JP2005222933A5 - - Google Patents

Claims (36)

1. 比表面積１ｍ²／ｇ以上の炭素系負極活物質、平均粒径１０〜５００ｎｍの微粒子からなるスチレンブタジエンゴムからなる結着材、及び繊維径１〜１０００ｎｍの炭素繊維を含有することを特徴とするリチウム電池用負極材。
2. 炭素系負極活物質、結着材及び炭素繊維の合計量に対して、炭素繊維の含有量が０.０５〜２０質量％であり、スチレンブタジエンゴムからなる結着材の含有量が０.１〜６.０質量％である請求項１記載のリチウム電池用負極材。
3. さらに増粘剤を含む請求項１または２に記載のリチウム電池用負極材。
4. 増粘剤の含有量が、炭素系負極活物質、結着材、炭素繊維及び増粘剤の合計量に対して、０.１〜４質量％である請求項３に記載のリチウム電池用負極材。
5. 増粘剤がカルボキシメチルセルロースである請求項３に記載のリチウム電池用負極材。
6. ２５℃での負極の比抵抗が０.５Ωｃｍ以下である請求項１〜５のいずれかに記載のリチウム電池用負極材。
7. 炭素繊維が、２０００℃以上で熱処理された黒鉛系炭素繊維である請求項１〜６のいずれかに記載のリチウム電池用負極材。
8. 炭素繊維が、酸化処理により表面に含酸素官能基が導入された黒鉛系炭素繊維である請求項１〜６のいずれかに記載のリチウム電池用負極材。
9. 炭素繊維が、ホウ素を０.１〜１０００００ｐｐｍ含有する黒鉛系炭素繊維である請求項１〜６のいずれかに記載のリチウム電池用負極材。
10. 黒鉛系炭素繊維のＸ線回折法による（００２）面の平均面間隔ｄ₀₀₂が、０.３４４ｎｍ以下である請求項７に記載のリチウム電池用負極材。
11. 炭素繊維が内部に中空構造を有するものである請求項１〜１０のいずれかに記載のリチウム電池用負極材。
12. 炭素繊維が分岐状炭素繊維を含む請求項１〜１１のいずれかに記載のリチウム電池用負極材。
13. 炭素系負極活物質がＳｉを含む請求項１〜１２のいずれかに記載のリチウム電池用負極材。
14. 炭素系負極活物質が非黒鉛系炭素材料であり、負極活物質、結着材、及び導電助剤からなる合剤層の密度が１.５ｇ／ｃｍ³以上である請求項１〜１３のいずれかに記載のリチウム電池用負極材。
15. 電極成形前の炭素系負極活物質が、以下の要件を満足する炭素質粒子である請求項１〜１４のいずれかに記載のリチウム電池用負極材：
    （１）フロー式粒子像解析装置によって測定される平均円形度が０.７０〜０.９９、
    （２）レーザー回折法による平均粒子径が１〜５０μｍ。
16. 炭素系負極活物質が５０質量％以上の黒鉛炭素系材料を含む請求項１〜１５のいずれかに記載のリチウム電池用負極材。
17. 黒鉛系材料がホウ素を含む請求項１６に記載のリチウム電池用負極材。
18. 電極活物質の電極成形前の炭素系負極活物質が、以下の要件を満足する黒鉛粒子を５０質量％以上含む炭素質粒子である請求項１〜１７のいずれかに記載のリチウム電池用負極材：
    （１）フロー式粒子像解析装置によって測定される平均円形度が０.７０〜０.９９、
    （２）レーザー回折法による平均粒子径が１〜５０μｍ。
19. 黒鉛系炭素材料が、以下の要件を満足する黒鉛粒子を５０質量％以上含む炭素質粒子である請求項１６に記載のリチウム電池用負極材：
    （１）Ｘ線回折測定での（００２）面のＣ₀が０.６９００ｎｍ以下、Ｌａ（ａ軸方向の結晶子サイズ）＞１００ｎｍ、Ｌｃ（ｃ軸方向の結晶子サイズ）＞１００ｎｍ、
    （２）比表面積が１.０〜１０ｍ²／ｇ、
    （３）真密度が２.２０ｇ／ｃｍ³以上、
