[发明专利]电池用碳黑、电极用导电性组合物、电池用电极及电池

说明书

提供一种电池用碳黑，其具有优良的分散性、电子传导性及抗氧化性。此外，还提供使用此电池用碳黑而制造的低粘度的电极用导电性组合物、使用此电极用导电性组合物而制造的低极板阻抗的电池用电极、及具有高能量密度、高输出特性、高周期特性的电池。BET比表面积为50～220m²/g、且微晶粒径(La)为且根据热解吸气体分析法(测定温度50℃～1200℃)测得的每单位表面积的CO₂离去分子数为8.0×10¹⁶～15×10¹⁶个/m²为特征的电池用碳黑，具有优良的分散性、电子传导性及抗氧化性，通过使用此电池用碳黑，可获得低粘度的电极用导电性组合物、低阻抗的电池用电极、及具有高输出特性、高周期特性的电池。

技术领域

本发明涉及电池用碳黑，以及使用此电池用碳黑的电极用导电性组合物、电池用电极及电池。

背景技术

由于环境和能源问题日益严重，人们一直在积极开发技术，以实现减少对化石燃料依赖的低碳社会。这种技术开发的例子包括混合动力电动汽车和电动汽车等低污染车辆的开发，太阳能发电和风力发电等自然能源发电和蓄电系统的开发，电力的有效供给，开发下一代输电网络以减少电力传输损失等。

这些技术共同需要的关键设备之一是电池，并且对于这种电池，需要高能量密度用于系统的小型化。此外，无论使用环境温度如何，都需要高输出特性以实现稳定的电力供应。此外，还需要能够耐受长期使用的良好周期特性等。因此，用具有更高能量密度，输出特性和周期特性的锂离子二次电池代替传统的铅酸电池，镍镉电池和镍氢电池正在迅速发展。

近年来，需要进一步提高锂离子二次电池的能量密度。因此，需要降低电极复合材料中导电剂的含量。例如，在数字设备等消费类电池中，据说正极复合材料中导电剂的含量通常为2质量％以下，更优选为1质量％以下。

由于这些原因，即使其添加量很小，作为导电剂的炭黑也需要具有充分的电子传导性。

然而，碳黑具有这样的结构，其中作为其共同结构，接近球形的1次粒子连接到珠子，并且这种结构称为Structure。通常，1次粒子直径越小，相同质量的导电剂中存在的电接点越多，并且电子传导性得到改善。而且，Structure连接越长，没有接触阻抗的电子传导距离越大，因此电子传导性得到改善。

另一方面，虽然具有小的1次粒子直径和长的Structure的碳黑具有优异的导电性，但是粒子之间的相互作用变大，因此难以分解并且容易聚集。因此，通常在制造电极时采用将活性物质、导电剂及粘着材料分散于水或有机溶剂中的电极用导电组合物涂布在金属箔的方法，然而，作为导电剂使用具有小的1次粒子直径和长的Structure的碳黑时，导电剂的凝聚物残留在电极用导电性组合物中，导致电极产生凹凸，并且电极用导电性组合物中的粘度太高而容易发生不能涂布等导电剂的分散缺陷。

为了克服这样的问题，例如，专利文献1提出在硬化和稀释分散的两个阶段中进行捏合。然而，不能保证对于如上所述的具有小的1次粒子直径和长的Structure的碳黑必然会产生充分的效果。

作为克服导电剂分散不良的手段，有添加聚乙烯吡咯烷酮型聚合物和非离子表面活性剂作为分散剂的方法(专利文献2)。然而，尽管专利文献2中描述的方法可以改善碳黑的分散缺陷，但是当含有所述分散剂的电极用作锂离子电池时，所述分散剂在4.45V以上的电压下经历氧化分解，存在电池容量降低的问题。另外，专利文献3提出、使碳黑的微晶粒径(La)处于的范围使其具有高导电性，但不具有充分的碳黑的分散性。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2012-59466号公报

【专利文献2】WO2012/014616号公报

【专利文献3】日本特表2015-509119号公报

发明内容