电容器用电极材料及其制造方法、以及双电层电容器的制造方法_2

文档序号:9732181阅读:来源:国知局
>[0053] 另外,在本发明中,一边进行上述热分解一边使树脂的一部分残留,因此,通过接 枝或吸附而固定于石墨或一次薄片化石墨的树脂的一部分残留。因此,与原来的石墨比表 面积相比,比表面积大幅度增加。另外,由于一部分树脂残留,因此,可W提高在粘合剂中的 分散性,从而减少粘合剂的量。并且,由于含有残留树脂,因此,尽管比表面积较大,但是飞 散性低,容易操作。
[0054] 上述石墨是指多种石墨締的叠层体。作为石墨,可W使用天然石墨、人造石墨、膨 胀石墨等。膨胀石墨与通常的石墨相比,石墨締层的层间距大。因此,容易被剥离。因此,使 用膨胀石墨的情况下,可W更进一步容易地得到薄片化石墨。
[0055] 就上述石墨而言,石墨締的叠层数为10万层W上~100万层左右,W利用肥T得到 的比表面积(BET比表面积)计具有35m 2/gW下的值。
[0056] 另一方面,在部分剥离型薄片化石墨中,石墨部分地被剥离而薄片化的部分中石 墨締的叠层数少。上述石墨发生薄片化的部分中石墨締的叠层数优选为1000层W下,更优 选为300层W下,进一步优选为100层W下。发生了薄片化的部分的石墨締叠层数少时,可W 更进一步提高与粘合剂树脂的相容性。
[0057] 另外,在部分剥离型薄片化石墨中,由于石墨締间的层间距离被扩展,因此,边缘 部分发生薄片化的部分中石墨締叠层数少,因此,利用肥T得到的比表面积(BET比表面积) 大。部分剥离型薄片化石墨的邸T比表面积优选为40mVgW上,更优选为eOmVgW上,进一步 优选为lOOmVgW上。另外,部分剥离型薄片化石墨的肥化k表面积优选为2500mVgW下。邸T 比表面积在上述范围内时,可W更进一步提高与粘合剂树脂的相容性。
[0058] 另外,在本发明中,作为原料,可W使用一次薄片化石墨取代石墨。一次薄片化石 墨是指含有大量通过剥离石墨而得到的薄片化石墨的物质。将一次薄片化石墨用作原料的 情况下,准备下列组合物:含有一次薄片化石墨和树脂,并使树脂接枝或吸附于一次薄片化 石墨而成。一次薄片化石墨是通过剥离石墨而得到的,因此,与石墨相比,其比表面积大即 可。
[0059] 需要说明的是,本说明书中,薄片化石墨是指对原来的石墨或一次薄片化石墨进 行剥离处理而得到的剥离后的石墨締叠层体,是指与原来的上述石墨或一次薄片化石墨相 比比表面积大的石墨締叠层体,或者是指原来的石墨或一次薄片化石墨的分解终点向低溫 化转移的石墨締叠层体。
[0060] 作为通过接枝或吸附而固定于石墨或一次薄片化石墨的树脂,没有特别限定,但 优选为自由基聚合性单体的聚合物。树脂既可W为多种自由基聚合性单体的共聚物,也可 W为1种自由基聚合性单体的单聚合物。
[0061] 作为使用的树脂的实例,可列举:聚丙二醇、聚甲基丙締酸缩水甘油醋、聚乙酸乙 締醋、聚下缩醒、聚丙締酸。优选可列举聚甲基丙締酸缩水甘油醋。使用聚甲基丙締酸缩水 甘油醋的情况下,可W更进一步增大部分剥离型薄片化石墨的比表面积。
[0062] 残留于树脂残留部分剥离型薄片化石墨中的树脂的量相对于部分剥离型薄片化 石墨100重量份优选为5重量份~450重量份。残留的树脂的量更优选为15重量份~350重量 份,进一步优选为25重量份~300重量份。通过将残留树脂的量调整为上述范围内,可W更 进一步增大树脂残留部分剥离型薄片化石墨的比表面积。
[0063] 就树脂残留部分剥离型薄片化石墨而言,在将按照下述的方法测得的亚甲蓝吸附 量(皿ol/g)设为y,将肥T比表面积(mVg)设为X的情况下,比值y/x为0.15W上,且邸T比表 面积优选为40m 2/gW上。比值y/x更优选为0.17W上,进一步优选为0.20W上。另外,BET比 表面积更优选为60m Vg W上,进一步优选为1 OOmVg W上。
[0064] 上述亚甲蓝吸附量基于浓度lOmg/L的亚甲蓝的甲醇溶液的吸光度、与向该亚甲蓝 的甲醇溶液添加树脂残留部分剥离型薄片化石墨并进行揽拌,然后,通过离屯、分离而得到 的上清液的吸光度之差进行测定。
[0065] 更详细而言,上述亚甲蓝吸附量用W下的方法求出。向浓度lOmg/L的亚甲蓝的甲 醇溶液中添加树脂残留部分剥离型薄片化石墨并进行揽拌。然后进行离屯、分离,观察得到 的上清液在最大吸收波长下的吸光度变化。亚甲蓝通过η共辆吸附于树脂残留部分剥离型 薄片化石墨中石墨締具有叠层状态的部分。另一方面,亚甲蓝通过光的照射而发出巧光。亚 甲蓝被石墨締吸附时,不发出巧光。即,巧光强度降低。因此,基于由上述上清液求出的巧光 强度相对于原来的亚甲蓝的巧光强度的降低量,可W求出亚甲蓝吸附量。
