KR100189315B1 - 흑연층형상체 - Google Patents

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KR100189315B1
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타카오 이노우에
쥰지 이케다
나오미 니시키
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모리시따 요오이 찌
마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤
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Abstract

(목적) 2차전지에 사용하였을때에, 뛰어난 전자특성을 발휘하는 전극재료로서 사용되는 흑연충형상체를 제공한다.
(구성) 결정의 배향방향을 면방향으로 일치시킨 고배향성 흑연면형상체에 인터컬런트가 층간삽입되어서 이루어진 흑여층형상체.

Description

흑연층형상제
제1도는 본 발명의 실시예의 흑연층형상체를 2차전지용 흑연전극재료로서 사용한 리튬 2차전지의 단면도
제2도는 본 발명의 다른 실시예의 흑연층형상체를 2차전지용 흑연전극재료로서 사용한 리튬2차전지의 단면도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 흑연층형상체를 사용한 정극(正極) 2 : 리튬을 사용한 부극
3 : 세퍼레이터 4 : 정극리이드
5 : 부극리이드 6 : 정극단자
7 : 전해질
본 발명은, 흑연층형상체에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 2차전지용 흑연전극재료에 사용되는 흑연층형상체에 관한 것이다.
흑연은 발군의 내열성, 내약품성, 고전지전도성 등의 유용한 특성을 구비한 때문에 공업재료로서 중요한 위치를 차지하고, 2차전지전극재료, 발열체, 구조재료, 가스켓, 내열시일재로서 널리사용되고 있다.
이들 용도에 사용되는 종래의 흑연으로서는, 이하의 ①및 ②에 예거한 것이다.
① 천연흑연을 주체로한 것. 분말상태내지 인편(鱗片)상태의 미세한 천연흑연을 결착재와 혼합하여 성형, 소결하므로써 제조되고 있다. 이 흑연은 흑연만으로 이루어진 것은 아니고, 흑연과 카본의 혼합체로 되어 있다.
② 필름상태 흑연. 이것은 익스팬드(expend)법이라 호칭되는 방법에 의해 제조된다. 익스팬드법에서는, 천연흑연을, 농황산과 농질산의 혼합액에 담그고(浸績), 그후, 가열하여 흑연층사이를 벌리고, 이어서, 세정에 의해 산을 제거하고, 고압프레스가공하므로써 필름상태로 성형하도록 하고 있다. 그러나, 이 필름상태흑연은 단결정흑연에 비해 특성상의 여러 가지의 점에서 뒤떨어지고, 필름강도도 낮다. 또, 제조에 다량의 산을 필요로 하거나, SOX혹은 NOX등의 유해가스가 발생하거나하는 문제도 있다. 이것뿐아니라, 제조에서 사용한 산이 완전하게 제거되지 않고 잔류하여, 흑연을 사용한 단계에서 잔류산이 스며나와 금속부식을 일으킨다고하는 문제도 있다.
이들 흑연이나 탄소를 사용한 2차전지용전극은, 리튬과 흑연을 접촉시켜, 흑연에 리튬을 층간삽입해서 이루어진 층간화합물의 명성에 의한 탈(脫)도우프, 도우프에 의해 전류를 인출하도록해서 이용한다고 하는 것이다. 이 경우, 전지특성은 흑연 또는 탄소의 전극의 성상(性狀)에 따라서 크게 영향받게되고, 전지특성에 대해서 뛰어난 것이 못된다.
새로운 흑연으로서, 고배향성 흑연이 최근 연구되고 있다. 그 하나는 탄화수소가스를 사용하여 CVD법에 의해서 탄소원자를 기판상에 적응시킨다음 어니링해서 얻게된다. 슈퍼흑연이라고 호칭되는 흑연이다. 이 흑연은, 결정의 배향방향이 한쪽의 방향으로 일치되어 있다. 또 최근, 이것과는 다른 제조방법에 의해 얻게되는 고배향성열분해흑연으로서 일본국 특개평 3-75211호공보, 동특개평4-21508호 공보등에 기재되어 있다. 이 혹연은, 단시간에 제조될 수 있고, 소망의 크기에서 균질의 단결정에 가까운 뛰어난 물성을 가기고, 상기 ②항에서 예거한 잔류산에 의한 문제도 발생하지 않는다.
