DE112011103395T5

DE112011103395T5 - Verfahren zum Herstellen eines Positivelektrodenaktivmaterials für eine Energiespeichervorrichtung und Energiespeichervorrichtung

Info

Publication number: DE112011103395T5
Application number: DE112011103395T
Authority: DE
Inventors: Takuya Miwa; Masaki YAMAKAJI; Kuniharu Nomoto; Takahiro Kawakami
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-08-14
Also published as: CN103140967A; JP5997890B2; TWI559601B; KR102545455B1; WO2012046791A1; US9490474B2; KR101983860B1; CN106229475B; JP2018129308A; US10164243B2; KR20190059997A; KR102406392B1; US20120088156A1; KR20220082096A; JP2020074315A; KR102183598B1; KR102083375B1; KR20200022550A; CN103140967B; JP2016197610A

Abstract

Eine Energiespeichervorrichtung mit hoher Kapazität pro Gewicht oder Volumen und ein Positivelektrodenaktivmaterial für die Energiespeichervorrichtung werden hergestellt. Eine Oberfläche eines Hauptmaterials des Positivelektrodenaktivmaterials für die Energiespeichervorrichtung wird mit zweidimensionalem Kohlenstoff beschichtet. Das Hauptmaterial des Positivelektrodenaktivmaterials wird mit einem hochleitfähigen Material beschichtet, das eine zweidimensional ausgedehnte Struktur hat und dessen Dicke zu ignorieren ist. Infolgedessen kann die Menge an Kohlenstoffbeschichtung verringert werden, und eine Energiespeichervorrichtung mit Kapazität, die theoretischer Kapazität nahe ist, kann erhalten werden, selbst wenn ein Leitfähigkeitsadditiv nicht verwendet wird oder die Menge des Leitfähigkeitsadditivs äußerst klein ist. Folglich können die Menge an Kohlenstoffbeschichtung in einer Positivelektrode und das Volumen des Leitfähigkeitsadditivs verringert werden, so dass das Volumen der Positivelektrode reduziert werden kann.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Positivelektrodenaktivmaterials für eine Energiespeichervorrichtung und eine Energiespeichervorrichtung.
Stand der Technik
Da das Interesse für die Umweltprobleme wächst, werden Energiespeichervorrichtungen wie z. B. Sekundärbatterien und elektrische Doppelschichtkondensatoren, die für Leistungsversorgung von Hybridfahrzeugen verwendet werden, aktiv entwickelt. Als die Energiespeichervorrichtungen erregen eine Lithium-Ionen-Batterie und ein Lithium-Ionen-Kondensator, die hohe Energieleistungsfähigkeit aufweisen, Aufmerksamkeit. Die Lithium-Ionen-Batterie, die kompakt ist aber viel Elektrizität speichern kann, ist schon an einem tragbaren Informationsendgerät wie z. B. einem Mobiltelefon oder einem Laptop montiert worden, und hat bei Miniaturisierung von Produkten genützt.
Die Sekundärbatterie und der elektrische Doppelschichtkondensator haben eine Struktur, bei der ein Elektrolyt zwischen einer Positivelektrode und einer Negativelektrode vorgesehen ist. Es ist bekannt, dass sowohl die Positivelektrode als auch die Negativelektrode einen Stromkollektor und ein Aktivmaterial, das über dem Stromkollektor vorgesehen ist, aufweisen. Beispielsweise wird bei einer Lithium-Ionen-Batterie ein Material, das zu Injektion und Extraktion von Lithiumionen geeignet ist, in jeder Elektrode als ein Aktivmaterial verwendet, und ein Elektrolyt ist zwischen den Elektroden vorgesehen.
Ein Lithiumoxid und dergleichen sind als ein Positivelektrodenaktivmaterial einer Lithium-Ionen-Batterie bekannt (siehe Patentdokument 1).
In dem Fall, in dem die Leitfähigkeit eines Positivelektrodenaktivmaterials nicht hinreichend ist, kann die Leitfähigkeit durch Beschichten des Positivelektrodenaktivmaterials mit Kohlenstoff, dessen Dicke ca. 5 nm bis 30 nm ist, erhöht werden. Dennoch wird dann, wenn das Positivelektrodenaktivmaterial mit Kohlenstoff beschichtet ist, der nicht zu Laden und Entladen beiträgt, die Kapazität pro Volumen und Gewicht einer hergestellten Energiespeichervorrichtung verringert. Auch in dem Fall, in dem ein Leitfähigkeitsadditiv vorgesehen ist, das einen Raum in dem Positivelektrodenaktivmaterial füllt und elektrische Leitung sicherstellt, wird die Kapazität verringert.
[Referenz]
[Patentdokument]

[Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-257894

Offenbarung der Erfindung
Ein Elektrofahrzeug hat niedrigere Umweltbelastung und niedrigere Brennstoffkosten beim Fahren als ein konventionelles Fahrzeug, bei dem fossiler Brennstoff wie z. B. Benzin verwendet wird. Jedoch ist das Gewicht einer Batterie, die bei dem Elektrofahrzeug gebraucht wird, ca. 300 kg bis 600 kg und viel schwerer als das Gewicht von Brennstoff für das konventionelle Fahrzeug, das ca. 20 kg bis 60 kg ist. Außerdem ist die Reichweite des Elektrofahrzeugs trotz eines solchen großen Unterschieds im Gewicht ca. ein fünftel bis ein drittel derjenigen des konventionellen Fahrzeugs pro äquivalentes Auftanken.
Angesichts der oben angegebenen Probleme ist es eine dringende Aufgabe, das Gewicht einer Batterie, die bei einem Elektrofahrzeug verwendet wird, zu verringern oder die Kapazität der Batterie zu erhöhen.
Demzufolge ist es eine Aufgabe, eine Energiespeichervorrichtung mit hoher Kapazität pro Gewicht oder Volumen herzustellen und ein Positivelektrodenaktivmaterial für die Energiespeichervorrichtung herzustellen.
Eine Oberfläche eines Hauptmaterials des Positivelektrodenaktivmaterials für die Energiespeichervorrichtung wird mit zweidimensionalem Kohlenstoff beschichtet.
