KR20170005012A - Electrode, method for producing said electrode, electricity storage device provided with said electrode, and conductive carbon mixture for electricity storage device electrode - Google Patents

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Abstract

높은 에너지 밀도와 양호한 사이클 수명을 갖는 축전 디바이스를 부여하는 전극을 제공한다. 본 발명의 축전 디바이스용 전극은 전극 활물질 입자와, 그 전극 활물질 입자의 표면을 피복하고 있는, 공극을 갖는 카본 원료에 산화 처리를 실시한 산화 처리 카본으로부터 유도된 페이스트상의 도전성 카본을 포함하는 활물질층을 갖는 것을 특징으로 하는 전극이다. 산화 처리 카본으로부터 유도된 페이스트상의 도전성 카본이 활물질 입자의 사이에 형성되는 간극부뿐만 아니라 활물질 입자의 표면에 존재하는 구멍의 내부에 이르기까지 치밀하게 충전되어 전극 밀도가 증대하기 때문에, 축전 디바이스의 에너지 밀도가 향상된다. 또한, 페이스트상의 도전성 카본이 활물질의 용해를 억제하기 때문에, 축전 디바이스의 사이클 특성이 향상된다. An electrode for imparting a power storage device having a high energy density and a good cycle life is provided. An electrode for a power storage device of the present invention comprises an electrode active material particle and an active material layer containing a paste-like conductive carbon which is coated on the surface of the electrode active material particle and which is derived from oxidized carbon obtained by oxidizing a carbon raw material having a gap And an electrode. Since the paste-like conductive carbon derived from the oxidation-treated carbon is densely filled not only in the gap portion formed between the active material particles but also inside the hole existing on the surface of the active material particles, thereby increasing the electrode density, The density is improved. In addition, since the conductive carbon in the paste suppresses the dissolution of the active material, the cycle characteristics of the power storage device are improved.

Description

전극, 이 전극의 제조 방법, 이 전극을 구비한 축전 디바이스, 및 축전 디바이스 전극용 도전성 카본 혼합물{ELECTRODE, METHOD FOR PRODUCING SAID ELECTRODE, ELECTRICITY STORAGE DEVICE PROVIDED WITH SAID ELECTRODE, AND CONDUCTIVE CARBON MIXTURE FOR ELECTRICITY STORAGE DEVICE ELECTRODE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an electrode, a manufacturing method of the electrode, a storage device having the electrode, and a conductive carbon mixture for a storage device electrode. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention }

본 발명은 높은 에너지 밀도와 양호한 사이클 수명을 갖는 축전 디바이스를 제공하는 전극에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 이 전극의 제조 방법, 및 이 전극을 구비한 축전 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 축전 디바이스의 전극의 제조에 있어서 사용되는 도전성 카본 혼합물에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode providing a power storage device having a high energy density and a good cycle life. The present invention also relates to a manufacturing method of the electrode, and a power storage device having the electrode. The present invention also relates to a conductive carbon mixture used in the production of an electrode of a power storage device.

2차 전지, 전기 이중층 커패시터, 레독스 커패시터 및 하이브리드 커패시터 등의 축전 디바이스는 휴대전화나 노트북 컴퓨터 등의 정보기기의 전원, 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등의 저공해차의 모터 구동 전원이나 에너지 회생 시스템 등을 위해서 널리 응용이 검토되고 있는 디바이스지만, 이들 축전 디바이스에 있어서 고성능화, 소형화의 요청에 응하기 위해서 에너지 밀도 및 사이클 수명의 향상이 요망되고 있다.2. Description of the Related Art Power storage devices such as secondary batteries, electric double layer capacitors, redox capacitors, and hybrid capacitors are widely used in power sources for information devices such as cellular phones and notebook computers, motor drive power sources for energy saving vehicles such as electric vehicles and hybrid cars, However, improvement of energy density and cycle life is demanded in order to meet demands for high performance and miniaturization in these power storage devices.

이들 축전 디바이스에서는 전해질(전해액을 포함함) 중의 이온과의 전자의 수수를 수반하는 패러데이 반응, 또는 전자의 수수를 수반하지 않는 비패러데이 반응에 의해 용량을 발현하는 전극 활물질이 에너지 저장을 위해서 이용된다. 그리고, 이들 활물질은 일반적으로 도전제와의 복합 재료의 형태로 사용된다. 도전제로서는, 통상 카본 블랙, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 나노튜브 등의 도전성 카본이 사용된다. 이들 도전성 카본은 도전성이 낮은 활물질과 병용되어서 복합 재료에 도전성을 부여하는 역할을 담당하지만, 이것뿐만 아니라 활물질의 반응에 따른 체적 변화를 흡수하는 매트릭스로서도 작용하고, 또한 활물질이 기계적인 손상을 받아도 전자 전도 패스를 확보한다고 하는 역할도 담당한다.In these storage devices, an electrode active material exhibiting a capacity by a Faraday reaction involving the transfer of electrons to an electrolyte in an electrolyte (including an electrolytic solution) or a non-Faraday reaction involving the transfer of electrons is used for energy storage . These active materials are generally used in the form of a composite material with a conductive agent. As the conductive agent, conductive carbon such as carbon black, natural graphite, artificial graphite, or carbon nanotube is usually used. These conductive carbon are used in combination with an active material having a low conductivity to impart conductivity to the composite material. In addition to this, the active material also functions as a matrix for absorbing a change in volume due to the reaction of the active material, It also plays a role of securing a conduction path.

그런데, 이들 활물질과 도전성 카본의 복합 재료는 일반적으로 활물질의 입자와 도전성 카본을 혼합하는 방법에 의해 제조된다. 도전성 카본은 기본적으로 축전 디바이스의 에너지 밀도의 향상에 기여하지 않기 때문에, 높은 에너지 밀도를 갖는 축전 디바이스를 얻기 위해서는 단위체적당의 도전성 카본량을 감소시켜서 활물질량을 증가시킬 필요가 있다. 그래서, 도전성 카본의 분산성을 향상시키거나, 또는 도전성 카본의 스트럭쳐를 저하시킴으로써 활물질 입자간의 거리를 접근시켜서 단위체적당의 활물질량을 증가시키는 검토가 행하여지고 있다.However, the composite material of the active material and the conductive carbon is generally produced by a method of mixing the particles of the active material with the conductive carbon. Since the conductive carbon basically does not contribute to the improvement of the energy density of the power storage device, in order to obtain a power storage device having a high energy density, it is necessary to reduce the amount of conductive carbon per unit volume to increase the amount of active material. Thus, studies have been made to increase the amount of active material per unit volume by approaching the distance between the active material particles by improving the dispersibility of the conductive carbon, or by lowering the structure of the conductive carbon.

예를 들면, 특허문헌 1(일본 특허공개 2004-134304호 공보)에는 평균 1차 입자 지름이 10~100㎚인 입경이 작은 카본재(실시예에서는 아세틸렌 블랙)를 포함하고, 또한 1.20 이상의 흑화도를 갖는 정극을 구비한 비수 2차 전지가 개시되어 있다. 정극 작성에 사용되는 도료는 정극 활물질과 상기 카본재와 바인더와 용매의 혼합물을 고속 회전 호모지나이저형 분산기, 3개 이상의 회전축을 갖는 플래니터리 믹서와 같은 강전단 분산 장치로 분산시키거나, 또는 정극 활물질과 바인더와 용매의 혼합물을 분산시킨 페이스트에 상기 카본재와 바인더와 용매의 혼합물을 강전단 분산 장치로 분산시킨 분산체를 첨가하고, 더 분산시킴으로써 얻어지고 있다. 강전단력을 갖는 장치를 사용함으로써, 입자 지름이 작기 때문에 분산되기 어려운 카본재가 균일하게 분산된다.For example, Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2004-134304) discloses a carbon material having an average primary particle diameter of 10 to 100 nm and a small particle diameter (acetylene black in the embodiment) A non-aqueous secondary battery having a positive electrode having a positive electrode active material. The coating material used for preparing the positive electrode may be prepared by dispersing a mixture of the positive electrode active material, the carbon material, the binder and the solvent in a high-speed rotating homogenizer type disperser, a planetary mixer having three or more rotating shafts, A dispersion obtained by dispersing a mixture of the carbon material, the binder and the solvent in a strong shear dispersing device is added to a paste in which a mixture of a positive electrode active material, a binder and a solvent is dispersed, and further dispersed. By using a device having a strong shear force, the carbon material which is difficult to disperse is uniformly dispersed because the particle diameter is small.

또한, 특허문헌 2(일본 특허공개 2009-35598호 공보)에는 BET 비표면적이 30~90㎡/g, DBP 흡수량이 50~120mL/100g, 및 pH가 9 이상인 아세틸렌 블랙으로 이루어지는 비수계 2차 전지 전극의 도전제가 개시되어 있다. 이 아세틸렌 블랙과 활물질의 혼합물을 바인더를 포함하는 액체에 분산시켜서 슬러리를 조제하고, 이 슬러리를 집전체에 도포·건조함으로써 2차 전지의 전극이 구성된다. 상기 특성을 갖는 아세틸렌 블랙은 케첸 블랙이나 종래의 아세틸렌 블랙에 비해서 낮은 스트럭쳐를 갖기 때문에 활물질과의 혼합물의 부피밀도가 향상하고, 전지 용량이 향상된다.In Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-35598), a non-aqueous secondary battery comprising a acetylene black having a BET specific surface area of 30 to 90 m 2 / g, a DBP absorption of 50 to 120 mL / A conductive agent for an electrode is disclosed. The mixture of acetylene black and the active material is dispersed in a liquid containing a binder to prepare a slurry, and the slurry is applied to a current collector and dried to form an electrode of the secondary battery. Since the acetylene black having the above characteristics has a lower structure than that of Ketjenblack or conventional acetylene black, the bulk density of the mixture with the active material is improved and the capacity of the battery is improved.

또한, 활물질 입자 표면의 일부 또는 전부를 도전성 카본 입자로 피복함으로써 활물질과 도전성 카본의 균일한 분포 상태를 만들어 내고, 활물질끼리의 도전성을 향상시켜서 사이클 수명의 저하를 방지하는 것도 검토되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 3(일본 특허공개 평 11-283623호 공보)에는 활물질로서 작용하는 LiCoO2 등의 리튬 복합 산화물의 모입자와, 도전제로서 작용하는 아세틸렌 블랙 등의 탄소 재료의 자입자를 압축, 전단 작용을 가하면서 혼합함으로써, 복합 산화물의 모입자 표면의 일부 또는 전부를 탄소 재료의 자입자로 피복하는 방법, 및 이 방법에 의해 얻어진 복합 재료를 비수계 2차 전지의 정극을 위해서 사용하는 것이 개시되어 있다.It has also been investigated that the active material and the conductive carbon are uniformly distributed by covering a part or all of the surface of the active material particle with the conductive carbon particles to improve the conductivity between the active materials to prevent the cycle life from being lowered. For example, Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-283623) discloses a method of forming a lithium composite oxide base particle such as LiCoO 2 serving as an active material and a mother particle of a carbon material such as acetylene black A method of coating a part or all of the surface of the mother particle of the composite oxide with the daughter particle of the carbon material by mixing with compression and shear action and a method of using the composite material obtained by this method for the positive electrode of the non- .

일본 특허공개 2004-134304호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-134304 일본 특허공개 2009-35598호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-35598 일본 특허공개 평 11-283623호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-283623

축전 디바이스에는 에너지 밀도의 더 나은 향상이 항상 요구되고 있지만, 발명자들이 검토한 결과, 특허문헌 1 또는 특허문헌 2와 같은 방법이라도 활물질 입자간에 도전성 카본을 효율적으로 진입시키는 것이 곤란하고, 따라서 활물질 입자간의 거리를 접근시켜서 단위체적당의 활물질량을 증가시키는 것이 곤란했다. 그 때문에, 활물질 입자와 도전성 카본의 복합 재료를 사용한 정극 및/또는 부극에 의한 에너지 밀도의 향상에는 한계가 있었다. 또한, 특허문헌 3과 같은 활물질 입자의 표면을 탄소 입자로 피복하는 방법에 의해서도 역시 에너지 밀도의 향상에는 한계가 있고, 또한 비수계 2차 전지의 전해액에 대한 활물질의 용해 등의 원인에 의해 충분히 만족할 사이클 수명이 얻어지지 않았다.As a result of investigations made by the inventors of the present invention, it is difficult to efficiently introduce conductive carbon into the active material particles even in the method as in Patent Document 1 or Patent Document 2, It has been difficult to increase the amount of active material per unit volume by approaching the distance. For this reason, there has been a limit in improving the energy density by the positive electrode and / or the negative electrode using the composite material of the active material particles and the conductive carbon. Also, by the method of coating the surface of the active material particles such as Patent Document 3 with carbon particles, there is a limit to the improvement of the energy density and it is also possible to satisfactorily satisfy the cause of the dissolution of the active material in the electrolyte of the non-aqueous secondary battery The cycle life was not obtained.

그래서, 본 발명의 목적은 높은 에너지 밀도와 양호한 사이클 수명을 갖는 축전 디바이스를 부여하는 전극을 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to provide an electrode which gives a power storage device having a high energy density and a good cycle life.

발명자들은 예의 검토한 결과, 공극을 갖는 카본 원료에 강한 산화 처리를 실시함으로써 얻어진 산화 처리 카본과 활물질 입자를 포함하는 전극 재료를 이용하여 축전 디바이스의 전극을 구성하면, 상기 목적이 달성되는 것을 발견하여 발명을 완성시켰다.As a result of intensive investigations, the present inventors have found that the above object can be achieved by forming an electrode of an electric storage device using an electrode material containing oxidized carbon obtained by subjecting a carbon raw material having voids to oxidation treatment and active material particles Thereby completing the invention.

따라서, 본 발명은 우선, 축전 디바이스용 전극으로서 전극 활물질 입자와, 그 전극 활물질 입자의 표면을 피복하고 있는, 공극을 갖는 카본 원료에 산화 처리를 실시한 산화 처리 카본으로부터 유도된 페이스트상(paste-like)의 도전성 카본을 포함하는 활물질층을 갖는 것을 특징으로 하는 전극에 관한 것이다. 상기 공극에는 다공질 탄소 분말의 공극 외에 케첸 블랙의 내부 공공, 카본 나노파이버나 카본 나노튜브의 튜브 내 공극 및 튜브간 공극이 포함된다. 또한, 「페이스트상」이란 배율 25000배로 촬영한 SEM 사진에 있어서 카본 1차 입자의 입계가 확인되지 않고, 비입자상의 부정형인 카본이 연결되어 있는 상태를 의미한다.Therefore, the present invention relates to an electrode for an electric storage device, comprising: electrode active material particles; paste-like particles derived from oxidation-treated carbon obtained by oxidizing a carbon raw material having a void covering the surfaces of the electrode active material particles; ) ≪ / RTI > of conductive carbon. In addition to the voids of the porous carbon powder, the voids include voids in the inner openings of the Ketjen black, voids in the tubes of the carbon nanofibers and the carbon nanotubes, and vacancies between the tubes. The term " paste phase " means a state in which the grain boundary of the carbon primary particles is not confirmed in the SEM photograph taken at a magnification of 25000 times, and the non-particulate irregular carbon is connected.

공극을 갖는 카본 원료에 산화 처리를 실시한 산화 처리 카본은 활물질 입자의 표면에 부착되기 쉽다. 또한, 강한 산화 처리를 실시한 산화 처리 카본은 압력을 받으면 일체적으로 압축되어서 페이스트상으로 퍼져서, 뿔뿔이 흩어지기 어렵다고 하는 특징을 갖는다. 그 때문에, 축전 디바이스의 전극을 위해서 강한 산화 처리를 실시한 산화 처리 카본과 활물질 입자를 혼합해서 전극 재료를 얻으면, 혼합의 과정에서 산화 처리 카본이 활물질 입자의 표면에 부착되어서 표면을 덮어 활물질 입자의 분산성을 향상시킨다. 또한, 혼합의 과정에서 산화 처리 카본에 미치게 되는 압력에 의해, 산화 처리 카본의 적어도 일부가 페이스트상으로 퍼져서 활물질 입자의 표면이 부분적으로 덮인다. 그리고, 전극의 집전체 상에 이 전극 재료를 이용하여 활물질층을 형성하고 활물질층에 압력을 더해 가면, 적어도 일부가 페이스트상으로 변화된 산화 처리 카본이 더욱 퍼져서 활물질 입자의 표면을 덮으면서 치밀화하여 활물질 입자가 서로 접근하고, 이것에 따라 페이스트상으로 변화된 산화 처리 카본이 활물질 입자의 표면을 덮으면서 인접하는 활물질 입자의 사이에 형성되는 간극부뿐만 아니라 활물질 입자의 표면에 존재하는 구멍(2차 입자에 있어서 확인되는 1차 입자간의 간극을 포함함)의 내부에도 압출되어 치밀하게 충전된다(도 2 참조). 그 때문에, 전극에 있어서의 단위체적당의 활물질량이 증가하고, 전극 밀도가 증가한다. 또한, 치밀하게 충전된 페이스트상의 산화 처리 카본은 도전제로서 기능하는데에 충분한 도전성을 갖는다. 또한, 본 발명의 전극은 페이스트상으로 변화되어 있지 않은 산화 처리 카본을 포함할 수 있다.Oxidation-treated carbon obtained by subjecting a carbon raw material having a void to an oxidation treatment tends to adhere to the surface of the active material particle. Further, the oxidation-treated carbon subjected to the strong oxidizing treatment is characterized in that, when it is subjected to pressure, it is integrally compressed and spreads in the form of a paste and is hardly scattered. Therefore, when the electrode material is obtained by mixing the active material particles with the oxidation-treated carbon subjected to the strong oxidation treatment for the electrodes of the power storage device, the oxidation-treated carbon is adhered to the surface of the active material particles in the course of mixing, Improves acidity. Further, at least a part of the oxidized carbon is spread in the paste by the pressure applied to the oxidized carbon in the course of the mixing so that the surface of the active particle is partially covered. When the active material layer is formed on the collector of the electrode using the electrode material and the pressure is applied to the active material layer, the oxidation-treated carbon in which at least a part is changed into a paste spreads further to cover the surface of the active material particles, As the particles approach each other and the oxidation-treated carbon changed to paste in accordance therewith covers the surface of the active material particles, not only the gap portion formed between the adjacent active material particles but also the holes existing on the surface of the active material particles (Including the gap between the primary particles, which is confirmed in Fig. 2) (see Fig. 2). Therefore, the active material amount per unit volume of the electrode increases, and the electrode density increases. Moreover, the densely packed paste-like oxidation-treated carbon has sufficient conductivity to function as a conductive agent. In addition, the electrode of the present invention may include oxidized carbon which is not changed into a paste.

본 발명의 전극의 바람직한 형태에 있어서, 산화 처리 카본으로부터 유도된 페이스트상의 도전성 카본은 50㎚ 이하의 폭의, 인접하는 전극 활물질 입자의 사이에 형성된 간극부 및/또는 전극 활물질 입자의 표면에 존재하는 구멍의 내부에도 존재한다. 그 때문에, 페이스트상의 도전성 카본에 의한 활물질 입자의 표면의 피복률이 향상되고, 활물질층 전체의 도전성이 향상되며, 전극 밀도가 향상된다. 또한, 「전극 활물질 입자의 사이에 형성된 간극부의 폭」이란 인접하는 활물질 입자간의 거리 중 최단 거리를 의미하고, 「전극 활물질 입자의 표면에 존재하는 구멍의 폭」이란 구멍의 개구부가 대향하는 점 사이의 거리 중 최단의 거리를 의미한다.In a preferred form of the electrode of the present invention, the paste-like conductive carbon derived from the oxidation-treated carbon is present on the surface of the gap portion and / or the electrode active material particle formed between adjacent electrode active material particles with a width of 50 nm or less It also exists inside the hole. Therefore, the coverage of the surface of the active material particles by the conductive carbon on the paste is improved, the conductivity of the entire active material layer is improved, and the electrode density is improved. The " width of the gap portion formed between the electrode active material particles " means the shortest distance between the adjacent active material particles, and " the width of the hole existing on the surface of the electrode active material particles "Quot; is the shortest distance among the distances.

본 발명의 전극이 치밀하게 충전된 페이스트상의 도전성 카본을 포함하는 활물질층을 갖고 있는데도 불구하고, 축전 디바이스 중의 전해액의 전극 내에 대한 함침이 억제되지 않는 것을 알 수 있다. 본 발명의 전극의 바람직한 형태에 있어서, 수은압입법에 의해 전극의 활물질층의 세공 분포를 측정하면 활물질층이 직경 5~40㎚의 세공을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 이 미소한 세공은 주로 산화 처리 카본으로부터 유도되어서 치밀화한 페이스트상의 도전성 카본에 있어서의 세공이라고 생각되지만, 축전 디바이스 중의 전해액이 페이스트상의 도전성 카본을 통과해서 활물질 입자에 이르는 것에는 충분한 크기이다. 따라서, 전극에 있어서의 페이스트상의 도전성 카본은 충분한 도전성을 갖고, 또한 축전 디바이스 중의 전해액의 함침을 억제하지 않는다. 그 결과, 축전 디바이스의 에너지 밀도의 향상이 초래된다.It can be seen that the impregnation of the electrolyte solution into the electrode of the electrical storage device is not inhibited despite the active material layer containing paste-like conductive carbon in which the electrode of the present invention is densely packed. In a preferred form of the electrode of the present invention, when the pore distribution of the active material layer of the electrode is measured by the mercury infusion method, it can be seen that the active material layer has pores having a diameter of 5 to 40 nm. These minute pores are considered to be pores in paste-like conductive carbon mainly derived from oxidation-treated carbon, but are sufficiently large that the electrolyte solution in the electric storage device passes through the conductive carbon in paste to reach the active material particles. Therefore, the paste-like conductive carbon in the electrode has sufficient conductivity and does not inhibit impregnation of the electrolytic solution in the electrical storage device. As a result, the energy density of the power storage device is improved.

또한, 본 발명의 전극의 활물질층에 있어서, 활물질 입자의 표면이 활물질 입자의 표면에 존재하는 구멍의 내부에 이르기까지 치밀하게 페이스트상으로 퍼진 도전성 카본에 의해 피복되어 있기 때문이라고 생각되지만, 본 발명의 전극을 이용하여 축전 디바이스를 구성하면 축전 디바이스 중의 전해액의 전극 내에 대한 함침이 억제되지 않음에도 불구하고, 전해액에 대한 활물질의 용해가 억제되어 축전 디바이스의 사이클 특성이 향상되는 것을 알 수 있다.It is also believed that the active material layer of the electrode of the present invention is coated with conductive carbon which is densely dispersed in paste form until the inside of the hole existing on the surface of the active material particle is covered with the active material particle. It can be seen that the dissolution of the active material in the electrolyte is suppressed and the cycle characteristics of the power storage device are improved even though the impregnation of the electrolyte solution into the electrodes of the power storage device is not suppressed.

상기 페이스트상의 도전성 카본을 제공하는 산화 처리 카본이 친수성 부분을 포함하고, 그 친수성 부분의 함유량이 산화 처리 카본 전체의 10질량% 이상인 것이 바람직하다. 여기에서, 카본의 「친수성 부분」이란 이하의 의미를 갖는다. 즉, pH 11의 암모니아 수용액 20mL에 0.1g의 카본을 첨가하고, 1분간의 초음파 조사를 행하여 얻어진 액을 5시간 방치해서 고상 부분을 침전시킨다. 침전되지 않고 pH 11의 암모니아 수용액에 분산되어 있는 부분이 「친수성 부분」이다. 또한, 친수성 부분의 카본 전체에 대한 함유량은 이하의 방법에 의해 구해진다. 상기 고상 부분의 침전 후 상청액을 제거한 잔여 부분을 건조시키고, 건조 후의 고체의 중량을 측정한다. 건조 후의 고체의 중량을 최초의 카본의 중량 0.1g으로부터 뺀 중량이, pH 11의 암모니아 수용액에 분산되어 있는 「친수성 부분」의 중량이다. 그리고, 「친수성 부분」의 중량의 최초의 카본의 중량 0.1g에 대한 중량비가, 카본에 있어서의 「친수성 부분」의 함유량이다.It is preferable that the oxidation-treated carbon providing the conductive carbon on the paste contains a hydrophilic part and the content of the hydrophilic part is 10 mass% or more of the whole oxidized carbon. Here, the " hydrophilic part " of carbon has the following meaning. That is, 0.1 g of carbon is added to 20 ml of an aqueous ammonia solution having a pH of 11 and subjected to ultrasonic irradiation for 1 minute, and the resulting solution is allowed to stand for 5 hours to precipitate the solid portion. The portion which is not precipitated and dispersed in the aqueous ammonia solution of pH 11 is the " hydrophilic portion ". The content of the hydrophilic part in the whole carbon is determined by the following method. After the precipitation of the solid part, the supernatant is removed and the remainder is dried, and the weight of the solid after drying is measured. Quot; hydrophilic part " in which the weight of the solid after drying is subtracted from the weight of the initial carbon of 0.1 g and is dispersed in an aqueous ammonia solution of pH 11. The weight ratio of the "hydrophilic part" to the initial carbon weight of 0.1 g is the content of the "hydrophilic part" in the carbon.

종래의 축전 디바이스의 전극에 있어서 도전제로서 사용되고 있는 카본 블랙, 천연 흑연, 카본 나노튜브 등의 도전성 카본에 있어서의 친수성 부분의 비율은 전체의 5질량% 이하이다. 그러나, 공극을 갖는 카본을 원료로 하고, 이들 원료에 산화 처리를 실시하면, 입자의 표면으로부터 산화되어 카본에 히드록시기, 카르복시기나 에테르 결합이 도입되고, 또한 카본의 공역 이중 결합이 산화되어서 탄소 단결합이 생성되며, 부분적으로 탄소간 결합이 절단되어 입자 표면에 친수성 부분이 생성된다. 그리고, 산화 처리의 강도를 강화해 가면, 카본 입자에 있어서의 친수성 부분의 비율이 증가하여 친수성 부분이 카본 전체의 10질량% 이상을 차지하게 된다. 그리고, 이와 같은 산화 처리 카본은 압력을 받으면 일체적으로 압축되어서 페이스트상으로 퍼지기 쉬워 활물질 입자의 표면의 대부분 또는 전부를 활물질 입자의 표면에 존재하는 구멍의 내부에 이르기까지 피복하고, 또한 치밀화하기 쉽다. 그 결과, 전극의 활물질층 중의 활물질 입자의 표면(외표면)의 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 특히 바람직하게는 95% 이상이 산화 처리 카본으로부터 유도되어서 치밀화한 페이스트상의 도전성 카본과 접촉하고 있는 전극이 얻어진다. 또한, 페이스트상의 도전성 카본에 의한 활물질 입자의 표면의 피복률은, 활물질층의 단면을 25000배의 배율로 촬영한 SEM 사진으로부터 산출한 값이다.The proportion of the hydrophilic part in the conductive carbon such as carbon black, natural graphite, and carbon nanotubes used as the conductive agent in the electrode of the conventional power storage device is 5 mass% or less of the total. However, when carbon having a void is used as a raw material and these raw materials are subjected to an oxidation treatment, a hydroxy group, a carboxyl group and an ether bond are introduced to the carbon through oxidation from the surface of the particle, and the conjugated double bond of carbon is oxidized, And the carbon-carbon bond is partially cut off to form a hydrophilic part on the particle surface. When the strength of the oxidation treatment is increased, the proportion of the hydrophilic part in the carbon particles increases, and the hydrophilic part occupies 10% by mass or more of the whole carbon. When subjected to pressure, such oxidation-treated carbon is easily compressed and dispersed in paste, so that most or all of the surface of the active material particles is covered and densified to the inside of the hole existing on the surface of the active material particles . As a result, 80% or more, preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more of the surface (outer surface) of the active material particles in the active material layer of the electrode is brought into contact with the densified paste- Is obtained. The covering ratio of the surface of the active material particles with the conductive carbon on the paste is a value calculated from an SEM photograph taken at a magnification of 25000 times the cross section of the active material layer.

