WO2020090704A1 - グラフェン分散液およびその製造方法ならびに二次電池用電極 - Google Patents

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electrode
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小西貴
玉木栄一郎
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東レ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a graphene dispersion liquid used as a conductive additive for a secondary battery electrode, a method for producing the same, and a secondary battery electrode.
  • Graphene is a two-dimensional crystal composed of carbon atoms and has been a material of great interest since its discovery in 2004.
  • Graphene has excellent electrical, thermal, optical, and mechanical properties, such as graphene-based composite materials, nanoelectronics, flexible / transparent electronics, nanocomposite materials, supercapacitors, batteries, hydrogen storage, nanomedicine, biotechnology materials. Wide application is expected in such areas.
  • the graphene production method includes a mechanical exfoliation method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a CEG (Crystal Epitaxy Growth) method, a redox method, and the like.
  • the oxidation-reduction method that is, a method of producing graphene by a reduction reaction after obtaining graphite oxide or graphite oxide by an oxidation treatment of natural graphite, is an industrial production method because mass production is possible. Promising.
  • Graphene is expected to have various applications, but in particular, it is highly expected to be applied as a conductive auxiliary agent for a positive electrode of a lithium ion battery.
  • a positive electrode active material for a lithium-ion battery that is currently in practical use, LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 in which a part of Ni atoms of lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) is replaced with Co atoms and Al atoms is used.
  • the positive electrode active material such as LiMn x Ni y Co 1-x -y O 2 where a part of Ni atoms were replaced by Mn atoms and Co atoms are generally used as a high capacity positive electrode active material.
  • these positive electrode active materials have higher electron conductivity than other positive electrode active materials.
  • a conductive auxiliary agent such as carbon, which reduces the resistance of the electrode with a small amount of conductive auxiliary agent and battery capacity when repeatedly used. Is required to be maintained. Since graphene has a thin layer shape and high conductivity, it is expected that the above problems can be solved when it is used as a conductive additive.
  • Patent Documents 1 to 4 describe that a graphene / organic solvent dispersion liquid is prepared by adding an organic solvent to graphene obtained by reducing graphene oxide in an aqueous dispersion liquid.
  • Patent Document 5 by using graphene whose size in the plane direction is equal to or smaller than the particle size of the positive electrode active material, the graphene comes into surface contact with the active material, so that even a small amount of a conductive auxiliary agent is used for the electrode. Has been reported to be low resistance.
  • Patent Document 6 by mixing graphene (graphene net) having a large plane size with an active material having an average particle diameter of 150 nm or less, conductivity and bondability between the active material particles can be improved. It has been reported.
  • the initial electrode has sufficient conductivity on the surface of the active material, but is repeatedly used. In doing so, the active materials tend to separate from each other and the resistance of the electrode tends to increase.
  • the conductive paths of the conductive paths are the same when compared with the same weight. Since the number is small, it becomes difficult to extract electrons from the surface of the active material that is not in direct contact with graphene, and the resistance of the electrode tends to increase.
  • An object of the present invention is to provide a graphene dispersion liquid that can be well dispersed in a matrix and can form an efficient conductive path in the entire electrode. Further, the present invention has another object to obtain an electrode in which an efficient conductive path is formed in the entire electrode by manufacturing an electrode using such a graphene dispersion liquid as a conductive auxiliary agent.
  • the present invention for solving the above-mentioned problems is a graphene dispersion liquid in which graphene is dispersed in a dispersion medium, wherein the graphene contained in the dispersion liquid has a size in the plane direction of 500 nm or more and 5 ⁇ m or less.
  • the graphene dispersion liquid has a proportion of 30% or more on an area basis and a proportion of graphene having a size in the plane direction of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less on an area basis of 30% or more.
  • Another aspect of the present invention is a secondary battery electrode paste containing the above graphene dispersion and a positive electrode active material.
  • the first graphene material has an average area value in the plane direction of 500 nm or more and 5 ⁇ m or less, and the average area value in the plane direction is 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • Another aspect of the present invention is that the proportion of graphene having a plane direction size of 500 nm or more and 5 ⁇ m or less is 30% or more on an area basis, and the proportion of graphene having a plane direction size of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less is an area basis. Is 30% or more of graphene powder.
  • another aspect of the present invention is an electrode for a secondary battery containing active material particles for a secondary battery and graphene,
  • the proportion of graphene having a size in the plane direction of 0.05 Da or more and 0.5 Da or less is 30% or more on an area basis
  • the ratio of graphene having a size in the plane direction of 1.0 Da or more and 5.0 Da or less is 30% or more on an area basis, and is an electrode for a secondary battery.
  • another aspect of the present invention is a method for manufacturing an electrode for a secondary battery, which includes a step of mixing active material particles for a secondary battery and a graphene material,
  • a step of mixing active material particles for a secondary battery and a graphene material When the median diameter of the active material particles for a secondary battery is Da, (A) active material particles for a secondary battery, (G1) a first graphene material having an area average value in the plane direction of 0.05 Da or more and 0.5 Da or less, (G2) Prepare a second graphene material having an area average value in the plane direction of 1.0 Da or more and 5.0 Da or less,
  • a method for manufacturing an electrode for a secondary battery comprising the steps of (A) mixing the active material for a secondary battery, (G1) the first graphene material, and (G2) simultaneously or stepwise. is there.
  • the graphene dispersion liquid of the present invention it is possible to favorably disperse graphene in a target where the graphene is to be dispersed, and to form an efficient conductive path in the entire target.
  • the graphene dispersion liquid of the present invention is used as a conductive additive for an electrode, an electrode having an efficient conductive path formed on the entire electrode can be obtained.
  • graphene refers to a sheet of single-atom-thick sp 2 -bonded carbon atoms (single-layer graphene), but in the present specification, a single-layer graphene having a flaky form is also included. Called graphene. Similarly, graphene oxide is also called a name including a laminated flaky shape.
  • the thickness of graphene is not particularly limited, but is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, still more preferably 20 nm or less.
  • graphene material is used as a generic term including both such graphene and graphene oxide.
  • Graphene oxide refers to a graphene material that has a peak based on the interlayer distance between graphene layers at 9.0 ° to 13.0 ° when X-ray diffraction measurement is performed on a powder obtained by drying a solvent.
  • graphene may be referred to as a “graphene piece” or the like when the discussion is focused on individual graphene, not as an aggregate.
  • the proportion of graphene having a plane size of 500 nm or more and 5 ⁇ m or less (hereinafter, sometimes referred to as “small diameter graphene”) is 30% or more based on area.
  • the proportion of graphene having a size in the plane direction of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less (hereinafter sometimes referred to as “large-diameter graphene”) is 30% or more based on the area.
  • the proportion of small-diameter graphene is preferably 70% or less on an area basis.
  • the proportion of large-diameter graphene is preferably 70% or less on an area basis.
  • the size in the plane direction as follows. First, the graphene dispersion is diluted to 0.002 mass% with N-methylpyrrolidone (NMP), dropped on a glass substrate, and dried. Then, the obtained graphene powder is observed with a laser microscope to obtain an observed image. Individual graphene pieces are selected in the observed image, and the biaxial average diameter is obtained based on the image.
  • the biaxial average diameter can be obtained using general image software. Specifically, image analysis particle size distribution measurement software Mac-View Ver. It is possible to measure by using 4.0 or the like. Specifically describing the measurement process, as shown in FIG. 1, the circumscribed rectangle 2 of the graphene small piece 1 is drawn from the observed image so that the area of the circumscribed rectangle is minimized.
  • the long side (major axis 3) and the short side (minor axis 4) of the circumscribed rectangle 2 are measured, and the arithmetic mean value ((major axis + minor axis) / 2) is taken as the surface direction size of each graphene small piece 1. ..
  • the size and area in the plane direction were randomly measured for 200 graphene pieces, and the total area of graphene having a size in the plane direction of 500 nm or more and 5 ⁇ m or less was measured among all the measured graphene pieces.
  • the percentage obtained by dividing the integrated value of the area of all graphene small pieces is the area-based ratio of the small-diameter graphene.
  • the percentage obtained by dividing the total area of graphene having a size in the plane direction of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less by the integrated value of the areas of all the measured graphene small pieces is the area-based ratio of the large-diameter graphene.
  • 200 particles randomly extracted have a size in the plane direction of less than 50 nm and coarse particles of more than 500 ⁇ m, they are excluded from the calculation target.
  • Small-diameter graphene has many conductive paths per weight.
  • the particles contained in the mixture layer for example, active material particles in lithium-ion batteries and activated carbon particles in capacitors
  • the particles contained in the mixture layer tend to be coated, so that the conductivity of the particle surface is improved. Can be increased.
  • large-diameter graphene since large-diameter graphene has a relatively large size in the plane direction, it tends to be responsible for forming a long-distance conductive path and for contact / adhesion between particles.
  • the small-diameter graphene tends to come into surface contact with the particles, and the large-diameter graphene has a bond between the particles. Therefore, the conductivity is increased over the entire electrode mixture layer of the electrode.
  • small graphene that plays a role of making surface contact with particles and large graphene that plays a role of strengthening bonds between particles interactions such as ⁇ - ⁇ interaction and hydrogen bonding work, so As compared with the case of using graphene, it is possible to form a stronger conductive path, and it is possible to maintain high conductivity for a long period of time.
  • a fine conductive path is formed by small-diameter graphene. Since large-sized graphene tends to strengthen the bond between particles, the same effect can be obtained by using the graphene dispersion liquid of the present invention.
  • the proportion of graphene having a size in the plane direction of 1 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less is 30% or more on an area basis, and the proportion of graphene having the size in the plane direction of 10 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less. Is 30% or more on an area basis.
  • the proportion of graphene having a size of 1 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less is preferably 40% or more, and more preferably 45% or more on an area basis.
  • the proportion of graphene having a size of 1 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less is preferably 70% or less on an area basis, more preferably 60% or less, and further preferably 55% or less.
  • the proportion of graphene of 10 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less is preferably 40% or more on an area basis, and more preferably 45% or more.
  • the proportion of graphene of 10 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less is preferably 70% or less on an area basis, more preferably 60% or less, and further preferably 55% or less.
  • the proportion of small-diameter graphene having a size in the plane direction of 500 nm or more and 5 ⁇ m or less is preferably 40% or more, and more preferably 45% or more on an area basis. Further, the proportion of graphene having a size in the plane direction of 500 nm or more and 5 ⁇ m or less is preferably 60% or less, and more preferably 55% or less. Further, the proportion of large-diameter graphene having a size in the plane direction of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less is also preferably 40% or more, and more preferably 45% or more based on the area. The proportion of large-diameter graphene having a size in the plane direction of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less is preferably 60% or less, and more preferably 55% or less.
  • the dispersion medium is not particularly limited, but a polar dispersion medium is preferable.
  • a polar dispersion medium is preferable.
  • water or an organic solvent such as ethanol, methanol, 1-propanol, 2-propanol, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, or ⁇ -butyrolactone is a preferable polar dispersion medium.
  • N-methylpyrrolidone (NMP) is particularly preferable because it has a low environmental load and is easy to dry. It is preferable to use a dispersion medium containing 50% by mass or more of NMP.
  • weight extinction coefficient absorbance / ⁇ (0.000013 ⁇ cell optical path length (cm) ⁇ (1).
  • the large weight extinction coefficient means that the surface area per weight of graphene contained in the dispersion is large.
  • the weight extinction coefficient is less than 25,000 cm -1 , the degree of exfoliation of graphene contained and the dispersibility in NMP are low, so that a good conductive path can be formed and maintained in the resin of the electrode or the electrode paste. Hard to do.
  • the weight extinction coefficient is larger than 200,000 cm -1 , the graphene dispersion liquid has a low viscosity due to an increase in the surface area of the graphene, and thus the handleability of the graphene dispersion is deteriorated.
  • the weight extinction coefficient is preferably 40000 cm -1 or more and 150,000 cm -1 or less, more preferably 45000 cm -1 or more and 100000 cm -1 or less.
  • a planetary mixer equipped with a disperser or a device capable of obtaining a high peripheral speed such as Robomix is preferable.
  • a mixer having a rotating blade such as a thin film swivel type or a rotor / stator type, which has a distance to a wall surface of 10 mm or less, and is a medialess type mixer having a high shearing force is more preferable.
  • mixers having such a high shearing force include, for example, FILMIX (registered trademark) 30-30 type (manufactured by PRIMIX), CLEARMIX (registered trademark) CLM-0.8S (manufactured by M Technic Co., Ltd.) Examples include mixer SDRT 0.35-0.75 (manufactured by Satake Chemical Machinery Co., Ltd.).
  • the absorbance of the diluted solution prepared as described above at wavelengths of 270 nm and 600 nm was measured using a spectrophotometer, and the absorbance ratio calculated using the following formula (2) (hereinafter, simply referred to as “absorbance ratio”) Is preferably 1.70 or more and 4.00 or less, more preferably 1.80 or more and 3.00 or less, and further preferably 1.90 or more and 2.50 or less.
  • Absorbance ratio absorbance (270 nm) / absorbance (600 nm) (2)
  • the absorbance (270 nm) and the absorbance (600 nm) mean the absorbance at the wavelengths of 270 nm and 600 nm measured as described above, respectively.
  • Absorbance includes a light absorption component and a scattering component, and the scattering component increases or decreases depending on the surface state of graphene.
  • the ratio of the scattering component to the absorbance is small, but at the wavelength of 600 nm, the absorbing component is small, so the ratio of the scattering component to the absorbance is large.
  • the small absorbance ratio means that graphene contained in the dispersion has agglomerated. If the absorbance ratio is less than 1.70, it tends to be difficult to form and maintain a good conductive path in the resin or electrode paste.
  • the absorbance ratio is more than 4.00, the atomization of graphene is excessively advanced, so that even if the graphene dispersion is dispersed, the graphene easily aggregates in the resin or electrode paste that is the matrix of the electrode. Tend to be.
  • the absorbance of the diluted solution prepared as described above can be measured with an ultraviolet-visible spectrophotometer.
  • the absorbance of graphene in the above formulas (1) and (2) can be determined by subtracting the absorbance of the solvent of the diluent from the absorbance of the diluent prepared from the graphene dispersion.
  • the graphene in the graphene dispersion of the present invention preferably contains a surface treatment agent (hereinafter, may be simply referred to as “surface treatment agent”). At least a part of the surface treatment agent adheres to the surface of the graphene and is present, thereby exhibiting the effect of enhancing the dispersibility of the graphene.
  • surface treatment agent may be simply referred to as “surface treatment agent”. At least a part of the surface treatment agent adheres to the surface of the graphene and is present, thereby exhibiting the effect of enhancing the dispersibility of the graphene.
  • the surface treatment agent may be a high molecular compound or a low molecular compound, but the low molecular compound is preferable from the viewpoint of enhancing the conductivity of graphene.
  • a compound having an aromatic ring is preferable from the viewpoint of easy adsorption to the graphene surface.
  • the surface treatment agent preferably has an acidic group or a basic group.
  • the acidic group is a group selected from a hydroxy group, a phenolic hydroxy group, a nitro group, a carboxyl group and a carbonyl group.
  • the phenolic hydroxy group is preferable as the acidic group contained in the surface treatment agent.
  • the compound having a phenolic hydroxy group include phenol, nitrophenol, cresol, catechol, and compounds having a structure in which a part of them is substituted.
  • a compound having a catechol group is preferable as a surface treatment agent because it has adhesiveness to graphene and dispersibility in a dispersion medium.
  • the compound having a catechol group include catechol, dopamine hydrochloride, 3- (3,4-dihydroxyphenyl) -L-alanine, 4- (1-hydroxy-2-aminoethyl) catechol, and 3,4-dihydroxybenzoic acid. , 3,4-dihydroxyphenylacetic acid, caffeic acid, 4-methylcatechol and 4-tert-butylpyrocatechol.
  • a compound having an amino group is preferable because it has good dispersibility.
  • Particularly preferred are compounds having an aromatic ring and an amino group. Examples of such compounds include compounds such as benzylamine and phenylethylamine. Further, having a catechol group in addition to the basic group is also preferable as the surface treatment agent. Examples of such compounds include dopamine hydrochloride.
  • a surfactant having an acidic group or a basic group is preferably used as the surface treatment agent.
  • the surfactant any of cationic surfactants, anionic surfactants, nonionic surfactants and the like can be used, but the anions and cations themselves may participate in the electrochemical reaction, When used as a battery material, a nonionic nonionic surfactant is suitable.
  • polymer compounds examples include polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polymethyl vinyl ether and the like.
  • the specific surface area of the graphene contained in the graphene dispersion of the present invention measured by the BET measurement method is 80 m 2 / g or more and 250 m 2 / g or less. preferable.
  • the specific surface area of graphene reflects the thickness of graphene and the degree of exfoliation of graphene, and the larger the graphene, the thinner the graphene and the higher the degree of exfoliation. If the specific surface area of graphene is less than 80 m 2 / g, the formation of the conductive network may be insufficient, and if it exceeds 250 m 2 / g, the dispersibility tends to decrease.
  • the specific surface area of graphene is more preferably 100 m 2 / g or more, and more preferably 130 m 2 / g or more.
  • the specific surface area of the graphene is preferably from 200 meters 2 / g, more preferably at most 180 m 2 / g.
  • the BET measurement method is performed by a method described in JIS Z8830: 2013 on the sample after the graphene dispersion is dried by a freeze dryer, and the adsorption gas amount is measured by the carrier gas method. The analysis shall be performed by the one-point method.
  • the element ratio of oxygen to carbon (O / C ratio) measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of graphene present in the graphene dispersion of the present invention is 0.05 or more and 0.40 or less. Is preferred.
  • O / C ratio the graphene dispersion is pre-dried with a vacuum dryer or freeze dryer, and then the dried sample is introduced into a measurement chamber with a high vacuum chamber and placed in an ultra-high vacuum.
  • the surface is irradiated with soft X-rays, and photoelectrons emitted from the surface are detected by an analyzer. Elemental information on the surface of the substance can be obtained by measuring the photoelectrons with a wide scan and a narrow scan and obtaining the binding energy value of the bound electrons in the substance.
