改性天然石墨顆粒及其制造方法技術

本發明專利技術的目的在于提供一種制造非水電解質二次電池的負極活性物質的天然石墨改性顆粒，其特征在于，具有0.93以上且1.0以下的圓形度以及相對于顆粒最長直徑為1.5%以下的表面粗糙度。所述天然石墨改性顆粒是通過以下制造方法而得到的，該制造方法包括：對天然石墨顆粒施加沖擊力來進行粉碎以及球形化，得到圓形度為0.93以上且1.0以下的中間生成顆粒的工序；以及通過機械磨碎處理對所得中間生成顆粒進行表面平滑化，得到改性天然石墨顆粒的工序。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及非水電解質二次電池的負極用的改性天然石墨顆粒，特別涉及鋰離子二次電池負極用的改性天然石墨顆粒。本專利技術中，“負極活性物質”是指，構成非水系二次電池的負極的材料之一，是接受或釋放帶正電粒子(例如鋰離子)的物質。將作為含有該負極活性物質以及粘合劑的混合物的負極合劑所形成的涂覆層形成于由導電性物質形成的集電體上，對該涂覆層進行壓縮等成型加工，從而得到作為板狀的負極構件的負極板。本專利技術中，“改性天然石墨顆粒”是指，通過對由鱗片狀石墨等天然石墨形成的顆粒施加用于調整其形狀的處理而得到的顆粒。本專利技術中，“炭質材料”是指將炭作為主要成分的材料,例如,通過將浙青等有機化合物加熱、炭化而得到的材料。
技術介紹
非水電解質二次電池的負極板是通過將至少由負極活性物質與粘合劑混合而成的負極合劑涂覆于集電體上而得到的。此處粘合劑有使負極活性物質彼此或使負極活性物 質與集電體粘接的作用。在可以確保粘接性的范圍內，期望粘合劑的利用效率高。作為負極活性物質，使用充電時可以吸納鋰離子等陽離子的材料。將石墨材料作為負極活性物質使用的鋰離子二次電池中，石墨材料的特性對電池性能有很大影響。石墨材料中有天然石墨與人造石墨。天然石墨便宜，即使施加后處理其成本也低，因此用于降低電池制造成本是適合的。天然石墨中，鱗片狀天然石墨以及鱗狀天然石墨的表示結晶性的石墨化度高，作為負極活性物質的有望為較高的充放電容量。但是，由于這些天然石墨的顆粒呈現鱗片形狀(板狀)，因此具有存在向電極涂覆時發生取向、初次不可逆容量大、充填密度低的趨勢等缺點。因此，為了得到高充放電容量，有必要進行鱗片形狀的天然石墨顆粒的形狀調整處理。專利文獻I以及非專利文獻I中公開了 作為石墨顆粒的形狀調整法，使用Mechano Fusion(注冊商標)使顆粒形狀為圓盤狀的方法。專利文獻2中公開了使用噴射式粉碎機使顆粒形狀球形化的方法。專利文獻3 4中公開了使用銷棒粉碎機使顆粒形狀球形化的方法。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2007-169160號公報專利文獻2 :日本特開平11-263612號公報專利文獻3 :日本特開2003-238135號公報專利文獻4 :日本特開2008-24588號公報非專利文獻非專利文獻I :大關、“炭素”、2005、No. 217、p. 99-10
技術實現思路
專利技術要解決的問題專利文獻I以及非專利文獻I中，所得的顆粒形狀為圓盤狀而非球狀。另外，專利文獻2 4中，所得顆粒形狀為球狀，但由于沖擊而使顆粒表面變得粗糙。本專利技術的目的在于提供使天然石墨顆粒的球形化以及表面平滑化成為可能、適宜于非水電解質二次電池的負極用材料的改性天然石墨顆粒。用于解決問題的方案 本專利技術的一個實施方式的改性天然石墨顆粒的特征在于，具有O. 93以上且I. O以下的圓形度以及相對于顆粒最長直徑為I. 5%以下的表面粗糙度。此處，圓形度以及表面粗糙度用以下式表示。(圓形度)=(與顆粒圖像面積相同的圓的周長)/(顆粒圖像的周長)(表面粗糙度)={(顆粒半徑的每I°的變化量的最大值)/ (顆粒最長直徑)}與顆粒圖像面積相同的圓的周長以及顆粒圖像的周長通過對測量顆粒形狀而得的顆粒圖像進行圖像處理而求得。顆粒半徑如下求得將經形狀測量的顆粒的顆粒最長徑(顆粒最長直徑)二等分的點定義為中心，求出從該中心到顆粒周圍的各點的距離。顆粒半徑的每1°的變化量為絕對值，其最大值是指，對于該顆粒的全周，所測量的每1°的變化量中的最大值。上述改性天然石墨顆粒優選具有2. 25g/cm3以上的真比重、I. Og/cm3以上且I. 4g/cm3以下的振實密度以及20cm3/100g以上且50cm3/100g以下的亞麻仁油吸油量。