半封闭形式中,允许附加基本上不影响本公开技术的基本且新颖的特性的要素。
“A和B中的至少一者”包含“A或B”以及“A和B”。“A和B中的至少一者”也可以记为“A和/或B”。
“可以”、“能够”等表达并非强制性的含义“必须的含义”,而是以允许的含义“具有…的可能性这样的含义”来使用。
只要没有特别说明,以单数形式表示的要素也包括复数形式。例如“粒子”不仅是指“1个粒子”,也可以是指“粒子的集合体(粉体、粉末、粒子群)”。
例如“m~n%”等数值范围只要没有特别说明,则包含上限值和下限值。即,“m~n%”表示“m%以上且n%以下”的数值范围。另外,“m%以上且n%以下”包含“超过m%且小于n%”。进而,从数值范围内任意选择的数值也可以设为新的上限值或下限值。例如,可以通过将数值范围内的数值与在本说明书中的其他部分、表中、图中等记载的数值任意地组合,从而设定新的数值范围。
所有的数值采用用语“约”来修饰。用语“约”可以是指例如±5%、±3%、±1%等。所有的数值可以是能够根据本公开技术的利用方式而变化的近似值。所有的数值可以用有效数字表示。测定值可以是多次测定的平均值。测定次数可以为3次以上,也可以为5次以上,也可以为10次以上。通常,测定次数越多,可期待平均值的可靠性越提高。测定值可以基于有效数字的位数,通过四舍五入进行尾数处理。测定值例如可以包含伴随着测定装置的检测极限等的误差等。
几何学用语(例如“平行”、“垂直”、“正交”等)不应理解为严格的含义。例如“平行”也可以稍微偏离严格含义上的“平行”。几何学用语例如可以包括设计上、作业上、制造上等的公差、误差等。各图中的尺寸关系有时与实际的尺寸关系不一致。为了有助于本公开技术的理解,有时使各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)改变。也有时进一步将一部分构成省略。
在化合物由化学计量组成式(例如“LiCoO2”等)表示的情况下,该化学计量组成式只不过是该化合物的代表例。化合物可以具有非化学计量组成。例如,钴酸锂表示为“LiCoO2”时,只要没有特别说明,钴酸锂并不限定于“Li/Co/O=1/1/2”的组成比,可以以任意的组成比含有Li、Co和O。进而,可允许用微量元素进行掺杂、置换等。
“D50”表示在体积基准的粒径分布中从粒径小的一侧起的频率的累积达到50%的粒径。D50可以采用激光衍射法测定。
“玻璃网络形成元素”表示具有玻璃形成能力的元素。“玻璃形成能力”表示通过对象元素与氧结合从而能够形成具有网络结构的氧化物玻璃。
“Vvs.Li/Li+”表示以锂(Li)发生氧化还原反应的电位为基准(零)的电位。
“满充电”表示充电状态(SOC)为100%的状态。SOC表示此时的充电容量相对于电池的满充电容量的百分率。
电流的倍率(小时率)有时用记号“C”表示。1C的倍率是将电池的额定容量用1小时放电完。
被覆率/XPS测定
被覆率可以采用以下的步骤测定。准备XPS装置。将试样(导电材料)设置在XPS装置中。采用120eV的路径能量,实施窄扫描分析。采用解析软件对测定数据进行处理。通过对测定数据进行解析,从而由C1 s、O1 s的各峰面积求出各元素的元素比率。由源自玻璃网络形成元素(Z)的峰面积求出Z的元素比率。例如,可测定P2p、B1 s、Al2p等的峰面积。
根据下述式(1)求出被覆率。
θ=(Z+O)/(Z+O+C)×100…(1)
θ表示被覆率(%)。Z、O、C表示各元素的元素比率。在被膜含有多种Z的情况下,各元素比率的合计被视为Z的元素比率。例如,在被膜含有P、B和Al这3种的情况下,根据式“Z=P+B+Al”求出Z的元素比率。
以下示出XPS装置等。不过,这些只不过是一例,也可以用同等品代替。
XPS装置:制品名“PHIX-tool”、ULVAC-PHI公司制
解析软件:制品名“MulTiPak”、ULVAC-PHI公司制
R值/拉曼测定
R值可以采用以下的步骤来测定。准备显微拉曼分光装置。将试样(导电性碳材料)放置在显微拉曼分光装置中。测定导电性碳材料的拉曼光谱。D带是出现在1350±20cm-1的拉曼位移中的峰。D带来自结构的紊乱。G带是出现在1590±20cm-1的拉曼位移中的峰。G带来源于石墨结构(六元环)。
根据下述式(2)求出R值。
R=ID/IG…(2)