  • the C1s peak derived from carbon is detected in a form in which the peaks near 284 eV, around 286.5 eV, around 287.5 eV, and around 288.5 eV are superimposed.
  • the N1s peak derived from nitrogen is detected near 402 eV
  • the O1s peak derived from oxygen is detected near 533 eV.
  • the O / C ratio can be obtained from the peak areas of the C1s peak and the O1s peak.
  • the oxygen atom on the graphene surface is an oxygen atom contained in the acidic group bound to the graphene itself or the acidic group of the surface treatment agent attached to the graphene surface.
  • Such acidic groups have the effect of improving the dispersed state of graphene. If the amount of acidic groups on the surface of graphene is too small, the dispersibility will be poor, but if it is too large, the conductivity of graphene will be reduced and the performance as a conductive additive will be poor.
  • the O / C ratio of graphene is preferably 0.07 or more, more preferably 0.09 or more, and further preferably 0.10 or more.
  • the O / C ratio of graphene is preferably 0.30 or less, more preferably 0.20 or less, and further preferably 0.15 or less.
  • the graphene O / C ratio can be controlled by changing the degree of oxidation of the graphene oxide used as the raw material or by changing the amount of the surface treatment agent.
  • the amount of oxygen atoms can be increased by increasing the amount of the surface treatment agent having an acidic group attached.
  • the element ratio of nitrogen to carbon (N / C ratio) measured by XPS in graphene existing in the dispersion is preferably 0.005 or more and 0.020 or less, and 0.010 or more and 0.02 or less. It is more preferably 015 or less.
  • the nitrogen atom on the surface of graphene is derived from a nitrogen-containing functional group such as an amino group and a nitro group, and a nitrogen-containing heterocycle such as a pyridine group and an imidazole group, which are contained in the surface treatment agent. Such a nitrogen-containing group is preferably contained in an appropriate amount in order to improve the dispersibility of graphene.
  • the nitrogen atom replaces the graphene conjugated structure, so that the conductivity tends to be low.
  • the surface treatment agent containing a nitrogen element contributes to the graphene dispersibility, and therefore, it is preferable that the N / C ratio is present at about 0.005 or more.
  • the N / C ratio can be obtained from the peak areas of the C1s peak and the N1s peak in the same manner as the measurement of the O / C ratio.
  • the measured value by XPS of the dried sample of graphene prepared as described above includes the signal of atoms derived from the surface treatment agent attached to the surface of graphene, It shall be expressed as a measured value.
  • the solid content of the graphene dispersion of the present invention is preferably 0.3% by mass or more and 40% by mass or less. When the solid content exceeds 40% by mass, graphene is likely to stack in the dispersion liquid, and it is difficult to maintain a good dispersion state. When the solid content is less than 0.3% by mass, when the graphene dispersion liquid is used for manufacturing the electrode paste, the viscosity of the electrode paste is lowered, and thus the coatability tends to be deteriorated.
  • the solid content is more preferably 20% by mass or less, further preferably 10% by mass or less, further preferably 7% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass or less. When the solid content is 5% by mass or less, the fluidity is good and the handleability is particularly excellent. Further, the solid content is more preferably 0.7% by mass or more, further preferably 1% by mass or more.
  • the solid content of the graphene dispersion means what remains after the dispersion medium is dried and removed from the graphene dispersion.
  • the solid content of the graphene dispersion can be calculated by measuring the weight of the graphene dispersion after the dispersion medium is dried and removed, and dividing the measured value by the weight of the graphene dispersion itself. Specifically, when about 1 g of the graphene dispersion liquid is weighed, the graphene dispersion liquid is attached to a glass substrate of known weight, and heated on a hot plate whose temperature is adjusted to 120 ° C. for 1.5 hours to volatilize the dispersion medium. The weight of the remaining graphene is measured.
  • the secondary battery electrode of the present invention is an electrode containing graphene, and in the graphene contained in the electrode, the proportion of small-diameter graphene having a size in the plane direction of 500 nm or more and 5 ⁇ m or less is 30% or more on an area basis, and It is an electrode for a secondary battery in which the proportion of large-diameter graphene having a size in the plane direction of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less is 30% or more based on area.
  • Such a secondary battery electrode is typically obtained by using the above-mentioned graphene dispersion liquid of the present invention as a conductive auxiliary agent.
  • the proportion of small-diameter graphene is preferably 70% or less on an area basis.
  • the proportion of large-diameter graphene is preferably 70% or less on an area basis.
  • one embodiment of the electrode for a secondary battery of the present invention is an electrode for a secondary battery containing active material particles for a secondary battery and graphene, wherein when the median diameter of the active material particles is Da, In the graphene included in, the proportion of graphene having a plane direction of 0.05 Da or more and 0.5 Da or less is 30% or more on an area basis, and the plane direction size is 1.0 Da or more and 5.0 Da or less.
  • This is an electrode for a secondary battery in which the proportion of graphene is 30% or more on an area basis.
  • the proportion of graphene having a size in the plane direction of 0.05 Da or more and 0.5 Da or less is preferably 70% or less on an area basis.
  • the proportion of graphene having a size in the plane direction of 1.0 Da or more and 5.0 Da or less is preferably 70% or less on an area basis.
  • the relatively small former graphene tends to come into surface contact with the active material.
  • the latter graphene which is relatively large, tends to strengthen the formation of long-distance conductive paths and the bonding between the active materials. Therefore, by including both, an electrode having a strong conductive path can be obtained.
  • An electrode for a secondary battery is usually composed of a mixture layer composed of an active material for a secondary battery, a conductive additive and a binder, and a collector foil.
  • the active material for a secondary battery is a material capable of electrochemically absorbing and desorbing lithium ions, and includes, for example, a positive electrode active material of a lithium ion battery, a negative electrode active material of a lithium ion battery, a sulfur active material, and a metal-air battery.
  • a positive electrode (air electrode) active material may be used.
  • the active material for the secondary battery there is no particular limitation on the active material for the secondary battery.
  • the positive electrode active material include lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) having a spinel structure, lithium manganate (LiMnO 2 ) having a rock salt structure, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), and nickel.
  • LiNi x Mn y Co 1-xy O 2 partially substituted with manganese / cobalt, and ternary LiNi x Co y Al 1-xy O 2 , V 2 O partially substituted with nickel / cobalt aluminum 5, such as metal oxide active materials; TiS 2 , MoS 2 , NbSe 2 and other metal compound active materials; olivine type lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), lithium manganese phosphate (LiMnPO 4 ); or solid solution system An active material or the like can be used.
  • a conductive polymer doped with lithium such as or polypyrrole can be used.
  • the median diameter of the active material particles contained in the electrode is preferably 5 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the median diameter of the active material particles is obtained by observing the active material particles with a scanning electron microscope (SEM), measuring the diameter of 100 randomly selected active material particles, and taking the median value thereof. It is a thing.
  • the diameter of the active material particles is an arithmetic average value of the longest diameter and the shortest diameter of each observed active material particle.
  • the surface of the electrode is observed by SEM and the diameter of 100 active material particles appearing on the surface is measured to calculate the median diameter.
  • the active material may be a granule. When the active material is a granule, the diameter does not mean the primary particle size but the secondary particle size.
  • the median diameter of the active material is specifically measured according to a measurement example described later.
  • the conductive additive it is preferable to use either the graphene dispersion liquid of the present invention or the graphene powder, but other conductive additive may be used in combination.
  • a fluoropolymer such as polyvinylidene fluoride (PVDF) or polytetrafluoroethylene (PTFE), or rubber such as styrene-butadiene rubber (SBR) or natural rubber can be used.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • the electrode paste for a secondary battery can be prepared by mixing the active material, conductive additive and binder with an appropriate amount of solvent. That is, the electrode paste contains an active material for a secondary battery, a conductive additive, a binder and a solvent. A mixture layer containing an active material, a conductive additive and a binder can be formed on the collector foil by applying the electrode paste to the collector foil and drying it.
  • the graphene dispersion of the present invention is useful as a conductive aid in a secondary battery electrode paste. That is, a secondary battery electrode paste containing the graphene dispersion liquid and the positive electrode active material of the present invention is also an aspect of the present invention.
  • graphene can be separated from the electrode as follows. Part of the small-diameter graphene may adhere strongly to the active material, so it is necessary to collect it in two stages for complete recovery.
  • graphene A firmly attached to the active material
  • graphene B graphenes
  • graphene AB a mixture of both
  • the obtained filter cake is vacuum-dried, a solvent is added in an amount 5 times the weight of the filter cake, and an apparatus such as FILMIX (registered trademark) 30-30 type (Primix Co.) or a wet jet mill that exerts a strong shearing force is applied.
  • FILMIX registered trademark
  • a filtrate active material for secondary battery, graphene A
  • a filtrate graphene B, solvent
  • Graphene B can be collected by washing the filtrate with a solvent and then drying.
  • the filter material active material for secondary battery, graphene A
  • an acid such as hydrochloric acid and nitric acid
  • filtration is performed to obtain a filter material (graphene A), Separation into a filtrate (dissolved material of active material for secondary battery, water).
  • the graphene A can be recovered by washing the filter cake with water and then drying it.
  • the physical properties of the graphene of the present invention contained in the electrode can be known by mixing the collected graphene A and graphene B with a rotation-revolution mixer and then analyzing the mixture.
  • the proportion of small-diameter graphene having a plane size of 500 nm or more and 5 ⁇ m or less is 30% or more on an area basis
  • the proportion of large-diameter graphene having a plane direction size of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less is It is a graphene powder containing 30% or more by reference.
  • the proportion of small-diameter graphene is preferably 70% or less on an area basis.
  • the proportion of large-diameter graphene is preferably 70% or less on an area basis.
  • the "graphene powder" in this specification is a term used as a set of graphene particles, and does not refer to individual graphene particles.
  • a graphene powder can be obtained by removing the dispersion medium from the graphene dispersion obtained by the method for producing a graphene dispersion of the present invention using a freeze drying method or a spray drying method. Further, the graphene powder of the present invention can also be obtained by mixing the small-diameter graphene and the large-diameter graphene, which are each in a powder state, in a powder state.
  • a method for producing the graphene dispersion of the present invention as an example, a first graphene material having an area average value in the plane direction of 500 nm or more and 5 ⁇ m or less and an area average value in the plane direction of 10 ⁇ m are used. It can be manufactured by a method for manufacturing a graphene dispersion liquid including a step of mixing with a second graphene material having a thickness of 50 ⁇ m or less.
  • the proportion of the small-diameter graphene material having a size in the plane direction of 500 nm or more and 5 ⁇ m or less is 30% or more based on the area and
  • the large-diameter graphene material having a size of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less is mixed so that the proportion thereof is 30% or more on an area basis.
  • the proportion of small-diameter graphene is preferably 70% or less on an area basis.
  • the proportion of large-diameter graphene is preferably 70% or less on an area basis.
  • the average surface area of each graphene material can be measured as follows. First, the graphene material is diluted to 0.002 mass% with N-methylpyrrolidone (NMP), dropped on a glass substrate, and dried. Then, the graphene material on the glass substrate is observed with a laser microscope, and the size of each graphene material piece in the plane direction is calculated by the method described above. Then, the size and area in the plane direction of 100 pieces of the graphene material are randomly measured, and the average value of the area in the plane direction is obtained. In addition, when 100 pieces of graphene material pieces extracted at random include particles having a size in the plane direction of less than 50 nm and coarse particles of more than 500 ⁇ m, they are excluded from the calculation target.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • the first graphene material it is preferable to use one having a median value of the size in the plane direction of 500 nm or more and 5 ⁇ m or less.
  • the second graphene material it is preferable to use a material having an area-based median value in the plane direction of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the area-based median value of the plane direction size of the graphene material can also be measured according to the above method.
  • the first graphene material and the second graphene material are dried and powdered before being mixed, the first graphene material and the second graphene material tend to agglomerate.
  • the dispersion medium used at this time is not particularly limited, but it is preferable to use one in which the graphene material is partially or wholly dissolved.
  • a polar dispersion medium is preferable, and water, ethanol, methanol, 1-propanol, 2-propanol, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, ⁇ -butyrolactone and the like are preferable. Be done.
  • the dispersion liquid of the first and second graphene materials is obtained by dispersing a graphene material having a predetermined size in the plane direction in a dispersion medium. Furthermore, a step of adjusting the size of the graphene material in the plane direction to an area average of 500 nm or more and 5 ⁇ m or less by performing shearing treatment on the graphene material dispersion, and preparing the first graphene material dispersion, and / or
  • a shearing treatment to adjust the size of the graphene material in the plane direction to an area average of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less and a step of preparing the second dispersion of the graphene material is provided, It is preferable because the size in the plane direction can be easily controlled.
  • the size of the surface direction can be changed by selecting the type of processing and the processing conditions. It becomes possible to prepare the graphene material adjusted to a predetermined range.
  • a medialess dispersion method that can give a strong shearing force to a dispersion liquid without using a grinding medium is preferably used because it can prevent the graphene material from aggregating.
  • the medialess dispersion method include a method in which a graphene material dispersion liquid to which pressure is applied collides with a single ceramic ball, or a liquid-liquid shearing type in which graphene material dispersion liquids to which pressure is applied collide with each other to disperse. Examples thereof include a method using a wet jet mill and a method of applying ultrasonic waves to the graphene material dispersion liquid.
  • the shearing treatment is preferably performed when the solid content concentration in the graphene material dispersion liquid is 0.01% to 2%, more preferably 0.05% to 1%.
  • the ultrasonic output is preferably 100 W or more and 3000 W or less, and more preferably 200 W or more and 2000 W or less.
  • the ultrasonic treatment time is preferably 10 minutes or more and 10 hours or less, more preferably 20 minutes or more and 5 hours or less, and particularly preferably 30 minutes or more and 3 hours or less.
  • the first graphene material and the second graphene material thus prepared are mixed.
  • the apparatus for mixing is not particularly limited, but a planetary mixer (Inoue Seisakusho), Homodisper (Primix Co., Ltd.), Filmix (Primix Co.), or the like can be used.
  • first graphene material and the second graphene material to be mixed may be graphene or graphene oxide before reduction.
  • graphene oxide when graphene oxide is used, the graphene dispersion liquid of the present invention can be obtained by performing reduction treatment after mixing.
  • the method of reduction treatment is not particularly limited, but chemical reduction is preferable.
  • examples of the reducing agent include organic reducing agents and inorganic reducing agents.
  • An inorganic reducing agent is more preferable because it is easy to wash after the reduction.
  • organic reducing agents examples include aldehyde reducing agents, hydrazine derivative reducing agents, and alcohol reducing agents.
  • alcohol-based reducing agents are particularly suitable because they can be reduced relatively gently.
  • examples of the alcohol-based reducing agent include methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, butanol, benzyl alcohol, phenol, ethanolamine, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol and the like.
  • Examples of the inorganic reducing agent include sodium dithionite, potassium dithionite, phosphorous acid, sodium borohydride, hydrazine and the like.
  • sodium dithionite and potassium dithionite can be reduced while relatively retaining an acidic group, so that graphene having a high dispersibility in a dispersion medium can be produced, and are preferably used.
  • a method for manufacturing an electrode for a secondary battery comprising the step of mixing active material particles for a secondary battery and a graphene material,
  • the median diameter of the active material particles for a secondary battery is Da
  • (G2) a second graphene material having an area average value in the plane direction of 1.0 Da or more and 5.0 Da or less Prepare (A)
  • the secondary battery active material particles (G1), the first graphene material (G2), and the second graphene material can be manufactured by a method including a step of simultaneously or stepwise mixing.
  • the area average value of the size in the (G1) plane direction is A first graphene material having a density of 0.05 Da or more and 0.5 Da or less and a second graphene material having an area average value of the size in the (G2) plane direction of 1.0 Da or more and 5.0 Da or less are prepared.
  • the active material particles for a secondary battery those mentioned above can be used.
  • the method for measuring the median diameter is also as described above.
  • the first graphene material preferably has an area-based average value and a median value in the plane direction of 0.05 Da or more and 0.5 Da or less.
  • the second graphene material preferably has an area-based average value and a median value in the plane direction of 1.0 Da or more and 5.0 Da or less.
  • the first graphene material and the second graphene material may be prepared in a powder state, but if they are dried once before mixing the first graphene material and the second graphene material, the graphene materials may be separated from each other. Since the aggregation tends to be strong, it is preferable to prepare each of the first graphene material and the second graphene material in a dispersion state.
  • the dispersion liquid of the first and second graphene materials can be obtained by dispersing the graphene materials each having a predetermined size in the plane direction in the dispersion medium.
  • the dispersion medium is not particularly limited, but it is preferable to use one in which the graphene material is partially or wholly dissolved. As such a dispersion medium, the above-mentioned polar dispersion medium is preferable.
  • the graphene material dispersion liquid is subjected to a shearing treatment so that the area average value of the size in the plane direction of the graphene material is 0.05 Da or more and 0.5 Da or less. 5.
  • the size of the surface direction can be changed by selecting the type of processing and the processing conditions. It becomes possible to prepare the graphene material adjusted to a predetermined range.
  • the shearing method and conditions are as described above.
  • the (A) secondary battery active material particles, (G1) first graphene material, and (G2) second graphene material thus prepared are mixed simultaneously or stepwise.
  • mixing in stages means that (1) (A) and (G1) are mixed first, and further mixed with (G2) (2) (A) and (G2) are first mixed and further mixed with (G1) (3) (G1) And (G2) are mixed first, and then with (A) in any order.
  • the order of (1) that is, it is preferable to mix the active material particles for a secondary battery and the first graphene material first, and then mix the second graphene.
  • the active material particles for a secondary battery and only the first graphene are mixed in advance, more graphene tends to come into surface contact with the active material, and an efficient conductive path can be formed.
  • a device capable of applying a shearing force is preferable, and examples thereof include a planetary mixer, Filmix (registered trademark) (Primix Co., Ltd.), a revolution mixer and a planetary ball mill.