본 발명의 축전 디바이스용 전극에 있어서, 활물질층 중의 전극 활물질 입자는 정극 활물질 또는 부극 활물질로서 동작 가능한 0.01~2㎛의 평균 입경을 갖는 미소 입자와, 그 미소 입자와 같은 극의 활물질로서 동작 가능한 2㎛보다 크고 25㎛ 이하의 평균 입경을 갖는 조대 입자로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 조대 입자는 그것 자체로 전극 밀도를 향상시키고, 또한 전극 재료 제조시 및 전극 제조시에 산화 처리 카본을 바람직하게 압박하여 신속하게 산화 처리 카본을 페이스트상으로 변화시켜서 치밀화시키는 작용을 갖고, 따라서 전극 밀도를 증가시켜서 축전 디바이스의 에너지 밀도를 향상시킨다. 또한, 전극 제조시에 활물질층에 인가되는 압력에 의해, 미소 입자가 적어도 일부가 페이스트형화한 산화 처리 카본을 압박하면서 페이스트상으로 퍼진 산화 처리 카본과 함께 인접하는 조대 입자의 사이에 형성되는 간극부에 압출시켜서 충전되기 때문에 전극 밀도가 더 증가하고, 축전 디바이스의 에너지 밀도가 더욱 향상된다. 또한, 활물질 입자의 평균 입경은 광산란 입도계를 사용한 입도 분포의 측정에 있어서의 50% 지름(메디안 지름)을 의미한다.In the electrode for power storage device of the present invention, the electrode active material particles in the active material layer are composed of fine particles having an average particle diameter of 0.01 to 2 탆 which can operate as a positive electrode active material or a negative electrode active material, Mu] m and an average particle diameter of not more than 25 mu m. The coarse particles have the function of improving the electrode density by itself and also functioning to rapidly oxidize the oxidized carbon to a paste form during the production of the electrode material and the electrode preferably by pressing the oxidized carbon, Thereby increasing the energy density of the power storage device. Further, by the pressure applied to the active material layer at the time of manufacturing the electrode, the fine particles are oxidized with the oxidized carbon spreading in the paste while pressing the oxidized carbon at least partially pasted, and the gap portion formed between the adjacent coarse particles The electrode density is further increased and the energy density of the power storage device is further improved. The average particle size of the active material particles means a 50% diameter (median diameter) in the measurement of the particle size distribution using the light scattering particle size meter.

본 발명의 축전 디바이스용 전극에 있어서, 활물질층에는 다른 도전성 카본, 특히 산화 처리 카본으로부터 유도된 페이스트상의 도전성 카본보다 높은 도전율을 갖는 도전성 카본이 더 포함되어 있는 것이 바람직하다. 전극 제조시에 활물질층에 인가되는 압력에 의해 이들 카본도 페이스트상의 도전성 카본에 피복되고, 페이스트상의 도전성 카본과 함께 인접하는 활물질 입자에 의해 형성되는 간극부에 빈틈없이 충전되어 활물질층의 도전성이 향상되기 때문에, 축전 디바이스의 에너지 밀도가 더욱 향상된다.In the electrode for an electric storage device of the present invention, it is preferable that the active material layer further contains conductive carbon having higher conductivity than paste conductive carbon derived from other conductive carbon, particularly oxidized carbon. The carbon is coated on the conductive carbon in the form of a paste by the pressure applied to the active material layer at the time of manufacturing the electrode and is filled tightly in the gap portion formed by the adjacent active material particles together with the conductive carbon in the paste to improve the conductivity of the active material layer The energy density of the power storage device is further improved.

본 발명의 축전 디바이스용 전극에 있어서, 활물질층에 있어서의 전극 활물질 입자와 도전성 카본의 질량비는 95:5~99:1의 범위인 것이 바람직하다. 산화 처리 카본으로부터 유도된 페이스트상의 도전성 카본에 추가해서 다른 도전성 카본이 포함되어 있는 경우에는, 이것들의 합계량과 전극 활물질 입자의 질량비가 상술의 범위이다. 도전성 카본의 비율이 상기 범위보다 적으면 활물질층의 도전성이 부족하고, 또한 도전성 카본에 의한 활물질 입자의 피복률이 저하해서 사이클 특성이 저하하는 경향이 있고, 도전성 카본의 비율이 상기 범위보다 많으면 전극 밀도가 저하하고, 축전 디바이스의 에너지 밀도가 저하하는 경향이 있다.In the electrode for power storage device of the present invention, the mass ratio of the electrode active material particles to the conductive carbon in the active material layer is preferably in the range of 95: 5 to 99: 1. When other conductive carbon is contained in addition to the paste-like conductive carbon derived from oxidized carbon, the total amount thereof and the mass ratio of the electrode active material particles are within the above-mentioned range. When the ratio of the conductive carbon is less than the above range, the conductivity of the active material layer is insufficient, and the coverage of the active material particles by the conductive carbon is lowered and the cycle characteristic is lowered. When the ratio of the conductive carbon is larger than the above range, The density is lowered and the energy density of the electrical storage device tends to decrease.

상술한 바와 같이, 본 발명의 축전 디바이스용 전극은,As described above, in the electrode for electric storage device of the present invention,

전극 활물질 입자와 공극을 갖는 카본 원료에 산화 처리를 실시한 산화 처리 카본을 혼합함으로써, 상기 산화 처리 카본의 적어도 일부가 페이스트상으로 변화되어서 상기 전극 활물질 입자의 표면에 부착된 전극 재료를 조제하는 조제 공정, 및At least a part of the oxidation-treated carbon is changed into a paste by mixing the carbon raw material having the electrode active material particles and the gap with the oxidized carbon subjected to the oxidation treatment to prepare an electrode material adhered to the surface of the electrode active material particle , And

상기 전극 재료에 의해 집전체 상에 활물질층을 형성하고, 그 활물질층에 압력을 인가하는 가압 공정A step of forming an active material layer on the current collector by the electrode material, applying a pressure to the active material layer,

을 포함하는 방법에 의해 바람직하게 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한, 이 전극의 제조 방법에 관한 것이다.And the like. Therefore, the present invention also relates to a method for producing the electrode.

활물질층에 다른 도전성 카본, 특히 산화 처리 카본으로부터 유도된 페이스트상의 도전성 카본보다 높은 도전율을 갖는 도전성 카본을 포함시킬 경우에는, 상기 조제 공정을,When the active material layer contains conductive carbon having higher conductivity than paste conductive carbon derived from other conductive carbon, particularly oxidized carbon,

상기 산화 처리 카본과 상기 다른 도전성 카본을 건식 혼합함으로써, 상기 산화 처리 카본의 적어도 일부가 페이스트상으로 변화되어서 상기 다른 도전성 카본의 표면에 부착된 도전성 카본 혼합물을 얻는 단계, 및At least a part of the oxidation-treated carbon is changed into a paste by dry-mixing the oxidation-treated carbon and the other conductive carbon to obtain a conductive carbon mixture attached to the surface of the other conductive carbon; and

상기 도전성 카본 혼합물과 상기 전극 활물질 입자를 건식 혼합 또는 습식 혼합함으로써, 상기 적어도 일부가 페이스트상으로 변화된 산화 처리 카본을 상기 전극 활물질 입자의 표면에도 부착시키는 단계Adhering the oxidized carbon that has been at least partially changed into a paste to the surface of the electrode active material particles by dry mixing or wet mixing the conductive carbon mixture and the electrode active material particles

를 포함하는 방법에 의해 실행하는 것이 바람직하다.And the like.

미세한 카본 입자는 바인더 및 용매와 친숙성이 나쁘기 때문에, 바인더 및 용매를 포함하는 슬러리 형태의 전극 재료를 조제할 경우에는, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 관해서 상술한 바와 같이, 강전단 분산 장치를 이용하여 습식 혼합하거나, 또는 전극 활물질 입자와 카본을 건식 혼합한 후에 바인더 및 용매를 첨가해서 습식 혼합하는 것이 일반적이지만, 상기 도전성 카본 혼합물은 이 혼합물과 전극 활물질 입자의 혼합 방법에 관계없이 전극 밀도가 높고 또한 도전성이 뛰어난 전극을 제공한다. 따라서, 본 발명은 또한 축전 디바이스의 전극의 제조를 위한 도전성 카본 혼합물로서, 공극을 갖는 카본 원료에 산화 처리를 실시한 산화 처리 카본으로부터 유도된, 적어도 일부가 페이스트상인 도전성 카본과 상기 산화 처리 카본과는 다른 도전성 카본을 포함하고, 상기 적어도 일부가 페이스트상의 도전성 카본이 상기 다른 도전성 카본의 표면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 도전성 카본 혼합물에 관한 것이다.Since fine carbon particles are poorly familiar with binders and solvents, when preparing a slurry-type electrode material containing a binder and a solvent, as described above in Patent Document 1 and Patent Document 2, Or dry mixing of electrode active material particles and carbon, followed by wet mixing by adding a binder and a solvent. However, regardless of the mixing method of the mixture and the electrode active material particles, the conductive carbon mixture has a high electrode density Further, an electrode having excellent conductivity is provided. Therefore, the present invention also relates to a conductive carbon mixture for the production of an electrode of a power storage device, which comprises at least a conductive carbon which is at least partially in paste form and which is derived from an oxidized carbon obtained by oxidizing a carbon raw material having a gap, Wherein at least a part of the electrically conductive carbon is pasted on the surface of the other electrically conductive carbon.

본 발명의 전극은 높은 에너지 밀도와 양호한 사이클 수명을 갖는 축전 디바이스를 제공한다. 따라서, 본 발명은 또한, 상기 전극을 구비한 축전 디바이스에 관한 것이다.The electrode of the present invention provides a power storage device having a high energy density and a good cycle life. Accordingly, the present invention also relates to a battery device having the electrode.

(발명의 효과)(Effects of the Invention)

전극 활물질 입자와, 그 전극 활물질 입자의 표면을 피복하고 있는, 공극을 갖는 카본 원료에 산화 처리를 실시한 산화 처리 카본으로부터 유도된 페이스트상의 도전성 카본을 포함하는 활물질층을 갖는 본 발명의 전극에 있어서, 산화 처리 카본으로부터 유도된 페이스트상의 도전성 카본이 활물질 입자의 사이에 형성되는 간극부뿐만 아니라 활물질 입자의 표면에 존재하는 구멍의 내부에 이르기까지 치밀하게 충전되기 때문에, 전극에 있어서의 단위체적당의 활물질량이 증가하고 전극 밀도가 증가한다. 또한, 치밀하게 충전된 페이스트상의 도전성 카본은 도전제로서 기능하기에 충분한 도전성을 가짐과 아울러, 축전 디바이스 중의 전해액의 함침을 억제하지 않는다. 그 결과, 축전 디바이스의 에너지 밀도의 향상이 초래된다. 또한, 본 발명의 전극에 있어서, 페이스트상의 도전성 카본이 활물질 입자의 표면을 활물질 입자의 표면에 존재하는 구멍의 내부에 이르기까지 피복하고 있기 때문이라고 생각되지만, 본 발명의 전극에 의해 축전 디바이스를 구성하면, 축전 디바이스 중의 전해액에 대한 활물질의 용해가 억제되어 축전 디바이스의 사이클 특성이 향상된다.In an electrode of the present invention having electrode active material particles and an active material layer containing a paste-like conductive carbon derived from oxidation-treated carbon obtained by oxidizing a carbon raw material having a void covering the surface of the electrode active material particle, Since the paste-like conductive carbon derived from the oxidation-treated carbon is densely filled not only in the gap portion formed between the active material particles but also inside the hole existing on the surface of the active material particles, the amount of active material per unit volume And electrode density increases. Furthermore, the densely packed conductive carbon in the paste has sufficient conductivity to function as a conductive agent, and does not inhibit impregnation of the electrolytic solution in the electrical storage device. As a result, the energy density of the power storage device is improved. It is also believed that the conductive carbon in the paste covers the surface of the active material particles to the inside of the hole existing on the surface of the active material particles in the electrode of the present invention. The dissolution of the active material in the electrolyte solution in the electrical storage device is suppressed, and the cycle characteristics of the electrical storage device are improved.

도 1은 실시예와 비교예의 전극에 대해서, 산화 처리 카본의 친수성 부분의 함유량과 전극 밀도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예의 전극의 단면에 대한 SEM 사진이며, (A)는 1500배의 사진이고, (B)는 25000배의 사진이다.
도 3은 비교예의 전극의 단면에 대한 SEM 사진이며, (A)는 1500배의 사진이고, (B)는 25000배의 사진이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 나타낸 전극에 대해서 수은압입법에 의해 세공 분포를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시예 또는 비교예의 전극을 구비한 리튬 이온 2차 전지의 레이트 특성을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 레이트 특성을 나타낸 리튬 이온 2차 전지의 사이클 특성을 나타내는 도면이다.
도 7은 실시예 또는 비교예의 전극을 구비한 리튬 이온 2차 전지의 레이트 특성을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 레이트 특성을 나타낸 리튬 이온 2차 전지의 사이클 특성을 나타내는 도면이다.
도 9는 실시예 또는 비교예의 전극을 구비한 리튬 이온 2차 전지의 레이트 특성을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9에 레이트 특성을 나타낸 리튬 이온 2차 전지의 사이클 특성을 나타내는 도면이다.
도 11은 산화 처리 카본, 아세틸렌 블랙 및 활물질의 입자를 건식 혼합해서 얻어진 혼합물의 50000배의 SEM 사진이다.
도 12는 실시예 또는 비교예의 전극을 구비한 리튬 이온 2차 전지의 레이트 특성을 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12에 레이트 특성을 나타낸 리튬 이온 2차 전지의 사이클 특성을 나타내는 도면이다.
도 14는 산화 처리 카본 또는 아세틸렌 블랙과, 활물질의 미소 입자를 건식 혼합해서 얻어진 혼합물의 50000배의 SEM 사진이다.
도 15는 산화 처리 카본 또는 아세틸렌 블랙과, 활물질의 조대 입자를 건식 혼합해서 얻어진 혼합물의 100000배의 SEM 사진이다.
도 16은 도전성 카본 혼합물의 50000배의 SEM 사진이다.
도 17은 도전성 카본 혼합물의 TEM 사진이며, (A)는 100000배의 사진이고, (B)은 500000배의 사진이다.
도 18은 도전성 카본 혼합물을 이용하여 제조한 실시예의 전극의 단면에 대한 25000배의 SEM 사진이다.
도 19는 실시예 또는 비교예의 전극을 사용한 리튬 이온 2차 전지의 직류 내부 저항을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
1 is a graph showing the relationship between the content of the hydrophilic part of the oxidized carbon and the electrode density for the electrodes of the examples and comparative examples.
2 is a SEM photograph of the cross section of the electrode in the embodiment, wherein (A) is a photograph of 1500 times and (B) is a photograph of 25000 times.
3 is an SEM photograph of the cross section of the electrode of the comparative example, wherein (A) is a photograph of 1500 times and (B) is a photograph of 25000 times.
Fig. 4 is a diagram showing the result of measuring the pore distribution by the mercury porosimetry method for the electrodes shown in Figs. 2 and 3. Fig.
5 is a graph showing the rate characteristics of a lithium ion secondary battery having electrodes according to the embodiment or the comparative example.
FIG. 6 is a graph showing the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery showing the rate characteristics in FIG.
7 is a graph showing the rate characteristics of a lithium ion secondary battery having electrodes according to the embodiment or the comparative example.
8 is a graph showing the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery showing the rate characteristic in FIG.
9 is a graph showing the rate characteristics of a lithium ion secondary battery having electrodes according to the embodiment or the comparative example.
10 is a graph showing the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery showing the rate characteristics in FIG.
11 is a SEM photograph of 50000 times of a mixture obtained by dry mixing of oxidized carbon, acetylene black and particles of an active material.
12 is a graph showing the rate characteristics of a lithium ion secondary battery having electrodes according to Examples or Comparative Examples.
13 is a graph showing the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery showing the rate characteristics in Fig.
14 is a SEM photograph of 50000 times of a mixture obtained by dry mixing of oxidized carbon or acetylene black and microparticles of an active material.
15 is a SEM photograph of a mixture obtained by dry mixing of oxidized carbon or acetylene black and coarse particles of the active material at 100,000 times.
16 is a SEM photograph of a 50000 times of the conductive carbon mixture.
17 is a TEM photograph of the conductive carbon mixture, (A) is a photograph of 100000 times, and (B) is a photograph of 500000 times.
18 is a SEM photograph of 25000 times of the cross section of an electrode prepared using the conductive carbon mixture.
19 is a graph showing the results of measurement of direct current internal resistance of a lithium ion secondary battery using electrodes of the example or comparative example.

본 발명의 축전 디바이스용 전극은 전극 활물질 입자와, 그 전극 활물질 입자의 표면을 피복하고 있는, 공극을 갖는 카본 원료에 산화 처리를 실시한 산화 처리 카본으로부터 유도된 페이스트상의 도전성 카본을 포함하는 활물질층을 갖는다. 우선, 페이스트상으로 변화되기 전의 산화 처리 카본에 대해서 설명하고, 이어서 본 발명의 전극 및 이 전극을 사용한 축전 디바이스에 대하여 설명한다.An electrode for a power storage device of the present invention comprises an electrode active material particle and an active material layer containing a paste-like conductive carbon which is coated on the surface of the electrode active material particle and which is derived from oxidized carbon obtained by oxidizing a carbon raw material having a gap . First, the oxidation-treated carbon before being changed into a paste is described, and then the electrode of the present invention and the electrical storage device using the electrode will be described.

(1) 산화 처리 카본(1) Oxidation-treated carbon

본 발명의 전극에 있어서, 활물질층에 포함되는 페이스트상의 도전성 카본을 부여하는 산화 처리 카본은 다공질 탄소 분말, 케첸 블랙, 공극을 갖는 퍼니스 블랙, 카본 나노파이버 및 카본 나노튜브와 같은 공극을 갖는 카본을 원료로 해서 제조된다. 카본 원료로서는 BET법으로 측정한 비표면적이 300㎡/g 이상인 공극을 갖는 카본을 사용하면, 산화 처리에 의해 페이스트상으로 변화되는 산화 처리 카본이 되기 쉽기 때문에 바람직하다. 그 중에서도, 특히 케첸 블랙이나 공극을 갖는 퍼니스 블랙 등의 구 형상의 입자가 바람직하다. 중실의 카본을 원료로 해서 산화 처리를 행해도 페이스트상으로 변화되는 산화 처리 카본은 얻어지기 어렵다.In the electrode of the present invention, the oxidized carbon which imparts the paste-like conductive carbon contained in the active material layer may be porous carbon powder, ketjen black, furnace black having voids, carbon nanofiber, and carbon having voids such as carbon nanotubes It is manufactured as raw material. Carbon having a specific surface area of 300 m < 2 > / g or more as measured by the BET method is preferably used because it is likely to be oxidized carbon which is converted into a paste form by oxidation treatment. Particularly, spherical particles such as Ketjen black or furnace black having a void are particularly preferable. It is difficult to obtain an oxidation-treated carbon which is converted into a paste even if oxidation treatment is carried out using solid carbon as a raw material.

공극을 갖는 카본 원료의 산화 처리를 위해서는, 공지의 산화 방법을 특별히 한정없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 산 또는 과산화수소 용액 중에서 카본 원료를 처리함으로써 산화 처리 카본을 얻을 수 있다. 산으로서는 질산, 질산 황산 혼합물, 차아염소산 수용액 등을 사용할 수 있다. 또한, 카본 원료를 산소 함유 분위기, 수증기, 이산화탄소 중에서 가열함으로써 산화 처리 카본을 얻을 수 있다. 또한, 카본 원료의 산소 함유 분위기 중에서의 플라즈마 처리, 자외선 조사, 코로나 방전 처리, 글로우 방전 처리에 의해 산화 처리 카본을 얻을 수 있다.For oxidation treatment of the carbon raw material having voids, a known oxidation method can be used without particular limitation. For example, an oxidized carbon can be obtained by treating the carbon raw material in an acid or a hydrogen peroxide solution. As the acid, nitric acid, sulfuric acid mixture, hypochlorous acid aqueous solution and the like can be used. Further, the carbon raw material can be heated in an oxygen-containing atmosphere, steam, or carbon dioxide to obtain an oxidized carbon. Further, the oxidized carbon can be obtained by a plasma treatment, an ultraviolet ray irradiation, a corona discharge treatment, and a glow discharge treatment in an oxygen-containing atmosphere of a carbon raw material.

공극을 갖는 카본 원료에 산화 처리를 실시하면, 입자의 표면으로부터 산화되어 카본에 히드록시기, 카르복시기나 에테르 결합이 도입되고, 또한 카본의 공역 이중 결합이 산화되어서 탄소 단결합이 생성되며, 부분적으로 탄소간 결합이 절단되어 입자 표면에 친수성이 풍부한 부분이 생성된다. 이와 같은 친수성 부분을 갖는 산화 처리 카본은 활물질 입자의 표면에 부착되기 쉽고, 활물질 입자의 응집을 효과적으로 억제한다. 그리고, 산화 처리의 강도를 강화해 가면, 카본 입자에 있어서의 친수성 부분의 비율이 증가하여 전극의 제조 과정에서 페이스트상으로 변화되는 산화 처리 카본이 얻어진다. 산화 처리 카본에 있어서의 친수성 부분의 함유량은, 산화 처리 카본 전체의 10질량% 이상인 것이 바람직하다. 친수성 부분의 함유량이 전체의 12질량% 이상 30질량% 이하인 것이 특히 바람직하다.When a carbon raw material having a void is subjected to an oxidation treatment, it is oxidized from the surface of the particles to introduce a hydroxyl group, a carboxyl group or an ether bond into the carbon, oxidizes the conjugated double bond of the carbon to generate a carbon single bond, The bond is cleaved and a portion having hydrophilicity is generated on the particle surface. The oxidation-treated carbon having such a hydrophilic part easily adheres to the surface of the active material particles and effectively suppresses agglomeration of the active material particles. When the strength of the oxidation treatment is increased, the proportion of the hydrophilic part in the carbon particles is increased, and the oxidation-treated carbon in which the electrode is changed into the paste in the manufacturing process is obtained. The content of the hydrophilic part in the oxidation-treated carbon is preferably 10% by mass or more of the whole oxidized carbon. It is particularly preferable that the content of the hydrophilic part is 12 mass% or more and 30 mass% or less of the whole.

전체의 10질량% 이상의 친수성 부분을 포함하는 산화 처리 카본은,The oxidation-treated carbon containing 10% by mass or more of the total hydrophilic part as a whole,

(a) 공극을 갖는 카본 원료를 산으로 처리하는 공정,(a) a step of treating the carbon raw material having voids with an acid,

(b) 산 처리 후의 생성물과 전이금속 화합물을 혼합하는 공정,(b) a step of mixing the acid-treated product with the transition metal compound,

(c) 얻어진 혼합물을 분쇄하고, 메카노케미컬 반응을 발생시키는 공정,(c) pulverizing the obtained mixture to generate a mechanochemical reaction,

(d) 메카노케미컬 반응 후의 생성물을 비산화 분위기 중에서 가열하는 공정, 및(d) heating the product after the mechanochemical reaction in a non-oxidizing atmosphere, and

(e) 가열 후의 생성물로부터, 상기 전이금속 화합물 및/또는 그 반응 생성물을 제거하는 공정(e) a step of removing the transition metal compound and / or the reaction product from the heated product

을 포함하는 제조 방법에 의해, 바람직하게 얻을 수 있다., And the like.

(a) 공정에서는 공극을 갖는 카본 원료, 바람직하게는 케첸 블랙을 산에 침지해서 방치한다. 이 침지시에 초음파를 조사해도 좋다. 산으로서는 질산, 질산 황산 혼합물, 차아염소산 수용액 등의 카본의 산화 처리에 통상 사용되는 산을 사용할 수 있다. 침지 시간은 산의 농도나 처리되는 카본 원료의 양 등에 의존하지만, 일반적으로 5분~5시간의 범위이다. 산 처리 후의 카본을 충분히 수세하고 건조한 후, (b) 공정에 있어서 전이금속 화합물과 혼합한다.In the step (a), a carbon raw material having a void, preferably Ketjenblack, is immersed in an acid and allowed to stand. Ultrasonic waves may be irradiated at the time of immersion. As the acid, an acid commonly used for oxidation of carbon such as nitric acid, sulfuric acid mixture, hypochlorous acid aqueous solution and the like can be used. The immersion time depends on the concentration of the acid and the amount of the carbon raw material to be treated, but is generally in the range of 5 minutes to 5 hours. Carbon after the acid treatment is thoroughly washed with water and dried, and then mixed with the transition metal compound in the step (b).

(b) 공정에 있어서 카본 원료에 첨가되는 전이금속 화합물로서는, 전이금속의 할로겐화물, 질산염, 황산염, 탄산염 등의 무기 금속염, 포름산염, 아세트산염, 옥살산염, 메톡시드, 에톡시드, 이소프로폭시드 등의 유기 금속염, 또는 이것들의 혼합물을 사용할 수 있다. 이것들의 화합물은 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 혼합해서 사용해도 좋다. 다른 전이금속을 포함하는 화합물을 소정량으로 혼합해서 사용해도 좋다. 또한, 반응에 악영향을 주지 않는 한, 전이금속 화합물 이외의 화합물, 예를 들면 알칼리 금속 화합물을 함께 첨가해도 좋다. 산화 처리 카본은 축전 디바이스의 전극의 제조에 있어서, 활물질 입자와 혼합되어서 사용되기 때문에 활물질을 구성하는 원소의 화합물을 카본 원료에 첨가하면, 활물질에 대하여 불순물이 될 수 있는 원소의 혼입을 방지할 수 있기 때문에 바람직하다.Examples of the transition metal compound to be added to the carbon raw material in the step (b) include inorganic metal salts such as halides, nitrates, sulfates and carbonates of transition metals, formates, acetates, oxalates, methoxides, ethoxides, An organic metal salt such as a seed, or a mixture thereof. These compounds may be used alone or in combination of two or more. Compounds containing other transition metals may be mixed in a predetermined amount and used. Further, a compound other than the transition metal compound, for example, an alkali metal compound may be added together as long as the reaction is not adversely affected. Since the oxidized carbon is used in combination with the active material particles in the production of the electrode of the electrical storage device, the addition of the compound of the element constituting the active material to the carbon raw material can prevent the incorporation of an element that can become an impurity in the active material Therefore, it is desirable.

