JP6394795B2 - リチウムイオン電池用の電気化学的に修飾された炭素材料 - Google Patents
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Description
本発明のさらに別の形態によれば、上記負極材料を含むリチウムイオン電池が提供される。
本発明は、このような陽極酸化によるホールや細孔などの多くの欠陥部を有する炭素材料のベーサルとエッジサイトを活性化することを提案している。容量およびレート特性を増加させるように活性化後に反応部位とリチウムイオン経路を増加することができる。
約13μmの直径を有するグラファイト粒子の10gを、1時間、1M H2SO4の電解液に浸漬した。Pt電極を作用極としてグラファイト粒子と接触させるために使用した。グラファイト棒を対極として使用した。図1に示すように、10Vの定電圧を、作用極3と対極4との間に印加した。作用極と対極の両方でガスが生成した。グラファイト粒子は、6時間陽極賦活した。得られた生成物は濾別し、pH=7になるまで脱イオン水で洗浄し、真空オーブン中で乾燥させた。図2A〜2Cは電気化学的に修飾されたフラファイト粒子(サンプル1)の走査型電子顕微鏡(SEM)像を示す。
実施例1で作製したサンプル1は、さらに、不活性雰囲気下、3時間、800℃で熱処理を行った。得られた生成物(サンプル2)を実施例2用に使用した。
実施例1で出発物質として用いた13μmの平均粒子径を有する球状グラファイト粒子(比較サンプル1)を比較例1用に用いた。図3A及び3Bと非修飾グラファイト粒子(比較サンプル1)の走査型電子顕微鏡(SEM)像を示す。
比較例1で使用した球状グラファイト粒子を、不活性雰囲気中、800℃で3時間熱処理した。得られた生成物(比較サンプル2)を比較例2用に使用した。
電気化学的に修飾されたグラファイト(サンプル1)および非修飾グラファイト(比較サンプル1)のXRD比較を図4に示す。サンプル1のピークは、比較サンプル1のピークに比べて低い角度にシフトしている。このシフト現象は、サンプル1における層間距離が黒鉛の理論層間距離である0.335nmより大きいことを意味する。
実施例1、2、比較例1で調製した各サンプルと、カーボンブラック、およびPVDFを92:1:7の重量比で混合し、得られた混合物は、N−メチルピロリドン(NMP)に分散させて、負極スラリーを調製した。
Claims (9)
- 5μm〜30μmの粒径を有する炭素粒子を電解液中に浸漬する工程、
該炭素粒子を陽極酸化して該炭素粒子の表面に欠陥部を形成する工程、
陽極酸化したのち炭素粒子を回収する工程、および
回収した炭素粒子を不活性雰囲気下に熱処理する工程
を含み、
前記不活性雰囲気下の熱処理が、600〜1400℃で0.5〜24時間行われることを特徴とする負極材料の調製方法。 - 前記電解液が無機又は有機酸を含む請求項1に記載の負極材料の調製方法。
- 前記欠陥部がホールまたは細孔であり、該ホール又は細孔の大きさが500nm及び1μmの間に分布している請求項1又は2に記載の負極材料の調製方法。
- 前記炭素粒子は、0.335nmより大きな層間距離を有するグラフェン層を含む請求項1乃至3のいずれか1項に記載の負極材料の調製方法。
- 前記欠陥部の密度が1μm2あたり2〜3か所である請求項3に記載の負極材料の調製方法。
- さらにリチウムイオンを吸脱着可能な負極活粒子と前記熱処理後の炭素粒子と複合する工程を有する、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の負極材料の調製方法。
- 前記負極活粒子は、Si、Sn、Al、Ge及びPbからなる群から選択される少なくとも1種の元素の金属又は半金属粒子又は化合物粒子である請求項6に記載の負極材料の調製方法。
- 前記負極活粒子は前記炭素粒子上に付着している請求項6又は7に記載の負極材料の調製方法。
- 前記炭素粒子と前記負極活粒子を、アモルファスカーボン層で一体化する工程をさらに有する請求項6乃至8のいずれか1項に記載の負極材料の調製方法。
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