  • the first graphene material and the second graphene material are preferably mixed in an amount of 0.05 parts by weight or more and 1.0 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the active material particles for a secondary battery. If it exceeds 1.0 part by weight, the conduction of lithium ions tends to be hindered by graphene. On the other hand, if the amount is less than 0.05 parts by weight, the formation of conductive paths becomes insufficient and the electrodes tend to have high resistance.
  • the secondary battery active material particles and graphene material thus mixed are mixed with the binder and an appropriate amount of the solvent to prepare a secondary battery electrode paste, and the electrode paste is applied to a collector foil. By drying and pressing, an electrode for a secondary battery can be created.
  • the solvent include N-methylpyrrolidone, ⁇ -butyrolactone, carboxymethylcellulose, dimethylacetamide, etc., and N-methylpyrrolidone is particularly preferable.
  • X-ray photoelectron measurement was performed using Quantera SXM (manufactured by PHI).
  • the excited X-rays are monochromatic Al K ⁇ 1,2 rays (1486.6 eV), the X-ray diameter is 200 ⁇ m, and the photoelectron escape angle is 45 °.
  • the peak near 284.3 eV is assigned to the C1s main peak based on carbon atoms
  • the peak near 533 eV is assigned to the O1s peak based on oxygen atoms
  • the peak near 402 eV is assigned to the N1s peak based on nitrogen atoms.
  • the / C ratio and the N / C ratio were determined.
  • the measurement is carried out by washing the graphene powder prepared in the following Examples and Comparative Examples or the graphene aqueous dispersion before dispersion in NMP with a suction filter, then diluting with water to 0.5% by mass and suction filtering. The process was repeated 5 times, and the graphene powder obtained by washing and freeze-drying was used.
  • Weight extinction coefficient (cm ⁇ 1 ) absorbance / ⁇ (0.000013 ⁇ optical path length of cell (cm) ⁇ Further, the absorbance ratio defined by the following formula was calculated.
  • Absorbance ratio absorbance (270 nm) / absorbance (600 nm)
  • the absorbance (270 nm) and the absorbance (600 nm) mean the absorbance at the wavelengths of 270 nm and 600 nm measured as described above, respectively.
  • Graphene powder was diluted to 0.002 mass% with N-methylpyrrolidone (NMP), dropped on a glass substrate, and dried.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • Graphene on the substrate was observed with a laser microscope VK-X250 manufactured by Keyence Corporation using a 50 ⁇ objective lens, individual graphene pieces were selected from the observed image, and the biaxial average diameter was measured.
  • the biaxial average diameter is the image analysis type particle size distribution measurement software Mac-View Ver. It was obtained by image processing at 4.0.
  • the size and area of 200 graphene pieces in the plane direction were measured at random, and the integrated value of the area of the graphene pieces of which the size in the plane direction was 500 nm or more and 5 ⁇ m or less was measured among all the measured graphene pieces.
  • the area-based particle size distribution was obtained by setting the percentage divided by the integrated value as the area-based ratio of large-diameter graphene.
  • 200 particles randomly extracted contained particles with a size in the plane direction of less than 50 nm and coarse particles of more than 500 ⁇ m, they were excluded from the calculation.
  • the size of the graphene in the surface direction in the electrode was measured as follows.
  • the mixture layer was peeled off from the current collector foil of the electrode prepared in each of the examples and comparative examples, the obtained powder was dissolved in NMP, and filtered to obtain a filter 1 (active material for secondary battery, graphene , Solvent) and filtrate 1 (solvent, binder).
  • the obtained filter cake 1 was vacuum dried, 5 times the amount of the solvent was added to the filter cake weight, treated with Filmix (registered trademark) Model 30-30 (Primix Co.), and then filtered.
  • Filtrate 2 active material for secondary battery, graphene
  • the filter material 2 active material for secondary battery, graphene
  • an acid such as hydrochloric acid and nitric acid to dissolve the active material for secondary battery contained in the filter material 2, and then filtered.
  • the mixture was separated into a filtrate 3 (graphene) and a filtrate 3 (dissolved product of active material for secondary battery, water). Further, the filter cake 3 was washed with water and dried to collect graphene. After the graphene collected earlier and the graphene collected later were mixed by a revolving mixer, the mixture was diluted to 0.002 mass% with NMP, dropped on a glass substrate and dried.
  • the graphene material on the glass substrate was observed with a laser microscope VK-X250, and the size of 100 graphenes in the plane direction was measured at random.
  • the total area of graphenes having a size in the plane direction of 0.05 Da or more and 0.5 Da or less is divided by an integrated value of the measured areas of all graphenes, and the percentage is based on the area standard of the small-diameter graphenes.
  • a percentage obtained by dividing the total area of graphene having a size in the plane direction of 1.0 Da or more and 5 Da or less by the integrated value of the areas of all the measured graphenes was used as the area standard of the large-diameter graphene.
  • the NMP to be added was adjusted so that the total amount of NMP was 30 parts by weight.
  • This electrode paste was applied to an aluminum foil (thickness 18 ⁇ m) as a current collector foil using a doctor blade so that the basis weight after drying would be 15.0 mg / cm 2 to form a mixture layer on the current collector foil. did. After drying in a hot air oven at 80 ° C. for 30 minutes, the mixture was pressed with a roll press so that the mixture layer had a thickness of 40 ⁇ m, and vacuum dried at 120 ° C. for 5 hours to obtain an electrode plate. The produced electrode plate was cut into a diameter of 16.1 mm to obtain a positive electrode.
  • This electrode paste was applied to a copper foil (thickness: 10 ⁇ m) as a current collector foil using a doctor blade so as to have a concentration of 7.7 mg / cm 2, and a mixture layer was formed on the current collector foil. Then, using a roll pressing machine (manufactured by Sank Metal Co., Ltd.), pressing was performed so that the mixture layer had a thickness of 40 ⁇ m, and vacuum drying was performed in a glass tube oven at 80 ° C. for 5 hours to obtain an electrode plate. .. The produced electrode plate was cut into a diameter of 16.8 mm to obtain a negative electrode.
  • Celgard # 2400 (manufactured by Celgard) cut out to a diameter of 16.8 mm as a separator, LBG-00425 (manufactured by Kishida Chemical Co., 1 mol / L LiPF 6 EC: DMC (3: 7 v / v%) + VC) as an electrolytic solution (3 wt%)) was used.
  • the separator and the electrolytic solution were sandwiched between the positive electrode and the negative electrode to prepare a 2032 type coin battery.
  • the obtained coin battery was set in a charge / discharge tester (TOSCAT-3100 manufactured by Toyo System Co., Ltd.) and electrochemically evaluated.
  • the upper limit voltage of 4.2V and the lower limit voltage of 2.5V were subjected to charge / discharge measurement three times in the order of rates 0.1C, 1C and 5C, and then charge / discharge measurement was further performed 291 times at 1C for a total of 300 times. ..
  • the discharge capacities of the third rate 1C, the third rate 5C, and the 291th rate 1C (300th total) were measured.
  • RATE 5C is a condition where the current is relatively large for a lithium-ion battery. If the conductive path in the electrode is not formed, the capacity becomes low when a large current is applied. The high capacitance when measured under the condition of rate 5C indicates that an efficient conductive path can be formed in the entire electrode. In addition, by repeating charging and discharging, the deterioration state of the battery can be estimated. It is indicated that the higher the battery capacity after repeating charge / discharge 300 times, the longer the conductive path can be maintained.
  • Example 1-1 [Preparation of graphene oxide / water dispersion]
  • 220 ml of 98% concentrated sulfuric acid, 5 g of sodium nitrate and 30 g of potassium permanganate were added to 10 g of 1500 mesh natural graphite powder (Shanghai Ichiho Stone Black Co., Ltd.) and mechanically stirred for 1 hour.
  • the temperature of the mixed solution was kept at 20 ° C. or lower.
  • the mixed solution was taken out of the ice bath and reacted in a 35 ° C. water bath with stirring for 4 hours. After that, 500 ml of ion-exchanged water was added, and the reaction was further performed at 90 ° C. for 15 minutes.
  • the graphene oxide gel thus prepared was diluted with ion-exchanged water to a concentration of 30 mg / ml and then treated with an ultrasonic cleaner for 30 minutes to obtain a uniform aqueous dispersion of graphene oxide.
  • the graphene powder was obtained by drying the obtained graphene aqueous dispersion by a freeze-drying method. Then, NMP was added to the graphene powder so that the solid content rate was 0.5%, and the mixture was treated for 60 seconds at a peripheral speed of 40 m / s using FILMIX (registered trademark) 30-30 type (Primix Co.). Then, a graphene NMP dispersion liquid was obtained by filtering with a suction filter.
  • Example 1-2 An aqueous graphene oxide dispersion was obtained in the same manner as in Example 1 up to the step of [surface treatment].
  • the area average value of the size in the plane direction of the graphene contained in the second aqueous dispersion of graphene was 19 ⁇ m. Then, the first and second graphene aqueous dispersions were mixed to obtain a graphene aqueous dispersion.
  • Example 1-3 An aqueous graphene oxide dispersion was obtained in the same manner as in Example 1 up to the step of [surface treatment].
  • the obtained mixed powder was diluted to 5 mg / ml with ion-exchanged water, and then reduced in the same manner as in Example 1 to obtain a graphene aqueous dispersion.
  • the graphene powder was obtained by drying the obtained graphene aqueous dispersion by a freeze-drying method.
  • Example 1-4 A graphene aqueous dispersion was obtained in the same manner as in Example 2 up to the step of [reduction of graphene oxide].
  • the obtained graphene aqueous dispersion was freeze-dried to obtain graphene powder.
  • the obtained graphene powder was divided into two so as to have the same weight.
  • One of the two divided graphene powders was diluted with ion-exchanged water to 5 mg / ml to prepare a graphene aqueous dispersion, and the ultrasonic dispersion device UP400S (manufactured by hielscher) was used for 10 ml of the dispersion. Ultrasonic treatment was performed at an output of 300 W for 30 minutes.
  • the first graphene powder was obtained by drying the obtained graphene aqueous dispersion by a freeze-drying method. The remaining graphene powder divided into two was used as the second graphene powder.
  • Graphene powder was obtained by mixing the 1st and 2nd graphene powders with a rotation-revolution mixer.
  • Example 1-5 In the step of [Preparation and Mixing of First / Second Graphene Oxide Dispersion Liquid] of Example 1, the same as Example 1 except that the output of ultrasonic treatment was set to 1000 W to prepare the first graphene oxide dispersion liquid. Then, a graphene NMP dispersion liquid was obtained.
  • Example 1-6 In the step of [Preparation and Mixing of First / Second Graphene Oxide Dispersion Liquid] of Example 1, ultrasonic treatment was performed at an output of 1000 W for 30 minutes to prepare a first graphene oxide dispersion liquid, and the other A graphene NMP dispersion liquid was obtained in the same manner as in Example 1 except that 10 ml of the graphene oxide dispersion liquid was also subjected to ultrasonic treatment at an output of 50 W for 5 minutes to prepare a second graphene oxide dispersion liquid.
  • Example 1-7 In the step of [Preparation and mixing of first / second graphene oxide dispersion liquid] of Example 1, ultrasonic treatment was performed at an output of 1500 W for 30 minutes to prepare a first graphene oxide dispersion liquid, and the other A graphene NMP dispersion was obtained in the same manner as in Example 1 except that 10 ml of the graphene oxide dispersion was subjected to ultrasonic treatment at an output of 100 W for 5 minutes to prepare a second graphene oxide dispersion.
  • Example 1 was omitted except that the step of [preparation and mixing of first / second graphene oxide dispersion liquid] was omitted, and the step of [reduction of graphene oxide] was directly performed on the surface-treated aqueous graphene oxide dispersion liquid.
  • a graphene NMP dispersion liquid was obtained in the same manner as in.
  • the graphene oxide dispersion liquid after ultrasonic treatment was diluted to 5 mg / ml with ion-exchanged water, 0.3 g of sodium dithionite was added to 20 ml of the diluted dispersion liquid, and the mixture was kept at 40 ° C. for 1 hour for reduction reaction. went.
  • the graphene powder was obtained by drying the obtained graphene dispersion by a freeze-drying method.
  • the area average value of the size in the plane direction of the graphene powder was 5.5 ⁇ m.
  • NMP was added to the graphene powder so that the solid content ratio was 0.5%, and the graphene was treated with Fillmix (registered trademark) Model 30-30 (Primix Co.) at a peripheral speed of 40 m / s for 60 seconds.
  • An NMP dispersion was obtained.
  • the area average value of the size in the plane direction of graphene contained in the NMP dispersion was 3.6 ⁇ m.
  • Example 2-1 The graphene dispersion prepared in Synthesis Example 1 (first graphene material) was 0.25 parts by weight, and the graphene dispersion prepared in Synthesis Example 2 (second graphene material) was made to have a graphene content of 0. After adding what was added so as to be 25 parts by weight with a planetary mixer, 100 parts by weight of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (Yumicore, median diameter 10 ⁇ m) as an electrode active material, The polyvinylidene fluoride solution was added as a solid content in an amount of 1.0 part by weight and further mixed by a planetary mixer.
  • NMP was mixed as a dispersion medium so that the total amount of NMP was 30 parts by weight, and mixed by a planetary mixer to obtain an electrode paste.
  • This electrode paste was applied to an aluminum foil (thickness 18 ⁇ m) using a doctor blade so that the basis weight after drying was 15.0 mg / cm 2, and dried on the aluminum foil at 80 ° C. for 30 minutes.
  • the agent layer was formed. Then, it was pressed by a roll press machine so that the thickness of the mixture layer was 40 ⁇ m, and vacuum dried to obtain an electrode.
  • Example 2-2 The graphene dispersion liquid prepared in Synthesis Example 2 was changed to the graphene dispersion liquid (first graphene material) prepared in Synthesis Example 3 instead of the graphene dispersion liquid prepared in Synthesis Example 1.
  • An electrode was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that (second graphene material) was added so that 0.25 part by weight of graphene was added.
  • the graphene dispersion liquid (second graphene material) prepared in Synthesis Example 2 contained graphene at a concentration of 0.5 parts by weight so that the graphene dispersion liquid (first graphene material) prepared in Synthesis Example 1 contained 0.5 parts by weight of graphene.
  • the mixture was added in an amount of 5 parts by weight with a planetary mixer, and then 100 parts by weight of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (median diameter 10 ⁇ m) was used as an electrode active material and a polyvinylidene fluoride solution. was added so that the amount of polyvinylidene fluoride was 1.0 part by weight, and the mixture was further mixed by a planetary mixer.
  • NMP was mixed as a dispersion medium so that the total amount of NMP was 30 parts by weight, and mixed by a planetary mixer to obtain an electrode paste.
  • This electrode paste was applied to an aluminum foil (thickness 18 ⁇ m) using a doctor blade, dried at 80 ° C. for 30 minutes, pressed by a roll press machine, and vacuum dried to obtain an electrode.
  • Example 2-4 The graphene dispersion liquid (second graphene material) prepared in Synthesis Example 2 was added to the graphene dispersion liquid (second graphene material) prepared in Synthesis Example 1 such that the graphene dispersion liquid (first graphene material) was 1.5 parts by weight.
  • the mixture was added in an amount of 5 parts by weight with a planetary mixer, and then 100 parts by weight of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (median diameter 10 ⁇ m) was used as an electrode active material and a polyvinylidene fluoride solution. was added as a solid content in an amount of 3.0 parts by weight and further mixed by a planetary mixer.
  • NMP was mixed as a dispersion medium so that the total amount of NMP was 30 parts by weight, and mixed by a planetary mixer to obtain an electrode paste.
  • This electrode paste was applied to an aluminum foil (thickness 18 ⁇ m) using a doctor blade and dried at 80 ° C. for 30 minutes to form a mixture layer on the aluminum foil. Then, it pressed with a roll press machine and vacuum-dried, and the electrode was obtained.
  • Example 2-5 0.25 parts by weight of graphene powder (first graphene material) obtained by freeze-drying before being finally dispersed in NMP in Synthesis Example 1 (average surface area size value is 5.5 ⁇ m) So that the graphene powder obtained by freeze-drying before being finally dispersed in NMP in Synthesis Example 2 (average surface area size average value is 30 ⁇ m) (second graphene material) is 0.
  • a mixture of 25 parts by weight was mixed with a planetary mixer, and then 100 parts by weight of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (median diameter 10 ⁇ m) was used as an electrode active material and a polyvinylidene fluoride solution.
  • the graphene dispersion liquid (second graphene material) prepared in Synthesis Example 2 contained graphene in an amount of 0. 25% so that the graphene dispersion liquid (first graphene material) prepared in Synthesis Example 4 contained 0.25 parts by weight of graphene.
  • An electrode was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that the amount was 25 parts by weight.
  • Example 2-7 The graphene dispersion liquid (second graphene material) prepared in Synthesis Example 5 had a graphene content of 0.1% so that the graphene dispersion liquid (first graphene material) prepared in Synthesis Example 1 contained 0.25 parts by weight of graphene.
  • An electrode was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that the amount was 25 parts by weight.
  • Example 2-8 The graphene dispersion liquid (first graphene material) prepared in Synthesis Example 1 was used as an electrode active material such that LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (median diameter) so that 0.25 part by weight of graphene was included. 10 ⁇ m) was mixed in a planetary mixer, and then the graphene dispersion liquid (second graphene material) prepared in Synthesis Example 2 was added with a polyvinylidene fluoride solution so that the amount of graphene was 0.25 parts by weight. Was added so that the amount of polyvinylidene fluoride was 1.0 part by weight, and the mixture was further mixed by a planetary mixer.
  • NMP was mixed as a dispersion medium so that the total amount of NMP was 30 parts by weight, and mixed by a planetary mixer to obtain an electrode paste.
  • This electrode paste was applied to an aluminum foil (thickness 18 ⁇ m) using a doctor blade and dried at 80 ° C. for 30 minutes to form a mixture layer on the aluminum foil. Then, it pressed with a roll press machine and vacuum-dried, and the electrode was obtained.