(c) 공정에서는 (b) 공정에서 얻어진 혼합물을 분쇄하여 메카노케미컬 반응을 발생시킨다. 이 반응을 위한 분쇄기의 예로서는 라이카이기, 석구식 마쇄기, 볼밀, 비즈밀, 로드밀, 롤러밀, 교반밀, 유성밀, 진동밀, 하이브리다이저, 메카노케미컬 복합화 장치 및 제트밀을 들 수 있다. 분쇄 시간은 사용하는 분쇄기나 처리되는 카본의 양 등에 의존하고, 엄밀한 제한이 없지만, 일반적으로는 5분~3시간의 범위이다. (d) 공정은 질소 분위기, 아르곤 분위기 등의 비산화 분위기 중에서 행하여진다. 가열 온도 및 가열 시간은 사용되는 전이금속 화합물에 따라 적당하게 선택된다. 계속되는 (e) 공정에 있어서, 가열 후의 생성물로부터 전이금속 화합물 및/또는 그 반응 생성물을 산으로 용해하는 등의 수단에 의해 제거한 후, 충분히 세정하고 건조함으로써 전체의 10질량% 이상의 친수성 부분을 포함하는 산화 처리 카본을 얻을 수 있다.In the step (c), the mixture obtained in the step (b) is pulverized to generate a mechanochemical reaction. Examples of the pulverizer for this reaction include, but are not limited to, Leica, a quartz grinder, a ball mill, a bead mill, a rod mill, a roller mill, a stirring mill, a planetary mill, a vibration mill, a hybridizer, have. The pulverization time depends on the amount of the pulverizer used and the amount of carbon to be treated, etc., and is not particularly limited, but is generally in the range of 5 minutes to 3 hours. (d) is performed in a non-oxidizing atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere. The heating temperature and the heating time are appropriately selected depending on the transition metal compound used. In the subsequent step (e), the transition metal compound and / or the reaction product thereof are removed from the product after heating by means such as dissolving in an acid, and the resultant is sufficiently washed and dried to obtain a solution containing 10% Oxidation-treated carbon can be obtained.

이 제조 방법에서는, (c) 공정에 있어서 전이금속 화합물이 메카노케미컬 반응에 의해 카본 원료의 산화를 촉진하도록 작용하여 카본 원료의 산화가 신속하게 진행된다. 이 산화에 의해, 전체의 10질량% 이상의 친수성 부분을 포함하는 산화 처리 카본이 얻어진다.In this production method, in the step (c), the transition metal compound functions to accelerate the oxidation of the carbon raw material by the mechanochemical reaction, so that the oxidation of the carbon raw material proceeds rapidly. By this oxidation, an oxidized carbon containing 10% by mass or more of a hydrophilic part as a whole can be obtained.

전체의 10질량% 이상의 친수성 부분을 포함하는 산화 처리 카본은 공극을 갖는 카본 원료에 강한 산화 처리를 실시함으로써 얻어지고, 상기 제조 방법 이외의 방법으로 공극을 갖는 카본 원료의 산화를 촉진하는 것도 가능하다.Oxidation-treated carbon containing 10% by mass or more of a hydrophilic part as a whole is obtained by subjecting a carbon raw material having a void to a strong oxidation treatment, and it is also possible to promote the oxidation of the carbon raw material having a void by a method other than the above- .

얻어진 산화 처리 카본은 2차 전지, 전기 이중층 커패시터, 레독스 커패시터 및 하이브리드 커패시터 등의 축전 디바이스의 전극의 제조를 위해서, 축전 디바이스의 전해질 중의 이온과의 전자의 수수를 수반하는 패러데이 반응, 또는 전자의 수수를 수반하지 않는 비패러데이 반응에 의해 용량을 발현하는 전극 활물질과 혼합된 형태로 사용된다.The oxidation-treated carbon thus obtained is subjected to a Faraday reaction involving the transfer of electrons to ions in the electrolyte of the electrical storage device, or to the oxidation of electrons in the electrolyte of the electrical storage device, for the production of electrodes of electric storage devices such as secondary batteries, electric double layer capacitors, redox capacitors and hybrid capacitors. And is used in a form mixed with an electrode active material expressing capacity by a non-Faraday reaction which does not involve transferring.

(2) 전극(2)

본 발명의 축전 디바이스용 전극은,In the electrode for a power storage device of the present invention,

(A) 전극 활물질 입자와 상기 산화 처리 카본을 혼합함으로써, 상기 산화 처리 카본의 적어도 일부가 페이스트상으로 변화되어서 상기 전극 활물질 입자의 표면에 부착된 전극 재료를 조제하는 조제 공정, 및(A) mixing an electrode active material particle and the oxidized carbon so that at least a part of the oxidized carbon is changed into a paste, thereby preparing an electrode material adhering to the surface of the electrode active material particle; and

(B) 상기 전극 재료에 의해 집전체 상에 활물질층을 형성하고, 그 활물질층에 압력을 인가하는 가압 공정(B) a step of forming an active material layer on the collector by the electrode material, and applying a pressure to the active material layer

을 포함하는 제조 방법에 의해, 바람직하게 얻어진다.And the like.

(A) 공정에 있어서, 산화 처리 카본이 활물질 입자의 표면에 부착되어서 표면을 덮기 때문에 활물질 입자의 응집을 억제할 수 있다. 또한, 혼합 과정에서 산화 처리 카본에 미치게 되는 압력에 의해, 산화 처리 카본의 적어도 일부가 페이스트상으로 퍼져서 활물질 입자의 표면이 부분적으로 덮인다.In the step (A), since the oxidation-treated carbon adheres to the surface of the active material particles and covers the surface, aggregation of the active material particles can be suppressed. Further, at least a part of the oxidized carbon is spread in the paste by the pressure applied to the oxidized carbon in the mixing process, so that the surface of the active particle is partially covered.

(A) 공정에 있어서 사용되는 전극 활물질로서는, 종래의 축전 디바이스에 있어서 정극 활물질 또는 부극 활물질로서 사용되고 있는 활물질을 특별히 한정없이 사용할 수 있다. 이들 활물질은 단독의 화합물이라도 좋고, 2종 이상의 화합물의 혼합물이라도 좋다.As the electrode active material used in the step (A), an active material used as a positive electrode active material or a negative electrode active material in a conventional power storage device can be used without particular limitation. These active materials may be a single compound or a mixture of two or more compounds.

2차 전지의 정극 활물질의 예로서는, 우선 층상 암염형 LiMO2, 층상 Li2MnO3-LiMO2 고용체, 및 스피넬형 LiM2O4(식 중의 M은 Mn, Fe, Co, Ni 또는 이것들의 조합을 의미함)를 들 수 있다. 이것들의 구체적인 예로서는 LiCoO2, LiNiO2, LiNi4/5Co1/5O2, LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2, LiNi1 / 2Mn1 / 2O2, LiFeO2, LiMnO2, Li2MnO3-LiCoO2, Li2MnO3-LiNiO2, Li2MnO3-LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li2MnO3-LiNi1 / 2Mn1 / 2O2, Li2MnO3-LiNi1/2Mn1/2O2-LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, LiMn2O4, LiMn3 / 2Ni1 / 2O4를 들 수 있다. 또한, 황 및 Li2S, TiS2, MoS2, FeS2, VS2, Cr1 /2V1/ 2S2 등의 황화물, NbSe3, VSe2, NbSe3 등의 셀렌화물, Cr2O5, Cr3O8, VO2, V3O8, V2O5, V6O13 등의 산화물 외에, LiNi0 . 8Co0 . 15Al0 . 05O2, LiVOPO4, LiV3O5, LiV3O8, MoV2O8, Li2FeSiO4, Li2MnSiO4, LiFePO4, LiFe1 / 2Mn1 / 2PO4, LiMnPO4, Li3V2(PO4)3 등의 복합 산화물을 들 수 있다.Examples of the positive electrode active material of the secondary battery include layered sodium salt LiMO 2 , layered Li 2 MnO 3 -LiMO 2 solid solution, and spinel LiM 2 O 4 wherein M is Mn, Fe, Co, Ni, ). These specific examples of LiCoO 2, LiNiO 2, LiNi 4/5 Co 1/5 O 2, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2, LiNi 1/2 Mn 1/2 O 2, LiFeO 2, LiMnO 2, Li 2 MnO 3 -LiCoO 2, Li 2 MnO 3 -LiNiO 2, Li 2 MnO 3 -LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2, Li 2 MnO 3 -LiNi 1/2 Mn 1 / 2 O 2, Li 2 MnO 3 -LiNi 1/2 Mn 1/2 O 2 -LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2, LiMn 2 O 4, LiMn 3/2 Ni 1/2 O 4 . Also, sulfur and Li 2 S, TiS 2, MoS 2, FeS 2, VS 2, Cr 1/2 V 1/2 S 2 and so on of sulfide, NbSe 3, VSe 2, NbSe 3, such as selenide, Cr 2 O of 5, Cr 3 O 8, VO 2, V 3 O 8, V 2 O 5, in addition to oxides of V 6 O 13, LiNi 0. 8 Co 0 . 15 Al 0 . 05 O 2, LiVOPO 4, LiV 3 O 5, LiV 3 O 8, MoV 2 O 8, Li 2 FeSiO 4, Li 2 MnSiO 4, LiFePO 4, LiFe 1/2 Mn 1/2 PO 4, LiMnPO 4, Li 3 V 2 (PO 4 ) 3, and the like.

2차 전지의 부극 활물질의 예로서는, Fe2O3, MnO, MnO2, Mn2O3, Mn3O4, CoO, Co3O4, NiO, Ni2O3, TiO, TiO2, SnO, SnO2, SiO2, RuO2, WO, WO2, ZnO 등의 산화물, Sn, Si, Al, Zn 등의 금속, LiVO2, Li3VO4, Li4Ti5O12 등의 복합 산화물, Li2 . 6Co0 .4N, Ge3N4, Zn3N2, Cu3N 등의 질화물을 들 수 있다.Of a secondary battery in Examples of the negative electrode active material, Fe 2 O 3, MnO, MnO 2, Mn 2 O 3, Mn 3 O 4, CoO, Co 3 O 4, NiO, Ni 2 O 3, TiO, TiO 2, SnO, Oxides such as SnO 2 , SiO 2 , RuO 2 , WO, WO 2 and ZnO, metals such as Sn, Si, Al and Zn, complex oxides such as LiVO 2 , Li 3 VO 4 and Li 4 Ti 5 O 12 , 2 . 6 Co 0 .4 N, Ge 3 N 4, Zn 3 N 2, may be mentioned nitrides such as Cu 3 N.

전기 이중층 커패시터의 분극성 전극에 있어서의 활물질로서는 비표면적이 큰 활성탄, 카본 나노파이버, 카본 나노튜브, 페놀 수지 탄화물, 폴리염화비닐리덴 탄화물, 미결정 탄소 등의 탄소 재료가 예시된다. 하이브리드 커패시터에서는 2차 전지를 위해서 예시한 정극 활물질을 정극을 위해서 사용할 수 있고, 이 경우에는 부극이 활성탄 등을 사용한 분극성 전극에 의해 구성된다. 또한, 2차 전지를 위해서 예시한 부극 활물질을 부극을 위해서 사용할 수 있고, 이 경우에는 정극이 활성탄 등을 사용한 분극성 전극에 의해 구성된다. 레독스 커패시터의 정극 활물질로서는 RuO2, MnO2, NiO 등의 금속 산화물을 예시할 수 있고, 부극은 RuO2 등의 활물질과 활성탄 등의 분극성 재료에 의해 구성된다.Examples of the active material in the polarized electrode of the electric double layer capacitor include carbon materials such as activated carbon having a large specific surface area, carbon nanofibers, carbon nanotubes, phenol resin carbide, polyvinylidene chloride carbide, and microcrystalline carbon. In the hybrid capacitor, the positive electrode active material exemplified for the secondary battery can be used for the positive electrode. In this case, the negative electrode is composed of a polarized electrode using activated carbon or the like. In addition, the negative electrode active material exemplified for the secondary battery can be used for the negative electrode. In this case, the positive electrode is composed of a polarized electrode using activated carbon or the like. Examples of the positive electrode active material of the redox capacitor include metal oxides such as RuO 2 , MnO 2 and NiO, and the negative electrode is made of a material such as RuO 2 and a polarizable material such as activated carbon.

(A) 공정에 있어서 산화 처리 카본과 혼합되는 전극 활물질 입자의 형상이나 입경에는 한정이 없지만, 활물질 입자의 평균 입경이 2㎛보다 크고 25㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이 비교적 큰 평균 입경을 갖는 활물질 입자는 그것 자체로 전극 밀도를 향상시키고, 또한 산화 처리 카본과의 혼합의 과정에서 그 압박력에 의해 산화 처리 카본의 페이스트형화를 촉진시킨다. 또한, 이하에 나타내는 (B) 공정에 있어서, 집전체 상의 활물질층에 압력을 인가하는 과정에서, 이 비교적 큰 평균 입경을 갖는 활물질 입자가 적어도 일부가 페이스트상화된 산화 처리 카본을 바람직하게 압박하여 산화 처리 카본을 더욱 페이스트상으로 퍼뜨려서 치밀화시킨다. 그 결과, 전극 밀도가 증가하고, 축전 디바이스의 에너지 밀도가 향상된다.The shape and the particle diameter of the electrode active material particles to be mixed with the oxidized carbon in the step (A) are not limited. However, it is preferable that the average particle diameter of the active material particles is larger than 2 탆 and not larger than 25 탆. This active material particle having a relatively large average particle diameter improves the electrode density by itself and promotes paste formation of the oxidized carbon by the pressing force in the course of mixing with the oxidized carbon. Further, in the step (B) shown below, in the process of applying pressure to the active material layer in the current collector, the active material particles having a relatively large average particle size are preferably pressed The treated carbon is further spread in paste to make it densified. As a result, the electrode density increases and the energy density of the power storage device is improved.

또한, 활물질 입자가 0.01~2㎛의 평균 입경을 갖는 미소 입자와, 그 미소 입자와 같은 극의 활물질로서 동작 가능한 2㎛보다 크고 25㎛ 이하의 평균 입경을 갖는 조대 입자로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 입경이 작은 입자는 응집하기 쉽다고 말해지고 있지만, 산화 처리 카본이 조대 입자의 표면뿐만 아니라 미소 입자의 표면에도 부착되어서 표면을 덮기 때문에 활물질 입자의 응집을 억제할 수 있고, 활물질 입자와 산화 처리 카본의 혼합 상태를 균일화시킬 수 있다. 또한, 조대 입자는 상술한 바와 같이, 산화 처리 카본의 페이스트상화 및 치밀화를 촉진시키고, 전극 밀도를 증가시켜, 축전 디바이스의 에너지 밀도를 향상시킨다. 또한, (B) 공정에 있어서 집전체 상의 활물질층에 압력을 인가하는 과정에서 미소 입자가 적어도 일부가 페이스트상으로 변화된 산화 처리 카본을 압박하면서, 페이스트상으로 퍼진 산화 처리 카본과 함께 인접하는 조대 입자의 사이에 형성되는 간극부에 압출시켜서 충전되기 때문에 전극 밀도가 더욱 증가하고, 축전 디바이스의 에너지 밀도가 더욱 향상된다. 조대 입자와 미소 입자는 질량비로 80:20~95:5의 범위가 되도록 선정되는 것이 바람직하고, 90:10~95:5의 범위가 되도록 선정되는 것이 보다 바람직하다.It is also preferable that the active material particles are composed of fine particles having an average particle diameter of 0.01 to 2 占 퐉 and coarse particles having an average particle diameter of more than 2 占 퐉 and not more than 25 占 퐉 which can operate as a polar active material such as fine particles thereof . It is said that particles having a small particle diameter tend to agglomerate. However, since the oxidation-treated carbon adheres to the surface of the coarse particles as well as to the surface of the coarse particles to cover the surface, aggregation of the active material particles can be suppressed, The mixing state can be made uniform. In addition, as described above, the coarse particles promote the vitrification and densification of the paste of the oxidation-treated carbon and increase the electrode density, thereby improving the energy density of the electrical storage device. Further, in the step (B), while the pressure is applied to the active material layer on the current collector, the fine particles are pressed with the oxidation-treated carbon in which at least a part of the fine particles have been changed into a paste, The electrode density is further increased and the energy density of the power storage device is further improved. The coarse particles and the fine particles are preferably selected so as to have a mass ratio of 80:20 to 95: 5, and more preferably 90:10 to 95: 5.

(A) 공정에 있어서 사용되는 전극 활물질 입자와 산화 처리 카본의 질량비는, 높은 에너지 밀도를 갖는 축전 디바이스를 얻기 위해서 질량비로 90:10~99.5:0.5의 범위인 것이 바람직하고, 95:5~99:1의 범위인 것이 보다 바람직하다. 산화 처리 카본의 비율이 상술의 범위보다 적으면 활물질층의 도전성이 부족하고, 또한 페이스트상화한 산화 처리 카본에 의한 활물질 입자의 피복률이 저하해서 사이클 특성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 산화 처리 카본의 비율이 상술의 범위보다 많으면 전극 밀도가 저하하고, 축전 디바이스의 에너지 밀도가 저하되는 경향이 있다.The mass ratio of the electrode active material particles and the oxidized carbon used in the step (A) is preferably in the range of 90:10 to 99.5: 0.5 in mass ratio to obtain the battery device having a high energy density, : 1 is more preferable. If the ratio of the oxidized carbon is less than the above range, the conductivity of the active material layer becomes insufficient, and the covering ratio of the active material particles by the oxidized carbon paste becomes small, and the cycle characteristic tends to be lowered. When the ratio of the oxidized carbon is larger than the above range, the electrode density is lowered and the energy density of the electric storage device tends to decrease.

(A) 공정에 있어서, 전극 활물질 입자 및 산화 처리 카본에 추가해서, 필요에 따라서 산화 처리 카본과는 다른 도전성 카본, 바인더, 및 혼합을 위한 용매를 사용하여 산화 처리 카본의 적어도 일부가 페이스트상으로 변화되어서 상기 전극 활물질 입자의 표면에 부착된 전극 재료를 조제해도 좋다.In the step (A), in addition to the electrode active material particles and the oxidized carbon, at least a part of the oxidized carbon is converted into a paste form by using a conductive carbon, a binder and a solvent for mixing other than the oxidized carbon, So that the electrode material adhering to the surface of the electrode active material particles may be prepared.

용매의 사용에 의해, 슬러리 형태의 전극 재료가 얻어진다.By using a solvent, an electrode material in the form of a slurry is obtained.

다른 도전성 카본으로서는, 종래의 축전 디바이스의 전극을 위해서 사용되고 있는 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙, 퍼니스 블랙, 채널 블랙 등의 카본 블랙, 풀러렌, 카본 나노튜브, 카본 나노파이버, 그래핀, 무정형 탄소, 탄소 섬유, 천연 흑연, 인조 흑연, 흑연화 케첸 블랙, 메조포러스 탄소, 기상법 탄소 섬유 등이 사용된다. 산화 처리 카본으로부터 유도된 페이스트상의 도전성 카본보다 높은 도전율을 갖는 도전성 카본이 사용되는 것이 바람직하고, 특히 아세틸렌 블랙의 사용이 바람직하다. 산화 처리 카본이 활물질 입자의 표면뿐만 아니라 다른 도전성 카본의 표면에도 부착되어서 표면을 덮기 때문에, 다른 도전성 카본의 응집을 억제할 수 있다. 또한, 이하에 나타내는 (B) 공정에 있어서, 집전체 상의 활물질층에 압력을 인가하는 과정에서 다른 도전성 카본이 페이스트상으로 퍼진 산화 처리 카본과 함께 인접하는 입자에 의해 형성되는 간극부에 빽빽하게 충전되어 전극 전체의 도전성이 향상되기 때문에, 축전 디바이스의 에너지 밀도가 더욱 향상된다. 산화 처리 카본과 다른 도전성 카본의 비율은 질량비로 3:1~1:3의 범위가 바람직하고, 2.5:1.5~1.5:2.5의 범위가 보다 바람직하다. 또한, 다른 도전성 카본이 사용될 경우에는, 다른 도전성 카본과 산화 처리 카본의 합계량과 전극 활물질 입자의 질량비가 10:90~0.5:99.5의 범위인 것이 바람직하고, 5:95~1:99의 범위인 것이 보다 바람직하다.Examples of the other conductive carbon include carbon black such as ketjen black, acetylene black, furnace black and channel black, fullerene, carbon nanotube, carbon nanofiber, graphene, amorphous carbon, carbon fiber, Natural graphite, artificial graphite, graphitized Ketjen black, mesoporous carbon, vapor-grown carbon fiber, and the like. It is preferable to use conductive carbon having a conductivity higher than that of paste-like conductive carbon derived from oxidation-treated carbon, and it is particularly preferable to use acetylene black. Since the oxidation-treated carbon adheres not only to the surface of the active material particles but also to the surface of the other conductive carbon to cover the surface thereof, aggregation of the other conductive carbon can be suppressed. Further, in the step (B) shown below, in the process of applying pressure to the active material layer in the current collector, the other conductive carbon is closely packed in the gap portion formed by the adjacent particles together with the oxidation- The electrical conductivity of the entire electrode is improved, so that the energy density of the electrical storage device is further improved. The ratio of the oxidized carbon to the other conductive carbon is preferably in the range of 3: 1 to 1: 3 in mass ratio, and more preferably in the range of 2.5: 1.5 to 1.5: 2.5. When another conductive carbon is used, the mass ratio of the total amount of the other conductive carbon and the oxidized carbon to the electrode active material particle is preferably in the range of 10: 90 to 0.5: 99.5, more preferably in the range of 5:95 to 1:99 Is more preferable.

바인더로서는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 코폴리머, 폴리불화비닐, 카복시메틸셀룰로오스 등의 공지의 바인더가 사용된다. 바인더의 함유량은 전극 재료의 총량에 대하여 1~30질량%인 것이 바람직하다. 1질량% 이하이면 활물질층의 강도가 충분하지 않고, 30질량% 이상이면 전극의 방전 용량이 저하하고, 내부 저항이 과대해지는 등의 문제가 발생한다. 혼합을 위한 용매로서는, N-메틸피롤리돈 등의 전극 재료 중의 다른 구성 요소에 악영향을 끼치지 않는 용매를 특별히 한정없이 사용할 수 있다. 혼합물 중의 각 구성 요소가 균일하게 혼합되면, 용매의 양에는 특별히 한정이 없다. 바인더는 용매에 용해시킨 형태로 사용할 수 있다.As the binder, known binders such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polyvinyl fluoride, and carboxymethyl cellulose are used. The content of the binder is preferably 1 to 30% by mass based on the total amount of the electrode material. If the content is less than 1% by mass, the strength of the active material layer is insufficient. If the content is 30% by mass or more, the discharge capacity of the electrode decreases and the internal resistance becomes excessively large. As the solvent for the mixing, a solvent which does not adversely affect other components in the electrode material such as N-methylpyrrolidone can be used without particular limitation. When each component in the mixture is uniformly mixed, the amount of the solvent is not particularly limited. The binder may be used in a form dissolved in a solvent.

(A) 공정에 있어서의 전극 활물질 입자, 산화 처리 카본, 및 필요에 따라서 사용되는 산화 처리 카본과는 다른 도전성 카본, 바인더, 혼합을 위한 용매의 혼합 방법 및 혼합의 순서에는 특별히 한정이 없다.There is no particular limitation on the mixing method of the conductive carbon, the binder and the solvent for mixing other than the electrode active material particles in the step (A), the oxidized carbon, and the oxidized carbon used as needed, and the mixing order.

그러나, 산화 처리 카본과는 다른 도전성 카본을 사용하지 않을 경우에는, (A) 공정에 있어서 전극 활물질 입자와 산화 처리 카본을 건식 혼합하는 것이 바람직하다. 얻어진 생성물을 필요에 따라서 바인더 및 용매와 함께 충분히 혼련함으로써 슬러리 형태의 전극 재료를 얻을 수 있다. 건식 혼합을 위해서 라이카이기, 석구식 마쇄기, 볼밀, 비즈밀, 로드밀, 롤러밀, 교반밀, 유성밀, 진동밀, 하이브리다이저, 메카노케미컬 복합화 장치 및 제트밀을 사용할 수 있다. 특히, 활물질 입자와 산화 처리 카본에 메카노케미컬 처리를 실시하면, 산화 처리 카본에 의한 활물질 입자의 피복성 및 피복의 균일성이 향상되기 때문에 바람직하다. 건식 혼합의 시간은 혼합에 처리되는 활물질 입자와 산화 처리 카본의 합계량이나 사용하는 혼합 장치에 따라 변화되지만, 일반적으로는 1~30분 사이이다. 또한, 바인더 및 용매와의 혼련 방법에는 특별한 한정이 없고, 유발을 사용하여 수동 혼합에 의해 행해도 좋고, 교반기, 호모지나이저 등의 공지의 혼합 장치를 이용하여 행해도 좋다. 전극 재료 중의 각 구성 요소가 균일하게 혼합되면, 혼합 시간은 짧아도 문제가 없다.However, when conductive carbon other than the oxidation-treated carbon is not used, it is preferable that the electrode active material particles and the oxidation-treated carbon are dry-mixed in the step (A). The resultant product is sufficiently kneaded together with a binder and a solvent as required to obtain an electrode material in the form of a slurry. For the dry mixing, a Leica, a quartz grinder, a ball mill, a bead mill, a rod mill, a roller mill, a stirring mill, a planetary mill, a vibrating mill, a hybridizer, a mechanochemical compounding apparatus and a jet mill may be used. Particularly, when mechanochemical treatment is applied to the active material particles and the oxidation-treated carbon, the coverage of the active material particles by oxidation-treated carbon and the uniformity of the coating are improved. The time for dry blending varies depending on the total amount of the active material particles to be mixed and the oxidized carbon and the mixing apparatus to be used, but is generally from 1 to 30 minutes. There is no particular limitation on the method of kneading with the binder and the solvent, and the kneading may be performed by manual mixing using induction, or by using a known mixing device such as a stirrer or a homogenizer. When each component in the electrode material is uniformly mixed, there is no problem even if the mixing time is short.