Zweidimensionaler Kohlenstoff, der eins von Materialien mit einer zweidimensional ausgedehnte Struktur ist, wird durch Stapeln von 1 bis 10 Schichten von Graphen ausgebildet und hat eine Eigenschaft, die anders als diejenige einer allgemeinen Metallfolie oder dergleichen ist.
Graphen bedeutet eine Schicht aus einer Atomlage von Kohlenstoffmolekülen mit sp²-Bindungen.
Ein Merkmal von Graphen ist hohe Leitfähigkeit. Die Leitfähigkeit von Graphen ist 10⁶ S/cm oder höher und ist höher als diejenige von Silber. Zudem ist es bekannt, dass Graphen, das mit Alkalimetall oder Erdalkalimetall dotiert ist, hohe Leitfähigkeit aufweist.
Wenn zweidimensionaler Kohlenstoff für eine Energiespeichervorrichtung, in der Laden und Entladen durch Übertragung von Alkalimetallionen oder Erdalkalimetallionen durchgeführt werden, wie z. B. eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, verwendet wird, kann beispielsweise der zweidimensionale Kohlenstoff mit Alkalimetall oder Erdalkalimetall dotiert werden, ohne dass eine Dotierungsbehandlung besonders durchgeführt wird, damit die Leitfähigkeit unter Umständen verbessert wird.
Wie nachstehend beschrieben wird, wird das Hauptmaterial des Positivelektrodenaktivmaterials mit einem hochleitfähigen Material beschichtet, das eine zweidimensional ausgedehnte Struktur hat und dessen Dicke zu ignorieren ist. Infolgedessen kann die Menge an Kohlenstoffbeschichtung verringert werden, und eine Energiespeichervorrichtung mit Kapazität, die theoretischer Kapazität nahe ist, kann erhalten werden, selbst wenn kein Leitfähigkeitsadditiv verwendet wird oder die Menge des Leitfähigkeitsadditivs äußerst klein ist. Folglich können die Menge an Kohlenstoffbeschichtung in einer Positivelektrode und das Volumen des Leitfähigkeitsadditivs verringert werden, so dass das Volumen der Positivelektrode reduziert werden kann.
Die Leitfähigkeit von zweidimensionalem Kohlenstoff wird durch Stapeln von mehr Schichten von Graphen verbessert. Jedoch ist ein Stapel von 11 oder mehr Schichten von Graphen unvorteilhaft, weil er zu starke graphitische Eigenschaften aufweist. Ferner hat der Stapel von 11 oder mehr Schichten von Graphen eine nicht zu ignorierende Dicke. Es sei angemerkt, dass die Dicke einer Schicht von Graphen 0,34 nm ist. Das heißt, dass die Gesamtdicke des zweidimensionalen Kohlenstoffs größer als oder gleich 0,34 nm und kleiner als oder gleich 3,4 nm ist.
Hier kann als das Hauptmaterial des Positivelektrodenaktivmaterials Lithiumeisenphosphat (LiFePO₄), Lithiumnickelphosphat (LiNiPO₄), Lithiumkobaltphosphat (LiCoPO₄) oder Lithiummanganphosphat (LiMnPO₄) verwendet werden.
Alternativ kann als das Hauptmaterial des Positivelektrodenaktivmaterials Li₂FeSiO₄ oder Li₂MnSiO₄ verwendet werden.
Das Hauptmaterial des Positivelektrodenaktivmaterials hat bevorzugt einen kleinen Teilchendurchmesser. Wenn der Teilchendurchmesser des Hauptmaterials des Positivelektrodenaktivmaterials klein ist, kann der Oberflächenbereich des Positivelektrodenaktivmaterials vergrößert werden und Lade- und Entladeeigenschaften können verbessert werden.
Andererseits ist dann, wenn der Teilchendurchmesser des Hauptmaterials des Positivelektrodenaktivmaterials verkleinert wird, die Dicke von Kohlenstoff, mit dem das Hauptmaterial des Positivelektrodenaktivmaterials beschichtet wird, nicht zu ignorieren. Beispielsweise ist dann, wenn der Teilchendurchmesser des Hauptmaterials des Positivelektrodenaktivmaterials 50 nm ist und das Hauptmaterial des Positivelektrodenaktivmaterials mit Kohlenstoff mit einer Dicke von 5 nm beschichtet wird, der Gesamtteilchendurchmesser 60 nm, der 1,2-mal so groß wie der Teilchendurchmesser des Hauptmaterials des Positivelektrodenaktivmaterials ist.
Nun wird der Fall betrachtet, in dem das Hauptmaterial des Positivelektrodenaktivmaterials mit hauchdünnem zweidimensionalem Kohlenstoff, der hohe Leitfähigkeit aufweist, beschichtet wird. Beispielsweise ist in dem Fall einer Schicht von Graphen die Dicke z. B. 0,34 nm; somit wird der Teilchendurchmesser des Hauptmaterials des Positivelektrodenaktivmaterials nur um 0,68 nm erhöht. Man sieht, dass das Volumen und das Gewicht der Positivelektrode nicht so viel erhöht werden.
Wie oben beschrieben worden ist, wird das Hauptmaterial des Positivelektrodenaktivmaterials vorzugsweise mit zweidimensionalem Kohlenstoff zur Verringerung des Teilchendurchmessers beschichtet.
Die Oberfläche des Hauptmaterials des Positivelektrodenaktivmaterials für die Energiespeichervorrichtung wird mit zweidimensionalem Kohlenstoff beschichtet, wodurch die Menge an Kohlenstoffbeschichtung in dem Volumen der Positivelektrode verringert werden kann und das Volumen des Leitfähigkeitsadditivs reduziert werden kann. Dementsprechend können das Volumen und das Gewicht der Positivelektrode verkleinert werden.
Ferner wird der Teilchendurchmesser des Hauptmaterials des Positivelektrodenaktivmaterials verringert und die Oberfläche des Hauptmaterials des Positivelektrodenaktivmaterials für die Energiespeichervorrichtung wird mit zweidimensionalem Kohlenstoff beschichtet, damit Lade- und Entladeeigenschaften der Energiespeichervorrichtung verbessert werden können. Infolgedessen können das Volumen und das Gewicht der Positivelektrode erheblicher verringert werden.