  • Example 2-9 An electrode was obtained in the same manner as in Example 2-2, except that LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (median diameter 5 ⁇ m) was used as the electrode active material in Example 2-2.
  • the graphene dispersion liquid (second graphene material) prepared in Synthesis Example 5 contained graphene in an amount of 0.25 parts by weight so that the graphene dispersion liquid (second graphene material) prepared in Synthesis Example 4 contained graphene in an amount of 0.25 parts by weight.
  • the graphene dispersion liquid (second graphene material) prepared in Synthesis Example 2 was used as an electrode active material such that LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (median diameter) so that 0.25 part by weight of graphene was included. 10 ⁇ m) was added in a planetary mixer, and then the graphene dispersion liquid (first graphene material) prepared in Synthesis Example 1 was mixed with a polyvinylidene fluoride solution so that the amount of graphene was 0.25 parts by weight. Was added so that the amount of polyvinylidene fluoride was 1.0 part by weight, and the mixture was further mixed by a planetary mixer.
  • NMP was mixed as a dispersion medium so that the total amount of NMP was 30 parts by weight, and mixed by a planetary mixer to obtain an electrode paste.
  • This electrode paste was applied to an aluminum foil (thickness 18 ⁇ m) using a doctor blade and dried at 80 ° C. for 30 minutes to form a mixture layer on the aluminum foil. Then, it pressed with a roll press machine and vacuum-dried, and the electrode was obtained.
  • Example 2-1 the graphene dispersion prepared in Synthesis Example 3 was added to 0.25 parts by weight of graphene, and the graphene dispersion prepared in Synthesis Example 6 was adjusted to contain 0.25 parts by weight of graphene.
  • An electrode was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (median diameter 20 ⁇ m) was used as the electrode active material.
  • Tables 3 and 4 show the characteristics of graphene in Examples 2-1 to 11 and Comparative Examples 2-1 to 2-5, and the results of battery performance evaluation of lithium ion batteries.
  • the case where only one type of graphene is used is referred to as “first In the case of using two types of graphene, the smaller graphene is described in the “first graphene” column, and the larger graphene is described in the “second graphene” column.
  • the meanings of the numbers (1) to (3) described in the “Mixing order” column are as follows.
  • (A) active material particles for secondary battery (G1) first graphene material, (G2) second graphene material, (1) (A) and (G1) are first mixed, then (G2) is further mixed (2) (A) and (G2) are first mixed, and (G1) is further mixed (3) (G1) And (G2) are mixed first, and further (A) is mixed.

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Abstract

分散媒中にグラフェンが分散してなるグラフェン分散液であって、分散液中に含まれるグラフェンにおいて、面方向の大きさが５００ｎｍ以上１μｍ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上、かつ面方向の大きさが１０μｍ以上５０μｍ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上であるグラフェン分散液。安定した分散状態であり、かつ、強固な導電パスを形成可能な、グラフェン分散液を提供することができる。

Description

グラフェン分散液およびその製造方法ならびに二次電池用電極
　本発明は、二次電池用電極の導電助剤等として用いられるグラフェン分散液およびその製造方法ならびに二次電池用電極に関する。
　グラフェンは炭素原子からなる二次元結晶であり、２００４年に発見されて以来、非常に注目されている素材である。グラフェンは優れた電気、熱、光学、および機械特性を有し、例えば、グラフェン系複合材料、ナノエレクトロニクス、フレキシブル／透明エレクトロニクス、ナノ複合材料、スーパーキャパシタ、電池、水素貯蔵、ナノ医療、生体工学材料などの領域で幅広い応用が期待されている。
　グラフェンの製造法としては、機械剥離法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＣＥＧ（Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｅｐｉｔａｘｉａｌ　Ｇｒｏｗｔｈ）法、酸化還元法などが挙げられる。その中で、酸化還元法、すなわち天然黒鉛の酸化処理で酸化黒鉛または酸化グラファイトを得た後、還元反応によりグラフェンを製造する方法は、大量生産が可能であることから、産業的な製造法として有望である。
　グラフェンは様々な応用が期待されるが、特にリチウムイオン電池正極用導電助剤としての応用への期待が大きい。現在実用化されているリチウムイオン電池の正極活物質としては、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）のＮｉ原子の一部をＣｏ原子とＡｌ原子で置換したＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２や、Ｎｉ原子の一部をＭｎ原子とＣｏ原子で置換したＬｉＭｎｘＮｉｙＣｏ１－ｘ－ｙＯ２などの正極活物質が高容量正極活物質として一般的に使用されている。これらの正極活物質は他の正極活物質と比較して電子伝導性が高いことが知られている。これらの正極活物質はリチウムイオン電池用電極として用いる場合には、炭素などの導電助剤と併用する必要があり、少ない導電助剤量で電極の低抵抗化、および繰り返し使用した場合の電池容量の維持ができることが求められている。グラフェンは薄層形状を有する上に導電性が高いため、導電助剤として用いた場合に、上記の課題を解決できる可能性が有ると期待されている。
　しかし高い比表面積を有するグラフェンはファンデルワールス相互作用により凝集する傾向があるため、分散媒中で良好に分散させることが困難である。そのため、例えば導電助剤等として電極に添加した場合においても電極のマトリックス内に適度に分散することができず、グラフェンの優れたポテンシャルを引き出すことができていなかった。
　そこで、グラフェンが分散媒中で良好に分散した分散液を得るべく、研究開発が行われている。特許文献１～４では、酸化グラフェンを水分散液中で還元して得られたグラフェンに有機溶媒を添加してグラフェン／有機溶媒分散液を調製することが記載されている。
　また、特許文献５では、正極活物質の粒子径に対して、面方向の大きさが同等以下のグラフェンを用いることにより、グラフェンが活物質に面で接触するために少ない導電助剤量でも電極が低抵抗化することが報告されている。
　特許文献６では、平均粒径１５０ｎｍ以下の活物質に対して、面方向の大きさが大きいグラフェン（グラフェンネット）を混合することにより、活物質粒子間の導電性および結合性を改善させることが報告されている。
日本国特開２０１５－０５９０７９号公報 国際公開第２０１７／０４７５２１号 国際公開第２０１７／０４７５２２号 国際公開第２０１７／０４７５２３号 日本国特開２０１７－１３５１０５号公報 日本国特開２０１３－１０１９８３号公報
　特許文献１～４に記載されているような分散液を用いると、電極の導電助剤等として用いた場合にもマトリックス中にグラフェンを良好に分散させることができるため、電極全体にグラフェンを分布させることができる。しかしながら、グラフェンの面方向の大きさが小さいため導電パス形成のために多くのグラフェンが必要となり、接触抵抗が増加するため、電極全体に効率的な導電パスを形成することができず、十分な充放電性能が得られない場合があった。
　特許文献５のように、活物質の粒子径に対して、面方向の大きさが同等程度のグラフェンを用いた場合は、初期の電極は活物質表面の導電性は十分であるものの、繰り返し使用した際に活物質間が離れ、電極の抵抗が高くなる傾向にある。
　また特許文献６のように活物質粒子間の結合を高めるために、活物質の粒子径に対して面方向の大きさの大きいグラフェンを使用した場合は、同重量で比較した場合に導電パスの数が少なくなるため、グラフェンに直接接していない活物質表面から電子を取り出し難くなり、電極の抵抗が高くなる傾向にある。
　本発明は、マトリックス中に良好に分散し、かつ電極全体に効率的な導電パスを形成することができるグラフェン分散液を提供することを課題とする。また、本発明はさらに、そのようなグラフェン分散液を導電助剤として用いて電極を作製することにより、電極全体に効率的な導電パスが形成された電極を得ることを課題とする。
　上記課題を解決するための本発明は、分散媒中にグラフェンが分散してなるグラフェン分散液であって、分散液中に含まれるグラフェンにおいて、面方向の大きさが５００ｎｍ以上５μｍ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上、かつ面方向の大きさが１０μｍ以上５０μｍ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上であるグラフェン分散液である。
　また、本発明の他の側面は、上記のグラフェン分散液および正極活物質を含む二次電池用電極ペーストである。
　また、本発明の他の側面は、面方向の大きさの面積平均値が５００ｎｍ以上５μｍ以下である、第一のグラフェン材料と、面方向の大きさの面積平均値が１０μｍ以上５０μｍ以下である第二のグラフェン材料とを混合する工程を含む、請求項１～７のいずれかに記載のグラフェン分散液の製造方法である。
　また、本発明の他の側面は、面方向の大きさが５００ｎｍ以上５μｍ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上、かつ面方向の大きさが１０μｍ以上５０μｍ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上であるグラフェン粉末である。
　また、本発明の他の側面は、二次電池用活物質粒子とグラフェンを含む二次電池用電極であって、
二次電池用活物質粒子のメジアン径をＤａとしたときに、
面方向の大きさが０．０５Ｄａ以上０．５Ｄａ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上であり、
かつ面方向の大きさが１．０Ｄａ以上５．０Ｄａ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上である二次電池用電極である。
　また、本発明の他の側面は、二次電池用活物質粒子とグラフェン材料を混合する工程を含む二次電池用電極の製造方法であって、
該二次電池用活物質粒子のメジアン径をＤａとしたときに、
（Ａ）二次電池用活物質粒子と、
（Ｇ１）面方向の大きさの面積平均値が０．０５Ｄａ以上０．５Ｄａ以下である第一のグラフェン材料と、
（Ｇ２）面方向の大きさの面積平均値が１．０Ｄａ以上５．０Ｄａ以下である第二のグラフェン材料とを準備し、
（Ａ）前記二次電池用活物質、（Ｇ１）前記第一のグラフェン材料および（Ｇ２）前記第二のグラフェン材料を同時または段階的に混合する工程を含む二次電池用電極の製造方法である。
　本発明のグラフェン分散液により、グラフェンを分散させようとする対象中にグラフェンが良好に分散するとともに、対象全体に効率的な導電パスを形成することができる。例えば、本発明のグラフェン分散液を電極の導電助剤として用いた際には、電極全体に効率的な導電パスが形成された電極を得ることができる。
グラフェンの面方向の大きさの測定方法の図解
　＜グラフェン分散液＞
　グラフェンとは、狭義には１原子の厚さのｓｐ２結合炭素原子のシート（単層グラフェン）を指すが、本明細書においては、単層グラフェンが積層した薄片状の形態を持つものも含めてグラフェンと呼ぶ。酸化グラフェンも同様に、積層した薄片状の形態を持つものも含めた呼称とする。グラフェンの厚みには特に制限は無いが、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下、さらに好ましくは２０ｎｍ以下である。
　本明細書においては、このようなグラフェンおよび酸化グラフェンの両者を含めて総称する用語として「グラフェン材料」を用いる。酸化グラフェンとは、グラフェン材料のうち、溶剤を乾燥した粉末をエックス線回折測定したときに９．０°～１３．０°にグラフェン層の層間距離に基づくピークを持つものを指すものとする。また、グラフェンを、集合体としてではなく、特に個々のグラフェンに着目して議論する場合、「グラフェン小片」等と呼称することがある。
　本発明のグラフェン分散液は、分散液中に含まれるグラフェンにおいて、面方向の大きさが５００ｎｍ以上５μｍ以下のグラフェン（以下、「小径グラフェン」という場合がある）の割合が面積基準で３０％以上、かつ面方向の大きさが１０μｍ以上５０μｍ以下のグラフェン（以下、「大径グラフェン」という場合がある）の割合が面積基準で３０％以上である。小径グラフェンの割合は、面積基準で７０％以下が好ましい。大径グラフェンの割合は、面積基準で７０％以下が好ましい。
　面方向の大きさの測定は、以下のように行う。まず、グラフェン分散液を、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を用いて０．００２質量％に希釈し、ガラス基板上に滴下し、乾燥する。その後、得られたグラフェン粉末をレーザー顕微鏡で観察して観察画像を得る。観察画像において個々のグラフェン小片を選択し、画像をもとに２軸平均径を求める。２軸平均径は一般的な画像ソフトを用いて求めることができる。具体的にはマウンテック社製の画像解析式粒度分布測定ソフトウェア　Ｍａｃ－Ｖｉｅｗ　Ｖｅｒ．４．０など用いて計測することが可能である。計測過程を具体的に記載すると、観察画像から、図１に示すように、グラフェン小片１の外接長方形２を、外接長方形の面積が最小となるように描画する。外接長方形２の長い辺（長径３）と短い辺（短径４）を測定し、その相加平均値（（長径＋短径）／２）を個々のグラフェン小片１の面方向の大きさとする。
　このようにしてランダムに２００個のグラフェン小片について面方向の大きさと面積を測定し、測定したすべてのグラフェン小片のうち、面方向の大きさが５００ｎｍ以上５μｍ以下のグラフェンの総面積を、測定したすべてのグラフェン小片の面積の積算値で除した百分率を、小径グラフェンの面積基準の割合とする。また、面方向の大きさが１０μｍ以上５０μｍ以下のグラフェンの総面積を、測定したすべてのグラフェン小片の面積の積算値で除した百分率を、大径グラフェンの面積基準の割合とする。なお、ランダムに抽出した２００個の中に面方向の大きさが、５０ｎｍを下回る粒子、および５００μｍを超える粗大粒子が存在する場合には計算対象から除外する。