종래의 흑연이나 탄소를 사용한 2차전지용전극은, 전지특성은 흑연 또는 탄소의 전극의 성상에 따라서 크게 영향을 받고, 전지특성에 대해서 뛰어난 것은 아니다.
발명자들은 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 예의 검토한바, 흑연으로서, 결정의 배향방향을 면방향으로 일치시킨 고배향성 흑연을 사용하면 바람직한 특성을 얻을 수 있는 것을 알았다. 또, 고배향성흑연의 층간에 인터컬런트를 삽입하면, 대부분의 인터컬런트는 흑연의 끝면에 있는 층간의 틈새로부터 결정의 배향방향과 평행한 방향으로 삽입되고, 경정의 배향방향과 수직의 방향으로 부터의 인터컬런트의 층간에의 삽입은 강고한 탄소골격에 의해서 방해되는 것을 알았다. 인터컬런트는, 대략 결정의 배향방상과 평행의 방향으로부터의 층간삽입에 한정되기 때문에, 고배향성혹연의 층간에 인터컬런트를 삽입하는데 긴시간을 소요하는 것이 명백해졌다. 또, 고배향성흑연의 끝면에 가까울수록 인터컬런트는 신속하게 삽입되고, 끝변에서 멀어짐에 따라서 시간을 필요로하기 때문에, 불균일하게만 삽입될 수 밖에 없다는 것을 알았다. 또한, 인터컬런트의 삽입량을 소량의 양으로 제어하는 일이 곤란하다는 것도 명백해졌다.
본 발명이 해결하려고하는 과제는, 2차전지에 사용했을때에 뛰어난 전지특성을 발휘하는 전극재료로서 사용되는 고배향성 흑연에 인터컬런트가 층간삽입된 흑연층형상체를 제공하는 데 있다. 또, 고배향성흑연의 층간에 인터컬런트를 신속하게 균일하게 삽입하고, 인터컬런트의 삽입량을 제어하므로써, 2차전지에 사용하였을때에 뛰어난 전지특성을 발휘하는 흑연층형상제를 제공하는 데 있다.
본 발명의 흑연층형상체는, 결정의 배향방향을 면방향으로 일치시긴 고배향성 흑연면형상체에 인터컬런트가 층간삽입되어 있다.
상기 인터컬런트로서는, 도너성의 것이 바람직하며, 염화물 및 불화물로 이루어진 군중에서 선택되는 적어도 하나인 것이 더욱 바람직하다.
상기 면형상체의 면에는 미세구멍이 다수 뚫려있는 것이 바람직하다.
상기 고배향성 흑연면현상체는 고분자화합물의 필름을 흑연화한 것이 바람직하다.
상기 고분자화합물로서 바람직한 것은, 폴리옥사티아졸, 폴리벤조티아졸, 폴리벤조비스티아졸, 폴리벤조옥사졸, 폴리베조비스옥사졸, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리페닐렌벤조이미다졸, 폴리페닐엔벤조비스이미다졸, 폴리티아졸 및 폴리파라페닐렌비닐렌으로 이루어지는 군중에서 선택되는 적어도 하나이다.
상기 흑연화가 2000℃이상의 온도영역에 도달하는 소성에 의해서 이루어져 있는 것이 바람직하다.
상기 고배향성 흑연면형상체로서는 가요성을 가진 것이 바람직하다.
상기 인터컬런트로서 바람직한 것은, Li, K, Rb, Cs, Sr 및 Ba로 이루어지는 군중에서 선택되는 적어도 하나이다.
또, 상기 미세구멍의 크기가 1∼100㎛인 것이 바람직하다.
이하에 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 흑연층형상체에 사용되는 고배향성 흑연면형상체는, 결정의 배향방향을 면방향으로 일치시긴 흑연이면되며, 탄화수소가스를 사용하여 CVD법에 의해서 탄소원자를 기판위에 적응시키고 난다음 어니링해서 얻개되는 것, 고분자화합물의 필름을 흑연화한 것을 들 수 있다.
그중에서도, 고분자화합물의 필름을 흑연화한 것을 사용하면 얻게된 흑연의 층간에 인터컬런트를 신속하게, 균일하게 삽입할 수 있기 때문에 바람직하다.