本專利技術的另一個實施方式的改性天然石墨顆粒具備上述改性天然石墨顆粒以及附著在該顆粒的表面的至少一部分上的炭質材料。本專利技術中，作為另一個實施方式，還提供特征在于具有上述改性天然石墨顆粒的鋰離子二次電池用的負極活性物質。本專利技術中，作為另一個實施方式，還提供改性天然石墨顆粒的制造方法，其為上述改性天然石墨顆粒的制造方法，其包括對天然石墨顆粒施加沖擊力來進行粉碎以及球形化，得到圓形度為O. 93以上且I. O以下的中間生成顆粒的工序；以及通過機械磨碎處理對所得中間生成顆粒進行表面平滑化，得到改性天然石墨顆粒的工序。本專利技術中，作為另一個實施方式，還提供改性天然石墨顆粒的制造方法，其為具備上述炭質材料的改性天然石墨顆粒的制造方法，其包括對天然石墨顆粒施加沖擊力來進行粉碎以及球形化，得到圓形度為O. 93以上且I. O以下的中間生成顆粒的工序；通過機械磨碎處理對前述中間生成顆粒進行表面平滑化的工序；以及使炭質材料附著在進行了前述表面平滑化的顆粒的表面的至少一部分上，得到改性天然石墨顆粒的工序。專利技術的效果根據上述構成的非水電解質二次電池的改性天然石墨顆粒，由于對天然石墨顆粒施加了球形化以及表面平滑化，所以填充密度提高，且即使粘合劑使用量少負極合劑與集電體之間也可以得到充分的粘接性。附圖說明圖I為針對本專利技術的改性天然石墨顆粒，使用其制造步驟進行說明的圖。圖2為對本專利技術的改性天然石墨顆粒的制造過程中得到的中間生成顆粒的表面形狀進行說明的圖。圖3為對本專利技術的改性天然石墨顆粒的表面形狀進行說明的圖。具體實施例方式以下，用附圖對本專利技術的具體實施方式進行詳細說明。以下說明的尺寸、數值、溫度等是用于說明的一個例子，可以適當地進行變更。以下，對作為通過對天然石墨顆粒的未處理品施加沖擊力來進行粉碎以及球形化的裝置(以下稱為沖擊式粉碎裝置)的粉碎機(Pulverizer)進行說明，也可以使用除此以 外的噴射式粉碎機、銷棒粉碎機、MECHANO HYBRID (注冊商標)以及Hybridization (注冊商標)等適當的裝置。作為用于使進行上述球形化而得到的中間生成顆粒表面平滑化的機械磨碎裝置，對Mechano Fusion(注冊商標)系統進行說明，但也可以使用除此以外的適當的裝置。以下，在所有附圖中對同樣的要素附有相同的符號，省略重復說明。另外，在本文的說明中，根據需要使用之前敘述的符號。圖I為針對本專利技術的改性天然石墨顆粒16，示出其制造步驟來進行說明的圖。此處，將原料天然石墨顆粒的未處理品10通過沖擊式粉碎裝置20進行形狀調整處理，將該處理所得到的物質作為中間生成顆粒14。其后，通過將該中間生成顆粒14用機械磨碎裝置30進行形狀調整處理，得到改性天然石墨顆粒16。原料天然石墨顆粒的未處理品10為鱗片形狀(板狀)的天然石墨顆粒，為未處理的物質。此處，天然石墨因其外觀和性狀而被分類為鱗片狀石墨、鱗狀石墨和土狀石墨。鱗片狀石墨以及鱗狀石墨顯示完全相近的結晶，與他們相比，土狀石墨的結晶性低。天然石墨的質量由主要產地、礦脈決定。鱗片狀石墨出產于馬達加斯加、中國、巴西、烏克蘭、加拿大等。鱗狀石墨主要出產于斯里蘭卡。土狀石墨出產于朝鮮半島、中國、墨西哥等。這些天然石墨之中，由于土狀石墨一般粒徑小且純度低，所以根據石墨化度、雜質低等優選鱗片狀石墨或鱗狀石墨作為可作為原料使用的物質。此處，使用表示密度的真比重為2. 25g/cm3以上的鱗片狀石墨。鱗片狀石墨為如下結晶層疊多層由碳原子規整地形成網狀結構并向平面狀延伸而成本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.03.31 JP 2010-0808741.一種改性天然石墨顆粒，其特征在干，圓形度為O. 93以上且I. O以下，且表面粗糙度為I. 5%以下。2.根據權利要求I所述的改性天然石墨顆粒，其中， 真比重為2. 25g/cm3以上， 振實密度為I. Og/cm3以上且I. 4g/cm3以下， 且亞麻仁油吸油量為20cm3/100g以上且50cm3/100g以下。3.一種改性天然石墨顆粒，其具備權利要求I或2所述的改性天然石墨顆粒以及附著在該顆粒的表面的至少一部分上的炭質材料。4.一種鋰離子二次電池用負極活性物質，其特征在于，其具備權利要求廣3中任ー項所述的改性天然石墨顆粒。5....

【專利技術屬性】
技術研發人員：山本浩司，永田辰夫，西原克浩，禰宜教之，八內昭博，藤原徹，
申請(專利權)人：住友金屬工業株式會社，中央電氣工業株式會社，
類型：
國別省市：