Folglich kann die Energiespeichervorrichtung, die unter Verwendung des vorstehenden Positivelektrodenaktivmaterials hergestellt wird, gute Lade- und Entladeeigeschaften und hohe Kapazität pro Volumen und Gewicht aufweisen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bei den begleitenden Zeichnungen:
1 ist ein Ablaufdiagramm, das Herstellung eines Positivelektrodenaktivmaterials zeigt;
2A und 2B sind jeweils eine Querschnittansicht, die einen Oberflächenzustand eines Positivelektrodenaktivmaterials zeigt;
3 zeigt eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie;
4 zeigt eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie;
5A und 5B zeigen Beispiele für Anwendung auf elektronische Geräte; und
6 zeigt ein Beispiel für Anwendung auf ein Elektrofahrzeug.
Beste Art zum Ausführen der Erfindung
Nun werden anhand der begleitenden Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die folgende Beschreibung beschränkt, und es wird leicht von einem Fachmann verstanden, dass Modi und Details davon auf verschiedene Weisen geändert werden können. Dementsprechend wird die vorliegende Erfindung nicht als durch die Beschreibung der Ausführungsformen beschränkt angesehen werden. Beim Beschreiben von Strukturen der Erfindung anhand der Zeichnungen werden für die gleichen Teile in verschiedenen Zeichnungen dieselben Bezugszeichen verwendet. Es sei angemerkt, dass dasselbe Schraffurmuster bei ähnlichen Teilen verwendet wird und dass die ähnlichen Teile in einigen Fällen nicht eigens mit Bezugszeichen bezeichnet werden.
Es sei angemerkt, dass die Ordinalzahlen, wie z. B. „erst und „zweit” in dieser Beschreibung der Einfachheit halber verwendet sind und nicht die Reihe von Schritten oder die Reihe der gestapelten Schichten bezeichnen. Außerdem bezeichnen die Ordinalzahlen in dieser Beschreibung keine besonderen Namen, die die Erfindung bestimmen.
[Ausführungsform 1]
Bei dieser Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen eines Positivelektrodenaktivmaterials für eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, unter Verwendung von 1 beschrieben.
Als ein Hauptmaterial des Positivelektrodenaktivmaterials kann LiFePO₄, LiNiPO₄, LiCoPO₄, LiMnPO₄, Li₂FeSiO₄ oder Li₂MnSiO₄ verwendet werden.
Beispielsweise werden in dem Fall der Verwendung von LiFePO₄ als das Hauptmaterial des Positivelektrodenaktivmaterials Li₂CO₃, FeC₂O₄·2H₂O und NH₄H₂PO₄, die Rohmaterialien sind, mit einem organischen Lösungsmittel (wie z. B. Aceton) gemischt, werden mittels einer Kugelmühle fein zerrieben, und werden gleichmäßig gemischt (Schritt S11). Danach wird die Mischung der Rohmaterialien gepresst und in Pellets modelliert (Schritt S12), und erstes Backen wird durchgeführt (Schritt S13). Das erste Backen kann beispielsweise bei einer Temperatur von 250°C bis 450°C für 1 Stunde bis 48 Stunden in einer inerten Atmosphäre (wie z. B. einer Stickstoffatmosphäre oder einer Edelgasatmosphäre), in einer reduzierenden Atmosphäre (wie z. B. einer Wasserstoffatmosphäre) oder unter Unterdruck durchgeführt werden. Durch das erste Backen wird die Mischung der Rohmaterialien reagiert, und ein Reaktionsprodukt wird erzeugt, das aus in Größe einigermaßen gleichmäßigen Körnern gebildet wird. Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung Unterdruck einen Druck von 10 Pa oder niedriger bedeutet.
Als Nächstes werden die Pellets der Mischung der Rohmaterialien zerrieben (Schritt S14), und Graphenoxid und die zerriebene Mischung der Rohmaterialien werden in Aceton mittels einer Kugelmühle gemischt (Schritt S15). Zu dieser Zeit wird dann, je kleiner die Größe der Mischung der Rohmaterialien ist, desto kleiner der Teilchendurchmesser eines später erhaltenen Positivelektrodenaktivmaterials. Hierbei wird die Vorbereitung so durchgeführt, dass der Teilchendurchmesser des Positivelektrodenaktivmaterials 50 nm oder kleiner ist. Anschließend wird die Mischung, die Graphenoxid enthält, gepresst und in Pellets modelliert (Schritt S16), und zweites Backen wird durchgeführt (Schritt S17). Das zweite Backen wird beispielsweise in einer inerten Atmosphäre, die kein Oxidationsgas wie z. B. Sauerstoff aufweist, durchgeführt. Das zweite Backen wird vorzugsweise in einer reduzierenden Atmosphäre oder unter Unterdruck durchgeführt. Zu dieser Zeit kann die Temperatur 500°C bis 800°C sein, und die Behandlungszeit kann 1 Stunde bis 48 Stunden sein. Durch das zweite Backen wird Reaktion der Mischung der Rohmaterialien vollendet, so dass partikelförmiges LiFePO₄ mit wenigen Kristallverzerrungen erhalten wird und Graphenoxid reduziert wird. Folglich können die LiFePO₄-Teilchen mit zweidimensionalem Kohlenstoff, der aus Graphen gebildet ist, beschichtet werden. Es sei angemerkt, dass dann, wenn der Anteil an gemischtem Graphenoxid vergrößert wird, ein Stapel von Graphenschichten dicker wird. Der Anteil an gemischtem Graphenoxid kann so bestimmt werden, dass die Anzahl von Graphenschichten 1 bis 10 ist. Hier wird dann, wenn das zweite Backen durchgeführt wird, ohne dass das erste Backen durchgeführt wird, der Teilchendurchmesser des LiFePO₄-Teilchens in einigen Fällen zu groß.
Dann werden die Pellets, die dem zweiten Backen unterzogen worden sind, zerrieben (Schritt S18), und ein Positivelektrodenaktivmaterial wird erhalten.