상기 고분자화합물로서, 각종 폴리옥사디아졸(POD), 폴리빈조티아졸(PBT), 폴리벤조비스티아졸(PBBT), 폴리변조옥사졸(PBO), 폴리벤조비스옥사졸(PBBO), 각종폴리이미드(Pl), 각종폴리아미드(PA), 폴리페닐렌벤조이미다졸(PBI), 폴리페닐렌밴조비스이미다졸(PPBI), 폴리 티아졸(PT), 폴리파라폐닐렌비닐렌(PPV)으로 이루어지는 군중에서 선택되는 적어도 하나를 사용하면, 흑연의 층간에 인터컬런트를 신속하게, 균일하게 삽입할 수 있기 때문에 더욱 바람직하다.
상기 각종폴리옥사디아졸로서는, 폴리파라페닐렌-1,3,4-옥사디아졸 및 이들의 이성체제가 있다.
상기 각종폴리이미드에는 하기의 일반식 ①으로 표시되는 방향족폴리이미드가 있다.
상기 각종폴리이미드에는 하기 일반식 ②으로 표시되는 방향족 폴리아미드가 있다.
사용되는 폴리이미드, 폴리아미드는 이들 구조를 가진 것에 한정되지 않는다.
상기 고분자화합물의 필름을 흑연화하는 소성조건은, 특별히 한정되지 안으나, 2000℃이상, 바람직하게는 3000℃근처의 온도영역에 도달하도록 소성하면, 고배향성 흑연의 층간에 인터컬런트를 신속하게, 균일하게 삽입할 수 있기 때문에 바람직하다. 소성은, 보통, 불활성가스속에서 행하여진다. 소성할때, 처리분위기를 가압분위기로해서 흑연화의 과정에서 발생하는 가스의 영향을 억제하기 위해서는, 고분자화합물의 필름두께가 100㎛이상인 것이 바람직하다.
소성시의 압력은, 필름의 두께에 따라 다르나, 통상, 0.1∼50Kg/㎠의 압력이 바람직하다.
최고온도가 2000℃미만에서 소성하는 경우는, 얻게된 흑연은 단단하고 취약해서, 층간화합물을 형성하는 일이 어렵게되는 경향이 있다. 소성후, 또 필요에 따라서 압연처리를 행하여도 된다.
상기 고분자화합물의 필름의 흑연화는, 예를들면, 고분자화합물의 필름을 적당한 크기로 절단하고, 절단된 필름을 1장 또는 약 1000장정도 적층해서 소성로에 넣고, 3000℃로 승온해서 흑연화하는 프로세스에 의해 제조된다. 소성후, 상기한 바와 같이 필요에 따라서 압연처리 된다.
이와 같이 해서 얻게되는 고배향성 흑연면형상체는, 필름영상, 시트영상, 판형상의 어느형태라도 된다. 또한, 가요성을 가지고 있어도, 가요성이 없는 단단한 것 어느것이라도 좋으나, 본 발명의 흑연층형상체를 전극재료로해서, 집적한 영상으로 사용하기 위해서는, 가요성을 가진 고배향성 흑연면형상체가 바람직하다.
전극재료로서 필름형상의 것을 사용하는 경우는, 원료의 고분자화합물의 필름의 두께는 400㎛이하의 범위인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 5∼200㎛이다. 원료필름의 두께가 400㎛을 초과하면, 열처리과정시에 필름내부로부터 발생하는 가스에 의해서, 필름이 너덜너덜한 붕괴상태로 되어, 양질의 전극재료로서 단독으로 사용하는 것은 어렵게 된다.
그러나, 붕괴상태의 흑연도, 예를들면, 소의 테플론으로서 알려진 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 불소수지와의 복합체로하면 사용가능한 전지재료로 된다. 또, 흑연을 분말화해서 불소수기와의 복합체로해서 사용하는 것도 가능하다. 복합체의 경우, 흑연과 불소수지의 비유(중량비율)은, 흑연:불소수지=50:1∼2;1의 범위가 적당하다.
인터컬런트로서는, 도너성의 것이 적절하며, 2차 전지용전극으로서 바람직하다. 인터컬런트가 염화물 및 불화물로 이루어지는 군중에서 선택되는 적어도 하나인 것이 더욱 바람직하다. 염화물 및 불화물로서는, 모든 금속의 염화물 및 금속의 불화물을 사용할 수 있다.
