二次电池用导电材料及包含该导电材料的锂二次电池用电极的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及二次电池用导电材料及包含该导电材料的锂二次电池用电极。
【背景技术】
[0002]随着电子产品、电子设备、通信设备的小型化、轻量化及高性能化的急速发展，很大程度上需要改善用作这些产品的电源的锂二次电池的性能。
[0003]上述锂二次电池包括:正极及负极，包含电极活性物质、粘合剂及导电材料作为主要成分；隔膜，介于上述正极和负极之间；以及电解液。
[0004]此时，在上述负极的情况下，由于作为活性物质的碳类物质本身的传导度高，可以一并发挥作为导电材料的作用。但随着充放电的进行，负极活性物质与锂离子发生反应，存在使电子传导通路变得不稳定的情况，因此，为了对此进行补充，还需要包含额外的导电材料。
[0005]像这样，锂二次电池的基本性能大大取决于电极活性物质及导电材料等材料的特性。
[0006]尤其，导电材料发挥着改善电极活性物质之间或活性物质和集电体之间的导电性的作用，若这种导电材料的量不充分或无法正常执行其作用，就会增加电极活性物质中无法反应的部分，电池容量会降低。并且，对高速充放电特性、高速率充放电效率及初期充放电效率也会产生坏影响。
[0007]以往，使用了乙炔黑或碳黑等点型导电材料等作为这种导电材料，但因高速率放电特性和初期充放电效率等低而具有发生电极活性物质的损耗(loss)等的缺点。
[0008]因此，正急需研发能够改善充放电效率等的二次电池用导电材料。
【发明内容】
[0009]发明要解决的技术问题
[0010]本发明用于解决如上所述的问题，提供一种传导性改善效果卓越的锂二次电池用导电材料及其制备方法。
[0011]本发明提供包含上述导电材料的二次电池用电极。
[0012]并且，本发明还提供通过包含上述二次电池用电极来提高循环寿命特性的锂二次电池。
[0013]解决技术问题的手段
[0014]具体地，本发明提供一种包括涂敷沥青(pitch)的石墨烯片的二次电池用导电材料。
[0015]并且，本发明提供二次电池用导电材料的制备方法，包括:制备纯的石墨烯片的步骤；
[0016]将石墨烯片和煤系沥青相混合的步骤；以及
[0017]对上述混合物进行高温煅烧，来制备涂敷沥青的石墨烯片的步骤。
[0018]并且，本发明还提供二次电池用电极，包括集电体及涂敷于上述集电体上的电极活性物质层，上述电极活性物质层包含电极活性物质、上述本发明的二次电池用导电材料及粘合剂。
[0019]并且，本发明提供一种包含正极、负极、介于正极和负极之间的隔膜及电解液的锂二次电池，其中，包含本发明的负极作为上述负极的锂二次电池。
[0020]发明的效果
[0021]在本发明中，提供包括涂敷沥青的石墨烯片的电极作为导电材料，能够提供循环安全性及寿命特性得到改善的二次电池。
【附图说明】
[0022]本说明书所附的以下附图用于例示本发明的优选实施例，起到与上述的
【发明内容】
一同使本发明的技术思想更好地得到理解的作用，因此，本发明不应仅限于这些附图所记载的事项来解释。
[0023]图1为对本发明的二次电池用电极的制备方法进行说明的图。
[0024]图2为表示在本发明的实施例及比较例中制备的二次电池的基于循环数的容量测定结果的图表。
【具体实施方式】
[0025]以下，为了助于对本发明的理解，对本发明进行更详细的说明。此时，使用于本说明书及发明要求保护范围的术语或单词不应限定为通常的或词典上的意义来解释，而是应立足于发明人员为了以最佳的方法说明自己的发明而能够适当地定义术语的概念的原则，以符合本发明的技术思想的意义和概念来解释。