R表示R值。ID表示D带的强度(峰面积)。IG表示G带的强度。
以下示出拉曼测定的条件。不过,装置只不过是一例,也可以用同等品代替。另外,还存在因装置而适宜条件不同的可能性。
显微拉曼分光装置:制品名“DXR3xi成像显微拉曼”,Thermo Fisher Scient ific公司制
激光能量:1.5mW
曝光时间:50Hz
扫描次数:50
膜厚测定
被膜的厚度可以采用以下的步骤来测定。通过将导电材料包埋在树脂材料中,从而准备试样。采用离子铣削装置对试样实施剖切加工。例如,可以使用日立高新技术公司制的制品名“Arblade(注册商标)5000”(或其同等品)。试样的截面采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope(SEM))进行观察。例如,可以使用日立高新技术公司制的制品名“SU8030”(或其同等品)。对于10个导电材料,分别在20个视野中测定被膜的厚度。将合计200处的厚度的算术平均视为被膜的厚度。
导电材料
图1为示出本实施方式中的导电材料的概念图。导电材料5用于电池的正极。导电材料5也可以用于电池的负极。电池和电极将后述。导电材料5包含基材1和被膜2。
基材
基材1可具有任意的形状。基材1例如可以是纤维状,也可以是粒子状。基材1可具有任意的尺寸。在基材1为纤维状时,纤维直径例如可以为5~500nm。纤维长度例如可以为直径的100倍以上。在基材1为粒子状时,最大费雷特直径例如可以为1~1000nm。
基材1具有电子传导性。基材1包含导电性碳材料。导电性碳材料例如可以包含选自VGCF、CNT、CB、GF、硬碳、软碳和石墨中的至少1种。CB例如可以包含选自乙炔黑(AB)、科琴黑(注册商标)、炉法炭黑、槽法炭黑和热裂法炭黑中的至少1种。
导电性碳材料例如可以具有0.1~1.8的R值。当导电性碳材料具有0.1~1.8的R值时,可期待与氧化物玻璃的密合性提高。导电性碳材料例如可以具有0.1~1的R值,也可以具有0.1~0.5的R值。
被膜
被膜2被覆基材1的表面的至少一部分。被膜2可保护导电性碳材料。被覆率例如可以为20%以上。被覆率越高,越可期待电阻增加率的降低。被覆率例如可以为40%以上,也可以为60%以上,也可以为80%以上,也可以为100%。
被膜2例如可以具有1~20nm的厚度。通过被膜的厚度为1nm以上,可期待电阻增加率的降低。通过被膜的厚度为20nm以下,可期待电子传导性的提高。被膜的厚度例如可以为5nm以上,也可以为10nm以上,也可以为15nm以上。被膜的厚度例如可以为15nm以下,也可以为10nm以下,也可以为5nm以下。
被膜2包含玻璃网络形成元素和氧。玻璃网络形成元素和氧可以形成氧化物玻璃。玻璃网络形成元素例如可以包含选自P、B、Ge、S i和Al中的至少1种。
被膜2例如还可以进一步含有Li。被膜2例如可以具有由下述式(3)表示的组成。
LiyZOx…(3)
Z表示玻璃网络形成元素。Z例如可以包含选自P、B和Al中的至少1种。x、y是任意的数。x、y例如可以根据XPS的元素比率来确定。y例如可以为3以下,也可以为2.5以下,也可以为1以下,也可以为0.5以下,也可以为0。y越小,被膜2越具有变软的倾向。
被膜2例如可以含有选自磷酸骨架和硼酸骨架中的至少1种。包含磷酸骨架、硼酸骨架的被膜2可以具有适度的硬度。例如,在导电材料5的飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)中,在检测到PO2 -、PO3 -等片段时,视为被膜2包含磷酸骨架。例如,在导电材料5的TOF-SIMS中,在检测到BO2 -、BO3 -等片段时,视为被膜2包含硼酸骨架。
被膜可以采用任意的方法形成。例如,可以采用滚筒溅射法形成被膜2。被膜2的组成例如可通过溅射靶的组成来调整。溅射靶例如可以包含选自Li3PO4、Al2O3和BPO4中的至少1种。被膜2的厚度例如可以通过溅射处理时间来调整。
电池
图2为示出本实施方式中的电池的概念图。电池100包含发电元件50。电池100也可以包含外包装体(未图示)。外包装体可以收纳发电元件50。外包装体可以具有任意的形态。外包装体例如可以是金属箔层压膜制的袋等,也可以是金属制的壳体等。发电元件50包含正极10、分隔体30以及负极20。即,电池100包含正极10。
正极电位