인터컬런트가 도너성인 Li, K, Rb, Cs, Sr 및 Ba 이루어지는 군중에서 선택되는 적어도 하나이면, 흑연층형상체는 2차전지에 사용하였을때에 뛰어난 전지특성을 발휘하는 전극재료로 되기때문에 바람직하다.
인터컬런트는 동일한 물질이라도, 반응조건에 따라서, 층형상구조가 다른 층간화합물로 된다. 층간화합물은 층간에 삽입한 게스트물질(인터컬런트)과 호스트인 흑연과의 상호작용에 의해서 생성된다.
고배합성흑연면형상체는, 또 면형상체의 면에 다수의 미세구멍을 가지도록 가공되는 것이 바람직하다. 면형상체의 면에 다수의 미세구멍이 뚫리므로써, 흑연의 층간에 인터컬런트를 신속하게 균일하게 삽입하고, 인터컬런트의 삽입량을 제어할 수 있어, 흑연층형상체를 2차전지에 사용하였을때에 뛰어난 전지특성을 발휘할 수 있다. 면형상체의 면에 다수의 미세구멍을 뚫은 방법은, 특별히 한정되지 않으나, 예를들면, 프레스를 사용해서 천공(穿孔)가공해서 다수의 미세구멍을 뚫어도 되고, 레이저광선을 사용해서 다수의 미세구멍을 뚫어도된다. 미세구멍의 영상에 대해서는 특별히 한정되지 않으며, 원형상, 타원형상, 다각형상의 어느것이라도 된다.
면형상체에 뚫린 미세구멍의 크기는 특별히 한정되지 않으나, 예를들면, 1∼100㎛이다.
이범위에 있으면 고배향성흑연의 층간에 인터컬런트를 보다 신속하게, 균일하게 삽입하고, 인터컬런트의 삽입량을 정확하게 제어하는 일이 가능하게 되어 바람직하다. 미세구멍의 크기는, 바람직하게는 2∼50㎛이며, 보다 바람직하게는 5∼20㎛이다. 면형상체의 면이 다수 뚫린 미세구멍의 배치상태는, 각미세구멍이 규칙정연하게 배치된 것이라도 되고, 미세구멍의 불규칙적으로 배치된 것이라도 된다. 그러나, 흑연의 층간에 인터컬런트를 균일하게 삽입하고, 인터컬런트의 삽입량을 정확하게 제어하기 위해서는, 미세구멍이 규칙정연하게 배치된 것이 바람직하다.
고배향성 흑연면형상체의 면에 다수의 미세구멍을 통해서, 인터컬런트를 층간삽입하는 방법은, 특별히 한정되지 않으나, 기상정합반응법, 액상접촉법, 고상가압법, 용매법등이 있다.
고배향성 흑연면형상체의 면에 있는 다수의 미세구멍을 통해서, 모세면상등의 작용에 의해서, 인터컬런트가 흑연의 층간에 확산된다. 이와 같이 해서, 흑연의 층간에 인터컬런트는 신속하게, 균일하게 삽입되고, 인터컬런트의 삽입량을 제어할 수 있다.
이와같이해서, 결정의 배향방향과 수직의 방향으로부터의 인터컬런트의 층간에의 삽입은 강고한 탄소골격에 의해서 방해되는 일없이, 다수의 미세구멍을 통해서, 인터컬런트를 결정의 배향방향과 수직의 방향으로부터 흑연의 층간에 삽입할 수 있다. 인터컬런트는 이들 다수의 미세구멍만으로부터 층간삽입될뿐만 아니고, 흑연의 끝면에 있는 층간의 틈새로부터 결정의 배향방향과 평행의 방향으로 삽입되는 일이 있다.
상기한 바와같이 해서 얻게되는 고배향성흑연면형상체에 인터컬런트너트가 층간삽입된 흑연층형상체를, 또 탈(脫)도우프처리해도 된다. 탈도우프처리방법으로서는, 특별히 한정되지 않으나, 예를들면, 물 또는 수증기에 의한 세정, 고온에 의해 열처리하는 방법이 있다. 탈도우프처리를 행하므로써 흑연층간화합물은 층간의 상호작용이 약화된 상태로되어, 흑연층형상체를 전극재료로서 사용하였을때에 뛰어난 전지특성을 발휘할 수 있다.