활물질 입자가 미소 입자와 조대 입자로 구성되어 있고, 다른 도전성 카본을 사용하지 않는 경우에는, (A) 공정에 있어서 혼합 장치에 미소 입자와 조대 입자와 산화 처리 카본 모두를 도입해서 건식 혼합해도 좋다. 건식 혼합에 의해 얻어진 생성물을 필요에 따라서 바인더 및 용매와 함께 충분히 혼련함으로써, 슬러리 형태의 전극 재료를 얻을 수 있다. 그러나,When the active material particles are composed of fine particles and coarse particles and other conductive carbon is not used, both the fine particles, the coarse particles and the oxidized carbon may be introduced into the mixing device in the step (A) and dry mixed. The product obtained by dry mixing is sufficiently kneaded together with a binder and a solvent as required, whereby an electrode material in the form of a slurry can be obtained. But,

(A1) 산화 처리 카본과 미소 입자를 건식 혼합해서 예비 혼합물을 얻는 단계, 및(A1) a step of dry-mixing the oxidation-treated carbon and the fine particles to obtain a preliminary mixture, and

(A2) 상기 예비 혼합물과 조대 입자를 건식 혼합하는 단계(A2) dry mixing the preliminary mixture with coarse particles

로 나누어서 건식 혼합을 실시하는 것이 바람직하다. (A1)단계와 (A2)단계로 나누어서 건식 혼합을 행함으로써, 산화 처리 카본에 의해 피복된 조대 입자와 미소 입자가 분산성 좋고, 또한 균일하게 혼합되어 있는 전극 재료가 얻어지기 때문에 바람직하다. 또한, (A2)단계에서 얻어진 생성물이 바인더 및 용매와 친숙성이 좋기 때문에, 각 구성 요소가 균일하게 혼합된 슬러리 형태의 전극 재료를 용이하게 얻을 수 있다. 예비 혼합물을 얻는 단계에 있어서의 미소 입자와 산화 처리 카본의 비율은 질량비로 70:30~90:10의 범위가 바람직하고, 75:25~85:15의 범위가 보다 바람직하다.It is preferable to carry out dry mixing. It is preferable to perform the dry mixing by dividing into the step (A1) and the step (A2) because the coarse particles coated with the oxidation-treated carbon and the fine particles are dispersed well and uniformly mixed. In addition, since the product obtained in the step (A2) has a good familiarity with the binder and the solvent, it is possible to easily obtain a slurry-like electrode material in which each component is uniformly mixed. The ratio of the fine particles to the oxidized carbon in the step of obtaining the preliminary mixture is preferably in the range of 70:30 to 90:10 in mass ratio, and more preferably in the range of 75:25 to 85:15.

산화 처리 카본과는 다른 도전성 카본을 사용할 경우에는, (A) 공정에 있어서 혼합 장치에 활물질 입자와 산화 처리 카본과 다른 도전성 카본 모두를 도입해서 건식 혼합해도 좋다. 건식 혼합에 의해 얻어진 생성물을 필요에 따라서 바인더 및 용매와 함께 충분하게 혼련함으로써, 슬러리 형태의 전극 재료를 얻을 수 있다. 그러나,When conductive carbon other than the oxidation-treated carbon is used, the active material particles and the oxidation-treated carbon may be introduced into the mixing apparatus in the step (A), and both conductive carbon and other conductive carbon may be introduced and dry-mixed. The product obtained by dry mixing is sufficiently kneaded together with a binder and a solvent as required to obtain an electrode material in the form of a slurry. But,

(AA1) 산화 처리 카본과 다른 도전성 카본을 건식 혼합하는 단계, 및(AA1) oxidatively-treated carbon and other conductive carbon, and

(AA2) 상기 (AA1)공정에서 얻어진 혼합물과 활물질 입자를 건식 혼합하는 단계(AA2) dry mixing the mixture obtained in the step (AA1) with the active material particles

로 나누어서 건식 혼합을 실시하는 것이 바람직하다. (AA1)단계에서 얻어진 혼합물이 「도전성 카본 혼합물」이다. 이 단계에서는, 다른 도전성 카본의 표면에 산화 처리 카본이 부착되어 산화 처리 카본의 페이스트상화가 부분적으로 진행되고, 적어도 일부가 페이스트상으로 변화된 산화 처리 카본이 다른 도전성 카본의 표면에 부착된 도전성 카본 혼합물이 얻어진다. 그리고, (AA2)단계에서 적어도 일부가 페이스트상으로 변화된 산화 처리 카본이 상기 전극 활물질 입자의 표면에도 부착되어, 산화 처리 카본에 의해 피복된 활물질 입자와 다른 도전성 카본이 분산성 좋고, 또한 균일하게 혼합되어 있는 전극 재료가 얻어진다. 또한, 이 도전성 카본 혼합물은 바인더 및 용매와 친숙성이 좋기 때문에, 슬러리 형태의 전극 재료를 얻을 경우에는 (AA2)단계 및 그 후의 바인더 및 용매와의 혼련 대신에,It is preferable to carry out dry mixing. The mixture obtained in the step (AA1) is a " conductive carbon mixture ". In this step, oxidation-treated carbon is adhered to the surface of the other conductive carbon so that the oxidation of the oxidation-treated carbon partially progresses, and at least a part of the oxidation-treated carbon changed to a paste forms a conductive carbon mixture . Then, the oxidation-treated carbon in which at least a part of the oxidation-treated carbon changed to paste in the step (AA2) is attached to the surface of the electrode active material particles, so that the active material particles coated with the oxidized carbon and other conductive carbon are dispersed well, The electrode material is obtained. Further, since this conductive carbon mixture has good familiarity with the binder and the solvent, in the case of obtaining an electrode material in the form of a slurry, instead of the step (AA2) and the subsequent kneading with the binder and the solvent,

(aa1) 도전성 카본 혼합물과 활물질 입자와 바인더와 용매를 습식 혼합하는 단계, 또는(aa1) wet-mixing the conductive carbon mixture, the active material particles, the binder and the solvent, or

(aa2) 도전성 카본 혼합물과 바인더와 용매를 습식 혼합하고, 또한 활물질 입자를 첨가해서 습식 혼합하는 단계, 또는(aa2) wet-mixing the conductive carbon mixture, the binder and the solvent, adding the active material particles and wet-mixing them, or

(aa3) 도전성 카본 혼합물과 활물질 입자와 용매를 습식 혼합하고, 또한 바인더를 첨가해서 습식 혼합하는 단계,(aa3) wet mixing the conductive carbon mixture, the active material particles and the solvent, adding a binder and wet mixing,

를 실시할 수도 있다. 미세한 카본 입자는 바인더 및 용매와 친숙해지기 어렵다고 말해지고 있지만, 도전성 카본 혼합물의 이용에 의해 이 혼합물과 전극 활물질 입자의 혼합 방법에 관계없이, 각 구성 요소가 균일하게 혼합된 전극 재료를 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 미리 도전성 카본 혼합물을 조제하면 그 후의 활물질 입자와 바인더의 혼합을 습식·건식 중 어느 것에 의해서도 행할 수 있기 때문에, 다양한 생산 라인을 구축할 수 있다.. It is said that fine carbon particles are difficult to be familiar with a binder and a solvent. However, by using a conductive carbon mixture, an electrode material in which each component is uniformly mixed can be easily obtained regardless of the mixing method of the mixture and the electrode active material particles have. Further, if the conductive carbon mixture is prepared in advance, the subsequent mixing of the active material particles and the binder can be carried out by either wet or dry processes, so that various production lines can be constructed.

또한, 활물질 입자가 미소 입자와 조대 입자에 의해 구성되어 있고, 다른 도전성 카본을 사용할 경우에는, (A) 공정에 있어서 혼합 장치에 미소 입자와 조대 입자와 산화 처리 카본과 다른 도전성 카본 모두를 도입해서 건식 혼합해도 좋다. 건식 혼합에 의해 얻어진 생성물을 필요에 따라서 바인더 및 용매와 함께 충분히 혼련함으로써, 슬러리 형태의 전극 재료를 얻을 수 있다. 그러나,When the active material particles are composed of fine particles and coarse particles and other conductive carbon is used, in the step (A), fine particles, coarse particles, oxidation-treated carbon and other conductive carbon are introduced into the mixing apparatus It may be dry mixed. The product obtained by dry mixing is sufficiently kneaded together with a binder and a solvent as required, whereby an electrode material in the form of a slurry can be obtained. But,

(AB1) 산화 처리 카본과 다른 도전성 카본을 건식 혼합하는 단계,(AB1) dry-blending the oxidation-treated carbon with another conductive carbon,

(AB2) 상기 (AB1)단계에서 얻어진 혼합물과 미소 입자를 건식 혼합하는 단계, 및(AB2) dry mixing the microparticles with the mixture obtained in the step (AB1); and

(AB3) 상기 (AB2)공정에서 얻어진 혼합물과 조대 입자를 건식 혼합하는 단계(AB3) Dry mixing of the mixture obtained in the step (AB2) and coarse particles

로 나누어서 건식 혼합을 실시하는 것이 바람직하다. 또한,It is preferable to carry out dry mixing. Also,

(AC1) 산화 처리 카본과 미소 입자를 건식 혼합하는 단계,(AC1) oxidatively-treated carbon and fine particles,

(AC2) 상기 (AC1)공정에서 얻어진 생성물과 다른 도전성 카본을 건식 혼합하는 단계, 및(AC2) dry mixing the product obtained in the step (AC1) with another conductive carbon, and

(AC3) 상기 (AC2)공정에서 얻어진 혼합물과 조대 입자를 건식 혼합하는 단계(AC3) Dry mixing of the mixture obtained in the step (AC2) and coarse particles

로 나누어서 건식 혼합을 실시하는 것도 바람직하다. 이들 방법에서는 (AB1), (AB2), (AC1), (AC2) 중 적어도 어느 하나의 단계에서 미소 입자 또는 다른 도전성 카본의 표면에 산화 처리 카본이 부착되고, 산화 처리 카본의 페이스트상화가 부분적으로 진행되어, 산화 처리 카본과 조대 입자와 미소 입자와 다른 도전성 카본이 분산성 좋고 또한 균일하게 혼합되어 있는 혼합물이 얻어진다. 또한, 상술한 바와 같이 (AB1)단계에서 얻어지는 도전성 카본 혼합물은 바인더 및 용매와 친숙성이 좋기 때문에, 슬러리 형태의 전극 재료를 얻을 경우에는 (AB2)단계, (AB3)단계, 및 그 후의 바인더 및 용매와의 혼련 대신에,It is also preferable to carry out dry mixing. In these methods, oxidized carbon is attached to the surface of fine particles or other conductive carbon in at least one of (AB1), (AB2), (AC1) and (AC2), and the paste- Thereby, it is possible to obtain a mixture in which oxidation-treated carbon, coarse particles, fine particles and other conductive carbon are dispersed well and uniformly mixed. As described above, the conductive carbon mixture obtained in the step (AB1) has good familiarity with the binder and the solvent. Therefore, when the electrode material in the form of a slurry is obtained, the step (AB2), the step (AB3) Instead of kneading with <

(ab1) 도전성 카본 혼합물과 미소 입자와 조대 입자와 바인더와 용매를 습식 혼합하는 단계, 또는(ab1) wet-mixing the conductive carbon mixture, the fine particles, the coarse particles, the binder and the solvent, or

(ab2) 도전성 카본 혼합물과 바인더와 용매를 습식 혼합하고, 또한 미소 입자와 조대 입자를 첨가해서 습식 혼합하는 단계, 또는(ab2) wet-mixing the conductive carbon mixture, the binder and the solvent, adding the fine particles and the coarse particles and wet-mixing them, or

(ab3) 도전성 카본 혼합물과 미소 입자와 조대 입자와 용매를 습식 혼합하고, 또한 바인더를 첨가해서 습식 혼합하는 단계,(ab3) wet-mixing the electrically conductive carbon mixture, fine particles, coarse particles and a solvent, adding a binder and wet mixing,

를 실시할 수도 있다. 이들 방법에 의해 (A) 공정을 실시할 경우에는, 미소 입자와, 산화 처리 카본과 다른 도전성 카본의 합계량의 비율이 질량비로 70:30~90:10의 범위가 되도록, 바람직하게는 75:25~85:15의 범위가 되도록 다른 도전성 카본의 사용량이 선정된다.. When the step (A) is carried out by these methods, the ratio of the total amount of the fine particles and the oxidized carbon to the other conductive carbon is set in the range of 70:30 to 90:10 in terms of the mass ratio, preferably 75:25 To 85: 15 by weight based on the total amount of the conductive carbon.

(B) 공정에서는, (A) 공정에서 얻어진 전극 재료를 축전 디바이스의 정극 또는 부극을 구성하기 위한 집전체 상에 도포함으로써 활물질층을 형성하고, 필요에 따라서 이 활물질층을 건조한 후, 활물질층에 압연 처리에 의해 압력을 인가해서 전극을 얻는다. (A) 공정에서 얻어진 전극 재료를 소정 형상으로 성형하여 집전체 상에 압착한 후, 압연 처리를 실시해도 좋다.In the step (B), an electrode material obtained in the step (A) is applied on a current collector for constituting a positive electrode or a negative electrode of an electricity storage device to form an active material layer, and after drying the active material layer as required, Pressure is applied by rolling to obtain an electrode. The electrode material obtained in the step (A) may be formed into a predetermined shape and pressed onto the current collector, followed by rolling.

(B) 공정에 있어서, 활물질층에 압력을 더해 가면 적어도 일부가 페이스트상으로 변화된 산화 처리 카본이 더욱 퍼져서 활물질 입자의 표면을 덮으면서 치밀화하여 활물질 입자가 서로 접근하고, 이것에 따라 페이스트상으로 변화된 산화 처리 카본이 활물질 입자의 표면을 덮으면서 인접하는 활물질 입자의 사이에 형성되는 간극부 뿐만 아니라 활물질 입자의 표면에 존재하는 구멍의 내부에도 압출되어서 치밀하게 충전된다. 그 때문에, 전극에 있어서의 단위체적당의 활물질량이 증가하고, 전극 밀도가 증가한다. 또한, 치밀하게 충전된 페이스트상의 산화 처리 카본은 도전제로서 기능하는데에 충분한 도전성을 갖는다.In the step (B), when pressure is added to the active material layer, the oxidation-treated carbon in which at least a part of the oxidation-treated carbon is changed into paste forms further spreads to cover the surface of the active material particles and becomes densified so that the active material particles approach each other, The oxidized carbon covers the surface of the active material particles and is extruded and densely filled not only in the gap portions formed between the adjacent active material particles but also in the holes existing on the surface of the active material particles. Therefore, the active material amount per unit volume of the electrode increases, and the electrode density increases. Moreover, the densely packed paste-like oxidation-treated carbon has sufficient conductivity to function as a conductive agent.

축전 디바이스의 전극을 위한 집전체로서는 백금, 금, 니켈, 알루미늄, 티탄, 강, 카본 등의 도전 재료를 사용할 수 있다. 집전체의 형상은 막상, 박상, 판상, 그물상, 익스팬드메탈상, 원통상 등의 임의의 형상을 채용할 수 있다. 활물질층의 건조는, 필요에 따라서 감압·가열해서 용매를 제거하면 좋다. 압연 처리에 의해 활물질층에 가해지는 압력은, 일반적으로는 50000~1000000N/㎠, 바람직하게는 100000~500000N/㎠의 범위이다. 또한, 압연 처리의 온도에는 특별한 제한이 없고, 처리를 상온에서 행해도 좋고 가열 조건 하에서 행해도 좋다.As the current collector for the electrodes of the power storage device, conductive materials such as platinum, gold, nickel, aluminum, titanium, steel, and carbon may be used. The shape of the current collector may be any shape such as film, thin film, plate, net, expanded metal, and cylindrical. When the active material layer is dried, the solvent may be removed by reducing pressure and heating as necessary. The pressure applied to the active material layer by the rolling treatment is generally in the range of 50,000 to 1,000,000 N / cm2, preferably 100,000 to 500,000 N / cm2. There is no particular limitation on the temperature for the rolling treatment, and the treatment may be carried out at room temperature or under heating conditions.

본 발명의 전극의 바람직한 형태에 있어서, 활물질층 중의 페이스트상의 도전성 카본은 50㎚ 이하의 폭의, 인접하는 전극 활물질 입자 사이에 형성된 간극부 및/또는 전극 활물질 입자의 표면에 존재하는 구멍의 내부에도 존재한다. 그 때문에, 페이스트상의 도전성 카본에 의한 활물질 입자의 표면의 피복률이 향상되고, 활물질층 전체의 도전성이 향상되며, 전극 밀도가 향상된다. 종래의 축전 디바이스의 전극에 있어서 도전제로서 사용되고 있는 카본 블랙, 천연 흑연, 카본 나노튜브 등의 도전성 카본은, 이와 같은 좁은 폭의 간극부 또는 구멍의 내부에는 거의 침입할 수 없다.In a preferred form of the electrode of the present invention, the paste-like conductive carbon in the active material layer has a width of 50 nm or less and a void portion formed between adjacent electrode active material particles and / or a hole existing on the surface of the electrode active material particle exist. Therefore, the coverage of the surface of the active material particles by the conductive carbon on the paste is improved, the conductivity of the entire active material layer is improved, and the electrode density is improved. The conductive carbon such as carbon black, natural graphite, or carbon nanotube which is used as a conductive material in the electrode of the conventional power storage device can hardly penetrate into such a narrow gap or hole.

본 발명의 전극이 치밀하게 충전된 페이스트상의 도전성 카본을 포함하는 활물질층을 갖고 있는데도 불구하고, 축전 디바이스 중의 전해액의 전극 내로의 함침이 억제되지 않는 것을 알 수 있다. 본 발명의 전극의 바람직한 형태에 있어서, 수은압입법에 의해 전극의 활물질층의 세공 분포를 측정하면, 활물질층이 직경 5~40㎚의 세공을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 이 미소한 세공은 주로 산화 처리 카본으로부터 유도되어서 치밀화된 페이스트상의 도전성 카본에 있어서의 세공이라고 생각되지만, 축전 디바이스 중의 전해액이 페이스트상의 도전성 카본을 통과해서 활물질 입자에 이르기에는 충분한 크기이다. 따라서, 전극에 있어서의 페이스트상의 도전성 카본은 충분한 도전성을 갖고, 또한 축전 디바이스 중의 전해액의 함침을 억제하지 않는다. 그 결과, 축전 디바이스의 에너지 밀도의 향상이 초래된다.It can be seen that impregnation of the electrolytic solution into the electrode of the electrical storage device is not inhibited although the electrode of the present invention has an active material layer containing paste-like conductive carbon densely packed. In a preferred form of the electrode of the present invention, when the pore distribution of the active material layer of the electrode is measured by the mercury porosimetry, it can be seen that the active material layer has pores having a diameter of 5 to 40 nm. These minute pores are considered to be fine pores in the densified paste-like conductive carbon mainly derived from the oxidation-treated carbon, but are sufficiently large enough for the electrolyte solution in the electric storage device to pass through the conductive carbon in the paste to reach the active material particles. Therefore, the paste-like conductive carbon in the electrode has sufficient conductivity and does not inhibit impregnation of the electrolytic solution in the electrical storage device. As a result, the energy density of the power storage device is improved.

또한, 본 발명의 전극의 활물질층에 있어서 활물질 입자의 표면이 활물질 입자의 표면에 존재하는 구멍의 내부에 이르기까지 치밀하게 페이스트상으로 퍼진 산화 처리 카본에 의해 피복되어 있기 때문이라고 생각되지만, 본 발명의 전극을 이용하여 축전 디바이스를 구성하면, 축전 디바이스 중의 전해액의 전극 내로의 함침이 억제되지 않는데도 불구하고 전해액에 대한 활물질의 용해가 억제되어 축전 디바이스의 사이클 특성이 향상되는 것을 알 수 있다. 본 발명의 전극의 바람직한 형태에서는, 종래의 아세틸렌 블랙 등의 도전제와 활물질 입자로부터 전극을 구성했을 경우에 비교해서, 활물질의 용해량이 약 40% 이상이나 감소한다. 그리고, 활물질의 용해가 대폭 억제되는 것에 기인하여, 축전 디바이스의 사이클 특성이 대폭 향상된다.It is also believed that the surface of the active material particles in the active material layer of the electrode of the present invention is covered with the oxide-treated carbon which is densely spread in the paste to the inside of the hole existing on the surface of the active material particles. It can be seen that the dissolution of the active material in the electrolyte solution is suppressed and the cycle characteristics of the power storage device are improved despite the fact that the impregnation of the electrolyte solution into the electrode of the power storage device is not suppressed. In the preferred embodiment of the electrode of the present invention, the dissolution amount of the active material is reduced by about 40% or more as compared with the case where the electrode is composed of a conductive agent such as acetylene black and active material particles. Further, the cycle characteristics of the electrical storage device are greatly improved owing to the drastic suppression of dissolution of the active material.

특히, 전체의 10질량% 이상의 친수성 부분을 갖는 산화 처리 카본은 압력을 받으면 일체적으로 압축되어서 페이스트상으로 퍼지기 쉬워, 활물질 입자의 표면의 대부분 또는 전부를 활물질 입자의 표면에 존재하는 구멍의 내부에 이르기까지 피복하고, 또한 치밀화하기 쉽다. 그 결과, 전극의 활물질층 중의 활물질 입자의 표면의 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 특히 바람직하게는 95% 이상이 산화 처리 카본으로부터 유도되어서 치밀화한 페이스트상의 도전성 카본과 접촉하고 있는 전극이 얻어진다.Particularly, the oxidation-treated carbon having 10% or more of the total hydrophilic part as a whole is compressed and spreads in paste as a whole under pressure, so that most or all of the surface of the active material particles is contained in the holes existing on the surface of the active material particles And it is easy to be densified. As a result, at least 80%, preferably at least 90%, particularly preferably at least 95% of the surface of the active material particles in the active material layer of the electrode is brought into contact with the densified paste-like conductive carbon derived from the oxidation- .

(3) 축전 디바이스(3) Power storage device

본 발명의 전극은 2차 전지, 전기 이중층 커패시터, 레독스 커패시터 및 하이브리드 커패시터 등의 축전 디바이스의 전극을 위해서 사용된다. 축전 디바이스는 한쌍의 전극(정극, 부극)과 이들간에 배치된 전해질을 필수 요소로서 포함하지만, 정극 및 부극 중 적어도 한쪽이 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된다.The electrode of the present invention is used for an electrode of a power storage device such as a secondary battery, an electric double layer capacitor, a redox capacitor, and a hybrid capacitor. The electrical storage device includes a pair of electrodes (positive electrode and negative electrode) and an electrolyte disposed therebetween as essential elements, but at least one of the positive electrode and the negative electrode is manufactured by the manufacturing method of the present invention.

축전 디바이스에 있어서 정극과 부극 사이에 배치되는 전해질은 세퍼레이터에 유지된 전해액이라도 좋고, 고체 전해질이라도 좋고, 겔상 전해질이라도 좋으며, 종래의 축전 디바이스에 있어서 사용되고 있는 전해질을 특별히 한정없이 사용할 수 있다. 이하에, 대표적인 전해질을 예시한다. 리튬 이온 2차 전지를 위해서는 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 디메틸카보네이트 등의 용매에 LiPF6, LiBF4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2 등의 리튬염을 용해시킨 전해액이 폴리올레핀 섬유 부직포, 유리 섬유 부직포 등의 세퍼레이터에 유지된 상태에서 사용된다. 이 외에, Li5La3Nb2O12, Li1 . 5Al0 . 5Ti1 .5(PO4)3, Li7La3Zr2O12, Li7P3S11 등의 무기 고체 전해질, 리튬염과 폴리에틸렌옥사이드, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트 등의 고분자 화합물의 복합체로 이루어지는 유기 고체 전해질, 전해액을 폴리불화비닐리덴, 폴리아크릴로니트릴 등에 흡수시킨 겔상 전해질도 사용된다. 전기 이중층 커패시터 및 레독스 커패시터를 위해서는 (C2H5)4NBF4 등의 제 4급 암모늄염을 아크릴로니트릴, 프로필렌카보네이트 등의 용매에 용해시킨 전해액이 사용된다. 하이브리드 커패시터를 위해서는 리튬염을 프로필렌카보네이트 등에 용해시킨 전해액이나, 제 4급 암모늄염을 프로필렌카보네이트 등에 용해시킨 전해액이 사용된다.In the electrical storage device, the electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode may be an electrolyte held in the separator, a solid electrolyte, or a gel electrolyte, and the electrolyte used in the conventional electrical storage device may be used without particular limitation. Representative electrolytes are illustrated below. The lithium ion secondary to the battery, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, LiPF 6, in a solvent such as dimethyl carbonate, LiBF 4, LiCF 3 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) in which electrolyte solution dissolving lithium salt of 2, and Is used in a state of being held by a separator such as a polyolefin fiber nonwoven fabric or a glass fiber nonwoven fabric. In addition, Li 5 La 3 Nb 2 O 12 , Li 1 . 5 Al 0 . Inorganic solid electrolytes such as 5 Ti 1 .5 (PO 4 ) 3 , Li 7 La 3 Zr 2 O 12 and Li 7 P 3 S 11 , polymeric compounds such as lithium salt and polyethylene oxide, polymethacrylate, and polyacrylate An organic solid electrolyte comprising a complex of polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile or the like is also used. For the electric double layer capacitor and the redox capacitor, an electrolytic solution in which a quaternary ammonium salt such as (C 2 H 5 ) 4 NBF 4 is dissolved in a solvent such as acrylonitrile or propylene carbonate is used. For the hybrid capacitor, an electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in propylene carbonate or the like, or an electrolytic solution in which a quaternary ammonium salt is dissolved in propylene carbonate or the like is used.

단, 정극과 부극간의 전해질로서 고체 전해질 또는 겔상 전해질이 사용될 경우에는, 활물질층에 있어서의 이온 전도 패스를 확보하는 목적으로, 상기 (A) 공정에 있어서 상술한 각 구성 요소에 고체 전해질을 첨가해서 전극 재료를 조제한다.When a solid electrolyte or a gel electrolyte is used as the electrolyte between the positive electrode and the negative electrode, a solid electrolyte is added to each of the above-mentioned components in the step (A) for the purpose of securing an ion conductive path in the active material layer The electrode material is prepared.

실시예Example

본 발명을 이하의 실시예를 사용하여 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.The present invention will be explained by using the following examples, but the present invention is not limited to the following examples.