电池100例如可以是高电压规格。例如,满充电时的正极电位可以为4.2~5.0Vvs.Li/Li+。在正极电位为4.2Vvs.Li/Li+以上时,存在容易进行导电性碳材料的劣化的倾向。可期待本实施方式中的导电材料即使在4.2Vvs.Li/Li+以上的高电位环境中也难以劣化。满充电时的正极电位例如可以为4.3Vvs.Li/Li+以上,也可以为4.4Vvs.Li/Li+以上,也可以为4.5Vvs.Li/Li+以上。满充电时的正极电位例如可以为4.9Vvs.Li/Li+以下,也可以为4.8Vvs.Li/Li+以下,也可以为4.7Vvs.Li/Li+以下。
电解液
电池100例如可以是液体电池。“液体电池”表示包含电解液的电池。即,电池100可以包含电解液(液体电解质)。期待本实施方式中的导电材料在与电解液共存下也难以劣化。电解液可以具有任意的组成。电解液例如可以包含碳酸酯系溶剂和Li盐。碳酸酯系溶剂例如可以包含碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等。Li盐例如可以包含LiPF6等。电解液还可以进一步包含任意的添加剂。
全固体电池
电池100例如可以是全固体电池。全固体电池包含固体电解质。全固体电池例如可以包含硫化物固体电解质。机理的详细情况不清楚,通过与硫化物固体电解质共存,在高电位环境中,存在促进导电性碳材料的劣化的倾向。期待本实施方式的导电材料即使在与硫化物固体电解质共存下也难以劣化。以下主要记载全固体电池的构成。适当地也记载了液体电池的构成。
正极
正极10为层状。正极10例如可以包含正极活性物质层和正极集电体。例如,通过在正极集电体的表面涂敷正极合材,可以形成正极活性物质层。正极集电体例如可以包含Al箔等。正极集电体例如可以具有5~50μm的厚度。
正极活性物质层例如可以具有10~200μm的厚度。正极活性物质层包含正极活性物质和导电材料。正极活性物质层还可以进一步包含硫化物固体电解质和粘合剂。例如,液体电池中的正极活性物质层也可以不包含硫化物固体电解质。
正极活性物质例如可以为粒子状。正极活性物质例如可以具有1~30μm的D50。正极活性物质可以具有任意的组成。正极活性物质例如可以包含选自LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、Li(NiCoMn)O2、Li(NiCoAl)O2和LiFePO4中的至少1种。例如“Li(NiCoMn)O2”中的“(NiCoMn)”表示括号内的组成比的合计为1。只要合计为1,各个成分量是任意的。Li(NiCoMn)O2例如可以包含LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2等。Li(NiCoAl)O2例如可以包含LiNi0.8Co0.15Al0.05O2等。
正极活性物质例如可以被缓冲层被覆。缓冲层例如可以具有5~50nm的厚度。缓冲层例如可以包含LiNbO3、Li3PO4等。
导电材料的详细情况如上所述。导电材料的配合量相对于100质量份的正极活性物质,例如可为0.1~10质量份。
硫化物固体电解质可以在正极活性物质层内形成离子传导通路。硫化物固体电解质的配合量相对于100体积份的正极活性物质,例如可为1~200体积份,也可以为50~150体积份,也可以为50~100体积份。硫化物固体电解质包含硫(S)。硫化物固体电解质例如可以包含Li、P和S。硫化物固体电解质还可以进一步包含例如O、Si等。硫化物固体电解质还可以进一步包含例如卤素等。硫化物固体电解质还可以进一步包含例如碘(I)、溴(Br)等。硫化物固体电解质例如可以是玻璃陶瓷型,也可以是硫银锗矿型。硫化物固体电解质例如可以包含选自Li I-LiBr-Li3PS4、Li2S-SiS2、Li I-Li2S-SiS2、Li I-Li2S-P2S5、Li I-Li2O-Li2S-P2S5、Li I-Li2S-P2O5、Li I-Li3PO4-P2S5、Li2S-P2S5和Li3PS4中的至少1种。
例如,“Li I-LiBr-Li3PS4”表示通过将Li I和LiBr和Li3PS4以任意的摩尔比混合而生成的硫化物固体电解质。例如,可以采用机械化学法生成硫化物固体电解质。“Li2S-P2S5”包含Li3PS4。例如可通过将Li2S和P2S5以“Li2S/P2S5=75/25(摩尔比)”混合而生成Li3PS4。