본 발명에서 얻게되는 흑연층형상체는 전극재료로서, 특히, 리튬을 부극으로한 2차전지의 정극(正極)의 전극재로서 바람직하게 사용된다.
본 발명의 흑연층형상체는, 결정의 배향방향을 면방향으로 일치시킨 고배향성흑연면형상체에 인터컬런트가 층간삽입되어 있기 때문에, 도우프, 탈도우프작용을 나타내고, 뛰어난 전지특성을 발휘할 수 있다.
또, 결정의 배향방향을 면방향으로 일치시킨 고배향성 흑연면형상체의 면에, 미세구멍이 다수 뚫려있기 때문에, 인터컬런트가 이들 미세구멍을 통해서 층간 삽입되게 된다.
이하 본 발명의 실시예에 대해서 첨부도면을 참조해서 상세히 설명한다.
하기의 실시예는, 본 발명의 예시이며, 본 발명의 특허정구의 범위를 제안하는 것은 아니다.
(실시예 1)
두께50㎛의 폴리파라페닐렌-1,3,4-옥사디아졸필름을 전지로(일본국, 산쿄덴로(주)제 LTF-8형)를 사용해서 질소가스속 10℃/min의 속도로 1000℃까지 승온하고, 1000℃에서 1시간 유지하여 예열처리를 하였다. 다음에, 얻게된 탄소질필름을, 흑연제 원통용기내에 수축가능하게 세트하고, 최고온도(일본국, 신세이덴로(주)제46-5형)를 사용해서 20℃/min의 속도로 승온하였다. 최고온도가, 각각, 2000℃, 2500℃, 3000℃가 되도록 소성하여, 3종류의 흑연을 얻었다. 비교를 의하여, 최고온도가 2000℃에 도달하지 않는 1800℃에서 소성한 흑연(비교예)도 얻었다. 또한, 소성은, 아르곤가스속, 0.2kg/㎠의 가압분위기에서 행하도록 하였다.
이렇게해서 얻어진 흑연화된 필름은 가요성을 가진 것이였다. 이 필름을 금속리튬과 금속나트륨에 직접 접촉하도록해서 파이렉스유리제 용기속에 세트한 후, 진공하에서 봉관(封管)해서 150℃에서 가열처리 하였다.
또, 상기에서 얻어진 다른 가요성을 가진 흑연화된 필름에, 프레스를 사용해서 10㎛의 규칙정연한 미세구멍을 뚫었다. 미세구멍이 뚫린 필름을 금속리튬과 금속나트륨에 직접 접촉하도록해서 파이렉스유리제 용기속에 세트한 후, 진공하에서 봉관해서 150℃에서 가열처리하였다.
2000℃이상의 온도에서 소성한 각 실시예의 흑연의 경우에는 제2스테이지의 층간화합물을 얻을 수 있었으나, 1800℃에서 소성한 비교예의 흑연의 경우에는 층간화합물로 되지않았다.
얻어진 흑연층형상체 각각을 전극재료의 정극(1)으로해서, 불활성가스속에서 미소다공성의 구조를 가진 폴리프로필렌제의 세퍼레이터(3)와 부극(2)의 리튬금속과 함께 가압성형해서 제1도에 표시한 바와 같은 구조의 리튬 2차전지를 제작하였다. 또한, 전해질용매에는, 리튬퍼클로레이트를 함유한 프로필렌카보네이트와 1,2-디메톡시에탄으로 이루어지는 용액이 사용된다.
이 2차전지의 충, 방전특성은 뛰어난 특성을 가지고 있는 데 대해서, 비교예의 흑연의 경우에는 층간화합물을 형성하고 있지 않기때문에, 만족한 특성은 얻을 수 없었다. 또, 소성온도와 충, 방전특성의 사이에는, 상관관계가 있으며, 소성온도가 높을 수록 이 특성은 향상되었다. 미세구멍을 뚫으면 특성이 향상되는 것이 명백하게 되었다.