(1) 산화 처리 카본 및 전극의 제조(1) Preparation of oxidized carbon and electrode

실시예 1Example 1

60% 질산 300mL에 케첸 블랙(상품명 EC300J, 케첸 블랙 인터내셔널사제, BET 비표면적 800㎡/g) 10g을 첨가하고, 얻어진 액에 초음파를 10분간 조사한 후 여과하여 케첸 블랙을 회수했다. 회수한 케첸 블랙을 3회 수세하고 건조함으로써, 산 처리 케첸 블랙을 얻었다. 이 산 처리 케첸 블랙 0.5g과, Fe(CH3COO)2 1.98g과, Li(CH3COO) 0.77g과, C6H8O7·H2O 1.10g과, CH3COOH 1.32g과, H3PO4 1.31g과, 증류수 120mL를 혼합하여 얻어진 혼합액을 스터러로 1시간 교반한 후, 공기 중 100℃에서 증발 건고시켜서 혼합물을 채집했다. 이어서, 얻어진 혼합물을 진동 볼밀 장치에 도입하고, 20hz로 10분간의 분쇄를 행하였다. 분쇄 후의 분체를 질소 중 700℃에서 3분간 가열하여, 케첸 블랙에 LiFePO4가 담지된 복합체를 얻었다.10 g of Ketjenblack (trade name EC300J, product of Ketjen Black International, BET specific surface area 800 m < 2 > / g) was added to 300 ml of 60% nitric acid. Ultrasonic waves were irradiated to the obtained solution for 10 minutes and then filtered to recover Ketjenblack. The recovered Ketjenblack was washed with water three times and dried to obtain an acid-treated Ketjenblack. The acid-treated Ketjen black and 0.5g, Fe (CH 3 COO) 2 1.98g and, Li (CH 3 COO) 0.77g and, C 6 H 8 O 7 · H 2 O 1.10g and, CH 3 COOH and 1.32g , by h 3 PO 4 1.31g, and then a solution of 120mL of distilled water by stirring for 1 hour the obtained mixture to a stirrer, and evaporated to dryness in air at 100 ℃ it was collected mixture. Then, the obtained mixture was introduced into a vibrating ball mill and pulverized at 20 Hz for 10 minutes. Heat for 3 minutes for the powder after pulverization at 700 ℃ of nitrogen to obtain a composite LiFePO 4 is supported on ketjen black.

농도 30%의 염산 수용액 100mL에 얻어진 복합체 1g을 첨가하고, 얻어진 액에 초음파를 15분간 조사시키면서 복합체 중의 LiFePO4를 용해시켜서 남은 고체를 여과하여 수세하고, 건조시켰다. 건조 후의 고체의 일부를 TG 분석에 의해 공기 중 900℃까지 가열하고, 중량 손실을 측정했다. 중량 손실이 100%, 즉 LiFePO4가 잔류하고 있지 않은 것을 확인할 수 있을 때까지 상술의 염산 수용액에 의한 LiFePO4의 용해, 여과, 수세 및 건조의 공정을 반복하여, LiFePO4 프리의 산화 처리 카본을 얻었다.1 g of the obtained composite was added to 100 ml of a hydrochloric acid aqueous solution having a concentration of 30%, and LiFePO 4 in the composite was dissolved while ultrasonically irradiating the resulting solution for 15 minutes. The resulting solid was filtered, washed with water and dried. A part of the solid after drying was heated to 900 DEG C in air by TG analysis, and the weight loss was measured. The steps of dissolving, filtering, washing and drying LiFePO 4 with the hydrochloric acid aqueous solution described above were repeated until it was confirmed that the weight loss was 100%, that is, LiFePO 4 remained, whereby LiFePO 4 -free oxidation- .

이어서, 얻어진 산화 처리 카본의 0.1g을 pH 11의 암모니아 수용액 20mL에 첨가하고, 1분간의 초음파 조사를 행하였다. 얻어진 액을 5시간 방치해서 고상 부분을 침전시켰다. 고상 부분의 침전 후, 상청액을 제거한 잔여 부분을 건조해서 건조 후의 고체의 중량을 측정했다. 건조 후의 고체의 중량을 최초의 산화 처리 카본의 중량 0.1g으로부터 뺀 중량의 최초의 산화 처리 카본의 중량 0.1g에 대한 중량비를, 산화 처리 카본에 있어서의 「친수성 부분」의 함유량으로 했다.Then, 0.1 g of the oxidized carbon obtained was added to 20 mL of an aqueous ammonia solution having a pH of 11, and ultrasonic irradiation was performed for 1 minute. The resulting solution was allowed to stand for 5 hours to precipitate the solid phase portion. After precipitation of the solid phase portion, the remaining portion from which the supernatant liquid was removed was dried, and the weight of the solid after drying was measured. The weight ratio of the solid after drying to the weight of 0.1 g of the weight of the first oxidized carbon of the weight obtained by subtracting 0.1 g of the weight of the first oxidized carbon from the weight of the solid after the drying was regarded as the content of the "hydrophilic portion" in the oxidized carbon.

Fe(CH3COO)2와, Li(CH3COO)와, C6H8O7·H2O와, CH3COOH와, H3PO4를 증류수에 도입하여 얻어진 혼합액을 스터러로 1시간 교반한 후, 공기 중 100℃에서 증발 건고시킨 후, 질소 중 700℃에서 3분간 가열함으로써 1차 입자 지름 100㎚(평균 입경 100㎚)의 LiFePO4의 미소 입자를 얻었다. 이어서, 시판의 LiFePO4의 조대 입자(1차 입자 지름 0.5~1㎛, 2차 입자 지름 2~3㎛, 평균 입경 2.5㎛)와, 얻어진 미소 입자와, 상기 산화 처리 카본을 90:9:1의 질량비로 혼합해서 전극 재료를 얻고, 또한 전체의 5질량%의 폴리불화비닐리덴과 적당량의 N-메틸피롤리돈을 첨가해서 충분히 혼련하여 슬러리를 형성하고, 이 슬러리를 알루미늄박 상에 도포해서 건조한 후, 압연 처리를 실시하여 전극을 얻었다. 이 전극에 있어서의 알루미늄박 상의 활물질층의 체적과 중량의 실측값으로부터 전극 밀도를 산출했다.A mixed solution obtained by introducing Fe (CH 3 COO) 2 , Li (CH 3 COO), C 6 H 8 O 7 .H 2 O, CH 3 COOH and H 3 PO 4 into distilled water was added to a 1 After stirring for a time, the mixture was evaporated to dryness at 100 ° C in the air, and then heated in nitrogen at 700 ° C for 3 minutes to obtain fine particles of LiFePO 4 having a primary particle diameter of 100 nm (average particle size of 100 nm). Then, coarse particles of a commercially available LiFePO 4 (1 primary particle size 0.5 ~ 1㎛, 2 primary particle size 2 ~ 3㎛, 2.5㎛ average particle diameter) and, fine particles thus obtained and, the oxidation-treated carbon of 90: 9: 1 To obtain an electrode material. Further, a total of 5% by mass of polyvinylidene fluoride and an appropriate amount of N-methylpyrrolidone are added and sufficiently kneaded to form a slurry, and this slurry is applied on an aluminum foil Dried, and rolled to obtain an electrode. The electrode density was calculated from the measured value of the volume and weight of the active material layer on the aluminum foil in this electrode.

실시예 2Example 2

실시예 1에 있어서의 순서 중, 산 처리 케첸 블랙 0.5g과, Fe(CH3COO)2 1.98g과, Li(CH3COO) 0.77g과, C6H8O7·H2O 1.10g과, CH3COOH 1.32g과, H3PO4 1.31g과, 증류수 120mL를 혼합하는 부분을, 산 처리 케첸 블랙 1.8g과, Fe(CH3COO)2 0.5g과, Li(CH3COO) 0.19g과, C6H8O7·H2O 0.28g과, CH3COOH 0.33g과, H3PO4 0.33g과, 증류수 250mL를 혼합하는 순서로 변경한 점을 제외하고, 실시예 1의 순서를 반복했다.0.5 g of acid-treated ketchen black, 1.98 g of Fe (CH 3 COO) 2 , 0.77 g of Li (CH 3 COO) and 1.10 g of C 6 H 8 O 7 .H 2 O 1.8 g of acid-treated ketchen black, 0.5 g of Fe (CH 3 COO) 2 and 0.5 g of Li (CH 3 COO) 2 were added to a portion to be mixed with 1.32 g of CH 3 COOH, 1.31 g of H 3 PO 4 and 120 mL of distilled water, And 0.28 g of C 6 H 8 O 7 .H 2 O, 0.33 g of CH 3 COOH, 0.33 g of H 3 PO 4 and 250 mL of distilled water were mixed in the order of Example 1 Repeat the order.

실시예 3Example 3

40% 질산 300mL에 실시예 1에서 사용한 케첸 블랙 10g을 첨가하고, 얻어진 액에 초음파를 10분간 조사한 후, 여과해서 케첸 블랙을 회수했다. 회수한 케첸 블랙을 3회 수세하고 건조함으로써 산 처리 케첸 블랙을 얻었다. 이 산 처리 케첸 블랙 1.8g을 실시예 2에서 사용한 산 처리 케첸 블랙 1.8g 대신에 사용한 점을 제외하고, 실시예 2의 순서를 반복했다.10 g of Ketjenblack used in Example 1 was added to 300 ml of 40% nitric acid, and ultrasonic waves were irradiated to the obtained solution for 10 minutes, followed by filtration to recover Ketjenblack. The recovered Ketjenblack was washed with water three times and dried to obtain acid treated Ketjenblack. The procedure of Example 2 was repeated except that 1.8 g of the acid-treated ketchen black was used instead of 1.8 g of the acid-treated ketchen black used in Example 2.

비교예 1Comparative Example 1

60% 질산 300mL에 실시예 1에서 사용한 케첸 블랙 10g을 첨가하고, 얻어진 액에 초음파를 1시간 조사한 후, 여과해서 케첸 블랙을 회수했다. 회수한 케첸 블랙을 3회 수세하고 건조함으로써 산 처리 케첸 블랙을 얻었다. 이 산 처리 케첸 블랙을 질소 중 700℃에서 3분간 가열했다. 얻어진 산화 처리 카본에 대해서, 실시예 1에 있어서의 순서와 같은 순서로 친수성 부분의 함유량을 측정했다. 또한, 얻어진 산화 처리 카본을 이용하여 실시예 1에 있어서의 순서와 같은 순서로 LiFePO4 함유 전극을 작성하고, 전극 밀도를 산출했다.10 g of Ketjenblack used in Example 1 was added to 300 ml of 60% nitric acid, and ultrasonic waves were irradiated to the obtained solution for 1 hour, followed by filtration to recover Ketjenblack. The recovered Ketjenblack was washed with water three times and dried to obtain acid treated Ketjenblack. The acid-treated Ketjen black was heated in nitrogen at 700 占 폚 for 3 minutes. The content of the hydrophilic part was measured in the same manner as in the procedure of Example 1 for the obtained oxidized carbon. Using the oxidation-treated carbon thus obtained, LiFePO 4 -containing electrodes were prepared in the same manner as in the procedure of Example 1, and the electrode densities were calculated.

비교예 2Comparative Example 2

30% 질산 300mL에 실시예 1에서 사용한 케첸 블랙 10g을 첨가하고, 얻어진 액에 초음파를 10분간 조사한 후, 여과해서 케첸 블랙을 회수했다. 회수한 케첸 블랙을 3회 수세하고, 건조함으로써 산 처리 케첸 블랙을 얻었다. 이어서, 진동 볼밀에 의한 분쇄를 행하지 않고, 질소 중 700℃ 3분간 가열했다. 얻어진 산화 처리 카본에 대해서, 실시예 1에 있어서의 순서와 같은 순서로 친수성 부분의 함유량을 측정했다. 또한, 얻어진 산화 처리 카본을 이용하여 실시예 1에 있어서의 순서와 같은 순서로 LiFePO4 함유 전극을 작성하고, 전극 밀도를 산출했다.10 g of Ketjenblack used in Example 1 was added to 300 ml of 30% nitric acid, ultrasonic waves were irradiated to the obtained solution for 10 minutes, and the Ketjenblack was recovered by filtration. The recovered Ketjenblack was washed with water three times and dried to obtain an acid-treated Ketjenblack. Subsequently, the mixture was heated in nitrogen at 700 DEG C for 3 minutes without pulverization by a vibrating ball mill. The content of the hydrophilic part was measured in the same manner as in the procedure of Example 1 for the obtained oxidized carbon. Using the oxidation-treated carbon thus obtained, LiFePO 4 -containing electrodes were prepared in the same manner as in the procedure of Example 1, and the electrode densities were calculated.

비교예 3Comparative Example 3

친수성 부분의 전극 밀도에 대한 기여를 확인하기 위해서, 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본의 40mg을 순수 40mL에 첨가하고, 30분간 초음파 조사를 행하여 카본을 순수에 분산시키고, 분산액을 30분간 방치해서 상청액을 제거하고, 잔류 부분을 건조시킴으로써 고체를 얻었다. 이 고체에 대해서, 실시예 1에 있어서의 순서와 같은 순서로 친수성 부분의 함유량을 측정했다. 또한, 얻어진 고체를 이용하여 실시예 1에 있어서의 순서와 같은 순서로 LiFePO4 함유 전극을 작성하고, 전극 밀도를 산출했다.In order to confirm the contribution of the hydrophilic part to the electrode density, 40 mg of the oxidized carbon obtained in Example 1 was added to 40 mL of pure water, and ultrasonic irradiation was conducted for 30 minutes to disperse the carbon in purified water, and the dispersion was allowed to stand for 30 minutes The supernatant was removed, and the remaining portion was dried to obtain a solid. With respect to this solid, the content of the hydrophilic part was measured in the same manner as in the procedure of Example 1. [ Using the solid obtained, LiFePO 4 -containing electrodes were prepared in the same manner as in Example 1, and the electrode densities were calculated.

비교예 4Comparative Example 4

실시예 1에서 사용한 케첸 블랙 원료에 대해서, 실시예 1에 있어서의 순서와 같은 순서로 친수성 부분의 함유량을 측정했다. 또한, 이 케첸 블랙 원료를 이용하여 실시예 1에 있어서의 순서와 같은 순서로 LiFePO4 함유 전극을 작성하고, 전극 밀도를 산출했다.With respect to the ketjen black raw material used in Example 1, the content of the hydrophilic portion was measured in the same manner as in the procedure of Example 1. Using this ketchen black raw material, an electrode containing LiFePO 4 was prepared in the same manner as in the procedure of Example 1, and the electrode density was calculated.

도 1은 실시예 1~3 및 비교예 1~4의 카본에 대한 친수성 부분 함유량과, 실시예 1~3 및 비교예 1~4의 전극에 대한 전극 밀도의 관계를 나타낸 도면이다. 도 1로부터 분명한 바와 같이, 친수성 부분의 함유량이 산화 처리 카본 전체의 8질량%를 초과하면 전극 밀도가 증대되기 시작하고, 9질량%를 초과하면 전극 밀도가 급격하게 증대되기 시작하며, 친수성 부분의 함유량이 산화 처리 카본 전체의 10질량%를 초과하면 2.6g/cc 이상의 높은 전극 밀도가 얻어지는 것을 알 수 있었다. 또한, 실시예 1의 결과와 비교예 3의 결과의 비교로부터 분명한 바와 같이, 전극 밀도의 향상에는 산화 처리 카본의 친수성 부분의 기여가 큰 것을 알 수 있었다. 그리고, SEM 사진에 의한 관찰의 결과, 산화 처리 카본의 친수성 부분의 함유량이 증가하여 전극 밀도가 급격하게 증대되기 시작하면, 산화 처리 카본의 페이스트상화가 급격하게 진행되는 것이 확인되었다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a graph showing the relationship between the hydrophilic partial content of carbon in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 and the electrode densities of the electrodes of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4; Fig. As is apparent from Fig. 1, when the content of the hydrophilic part exceeds 8 mass% of the entire oxidized carbon, the electrode density starts to increase. When the content exceeds 9 mass%, the electrode density starts to increase sharply, When the content exceeds 10 mass% of the entire oxidation-treated carbon, it is found that a high electrode density of 2.6 g / cc or more can be obtained. As is clear from the comparison between the results of Example 1 and Comparative Example 3, it was found that the contribution of the hydrophilic portion of the oxidized carbon to the improvement of the electrode density was large. As a result of the observation by the SEM photograph, it was confirmed that when the content of the hydrophilic part of the oxidation-treated carbon was increased and the electrode density began to increase sharply, the oxidation of the oxidation-treated carbon rapidly proceeded.

(2) 리튬 이온 2차 전지로서의 평가(2) Evaluation as a lithium ion secondary battery

(i) 활물질: LiNi0 . 5Mn0 . 3Co0 . 2O2 (i) Active material: LiNi 0 . 5 Mn 0 . 3 Co 0 . 2 O 2

실시예 4Example 4

Li2CO3과, Ni(CH3COO)2와, Mn(CH3COO)2와, Co(CH3COO)2를 증류수에 도입하고, 얻어진 혼합액을 스터러로 1시간 교반한 후, 공기 중 100℃에서 증발 건고시킨 후, 볼밀로 혼합하고, 공기 중 800℃에서 10분간 가열함으로써 평균 입경 0.5㎛의 LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 미소 입자를 얻었다. 이 미소 입자와 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본을 90:10의 질량비로 혼합하여 예비 혼합물을 얻었다. 이어서, 86질량부의 시판의 LiNi0 . 5Mn0 . 3Co0 . 2O2의 조대 입자(평균 입경 5㎛)와, 9질량부의 상기 예비 혼합물과, 2질량부의 아세틸렌 블랙(1차 입자 지름 40㎚)을 혼합하고, 또한 3질량부의 폴리불화비닐리덴과 적당량의 N-메틸피롤리돈을 첨가해서 충분히 혼련하여 슬러리를 형성하고, 이 슬러리를 알루미늄박 상에 도포해서 건조한 후, 압연 처리를 실시하여 리튬 이온 2차 전지용의 정극을 얻었다. 이 정극에 있어서의 알루미늄박 상의 활물질층의 체적과 중량의 실측값으로부터 전극 밀도를 산출했다. 전극 밀도의 값은 4.00g/cc였다. 또한, 얻어진 정극을 이용하여, 1M의 LiPF6의 에틸렌카보네이트/디에틸카보네이트 1:1 용액을 전해액으로 하고, 대극을 리튬으로 한 리튬 이온 2차 전지를 작성했다. 얻어진 전지에 대해서, 광범위한 전류 밀도의 조건 하에서 충방전 특성을 평가했다.Li 2 CO 3 , Ni (CH 3 COO) 2 , Mn (CH 3 COO) 2 and Co (CH 3 COO) 2 were introduced into distilled water and the obtained mixed solution was stirred with a stirrer for 1 hour, The mixture was mixed with a ball mill and heated in air at 800 ° C for 10 minutes to obtain LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 fine particles having an average particle diameter of 0.5 μm. The fine particles and the oxidized carbon obtained in Example 1 were mixed at a mass ratio of 90:10 to obtain a preliminary mixture. Then, 86 parts by weight of a commercially available LiNi 0. 5 Mn 0 . 3 Co 0 . 2 O 2 of the coarse particles (average particle diameter 5㎛) and 9 parts by mass of the premix, and 2 parts by mass of acetylene black (primary particle size 40㎚) were mixed, and further 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride with an appropriate amount of N-methylpyrrolidone was added thereto and sufficiently kneaded to form a slurry. The slurry was coated on an aluminum foil and dried, followed by rolling to obtain a positive electrode for a lithium ion secondary battery. The electrode density was calculated from the measured values of the volume and weight of the active material layer on the aluminum foil in this positive electrode. The value of the electrode density was 4.00 g / cc. Using the obtained positive electrode, a 1: 1 solution of 1M LiPF 6 in ethylene carbonate / diethyl carbonate was used as an electrolytic solution to prepare a lithium ion secondary battery in which the counter electrode was lithium. The charge and discharge characteristics of the obtained battery were evaluated under a condition of a wide range of current density.

실시예 5Example 5

94질량부의 시판의 LiNi0 . 5Mn0 . 3Co0 . 2O2 입자(평균 입경 5㎛)와, 2질량부의 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본과, 2질량부의 아세틸렌 블랙(1차 입자 지름 40㎚)을 혼합하고, 또한 2질량부의 폴리불화비닐리덴과 적당량의 N-메틸피롤리돈을 첨가해서 충분히 혼련하여 슬러리를 형성하고, 이 슬러리를 알루미늄박 상에 도포해서 건조한 후, 압연 처리를 실시하여 리튬 이온 2차 전지용의 정극을 얻었다. 이 정극에 있어서의 알루미늄박 상의 활물질층의 체적과 중량의 실측값으로부터 전극 밀도를 산출했다. 전극 밀도의 값은 3.81g/cc였다. 또한, 얻어진 정극을 이용하여, 1M의 LiPF6의 에틸렌카보네이트/디에틸카보네이트 1:1 용액을 전해액으로 하고, 대극을 리튬으로 한 리튬 이온 2차 전지를 작성했다. 얻어진 전지에 대해서, 광범위한 전류 밀도의 조건 하에서 충방전 특성을 평가했다.94 parts by weight of a commercially available LiNi 0. 5 Mn 0 . 3 Co 0 . 2 O 2 particles (average particle size: 5 μm), 2 parts by mass of the oxidized carbon obtained in Example 1, and 2 parts by mass of acetylene black (primary particle diameter: 40 nm) were mixed and 2 parts by mass of polyvinyl fluoride Lidene and an appropriate amount of N-methylpyrrolidone were added and sufficiently kneaded to form a slurry. This slurry was coated on an aluminum foil, dried and subjected to a rolling treatment to obtain a positive electrode for a lithium ion secondary battery. The electrode density was calculated from the measured values of the volume and weight of the active material layer on the aluminum foil in this positive electrode. The value of the electrode density was 3.81 g / cc. Using the obtained positive electrode, a 1: 1 solution of 1M LiPF 6 in ethylene carbonate / diethyl carbonate was used as an electrolytic solution to prepare a lithium ion secondary battery in which the counter electrode was lithium. The charge and discharge characteristics of the obtained battery were evaluated under a condition of a wide range of current density.

비교예 5Comparative Example 5

94질량부의 시판의 LiNi0 . 5Mn0 . 3Co0 . 2O2 입자(평균 입경 5㎛)와, 4질량부의 아세틸렌 블랙(1차 입자 지름 40㎚)을 혼합하고, 또한 2질량부의 폴리불화비닐리덴과 적당량의 N-메틸피롤리돈을 첨가해서 충분히 혼련하여 슬러리를 형성하고, 이 슬러리를 알루미늄박 상에 도포해서 건조한 후, 압연 처리를 실시하여 리튬 이온 2차 전지용의 정극을 얻었다. 이 정극에 있어서의 알루미늄박 상의 활물질층의 체적과 중량의 실측값으로부터 전극 밀도를 산출했다. 전극 밀도의 값은 3.40g/cc였다. 또한, 얻어진 정극을 이용하여, 1M의 LiPF6의 에틸렌카보네이트/디에틸카보네이트 1:1 용액을 전해액으로 하고, 대극을 리튬으로 한 리튬 이온 2차 전지를 작성했다. 얻어진 전지에 대해서, 광범위한 전류 밀도의 조건 하에서 충방전 특성을 평가했다.94 parts by weight of a commercially available LiNi 0. 5 Mn 0 . 3 Co 0 . 2 O 2 particles (average particle diameter: 5 μm) and 4 parts by mass of acetylene black (primary particle diameter: 40 nm) were mixed, and 2 parts by mass of polyvinylidene fluoride and an appropriate amount of N-methylpyrrolidone were added And the slurry was kneaded to form a slurry. The slurry was coated on an aluminum foil and dried, followed by rolling to obtain a positive electrode for a lithium ion secondary battery. The electrode density was calculated from the measured values of the volume and weight of the active material layer on the aluminum foil in this positive electrode. The electrode density value was 3.40 g / cc. Using the obtained positive electrode, a 1: 1 solution of 1M LiPF 6 in ethylene carbonate / diethyl carbonate was used as an electrolytic solution to prepare a lithium ion secondary battery in which the counter electrode was lithium. The charge and discharge characteristics of the obtained battery were evaluated under a condition of a wide range of current density.

도 2에 실시예 5의 리튬 이온 2차 전지의 정극의 단면에 대한 SEM 사진을, 도 3에 비교예 5의 리튬 이온 2차 전지의 정극의 단면에 대한 SEM 사진을 나타낸다. 각 도면에 있어서, (A)는 1500배의 사진이고, (B)는 25000배의 사진이다. 도 2의 (A) 및 도 3의 (A)에 있어서 활물질층의 두께가 t로 나타내어져 있지만, 활물질층에 있어서의 활물질 입자와 카본의 함유량이 동일한데도 불구하고, 실시예 5의 리튬 이온 2차 전지에 있어서의 활물질층은 비교예 5의 리튬 이온 2차 전지에 있어서의 활물질층보다 얇게 되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 2의 (A)와 도 3의 (A)의 비교로부터, 실시예 5의 리튬 이온 2차 전지에 있어서의 활물질층에서는 활물질 입자끼리가 접근하여 화상에 있어서의 활물질층 전체의 면적에 대한 카본에 의해 점유되는 면적의 비율이 적은 것을 알 수 있다. 또한, 도 2의 (B)와 도 3의 (B)로부터 파악되는 바와 같이, 양자에 있어서의 카본의 형태는 현저하게 다르다. 비교예 5의 리튬 이온 2차 전지에 있어서의 활물질층(도 3의 (B))에서는 카본(아세틸렌 블랙) 1차 입자의 입계가 명료하고, 카본 입자간의 공극에 추가해서 활물질 입자와 카본 입자의 계면 근방, 특히 활물질 입자의 표면에 형성된 구멍의 근방에 큰 공극이 존재하는 것에 대해, 실시예 5의 리튬 이온 2차 전지에 있어서의 활물질층(도 2의 (B))에서는 카본 1차 입자의 입계가 확인되지 않고, 카본이 페이스트상이며, 이 페이스트상의 카본이 활물질 입자의 50㎚ 이하의 폭을 갖는 구멍(1차 입자간의 간극)의 심부에까지 침입하고 있어, 공극이 거의 존재하지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 활물질 입자의 표면의 90% 이상이 페이스트상의 카본과 접촉하고 있는 것을 알 수 있다. 이 카본의 형태의 상위에 의해, 실시예 5 및 비교예 5의 리튬 이온 2차 전지의 정극에 있어서의 전극 밀도의 상위가 초래되고 있는 것을 알 수 있었다.Fig. 2 is a SEM photograph of a cross section of the positive electrode of the lithium ion secondary battery of Example 5, and Fig. 3 is an SEM photograph of the cross section of the positive electrode of the lithium ion secondary battery of Comparative Example 5. In each drawing, (A) is a photograph of 1500 times, and (B) is a photograph of 25000 times. Although the thickness of the active material layer is shown by t in Figs. 2A and 3A, the lithium ion 2 of Example 5 It can be seen that the active material layer in the secondary battery is thinner than the active material layer in the lithium ion secondary battery of Comparative Example 5. [ 2 (A) and 3 (A), it can be seen that in the active material layer of the lithium ion secondary battery of Example 5, the active material particles approach each other and the total area of the active material layer in the image The ratio of the area occupied by the carbon is small. Further, as can be understood from FIG. 2B and FIG. 3B, the shapes of the carbon in both cases are significantly different. In the active material layer (FIG. 3 (B)) of the lithium ion secondary battery of Comparative Example 5, the grain boundaries of the carbon (acetylene black) primary particles are clear and the active material particles and the carbon particles Large bubbles exist in the vicinity of the interface, particularly in the vicinity of the hole formed on the surface of the active material particles. In the active material layer (FIG. 2B) of the lithium ion secondary battery of Example 5, The grain boundary is not confirmed and the carbon is in the form of paste and the carbon on the paste penetrates into the deep portion of the hole (gap between the primary particles) having a width of 50 nm or less of the active material particle, . It is also found that at least 90% of the surface of the active material particles is in contact with the paste-like carbon. It was found that the difference in the shape of the carbon resulted in an increase in the electrode density in the positive electrode of the lithium ion secondary battery of Example 5 and Comparative Example 5.