Graphenoxid kann durch Trennung einer Schicht von Graphitoxid ausgebildet werden. Beispielsweise kann Graphitoxid durch ein bekanntes Verfahren, das ein modifiziertes Hummers-Verfahren genannt wird, ausgebildet werden. Es ist unnötig zu erwähnen, dass ein Verfahren zum Ausbilden von Graphitoxid nicht darauf beschränkt ist, und ein bekanntes Verfahren wie z. B. ein Brodie-Verfahren oder ein Staudenmaier-Verfahren kann beispielsweise verwendet werden. Das modifizierte Hummers-Verfahren ist ein Verfahren, bei dem Graphit unter Verwendung von konzentrierter Schwefelsäure und Kaliumpermanganat oxidiert wird. Hierbei ist das Brodie-Verfahren ein Verfahren, bei dem Graphit unter Verwendung von Salpetersäure und Kaliumchlorat oxidiert wird. Das Staudenmaier-Verfahren ist ein Verfahren, bei dem Graphit unter Verwendung von Salpetersäure, Schwefelsäure und Kaliumchlorat oxidiert wird. Ein Beispiel für ein Verfahren zum Ausbilden von Graphitoxid durch das modifizierte Hummers-Verfahren und ein Beispiel für ein Verfahren zum Ausbilden von Graphenoxid werden nachstehend beschrieben. Es sei angemerkt, dass bezüglich des modifizierten Hummers-Verfahrens auf Graphene: Functions and Applications (Graphen: Funktionen und Anwendungen) (S. 171–172), das im Juli 2009 von CMC Publishing Co., Ltd. veröffentlicht wurde, Bezug genommen wird.
Zuerst wird einkristallines Graphitpulver in konzentrierte Schwefelsäure gegeben, und gerührt, während es mit Eis gekühlt wird. Als Nächstes wird Kaliumpermanganat langsam zugesetzt, und Rühren wird durchgeführt, damit Reaktion bei 35°C für 30 Minuten verursacht wird. Dann wird reines Wasser langsam in einer kleinen Menge zugesetzt, so dass Reaktion bei 98°C für 15 Minuten fortgesetzt wird. Danach werden, um die Reaktion anzuhalten, reines Wasser und Wasserstoffperoxid zugesetzt, und eine Filtrierung wird durchgeführt, so dass Graphitoxid als ein Reaktionsprodukt erhalten wird. Das Graphitoxid wird mit 5% verdünnter Salzsäure und reinem Wasser gereinigt, getrocknet, und dann in reinem Wasser mit einer Konzentration von 0,2 mg/ml gelöst. Eine Ultraschalwelle wird an die erhaltene Lösung für 60 Minuten angelegt, und die Lösung wird einer Zentrifugation mit 3000 rpm für 30 Minuten unterzogen. Eine hier erhaltene überstehende Flüssigkeit ist eine wässrige Lösung mit darin verteiltem Graphenoxid. Es sei angemerkt, dass Graphenoxid durch Anlegen einer Ultraschalwelle an Graphitoxid und Trennen von Schichten erhalten werden kann. Graphitoxid hat eine größere Lücke zwischen Schichten als Graphit und wird somit leichter getrennt werden.
Bei dieser Ausführungsform werden Reduktion von Graphenoxid und Synthese des Hauptmaterials des Positivelektrodenaktivmaterials zur gleichen Zeit durchgeführt, was zu einem Vorteil, d. h. Verkürzung des Prozesses führt. Es sei angemerkt, dass Graphen statt Graphenoxids verwendet werden kann.
Ein Leitfähigkeitsadditiv kann in das erhaltene Positivelektrodenaktivmaterial gemischt werden, und die Mischung kann als ein Positivelektrodenaktivmaterial verwendet werden. Das Leitfähigkeitsadditiv macht 1 Gew.-% oder weniger des gesamten Positivelektrodenaktivmaterials aus. Mit dem kleineren Anteil des Leitfähigkeitsadditivs können das Volumen und das Gewicht eines erhaltenen Positivelektrodenaktivmaterials verringert werden. Infolgedessen ist es zu bevorzugen, dass kein Leitfähigkeitsadditiv enthalten ist.
Als das Leitfähigkeitsadditiv kann ein Material verwendet werden, das selbst ein Elektronenleiter ist und keine chemische Reaktion mit anderen Materialien in einer Batterievorrichtung verursacht. Als das Leitfähigkeitsadditiv kann beispielsweise ein auf Kohlenstoff basiertes Material wie z. B. Graphit, Kohlenstofffaser, Ruß, Acetylenruß oder VGCF (vapor grown carbon fiber, eingetragenes Warenzeichen); ein Metallmaterial wie z. B. Kupfer, Nickel, Aluminium oder Silber; oder Pulver, Faser oder dergleichen einer Mischung davon verwendet werden. Das Leitfähigkeitsadditiv ist ein Material, das die Fortbewegung von Ladungsträgern zwischen Teilchen eines Aktivmaterials fördert. Das Leitfähigkeitsadditiv füllt einen Raum zwischen den Teilchen des Aktivmaterials und stellt elektrische Leitung sicher.
In dem Fall, in dem LiNiPO₄ als das Hauptmaterial des Positivelektrodenaktivmaterials ausgebildet wird, werden Li₂CO₃, NiO und NH₄H₂PO₄ als Rohmaterialien verwendet. In dem Fall, in dem LiCoPO₄ ausgebildet wird, werden Li₂CO₃, CoO und (NH₄)₂HPO₄ als Rohmaterialien verwendet. In dem Fall, in dem LiMnPO₄ ausgebildet wird, werden Li₂CO₃, MnCO₃ und NH₄H₂PO₄ als Rohmaterialien verwendet. In dem Fall, in dem Li₂FeSiO₄ ausgebildet wird, werden Li₂SiO₃ und FeC₂O₄·2H₂O als Rohmaterialien verwendet. In dem Fall, in dem Li₂MnSiO₄ ausgebildet wird, werden Li₂SiO₃ und MnC₂O₄ als Rohmaterialien verwendet. Es sei angemerkt, dass die hierbei angegebenen Rohmaterialien Beispiele sind, und ein Rohmaterial für das Hauptmaterial des Positivelektrodenaktivmaterials nicht auf die vorstehenden Rohmaterialien beschränkt ist.