    （４）レーザーラマンＲ値（レーザーラマンスペクトルによる１５８０ｃｍ^-1のピーク強度に対する１３６０ｃｍ^-1のピーク強度比）が０.０１〜０.９。
20. 負極活物質、結着材、及び導電助剤からなる合剤層の密度が１.７ｇ／ｃｍ³以上である請求項１４に記載のリチウム電池用負極材。
21. 増粘剤水溶液中に繊維径１〜１０００ｎｍの炭素繊維、比表面積１ｍ²／ｇ以上の炭素系負極活物質を分散してなる炭素繊維／活物質分散液に、スチレンブタジエンゴム水系分散液を添加し、撹拌混合することを特徴とするリチウム電池用負極材用組成物の製造方法。
22. 炭素繊維／活物質分散液が、増粘剤水溶液に繊維径１〜１０００ｎｍの炭素繊維を添加、撹拌して炭素繊維を分散させた後、比表面積１ｍ²／ｇ以上の炭素系負極活物質を添加し、撹拌混合することにより調製されるものである請求項２１に記載のリチウム電池用負極材用組成物の製造方法。
23. 炭素繊維／活物質分散液が、増粘剤水溶液に繊維径１〜１０００ｎｍの炭素繊維を添加、撹拌して炭素繊維を分散させた後、比表面積１ｍ²／ｇ以上の炭素系負極活物質を添加し、撹拌混合後、さらに増粘剤水溶液により調製されるものである請求項２１に記載のリチウム電池用負極材用組成物の製造方法。
24. 炭素繊維／活物質分散液が、増粘剤水溶液に比表面積１ｍ²／ｇ以上の炭素系負極活物質を添加し、撹拌混合後、繊維径１〜１０００ｎｍの炭素繊維を添加、撹拌して炭素繊維を分散させることにより調製されるものである請求項２１に記載のリチウム電池用負極材用組成物の製造方法。
25. 炭素繊維／活物質分散液が、比表面積１ｍ²／ｇ以上の炭素系負極活物質と繊維径１〜１０００ｎｍの炭素繊維を乾式撹拌し炭素繊維を分散させた後、増粘剤水溶液を添加、撹拌混合することにより調製されるものである請求項２１に記載のリチウム電池用負極材用組成物の製造方法。
26. 増粘剤水溶液中の増粘剤の濃度が０.３〜５質量％であり、スチレンブタジエンゴム水系分散液中のスチレンブタジエンゴムの濃度が１０〜６０質量％である請求項２１〜２５のいずれかに記載のリチウム電池用負極材用組成物の製造方法。
27. 増粘剤がカルボキシメチルセルロースである請求項２１〜２６のいずれかに記載のリチウム電池用負極材用組成物の製造方法。
28. 請求項２１〜２７のいずれかに記載の方法で得られるリチウム電池用負極材用組成物。
29. 増粘剤水溶液に繊維径１〜１０００ｎｍの炭素繊維が分散したリチウム電池用負極材組成物。
30. 増粘剤水溶液中の増粘剤の濃度が０.３〜５質量％であり、組成物全体に占める炭素繊維の割合が０.１〜１０質量％である請求項２９に記載のリチウム電池用負極材組成物。
31. 増粘剤がカルボキシメチルセルロースである請求項２９または３０に記載のリチウム電池用負極材組成物。
32. 請求項３０に記載のリチウム電池用負極材用組成物を金属集電体箔上に塗布し、乾燥後、加圧成形してなる請求項１〜２０のいずれかに記載のリチウム電池用負極材。
33. 金属集電体箔が厚み１〜５０μｍの銅箔または銅合金箔である請求項３２に記載のリチウム電池用負極材。
34. 請求項１〜２０、３２及び３３のいずれかに記載のリチウム電池用負極材を構成要素として含むリチウム電池。
35. 請求項１〜２０、３２及び３３のいずれかに記載のリチウム電池用負極材を構成要素として含むリチウム二次電池。
36. 非水系電解質を用い、前記非水系電解質の非水系溶媒として、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、及びビニレンカーボネートからなる群から選ばれる少なくとも１種を用いる請求項３５に記載のリチウム二次電池。