상술한 바와 같이, 실시예 5에 있어서의 활물질층은 비교예 5에 있어서의 활물질층보다 얇게 되어 있기 때문에 실시예 5의 활물질층에 있어서의 재료 충전율이 큰 것을 알 수 있지만, 이하의 식을 이용하여 재료 충전율을 확인했다. 또한, 이론 전극 밀도란, 활물질층에 있어서의 공극이 0%라고 가정했을 때의 전극 밀도이다.As described above, since the active material layer in Example 5 is thinner than the active material layer in Comparative Example 5, it can be seen that the material filling rate in the active material layer of Example 5 is large, but the following formula To confirm the material filling rate. The theoretical electrode density is an electrode density assuming that the voids in the active material layer are 0%.

재료 충전율(%)=전극 밀도×100/이론 전극 밀도 (I)Material filling rate (%) = electrode density x 100 / theoretical electrode density (I)

이론 전극 밀도(g/cc)Theoretical electrode density (g / cc)

= 100/{a/X+b/Y+ (100-a-b)/Z} (II)  = 100 / a / X + b / Y + (100-a-b) / Z}

a: 활물질층 전체에 대한 활물질의 질량%  a: mass% of the active material with respect to the entire active material layer

b: 활물질층 전체에 대한 카본의 질량%  b: mass% of carbon with respect to the entire active material layer

100-a-b: 활물질층 전체에 대한 폴리불화비닐리덴의 질량%  100-a-b: mass% of polyvinylidene fluoride relative to the whole active material layer

X: 활물질의 진밀도 Y: 카본 블랙의 진밀도  X: true density of active material Y: true density of carbon black

Z: 폴리불화비닐리덴의 진밀도  Z: true density of polyvinylidene fluoride

그 결과, 실시예 5에 있어서의 활물질층의 재료 충전율은 86.8%, 비교예 5에 있어서의 활물질층의 재료 충전율은 79.1%이며, 산화 처리 카본으로부터 유도된 페이스트상의 도전성 카본을 포함하는 전극에 있어서 7.7%나 충전율의 향상이 확인되었다.As a result, the material filling ratio of the active material layer in Example 5 was 86.8%, and the filling ratio of the active material layer in Comparative Example 5 was 79.1%. In the electrode including the paste-like conductive carbon derived from the oxidation- 7.7% improvement in filling rate was confirmed.

도 4에 실시예 5에 있어서의 활물질층과 비교예 5에 있어서의 활물질층에 대해서, 수은압입법에 의해 세공 분포를 측정한 결과를 나타낸다. 비교예 5에 있어서의 활물질층에는 직경 20㎚ 미만의 세공이 거의 존재하지 않고, 세공의 대부분이 직경 약 30㎚, 직경 약 40㎚, 직경 약 150㎚에 피크를 나타내는 세공인 것을 알 수 있다. 직경 약 150㎚에 피크를 나타내는 세공은 주로 활물질 입자에 기인하는 세공이며, 직경 약 30㎚, 직경 약 40㎚에 피크를 나타내는 세공은 주로 아세틸렌 블랙의 입자간에 확인되는 세공이라고 생각된다. 이에 대하여, 실시예 5에 있어서의 활물질층에서는 비교예 5에 있어서의 활물질층의 세공 중 직경 약 100㎚ 이상의 세공이 감소하고 있고, 이것을 대신해서 직경 5~40㎚의 범위의 세공이 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 직경 약 100㎚ 이상의 세공이 감소하고 있는 것은, 활물질 입자의 세공이 페이스트상의 도전성 카본에 의해 덮여져 있기 때문으로 생각된다. 또한, 직경 5~40㎚의 세공은 주로 산화 처리 카본으로부터 유도되어서 치밀화한 페이스트상의 도전성 카본에 있어서의 세공으로 생각되지만, 축전 디바이스 중의 전해액이 페이스트상의 도전성 카본을 통과해서 활물질 입자에 이르기에는 충분한 크기이다. 따라서, 전극에 있어서의 페이스트상의 도전성 카본은 축전 디바이스 중의 전해액의 함침을 억제하지 않는다고 판단되었다.Fig. 4 shows the results of measurement of pore distribution by the mercury porosimetry for the active material layer in Example 5 and the active material layer in Comparative Example 5. Fig. In the active material layer in Comparative Example 5, pores having a diameter of less than 20 nm are hardly present, and most of the pores are pores showing a peak at a diameter of about 30 nm, a diameter of about 40 nm, and a diameter of about 150 nm. The pores showing a peak at a diameter of about 150 nm are mainly pores originating from active material particles and the pores showing a peak at a diameter of about 30 nm and a diameter of about 40 nm are considered to be mainly pores found among the particles of acetylene black. On the other hand, in the active material layer in Example 5, pores of a diameter of about 100 nm or more in the pores of the active material layer in Comparative Example 5 decreased, and pores having a diameter in the range of 5 to 40 nm . It is considered that the pores of the diameter of about 100 nm or less are reduced because the pores of the active material particles are covered with the conductive carbon in the paste. The pores having a diameter of 5 to 40 nm are considered to be fine pores in the paste-like conductive carbon mainly derived from oxidation-treated carbon. However, when the electrolyte in the electric storage device passes through the conductive carbon in the paste to reach the active particles to be. Therefore, it was judged that the paste-like conductive carbon in the electrode did not inhibit impregnation of the electrolytic solution in the electrical storage device.

도 5는 실시예 4, 실시예 5, 및 비교예 5의 리튬 이온 2차 전지에 대한, 레이트와 정극 활물질층의 체적당의 방전 용량의 관계를 나타낸 도면이다. 실시예 5의 리튬 이온 2차 전지는 비교예 5의 리튬 이온 2차 전지보다 증대된 용량을 나타내고, 실시예 4의 리튬 이온 2차 전지는 실시예 5의 리튬 이온 2차 전지보다 더욱 증대된 용량을 나타냈다. 즉, 정극의 전극 밀도가 증대함에 따라서 체적당의 방전 용량도 증대됐다. 또한, 이들 2차 전지는 대략 동일한 레이트 특성을 나타냈다. 이것으로부터도 실시예 4, 실시예 5의 2차 전지에 있어서의 활물질층에 포함되는 산화 처리 카본으로부터 유도되어서 치밀화한 페이스트상의 도전성 카본이 도전제로서 기능하기에 충분한 도전성을 가짐과 아울러, 2차 전지 중의 전해액의 함침을 억제하지 않는 것을 알 수 있다. 실시예 4의 2차 전지의 정극과 실시예 5의 2차 전지의 정극은 활물질층에 있어서의 활물질 입자와 카본의 함유량이 대략 동일한데도 불구하고 전자가 후자보다 높은 전극 밀도를 나타내지만, 이것은 실시예 4의 2차 전지의 정극에 있어서의 활물질층에서는 미소 입자가 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본을 압박하면서 페이스트상화한 산화 처리 카본과 함께 인접하는 조대 입자 사이에 형성되는 간극부에 압출시켜서 충전되기 때문으로 생각되었다.5 is a graph showing the relationship between the rate and the discharge capacity per volume of the positive electrode active material layer for the lithium ion secondary battery of Example 4, Example 5, and Comparative Example 5. Fig. The lithium ion secondary battery of Example 5 exhibited an increased capacity as compared with the lithium ion secondary battery of Comparative Example 5, and the lithium ion secondary battery of Example 4 exhibited a larger capacity than that of the lithium ion secondary battery of Example 5 Respectively. That is, as the electrode density of the positive electrode increases, the discharge capacity per volume also increases. In addition, these secondary batteries exhibited substantially the same rate characteristics. From this, it was also confirmed that the paste-like conductive carbon derived from the oxidation-treated carbon contained in the active material layer of the secondary battery of Examples 4 and 5 had sufficient conductivity to function as a conductive agent, The impregnation of the electrolytic solution in the battery is not suppressed. Although the positive electrode of the secondary battery of Example 4 and the positive electrode of the secondary battery of Example 5 exhibited higher electrode densities than those of the latter in spite of the fact that the active material layer and the carbon content of the active material layer were approximately the same, In the active material layer in the positive electrode of the secondary battery of Example 4, the fine particles were extruded into the gap portion formed between the adjacent coarse particles together with the oxidized carbon subjected to the paste-making while pressing the oxidized carbon obtained in Example 1 It was thought to be charged.

실시예 5와 비교예 5의 리튬 이온 2차 전지에 대해서, 60℃, 0.5C의 충방전 레이트의 조건 하, 4.6~3.0V의 범위에서 충방전을 반복했다. 도 6에, 얻어진 사이클 특성의 결과를 나타낸다. 실시예 5의 2차 전지가 비교예 5의 2차 전지보다 뛰어난 사이클 특성을 갖는 것을 알 수 있다. 이것은 도 2와 도 3의 비교로부터 파악되는 바와 같이, 전자에 있어서의 활물질층 중의 활물질 입자의 표면의 대략 전체가 활물질 입자 표면의 구멍의 심부에 이르기까지 치밀한 페이스트상의 카본에 의해 피복되어 있고, 이 치밀한 페이스트상의 카본이 활물질의 열화를 억제하고 있기 때문으로 생각되었다.Charging and discharging of lithium ion secondary batteries of Example 5 and Comparative Example 5 were repeated at a charging and discharging rate of 60C and 0.5C under the condition of 4.6 to 3.0V. Fig. 6 shows the results of the obtained cycle characteristics. It can be seen that the secondary battery of Example 5 has better cycle characteristics than the secondary battery of Comparative Example 5. [ As can be understood from a comparison between Fig. 2 and Fig. 3, almost all of the surface of the active material particles in the active material layer in the former is covered with the dense paste-like carbon until reaching the deep part of the hole in the surface of the active material particle. It is thought that the dense paste-like carbon suppresses deterioration of the active material.

(ii) 활물질: LiCoO2 (ii) the active material: LiCoO 2

실시예 6Example 6

Li2CO3과, Co(CH3COO)2와, C6H807·H2O를 증류수에 도입하고, 얻어진 혼합액을 스터러로 1시간 교반한 후, 공기 중 100℃에서 증발 건고시킨 후, 공기 중 800℃에서 10분간 가열함으로써 평균 입경 0.5㎛의 LiCoO2 미소 입자를 얻었다. 이 미소 입자와 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본을 90:10의 질량비로 혼합하여, 예비 혼합물을 얻었다. 이어서, 86질량부의 시판의 LiCoO2의 조대 입자(평균 입경 10㎛)와, 9질량부의 상기 예비 혼합물과, 2질량부의 아세틸렌 블랙(1차 입자 지름 40㎚)을 혼합하고, 또한 3질량부의 폴리불화비닐리덴과 적당량의 N-메틸피롤리돈을 첨가해서 충분히 혼련하여 슬러리를 형성하고, 이 슬러리를 알루미늄박 상에 도포해서 건조한 후, 압연 처리를 실시하여 리튬 이온 2차 전지용의 정극을 얻었다. 이 정극에 있어서의 알루미늄박 상의 활물질층의 체적과 중량의 실측값으로부터 전극 밀도를 산출했다. 전극 밀도의 값은 4.25g/cc였다. 또한, 얻어진 정극을 이용하여, 1M의 LiPF6의 에틸렌카보네이트/디에틸카보네이트 1:1 용액을 전해액으로 하고, 대극을 리튬으로 한 리튬 이온 2차 전지를 작성했다. 얻어진 전지에 대해서, 광범위한 전류 밀도의 조건 하에서 충방전 특성을 평가했다.Li 2 CO 3 , Co (CH 3 COO) 2 and C 6 H 8 O 7 .H 2 O were introduced into distilled water, and the obtained mixed solution was stirred for 1 hour with a stirrer. Then, And then heated in air at 800 ° C for 10 minutes to obtain LiCoO 2 fine particles having an average particle diameter of 0.5 μm. The fine particles and the oxidized carbon obtained in Example 1 were mixed at a mass ratio of 90:10 to obtain a preliminary mixture. Subsequently, 86 parts by mass of commercially available coarse particles of LiCoO 2 (average particle size of 10 μm), 9 parts by mass of the above premix and 2 parts by mass of acetylene black (primary particle diameter of 40 nm) were mixed to obtain 3 parts by mass of poly Vinylidene fluoride and an appropriate amount of N-methylpyrrolidone were added and sufficiently kneaded to form a slurry. The slurry was coated on an aluminum foil and dried, followed by rolling to obtain a positive electrode for a lithium ion secondary battery. The electrode density was calculated from the measured values of the volume and weight of the active material layer on the aluminum foil in this positive electrode. The value of the electrode density was 4.25 g / cc. Using the obtained positive electrode, a 1: 1 solution of 1M LiPF 6 in ethylene carbonate / diethyl carbonate was used as an electrolytic solution to prepare a lithium ion secondary battery in which the counter electrode was lithium. The charge and discharge characteristics of the obtained battery were evaluated under a condition of a wide range of current density.

실시예 7Example 7

94질량부의 시판의 LiCoO2 입자(평균 입경 10㎛)와, 2질량부의 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본과, 2질량부의 아세틸렌 블랙(1차 입자 지름 40㎚)을 혼합하고, 또한 2질량부의 폴리불화비닐리덴과 적당량의 N-메틸피롤리돈을 첨가해서 충분히 혼련하여 슬러리를 형성하고, 이 슬러리를 알루미늄박 상에 도포해서 건조한 후, 압연 처리를 실시하여 리튬 이온 2차 전지용의 정극을 얻었다. 이 정극에 있어서의 알루미늄박 상의 활물질층의 체적과 중량의 실측값으로부터 전극 밀도를 산출했다. 전극 밀도의 값은 4.05g/cc였다. 또한, 얻어진 정극을 이용하여, 1M의 LiPF6의 에틸렌카보네이트/디에틸카보네이트 1:1 용액을 전해액으로 하고, 대극을 리튬으로 한 리튬 이온 2차 전지를 작성했다. 얻어진 전지에 대해서, 광범위한 전류 밀도의 조건 하에서 충방전 특성을 평가했다.94 parts by mass of commercially available LiCoO 2 particles (average particle diameter 10 μm), 2 parts by mass of the oxidized carbon obtained in Example 1, and 2 parts by mass of acetylene black (primary particle diameter: 40 nm) And a suitable amount of N-methylpyrrolidone was added thereto and sufficiently kneaded to form a slurry. This slurry was coated on an aluminum foil and dried, and then subjected to rolling to obtain a positive electrode for a lithium ion secondary battery . The electrode density was calculated from the measured values of the volume and weight of the active material layer on the aluminum foil in this positive electrode. The value of the electrode density was 4.05 g / cc. Using the obtained positive electrode, a 1: 1 solution of 1M LiPF 6 in ethylene carbonate / diethyl carbonate was used as an electrolytic solution to prepare a lithium ion secondary battery in which the counter electrode was lithium. The charge and discharge characteristics of the obtained battery were evaluated under a condition of a wide range of current density.

비교예 6Comparative Example 6

94질량부의 시판의 LiCoO2 입자(평균 입경 10㎛)와, 4질량부의 아세틸렌 블랙(1차 입자 지름 40㎚)을 혼합하고, 또한 2질량부의 폴리불화비닐리덴과 적당량의 N-메틸피롤리돈을 첨가해서 충분히 혼련하여 슬러리를 형성하고, 이 슬러리를 알루미늄박 상에 도포해서 건조한 후, 압연 처리를 실시하여 리튬 이온 2차 전지용의 정극을 얻었다. 이 정극에 있어서의 알루미늄박 상의 활물질층의 체적과 중량의 실측값으로부터 전극 밀도를 산출했다. 전극 밀도의 값은 3.60g/cc였다. 또한, 얻어진 정극을 이용하여, 1M의 LiPF6의 에틸렌카보네이트/디에틸카보네이트 1:1 용액을 전해액으로 하고, 대극을 리튬으로 한 리튬 이온 2차 전지를 작성했다. 얻어진 전지에 대해서, 광범위한 전류 밀도의 조건 하에서 충방전 특성을 평가했다.94 parts by mass of commercially available LiCoO 2 particles (average particle diameter 10 μm) and 4 parts by mass of acetylene black (primary particle diameter 40 nm) were mixed, and 2 parts by mass of polyvinylidene fluoride and an appropriate amount of N-methylpyrrolidone And the mixture was sufficiently kneaded to form a slurry. The slurry was coated on an aluminum foil and dried, followed by rolling to obtain a positive electrode for a lithium ion secondary battery. The electrode density was calculated from the measured values of the volume and weight of the active material layer on the aluminum foil in this positive electrode. The value of the electrode density was 3.60 g / cc. Using the obtained positive electrode, a 1: 1 solution of 1M LiPF 6 in ethylene carbonate / diethyl carbonate was used as an electrolytic solution to prepare a lithium ion secondary battery in which the counter electrode was lithium. The charge and discharge characteristics of the obtained battery were evaluated under a condition of a wide range of current density.

실시예 7에 있어서의 활물질층과, 비교예 6에 있어서의 활물질층에 대해서 상술한 식 (I), (II)를 이용하여 재료 충전율을 확인했다. 그 결과, 실시예 7에 있어서의 활물질층의 재료 충전율은 85.6%, 비교예 6에 있어서의 활물질층의 재료 충전율은 79.1%이며, 산화 처리 카본으로부터 유도된 페이스트상의 도전성 카본을 포함하는 전극에 있어서 6.5%나 충전율의 향상이 확인되었다.With respect to the active material layer in Example 7 and the active material layer in Comparative Example 6, the material filling rate was confirmed by using the above-mentioned formulas (I) and (II). As a result, the material filling rate of the active material layer in Example 7 was 85.6%, and the material filling ratio of the active material layer in Comparative Example 6 was 79.1%. In the electrode including the paste-like conductive carbon derived from the oxidation- 6.5% improvement in filling rate was confirmed.

도 7은 실시예 6, 실시예 7, 및 비교예 6의 리튬 이온 2차 전지에 대한, 레이트와 정극 활물질층의 체적당의 방전 용량의 관계를 나타낸 도면이다. 도 5에 나타낸 결과와 마찬가지로, 전극 밀도가 증대함에 따라서 방전 용량도 증대하고, 대략 동일한 레이트 특성이 얻어지는 것을 알 수 있다. 실시예 7과 비교예 6의 리튬 이온 2차 전지에 대해서 60℃, 0.5C의 충방전 레이트의 조건 하, 4.3~3.0V의 범위에서 충방전을 반복했다. 도 8에, 얻어진 사이클 특성의 결과를 나타낸다. 도 6에 나타낸 결과와 마찬가지로, 실시예 7의 2차 전지가 비교예 6의 2차 전지보다 뛰어난 사이클 특성을 갖는 것을 알 수 있다.7 is a graph showing the relationship between the rate and the discharge capacity per volume of the positive electrode active material layer for the lithium ion secondary battery of Example 6, Example 7, and Comparative Example 6. Fig. Similar to the result shown in Fig. 5, the discharge capacity also increases with the increase in electrode density, and it is found that substantially the same rate characteristics are obtained. Charging and discharging of the lithium ion secondary batteries of Example 7 and Comparative Example 6 were repeated at a charging / discharging rate of 60 ° C and 0.5C under the condition of 4.3 to 3.0 V. 8 shows the results of the obtained cycle characteristics. 6, it can be seen that the secondary battery of Example 7 has better cycle characteristics than the secondary battery of Comparative Example 6.

(iii) 활물질: Li1 . 2Mn0 . 56Ni0 . 17Co0 . 07O2 (iii) Active material: Li 1 . 2 Mn 0 . 56 Ni 0 . 17 Co 0 . 07 O 2

실시예 8Example 8

Li(CH3COO) 1.66g과, Mn(CH3COO)2·4H2O 2.75g과, Ni(CH3COO)2·4H2O 0.85g과, Co(CH3COO)2·4H2O 0.35g과, 증류수 200mL를 혼합하고, 이배퍼레이터를 이용하여 용매를 제거하고 혼합물을 채집했다. 이어서, 채집한 혼합물을 진동 볼밀 장치에 도입하고, 15hz로 10분간의 분쇄를 행하여 균일한 혼합물을 얻었다. 분쇄 후의 혼합물을 공기 중 900℃에서 1시간 가열하고, 평균 입경이 1㎛ 이하인 리튬 과잉 고용체 Li1 . 2Mn0 . 56Ni0 . 17Co0 . 07O2의 결정을 얻었다. 이 결정 입자의 91질량부와, 4질량부의 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본을 혼합하고, 또한 5질량부의 폴리불화비닐리덴과 적당량의 N-메틸피롤리돈을 첨가해서 충분히 혼련하여 슬러리를 형성하고, 이 슬러리를 알루미늄박 상에 도포해서 건조한 후, 압연 처리를 실시하여 리튬 이온 2차 전지용의 정극을 얻었다. 이 정극에 있어서의 알루미늄박 상의 활물질층의 체적과 중량의 실측값으로부터 전극 밀도를 산출했다. 전극 밀도의 값은 3.15g/cc였다. 또한, 얻어진 정극을 이용하여, 1M의 LiPF6의 에틸렌카보네이트/디에틸카보네이트 1:1 용액을 전해액으로 하고, 대극을 리튬으로 한 리튬 이온 2차 전지를 작성했다. 얻어진 전지에 대해서, 광범위한 전류 밀도의 조건 하에서 충방전 특성을 평가했다.Li (CH 3 COO) 1.66g and, Mn (CH 3 COO) 2 · 4H 2 O 2.75g and, Ni (CH 3 COO) 2 · 4H 2 O 0.85g and, Co (CH 3 COO) 2 · 4H 2 O and 200 mL of distilled water were mixed, and the solvent was removed using this separator, and the mixture was collected. Subsequently, the collected mixture was introduced into a vibrating ball mill and pulverized at 15 Hz for 10 minutes to obtain a uniform mixture. 1 hours heating the mixture after the pulverization at 900 ℃ in air, and less than or equal to the average particle diameter 1㎛ excess lithium solid solutions Li 1. 2 Mn 0 . 56 Ni 0 . 17 Co 0 . 0.0 > 02 < / RTI > 91 parts by mass of the crystal grains and 4 parts by mass of the oxidized carbon obtained in Example 1 were mixed and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride and an appropriate amount of N-methylpyrrolidone were added and sufficiently kneaded to obtain a slurry The slurry was coated on an aluminum foil and dried, followed by rolling to obtain a positive electrode for a lithium ion secondary battery. The electrode density was calculated from the measured values of the volume and weight of the active material layer on the aluminum foil in this positive electrode. The electrode density value was 3.15 g / cc. Using the obtained positive electrode, a 1: 1 solution of 1M LiPF6 in ethylene carbonate / diethyl carbonate was used as an electrolytic solution to prepare a lithium ion secondary battery in which the counter electrode was lithium. The charge and discharge characteristics of the obtained battery were evaluated under a condition of a wide range of current density.

비교예 7Comparative Example 7

91질량부의 실시예 8에 있어서 얻어진 Li1 . 2Mn0 . 56Ni0 . 17Co0 . 07O2 입자와, 4질량부의 아세틸렌 블랙(1차 입자 지름 40㎚)을 혼합하고, 또한 5질량부의 폴리불화비닐리덴과 적당량의 N-메틸피롤리돈을 첨가해서 충분히 혼련하여 슬러리를 형성하고, 이 슬러리를 알루미늄박 상에 도포해서 건조한 후, 압연 처리를 실시하여 리튬 이온 2차 전지용의 정극을 얻었다. 이 정극에 있어서의 알루미늄박 상의 활물질층의 체적과 중량의 실측값으로부터 전극 밀도를 산출했다. 전극 밀도의 값은 2.95g/cc였다. 또한, 얻어진 정극을 이용하여, 1M의 LiPF6의 에틸렌카보네이트/디에틸카보네이트 1:1 용액을 전해액으로 하고, 대극을 리튬으로 한 리튬 이온 2차 전지를 작성했다. 얻어진 전지에 대해서, 광범위한 전류 밀도의 조건 하에서 충방전 특성을 평가했다.91 parts by mass of Li 1 . 2 Mn 0 . 56 Ni 0 . 17 Co 0 . 07 O 2 particles and 4 parts by mass of acetylene black (primary particle diameter: 40 nm) were mixed, and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride and an appropriate amount of N-methylpyrrolidone were added and sufficiently kneaded to form a slurry , The slurry was coated on an aluminum foil, dried and then subjected to a rolling treatment to obtain a positive electrode for a lithium ion secondary battery. The electrode density was calculated from the measured values of the volume and weight of the active material layer on the aluminum foil in this positive electrode. The value of the electrode density was 2.95 g / cc. Using the obtained positive electrode, a 1: 1 solution of 1M LiPF 6 in ethylene carbonate / diethyl carbonate was used as an electrolytic solution to prepare a lithium ion secondary battery in which the counter electrode was lithium. The charge and discharge characteristics of the obtained battery were evaluated under a condition of a wide range of current density.

도 9는 실시예 8 및 비교예 7의 리튬 이온 2차 전지에 대한, 레이트와 정극 활물질층의 체적당의 방전 용량의 관계를 나타낸 도면이다. 도 5에 나타낸 결과와 마찬가지로, 전극 밀도가 증대함에 따라서 방전 용량도 증대되고, 대략 동일한 레이트 특성이 얻어지는 것을 알 수 있다. 실시예 8과 비교예 7의 리튬 이온 2차 전지에 대해서 25℃, 0.5C의 충방전 레이트의 조건 하, 4.8~2.5V의 범위에서 충방전을 반복했다. 도 10에, 얻어진 사이클 특성의 결과를 나타낸다. 도 6에 나타낸 결과 와 마찬가지로, 실시예 8의 2차 전지가 비교예 7의 2차 전지보다 뛰어난 사이클 특성을 갖는 것을 알 수 있다.9 is a graph showing the relationship between the rate and the discharge capacity per volume of the positive electrode active material layer for the lithium ion secondary battery of Example 8 and Comparative Example 7. Fig. Similar to the results shown in Fig. 5, it can be seen that as the electrode density increases, the discharge capacity also increases and substantially the same rate characteristics are obtained. Charging and discharging of the lithium ion secondary batteries of Example 8 and Comparative Example 7 were repeated at a charge / discharge rate of 25 C and 0.5 C under the condition of 4.8 to 2.5 V. Fig. 10 shows the results of the obtained cycle characteristics. 6, it can be seen that the secondary battery of Example 8 has a cycle characteristic superior to that of Comparative Example 7.