粘合剂能够将固体材料彼此结合。粘合剂的配合量相对于100质量份的正极活性物质,例如可为0.1~10质量份。粘合剂可以包含任意的成分。粘合剂例如可以包含选自聚偏二氟乙烯(PVdF)、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVdF-HFP)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)和聚四氟乙烯(PTFE)中的至少1种。
负极
负极20为层状。负极20例如可以包含负极活性物质层和负极集电体。例如,通过在负极集电体的表面涂敷负极合材,可以形成负极活性物质层。负极集电体例如可以包含铜(Cu)箔、镍(Ni)箔等。负极集电体例如可以具有5~50μm的厚度。
负极活性物质层例如可以具有10~200μm的厚度。负极活性物质层包含负极活性物质。负极活性物质层还可以进一步包含导电材料、粘合剂、硫化物固体电解质。负极活性物质可包含任意的成分。负极活性物质例如可包含选自石墨、Si、SiOx(0<x<2)和Li4Ti5O12中的至少1种。
例如,液体电池中的负极活性物质层可以不包含硫化物固体电解质。在负极20与正极10之间,硫化物固体电解质可以为同种,也可以为不同种。在负极20与正极10之间,导电材料可以为同种,也可以为不同种。
分隔体
分隔体30介于正极10与负极20之间。分隔体30将正极10与负极20分离。分隔体30包含硫化物固体电解质。分隔体30还可以进一步包含粘合剂。全固体电池中的分隔体30例如可以记为“固体电解质层”。在分隔体30与正极10之间,硫化物固体电解质可以为同种,也可以为不同种。在分隔体30与负极20之间,硫化物固体电解质可以为同种,也可以为不同种。
液体电池中的分隔体30例如可以包含聚烯烃制的多孔膜等。
实施例
导电材料的准备
如下所述,准备No.1~No.3涉及的导电材料。以下可将“No.1”所涉及的导电材料等简记为“No.1”。
No.1
作为导电性碳材料,准备昭和电工株式会社制造的制品名“VGCF-H”。该导电性碳材料为纤维状。该导电性碳材料包含VGCF。在No.1中,将该导电性碳材料作为导电材料。
No.2
准备粉末滚筒溅射装置。将10g的导电性碳材料(上述“VGCF-H”)配置在反应容器内。在反应容器内一边搅拌工件(ワーク)一边实施溅射处理,由此制造导电材料。溅射处理的条件如下所述。
溅射靶:Li3PO4(丰岛制作所株式会社制)
溅射用电源:RF电源、输出功率100W
溅射处理时间:90h
认为No.2的导电材料包含基材和被膜。认为基材包含VGCF。认为被膜包含LiyPOx(x、y为任意的数)。
No.3
除了将溅射处理时间变更为180h以外,与No.2同样地制造导电材料。
评价
采用以下的顺序制造评价电池单元(全固体电池)。
正极的制作
准备下述材料。
正极活性物质/缓冲层:LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2/磷酸化合物
硫化物固体电解质:Li I-Li2S-P2S5(玻璃陶瓷型,D50=0.8μm)
导电材料:上述No.1~No.3的导电材料中的任一者。
粘合剂:BR
分散介质:庚烷
正极集电体:Al箔
将正极活性物质、硫化物固体电解质、导电材料、粘合剂和分散介质混合,由此准备浆料。正极活性物质与硫化物固体电解质的混合比为“正极活性物质/硫化物固体电解质=7/3(体积比)”。导电材料的配合量相对于100质量份的正极活性物质为3质量份。粘合剂的配合量相对于100质量份的正极活性物质为0.7质量份。采用超声波均化器(制品名“UH-50”、SMT公司制造)充分搅拌浆料。通过将浆料涂布于正极集电体的表面,从而形成涂膜。利用热板,将涂膜在100℃下干燥30分钟。由此制造正极母片(原反)。从正极母片切出圆盘状的正极。正极的面积为1cm2。
负极的制作
准备下述材料。
负极活性物质:Li4Ti5O12(D50=1μm)
硫化物固体电解质:Li I-Li2S-P2S5(玻璃陶瓷型,D50=0.8μm)
导电材料:VGCF
粘合剂:BR
分散介质:庚烷
负极集电体:Cu箔
