[发明专利]石墨颗粒

说明书

本申请为分案申请，其母案申请的申请号为200610095986.0，申请日为1997年8月7日，发明名称为“石墨颗粒”。

本发明涉及一种新型石墨颗粒，一种生产所说的新型石墨颗粒的方法，一种使用所说的石墨颗粒的石墨糊料，一种使用所说的石墨糊料的用于锂二次电池的负极，一种生产所说的负极的方法，以及一种锂二次电池。更具体地，本发明涉及一种适用于便携式仪器、电动汽车、电能储存等的锂二次电池，它具有优异的快速充放电性能和优异的循环性能等，本发明还涉及一种用作其负极的石墨颗粒，一种生产所说的石墨颗粒的方法，一种使用所说的石墨颗粒的石墨糊料，一种使用所说的石墨糊料的用于锂二次电池的负极，以及一种生产所说的负极的方法。

作为现有技术的石墨颗粒，可以是天然石墨颗粒、通过焦炭石墨化制备的人造石墨颗粒、通过有机聚合物和沥青等的石墨化制备的人造石墨颗粒、通过粉碎这些石墨得到的石墨颗粒等。通过把石墨颗粒与有机粘合剂和有机溶剂混合制备一种石墨糊料，用所说的石墨糊料涂敷铜箔，然后蒸发所说的溶剂，可以把这些石墨颗粒用作锂二次电池的负极。例如，在JP-B 62-23433中打算通过使用石墨作为负极来消除由于锂的树枝状晶体导致的内部短路问题并改进所说的循环性能。

但是，在其中石墨晶体良好生长的天然石墨颗粒中以及在通过焦炭的石墨化制备的人造石墨颗粒中，在晶体的c轴方向上的层间结合力低于在晶面方向上的结合力，所以，在粉碎时破坏了石墨层之间的结合，形成具有大纵横比的所谓“片状颗粒”。如果把大纵横比的片状石墨颗粒与粘合剂一起混练并涂敷到电流收集器上形成电极，所说的片状石墨颗粒在电流收集器的平面方向定向排列。结果，由于锂进入石墨晶体的重复吸收和释放，在c轴方向上产生应变，导致电极的内部破坏。因此，所说的循环周期恶化，并且所说的快速充放电性能也趋于变差。

而且，在晶面方向具有大晶体尺寸的现有技术的石墨颗粒需要较长的时间进行锂的吸收和释放。此外，大纵横比的现有技术的片状石墨颗粒具有较大的比表面积。因此，所获得的锂二次电池在第一次循环中有较大的不可逆容量，并且这样的石墨颗粒对电流收集器的结合性差，从而需要大量的结合剂。如果对电流收集器的结合性不好，则电流收集效果不好并且放电容量、快速充放电性能和循环性能恶化。因此，希望开发一种石墨颗粒，在制作锂二次电池时，其快速充放电性能和循环性能优异，或者在第一次循环中的不可逆容量小且循环性能优异，或者在第一次循环中的不可逆容量小且能够改进快速充放电性能和循环性能。

本发明提供解决上述问题并适用于作为具有快速充放电性能和循环性能优异的锂二次电池的负极的石墨颗粒。

本发明还提供适用于作为第一次循环的可逆容量小且循环性能优异的锂二次电池的负极。

本发明还提供一种生产适用于作为锂二次电池的负极的石墨颗粒的方法，所说的二次电池快速充放电性能和循环性能优异，或者第一次循环的不可逆容量小且循环性能优异，或者第一次循环的不可逆容量小且快速充放电性能和循环性能优异。

本发明还提供一种适用于作为锂二次电池的负极的石墨糊料，所说的锂二次电池快速充放电性能和循环性能优异，或者第一次循环的不可逆容量小且循环性能优异，或者第一次循环的不可逆容量小且快速充放电性能和循环性能优异。

本发明还提供一种高容量的锂二次电池的负极，所说的锂二次电池快速充放电性能和循环性能优异，或者第一次循环的不可逆容量小且循环性能优异，或者第一次循环的不可逆容量小且快速充放电性能和循环性能优异，以及一种生产所说的负极的方法。

本发明还提供一种高容量的锂二次电池，所说的锂二次电池快速充放电性能和循环性能优异，或者第一次循环的不可逆容量小且循环性能优异，或者第一次循环的不可逆容量小且快速充放电性能和循环性能优异。

本发明的石墨颗粒具有下列特征(1)～(6)。

(1)把多个平板形状的颗粒组合或结合在一起，使得每个平板形状的颗粒的定向排列的晶面相互之间不平行所获得的石墨颗粒。

(2)所说的石墨颗粒纵横比为5或更小的石墨颗粒。

(3)其比表面积为8m²/g或更小的石墨颗粒。

(4)在晶体的c轴方向(厚度方向)上的晶体尺寸为500埃或更大，在晶面方向上的尺寸为1,000埃或更小的石墨颗粒，这两个尺寸通过X射线宽角衍射测定。

(5)以石墨颗粒的重量为基准，尺寸在10²～10⁶埃的气孔体积为0.4～2.0cc/g。