Durch die vorstehenden Schritte kann ein hochleitfähiges Positivelektrodenaktivmaterial, das mit zweidimensionalem Kohlenstoff beschichtet ist, erhalten werden.
Ein Beispiel für eine Querschnittform des Positivelektrodenaktivmaterials, das bei dieser Ausführungsform erhalten worden ist, wird unter Verwendung von 2A und 2B beschrieben. Es sei angemerkt, dass 2A eine Querschnittansicht eines Teils einer Oberfläche des Positivelektrodenaktivmaterials ist. 2B ist eine vergrößerte Ansicht einer Schicht von Graphen.
In 2A weist das Positivelektrodenaktivmaterial ein Hauptmaterial 100 des Positivelektrodenaktivmaterials und Graphen 102 auf.
Das Graphen 102 hat einen Winkel θ in Bezug auf eine Oberfläche des Hauptmaterials 100 des Positivelektrodenaktivmaterials (siehe 2B). Der Winkel θ ist größer als oder gleich 0° und kleiner als 90°, bevorzugt größer als oder gleich 0° und kleiner als 30°, stärker bevorzugt größer als oder gleich 0° und kleiner als 10°, noch stärker bevorzugt größer als oder gleich 0° und kleiner als 3°. Die Leitfähigkeit von Graphen ist hoch in der zweidimensionalen Richtung. Dementsprechend wird dann, je kleiner der Winkel θ des Graphens 102 ist und je größer die Fläche des Graphens 102 ist, desto höher die Leitfähigkeit der Oberfläche des Positivelektrodenaktivmaterials. Zum anderen ist die Leitfähigkeit von Graphen niedrig in der Richtung, wo sich Schichten davon überlappen (der Richtung, die zu einer Oberfläche von Graphen senkrecht ist).
In 2A und 2B ist das Hauptmaterial 100 des Positivelektrodenaktivmaterials mit dem Graphen 102 mit einem gleichmäßigen Winkel beschichtet. Jedoch kann der Winkel θ des Graphens 102 verschiedener Schichten von Graphen unterschiedlich sein und ist nicht notwendigerweise gleichmäßig. Außerdem kann es ein Gebiet gegeben, wo sich das Graphen 102 nicht über dem Hauptmaterial 100 des Positivelektrodenaktivmaterials befindet.
Ein Lithiumion kann, in der Richtung, die zu der Oberfläche von Graphen senkrecht ist, das Graphen selbst nicht passieren, aber kann sich durch eine Lücke zwischen Schichten von Graphen fortbewegen. Somit ist Graphen derart vorgesehen, dass es etwas geneigt ist, wodurch eine Behinderung eines Austauschs von Lithiumionen vermieden werden kann.
Gemäß dieser Ausführungsform kann ein Positivelektrodenaktivmaterial, das hinreichende Leitfähigkeit aufweist, hergestellt werden, auch wenn ein Leitfähigkeitsadditiv nicht verwendet wird oder die Menge des Leitfähigkeitsadditivs äußerst klein ist. Folglich kann ein Positivelektrodenaktivmaterial für eine Energiespeichervorrichtung mit hoher Kapazität pro Gewicht oder Volumen hergestellt werden.
Es sei angemerkt, dass diese Ausführungsform soweit angemessen mit einer der anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann.
[Ausführungsform 2]
Bei dieser Ausführungsform wird eine Energiespeichervorrichtung, bei der das durch das Herstellungsverfahren bei der Ausführungsform 1 erhaltene Positivelektrodenaktivmaterial verwendet wird, unter Verwendung einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie als ein Beispiel beschrieben. Die schematische Struktur der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie wird anhand von 3 beschrieben.
Eine Beschreibung wird nachstehend anhand von 3 gegeben. 3 zeigt schematisch die Struktur einer Sekundärbatterie vom Knopfzellentyp. Ein Schlamm, das durch Mischen eines Bindemittels in das bei der Ausführungsform 1 beschriebene Positivelektrodenaktivmaterial ausgebildet wird, wird auf einen Positivelektrodenstromkollektor 228 aufgebracht, modelliert und dann getrocknet, damit ein Positivelektrodenaktivmaterial 230 ausgebildet wird. Als ein Material für den Positivelektrodenstromkollektor 228 wird Aluminium bevorzugt verwendet.
Als das Bindemittel können ein Polysaccharid, ein thermoplastisches Harz, ein Polymer mit Gummielastizität und dergleichen angegeben werden. Beispiele dafür umfassen: Stärke, Polyvinylalkohol, Carboxymethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, regenerierte Cellulose, Diacetylcellulose, Polyvinylchlorid, Polyvinylpyrrolidon, Polytetrafluoroethylen, Polyvinylidenfluorid, Polyethylen, Polypropylen, Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM), sulfoniertes EPDM, Styren-Butadien-Kautschuk, Butadien-Kautschuk, Fluorkautschuk und Polyethylenoxid. Das Bindemittel macht größer als oder gleich 1 Gew.-% und kleiner als oder gleich 15 Gew.-% des gesamten Positivelektrodenaktivmaterials 230 aus.
Wie in 3 gezeigt ist, weist die Sekundärbatterie vom Knopfzellentyp eine Negativelektrode 204, eine Positivelektrode 232, einen Separator 210, eine Elektrolytlösung (nicht dargestellt), ein Gehäuse 206 und ein Gehäuse 244 auf. Darüber hinaus weist die Sekundärbatterie vom Knopfzellentyp einen ringförmigen Isolator 220, einen Abstandshalter 240 und eine Unterlegscheibe 242 auf. Als die Positivelektrode 232 wird die Elektrode verwendet, die durch den oben angegebenen Schritt bereitgestellt wird, bei dem der Positivelektrodenstromkollektor 228 mit dem Positivelektrodenaktivmaterial 230 versehen wird.
Eine Elektrolytlösung, in der LiPF₆ in einem gemischten Lösungsmittel aus Ethylencarbonat (EC) und Diethylcarbonat (DEC) gelöst ist, wird vorzugsweise verwendet; dennoch ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt.