[0026]最近，为了改善制造锂二次电池时的活性物质之间或活性物质和集电体之间的导电性，进行着试图使用作为导电材料能表达自我容量，且因与活性物质及集电体之间的接触面大而电子的移动路径(path)大的石墨烯的研宄。但石墨烯与以往所使用的碳黑之类的点型导电材料相比，不仅传导性的改善效果不佳，而且由于露出很多面，因而与电解液之间的反应性也不高，具有降低二次电池的寿命特性的缺点。
[0027]为此，本发明提供通过改善上述石墨烯的缺点来提高传导性的二次电池用导电材料。
[0028]具体地，本发明一实施例提供包括涂敷沥青的石墨烯片的二次电池用导电材料。
[0029]此时，上述沥青油煤系沥青组成，以二次电池用导电材料的总重量为基准，包含约6至15重量百分比。在上述二次电池用导电材料中的沥青的含量为6%以下的情况下，石墨烯片的表面的边缘(edge)部分一部分露出，从而难以获得传导性的改善效果，在沥青的含量为15%以上的情况下，过量包含非晶质碳层，从而发生电极活性物质容量的降低加深的问题。具体地，以二次电池用导电材料的总重量为基准，可包含约10重量百分比的上述煤系沥青。
[0030]并且，优选地，在本发明的二次电池用导电材料中，上述石墨烯片为通过执行化学剥离过程从石墨中分离的单层的石墨烯片形态。[0031 ] 并且，上述煤系沥青可以为涂敷于石墨烯片的整个表面或一部分的形态。
[0032]并且，本发明一实施例提供二次电池用导电材料的制备方法，包括:
[0033]制备纯的石墨烯片的步骤；
[0034]将上述石墨烯片与煤系沥青相混合的步骤；
[0035]对上述混合物进行高温煅烧，来制备沥青涂敷的石墨烯片的步骤。
[0036]此时，在上述方法中，纯的石墨烯片利用以下常规方法来形成:由石墨中形成氧化石墨烯，并对石墨烯片进行剥离之后，使用还原剂来实现还原(参照J.Am.Chem.Soc.1958,80(6)，1339及Carbon 2007,45,1558)。其中，普通的氧化石墨烯片因本身的氧含量高而传导性低，因此，可包括在Ar/^的混合气体气氛下对这种从石墨中分离出的单层的石墨烯片实施热处理来除去石墨烯片所包含的氧的步骤。此时，上述热处理温度优选为约1100°C，但也能在低于1100°C的温度下实施。
[0037]在本发明的方法中，上述沥青涂敷层可以为涂敷于石墨烯片的整个表面或一部分的形态。
[0038]并且，上述高温煅烧的步骤可通过以下步骤来实施:在将石墨烯片和沥青相混合之后，在空气气氛下，在作为接近沥青的软化点的250°C温度下维持3小时，并且在氮气气氛下以2°C /分钟的速度使温度上升至1150°C之后，在1150°C温度下煅烧5小时来实现碳化。
[0039]另一方面，在上述石墨烯片的涂敷步骤中，除了沥青涂敷之外，可利用不会与电解液引起副反应的，在涂敷于活性物质的表面时通常所使用的涂敷材料、重油(heavy oil)等非晶质碳物质。
[0040]像这样，本发明在单层的石墨烯片上涂敷石油系沥青来使用为导电材料，从而减少以往所使用的石墨烯片的露出面积，由此，不仅能够防止与电解液之间的副反应，而且通过增加每面积的能量密度，从而能够提高传导性。尤其，在沥青涂敷的石墨烯片的情况下，由于能够一同执行导电材料兼活性物质的作用，因此，能够增加二次电池的能量密度，改善寿命特性。
[0041]并且，本发明优选的一实施例提供二次电池用电极，包括集电体及涂敷于上述集电体上的电极活性物质层，上述电极活性物质层包含电极活性物质11、本发明的导电材料13及粘合剂(未图示)(参照图1)。
[0042]此时，本发明的电极可以为正极或负极。
[0043]具体地，在本发明的二次电池用电极中，上述集电体只要是不会在该上述电池中弓丨发化学变化，又具有导电性的，就不受特殊限制，例如，可使用铜、不锈钢、销、镲、钛、焙烧炭、在铜或不锈钢的表面利用碳、镍、钛及银等进行表面