[0066] 另一方面,上述亚甲蓝吸附量与碳材料的比表面积存在关联。就目前公知的球状 的石墨粒子而言,将利用BET求出的比表面积(mVg)设为X、将上述亚甲蓝吸附量(皿ol/g) 设为y时,存在y^〇.13x的关系。其显示下述关系:比表面积越大,亚甲蓝吸附量越多。因此, 可W用亚甲蓝吸附量代替比表面积而成为指标。
[0067] 在本发明中,如上所述,构成本发明的电容器用电极材料的树脂残留部分剥离型 薄片化石墨的比值y/x优选为0.15W上。与此相对,就现有的球状的石墨粒子而言,比值y/x 为0.13。因此,比值y/x为0.15W上的情况下,与现有的球状的石墨具有相同的肥T比表面 积,并且亚甲蓝吸附量变多。即,该情况下,虽然在干燥状态下稍微凝缩,但是在甲醇中等湿 式状态下,与干燥状态相比,可W更进一步扩展石墨締的间距或石墨的间距。
[0068] 树脂残留部分剥离型薄片化石墨中的树脂的热分解开始溫度及热分解结束溫度 优选分别比复合化前的树脂的热分解开始溫度及热分解结束溫度高。需要说明的是,在本 发明中,热分解开始溫度及热分解结束溫度分别是指TGA测定依赖的分解开始溫度及分解 终点溫度。
[0069] 上述树脂残留部分剥离型薄片化石墨具有比较不易飞散的特征。认为运是因为, 如后所述,上述自由基聚合性单体聚合而成的聚合物(树脂)在热分解工序中残留而未被完 全地分解。即,认为树脂残留部分剥离型薄片化石墨中位于石墨締层间所夹住部分的树脂 被两侧的石墨締夹住,因此,在热分解溫度附近不会完全分解。因此,上述树脂残留部分剥 离型薄片化石墨容易操作。
[0070] 另外,上述树脂残留部分剥离型薄片化石墨的石墨締间的层间距离被扩展,比表 面积大。并且,本发明的上述树脂残留部分剥离型薄片化石墨为中屯、部分具有石墨结构、边 缘部分发生薄片化的结构。因此,与现有的薄片化石墨相比,容易操作。
[0071] 另外,由于本发明的上述树脂残留部分剥离型薄片化石墨含有树脂,因此,在其它 树脂中的分散性高。特别是其它树脂为与上述树脂残留部分剥离型薄片化石墨中所含树脂 的亲和性高的树脂时,上述树脂残留部分剥离型薄片化石墨在其它树脂中的分散性更进一 步提局。
[0072] (粘合剂树脂)
[0073] 作为上述粘合剂树脂,可W使用聚下缩醒、聚四氣乙締、苯乙締下二締橡胶、聚酷 亚胺树脂或、聚偏二氣乙締等氣类聚合物或水溶性的簇基甲基纤维素等。可W优选使用聚 四氣乙締。运是因为,使用聚四氣乙締的情况下,分散性或耐热性更进一步提高。
[0074] 关于上述粘合剂树脂的配合比例,优选相对于树脂残留部分剥离型薄片化石墨 100重量份调整为0.3~40重量份的范围,更优选为0.3~15重量份的范围。如果为该范围 内,则可W更进一步提高活性物质的容量。
[0075] [电容器用电极材料的制造方法]
[0076] 在本发明的电容器用电极材料的制造方法中,首先,对通过接枝或吸附使树脂固 定于石墨或一次薄片化石墨而得到的组合物中的树脂进行热分解,得到具有石墨局部地发 生了剥离的结构,且残留有一部分树脂的树脂残留部分剥离型薄片化石墨。然后,使上述树 脂残留部分剥离型薄片化石墨中含有粘合剂树脂和溶剂,并对电极材料赋形,得到电容器 用电极材料。
[0077] 上述电极材料的赋形优选通过用压延漉实现片材化后进行干燥来进行。除此之 夕h可W通过将由上述树脂残留部分剥离型薄片化石墨、粘合剂树脂和溶剂构成的涂敷液 涂敷于集电体,然后进行干燥来进行。作为上述溶剂,可W使用乙醇或N-甲基化咯烧酬 (NMP)、水等。
[0078] W下,对上述树脂残留部分剥离型薄片化石墨的制造方法进行详述。
[0079] (树脂残留部分剥离型薄片化石墨的制造方法)
[0080] 在上述树脂残留部分剥离型薄片化石墨的制造方法中,首先准备将树脂固定于石 墨或一次薄片化石墨的组合物。通过接枝或吸附进行树脂在石墨或薄片化石墨上的固定。 [0081 ]作为上述接枝的方法,可列举如下方法:准备混合物,其含有上述石墨或一次薄片 化石墨,并含有自由基聚合性单体,对混合物中的自由基聚合性单体进行聚合,由此混合物 中生成上述自由基聚合性单体聚合而成的聚合物,同时使该聚合物即树脂接枝于石墨或一 次薄片化石墨。
[0082] 作为上述自由基聚合性单体,可列举:丙二醇、甲基丙締酸缩水甘油醋、乙酸乙締 醋、下缩醒或丙締酸等。
[0083] 或者,通过预先将得到的聚合物在石墨或一次薄片化石墨的存在下加热至特定的 溫度范围,可W使通过对聚合物进行热分解而生成的聚合物自由基直接接枝于石墨或一次 薄片化石墨。
[0084] 作为上述吸附的方
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