　小径グラフェンは、重量当たりの導電パス数が多い。また、電極の作製等に用いた場合に、合剤層中に含まれる粒子（例えば、リチウムイオン電池における活物質粒子や、キャパシタにおける活性炭粒子）を被覆する傾向にあり、粒子表面の導電性を高めることができる。一方、大径グラフェンは面方向の大きさが比較的大きいため、長距離の導電パス形成や、粒子間の接触・接着を担う傾向にある。小径グラフェンおよび大径グラフェンの両者を前記の範囲内の割合で含む分散液を電極の作製に用いることで、小径グラフェンが粒子に面で接触する傾向にあり、また大径グラフェンが粒子間の結合を強化する傾向にあるため、電極の合剤層全体にわたって導電性が高くなる。また、粒子に面で接触する役割を担う小径グラフェンと、粒子間の結合を強化する役割を担う大径グラフェンの間にはπ－π相互作用や水素結合などの相互作用が働くため、単一のグラフェンを用いる場合と比べて、より強固な導電パス形成が可能となり、長期間に渡り高い導電性を維持することが可能となる。
　なお、電極の作製に用いる場合に限らず、例えば、帯電防止コーティングや透明導電膜や、グラフェン分散液を直接ろ過することで得られるグラフェン自立膜においても、小径グラフェンにより緻密な導電パスが形成され、大径グラフェンが粒子間の結合を強化する傾向にあるため、本発明のグラフェン分散液を用いることにより同様の効果が得られる。
　より好ましい態様では、本発明のグラフェン分散液は、面方向の大きさが１μｍ以上３μｍ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上、かつ面方向の大きさが１０μｍ以上２０μｍ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上である。１μｍ以上３μｍ以下のグラフェンの割合は面積基準で４０％以上であることが好ましく、４５％以上であることがより好ましい。また１μｍ以上３μｍ以下のグラフェンの割合は面積基準で７０％以下であることが好ましく、６０％以下であることがより好ましく、５５％以下であることがさらに好ましい。１０μｍ以上２０μｍ以下のグラフェンの割合は面積基準で４０％以上であることが好ましく、４５％以上であることがより好ましい。１０μｍ以上２０μｍ以下のグラフェンの割合は面積基準で７０％以下あることが好ましく、６０％以下であることがより好ましく、５５％以下であることがさらに好ましい。
　また、面方向の大きさが５００ｎｍ以上５μｍ以下の小径グラフェンの割合は面積基準で４０％以上であることが好ましく、４５％以上であることがより好ましい。また面方向の大きさが５００ｎｍ以上５μｍ以下のグラフェンの割合は６０％以下であることが好ましく、５５％以下であることがより好ましい。また、面方向の大きさが１０μｍ以上５０μｍ以下の大径グラフェンの割合もまた、面積基準で４０％以上であることが好ましく、４５％以上であることがより好ましい。面方向の大きさが１０μｍ以上５０μｍ以下の大径グラフェンの割合は６０％以下であることが好ましく、５５％以下であることがより好ましい。
　分散媒は、特に限定されるものではないが、極性分散媒が好ましい。具体的には、水、またはエタノール、メタノール、１－プロパノール、２－プロパノール、Ｎ－メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ－ブチロラクトン等の有機溶媒が好ましい極性分散媒として挙げられる。なかでも、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）は環境負荷が低く、かつ乾燥が容易である点で特に好ましい。ＮＭＰを５０質量％以上含む分散媒を用いることが好ましい。
　分散媒としてＮＭＰを５０質量％以上含む分散媒を用いた場合、本発明のグラフェン分散液にＮＭＰを加えて、希釈液全体を１としたときのグラフェンの重量分率が０．００００１３になるように希釈した希釈液の、波長２７０ｎｍにおける吸光度を分光光度計を用いて測定し、下記式（１）を用いて算出した重量吸光係数（以下、単に「重量吸光係数」という）の値が、２５０００ｃｍ－１以上２０００００ｃｍ－１以下であることが好ましい。なお、本重量吸光係数はグラフェンによる吸光成分を示しており、分散媒自体の吸光度を除くものとする。
重量吸光係数（ｃｍ－１）＝吸光度／｛（０．００００１３×セルの光路長（ｃｍ）｝　（１）。
　当該重量吸光係数が大きいことは、分散液中に含まれるグラフェンの重量当たりの表面積が大きいことを意味している。当該重量吸光係数が２５０００ｃｍ－１未満の場合、含有するグラフェンの剥離度やＮＭＰへの分散性が低くなるため、電極のマトリックスである樹脂や電極ペースト中における良好な導電パスの形成およびその維持がしにくくなる。また、重量吸光係数が２０００００ｃｍ－１より大きい場合、グラフェンの表面積増大による高粘度化のため、グラフェン分散液の取り扱い性が低下する。重量吸光係数は、好ましくは４００００ｃｍ－１以上１５００００ｃｍ－１以下であり、より好ましくは、４５０００ｃｍ－１以上１０００００ｃｍ－１以下である。
　重量吸光係数２５０００ｃｍ－１以上のグラフェンを得るためには、グラフェンが分散液中に良好に分散している必要が有る。そのためには、グラフェンおよび分散媒が存在している状態で、攪拌力の強いミキサーなどを用いて高いせん断力をかけることが有効である。
　強撹拌工程に用いる強攪拌ミキサーとしては、ディスパー付きのプラネタリミキサーやロボミクスなどの高い周速が得られる装置が好ましい。薄膜旋回方式、ローター／ステーター式などの旋廻する刃を有するミキサーであって、壁面との距離が１０ｍｍ以下であり、メディアレス方式の高いせん断力を有するミキサーがさらに好ましい。このような高いせん断力を有するミキサーとしては、例えば、フィルミックス（登録商標）３０－３０型（プライミクス社製）、クレアミックス（登録商標）ＣＬＭ－０．８Ｓ（エム・テクニック社製）スーパーシェアミキサーＳＤＲＴ０．３５－０．７５（佐竹化学機械工業社製）などが挙げられる。
　また、上記のように調製した希釈液の、波長２７０ｎｍおよび６００ｎｍにおける吸光度を分光光度計を用いて測定し、下記式（２）を用いて算出した吸光度比（以下、単に「吸光度比」という）の値が、１．７０以上４．００以下であることが好ましく、１．８０以上３．００以下であることがより好ましく、１．９０以上２．５０以下であることがさらに好ましい。
吸光度比＝吸光度（２７０ｎｍ）／吸光度（６００ｎｍ）　・・・（２）
ここで、吸光度（２７０ｎｍ）および吸光度（６００ｎｍ）は、それぞれ上記のようにして測定された波長２７０ｎｍおよび６００ｎｍにおける吸光度を意味する。
　吸光度には光の吸収成分と散乱成分が含まれており、散乱成分はグラフェンの表面状態により増減する。波長２７０ｎｍでは散乱成分の吸光度に占める割合は小さいが、波長６００ｎｍでは吸収成分が小さいため、吸光度に占める散乱成分の割合が大きい。上記吸光度比が小さいことは、分散液中に含まれるグラフェンに凝集が発生していることを意味する。吸光度比が１．７０未満の場合、樹脂や電極ペースト中における良好な導電パスの形成およびその維持が困難となる傾向がある。また、吸光度比が４．００より大きい場合、グラフェンの微粒化が過度に進んでいるために、グラフェン分散液中では分散していても、電極のマトリックスである樹脂や電極ペースト中において凝集しやすくなる傾向がある。
　吸光度比１．７０以上４．００以下の分散液を得るには、グラフェンの凝集を防ぐために、上記した強い攪拌力を持つミキサーを用いて分散媒の存在下で攪拌することが有効である。
　ここで、上記のように調製した希釈液の吸光度は、紫外可視分光光度計で測定することができる。上記式（１）および（２）におけるグラフェンの吸光度は、グラフェン分散液から調製した希釈液の吸光度から、希釈液の溶媒の吸光度を差し引くことで求めることができる。
　本発明のグラフェン分散液中のグラフェンは、表面処理剤（以下、単に「表面処理剤」ということがある）を含んでいることが好ましい。表面処理剤は、少なくともその一部がグラフェンの表面に付着して存在していることで、グラフェンの分散性を高める効果を発揮するものである。
　表面処理剤は高分子化合物であっても低分子化合物であってもよいが、グラフェンの導電性を高める観点からは、低分子化合物の方が好ましい。
　表面処理剤としては、グラフェン表面に吸着しやすいという観点から芳香環を有する化合物が好ましい。
　表面処理剤は酸性基または塩基性基を有していることが好ましい。
　酸性基とは、ヒドロキシ基、フェノール性ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシル基およびカルボニル基から選ばれた基である。
　表面処理剤に含まれる酸性基としては、フェノール性ヒドロキシ基が好ましい。フェノール性ヒドロキシ基を持つ化合物としては、フェノール、ニトロフェノール、クレゾール、カテコール、およびこれらの一部を置換した構造をもつ化合物が挙げられる。
　中でも、カテコール基を有する化合物は、グラフェンへの接着性および分散媒への分散性を有することから、表面処理剤として好ましい。カテコール基を有する化合物としては、カテコール、ドーパミン塩酸塩、３－（３，４－ジヒドロキシフェニル）－Ｌ－アラニン、４－（１－ヒドロキシ－２－アミノエチル）カテコール、３，４－ジヒドロキシ安息香酸、３，４－ジヒドロキシフェニル酢酸、カフェイン酸、４－メチルカテコールおよび４－ｔｅｒｔ－ブチルピロカテコールが挙げられる。
　塩基性基を有する化合物としては、分散性が良好であることから、アミノ基を有する化合物が好ましい。特に、芳香環をおよびアミノ基を有する化合物が特に好ましい。このような化合物としては、ベンジルアミン、フェニルエチルアミンなどの化合物が例示される。また塩基性基に加えてさらにカテコール基を有することも、表面処理剤として好ましい。このような化合物としてはドーパミン塩酸塩が例示される。
　また、酸性基または塩基性基を有する界面活性剤も、表面処理剤として好適に用いられる。界面活性剤としては、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等のいずれも使用できるが、アニオンおよびカチオンは、それ自体が電気化学反応に関与することがあるため、電池材料として使用する場合にはイオン化されていないノニオン系界面活性剤が好適である。
　高分子化合物としては、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリメチルビニルエーテル等を例示できる。
　本発明のグラフェン分散液に含まれるグラフェンの、ＢＥＴ測定法によって測定される比表面積（以下、単に「比表面積」ということがある）は、８０ｍ２／ｇ以上２５０ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。グラフェンの比表面積はグラフェンの厚さとグラフェンの剥離度を反映しており、大きいほどグラフェンが薄く、剥離度が高いことを示している。グラフェンの比表面積が８０ｍ２／ｇ未満であると導電性ネットワークの形成が不十分となる場合があり、２５０ｍ２／ｇより大きいと分散性が低下する傾向がある。グラフェンの比表面積は、１００ｍ２／ｇ以上であることがより好ましく、１３０ｍ２／ｇ以上であることがより好ましい。また、グラフェンの比表面積は、２００ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、１８０ｍ２／ｇ以下であることがより好ましい。なお、ＢＥＴ測定法は、グラフェン分散液を凍結乾燥機により乾燥した後の試料に対してＪＩＳ　Ｚ８８３０：２０１３内に記載の方法で行い、吸着ガス量の測定方法はキャリアガス法で、吸着データの解析は一点法で行うものとする。
　本発明のグラフェン分散液中に存在するグラフェンの、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により測定される炭素に対する酸素の元素比（Ｏ／Ｃ比）は、０．０５以上０．４０以下であることが好ましい。Ｏ／Ｃ比の測定においては、グラフェン分散液を真空乾燥機や凍結乾燥機などにより予備乾燥した後、乾燥試料を高真空チャンバー付の測定室に導入し、超高真空中に置いた試料表面に軟Ｘ線を照射し、表面から放出される光電子をアナライザーで検出する。この光電子をワイドスキャンおよびナロースキャンで測定し、物質中の束縛電子の結合エネルギー値を求めることで、物質表面の元素情報が得られる。
　本発明のグラフェン分散液をＸＰＳにより測定すると、２８４ｅＶ付近に炭素に由来するＣ１ｓピークが検出されるが、炭素が酸素に結合している場合は高エネルギー側にシフトすることが知られている。具体的には炭素が酸素に結合していないＣ－Ｃ結合、Ｃ＝Ｃ二重結合、Ｃ－Ｈ結合に基づくピークはシフトせずに２８４ｅＶ付近に検出され、Ｃ－Ｏ一重結合に基づくピークは２８６．５ｅＶ付近に、Ｃ＝Ｏ二重結合に基づくピークは２８７．５ｅＶ付近に、ＣＯＯ結合に基づくピークは２８８．５ｅＶ付近にシフトする。そのため、炭素に由来するＣ１ｓピークは、２８４ｅＶ付近、２８６．５ｅＶ付近、２８７．５ｅＶ付近および２８８．５ｅＶ付近のそれぞれのピークを重ね合わせた形で検出される。また同時に、４０２ｅＶ付近に窒素に由来するＮ１ｓピークが検出され、５３３ｅＶ付近には酸素に由来するＯ１ｓピークが検出される。Ｃ１ｓピークとＯ１ｓピークのピーク面積からＯ／Ｃ比を求めることができる。
　グラフェン表面の酸素原子は、グラフェン自体に結合した酸性基や、グラフェン表面に付着した表面処理剤が有する酸性基に含まれる酸素原子である。このような酸性基はグラフェンの分散状態を向上させる効果を持つ。グラフェン表面の酸性基が少なすぎると分散性が悪くなるが、多すぎるとグラフェンの導電性が低下して導電助剤としての性能が悪くなる。グラフェンのＯ／Ｃ比は、好ましくは０．０７以上であり、より好ましくは０．０９以上であり、さらに好ましくは０．１０以上である。また、グラフェンのＯ／Ｃ比は、好ましくは０．３０以下であり、より好ましくは０．２０以下であり、さらに好ましくは０．１５以下である。
　グラフェンのＯ／Ｃ比は、原料となる酸化グラフェンの酸化度を変えたり、表面処理剤の量を変えたりすることによりコントロールすることが可能である。酸化グラフェンの酸化度が高いほど還元後に残る酸素の量も多くなり、酸化度が低いと還元後の酸素原子量が少なくなる。また、酸性基のある表面処理剤の付着量を増やすことで酸素原子量を多くすることができる。
　また、分散液中に存在するグラフェンの、ＸＰＳにより測定される炭素に対する窒素の元素比（Ｎ／Ｃ比）は、０．００５以上０．０２０以下であることが好ましく、０．０１０以上０．０１５以下であることがさらに好ましい。グラフェン表面の窒素原子は、表面処理剤に含まれる、アミノ基、ニトロ基などの窒素を含有する官能基や、ピリジン基やイミダゾール基などの窒素を含有する複素環に由来するものである。このような窒素含有基はグラフェンの分散性を向上する上で、適度に含有されていることが好ましい。グラフェンのＮ／Ｃ比が０．０２０を超えると、窒素原子がグラフェン共役構造を置換するため低導電性になりやすい。一方で、窒素元素を含む表面処理剤はグラフェン分散性に寄与するためＮ／Ｃ比が０．００５以上になる程度存在することが好ましい。Ｎ／Ｃ比は、前記Ｏ／Ｃ比の測定と同様にして、Ｃ１ｓピークとＮ１ｓピークのピーク面積から求めることができる。
　なお、本明細書においては、上記のように調製したグラフェンの乾燥試料のＸＰＳによる測定値がグラフェン表面に付着した表面処理剤に由来する原子の信号を含んでいる場合であっても、グラフェンの測定値として表現するものとする。
　本発明のグラフェン分散液の固形分率は、０．３質量％以上４０質量％以下であることが好ましい。固形分率が４０質量％を超えると、分散液中でグラフェンのスタックが起こりやすくなり、良好な分散状態を維持しにくい。固形分率が０．３質量％未満であると、グラフェン分散液を電極ペーストの製造に用いた際、電極ペーストの粘度が低下するため、塗工性が悪化する傾向がある。固形分率は２０質量％以下がより好ましく、１０質量％以下がさらに好ましく、７質量％以下が一層好ましく、５質量％以下が特に好ましい。固形分率が５質量％以下であると、流動性が良好であり、特に取り扱い性に優れる。また、固形分率は０．７質量％以上であることがより好ましく、１質量％以上であることがさらに好ましい。
　ここで、グラフェン分散液の固形分とは、グラフェン分散液から分散媒を乾燥除去させた後に残る物をいう。グラフェン分散液の固形分率は、グラフェン分散液から分散媒を乾燥除去させた後の重量を測定し、測定値をグラフェン分散液自体の重量で除すことで算出できる。具体的には、グラフェン分散液１ｇ程度を秤量した後、重量既知のガラス基板上に付着させ、１２０℃に温度調整したホットプレート上で１．５時間加熱して分散媒を揮発させた際に残存したグラフェンの重量を測定する。
　＜二次電池用電極ペーストおよび二次電池用電極＞
　本発明の二次電池用電極は、グラフェンを含む電極であって、電極中に含まれるグラフェンにおいて、面方向の大きさが５００ｎｍ以上５μｍ以下の小径グラフェンの割合が面積基準で３０％以上、かつ面方向の大きさが１０μｍ以上５０μｍ以下の大径グラフェンの割合が面積基準で３０％以上である二次電池用電極である。このような二次電池用電極は、典型的には前述の本発明のグラフェン分散液を導電助剤として用いることで得られる。小径グラフェンの割合は面積基準で７０％以下であることが好ましい。大径グラフェンの割合は面積基準で７０％以下であることが好ましい。
　また、本発明の二次電池用電極の一態様は、二次電池用活物質粒子とグラフェンを含む二次電池用電極であって、活物質粒子のメジアン径をＤａとしたときに、電極中に含まれるグラフェンにおいて、面方向の大きさが０．０５Ｄａ以上０．５Ｄａ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上であり、かつ面方向の大きさが１．０Ｄａ以上５．０Ｄａ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上である二次電池用電極である。面方向の大きさが０．０５Ｄａ以上０．５Ｄａ以下のグラフェンの割合は面積基準で７０％以下であることが好ましい。面方向の大きさが１．０Ｄａ以上５．０Ｄａ以下のグラフェンの割合は面積基準で７０％以下であることが好ましい。比較的小さい前者のグラフェンは活物質に面で接触する傾向がある。また比較的大きい後者のグラフェンが長距離の導電パス形成と活物質間の結合を強化する傾向がある。そのため、両者を含むことで強固な導電パスを有する電極を得ることができる。
　二次電池用電極は、通常、二次電池用活物質、導電助剤およびバインダから構成される合剤層と集電箔から構成される。
　二次電池用活物質は、リチウムイオンを電気化学的に吸蔵・放出可能な材料であり、例えば、リチウムイオン電池の正極活物質、リチウムイオン電池の負極活物質、硫黄活物質、金属空気電池の正極（空気極）活物質が挙げられる。