(실시예 2)
실시예 1의 흑연층형상체를 전극재료로해서, 불활성가스속에서 미소다공성의 구조를 가진 폴리프로필렌과 리튬금속과 함께 가압성형하기전에, 대기속에서 24시간 방치해서, 또 비등증류수로 처리하여 탈도우프처리를 행한 후, 건조시켰다. 이하 실시예 1과 마찬가지로해서 2차전지를 제작하여, 2차전지의 충, 방전특성을 조사하였다.
실시예 2에서도 실시예 l과 마찬가지로 충, 방전특성은 뛰어난 특성을 가지고 있는데 대해서, 비교예의 흑연의 경우에는 층간화합물을 형성하고 있지않기때문에, 만족한 특성을 얻을수 없었다. 또, 소성온도와 충, 방전특성의 사이에는, 상관관계가 있으며, 소성온도가 높을수록 이 특성은 향상되는 것이 명백해졌다.
(실시예 3)
실시예 1에 있어서, 두께 50㎛의 폴리파라페닐렌-1,3,4-옥사디아졸필름을 1000장 적층한 것을 실시예 1과 마찬가지로해서 소성하여 흑연화한 판을 얻을 수 있었다. 이 판은 가요성을 가지고 있었다. 이하, 실시예 1과 마찬가지로해서 제2도에 표시한 바와 같은 2차전지를 제작하여, 2차전지의 충, 방전특성을 조사하였다.
실시예 3에서도 실시예 1과 마찬가지로 충, 방전특성은 뛰어난 특성을 가지고 있었다. 또, 소성온도와 충방전특성의 사이에는, 상호관계가 있으며, 소성온도가 높을수록이 특성은 향상되었다.
또, 상기에서 얻게된 가요성을 가진 흑연화된 판에 레이저광선에 의해 10㎛의 규칙정연한 미세구멍을 뚫었다. 이하, 실시예 1과 마찬가지로해서 제2도에 표시한 바와같은 2차전지를 제작하여, 2차 전지의 충, 방전특성을 조사하였다.
실시예 3에서도 실시예 1과 마찬가지로 충, 방전특성은 뛰어난 특성을 가지고 있었다. 또, 소성온도와 충, 방전특성의 사이에는, 상호관계가 있으며, 소성온도가 높을수록 이 특성은 향상되었다.
(실시예 4)
두께 125㎛, 25㎛, 50㎛, 75㎛의 폴리이미드(Dupont, 캡톤H필름)을 각각 사용하는 동시에, 소성에서의 최고온도를 2800℃로한 이외는, 실시예 1과 마찬가지로해서 흑연화한 층간화합물을 형성하였다. 또, 탈도우프처리를 행하고, 마찬가지로 전지특성을 조사하였다. 그 결과, 어느두께의 필름의 경우도, 실시예 1과 마찬가지로 뛰어난 전지특성을 표시하였다.
(실시예 5)
두께 50㎛Pl, POD, PBT, PBBT, PBO, PBBO, PPA, PBI, PPBI, PT, PFW의 각필름을 각각 사용하고, 2.0Kg/㎠2의 압력하, 최고온도3000℃의 온도에서 소성하는 동시에 칼륨을 기상전압반응질(Two-buib법)을 사용해서 층간삽입하도록한외는, 실시예 1과 마찬가지로해서 흑연화한 층간화합물을 형성하였다. 또, 탈도우프처리를 행하여, 마찬가지로 전지특성을 조사하였다.
그결과, 어느 종류의 필름의 경우도, 실시예 1과 마찬가지로 뛰어난 전지특성을 표시하였다.
또한, 층간화합물의 형성시는 칼륨쪽온도는 250℃, 흑연쪽의 온도를 300℃로해서 제1스테이지의 층간화합물을 얻었다.
(실시예 6)
400㎛두께의 POD 및 PI필름을 실시예 1의 방법으로 열처리하였다. 필름은 너덜너덜한 상태였으나, 실시예 1과 마찬가지로해서 흑연층간화합물을 얻었다. 또, 탈도우프처리하고난다음, 이것과 테플론의 복합체를 제작하였다. 흑연재부분과 테플론의 중량비는 10:1로 하였다. 이어서, 실시예 1과 마찬가지로 전지특성을 조사하였다. 뛰어난 전지특성을 표시하였다.