Die Negativelektrode 204 weist ein Negativelektrodenaktivmaterial 202 über einem Negativelektrodenstromkollektor 200 auf. Als der Negativelektrodenstromkollektor 200 kann beispielsweise Kupfer verwendet werden. Als das Negativelektrodenaktivmaterial wird Graphit, Polyacen oder dergleichen verwendet. Das Negativelektrodenaktivmaterial 202 wird vorzugsweise unter Verwendung eines solchen Materials allein oder einer Mischung von dem Material und einem Bindemittel ausgebildet. Alternativ kann zweidimensionaler Kohlenstoff, der durch das bei der Ausführungsform 1 beschriebene Verfahren erhalten wird, als ein Material für das Negativelektrodenaktivmaterial verwendet werden.
Ein Isolator mit Poren (z. B., Polypropylen) kann für den Separator 210 verwendet werden. Alternativ kann ein Festelektrolyt, der Lithiumionen durchlassen kann, verwendet werden.
Das Gehäuse 206, das Gehäuse 244, der Abstandshalter 240 und die Unterlegscheibe 242, die je aus Metall (z. B., rostfreiem Stahl) ausgebildet sind, werden vorzugsweise verwendet. Das Gehäuse 206 und das Gehäuse 244 haben eine Funktion, die Negativelektrode 204 und die Positivelektrode 232 elektrisch mit dem Äußeren zu verbinden.
Die Negativelektrode 204, die Positivelektrode 232 und der Separator 210 werden in die Elektrolytlösung eingetaucht. Anschließend werden, wie in 3 gezeigt ist, die Negativelektrode 204, der Separator 210, der ringförmige Isolator 220, die Positivelektrode 232, der Abstandshalter 240, die Unterlegscheibe 242 und das Gehäuse 244 in dieser Reihenfolge derart gestapelt, dass das Gehäuse 206 am unteren Ende positioniert wird. Das Gehäuse 206 und das Gehäuse 244 werden einer Druckklebung unterzogen. Auf eine solche Weise wird die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie vom Knopfzellentyp hergestellt.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Positivelektrodenaktivmaterial verwendet, das hinreichende Leitfähigkeit aufweist, auch wenn ein Leitfähigkeitsadditiv nicht verwendet wird oder die Menge des Leitfähigkeitsadditivs äußerst klein ist. Folglich kann eine Energiespeichervorrichtung mit hoher Kapazität pro Gewicht oder Volumen hergestellt werden.
[Ausführungsform 3]
Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel für eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie beschrieben, die eine Energiespeichervorrichtung ist, die anders als diejenige bei der Ausführungsform 2 ist. Die schematische Struktur der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie ist in 4 dargestellt.
Bei der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, die in 4 gezeigt ist, sind eine Positivelektrode 302, eine Negativelektrode 307 und ein Separator 310 in einem Gehäuse 320 vorgesehen, das die Bestandteilen von dem Äußeren isoliert, und das Gehäuse 320 ist mit einer Elektrolytlösung 311 gefüllt. Außerdem ist der Separator 310 zwischen der Positivelektrode 302 und der Negativelektrode 307 vorgesehen.
Ein Positivelektrodenaktivmaterial 301 steht in Kontakt mit einem Positivelektrodenstromkollektor 300. Hierbei werden das Positivelektrodenaktivmaterial 301 und der Positivelektrodenstromkollektor 300, der mit dem Positivelektrodenaktivmaterial 301 versehen ist, gemeinsam als die Positivelektrode 302 bezeichnet.
Andererseits steht ein Negativelektrodenaktivmaterial 306 in Kontakt mit einem Negativelektrodenstromkollektor 305. Hierbei werden das Negativelektrodenaktivmaterial 306 und der Negativelektrodenstromkollektor 305, der mit dem Negativelektrodenaktivmaterial 306 versehen ist, gemeinsam als die Negativelektrode 307 bezeichnet.
Eine erste Elektrode 321 und eine zweite Elektrode 322 sind mit dem Positivelektrodenstromkollektor 300 bzw. dem Negativelektrodenstromkollektor 305 verbunden, und Laden und Entladen werden durch die erste Elektrode 321 und die zweite Elektrode 322 durchgeführt.
Überdies gibt es bestimmte Lücken zwischen dem Positivelektrodenaktivmaterial 301 und dem Separator 310 und zwischen dem Negativelektrodenaktivmaterial 306 und dem Separator 310. Jedoch ist die Struktur nicht darauf beschränkt; das Positivelektrodenaktivmaterial 301 kann in Kontakt mit dem Separator 310 stehen, und das Negativelektrodenaktivmaterial 306 kann in Kontakt mit dem Separator 310 stehen. Zudem kann die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie derart zu einem Zylinder gerollt werden, dass der Separator 310 zwischen der Positivelektrode 302 und der Negativelektrode 307 vorgesehen ist.
Der Positivelektrodenstromkollektor 300 kann eine Struktur aufweisen, die derjenigen des bei der Ausführungsform 2 beschriebenen Positivelektrodenstromkollektors 228 ähnlich ist.
Die Positivelektrode 302 wird durch Ausbilden des Positivelektrodenaktivmaterials 301 auf dem Positivelektrodenstromkollektor 300 wie folgt hergestellt: ein Schlamm, das durch Mischen eines Bindemittels in das bei der Ausführungsform 1 beschriebene Positivelektrodenaktivmaterial gebildet wird, wird mit einem Gießverfahren auf den Positivelektrodenstromkollektor 300 getropft und dünn ausgebreitet, und wird dann mit einer Rollenpressmaschine gepresst, damit die Dicke gleichmäßig wird; danach wird eine Vakuumtrocknung (bei einem Druck von 10 Pa oder niedriger) oder eine Wärmetrocknung (bei einer Temperatur von 70°C bis 280°C, bevorzugt 90°C bis 170°C) durchgeführt. Das Positivelektrodenaktivmaterial 301 kann ausgebildet werden, um eine Dicke aufzuweisen, mit der ein Riss oder Trennung nicht verursacht wird, nämlich größer als oder gleich 20 μm und kleiner als oder gleich 100 μm.
Der Negativelektrodenstromkollektor 305 und das Negativelektrodenaktivmaterial 306 können Strukturen aufweisen, die denjenigen des Negativelektrodenstromkollektors 200 bzw. des Negativelektrodenaktivmaterials 202 ähnlich sind.