　二次電池用活物質には特に制限はない。正極活物質としては、スピネル型構造のマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、岩塩型構造のマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、ニッケルをマンガン・コバルトで一部置換したＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏ１－ｘ－ｙＯ２、ニッケルをコバルト・アルミニウムで一部置換した三元系ＬｉＮｉｘＣｏｙＡｌ１－ｘ－ｙＯ２、Ｖ２Ｏ５等の金属酸化物活物質；ＴｉＳ２、ＭｏＳ２、ＮｂＳｅ２などの金属化合物系活物質；オリビン型構造のリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）、リン酸マンガンリチウム（ＬｉＭｎＰＯ４）；あるいは固溶体系活物質などを用いることができる。
　また、負極活物質としては、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ素（Ａｓ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）等のリチウムと合金を形成する材料；Ｓｉ、ＳｉＯ、ＳｉＣ、ＳｉＯＣ等を基本構成元素とするケイ素化合物；ポリアセチレンやポリピロール等のリチウムをドープした導電性高分子などが利用できる。
　電極に含まれる活物質粒子のメジアン径は、５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。本明細書において、活物質粒子のメジアン径とは、活物質粒子を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、ランダムに選んだ活物質粒子１００個の直径を測定し、その中央値をとったものである。ここで活物質粒子の直径とは、観察された個々の活物質粒子の最長径と最短径の相加平均値である。なお、電極に含まれる活物質粒子のメジアン径を直接測定する場合は、電極の表面をＳＥＭ観察し、表面に現れている１００個の活物質粒子の直径を測定し、メジアン径を算出することができる。活物質は造粒体であっても良い。活物質が造粒体の場合は、直径とは一次粒径では無く、二次粒子径を表す。活物質のメジアン径は、具体的には後述する測定例に従って測定するものとする。
　導電助剤としては、本発明のグラフェン分散液またはグラフェン粉末のいずれかを用いることが好ましいが、他の導電助剤を併用してもかまわない。
　バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系重合体、あるいはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、天然ゴムなどのゴムを用いることができる。
　これらの活物質、導電助剤およびバインダを適量の溶剤と混合することにより、二次電池用電極ペーストを作成することができる。すなわち、電極ペーストは、二次電池用活物質、導電助剤、バインダおよび溶剤を含むものである。電極ペーストを集電箔に塗布して乾燥させることにより、集電箔上に活物質、導電助剤およびバインダを含む合剤層を形成することができる。
　本発明のグラフェン分散液は、二次電池用電極ペーストにおける導電助剤として有用である。すなわち、本発明のグラフェン分散液および正極活物質を含む二次電池用電極ペーストも、本発明の一態様である。
　なお、電極からのグラフェンの分離は以下のように行うことができる。小径グラフェンの一部は、活物質に強固に付着する場合があるため、完全に回収するためには２段階に分けて回収する必要がある。以下、活物質に強固に付着したグラフェンをグラフェンＡ、それ以外をグラフェンＢとし、両方が混ざった状態のものをグラフェンＡＢとする。
　まず電池をＡｒグローブボックス内で解体し、電極をジメチルカーボネートで洗浄し、Ａｒグローブボックスのサイドボックス内で１時間真空乾燥を行う。次にスパチュラを用いて、集電箔から合剤層を剥離し、得られた粉体を、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）や水などの溶媒に溶解させ、ろ過を行い、ろ物（二次電池用活物質、グラフェンＡＢ、溶媒）と、ろ液（溶媒、バインダ）に分離する。得られたろ物を真空乾燥させ、ろ物重量に対して５倍量の溶媒を添加し、フィルミックス（登録商標）３０－３０型（プライミクス社）あるいは湿式ジェットミル等の強いせん断力がかかる装置を用いて処理した後、ろ過を行い、ろ物（二次電池用活物質、グラフェンＡ）とろ液（グラフェンＢ、溶媒）に分離する。ろ液を溶媒で洗浄後、乾燥することでグラフェンＢを回収することができる。
　さらに上記ろ物（二次電池用活物質、グラフェンＡ）について、塩酸および硝酸などの酸を用いることで二次電池用活物質を溶解した後、ろ過を行い、ろ物（グラフェンＡ）と、ろ液（二次電池用活物質の溶解物、水）に分離する。さらにろ物を水で洗浄後、乾燥することでグラフェンＡを回収することができる。回収したグラフェンＡとグラフェンＢを自公転ミキサで混合した後、分析することで、電極中に含まれる本発明のグラフェンの物性を知ることができる。
　＜グラフェン粉末＞
　本発明のグラフェン粉末は、面方向の大きさが５００ｎｍ以上５μｍ以下の小径グラフェンの割合が面積基準で３０％以上、かつ面方向の大きさが１０μｍ以上５０μｍ以下の大径のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上含まれるグラフェン粉末である。小径グラフェンの割合は面積基準で７０％以下であることが好ましい。大径グラフェンの割合は面積基準で７０％以下であることが好ましい。なお、本明細書における「グラフェン粉末」とは、グラフェン小片の集合として用いた用語であり、個々のグラフェン小片を指すものではない。
　本発明のグラフェン分散液の製造方法により得られたグラフェン分散液から、凍結乾燥法やスプレードライ法などを用いて分散媒を除去することで、グラフェン粉末を得ることができる。また、それぞれ粉末状態とした小径グラフェンおよび大径のグラフェンを粉末状態で混合することによっても、本発明のグラフェン粉末を得ることができる。
　前述のように、使用時の高分散性を担保するためにはグラフェンを分散液の状態で用いることが好ましいが、用途によってはグラフェン粉末を使用しても、大径グラフェンおよび小径グラフェンの両者を含むことによる導電パスの形成効果は同様に得ることができる。
　＜グラフェン分散液の製造方法＞
　本発明のグラフェン分散液を製造する方法としては、一例として、面方向の大きさの面積平均値が５００ｎｍ以上５μｍ以下である第一のグラフェン材料と、面方向の大きさの面積平均値が１０μｍ以上５０μｍ以下である第二のグラフェン材料とを混合する工程を含むグラフェン分散液の製造方法により製造することができる。好ましくは、第一のグラフェン材料と第二のグラフェン材料を、混合後におけるグラフェンにおいて、面方向の大きさが５００ｎｍ以上５μｍ以下の小径グラフェン材料の割合が面積基準で３０％以上、かつ面方向の大きさが１０μｍ以上５０μｍ以下の大径グラフェン材料の割合が面積基準で３０％以上となるよう混合する。小径グラフェンの割合は面積基準で７０％以下であることが好ましい。大径グラフェンの割合は面積基準で７０％以下であることが好ましい。
　各グラフェン材料の面方向の大きさの面積平均値は、以下のように測定することができる。まず、グラフェン材料を、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を用いて０．００２質量％に希釈し、ガラス基板上に滴下し、乾燥する。そして、ガラス基板上のグラフェン材料をレーザー顕微鏡で観察し、個々のグラフェン材料小片について、前述した方法により個々のグラフェン材料小片の面方向の大きさを算出する。そして、ランダムに１００個のグラフェン材料小片の面方向の大きさおよび面積を測定し、面方向の大きさの面積平均値を求める。なお、ランダムに抽出した１００個のグラフェン材料小片の中に面方向の大きさが、５０ｎｍを下回る粒子、および５００μｍを超える粗大粒子が存在する場合には計算対象から除外する。
　ここで面積平均値とは、各グラフェン小片の面方向の大きさを測定順に並べたときに、ｉ番目のグラフェン小片の面方向の大きさをＡｉ、面積をＳｉとした時に、下記式（３）により得られる値である。
面積平均値＝Σ（Ａｉ×Ｓｉ）／ΣＳｉ　・・・（３）。
　第一のグラフェン材料としては、面方向の大きさの面積基準の中央値も５００ｎｍ以上５μｍ以下のものを用いることが好ましい。第二のグラフェン材料としては、面方向の大きさの面積基準の中央値も１０μｍ以上５０μｍ以下のものを用いることが好ましい。グラフェン材料の面方向の大きさの面積基準の中央値も、上記の方法に準じて測定することができる。
　第一のグラフェン材料と第二のグラフェン材料を混合する前に一度乾燥させて粉末にしてしまうと、グラフェン材料同士の凝集が強くなる傾向があるため、第一のグラフェン材料および第二のグラフェン材料を、それぞれ分散液の状態で混合することが好ましい。この際用いる分散媒としては、特に限定されるものではないが、グラフェン材料が一部あるいは全部溶解するものを用いることが好ましい。このような分散媒としては極性分散媒が好ましく、水、エタノール、メタノール、１－プロパノール、２－プロパノール、Ｎ－メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ－ブチロラクトン等が好ましいものとして挙げられる。
　第一および第二のグラフェン材料の分散液は、所定の面方向の大きさのグラフェン材料を分散媒に分散することで得られる。さらに、グラフェン材料分散液にせん断処理を行うことで、グラフェン材料の面方向の大きさを面積平均５００ｎｍ以上５μｍ以下に調整し、前記第一のグラフェン材料の分散液を準備する工程、および／またはグラフェン材料分散液にせん断処理を行うことでグラフェン材料の面方向の大きさを面積平均１０μｍ以上５０μｍ以下に調整し、前記第二のグラフェン材料の分散液を準備する工程を設けると、グラフェン材料の面方向の大きさの制御が容易であるため好ましい。せん断処理におけるせん断力が大きいほど、また処理時間が長いほど、グラフェン材料の面方向の大きさが小さくなる傾向にあるため、処理の種類および処理条件を選択することにより、面方向の大きさが所定範囲に調節されたグラフェン材料を準備することが可能となる。
　せん断処理の方法としては、粉砕メディアを用いずに分散液に強いせん断力を与えることができるメディアレス分散法が、グラフェン材料の凝集を防止できるため、好ましく用いられる。メディアレス分散法の例としては、圧力を印加したグラフェン材料分散液を単体のセラミックボールに衝突させる手法、あるいは圧力を印加したグラフェン材料分散液同士を衝突させて分散を行う液－液せん断型の湿式ジェットミルを用いる手法、グラフェン材料分散液に超音波を印加する手法などを挙げることができる。
　せん断処理は、グラフェン材料分散液中の固形分濃度が０．０１％～２％で行うことが好ましく、０．０５％～１％で行うことがより好ましい。また、超音波処理を行う場合、超音波出力は１００Ｗ以上３０００Ｗ以下が好ましく、２００Ｗ以上２０００Ｗ以下がより好ましい。超音波処理の時間は、１０分以上１０時間以下が好ましく、２０分以上５時間以下がより好ましく、３０分以上３時間以下が特に好ましい。
　本発明のグラフェン分散液の製造方法においては、このように準備した第一のグラフェン材料および第二のグラフェン材料を混合する。混合するための装置は特に限定されないが、プラネタリミキサ（井上製作所）、ホモディスパー（プライミクス社）、フィルミックス（プライミクス社）などを用いることができる。
　なお、混合する第一のグラフェン材料および第二のグラフェン材料は、グラフェンであっても還元前の酸化グラフェンであってもよい。酸化グラフェンを用いる場合には、混合した後に還元処理を行うことにより、本発明のグラフェン分散液を得ることができる。
　還元処理の方法は特に限定されないが、化学還元が好ましい。化学還元の場合、還元剤としては、有機還元剤および無機還元剤が挙げられる。還元後の洗浄の容易さから無機還元剤がより好ましい。
　有機還元剤としては、アルデヒド系還元剤、ヒドラジン誘導体還元剤、アルコール系還元剤が挙げられる。中でもアルコール系還元剤は比較的穏やかに還元することができるため、特に好適である。アルコール系還元剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ベンジルアルコール、フェノール、エタノールアミン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、などが挙げられる。
　無機還元剤としては、亜ジチオン酸ナトリウム、亜ジチオン酸カリウム、亜リン酸、水素化ホウ素ナトリウム、ヒドラジンなどが挙げられる。中でも亜ジチオン酸ナトリウム、亜ジチオン酸カリウムは、酸性基を比較的保持しながら還元できるので分散媒への分散性の高いグラフェンが製造でき、好適に用いられる。
　＜二次電池用電極の製造方法＞
　本発明の二次電池用電極を製造する方法としては、一例として、
二次電池用活物質粒子とグラフェン材料を混合する工程を含む二次電池用電極の製造方法であって、
該二次電池用活物質粒子のメジアン径をＤａとしたときに、
（Ａ）二次電池用活物質粒子と、
（Ｇ１）面方向の大きさの面積平均値が０．０５Ｄａ以上０．５Ｄａ以下である第一のグラフェン材料と、
（Ｇ２）面方向の大きさの面積平均値が１．０Ｄａ以上５．０Ｄａ以下である第二のグラフェン材料と、
を準備し、
（Ａ）前記二次電池用活物質粒子
（Ｇ１）前記第一のグラフェン材料
（Ｇ２）前記第二のグラフェン材料
を同時または段階的に混合する工程を含む方法により製造することができる。
　本方法においては、まず、（Ａ）二次電池用活物質粒子と、該二次電池用活物質粒子のメジアン径をＤａとしたときに、（Ｇ１）面方向の大きさの面積平均値が０．０５Ｄａ以上０．５Ｄａ以下である第一のグラフェン材料と、（Ｇ２）面方向の大きさの面積平均値が１．０Ｄａ以上５．０Ｄａ以下である第二のグラフェン材料とを準備する。
　二次電池用活物質粒子としては、前述のものを用いることができる。メジアン径の測定方法も前述のとおりである。
　第一のグラフェン材料は面方向の大きさの面積基準の平均値および中央値が０．０５Ｄａ以上０．５Ｄａ以下であることが好ましい。第二のグラフェン材料は面方向の大きさの面積基準の平均値および中央値が１．０Ｄａ以上５．０Ｄａ以下であることが好ましい。
　第一のグラフェン材料および第二のグラフェン材料は、粉末の状態で準備してもよいが、第一のグラフェン材料と第二のグラフェン材料を混合する前に一度乾燥させてしまうとグラフェン材料同士の凝集が強くなる傾向があるため、第一のグラフェン材料および第二のグラフェン材料をそれぞれ分散液の状態で準備することが好ましい。
　第一および第二のグラフェン材料の分散液は、それぞれ所定の面方向の大きさのグラフェン材料を分散媒に分散することで得られる。分散媒は特に限定されるものではないが、グラフェン材料が一部あるいは全部溶解するものを用いることが好ましい。このような分散媒としては前記の極性分散媒が好ましいものとして挙げられる。
　第一および第二のグラフェン材料の分散液を準備する際には、グラフェン材料分散液にせん断処理を行うことでグラフェン材料の面方向の大きさの面積平均値を０．０５Ｄａ以上０．５Ｄａ以下に調整し、第一のグラフェン材料の分散液を準備する工程、および／またはグラフェン材料分散液にせん断処理を行うことでグラフェン材料の面方向の大きさの面積平均値を１．０Ｄａ以上５．０Ｄａ以下に調整し、第二のグラフェン材料の分散液を準備する工程を行うと、グラフェン材料の面方向の大きさの制御が容易であるため好ましい。せん断処理におけるせん断力が大きいほど、また処理時間が長いほど、グラフェン材料の面方向の大きさが小さくなる傾向にあるため、処理の種類および処理条件を選択することにより、面方向の大きさが所定範囲に調節されたグラフェン材料を準備することが可能となる。せん断処理の方法および条件としては、前記の通りである。
　このように準備した（Ａ）二次電池用活物質粒子、（Ｇ１）第一のグラフェン材料、（Ｇ２）第二のグラフェン材料を、同時または段階的に混合する。ここで、段階的に混合する、とは、
（１）　（Ａ）および（Ｇ１）をまず混合し、さらに（Ｇ２）と混合する
（２）　（Ａ）および（Ｇ２）をまず混合し、さらに（Ｇ１）と混合する
（３）　（Ｇ１）および（Ｇ２）をまず混合し、さらに（Ａ）と混合する
のいずれかの順序で三者を混合することを意味する。
　本発明においては、特に（１）の順序、すなわち、二次電池用活物質粒子と第一のグラフェン材料とを先に混合し、その後第二のグラフェンと混合することが好ましい。予め二次電池用活物質粒子質と第一のグラフェンのみを混合すると、より多くのグラフェンが活物質に面で接触する傾向にあり、効率の良い導電パス形成が可能となる。
　このような混合に用いる機器としては、せん断力を加えることのできる装置が好ましく、例えばプラネタリミキサ、フィルミックス（登録商標）（プライミクス社）、自公転ミキサ、遊星ボールミルなどがあげられる。
　第一のグラフェン材料および第二のグラフェン材料は、それぞれ、二次電池用活物質粒子１００重量部に対して０．０５重量部以上１．０重量部以下混合することが好ましい。１．０重量部を超えるとグラフェンによりリチウムイオンの伝導を阻害する傾向にある。また０．０５重量部を下回ると導電パスの形成が不十分となり、電極が高抵抗になる傾向がある。
　このようにして混合された二次電池用活物質粒子とグラフェン材料を前述のバインダおよび適量の溶剤と混合することにより二次電池用電極ペーストを作製し、該電極ペーストを集電箔に塗布・乾燥およびプレスすることですることで二次電池用電極を作成することができる。溶剤としては、Ｎ－メチルピロリドン、γ－ブチロラクトン、カルボキシメチルセルロース、ジメチルアセトアミドなどが挙げられ、特にＮ－メチルピロリドンが好ましい。
　〔測定例１：Ｘ線光電子測定〕
　Ｘ線光電子測定はＱｕａｎｔｅｒａ　ＳＸＭ　（ＰＨＩ社製）を使用して測定した。励起Ｘ線は、ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ　Ａｌ　Ｋα１，２　線（１４８６．６ｅＶ）であり、Ｘ線径は２００μｍ、光電子脱出角度は４５°である。２８４．３ｅＶ付近のピークを炭素原子に基づくＣ１ｓメインピーク、５３３ｅＶ付近のピークを酸素原子に基づくＯ１ｓピーク、４０２ｅＶ付近のピークを窒素原子に基づくＮ１ｓピークにそれぞれ帰属し、各ピークの面積比からＯ／Ｃ比、およびＮ／Ｃ比を求めた。測定は、下記実施例および比較例で作製したグラフェン粉末、あるいはＮＭＰへの分散前のグラフェン水分散液を吸引濾過器で濾過した後、水で０．５質量％まで希釈して吸引濾過する洗浄工程を５回繰り返して洗浄し、さらに凍結乾燥して得たグラフェン粉末に対して行った。