(iv) 산화 처리 카본의 변경(iv) Change in oxidation-treated carbon

실시예 9Example 9

60% 질산 300mL에 공극을 갖는 퍼니스 블랙(평균 입경 20㎚, BET 비표면적 1400㎡/g) 10g을 첨가하고, 얻어진 액에 초음파를 10분간 조사한 후 여과하여 퍼니스 블랙을 회수했다. 회수한 퍼니스 블랙을 3회 수세하고 건조함으로써, 산 처리 퍼니스 블랙을 얻었다. 이 산 처리 퍼니스 블랙 0.5g과, Fe(CH3COO)2 1.98g과, Li(CH3COO) 0.77g과, C6H8O7·H2O 1.10g과, CH3COOH 1.32g과, H3PO4 1.31g과, 증류수 120mL를 혼합하여 얻어진 혼합액을 스터러로 1시간 교반한 후, 공기 중 100℃에서 증발 건고시켜서 혼합물을 채집했다. 이어서, 얻어진 혼합물을 진동 볼밀 장치에 도입하고, 20hz로 10분간의 분쇄를 행하였다. 분쇄 후의 분체를 질소 중 700℃에서 3분간 가열하여 퍼니스 블랙에 LiFePO4가 담지된 복합체를 얻었다.10 g of furnace black (average particle diameter 20 nm, BET specific surface area 1400 m < 2 > / g) having voids was added to 300 mL of 60% nitric acid. Ultrasonic waves were irradiated to the obtained solution for 10 minutes and then filtered to recover furnace black. The recovered furnace black was washed with water three times and dried to obtain an acid-treated furnace black. The acid treated furnace black and 0.5g, Fe (CH 3 COO) 2 1.98g and, Li (CH 3 COO) 0.77g and, C 6 H 8 O 7 · H 2 O 1.10g and, CH 3 COOH and 1.32g , by h 3 PO 4 1.31g, and then a solution of 120mL of distilled water by stirring for 1 hour the obtained mixture to a stirrer, and evaporated to dryness in air at 100 ℃ it was collected mixture. Then, the obtained mixture was introduced into a vibrating ball mill and pulverized at 20 Hz for 10 minutes. The powder after the pulverization was heated in nitrogen at 700 캜 for 3 minutes to obtain a composite in which LiFePO 4 was supported on furnace black.

농도 30%의 염산수 용액 100mL에 얻어진 복합체 1g을 첨가하고, 얻어진 액에 초음파를 15분간 조사시키면서 복합체 중의 LiFePO4를 용해시켜서 남은 고체를 여과하여 수세하고, 건조시켰다. 건조 후의 고체의 일부를 TG 분석에 의해 공기 중 900℃까지 가열하고, 중량 손실을 측정했다. 중량 손실이 100%, 즉 LiFePO4가 잔류하고 있지 않은 것을 확인할 수 있을 때까지 상술의 염산 수용액에 의한 LiFePO4의 용해, 여과, 수세 및 건조의 공정을 반복하여, LiFePO4 프리의 산화 처리 카본을 얻었다.1 g of the obtained composite was added to 100 mL of a hydrochloric acid aqueous solution having a concentration of 30%, and LiFePO 4 in the composite was dissolved while ultrasonically irradiating the resultant solution for 15 minutes. The resulting solid was filtered, washed with water and dried. A part of the solid after drying was heated to 900 DEG C in air by TG analysis, and the weight loss was measured. The steps of dissolving, filtering, washing and drying LiFePO 4 with the hydrochloric acid aqueous solution described above were repeated until it was confirmed that the weight loss was 100%, that is, LiFePO 4 remained, whereby LiFePO 4 -free oxidation- .

이어서, 얻어진 산화 처리 카본의 0.1g을 pH 11의 암모니아 수용액 20mL에 첨가하고, 1분간의 초음파 조사를 행하였다. 얻어진 액을 5시간 방치해서 고상 부분을 침전시켰다. 고상 부분의 침전 후, 상청액을 제거한 잔여 부분을 건조해서 건조 후의 고체의 중량을 측정했다. 건조 후의 고체의 중량을 최초의 산화 처리 카본의 중량 0.1g으로부터 뺀 중량의 최초의 산화 처리 카본의 중량 0.1g에 대한 중량비를, 산화 처리 카본에 있어서의 「친수성 부분」의 함유량으로 했다. 이 산화 처리 카본은 13%의 친수성 부분을 함유하고 있었다. 또한, 원료로서 사용한 공극을 갖는 퍼니스 블랙에 있어서의 친수성 부분은 겨우 2%이다.Then, 0.1 g of the oxidized carbon obtained was added to 20 mL of an aqueous ammonia solution having a pH of 11, and ultrasonic irradiation was performed for 1 minute. The resulting solution was allowed to stand for 5 hours to precipitate the solid phase portion. After precipitation of the solid phase portion, the remaining portion from which the supernatant liquid was removed was dried, and the weight of the solid after drying was measured. The weight ratio of the solid after drying to the weight of 0.1 g of the weight of the first oxidized carbon of the weight obtained by subtracting 0.1 g of the weight of the first oxidized carbon from the weight of the solid after the drying was regarded as the content of the "hydrophilic portion" in the oxidized carbon. The oxidation-treated carbon contained 13% of the hydrophilic part. In addition, the hydrophilic portion in the furnace black having voids used as the raw material is only 2%.

94질량부의 시판의 LiNi0 . 5Mn0 . 3Co0 . 2O2 입자(평균 입경 5㎛)와, 2질량부의 얻어진 산화 처리 카본과, 2질량부의 아세틸렌 블랙(1차 입자 지름 40㎚)을 혼합했다. 도 11에, 얻어진 혼합물에 대한 50000배의 SEM 사진을 나타낸다. 입자의 표면이 부분적으로 페이스트상물에 덮여서 윤곽이 명료하게 파악되지 않게 되어 있지만, 이 페이스트상물은 퍼니스 블랙 원료를 산화 처리해서 얻어진 산화 처리 카본이 혼합의 압력에 의해 입자의 표면을 덮으면서 퍼진 것이다. 또한, 1차 입자 지름 40㎚의 아세틸렌 블랙이 양호하게 분산되어 있는 것을 알 수 있다. 일반적으로 미세한 입자는 응집하기 쉽다고 말해지고 있지만, 산화 처리 카본에 의해 미세한 입자의 응집이 효과적으로 억제되어 있다.94 parts by weight of a commercially available LiNi 0. 5 Mn 0 . 3 Co 0 . 2 O 2 particles (average particle diameter: 5 μm), 2 parts by mass of the obtained oxidized carbon and 2 parts by mass of acetylene black (primary particle diameter: 40 nm) were mixed. Fig. 11 shows SEM photographs of the obtained mixture at 50000 times. The surface of the particles is partially covered with the paste, so that the outline can not be clearly grasped. However, the paste product is spreading while covering the surface of the particles by the pressure of the mixing, which is obtained by oxidizing the furnace black raw material . It is also seen that acetylene black having a primary particle diameter of 40 nm is well dispersed. In general, it is said that fine particles tend to flocculate, but aggregation of fine particles is effectively suppressed by oxidation-treated carbon.

이어서, 얻어진 혼합물에 2질량부의 폴리불화비닐리덴과 적당량의 N-메틸피롤리돈을 첨가해서 충분히 혼련하여 슬러리를 형성하고, 이 슬러리를 알루미늄박 상에 도포해서 건조한 후, 압연 처리를 실시하여 리튬 이온 2차 전지용의 정극을 얻었다. 이 정극에 있어서의 알루미늄박 상의 활물질층의 체적과 중량의 실측값으로부터 전극 밀도를 산출했다. 전극 밀도의 값은 3.80g/cc였다. 또한, 얻어진 정극을 이용하여, 1M의 LiPF6의 에틸렌카보네이트/디에틸카보네이트 1:1 용액을 전해액으로 하고, 대극을 리튬으로 한 리튬 이온 2차 전지를 작성했다. 얻어진 전지에 대해서, 광범위한 전류 밀도의 조건 하에서 충방전 특성을 평가했다. 또한, 얻어진 전지에 대해서 60℃, 0.5C의 충방전 레이트의 조건 하, 4.6~3.0V의 범위에서 충방전을 반복했다.Subsequently, 2 parts by mass of polyvinylidene fluoride and an appropriate amount of N-methylpyrrolidone were added to the resulting mixture and sufficiently kneaded to form a slurry. The slurry was coated on an aluminum foil, dried, and then subjected to rolling to obtain lithium Thereby obtaining a positive electrode for an ion secondary battery. The electrode density was calculated from the measured values of the volume and weight of the active material layer on the aluminum foil in this positive electrode. The electrode density value was 3.80 g / cc. Using the obtained positive electrode, a 1: 1 solution of 1M LiPF 6 in ethylene carbonate / diethyl carbonate was used as an electrolytic solution to prepare a lithium ion secondary battery in which the counter electrode was lithium. The charge and discharge characteristics of the obtained battery were evaluated under a condition of a wide range of current density. Charging and discharging of the obtained battery were repeated at a charging / discharging rate of 4.6 to 3.0 V under conditions of a charging / discharging rate of 60C and 0.5C.

실시예 9와 비교예 5는 정극을 위한 카본의 종류에 있어서 다르지만 그 밖의 조건은 동일하고, 실시예 9에서는 공극을 갖는 퍼니스 블랙 원료로부터 얻어진 산화 처리 카본과 아세틸렌 블랙이 사용되었지만, 비교예 5에서는 아세틸렌 블랙만이 사용되었다. 비교예 5에 있어서의 정극의 전극 밀도는 3.40g/cc이며, 산화 처리 카본의 사용에 의해 전극 밀도가 대폭 향상됐다. 또한, 실시예 9와 실시예 5는 정극을 위한 산화 처리 카본의 종류에 있어서 다르지만 그 밖의 조건은 동일하고, 실시예 5에서는 케첸 블랙 원료로부터 얻어진 산화 처리 카본이 사용되었지만, 실시예 9에서는 퍼니스 블랙 원료로부터 얻어진 산화 처리 카본이 사용되었다. 실시예 5에 있어서의 정극의 전극 밀도는 3.81g/cc이며, 산화 처리 카본에 있어서의 원료의 상위에 관계없이 거의 동일한 전극 밀도가 얻어졌다.In Example 9 and Comparative Example 5, the same conditions were the same except for the type of carbon for the positive electrode. In Example 9, the oxidized carbon obtained from the furnace black raw material having voids and acetylene black were used. In Comparative Example 5 Only acetylene black was used. The electrode density of the positive electrode in Comparative Example 5 was 3.40 g / cc, and the electrode density was significantly improved by the use of the oxidation-treated carbon. In Example 9 and Example 5, the oxidation-treated carbon obtained from the ketjen black raw material was used in Example 5, while the other conditions were the same except for the type of the oxidized carbon used for the positive electrode. In Example 9, Oxidized carbon obtained from the raw material was used. The electrode density of the positive electrode in Example 5 was 3.81 g / cc, and almost the same electrode density was obtained irrespective of the difference in raw materials in the oxidized carbon.

도 12에 실시예 9 및 비교예 5의 리튬 이온 2차 전지에 대한 레이트와 정극 활물질층의 체적당의 방전 용량의 관계를 나타내고, 도 13에 실시예 9 및 비교예 5의 리튬 이온 2차 전지에 대한 사이클 특성의 결과를 나타낸다. 도 12로부터 전극 밀도가 증대함에 따라서 방전 용량도 증대하고, 대략 동일한 레이트 특성이 얻어지고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 5에 있어서의 실시예 5의 2차 전지의 레이트 특성과 도 12에 있어서의 실시예 9의 2차 전지의 레이트 특성을 비교하면, 정극을 위해서 사용한 산화 처리 카본에 있어서의 원료의 상위에 관계없이 거의 동일한 레이트 특성이 얻어지는 것을 알 수 있다. 도 13으로부터, 실시예 9의 2차 전지가 비교예 5의 2차 전지보다 뛰어난 사이클 특성을 갖는 것을 알 수 있다. 또한, 도 6에 있어서의 실시예 5의 2차 전지의 사이클 특성과 도 13에 있어서의 실시예 9의 2차 전지의 사이클 특성을 비교하면, 정극을 위해서 사용한 산화 처리 카본에 있어서의 원료의 상위에 관계없이 거의 동일한 사이클 특성이 얻어지는 것을 알 수 있다.12 shows the relationship between the rate for the lithium ion secondary battery of Example 9 and Comparative Example 5 and the discharge capacity per volume of the positive electrode active material layer, and FIG. 13 shows the relationship between the rate for the lithium ion secondary battery of Example 9 and Comparative Example 5 The results of the cycle characteristics are shown. It can be seen from Fig. 12 that as the electrode density increases, the discharge capacity also increases, and substantially the same rate characteristics are obtained. The rate characteristics of the secondary battery of Example 5 in Fig. 5 and the rate characteristics of the secondary battery of Example 9 in Fig. 12 are compared with each other, It can be seen that almost the same rate characteristics can be obtained. It can be seen from Fig. 13 that the secondary battery of Example 9 has better cycle characteristics than the secondary battery of Comparative Example 5. The cycle characteristics of the secondary battery of Example 5 shown in Fig. 6 and the cycle characteristics of the secondary battery of Example 9 shown in Fig. 13 were compared with each other. As a result, It can be seen that almost the same cycle characteristics can be obtained.

(3) 활물질의 용해성(3) Solubility of active material

상술한 바와 같이, 본 발명의 전극을 구비한 리튬 이온 2차 전지에 있어서 뛰어난 사이클 특성이 얻어지는 것은 활물질 입자의 표면의 대략 전체가 페이스트상의 카본에 의해 피복되어 있고, 이 페이스트상의 카본이 활물질의 열화를 억제하고 있기 때문으로 생각되지만, 이것을 확인하기 위해서 활물질의 용해성을 조사했다.As described above, excellent cycle characteristics can be obtained in the lithium ion secondary battery having the electrode of the present invention because substantially all of the surface of the active material particles is covered with the paste-like carbon, and the carbon on the paste is deteriorated . In order to confirm this, the solubility of the active material was investigated.

실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본 및 아세틸렌 블랙의 각각을 평균 입경 0.22㎛의 LiFePO4 입자, 평균 입경 0.26㎛의 LiCoO2 입자, 및 평균 입경 0.32㎛의 LiNi0 . 5Mn0 . 3Co0 . 2O2 입자와 5:95의 질량비로 혼합하고, 또한 전체의 5질량%의 폴리불화비닐리덴과 적당량의 N-메틸피롤리돈을 첨가해서 충분히 혼련하여 슬러리를 형성하고, 알루미늄박 상에 도포하고, 건조하고, 압연 처리를 행하여 전극을 얻었다. 이 전극과, 1M의 LiPF6의 에틸렌카보네이트/디에틸카보네이트 1:1 용액에 물 1000ppm을 첨가한 전해질을 이용하여 코인형 전지를 작성했다. 이 시험에서는 전해액과 접촉하는 활물질의 면적을 증가시킬 목적으로 비표면적이 큰 미소 입자가 사용되었다. 또한, 물 1000ppm은 물이 많을수록 활물질이 용해되기 쉽기 때문에, 가속 시험을 목적으로 해서 첨가되었다. 이 전지를 60℃에서 1주일 방치한 후에 분해하고, 전해질을 채취하여 ICP 발광 분석 장치에 의해 전해질에 용해되어 있는 금속량을 분석했다. 표 1에 얻어진 결과를 나타낸다.Each of the oxidized carbon and acetylene black obtained in Example 1 was mixed with LiFePO 4 particles having an average particle diameter of 0.22 μm, LiCoO 2 particles having an average particle diameter of 0.26 μm, and LiNi 0 . 5 Mn 0 . 3 Co 0 . 2 O 2 particles at a mass ratio of 5:95. Further, 5% by mass of polyvinylidene fluoride as a whole and an appropriate amount of N-methylpyrrolidone were added and sufficiently kneaded to form a slurry, Dried, and rolled to obtain an electrode. A coin-type battery was prepared using this electrode and an electrolyte in which 1,000 ppm of water was added to a 1: 1 solution of 1M LiPF 6 in ethylene carbonate / diethyl carbonate. In this test, fine particles having a large specific surface area were used for the purpose of increasing the area of the active material in contact with the electrolytic solution. Furthermore, since 1000 ppm of water is liable to dissolve the active material as the amount of water increases, it is added for the purpose of acceleration test. The battery was allowed to stand at 60 占 폚 for one week and then decomposed. An electrolyte was sampled and the amount of metal dissolved in the electrolyte was analyzed by an ICP emission spectrometer. Table 1 shows the results obtained.

Figure pct00001
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표 1로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본으로부터 유도된 페이스트상의 도전성 카본은 아세틸렌 블랙과 비교하여 활물질의 전해질 중으로의 용해를 현저하게 억제한다. 이것은 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본이, 활물질이 0.22~0.32㎛의 평균 입경을 갖는 미소 입자이어도 이 미소 입자의 응집을 효과적으로 억제하고, 활물질 입자의 표면의 대략 전체를 피복하고 있기 때문으로 생각된다.As is apparent from Table 1, the paste-like conductive carbon derived from the oxidation-treated carbon obtained in Example 1 remarkably suppressed the dissolution of the active material into the electrolyte as compared with acetylene black. This is because the oxidation-treated carbon obtained in Example 1 effectively covers aggregation of the fine particles even though the active material has fine particles having an average particle size of 0.22 to 0.32 占 퐉 and covers the entire surface of the active material particles do.

(4) 산화 처리 카본과 활물질의 혼합 상태(4) Mixed state of oxidation-treated carbon and active material

활물질과 카본의 혼합 상태를 확인하기 위해서, 이하의 실험을 행하였다.In order to confirm the mixed state of the active material and carbon, the following experiment was conducted.

(i) 미소 입자와 카본의 혼합(i) mixing of fine particles and carbon

실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본 및 아세틸렌 블랙의 각각을, 평균 입경 0.32㎛의 LiNi0 . 5Mn0 . 3Co0 . 2O2 미소 입자와 20:80의 질량비로 유발에 도입해서 건식 혼합을 행하였다. 도 14에는 배율 50000배의 SEM 사진을 나타낸다. 카본으로서 아세틸렌 블랙을 사용했을 경우에는, 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본을 사용했을 경우와 비교하여 같은 혼합 조건임에도 불구하고 미소 입자가 응집되어 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본이 미소 입자의 응집을 효과적으로 억제하는 것을 알 수 있다.Each of the oxidized carbon and acetylene black obtained in Example 1 was treated with LiNi 0 . 5 Mn 0 . 3 Co 0 . 2 O 2 fine particles at a mass ratio of 20:80, and dry mixing was carried out. 14 shows an SEM photograph at a magnification of 50000 times. In the case of using acetylene black as the carbon, it can be seen that the fine particles are aggregated in spite of the same mixing conditions as in the case of using the oxidation-treated carbon obtained in Example 1. Thus, it can be seen that the oxidation-treated carbon obtained in Example 1 effectively suppressed aggregation of the fine particles.

(ii) 조대 입자와 카본의 혼합(ii) mixing of coarse particles and carbon

실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본 및 아세틸렌 블랙의 각각을, 평균 입경 5㎛의 LiNi0 . 5Mn0 . 3Co0 . 2O2 조대 입자와 4:96의 질량비로 유발에 도입해서 건식 혼합을 행하였다. 도 15에는 배율 100000배의 SEM 사진을 나타낸다. 카본으로서 아세틸렌 블랙을 사용했을 경우에는 조대 입자와 아세틸렌 블랙이 분리되어 존재하고 있지만, 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본을 사용했을 경우에는 조대 입자가 페이스트상물에 의해 덮여 조대 입자의 윤곽이 명료하게 파악되지 않는 것을 알 수 있다. 이 페이스트상물은, 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본이 혼합의 압력에 의해 조대 입자의 표면을 덮으면서 퍼진 것이다. 전극 작성시의 압연 처리에 의해, 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본이 더욱 페이스트상으로 퍼져서 활물질 입자의 표면을 덮으면서 치밀화하여 활물질 입자가 서로 접근하고, 이것에 따라 페이스트상화한 산화 처리 카본이 활물질 입자의 표면을 덮으면서 인접하는 활물질 입자의 사이에 형성되는 간극부에 압출되어 치밀하게 충전되기 때문에, 전극에 있어서의 단위체적당의 활물질량이 증가하여 전극 밀도가 증가했다고 생각된다.Each of the oxidized carbon and acetylene black obtained in Example 1 was treated with LiNi 0 . 5 Mn 0 . 3 Co 0 . 2 O 2 coarse particles at a mass ratio of 4:96, and dry mixing was carried out. 15 shows an SEM photograph of a magnification of 100000 times. When acetylene black was used as the carbon, coarse particles and acetylene black exist separately. However, in the case of using the oxidized carbon obtained in Example 1, the coarse particles are covered with the paste, and the outline of the coarse particles is clearly It can be seen that it is not grasped. This paste product was spread with the oxidation-treated carbon obtained in Example 1 covering the surface of the coarse particles by the pressure of mixing. The oxidation treatment carbon obtained in Example 1 spreads in a paste state by covering the surface of the active material particles with the rolling material at the time of electrode formation to densify the active material particles so that the active material particles approach each other, It is supposed that the active material per unit volume of electrode is increased and electrode density is increased since it is extruded and densely filled in the gap portion formed between adjacent active material particles while covering the surface of active material particles.

(5) 도전성 카본 혼합물의 이용(5) Use of conductive carbon mixture

(i) 활물질: LiNi0 . 5Mn0 . 3Co0 . 2O2 (i) Active material: LiNi 0 . 5 Mn 0 . 3 Co 0 . 2 O 2

실시예 10Example 10

실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본과, 아세틸렌 블랙(1차 입자 지름 40㎚)을 1:1의 질량비로 볼밀에 도입하고, 건식 혼합하여 도전성 카본 혼합물을 얻었다. 도 16에는 얻어진 도전성 카본 혼합물의 SEM 사진을, 도 17에는 TEM 사진을 각각 나타낸다. 도 16은 50000배의 사진이고, 도 17의 (A)는 100000배의 사진이며, 도 17의 (B)는 500000배의 사진이다. 도 16의 SEM 사진에 있어서, 카본 입자의 윤곽이 명료하게 파악되지 않는 점에서 표면에 페이스트상의 카본이 존재하는 것을 알 수 있다. 또한, 도 17의 TEM 사진으로부터 도전성 카본 혼합물이 입상물과, 입상물표면의 층상물로 구성되어 있는 것을 알 수 있다. 도 17의 (B)의 파선은 입상물의 표면을 나타내고 있다. 입상물은 아세틸렌 블랙 입자이며, 층상물은 산화 처리 카본이 무너져서 아세틸렌 블랙 입자의 표면에 부착되어서 형성된 층이다. 도 17의 (B)로부터, 층상물이 비입자상의 부정형의 카본이 연결된 페이스트상의 부분과, 섬유상 또는 바늘상의 부분으로 이루어져 있는 것을 알 수 있다.The oxidation-treated carbon obtained in Example 1 and acetylene black (primary particle size: 40 nm) were introduced into a ball mill at a mass ratio of 1: 1 and dry mixed to obtain a conductive carbon mixture. Fig. 16 shows a SEM photograph of the obtained conductive carbon mixture, and Fig. 17 shows a TEM photograph. 16 is a photograph of 50000 times, FIG. 17 (A) is a photograph of 100000 times, and FIG. 17 (B) is a photograph of 500000 times. In the SEM photograph of Fig. 16, it can be seen that the carbon on the surface is present on the surface because the outline of the carbon particles can not be clearly grasped. It can also be seen from the TEM photograph of FIG. 17 that the conductive carbon mixture is composed of the granular material and the layered material on the surface of the granular material. The broken line in (B) of Fig. 17 shows the surface of the granular material. The granular material is acetylene black particles, and the layered product is a layer formed by adhering the acetylene black particles to the surface of the acetylene black particles with the oxidation-treated carbon collapsing. From FIG. 17 (B), it can be seen that the layered product is composed of a paste-like portion to which a non-particulate amorphous carbon is connected and a fibrous or needle-like portion.

이어서, 얻어진 도전성 카본 혼합물의 4질량부와, 2질량부의 폴리불화비닐리덴과, 적당량의 N-메틸피롤리돈을 습식 혼합하고, 또한 94질량부의 시판의 LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 입자(평균 입경 5㎛)를 첨가하여 습식 혼합하여 슬러리를 형성했다. 이 슬러리를 알루미늄박 상에 도포해서 건조한 후, 압연 처리를 실시하여 리튬 이온 2차 전지용의 정극을 얻었다. 이 정극에 있어서의 알루미늄박 상의 활물질층의 체적과 중량의 실측값으로부터 전극 밀도를 산출했다. 전극 밀도의 값은 3.81g/cc였다. 또한, 얻어진 정극을 이용하여, 1M의 LiPF6의 에틸렌카보네이트/디에틸카보네이트 1:1 용액을 전해액으로 하고, 대극을 리튬으로 한 리튬 이온 2차 전지를 작성했다. 얻어진 전지에 대해서 25℃, 0.5C의 방전 레이트의 조건 하, 4.5~3.0V의 범위에서 방전 곡선을 측정하고, 전압 강하로부터 직류 내부 저항(DCIR)을 산출했다.Subsequently, 4 parts by mass of the obtained conductive carbon mixture, 2 parts by mass of polyvinylidene fluoride and an appropriate amount of N-methylpyrrolidone were wet-mixed to obtain a commercially available LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 particle ( Average particle diameter 5 mu m) was added and wet-mixed to form a slurry. The slurry was coated on an aluminum foil and dried, followed by rolling to obtain a positive electrode for a lithium ion secondary battery. The electrode density was calculated from the measured values of the volume and weight of the active material layer on the aluminum foil in this positive electrode. The value of the electrode density was 3.81 g / cc. Using the obtained positive electrode, a 1: 1 solution of 1M LiPF 6 in ethylene carbonate / diethyl carbonate was used as an electrolytic solution to prepare a lithium ion secondary battery in which the counter electrode was lithium. The obtained battery was subjected to measurement of a discharge curve in a range of 4.5 to 3.0 V under the condition of 25 DEG C and a discharge rate of 0.5C, and the DC internal resistance (DCIR) was calculated from the voltage drop.