Die Elektrolytlösung 311 kann der bei der Ausführungsform 2 beschriebenen Elektrolytlösung ähnlich sein.
Der Separator 310 kann eine Struktur aufweisen, die derjenigen des Separators 210 ähnlich ist.
Wenn Laden der vorstehenden Lithium-Ionen-Sekundärbatterie durchgeführt wird, wird ein Positivelektrodenanschluss mit der ersten Elektrode 321 verbunden, und ein Negativelektrodenanschluss wird mit der zweiten Elektrode 322 verbunden. Ein Elektron wird aus der Positivelektrode 302 durch die erste Elektrode 321 entnommen und in die Negativelektrode 307 durch die zweite Elektrode 322 übertragen. Zudem wird ein Lithiumion aus dem Positivelektrodenaktivmaterial in dem Positivelektrodenaktivmaterial 301 der Positivelektrode 302 eluiert, erreicht die Negativelektrode 307 durch den Separator 310 und wird in das Negativelektrodenaktivmaterial in dem Negativelektrodenaktivmaterial 306 aufgenommen. Das Lithiumion und das Elektron werden in diesem Gebiet gebunden und in das Negativelektrodenaktivmaterial 306 okkludiert. Zur gleichen Zeit wird in dem Positivelektrodenaktivmaterial 301 ein Elektron aus dem Positivelektrodenaktivmaterial freigesetzt, und Oxidationsreaktion von Übergangsmetall (wie z. B. Eisen, Mangan, Kobalt, Nickel oder Vanadium) in dem Positivelektrodenaktivmaterial erfolgt.
Beim Entladen setzt in der Negativelektrode 307 das Negativelektrodenaktivmaterial 306 Lithium als ein Ion frei, und ein Elektron wird in die zweite Elektrode 322 übertragen. Das Lithiumion fließt durch den Separator 310 durch, erreicht das Positivelektrodenaktivmaterial 301 und wird in das Positivelektrodenaktivmaterial in dem Positivelektrodenaktivmaterial 301 aufgenommen. Zu dieser Zeit erreicht auch ein Elektron aus der Negativelektrode 307 die Positivelektrode 302, und Reduktionsreaktion von dem Übergangsmetall (wie z. B. Eisen, Mangan, Kobalt, Nickel oder Vanadium) in dem Positivelektrodenaktivmaterial erfolgt.
Unter Verwendung des Verfahrens zum Herstellen des Positivelektrodenaktivmaterials, das bei der Ausführungsform 1 beschrieben worden ist, kann eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie mit hoher Kapazität pro Volumen und Gewicht hergestellt werden.
In dem Fall, in dem das Positivelektrodenaktivmaterial mit zweidimensionalem Kohlenstoff beschichtet wird, kann die zur Verbesserung der Leitfähigkeit erforderliche Dicke verringert werden; infolgedessen kann der Teilchendurchmesser des Positivelektrodenaktivmaterials kleiner als der bisherige Teilchendurchmesser gemacht werden, und eine Positivelektrode, in die Lithium leicht injiziert wird und aus der Lithium leicht extrahiert wird, kann hergestellt werden.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Positivelektrodenaktivmaterial verwendet, das hinreichende Leitfähigkeit aufweist, auch wenn ein Leitfähigkeitsadditiv nicht verwendet wird oder die Menge des Leitfähigkeitsadditivs äußerst klein ist. Folglich kann eine Energiespeichervorrichtung mit hoher Kapazität pro Gewicht oder Volumen hergestellt werden.
[Ausführungsform 4]
Bei dieser Ausführungsform werden Beispiele für Anwendung der Energiespeichervorrichtungen, die bei den Ausführungsformen 2 und 3 beschrieben worden sind, beschrieben.
Die Energiespeichervorrichtungen, die bei den Ausführungsformen 2 und 3 beschrieben worden sind, können in elektronischen Geräten verwendet werden, so beispielsweise Kameras wie z. B. Digitalkameras oder Videokameras, Digitalfotorahmen, Mobiltelefonen, tragbaren Spielgeräten, tragbaren Informationsendgeräten und Audio-Wiedergabegeräten. Des Weiteren können die Energiespeichervorrichtungen in Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb verwendet werden, wie z. B. Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Wartungsfahrzeugen, Wagen, Rollstühlen und Fahrrädern.
5A zeigt ein Beispiel für ein Mobiltelefon. In einem Mobiltelefon 410 ist ein Anzeigeabschnitt 412 in einem Gehäuse 411 eingebaut. Das Gehäuse 411 ist mit einem Bedienungsknopf 413, einem Bedienungsknopf 417, einem äußeren Verbindungsanschluss 414, einem Lautsprecher 415, einem Mikrofon 416 und dergleichen versehen.
5B zeigt ein Beispiel für ein E-Book-Lesegerät. Ein E-Book-Lesegerät 430 weist zwei Gehäuse, ein erstes Gehäuse 431 und ein zweites Gehäuse 433 auf, die durch ein Scharnier 432 miteinander verbunden sind. Die ersten und zweiten Gehäuse 431 und 433 können unter Verwendung des Scharniers 432 als eine Achse geöffnet und geschlossen werden. Ein erster Anzeigeabschnitt 435 und ein zweiter Anzeigeabschnitt 437 sind in dem ersten Gehäuse 431 bzw. dem zweiten Gehäuse 433 eingebaut. Außerdem ist das zweite Gehäuse 433 mit einem Bedienungsknopf 439, einem Netzschalter 443, einem Lautsprecher 441 und dergleichen versehen.
6 zeigt ein Beispiel für ein Elektrofahrzeug. Ein Elektrofahrzeug 450 ist mit einer Energiespeichervorrichtung 451 ausgestattet. Die Ausgabe von elektrischer Leistung der Energiespeichervorrichtung 451 wird von einer Steuerschaltung 453 gesteuert, und die elektrische Leistung wird einer Ansteuervorrichtung 457 zugeführt. Die Steuerschaltung 453 wird von einem Computer 455 gesteuert.