본 발명의 흑연층형상체를, 결정의 배향방향을 면방향으로 일치시킨 고배향성 흑연면상체에 인터컬런트가 층간삽입되어서 이루어지기 때문에, 2차전지에 사용하였을때에 뛰어난 전지특성을 발휘하는 전극재료로서 사용할 수 있다.
상기 인터컬런트가 도너성이면 2차전지용전극으로서 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 인터컬런트가 염화물 및 불화물로 이루어지는 군중에서 선택되는 적어도 하나이면 더욱 바람직하다.
상기 고배향성흑연면형상체에 미세구멍이 다수 뚫어져있으면, 고배향성 흑연의 층간에 인터컬런트를 신속하게, 균일하게 삽입하여, 인터컬런트의 삽입량을 억제하므로써, 2차전지에 사용하였을때에 뛰어난 전지특성을 발휘하는 흑연층형상체를 제공할 수 있다.
고배향성흑연면형상체가 고분자화합물의 필름을 흑연화한것이면, 흑연의 층간에 도너성인터컬런트를 더욱 신속하게, 균일하게 삽입할 수 있다.
고분자화합물이, 폴리옥사디아졸, 폴리벤조티아졸, 폴리벤조비스티아졸, 폴리벤조옥사졸, 폴리벤조비스옥사졸, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리페닐렌벤조이미다졸, 폴리페닐렌벤조비스이미다졸, 폴리티아졸 및 폴리파라페닐렌비닐렌으로 이루어지는 군중에서 선택되는 적어도 하나이고, 복연화가 2000℃이상의 온도영역에 도달하는 소성에 의해서 이루어지면 흑연의 층간에 도너성 인터컬런트를 더욱 신속하게, 균일하게 삽입할 수 있다.
그배향성흑연면형상체가 가요성을 가지고 있으면, 본 발명의 흑연층형상체를 전극재료로서, 집적된 형상으로 사용할 수 있게 된다.
인터컬런트가 Li, K, Rb, Cs, Sr 및 Ba 이루어지는 군중에서 선택되는 적어도 하나이면, 2차전지에 사용하였을 때에 뛰어난 전지특성을 발휘하는 전극재료로 된다.
미세구멍의 크기가 1∼100㎛이면, 흑연의 층간에 도너성인더컬런트를 보다 신속하게, 균일하게 삽입하고, 인터컬런트의 삽입량을 정확하게 제어하는 일이 가능하게 된다.

Claims (9)

  1. (정정) 결정의 배향방향을 면방향으로 일치시킨 고배향성 흑연층으로 이루어지고, 인터컬런트가 흑연층간삽입된 흑연층형상체에 있어서, 상기 고배향성흑연체에 미세구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 흑연층형상체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인터컬런트가 도너성인 것을 특징으로 하는 흑연층형상체.
  3. (정정) 제1항에 있어서, 상기 인터컬런트가 염화물 및 불화물로 이루어진 군중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 흑연층형상체.
  4. (정정) 제1항에 있어, 상기 고배향성 흑연층은 고분자화합물의 필름을 흑연화한 것임을 특징으로 하는 흑연층형상체.
  5. (정정) 제4항에 있어서, 상기 고분자화합물의 필름이, 폴리옥사디아졸, 폴리벤조티아졸, 폴리벤조비스티아졸, 폴리벤조옥사졸, 폴리벤조비스옥사졸, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리페닐렌벤조이미다졸, 폴리페닐렌벤조비스이미다졸, 폴리티아졸 및 폴리파라페닐렌비닐렌으로 이루어진 군중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 흑연층형상체.
  6. (정정) 제4항에 있어서, 상기 흑연화가 2000℃이상의 온도영역에서 소성에 의해서 이루어지고 있는 것을 특징으로 하는 흑연층형상체.
  7. (정정) 제1항에 있어서, 상기 고배향성흑연층은 가요성을 가진 것을 특징으로 하는 흑연층형상체.
  8. (정정) 제1항에 있어서, 상기 인터컬런트가 Li, K, Rb, Cs, Sr 및 Ba로 이루어진 군중에서 선택되는 적어도 하나인것을 특징으로 하는 흑연층형상체.
  9. (정정) 제1항에 있어서, 상기 미세구멍의 직경은 1∼100㎛인 것을 특징으로 하는 흑연층형상체.
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