[发明专利]锂离子二次电池用正极的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池用正极及其制造方法。

背景技术

近年来，移动电话机、笔记本型个人计算机等便携式电子设备迅速普及，因此对作为其驱动电源的电池的小型化、大容量化的要求提高。作为用于便携式电子设备的电池，广泛地利用具有高能量密度、大容量等优点的锂离子二次电池。

锂离子二次电池包括：包含钴酸锂等活性物质的正极；由能够进行锂的吸留及释放的石墨等碳材料构成的负极；以及将由LiBF₄、LiPF₆等锂盐构成的电解质溶解在碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯等有机溶剂中的电解液。在这种电池中，通过锂离子在正极与负极之间移动进行充放电。

另外，为了使活性物质彼此粘结或者使活性物质与集电体粘结，使用粘结剂（也称为binder）。粘结剂是高分子有机化合物（polymer organic compound），其导电性显著较差。因此，当增加对活性物质使用粘结剂的量时，在电极中活性物质所占的比例降低，所以容量降低。于是，通过混合乙炔黑等导电助剂，提高导电性（参照专利文献1）。另外，当使用导电性低的活性物质时，有时通过使其微粒子化或进行碳包覆来提高导电性。

[专利文献1]日本专利申请公开2002-110162号公报。

但是，用作导电助剂的乙炔黑的平均粒径为几十nm至几百nm，即体积大的粒子，所以与活性物质的接触容易成为点接触。点接触导致接触电阻增大而电池的容量降低的问题。另外，当为了增加接触点而增加导电助剂的比例时，在电极中活性物质所占的比例降低。

另外，因为活性物质的粒子径越小粒子之间的凝聚力越强，所以活性物质难以与粘结剂或导电助剂均匀地混合。因此，产生活性物质粒子的密集的部分（活性物质粒子聚集的部分）和稀疏的部分，由此在不存在导电助剂的部分中，产生不能对容量作出贡献的活性物质。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的一个方式的目的之一是提供一种正极活性物质的填充量高且高密度化的锂离子二次电池用正极。另外，本发明的一个方式的目的之一是通过使用该正极，提供一种容量大且循环特性得到提高的锂离子二次电池。

根据本发明的一个方式的锂离子二次电池用正极的特征在于作为包含在正极活性物质层中的导电助剂使用石墨烯。

石墨烯包括单层的石墨烯或两层以上且一百层以下的多层石墨烯。单层的石墨烯是指具有sp²键的1原子层的碳分子片。

石墨烯在正极活性物质层中彼此重叠，以与多个正极活性物质粒子接触的方式分散。或者，也可以说在正极活性物质层中形成有基于石墨烯的网络。由此，维持多个正极活性物质粒子的结合。

另外，石墨烯是一边的长度为几μm的薄片。因此，通过正极活性物质与石墨烯之间的接触成为面接触，正极活性物质与石墨烯之间的接触电阻得到降低。另外，导电助剂彼此（石墨烯彼此）之间的接触也成为面接触，所以接触电阻得到降低。此外，因为不需要为了增加接触点而增加导电助剂，所以可以增加正极活性物质的比例。由此，通过降低正极活性物质层中的接触电阻且降低导电助剂所占的比例，可以提高在电极中正极活性物质所占的比例。因此，可以提高电池的容量。

根据本发明的一个方式的锂离子二次电池用正极通过以下所示的方法制造。

根据本发明的一个方式的锂离子二次电池用正极通过如下步骤制造：通过在将氧化石墨烯分散在分散介质中之后，添加正极活性物质并混炼来制造混合物；对混合物添加粘结剂并混炼来制造正极浆料；将正极浆料涂敷于正极集电体且使包含在正极浆料中的分散介质蒸发；然后对氧化石墨烯进行还原，在正极集电体上形成包含石墨烯的正极活性物质层。

在上述制造方法中，在还原气氛下对包含在正极浆料中的氧化石墨烯进行还原。由此，可以使包含在正极浆料中的残留的分散介质蒸发而对包含在正极浆料中的氧化石墨烯进行还原。或者，在上述制造方法中，也可以在减压下对正极浆料进行还原。通过该步骤也可以使包含在正极浆料中的分散介质蒸发而对包含在正极浆料中的氧化石墨烯进行还原。

另外，在上述制造方法中，通过当对混合物添加粘结剂并混炼时还添加分散介质，可以调整正极浆料的粘度。