Die Ansteuervorrichtung 457 weist einen Elektromotor (einen Gleichstrommotor oder einen Wechselstrommotor) und, sofern erforderlich, einen Verbrennungsmotor auf. In dem Fall, in dem der Verbrennungsmotor eingebaut ist, sind der Verbrennungsmotor und der Elektromotor kombiniert. Der Computer 455 gibt aufgrund von Daten über einen Befehl (wie z. B. Beschleunigung oder Anhalten) von einem Fahrer des Elektrofahrzeugs 450 oder Daten über Bedingungen beim Fahren (wie z. B. Anstieg oder Abstieg) ein Steuersignal in die Steuerschaltung 453 aus. Die Steuerschaltung 453 reguliert die elektrische Energie, die von der Energiespeichervorrichtung 451 zugeführt wird, entsprechend dem Steuersignal des Computers 455, um die Ausgabe der Ansteuervorrichtung 457 zu steuern. In dem Fall, in dem der Wechselstrommotor montiert ist, ist ein Wechselrichter, der Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, eingebaut.
Die Energiespeichervorrichtung 451 kann durch äußere Leistungsversorgung geladen werden.
Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem das Fahrzeug mit elektrischem Antrieb ein Schienenfahrzeug ist, das Schienenfahrzeug durch Leistungsversorgung aus einem Luftkabel oder einer Leitschiene geladen werden kann.
Erläuterung der Bezugszeichen

100: Hauptmaterial eines Positivelektrodenaktivmaterials, 102: Graphen, 200: Negativelektrodenstromkollektor, 202: Negativelektrodenaktivmaterial, 204: Negativelektrode, 206: Gehäuse, 210: Separator, 228: Positivelektrodenstromkollektor, 230: Positivelektrodenaktivmaterial, 232: Positivelektrode, 240: Abstandhalter, 242: Unterlegscheibe, 244: Gehäuse, 300: Positivelektrodenstromkollektor, 301: Positivelektrodenaktivmaterial, 302: Positivelektrode, 305: Negativelektrodenstromkollektor, 306: Negativelektrodenaktivmaterial, 307: Negativelektrode, 310: Separator, 311: Elektrolytlösung, 320: Gehäuse, 321: erste Elektrode, 322: zweite Elektrode, 410: Mobiltelefon, 411: Gehäuse, 412: Anzeigeabschnitt, 413: Bedienungsknopf, 414: äußerer Verbindungsanschluss, 415: Lautsprecher, 416: Mikrofon, 417: Bedienungsknopf, 430: E-Book-Lesegerät, 431: Gehäuse, 432: Scharnier, 433: Gehäuse, 435: Anzeigeabschnitt, 437: Anzeigeabschnitt, 439: Bedienungsknopf, 441: Lautsprecher, 443: Netzschalter, 450: Elektrofahrzeug, 451: Energiespeichervorrichtung, 453: Steuerschaltung, 455: Computer, und 457: Ansteuervorrichtung.

Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2010-228602 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 8. Oktober 2010, deren gesamter Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenlegung gemacht ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2008-257894 [0005]
JP 2010-228602 [0087]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Functions and Applications (Graphen: Funktionen und Anwendungen) (S. 171–172), das im Juli 2009 von CMC Publishing Co., Ltd. [0039]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Positivelektrodenaktivmaterials für eine Energiespeichervorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Ausbilden einer Mischung durch Mischen von Rohmaterialien, die zu dem Positivelektrodenaktivmaterial werden, Durchführen eines ersten Backens der Mischung; Zerreiben der Mischung; Zusetzen eines Graphenoxids zu der zerriebenen Mischung; Durchführen eines zweiten Backens, um ein Reaktionsprodukt auszubilden und um das Graphenoxid zu reduzieren; und Beschichten einer Oberfläche des Reaktionsprodukts mit Graphen.
Verfahren zum Herstellen eines Positivelektrodenaktivmaterials für eine Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mischung vor dem ersten Backen zerrieben wird.
Verfahren zum Herstellen eines Positivelektrodenaktivmaterials für eine Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Dicke des Graphens größer als oder gleich 0,34 nm und kleiner als oder gleich 3,4 nm ist.
Verfahren zum Herstellen eines Positivelektrodenaktivmaterials für eine Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Teilchendurchmesser des Reaktionsprodukts kleiner als oder gleich 50 nm ist.
Verfahren zum Herstellen eines Positivelektrodenaktivmaterials für eine Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Reaktionsprodukt Lithiumeisenphosphat, Lithiumnickelphosphat, Lithiumkobaltphosphat oder Lithiummanganphosphat umfasst.
Verfahren zum Herstellen eines Positivelektrodenaktivmaterials für eine Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Backen in einer Atmosphäre von einem Edelgas, Stickstoff oder Wasserstoff oder unter Unterdruck durchgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Positivelektrodenaktivmaterials für eine Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Backen in einer Atmosphäre von einem Edelgas, Stickstoff oder Wasserstoff oder unter Unterdruck durchgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Positivelektrodenaktivmaterials für eine Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner einen Schritt von Zerreiben des Reaktionsprodukts nach dem zweiten Backen umfasst.
Energiespeichervorrichtung, die umfasst: eine Positivelektrode, die mit einem Aktivmaterial versehen ist; eine Negativelektrode; und einen Elektrolyt zwischen der Positivelektrode und der Negativelektrode, wobei das Aktivmaterial der Positivelektrode eine Mischung von einem Bindemittel, einem Lösungsmittel und einem Hauptmaterial des Positivelektrodenaktivmaterials umfasst, dessen Oberfläche mit Graphen beschichtet ist.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 9, wobei eine Gesamtdicke des Graphens größer als oder gleich 0,34 nm und kleiner als oder gleich 3,4 nm ist.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 9, wobei ein Teilchendurchmesser des Hauptmaterials des Positivelektrodenaktivmaterials kleiner als oder gleich 50 nm ist.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Hauptmaterial des Positivelektrodenaktivmaterials Lithiumeisenphosphat, Lithiumnickelphosphat, Lithiumkobaltphosphat oder Lithiummanganphosphat umfasst.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Positivelektrodenaktivmaterial ein Leitfähigkeitsadditiv umfasst, das 1 Gew.-% oder weniger des Positivelektrodenmaterials ausmacht.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Leitfähigkeitsadditiv Acetylenruß oder Ruß ist.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Positivelektrodenaktivmaterial kein Leitfähigkeitsadditiv enthält.