[发明专利]改性天然石墨颗粒及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质二次电池的负极用的改性天然石墨颗粒，特别涉及锂离子二次电池负极用的改性天然石墨颗粒。

本发明中，“负极活性物质”是指，构成非水系二次电池的负极的材料之一，是接受或释放带正电粒子(例如锂离子)的物质。将作为含有该负极活性物质以及粘合剂的混合物的负极合剂所形成的涂覆层形成于由导电性物质形成的集电体上，对该涂覆层进行压缩等成型加工，从而得到作为板状的负极构件的负极板。

本发明中，“改性天然石墨颗粒”是指，通过对由鳞片状石墨等天然石墨形成的颗粒施加用于调整其形状的处理而得到的颗粒。

本发明中，“炭质材料”是指将炭作为主要成分的材料，例如，通过将沥青等有机化合物加热、炭化而得到的材料。

背景技术

非水电解质二次电池的负极板是通过将至少由负极活性物质与粘合剂混合而成的负极合剂涂覆于集电体上而得到的。此处粘合剂有使负极活性物质彼此或使负极活性物质与集电体粘接的作用。在可以确保粘接性的范围内，期望粘合剂的利用效率高。作为负极活性物质，使用充电时可以吸纳锂离子等阳离子的材料。

将石墨材料作为负极活性物质使用的锂离子二次电池中，石墨材料的特性对电池性能有很大影响。石墨材料中有天然石墨与人造石墨。天然石墨便宜，即使施加后处理其成本也低，因此用于降低电池制造成本是适合的。

天然石墨中，鳞片状天然石墨以及鳞状天然石墨的表示结晶性的石墨化度高，作为负极活性物质的有望为较高的充放电容量。但是，由于这些天然石墨的颗粒呈现鳞片形状(板状)，因此具有存在向电极涂覆时发生取向、初次不可逆容量大、充填密度低的趋势等缺点。因此，为了得到高充放电容量，有必要进行鳞片形状的天然石墨颗粒的形状调整处理。

专利文献1以及非专利文献1中公开了：作为石墨颗粒的形状调整法，使用Mechano Fusion(注册商标)使颗粒形状为圆盘状的方法。专利文献2中公开了使用喷射式粉碎机使颗粒形状球形化的方法。专利文献3~4中公开了使用销棒粉碎机使颗粒形状球形化的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-169160号公报

专利文献2：日本特开平11-263612号公报

专利文献3：日本特开2003-238135号公报

专利文献4：日本特开2008-24588号公报

非专利文献

非专利文献1：大关、“炭素”、2005、No.217、p.99-103

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1以及非专利文献1中，所得的颗粒形状为圆盘状而非球状。另外，专利文献2~4中，所得颗粒形状为球状，但由于冲击而使颗粒表面变得粗糙。

本发明的目的在于提供使天然石墨颗粒的球形化以及表面平滑化成为可能、适宜于非水电解质二次电池的负极用材料的改性天然石墨颗粒。

用于解决问题的方案

本发明的一个实施方式的改性天然石墨颗粒的特征在于，具有0.93以上且1.0以下的圆形度以及相对于颗粒最长直径为1.5%以下的表面粗糙度。

此处，圆形度以及表面粗糙度用以下式表示。

(圆形度)=(与颗粒图像面积相同的圆的周长)/(颗粒图像的周长)

(表面粗糙度)={(颗粒半径的每1°的变化量的最大值)/(颗粒最长直径)}

与颗粒图像面积相同的圆的周长以及颗粒图像的周长通过对测量颗粒形状而得的颗粒图像进行图像处理而求得。

颗粒半径如下求得：将经形状测量的颗粒的颗粒最长径(颗粒最长直径)二等分的点定义为中心，求出从该中心到颗粒周围的各点的距离。颗粒半径的每1°的变化量为绝对值，其最大值是指，对于该颗粒的全周，所测量的每1°的变化量中的最大值。

上述改性天然石墨颗粒优选具有2.25g/cm³以上的真比重、1.0g/cm³以上且1.4g/cm³以下的振实密度以及20cm³/100g以上且50cm³/100g以下的亚麻仁油吸油量。

本发明的另一个实施方式的改性天然石墨颗粒具备上述改性天然石墨颗粒以及附着在该颗粒的表面的至少一部分上的炭质材料。

本发明中，作为另一个实施方式，还提供特征在于具有上述改性天然石墨颗粒的锂离子二次电池用的负极活性物质。