采用搅拌装置[FILMIX(注册商标)、型号“30-L型”、PRIMIX公司制],将硫化物固体电解质、导电材料、粘合剂、分散介质混合,由此准备浆料。搅拌速度(转数)为2000rpm,搅拌时间为30分钟。搅拌30分钟后,向浆料中追加负极活性物质,进一步搅拌浆料。搅拌速度为15000rpm,搅拌时间为60分钟。
负极活性物质与硫化物固体电解质的混合比为“负极活性物质/硫化物固体电解质=6/4(体积比)”。导电材料的配合量相对于100质量份的负极活性物质为1质量份。粘合剂的配合量相对于100质量份的负极活性物质为2质量份。
通过将浆料涂布于负极集电体的表面,形成涂膜。利用热板,将涂膜在100℃下干燥30分钟。由此制造负极母片。从负极母片切出圆盘状的负极。负极的面积为1cm2。
分隔体的制作
准备下述材料。
硫化物固体电解质:Li I-Li2S-P2S5(玻璃陶瓷型,D50=2.5μm)
准备陶瓷制的筒状夹具。中空截面(与轴向垂直的截面)的面积为1cm2。在筒状夹具内填充有硫化物固体电解质的粉末。使粉末平滑地平整。在筒状夹具内对硫化物固体电解质实施压制加工,由此形成分隔体(固体电解质层)。压制加工的压力为1吨/cm2。
组装
在筒状夹具内,将正极、分隔体和负极层叠,由此形成层叠体。分隔体配置在正极与负极之间。通过对层叠体实施压制加工,从而形成发电元件。压制加工的压力为6吨/cm2。以夹着发电元件的方式将2根不锈钢棒插入筒状夹具内。以对发电元件施加1吨的载荷的方式约束不锈钢棒。不锈钢棒可具有端子功能。如上所述,制造了评价电池单元。
电阻增加率的测定
确认评价电池单元的初始容量。充放电条件如下所述。
充电:恒电流-恒电压方式、倍率=1/3C
放电:恒电流方式、倍率=1/3C
在确认初始容量后,将评价电池单元的SOC调整为40%。采用2C的倍率使评价电池单元放电5秒。由经过5秒时的电压下降量求得初始电阻。
初始电阻测定后,将评价电池在60℃的恒温槽内保存14天。在保存中,对评价电池单元实施了滴流充电以使得正极电位维持为4.5Vvs.Li/Li+。经过14天后,采用与初始电阻相同的条件测定耐久后电阻。通过用耐久后电阻除以初始电阻,从而求出电阻增加率。电阻增加率用百分率表示。将电阻增加率示于下表1。
[表1]
表1
结果
No.2、3与No.1相比,电阻增加率降低。No.1的导电材料不含被膜。No.2、3的导电材料包含被膜。被膜包含玻璃网络形成元素(P)和氧。
No.3与No.2相比,电阻增加率降低。认为No.3与No.2相比,具有高被覆率。
本实施方式和本实施例在所有方面都是例示的。本实施方式和本实施例不是限制性的。本公开的技术范围包含与专利权利要求的范围的记载等同的含义以及范围内的全部变形。例如,从本实施方式以及本实施例中抽出任意的构成、将它们任意地组合也是从最初就预想到的。
Claims (11)
1.导电材料,所述导电材料用于电池的正极,包含:
基材;和
被膜,
其中,所述被膜以被覆所述基材的表面的至少一部分的方式构成,所述基材以包含导电性碳材料的方式构成,并且所述被膜以包含玻璃网络形成元素和氧的方式构成。
2.根据权利要求1所述的导电材料,其中,所述玻璃网络形成元素包含选自磷、硼、锗、硅和铝中的至少1种。
3.根据权利要求1所述的导电材料,其中,所述被膜包含选自磷酸骨架和硼酸骨架中的至少1种。
4.根据权利要求1所述的导电材料,其中,所述导电性碳材料包含选自气相生长碳纤维、碳纳米管、炭黑、石墨烯片、硬碳、软碳和石墨中的至少1种。
5.根据权利要求1所述的导电材料,其中,所述被膜具有1~20nm的厚度。
6.根据权利要求1所述的导电材料,其中,所述导电材料具有20%以上的被覆率,所述被覆率采用X射线光电子能谱法测定。
7.根据权利要求1所述的导电材料,其中,所述导电性碳材料具有0.1~1.8的R值,所述R值表示所述导电性碳材料的拉曼光谱中的D带相对于G带之比。
8.电池,包含正极,其中,所述正极包含正极活性物质和根据权利要求1至7中任一项所述的导电材料。
9.根据权利要求8所述的电池,其中,满充电时的正极电位为4.2~5.0Vvs.Li/Li+。
10.根据权利要求8所述的电池,其中,所述正极进一步包含硫化物固体电解质。
11.根据权利要求8所述的电池,还包含电解液。
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