[发明专利]电极材料的制造方法、电极材料及二次电池用电极

说明书

本发明为电极材料的制造方法，所述电极材料是电极活性物质被石墨烯材料被覆而成的，所述电极材料的制造方法包括下述静电吸附工序中的任一者：工序(1)使阳离子化剂静电吸附于电极活性物质，然后使石墨烯材料静电吸附于静电吸附有阳离子化剂的电极活性物质；及工序(2)使阳离子化剂静电吸附于石墨烯材料，然后使静电吸附有阳离子化剂的石墨烯材料静电吸附于电极活性物质。

技术领域

本发明涉及电极活性物质被石墨烯被覆而成的电极材料的制造方法、被石墨烯被覆而成的电极材料、及包含该电极材料的电极。

背景技术

锂离子电池是在容器内至少配置含有活性物质(其能可逆性地插入拔出锂离子)的正极和负极、以及将正极和负极隔开的隔膜、并且填充非水电解液而构成的。

正极是将含有锂电池用正极活性物质、导电助剂及粘结剂的正极糊料涂布于铝等金属箔集电体并进行成型而成的。作为现有的正极活性物质，经常使用尖晶石(spinel)型结构的锰酸锂(LiMn₂O₄)、岩盐型结构的锰酸锂(LiMnO₂)、钴酸锂(LiCoO₂)、镍酸锂(LiNiO₂)、用锰·钴对镍进行部分取代而得到的三元系(LiNi_xMn_yCo_1-x-yO₂)、用钴·铝对镍进行部分取代而得到的三元系(LiNi_xCo_yAl_1-x-yO₂)等锂与过渡金属形成的复合氧化物的粉体。

另一方面，负极是与正极同样地将含有活性物质、导电助剂及粘结剂的电极剂涂布于铜等金属箔集电体并进行成型而成的。通常，作为负极的活性物质，可使用金属锂、Li-Al合金、Li-Sn等锂合金、以Si、SiO、SiC、SiOC等作为基本构成元素的硅化合物、聚乙炔、聚吡咯等的掺杂有锂的导电性高分子、将锂离子掺入至晶体中而得到的层间化合物、天然石墨、人造石墨、硬碳等碳材料等。

目前已实用化的正极活性物质中，用Co原子和Al原子对镍酸锂(LiNiO₂)的一部分Ni原子进行取代而得到的LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂、用Mn原子和Co原子对一部分Ni原子进行取代而得到的三元系(LiMn_xNi_yCo_1-x-yO₂)(表示x＞0、y＞0、x+y＜1)在价格、特性、安全方面取得了均衡性，因此多使用这些正极活性物质。但是，即使在使用上述正极活性物质的情况下，重复使用、或者于高温使用等在严苛条件下使用时，依然存在容量劣化、内部电阻增加这样的电池劣化的问题。上述电池劣化的原因被认为是在活性物质表面引起电解液的分解反应、产生高电阻的劣化层。例如，使用LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂作为活性物质的情况下，重复使用电池、或者于高温使用时，在表面生成·沉积非活性的2价Ni、电子及离子传导性减少的情况多有报道。

另外，负极活性物质中，Si作为高容量负极受到瞩目，但重复使用电池、或者于高温使用时，活性物质与导电助剂的电子传导性的减少、在活性物质表面严重显现出由于电解液的分解反应导致的劣化的情况多有报道。

为了解决上述课题，正极活性物质中，为了抑制由于重复使用电池、或者高温使用导致的电池劣化，非专利文献1中公开了将Al₂O₃、AlPO₄、及LiAlO₂等绝缘层被覆于活性物质粒子表面的方法。另外，专利文献1、专利文献2及非专利文献2中公开了将氧化石墨烯与正极活性物质混合后进行还原的方法。

另外，负极活性物质中，为了抑制电池劣化，专利文献3中公开了将氧化石墨烯与Si微粒混合后、在还原气氛下于150℃至200℃加热的方法。