　〔測定例２：比表面積の評価〕
　グラフェンの比表面積測定は、ＨＭ　Ｍｏｄｅｌ－１２１０（Ｍａｃｓｏｒｂ社製）を使用して測定した。測定はＪＩＳ　Ｚ８８３０：２０１３に準拠し、吸着ガス量の測定方法はキャリアガス法で、吸着データの解析は一点法で測定した。脱気条件は、１００℃×１８０分とした。測定は、下記各実施例および比較例で作製したグラフェン粉末、あるいはＮＭＰへの分散前のグラフェン水分散液を吸引濾過器で濾過した後、水で０．５質量％まで希釈して吸引濾過する洗浄工程を５回繰り返して洗浄し、さらに凍結乾燥して得たグラフェン粉末に対して行った。
　〔測定例３：固形分率〕
　各実施例および比較例で得られたグラフェンＮＭＰ分散液を重量既知のガラス基板上に付着させて重量を測定した後、１２０℃に温度調整したホットプレート上で１．５時間加熱して分散媒を揮発させた。加熱前のグラフェン分散液の付着量と、加熱前後の重量差から算出した分散媒揮発量から、グラフェンＮＭＰ分散液の固形分率を測定した。なお、これを３回繰り返し、平均値を正式な固形分率とした。
　〔測定例４：吸光度〕
　吸光度は、Ｕ－３０１０形分光光度計（日立ハイテクサイエンス社）を使用して測定した。セルは光路長１０ｍｍの石英製を用いた。測定は、各実施例および比較例で作製したグラフェンＮＭＰ分散液またはグラフェン粉末に、グラフェンの重量分率が０．００００１３となるようＮＭＰを加え、出力１３０Ｗ、発振周波数４０ｋＨｚの超音波洗浄機（ＡＳＵ－６Ｍ、アズワン社）を用いて出力設定Ｈｉｇｈで１０分間処理した希釈液を用いて行った。事前に、希釈液と同じ含有比率の混合溶媒でベースライン測定をした上で、前記希釈液を測定した。得られた２７０ｎｍの吸光度から、下記式で定義した重量吸光係数を算出した。
重量吸光係数（ｃｍ－１）＝　吸光度／｛（０．００００１３×　セルの光路長（ｃｍ）｝
また、下記式で定義した吸光度比を算出した。
吸光度比＝吸光度（２７０ｎｍ）／吸光度（６００ｎｍ）
ここで、吸光度（２７０ｎｍ）および吸光度（６００ｎｍ）は、それぞれ上記のようにして測定された波長２７０ｎｍおよび６００ｎｍにおける吸光度を意味する。
　〔測定例５：グラフェンの厚み〕
　各実施例、比較例および合成例で得られたグラフェンＮＭＰ分散液またはグラフェン粉末を、ＮＭＰを用いて０．００２質量％にまで希釈し、マイカ基板上に滴下、乾燥し、基板上に付着させた。基板上のグラフェンを、原子間力顕微鏡（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　Ｉｃｏｎ；Ｂｒｕｋｅｒ社）で観察して、グラフェンの厚みをランダムに１００個測定し、粒度分布平均値を求めた。一小片で厚みに分布があった場合は面積平均を求めた。
　〔測定例６：グラフェンの面方向の大きさ〕
　各実施例および比較例で得られたグラフェン粉末、あるいはＮＭＰへの分散前のグラフェン水分散液から、凍結乾燥法により水を除去し、グラフェン粉末を得た。
　グラフェン粉末を、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を用いて０．００２質量％に希釈し、ガラス基板上に滴下し、乾燥した。基板上のグラフェンをキーエンス社製レーザー顕微鏡ＶＫ－Ｘ２５０で５０倍対物レンズを用いて観察し、観察画像から個々のグラフェン小片を選択し、２軸平均径を測定した。２軸平均径は、マウンテック社製の画像解析式粒度分布測定ソフトウェア　Ｍａｃ－Ｖｉｅｗ　Ｖｅｒ．４．０で画像処理することで得た。ランダムに２００個のグラフェン小片について面方向の大きさ、および面積を測定し、測定したすべてのグラフェン小片のうち、面方向の大きさが５００ｎｍ以上５μｍ以下のグラフェン小片の面積の積算値を、測定したすべてのグラフェンの面積の積算値で除した百分率を小径グラフェンの面積基準の割合、面方向の大きさが１０μｍ以上５０μｍ以下のグラフェン小片の面積の積算値を、測定したすべてのグラフェンの面積の積算値で除した百分率を大径グラフェンの面積基準の割合とすることで面積基準の粒度分布を得た。
　なお、ランダムに抽出した２００個の中に面方向の大きさが、５０ｎｍを下回る粒子、および５００μｍを超える粗大粒子が存在する場合には計算対象から除外した。
　また、電極中におけるグラフェンの面方向の大きさは以下のように測定した。各実施例および比較例において作製した電極の集電箔から合剤層を剥離し、得られた粉体を、ＮＭＰに溶解させ、ろ過を行い、ろ物１（二次電池用活物質、グラフェン、溶媒）とろ液１（溶媒、バインダ）に分離した。得られたろ物１を真空乾燥させ、ろ物重量に対して５倍量の溶媒を添加し、フィルミックス（登録商標）３０－３０型（プライミクス社）を用いて処理した後、ろ過を行い、ろ物２（二次電池用活物質、グラフェン）とろ液２（グラフェン、溶媒）に分離した。ろ液２を溶媒で洗浄後、乾燥することでグラフェンを回収した。
　さらに上記ろ物２（二次電池用活物質、グラフェン）を塩酸および硝酸などの酸を用いて処理することで、ろ物２に含まれる二次電池用活物質を溶解した後、ろ過を行い、ろ物３（グラフェン）とろ液３（二次電池用活物質の溶解物、水）に分離した。さらにろ物３を水で洗浄後、乾燥することでグラフェンを回収した。先に回収したグラフェンと後に回収したグラフェンを自公転ミキサで混合した後、ＮＭＰを用いて０．００２質量％に希釈し、ガラス基板上に滴下、乾燥した。その後、ガラス基板上のグラフェン材料をレーザー顕微鏡ＶＫ－Ｘ２５０で観察し、ランダムに１００個のグラフェンについて面方向の大きさを測定した。すべてのグラフェンのうち、面方向の大きさが０．０５Ｄａ以上０．５Ｄａ以下のグラフェンの総面積を、測定したすべてのグラフェンの面積の積算値で除した百分率を小径グラフェンの面積基準の割合、面方向の大きさが１．０Ｄａ以上５Ｄａ以下のグラフェンの総面積を、測定したすべてのグラフェンの面積の積算値で除した百分率を大径グラフェンの面積基準とした。
　〔測定例７：電池性能評価〕
　各実施例および比較例で調製したグラフェン分散液またはグラフェン粉末をグラフェンが０．５重量部になる量、電極活物質としてＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２（ユミコア社製、メジアン径１０μｍ）を１００重量部、バインダとしてポリフッ化ビニリデン（アルケマ社製、ＨＳＶ－９００）１．０重量部、および、分散媒としてＮＭＰ３０重量部をプラネタリミキサを用いて混合して電極ペーストを得た。グラフェンのＮＭＰ分散液を用いた場合は、ＮＭＰの総量が３０重量部になるように、添加するＮＭＰを調節した。この電極ペーストを、集電箔としてアルミニウム箔（厚さ１８μｍ）にドクターブレードを用いて乾燥後の目付けが１５．０ｍｇ／ｃｍ２となるように塗布し、集電箔上に合剤層を形成した。熱風オーブンで８０℃３０分間乾燥後、ロールプレス機により合剤層の厚みが４０μｍとなるようにプレスを行い、１２０℃５時間真空乾燥して電極板を得た。作製した電極板を直径１６．１ｍｍに切り出して正極とした。
　次に、黒鉛（伊藤黒鉛社製、形番ＳＧ－ＢＨ８、粒径８μｍ）９８重量部、カルボキシメチルセルロースナトリウム（ダイセルファインケム社製、型番＃２２００）１重量部、ＳＢＲ水分散液（ＪＳＲ社製、型番ＴＲＤ２００１）１重量部、およびイオン交換水を得られる電極ペーストの固形分濃度が５０％となるように添加し、プラネタリミキサを用いて３０ＲＰＭで３０分間混合し、電極ペーストを得た。この電極ペーストを、７．７ｍｇ／ｃｍ２となるように、集電箔として銅箔（厚さ１０μｍ）にドクターブレードを用いて塗布し、集電箔上に合剤層を形成した。その後、ロールプレス機（サンクメタル社製）を用いて、合剤層の厚みが４０μｍとなるようにプレスを行い、ガラスチューブオーブンを用いて８０℃５時間真空乾燥することで電極板を得た。作製した電極板を直径１６．８ｍｍに切り出して負極とした。
　セパレータとして直径１６．８ｍｍに切り出したセルガード＃２４００（セルガード社製）を、電解液としてＬＢＧ－００４２５（キシダ化学社製、１　ｍｏｌ／Ｌ　ＬｉＰＦ６　ＥＣ：ＤＭＣ（３：７　ｖ／ｖ％）＋ＶＣ（３ｗｔ％））を用いた。セパレータおよび電解液を、上記の正極および負極ではさみ、２０３２型コイン電池を作製した。得られたコイン電池を、充放電試験機（東洋システム社製　ＴＯＳＣＡＴ－３１００）にセットし、電気化学評価を行った。上限電圧４．２Ｖ、下限電圧２．５Ｖでレート０．１Ｃ、１Ｃ、５Ｃの順に充放電測定を各３回ずつ行った後、１Ｃでさらに２９１回、計３００回の充放電測定を行った。レート１Ｃの３回目、レート５Ｃの３回目、その後のレート１Ｃの２９１回目（計３００回目）のそれぞれの放電容量を測定した。
　レート５Ｃはリチウムイオン電池としては、比較的電流の大きい条件である。電極内の導電パスが形成できていないと、大きい電流を流したときに、容量が低くなる。レート５Ｃの条件で測定した場合の容量が高いことが、電極全体に効率的な導電パスを形成できていることを表している。また、充放電を繰り返すことで、電池の劣化状態を推測することができる。３００回の充放電を繰り返した後の電池容量が高いほど、導電パスが長時間維持できていることを表している。
　〔測定例８：活物質のメジアン径の測定〕
　各実施例および比較例で用いた二次電池用活物質粒子を、走査電子顕微鏡（日立製作所、Ｓ－５５００）により３千倍～４０万倍にて複数視野観察し、ランダムに粒子１００個の直径を測定し、メジアン径（Ｄ５０）を算出した。
　［実施例１－１］
　〔酸化グラフェン／水分散液の調製〕
　氷浴中で、１５００メッシュの天然黒鉛粉末（上海一帆石墨有限会社）１０ｇに、２２０ｍｌの９８％濃硫酸、５ｇの硝酸ナトリウムおよび３０ｇの過マンガン酸カリウムを加え、１時間機械攪拌した。混合液の温度は２０℃以下に保持した。この混合液を氷浴から取り出し、３５℃水浴中でさらに４時間攪拌反応した。その後イオン交換水５００ｍｌを入れて、９０℃でさらに１５分反応を行った。最後に６００ｍｌのイオン交換水と５０ｍｌの過酸化水素を加え、５分間の反応を行い、酸化グラフェン分散液を得た。熱いうちにこれを濾過し、ろ物を希塩酸溶液で洗浄して金属イオンを除去した。さらに、イオン交換水でろ物を洗浄して、酸を除去し、ｐＨが７になるまで洗浄を繰り返すことにより、酸化グラフェンゲルを得た。得られた酸化グラフェンゲルの、Ｘ線光電子分光法により測定される酸素原子の炭素原子に対する元素比は０．５３であった。
　このように調製した酸化グラフェンゲルを、イオン交換水で濃度３０ｍｇ／ｍｌに希釈した後、超音波洗浄機で３０分処理し、均一な酸化グラフェン水分散液を得た。
　〔表面処理〕
　上記のようにして調製した酸化グラフェン水分散液２０ｍｌと、表面処理剤として０．３ｇのドーパミン塩酸塩を混合し、ホモディスパー２．５型（プライミクス社）を用いて回転数３０００ｒｐｍで６０分処理し、酸化グラフェンの表面処理を行った。
　〔第一／第二の酸化グラフェン分散液の調製および混合〕
　表面処理後の酸化グラフェン水分散液を、１０ｍｌずつ２つに分けた。片方の１０ｍｌの酸化グラフェン水分散液のみに対して超音波装置ＵＰ４００Ｓ（ｈｉｅｌｓｃｈｅｒ社製）を使用して、出力３００Ｗで３０分間超音波処理を行い、第一の酸化グラフェン水分散液を得た。第一の酸化グラフェン水分散液中に含まれる酸化グラフェンの面方向の大きさの面積平均値は３．６μｍであった。また、超音波処理を行わなかった分散液１０ｍｌを、第二の酸化グラフェン水分散液とした。第二の酸化グラフェン水分散液中に含まれる酸化グラフェンの面方向の大きさの面積平均値は２０μｍであった。
　その後、上記の第一および第二の酸化グラフェン水分散液それぞれ１０ｍｌを混合した。
　〔酸化グラフェンの還元〕
　混合した酸化グラフェン水分散液をイオン交換水で５ｍｇ／ｍｌに希釈し、希釈した酸化グラフェン水分散液２０ｍｌに０．３ｇの亜ジチオン酸ナトリウムを加えて、４０℃に保温して１時間還元反応を行い、グラフェン水分散液を得た。
　〔グラフェンＮＭＰ分散液の調製〕
　得られたグラフェン水分散液を凍結乾燥法により乾燥することで、グラフェン粉末を得た。その後、固形分率０．５％になるように該グラフェン粉末にＮＭＰを添加し、フィルミックス（登録商標）３０－３０型（プライミクス社）を用いて、周速４０ｍ／ｓで６０秒処理した後、吸引濾過器で濾過することでグラフェンＮＭＰ分散液を得た。
　［実施例１－２］
　〔表面処理〕の工程までは実施例１と同様にして、酸化グラフェン水分散液を得た。
　〔酸化グラフェンの還元〕
　この酸化グラフェン水分散液２０ｍｌを、イオン交換水で５ｍｇ／ｍｌに希釈し、希釈した酸化グラフェン水分散液２０ｍｌに０．３ｇの亜ジチオン酸ナトリウムを加えて、４０℃に保温して１時間還元反応を行い、グラフェン水分散液を得た。
　〔第一／第二のグラフェン分散液の調製および混合〕
　得られたグラフェン水分散液を同じ重量になるように２つに分けた後、片方のグラフェン水分散液のみに対して超音波装置ＵＰ４００Ｓ（ｈｉｅｌｓｃｈｅｒ社製）を使用して、出力３００Ｗで超音波を３０分間超音波処理を行い、第一のグラフェン水分散液を得た。第一のグラフェン水分散液中に含まれるグラフェンの面方向の大きさの面積平均値は３．７μｍであった。また、超音波処理を行わなかった分散液を、第二のグラフェン水分散液とした。第二のグラフェン水分散液中に含まれるグラフェンの面方向の大きさの面積平均値は１９μｍであった。その後、第一および第二のグラフェン水分散液を混合することによりグラフェン水分散液を得た。
　〔グラフェンＮＭＰ分散液の調製〕
　得られたグラフェン水分散液から、実施例１と同様にして、グラフェンＮＭＰ分散液を得た。
　［実施例１－３］
　〔表面処理〕の工程までは実施例１と同様にして、酸化グラフェン水分散液を得た。
　〔第一／第二の酸化グラフェン粉末の調製および混合〕
　実施例１と同様に第一および第二の酸化グラフェン水分散液を得た後、それぞれ凍結乾燥を行うことにより、第一および第二の酸化グラフェン粉末を得た。その後、第一および第二の酸化グラフェン粉末を自公転ミキサにより混合した。
　〔酸化グラフェンの還元〕
　得られた混合粉末をイオン交換水で５ｍｇ／ｍｌに希釈し、その後は実施例１と同様に還元を行って、グラフェン水分散液を得た。得られたグラフェン水分散液を凍結乾燥法により乾燥することで、グラフェン粉末を得た。
　［実施例１－４］
　〔酸化グラフェンの還元〕の工程までは実施例２と同様にして、グラフェン水分散液を得た。
　〔第一／第二のグラフェン分散液の調製および混合〕
　得られたグラフェン水分散液を凍結乾燥して、グラフェン粉末を得た。得られたグラフェン粉末を同じ重量になるように２つに分けた。２つに分けた片方のグラフェン粉末をイオン交換水で５ｍｇ／ｍｌに希釈してグラフェン水分散液にした後、分散液１０ｍｌに対して、超音波装置ＵＰ４００Ｓ（ｈｉｅｌｓｃｈｅｒ社製）を使用して、出力３００Ｗで３０分間超音波処理を行った。得られたグラフェン水分散液を凍結乾燥法により乾燥することで、第一のグラフェン粉末を得た。また、２つに分けた残りのグラフェン粉末を第二のグラフェン粉末とした。第一および第二のグラフェン粉末を自公転ミキサにより混合することでグラフェン粉末を得た。
　［実施例１－５］
　実施例１の〔第一／第二の酸化グラフェン分散液の調製および混合〕の工程において、超音波処理の出力を１０００Ｗとして第一の酸化グラフェン分散液を調製したこと以外は実施例１と同様にしてグラフェンＮＭＰ分散液を得た。
　［実施例１－６］
　実施例１の〔第一／第二の酸化グラフェン分散液の調製および混合〕の工程において、超音波処理を出力１０００Ｗで３０分間実施して第一の酸化グラフェン分散液を調製し、もう片方の１０ｍｌの酸化グラフェン分散液に対しても超音波処理を出力５０Ｗで５分間実施して第二の酸化グラフェン分散液を調製したこと以外は実施例１と同様にしてグラフェンＮＭＰ分散液を得た。
　［実施例１－７］
　実施例１の〔第一／第二の酸化グラフェン分散液の調製および混合〕の工程において、超音波処理を出力１５００Ｗで３０分間実施して第一の酸化グラフェン分散液を調製し、もう片方の１０ｍｌの酸化グラフェン分散液に対しても超音波処理を出力１００Ｗで５分間実施して第二の酸化グラフェン分散液を調製したこと以外は実施例１と同様にしてグラフェンＮＭＰ分散液を得た。
　［比較例１－１］
　〔表面処理〕の工程までは実施例１と同様にして、酸化グラフェン水分散液を得た。
　実施例１の「第一／第二の酸化グラフェン分散液の調製および混合」の工程に替えて、酸化グラフェン水分散液を分けずに２０ｍｌすべてに超音波装置ＵＰ４００Ｓ（ｈｉｅｌｓｃｈｅｒ社製）を使用して、出力３００Ｗで３０分間超音波処理を行った。
　その後、〔酸化グラフェンの還元〕、〔グラフェンＮＭＰ分散液の調製〕の工程は実施例１と同様に行い、グラフェンＮＭＰ分散液を得た。
　［比較例１－２］
　〔第一／第二の酸化グラフェン分散液の調製および混合〕の工程を省略し、表面処理後の酸化グラフェン水分散液に対直接〔酸化グラフェンの還元〕の工程を行った以外は実施例１と同様にしてグラフェンＮＭＰ分散液を得た。
　［比較例１－３］
　実施例１の〔第一／第二の酸化グラフェン分散液の調製および混合〕の工程において、超音波処理を出力１５００Ｗで１時間実施して第一の酸化グラフェン分散液を調製し、もう片方の１０ｍｌの酸化グラフェン分散液に対しても超音波処理を出力１５００Ｗで３０分間実施して第二の酸化グラフェン分散液を調製したこと以外は実施例１と同様にしてグラフェンＮＭＰ分散液を得た。
　実施例１－１～１－７および比較例１－１～１－３におけるグラフェンＮＭＰ分散液またはグラフェン粉末の調製方法の概略、得られたグラフェン分散液におけるグラフェンの物性と、それぞれのグラフェン分散液を用いて作製した電極を備えたリチウムイオン電池の電池性能評価（測定例７）の結果を表１、２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　（合成例１：グラフェン分散液の調製方法１）
　氷浴中で、５００メッシュの天然黒鉛粉末（上海一帆石墨有限会社）１０ｇに、２２０ｍｌの９８％濃硫酸、５ｇの硝酸ナトリウムおよび３０ｇの過マンガン酸カリウムを加え、１時間機械攪拌した。混合液の温度は２０℃以下に保持した。この混合液を氷浴から取り出し、３５℃水浴中でさらに４時間攪拌反応した。その後、イオン交換水５００ｍｌを加えて、９０℃でさらに１５分反応を行った。最後に６００ｍｌのイオン交換水と５０ｍｌの過酸化水素を加え、５分間の反応を行い、酸化グラフェン分散液を得た。熱いうちにこれを濾過し、ろ物を希塩酸溶液で洗浄して金属イオンを除去した。さらに、イオン交換水でろ物を洗浄して酸を除去し、ｐＨが７になるまで洗浄を繰り返すことにより、酸化グラフェンゲルを得た。得られた酸化グラフェンゲルの、Ｘ線光電子分光法により測定される酸素原子の炭素原子に対する元素比Ｏ／Ｃは０．５３であった。酸化グラフェンゲルを、イオン交換水で濃度３０ｍｇ／ｍｌに希釈した後、超音波洗浄機で３０分処理し、均一な酸化グラフェン分散液を得た。