실시예 11Example 11

실시예 10에 있어서 얻어진 도전성 카본 혼합물의 4질량부와, 94질량부의 시판의 LiNi0 . 5Mn0 . 3Co0 . 2O2 입자(평균 입경 5㎛)를 건식 혼합하고, 이어서 2질량부의 폴리불화비닐리덴과 적당량의 N-메틸피롤리돈을 습식 혼합해서 슬러리를 형성했다. 이 슬러리를 알루미늄박 상에 도포해서 건조한 후, 압연 처리를 실시하여 리튬 이온 2차 전지용의 정극을 얻었다. 이 정극에 있어서의 알루미늄박 상의 활물질층의 체적과 중량의 실측값으로부터 전극 밀도를 산출했다. 전극 밀도의 값은 3.80g/cc였다. 또한, 얻어진 정극을 이용하여 실시예 10과 마찬가지의 순서로 리튬 이온 2차 전지를 작성하고, 얻어진 전지에 대해서 DCIR을 산출했다.Carried out with 4 parts by mass of conductive carbon mixture portion obtained in Example 10, 94 parts by weight of a commercially available LiNi 0. 5 Mn 0 . 3 Co 0 . 2 O 2 particles (average particle diameter: 5 μm) were dry-mixed, and then 2 parts by mass of polyvinylidene fluoride and an appropriate amount of N-methylpyrrolidone were wet-mixed to form a slurry. The slurry was coated on an aluminum foil and dried, followed by rolling to obtain a positive electrode for a lithium ion secondary battery. The electrode density was calculated from the measured values of the volume and weight of the active material layer on the aluminum foil in this positive electrode. The electrode density value was 3.80 g / cc. Using the obtained positive electrode, a lithium ion secondary battery was prepared in the same manner as in Example 10, and the obtained battery was subjected to DCIR calculation.

실시예 10 및 실시예 11에 있어서의 정극의 활물질층은 실시예 5에 있어서의 정극의 활물질층과 동일한 조성을 갖지만, 전극 재료의 조제 공정에 있어서의 각 구성 요소의 혼합의 순서가 다르다. 도 18에, 실시예 10의 정극의 단면에 대한 25000배의 SEM 사진을 나타낸다. 도 18의 SEM 사진은, 도 2의 (B)에 나타낸 실시예 5에 있어서의 정극의 단면의 SEM 사진과 유사하다. 즉, 카본 1차 입자의 입계가 확인되지 않고, 카본이 페이스트상이며, 이 페이스트상의 카본이 활물질 입자의 50㎚ 이하의 폭을 갖는 구멍(1차 입자간의 간격)의 심부에까지 침입하고 있어, 공극이 거의 존재하고 있지 않다. 또한, 활물질 입자의 표면의 90% 이상이 페이스트상의 카본과 접촉하고 있다. 미세한 카본 입자는 바인더 및 용매와 친숙성이 나쁘기 때문에, 바인더 및 용매를 포함하는 슬러리 형태의 전극 재료를 조제할 경우에는 실시예 5에 있어서의 공정과 같이 전극 활물질 입자와 카본을 건식 혼합한 후에 바인더 및 용매를 첨가해서 습식 혼합하는 것이 일반적이지만, 실시예 10, 실시예 11 및 실시예 5의 정극에 있어서의 전극 밀도가 거의 동일하고, 또한 SEM 사진에 의한 관찰 결과가 유사하기 때문에 도전성 카본 혼합물이 바인더 및 용매와 친숙성이 좋아, 바인더 및 용매의 존재 하에서 활물질 입자와 습식 혼합해도 마찬가지로 높은 전극 밀도를 나타내는 전극을 제공하는 것을 알 수 있었다.The active material layer of the positive electrode in Example 10 and Example 11 has the same composition as the active material layer of the positive electrode in Example 5, but the order of mixing of the respective components in the process of preparing the electrode material is different. Fig. 18 shows a SEM photograph of a 25000 times magnification of the cross section of the positive electrode of Example 10. Fig. The SEM photograph of FIG. 18 is similar to the SEM photograph of the cross section of the positive electrode in Example 5 shown in FIG. 2 (B). That is, the grain boundary of the carbon primary particles is not confirmed, the carbon is paste-like, and the carbon on the paste penetrates into the deep portion of the hole (interval between primary particles) of the active material particle with a width of 50 nm or less, Are rarely present. In addition, 90% or more of the surface of the active material particles is in contact with the paste-like carbon. Since the fine carbon particles are poorly familiar with the binder and the solvent, when preparing an electrode material in the form of a slurry containing a binder and a solvent, after the electrode active material particles and carbon are dry-mixed as in the process of Example 5, It is common to add a solvent to perform wet mixing. However, since the electrode densities of the positive electrodes of Examples 10, 11, and 5 are almost the same and the observation results of SEM photographs are similar, the conductive carbon mixture is mixed with the binder And that it is good in familiarity with a solvent and provides an electrode exhibiting the same high electrode density even when wet-mixed with active material particles in the presence of a binder and a solvent.

실시예 5의 리튬 이온 2차 전지, 및 카본으로서 아세틸렌 블랙만을 이용하여 제조된 비교예 5의 리튬 이온 2차 전지에 대해서, 실시예 10에 있어서의 순서와 같은 순서로 DCIR을 측정하고, 실시예 10 및 실시예 11의 리튬 이온 2차 전지에 있어서의 DCIR과 비교했다. 도 19에 그 결과를 나타낸다. 실시예 5의 2차 전지에 있어서의 DCIR은 비교예 5의 2차 전지에 있어서의 DCIR보다 현저하게 낮아, 본 발명의 전극의 사용에 의해 현저한 DCIR의 저감이 달성되는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 10 및 실시예 11의 2차 전지에 있어서의 DCIR은 실시예 5의 2차 전지에 있어서의 DCIR보다 더욱 낮아, 도전성 카본 혼합물이 이 혼합물과 전극 활물질 입자의 혼합 방법에 관계없이 도전성이 뛰어난 정극을 제공하는 것을 알 수 있다.DCI was measured for the lithium ion secondary battery of Example 5 and the lithium ion secondary battery of Comparative Example 5 using only acetylene black as the carbon in the same procedure as that of Example 10, 10 and the DCIR in the lithium ion secondary battery of Example 11 were compared with each other. The results are shown in Fig. The DCIR of the secondary battery of Example 5 is significantly lower than that of the secondary battery of Comparative Example 5, and it can be seen that remarkable reduction of DCIR is achieved by using the electrode of the present invention. Further, the DCIR of the secondary batteries of Examples 10 and 11 is lower than that of the DCIR of the secondary battery of Example 5, so that the conductive carbon mixture has conductivity It can be seen that this excellent positive electrode is provided.

(ii) 활물질: LiCoO2 (ii) the active material: LiCoO 2

실시예 12Example 12

실시예 10에 있어서 얻어진 도전성 카본 혼합물의 4질량부와, 2질량부의 폴리불화비닐리덴과, 적당량의 N-메틸피롤리돈을 습식 혼합하고, 또한 94질량부의 시판의 LiCoO2 입자(평균 입경 10㎛)를 첨가해서 습식 혼합하여 슬러리를 형성했다. 이 슬러리를 알루미늄박 상에 도포해서 건조한 후, 압연 처리를 실시하여 리튬 이온 2차 전지용의 정극을 얻었다. 이 정극에 있어서의 알루미늄박 상의 활물질층의 체적과 중량의 실측값으로부터 전극 밀도를 산출했다. 전극 밀도의 값은 4.05g/cc였다.4 parts by mass of the conductive carbon mixture obtained in Example 10, 2 parts by mass of polyvinylidene fluoride and an appropriate amount of N-methylpyrrolidone were wet-mixed and 94 parts by mass of commercially available LiCoO 2 particles (average particle diameter 10 Mu m) was added and wet-mixed to form a slurry. The slurry was coated on an aluminum foil and dried, followed by rolling to obtain a positive electrode for a lithium ion secondary battery. The electrode density was calculated from the measured values of the volume and weight of the active material layer on the aluminum foil in this positive electrode. The value of the electrode density was 4.05 g / cc.

실시예 13Example 13

실시예 10에 있어서 얻어진 도전성 카본 혼합물의 4질량부와, 94질량부의 시판의 LiCoO2 입자(평균 입경 10㎛)를 건식 혼합하고, 이어서 2질량부의 폴리불화비닐리덴과, 적당량의 N-메틸피롤리돈을 습식 혼합해서 슬러리를 형성했다. 이 슬러리를 알루미늄박 상에 도포해서 건조한 후, 압연 처리를 실시하여 리튬 이온 2차 전지용의 정극을 얻었다. 이 정극에 있어서의 알루미늄박 상의 활물질층의 체적과 중량의 실측값으로부터 전극 밀도를 산출했다. 전극 밀도의 값은 4.05g/cc였다.4 parts by mass of the conductive carbon mixture obtained in Example 10 and 94 parts by mass of commercially available LiCoO 2 particles (average particle size of 10 μm) were dry-mixed and then 2 parts by mass of polyvinylidene fluoride and an appropriate amount of N- Rawlidon was wet-mixed to form a slurry. The slurry was coated on an aluminum foil and dried, followed by rolling to obtain a positive electrode for a lithium ion secondary battery. The electrode density was calculated from the measured values of the volume and weight of the active material layer on the aluminum foil in this positive electrode. The value of the electrode density was 4.05 g / cc.

실시예 12 및 실시예 13에 있어서의 정극의 활물질층은 실시예 7에 있어서의 정극의 활물질층과 동일한 조성을 갖지만, 전극 재료의 조제 공정에 있어서의 각 구성 요소의 혼합의 순서가 다르다. 실시예 12, 실시예 13 및 실시예 7의 정극에 있어서의 전극 밀도가 동일하기 때문에, 도전성 카본 혼합물이 바인더 및 용매와 친숙성이 좋고, 바인더 및 용매의 존재 하에서 활물질 입자와 습식 혼합해도 마찬가지로 높은 전극 밀도를 나타내는 전극을 제공하는 것을 알 수 있었다.The active material layer of the positive electrode in Example 12 and Example 13 has the same composition as the active material layer of the positive electrode in Example 7, but the order of mixing of the respective components in the process of preparing the electrode material is different. Since the electrode densities in the positive electrodes of Examples 12, 13 and 7 are the same, the conductive carbon mixture is good in familiarity with the binder and the solvent, and is wet-mixed with the active material particles in the presence of a binder and a solvent. Thereby providing an electrode showing density.

(iii) 산화 처리 카본과 혼합되는 카본의 변경(iii) Change of carbon mixed with oxidation-treated carbon

실시예 14Example 14

실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본과, 기상 성장 탄소 섬유(평균 섬유 지름 150㎚, 평균 섬유 길이 3.9㎛)를 1:1의 질량비로 볼밀에 도입하고, 건식 혼합하여 도전성 카본 혼합물을 얻었다. 이어서, 얻어진 도전성 카본 혼합물의 4질량부와, 2질량부의 폴리불화비닐리덴과, 적당량의 N-메틸피롤리돈을 습식 혼합하고, 또한 94질량부의 시판의 LiNi0 . 5Mn0 . 3Co0 . 2O2 입자(평균 입경 5㎛)를 첨가하여 습식 혼합하여 슬러리를 형성했다. 이 슬러리를 알루미늄박 상에 도포해서 건조한 후, 압연 처리를 실시하여 리튬 이온 2차 전지용의 정극을 얻었다. 이 정극에 있어서의 알루미늄박 상의 활물질층의 체적과 중량의 실측값으로부터 전극 밀도를 산출했다. 전극 밀도의 값은 3.66g/cc였다.The oxidized carbon obtained in Example 1 and a vapor grown carbon fiber (average fiber diameter: 150 nm, average fiber length: 3.9 μm) were introduced into a ball mill at a mass ratio of 1: 1 and dry mixed to obtain a conductive carbon mixture. Then, the wet mixture 4 parts by weight, 2 parts by weight of polyvinylidene fluoride and, N- methyl pyrrolidone, a suitable amount of the resulting conductive carbon mixture, and further 94 parts by weight of a commercially available LiNi 0. 5 Mn 0 . 3 Co 0 . 2 O 2 particles (average particle diameter: 5 탆) were added and wet-mixed to form a slurry. The slurry was coated on an aluminum foil and dried, followed by rolling to obtain a positive electrode for a lithium ion secondary battery. The electrode density was calculated from the measured values of the volume and weight of the active material layer on the aluminum foil in this positive electrode. The electrode density value was 3.66 g / cc.

비교예 8Comparative Example 8

실시예 14에 있어서 사용한 기상 성장 탄소 섬유의 4질량부와, 2질량부의 폴리불화비닐리덴과, 적당량의 N-메틸피롤리돈을 습식 혼합하고, 또한 94질량부의 시판의 LiNi0 . 5Mn0 . 3Co0 . 2O2 입자(평균 입경 5㎛)를 첨가하고 습식 혼합하여 슬러리를 형성했다. 이 슬러리를 알루미늄박 상에 도포해서 건조한 후, 압연 처리를 실시하여 리튬 이온 2차 전지용의 정극을 얻었다. 이 정극에 있어서의 알루미늄박 상의 활물질층의 체적과 중량의 실측값으로부터 전극 밀도를 산출했다. 전극 밀도의 값은 3.36g/cc였다.Example 14 using the vapor-grown carbon fiber according to 4 parts by weight, 2 parts by weight of polyvinylidene fluoride and, N- methyl pyrrolidone wet-mixed, and further 94 parts by weight of commercially available suitable amount of LiNi 0. 5 Mn 0 . 3 Co 0 . 2 O 2 particles (average particle diameter: 5 탆) were added and wet-mixed to form a slurry. The slurry was coated on an aluminum foil and dried, followed by rolling to obtain a positive electrode for a lithium ion secondary battery. The electrode density was calculated from the measured values of the volume and weight of the active material layer on the aluminum foil in this positive electrode. The value of the electrode density was 3.36 g / cc.

실시예 14와 비교예 8의 비교로부터, 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본을 포함하는 도전성 카본 혼합물의 사용에 의해 전극 밀도가 대폭 향상되는 것을 알 수 있다.From the comparison between Example 14 and Comparative Example 8, it can be seen that the use of the conductive carbon mixture containing the oxidation-treated carbon obtained in Example 1 significantly improves the electrode density.

실시예 15Example 15

기상 성장 탄소 섬유 대신에 그래핀(평면 방향의 길이 2㎛, 단면 방향의 길이 수 ㎚)을 사용한 점을 제외하고, 실시예 14의 순서를 반복했다. 전극 밀도의 값은 3.69g/cc였다.The procedure of Example 14 was repeated except that graphene (length in the plane direction: 2 mu m, length in the direction of the cross section: nm) was used instead of vapor-grown carbon fiber. The value of the electrode density was 3.69 g / cc.

비교예 9Comparative Example 9

기상 성장 탄소 섬유 대신에 실시예 15에 있어서 사용한 그래핀을 사용한 점을 제외하고, 비교예 8의 순서를 반복했다. 전극 밀도의 값은 3.45g/cc였다.The procedure of Comparative Example 8 was repeated except that graphene used in Example 15 was used instead of vapor-grown carbon fiber. The electrode density value was 3.45 g / cc.

실시예 15와 비교예 9의 비교로부터, 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본을 포함하는 도전성 카본 혼합물의 사용에 의해 전극 밀도가 대폭 향상되는 것을 알 수 있다.From the comparison between Example 15 and Comparative Example 9, it can be seen that the use of the conductive carbon mixture containing the oxidation-treated carbon obtained in Example 1 significantly improves the electrode density.

실시예 16Example 16

기상 성장 탄소 섬유 대신에 퍼니스 블랙(평균 입경 35㎚)을 사용한 점을 제외하고, 실시예 14의 순서를 반복했다. 전극 밀도의 값은 3.76g/cc였다.The procedure of Example 14 was repeated except that furnace black (average particle diameter 35 nm) was used instead of vapor-grown carbon fiber. The value of the electrode density was 3.76 g / cc.

비교예 10Comparative Example 10

기상 성장 탄소 섬유 대신에 실시예 16에 있어서 사용한 퍼니스 블랙을 사용한 점을 제외하고, 비교예 8의 순서를 반복했다. 전극 밀도의 값은 3.42g/cc였다.The procedure of Comparative Example 8 was repeated except that the furnace black used in Example 16 was used in place of the vapor-grown carbon fiber. The value of the electrode density was 3.42 g / cc.

실시예 16과 비교예 10의 비교로부터, 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본을 포함하는 도전성 카본 혼합물의 사용에 의해 전극 밀도가 대폭 향상되는 것을 알 수 있다.From the comparison between Example 16 and Comparative Example 10, it can be seen that the use of the conductive carbon mixture containing the oxidation-treated carbon obtained in Example 1 significantly improves the electrode density.

실시예 17Example 17

기상 성장 탄소 섬유 대신에 그래파이트(평균 입자 지름 6㎛)를 사용한 점을 제외하고, 실시예 14의 순서를 반복했다. 전극 밀도의 값은 3.81g/cc였다The procedure of Example 14 was repeated except that graphite (average particle size of 6 mu m) was used instead of vapor-grown carbon fibers. The electrode density value was 3.81 g / cc

비교예 11Comparative Example 11

기상 성장 탄소 섬유 대신에 실시예 17에 있어서 사용한 그래파이트를 사용한 점을 제외하고, 비교예 8의 순서를 반복했다. 전극 밀도의 값은 3.48g/cc였다.The procedure of Comparative Example 8 was repeated except that graphite used in Example 17 was used instead of vapor-grown carbon fibers. The value of the electrode density was 3.48 g / cc.

실시예 17과 비교예 11의 비교로부터, 실시예 1에 있어서 얻어진 산화 처리 카본을 포함하는 도전성 카본 혼합물의 사용에 의해 전극 밀도가 대폭 향상되는 것을 알 수 있다.From the comparison between Example 17 and Comparative Example 11, it can be seen that the use of the conductive carbon mixture containing the oxidation-treated carbon obtained in Example 1 significantly improves the electrode density.

<산업상의 이용 가능성>&Lt; Industrial Availability >

본 발명의 전극의 사용에 의해, 높은 에너지 밀도를 갖는 축전 디바이스가 얻어진다.By using the electrode of the present invention, a battery device having a high energy density is obtained.

Claims (12)

축전 디바이스용 전극으로서,
전극 활물질 입자와,
그 전극 활물질 입자의 표면을 피복하고 있는, 공극을 갖는 카본 원료에 산화 처리를 실시한 산화 처리 카본으로부터 유도된 페이스트상의 도전성 카본을 포함하는 활물질층을 갖는 것을 특징으로 하는 전극.
An electrode for a power storage device,
Electrode active material particles,
And an active material layer containing paste-like conductive carbon derived from oxidation-treated carbon obtained by oxidizing a carbon raw material having a void covering the surface of the electrode active material particle.
제 1 항에 있어서,
상기 페이스트상의 도전성 카본은 50㎚ 이하의 폭의, 인접하는 전극 활물질 입자의 사이에 형성된 간극부 및/또는 전극 활물질 입자의 표면에 존재하는 구멍의 내부에도 존재하는, 전극.
The method according to claim 1,
Wherein the conductive carbon on the paste is also present in the gap existing in the gap portion formed between adjacent electrode active material particles and / or on the surface of the electrode active material particle, the width being 50 nm or less.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 활물질층이 직경 5~40㎚의 세공을 갖는, 전극.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the active material layer has pores having a diameter of 5 to 40 nm.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산화 처리 카본은 친수성 부분을 포함하고, 그 친수성 부분의 함유량이 산화 처리 카본 전체의 10질량% 이상인, 전극.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the oxidation-treated carbon comprises a hydrophilic part, and the content of the hydrophilic part is 10 mass% or more of the entire oxidation-treated carbon.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극 활물질 입자의 표면의 80% 이상이 상기 페이스트상의 도전성 카본과 접촉하고 있는, 전극.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein at least 80% of the surface of the electrode active material particles is in contact with the conductive carbon on the paste.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극 활물질 입자는 정극 활물질 또는 부극 활물질로서 동작 가능한 0.01~2㎛의 평균 입경을 갖는 미소 입자와, 그 미소 입자와 같은 극의 활물질로서 동작 가능한 2㎛보다 크고 25㎛ 이하의 평균 입경을 갖는 조대 입자로 구성되어 있는, 전극.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the electrode active material particles are fine particles having an average particle diameter of 0.01 to 2 탆 which can operate as a positive electrode active material or a negative electrode active material and coarse particles having an average particle diameter of greater than 2 탆 and not greater than 25 탆, The electrode is composed of particles.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 활물질층은 다른 도전성 카본을 더 포함하고, 그 도전성 카본의 표면이 상기 페이스트상의 도전성 카본에 의해 피복되어 있는, 전극.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the active material layer further comprises another conductive carbon, and the surface of the conductive carbon is covered with the conductive carbon on the paste.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 활물질층에 있어서의 전극 활물질 입자와 도전성 카본의 질량비는 95:5~99:1의 범위인, 전극.
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the mass ratio of the electrode active material particles to the conductive carbon in the active material layer is in the range of 95: 5 to 99: 1.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 전극의 제조 방법으로서,
전극 활물질 입자와 공극을 갖는 카본 원료에 산화 처리를 실시한 산화 처리 카본을 혼합함으로써, 상기 산화 처리 카본의 적어도 일부가 페이스트상으로 변화되어서 상기 전극 활물질 입자의 표면에 부착된 전극 재료를 조제하는 조제 공정, 및
상기 전극 재료에 의해 집전체 상에 활물질층을 형성하고, 그 활물질층에 압력을 인가하는 가압 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극의 제조 방법.
9. A method of manufacturing an electrode according to any one of claims 1 to 8,
At least a part of the oxidation-treated carbon is changed into a paste by mixing the carbon raw material having the electrode active material particles and the gap with the oxidized carbon subjected to the oxidation treatment to prepare an electrode material adhered to the surface of the electrode active material particle , And
And a pressing step of forming an active material layer on the current collector by the electrode material and applying pressure to the active material layer.
제 9 항에 있어서,
상기 전극 재료가 다른 도전성 카본을 더 포함하고,
상기 조제 공정은,
상기 산화 처리 카본과 상기 다른 도전성 카본을 건식 혼합함으로써, 상기 산화 처리 카본의 적어도 일부가 페이스트상으로 변화되어서 상기 다른 도전성 카본의 표면에 부착된 도전성 카본 혼합물을 얻는 단계, 및
상기 도전성 카본 혼합물과 상기 전극 활물질 입자를 건식 혼합 또는 습식 혼합함으로써, 상기 적어도 일부가 페이스트상으로 변화된 산화 처리 카본을 상기 전극 활물질 입자의 표면에도 부착시키는 단계를 포함하는, 전극의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the electrode material further comprises another conductive carbon,
In the preparation step,
At least a part of the oxidation-treated carbon is changed into a paste by dry-mixing the oxidation-treated carbon and the other conductive carbon to obtain a conductive carbon mixture attached to the surface of the other conductive carbon; and
And adhering the oxidized carbon, which has been at least partially changed into a paste, to the surface of the electrode active material particles by dry mixing or wet mixing the conductive carbon mixture with the electrode active material particles.
축전 디바이스의 전극의 제조를 위한 도전성 카본 혼합물로서,
공극을 갖는 카본 원료에 산화 처리를 실시한 산화 처리 카본으로부터 유도 된 적어도 일부가 페이스트상인 도전성 카본과,
상기 산화 처리 카본과는 다른 도전성 카본을 포함하고, 상기 적어도 일부가 페이스트상의 도전성 카본이 상기 다른 도전성 카본의 표면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 도전성 카본 혼합물.
1. A conductive carbon mixture for the production of an electrode of a power storage device,
At least a part of which is a paste-like conductive carbon derived from oxidation-treated carbon obtained by oxidizing a carbon raw material having a void,
Wherein at least a portion of the electrically conductive carbon is pasted on the surface of the other electrically conductive carbon.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 전극을 구비한 축전 디바이스.An electrical storage device comprising the electrode according to any one of claims 1 to 8.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230090357A (en) * 2021-09-30 2023-06-21 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드 Anode sheets, secondary cells, battery modules, battery packs and electrical devices

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11283623A (en) 1998-03-31 1999-10-15 Sanyo Electric Co Ltd Lithium ion battery and its manufacture
JP2004134304A (en) 2002-10-11 2004-04-30 Hitachi Maxell Ltd Nonaqueous secondary battery and positive electrode paint manufacturing method
JP2006261062A (en) * 2005-03-18 2006-09-28 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Manufacturing method of electrode material
JP2009035598A (en) 2007-07-31 2009-02-19 Denki Kagaku Kogyo Kk Acetylene black, method for producing the same and use thereof
KR20110072917A (en) * 2009-12-23 2011-06-29 삼성전자주식회사 Carbon conductive material, electrode composition including the same, and electrode and secondary battery prepared therefrom
JP2013077479A (en) * 2011-09-30 2013-04-25 Mitsubishi Materials Corp Conductive auxiliary agent dispersion liquid for electrode material of lithium ion secondary battery
WO2014034933A1 (en) * 2012-09-03 2014-03-06 日本ケミコン株式会社 Electrode material for lithium ion secondary batteries, method for producing electrode material for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4706975B2 (en) * 2006-07-10 2011-06-22 清水建設株式会社 Carbon electrode for electric double layer capacitor and method for producing carbon electrode for electric double layer capacitor
EP2437336B1 (en) * 2009-05-27 2014-12-10 LG Chem, Ltd. Positive electrode active material, and positive electrode and lithium secondary battery comprising same
JP5885984B2 (en) * 2011-09-30 2016-03-16 三菱マテリアル株式会社 Electrode forming material and electrode manufacturing method using the electrode forming material
JP6253876B2 (en) * 2012-09-28 2017-12-27 日本ケミコン株式会社 Method for producing electrode material
JP6170806B2 (en) * 2013-10-17 2017-07-26 日本ケミコン株式会社 Lithium ion secondary battery electrode material and lithium ion secondary battery using the electrode material

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11283623A (en) 1998-03-31 1999-10-15 Sanyo Electric Co Ltd Lithium ion battery and its manufacture
JP2004134304A (en) 2002-10-11 2004-04-30 Hitachi Maxell Ltd Nonaqueous secondary battery and positive electrode paint manufacturing method
JP2006261062A (en) * 2005-03-18 2006-09-28 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Manufacturing method of electrode material
JP2009035598A (en) 2007-07-31 2009-02-19 Denki Kagaku Kogyo Kk Acetylene black, method for producing the same and use thereof
KR20110072917A (en) * 2009-12-23 2011-06-29 삼성전자주식회사 Carbon conductive material, electrode composition including the same, and electrode and secondary battery prepared therefrom
JP2013077479A (en) * 2011-09-30 2013-04-25 Mitsubishi Materials Corp Conductive auxiliary agent dispersion liquid for electrode material of lithium ion secondary battery
WO2014034933A1 (en) * 2012-09-03 2014-03-06 日本ケミコン株式会社 Electrode material for lithium ion secondary batteries, method for producing electrode material for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230090357A (en) * 2021-09-30 2023-06-21 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드 Anode sheets, secondary cells, battery modules, battery packs and electrical devices

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