　上記のようにして調製した酸化グラフェン分散液２０ｍｌと、表面処理剤として０．３ｇのドーパミン塩酸塩を混合し、ホモディスパー２．５型（プライミクス社）を用いて回転数３０００ｒｐｍで６０分処理し、酸化グラフェンの表面処理を行った。表面処理後の酸化グラフェン分散液を、１０ｍｌずつ２つに分けた。片方の１０ｍｌの酸化グラフェン分散液に対して超音波装置ＵＰ４００Ｓ（ｈｉｅｌｓｃｈｅｒ社製）を使用して、出力３００Ｗで超音波を３０分間印加した。超音波処理後の酸化グラフェン分散液をイオン交換水で５ｍｇ／ｍｌに希釈し、希釈した分散液２０ｍｌに０．３ｇの亜ジチオン酸ナトリウムを加えて、４０℃に保温して１時間還元反応を行った。得られたグラフェン分散液を凍結乾燥法により乾燥することで、グラフェン粉末を得た。当該グラフェン粉末の面方向の大きさの面積平均値は５．５μｍであった。
　その後、固形分率０．５％になるように該グラフェン粉末にＮＭＰを添加し、フィルミックス（登録商標）３０－３０型（プライミクス社）で周速４０ｍ／ｓで６０秒処理することでグラフェンＮＭＰ分散液を得た。当該ＮＭＰ分散液に含まれるグラフェンの面方向の大きさの面積平均値は３．６μｍであった。
　（合成例２：グラフェン分散液の調製方法２）
　合成例１において超音波装置による超音波処理を行わなかったこと以外は同様の方法でグラフェンＮＭＰ分散液を得た。当該ＮＭＰ分散液に含まれるグラフェンの面方向の大きさの面積平均値は２０μｍであった。
　（合成例３：グラフェン分散液の調製方法３）
　合成例１において超音波装置により出力１５００Ｗで超音波を３０分間印加した点以外は同様の方法でグラフェンＮＭＰ分散液を得た。当該ＮＭＰ分散液に含まれるグラフェンの面方向の大きさの面積平均値は１．３μｍであった。
　（合成例４：グラフェン分散液の調製方法４）
　合成例１において超音波装置により出力１００Ｗで超音波を１０分間印加した点以外は同様の方法でグラフェンＮＭＰ分散液を得た。当該ＮＭＰ分散液に含まれるグラフェンの面方向の大きさの面積平均値は４．６μｍであった。
　（合成例５：グラフェン分散液の調製方法５）
　合成例１において１００メッシュの天然黒鉛粉末（上海一帆石墨有限会社）を原料とした点以外は同様の方法でグラフェンＮＭＰ分散液を得た。当該ＮＭＰ分散液に含まれるグラフェンの面方向の大きさの面積平均値は４２μｍであった。
　（合成例６：グラフェン分散液の調製方法６）
　合成例１において超音波装置により出力１５００Ｗで超音波を１時間印加した点以外は同様の方法でグラフェンＮＭＰ分散液を得た。当該ＮＭＰ分散液に含まれるグラフェンの面方向の大きさの面積平均値は０．７５μｍであった。
　［実施例２－１］
　合成例１で調製したグラフェン分散液（第一のグラフェン材料）をグラフェンが０．２５重量部になるように、合成例２で調製したグラフェン分散液（第二のグラフェン材料）をグラフェンが０．２５重量部になるように加えたものをプラネタリミキサで混合した後、電極活物質としてＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２（ユミコア社製、メジアン径１０μｍ）を１００重量部、ポリフッ化ビニリデン溶液を固形分として１．０重量部を追加してプラネタリミキサでさらに混合した。さらに、分散媒としてＮＭＰをＮＭＰの総量が３０重量部になるように配合し、プラネタリミキサで混合することによって電極ペーストを得た。この電極ペーストをアルミニウム箔（厚さ１８μｍ）に乾燥後の目付けが１５．０ｍｇ／ｃｍ２となるようにドクターブレードを用いて塗布し、８０℃、３０分間乾燥することにより、アルミニウム箔上に合剤層を形成した。その後、ロールプレス機により合剤層の厚みが４０μｍとなるようにプレスを行い、真空乾燥して電極を得た。
　［実施例２－２］
　合成例１で調製したグラフェン分散液に替えて合成例３で調製したグラフェン分散液（第一のグラフェン材料）をグラフェンが０．２５重量部になるように、合成例２で調製したグラフェン分散液（第二のグラフェン材料）をグラフェンが０．２５重量部になるように加えたこと以外は実施例２－１と同様の方法で電極を得た。
　［実施例２－３］
　合成例１で調製したグラフェン分散液（第一のグラフェン材料）をグラフェンが０．５重量部になるように、合成例２で調製したグラフェン分散液（第二のグラフェン材料）をグラフェンが０．５重量部になるように加えたものをプラネタリミキサで混合した後、電極活物質としてＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２（メジアン径１０μｍ）を１００重量部、ポリフッ化ビニリデン溶液をポリフッ化ビニリデンが１．０重量部になるように追加してプラネタリミキサでさらに混合した。さらに、分散媒としてＮＭＰをＮＭＰの総量が３０重量部になるように配合し、プラネタリミキサで混合して電極ペーストを得た。この電極ペーストをアルミニウム箔（厚さ１８μｍ）にドクターブレードを用いて塗布し、８０℃、３０分間乾燥後、ロールプレス機によりプレスを行い、真空乾燥して電極を得た。
　［実施例２－４］
　合成例１で調製したグラフェン分散液（第一のグラフェン材料）をグラフェンが１．５重量部になるように、合成例２で調製したグラフェン分散液（第二のグラフェン材料）をグラフェンが１．５重量部になるように加えたものをプラネタリミキサで混合した後、電極活物質としてＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２（メジアン径１０μｍ）を１００重量部、ポリフッ化ビニリデン溶液を固形分として３．０重量部追加してプラネタリミキサでさらに混合した。さらに、分散媒としてＮＭＰをＮＭＰの総量が３０重量部になるように配合し、プラネタリミキサで混合することによって電極ペーストを得た。この電極ペーストをアルミニウム箔（厚さ１８μｍ）にドクターブレードを用いて塗布し、８０℃、３０分間乾燥することにより、アルミニウム箔上に合剤層を形成した。その後、ロールプレス機によりプレスを行い、真空乾燥して電極を得た。
　［実施例２－５］
　合成例１において最後にＮＭＰに分散させる前の凍結乾燥により得られたグラフェン粉末（面方向の大きさの面積平均値は５．５μｍ）（第一のグラフェン材料）をグラフェンが０．２５重量部になるように、合成例２において最後にＮＭＰに分散させる前の凍結乾燥により得られたグラフェン粉末（面方向の大きさの面積平均値は３０μｍ）（第二のグラフェン材料）をグラフェンが０．２５重量部になるように混合したものをプラネタリミキサで混合した後、電極活物質としてＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２（メジアン径１０μｍ）を１００重量部、ポリフッ化ビニリデン溶液をポリフッ化ビニリデンが１．０重量部になるように追加してプラネタリミキサで混合した。さらに、分散媒としてＮＭＰをＮＭＰの総量が３０重量部になるように配合し、プラネタリミキサで混合することによって電極ペーストを得た。この電極ペーストをアルミニウム箔（厚さ１８μｍ）にドクターブレードを用いて塗布し、８０℃、３０分間乾燥することにより、アルミニウム箔上に合剤層を形成した。その後、ロールプレス機によりプレスを行い、真空乾燥して電極を得た。
　［実施例２－６］
　合成例４で調製したグラフェン分散液（第一のグラフェン材料）をグラフェンが０．２５重量部になるように、合成例２で調製したグラフェン分散液（第二のグラフェン材料）をグラフェンが０．２５重量部になるように加えたこと以外は実施例２－１と同様の方法で電極を得た。
　［実施例２－７］
　合成例１で調製したグラフェン分散液（第一のグラフェン材料）をグラフェンが０．２５重量部になるように、合成例５で調製したグラフェン分散液（第二のグラフェン材料）をグラフェンが０．２５重量部になるように加えたこと以外は実施例２－１と同様の方法で電極を得た。
　［実施例２－８］
　合成例１で調製したグラフェン分散液（第一のグラフェン材料）をグラフェンが０．２５重量部になるように、電極活物質としてＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２（メジアン径１０μｍ）を１００重量部加えたものをプラネタリミキサで混合した後、合成例２で調製したグラフェン分散液（第二のグラフェン材料）をグラフェンが０．２５重量部になるように、ポリフッ化ビニリデン溶液をポリフッ化ビニリデンが１．０重量部になるように追加してプラネタリミキサでさらに混合した。さらに、分散媒としてＮＭＰをＮＭＰの総量として３０重量部になるように配合し、プラネタリミキサで混合することによって電極ペーストを得た。この電極ペーストをアルミニウム箔（厚さ１８μｍ）にドクターブレードを用いて塗布し、８０℃、３０分間乾燥することにより、アルミニウム箔上に合剤層を形成した。その後、ロールプレス機によりプレスを行い、真空乾燥して電極を得た。
　［実施例２－９］
　実施例２－２において電極活物質としてＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２（メジアン径５μｍ）を用いたこと以外は実施例２－２と同様の方法で電極を得た。
　［実施例２－１０］
　合成例４で調製したグラフェン分散液（第一のグラフェン材料）をグラフェンが０．２５重量部になるように、合成例５で調製したグラフェン分散液（第二のグラフェン材料）をグラフェンが０．２５重量部になるように加えたことと電極活物質としてＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２（メジアン径２０μｍ）を用いたこと以外は実施例２－１と同様の方法で電極を得た。
　［実施例２－１１］
　合成例２で調製したグラフェン分散液（第二のグラフェン材料）をグラフェンが０．２５重量部になるように、電極活物質としてＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２（メジアン径１０μｍ）を１００重量部加えたものをプラネタリミキサで混合した後、合成例１で調製したグラフェン分散液（第一のグラフェン材料）をグラフェンが０．２５重量部になるように、ポリフッ化ビニリデン溶液をポリフッ化ビニリデンが１．０重量部になるように追加し、プラネタリミキサでさらに混合した。さらに、分散媒としてＮＭＰをＮＭＰの総量として３０重量部になるように配合し、プラネタリミキサで混合することによって電極ペーストを得た。この電極ペーストをアルミニウム箔（厚さ１８μｍ）にドクターブレードを用いて塗布し、８０℃、３０分間乾燥することにより、アルミニウム箔上に合剤層を形成した。その後、ロールプレス機によりプレスを行い、真空乾燥して電極を得た。
　［比較例２－１］
　合成例１で調製したグラフェン分散液をグラフェンが０．５重量部になるように、電極活物質としてＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２（メジアン径１０μｍ）を１００重量部、ポリフッ化ビニリデン溶液をポリフッ化ビニリデンが１．０重量部になるように加えたものをプラネタリミキサで混合した後、分散媒としてＮＭＰをＮＭＰの総量として３０重量部になるように配合し、プラネタリミキサでさらに混合することによって電極ペーストを得た。この電極ペーストをアルミニウム箔（厚さ１８μｍ）にドクターブレードを用いて塗布し、８０℃、３０分間乾燥することにより、アルミニウム箔上に合剤層を形成した。その後、ロールプレス機によりプレスを行い、真空乾燥して電極を得た。
　［比較例２－２］
　比較例２－１において、合成例２で調製したグラフェン分散液をグラフェンが０．５重量部になるように用いたこと以外は同様の方法で電極を得た。
　［比較例２－３］
　比較例２－１において、合成例３で調製したグラフェン分散液をグラフェンが０．５重量部になるように用いたこと以外は同様の方法で電極を得た。
　［比較例２－４］
　合成例１で調製したグラフェン分散液をグラフェンが０．２５重量部になるように、合成例３で調製したグラフェン分散液をグラフェンが０．２５重量部になるように加えたこと以外は実施例２－１と同様の方法で電極を得た。
　［比較例２－５］
　実施例２－１において、合成例３で調製したグラフェン分散液をグラフェンが０．２５重量部になるように、合成例６で調製したグラフェン分散液をグラフェンが０．２５重量部になるように加えたことと、電極活物質としてＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２（メジアン径２０μｍ）を用いたこと以外は実施例２－１と同様の方法で電極を得た。
　実施例２－１～１１、比較例２－１～２－５におけるグラフェンの特性、およびリチウムイオン電池の電池性能評価の結果を表３、４に示す。なお、比較例については、説明の都合上、前述の第一および第二のグラフェンの定義における面方向の大きさから外れるグラフェンであっても、一種類のグラフェンのみ用いた場合については「第一のグラフェン」欄に、二種類のグラフェンを用いた場合においては、そのうち小さい方のグラフェンを「第一のグラフェン」欄に、大きい方のグラフェンを「第二のグラフェン」欄に記載した。また、「混合順序」欄に記載した（１）～（３）の番号の意味は下記の通りである。
（Ａ）二次電池用活物質粒子、（Ｇ１）第一のグラフェン材料、（Ｇ２）第二のグラフェン材料、として、
（１）　（Ａ）および（Ｇ１）をまず混合し、さらに（Ｇ２）を混合する
（２）　（Ａ）および（Ｇ２）をまず混合し、さらに（Ｇ１）を混合する
（３）　（Ｇ１）および（Ｇ２）をまず混合し、さらに（Ａ）を混合する
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
１　グラフェン小片
２　外接長方形
３　長径
４　短径

Claims (15)

  1. 分散媒中にグラフェンが分散してなるグラフェン分散液であって、分散液中に含まれるグラフェンにおいて、面方向の大きさが５００ｎｍ以上５μｍ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上、かつ面方向の大きさが１０μｍ以上５０μｍ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上であるグラフェン分散液。
  2. 前記グラフェンのＢＥＴ測定法により測定される比表面積が８０ｍ２／ｇ以上２５０ｍ２／ｇ以下である、請求項１に記載のグラフェン分散液。
  3. 前記グラフェンのＸ線光電子分光法により測定される炭素に対する酸素の元素比（Ｏ／Ｃ比）が０．０５以上０．４０以下である、請求項１または２に記載のグラフェン分散液。
  4. 前記グラフェンのＸ線光電子分光法により測定される炭素に対する窒素の元素比（Ｎ／Ｃ比）が０．００５以上０．０２０以下である、請求項１～３のいずれかに記載のグラフェン分散液。
  5. 前記分散媒がＮ－メチルピロリドンを５０質量％以上含む分散媒である、請求項１～４のいずれかに記載のグラフェン分散液。
  6. グラフェン分散液にＮ－メチルピロリドンを加えて、希釈液全体を１としたときのグラフェンの重量分率が０．００００１３になるように希釈した希釈液の、波長２７０ｎｍにおける吸光度を分光光度計を用いて測定し、下記式（１）を用いて算出した重量吸光係数が２５０００ｃｍ－１以上２０００００ｃｍ－１以下である請求項５に記載のグラフェン分散液：
    重量吸光係数（ｃｍ－１）＝吸光度／｛（０．００００１３×セルの光路長（ｃｍ）｝　（１）。
  7. グラフェン分散液にＮ－メチルピロリドンを加えて、希釈液全体を１としたときのグラフェンの重量分率０．００００１３になるように希釈した希釈液の、波長２７０ｎｍおよび波長６００ｎｍにおける吸光度を分光光度計を用いて測定し、下記式（２）を用いて算出した吸光度比が１．７０以上４．００以下である、請求項５または６に記載のグラフェン分散液：
    吸光度比＝吸光度（２７０ｎｍ）／吸光度（６００ｎｍ）　（２）。
  8. 請求項１～７のいずれかに記載のグラフェン分散液および正極活物質を含む二次電池用電極ペースト。
  9. 面方向の大きさの面積平均値が５００ｎｍ以上５μｍ以下である、第一のグラフェン材料と、面方向の大きさの面積平均値が１０μｍ以上５０μｍ以下である第二のグラフェン材料とを混合する工程を含む、請求項１～７のいずれかに記載のグラフェン分散液の製造方法。
  10. 前記第一のグラフェン材料および前記第二のグラフェン材料として酸化グラフェンを用いる、請求項９に記載のグラフェン分散液の製造方法。
  11. 面方向の大きさが５００ｎｍ以上５μｍ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上、かつ面方向の大きさが１０μｍ以上５０μｍ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上であるグラフェン粉末。
  12. 二次電池用活物質粒子とグラフェンを含む二次電池用電極であって、
    二次電池用活物質粒子のメジアン径をＤａとしたときに、
    面方向の大きさが０．０５Ｄａ以上０．５Ｄａ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上であり、
    かつ面方向の大きさが１．０Ｄａ以上５．０Ｄａ以下のグラフェンの割合が面積基準で３０％以上である二次電池用電極。
  13. 前記グラフェンのＸ線光電子分光法により測定される炭素に対する酸素の元素比（Ｏ／Ｃ比）が０．０５以上０．４０以下である、請求項１２記載の二次電池用電極。
  14. 前記二次電池用活物質粒子のメジアン径が５μｍ以上２０μｍ以下である、請求項１２または１３に記載の二次電池用電極。
  15. 二次電池用活物質粒子とグラフェン材料を混合する工程を含む二次電池用電極の製造方法であって、
    該二次電池用活物質粒子のメジアン径をＤａとしたときに、
    （Ａ）二次電池用活物質粒子と、
    （Ｇ１）面方向の大きさの面積平均値が０．０５Ｄａ以上０．５Ｄａ以下である第一のグラフェン材料と、
    （Ｇ２）面方向の大きさの面積平均値が１．０Ｄａ以上５．０Ｄａ以下である第二のグラフェン材料とを準備し、
    （Ａ）前記二次電池用活物質粒子、（Ｇ１）前記第一のグラフェン材料および（Ｇ２）前記第二のグラフェン材料を同時または段階的に混合する工程を含む請求項１２～１４のいずれかに記載の二次電池用電極の製造方法。
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