炭黑、導(dǎo)電性樹脂組合物以及電極混合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及炭黑、以及含有該炭黑的導(dǎo)電性樹脂組合物和電極混合材料。 本申請(qǐng)基于2013年5月14日在日本申請(qǐng)的日本專利特愿2013-102327號(hào)、日本專利 特愿2013-102328號(hào)以及日本專利特愿2013-102329號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容引用于本文 中。
【背景技術(shù)】
[0002] 在作為電絕緣體的樹脂材料等中，出于賦予其導(dǎo)電性的目的，廣泛配混有炭黑。另 外，在電極材料、汽車用的導(dǎo)電性材料、半導(dǎo)體封裝體等各種各樣的領(lǐng)域中，廣泛使用通過 將炭黑配混于作為電絕緣體的熱塑性樹脂中，從而賦予其導(dǎo)電性的導(dǎo)電性樹脂組合物。為 了通過該導(dǎo)電性樹脂組合物而獲得具有優(yōu)異導(dǎo)電性的導(dǎo)電性物品，炭黑的導(dǎo)電性很是重 要。另外，作為電池的電極材料，例如列舉出如下的電極材料，即，具有集電體、以及在該集 電體上由包含復(fù)合金屬氧化物、導(dǎo)電材料以及粘合劑用樹脂的電極混合材料形成出的活性 物質(zhì)層的電極材料。作為該導(dǎo)電材料，廣泛應(yīng)用有炭黑。為了獲得優(yōu)異的電池性能，炭黑的 優(yōu)異的導(dǎo)電性賦予效果是重要的。 作為可獲得優(yōu)異導(dǎo)電性的炭黑，例如已知有以下所示的炭黑。 (i) 在將液狀烴（原料油）在爐內(nèi)在分子氧以及水蒸汽的存在下進(jìn)行部分氧化反應(yīng)而 在制造合成氣的同時(shí)獲得的、DBP吸油量為290~640cm3/100g的炭黑（例如，專利文獻(xiàn)1~ 4)〇 (ii) 在將液狀烴（原料油）在爐內(nèi)在分子氧以及水蒸汽的存在下進(jìn)行部分氧化反應(yīng)而 制造合成氣的同時(shí)獲得的、DBP吸油量為400cm3/100g以上、且比表面積為1000m2/g以上的 炭黑（例如，專利文獻(xiàn)5)。
[0003] 然而，具有高的DBP吸油量以及優(yōu)異的導(dǎo)電性賦予效果的上述炭黑，在溶劑等分 散介質(zhì)中的分散性差，難以在高分子材料等中均勻地進(jìn)行賦予。另外，在導(dǎo)電性樹脂組合物 中使用該炭黑時(shí)，則所制造的導(dǎo)電性物品的表面平滑性容易降低。另外，在電極混合材料中 使用該炭黑時(shí)，則容易發(fā)生內(nèi)部短路等故障。 另一方面，作為比表面積小并且在分散介質(zhì)中的分散性優(yōu)異的炭黑，已知有乙炔黑等。 然而，在使用乙炔黑等的情況下，導(dǎo)電性賦予效果低，不易獲得具有優(yōu)異導(dǎo)電性的導(dǎo)電性材 料。另外，在導(dǎo)電性樹脂組合物中使用乙炔黑等的情況下，在所制造的導(dǎo)電性物品中不易獲 得高的機(jī)械強(qiáng)度。另外，在電極混合材料中使用乙炔黑等的情況下，不易獲得充分的電池性 能。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利特開昭60-60912號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 :日本專利特開昭60-67564號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3 :日本專利特開昭60-88073號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)4 :日本專利特開昭60-152569號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)5 :日本專利特開昭60-197763號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明想要解決的課題
[0005] 本發(fā)明提供一種兼顧良好的分散性和導(dǎo)電性的炭黑。另外，本發(fā)明提供一種導(dǎo)電 性樹脂組合物，其可制造兼具高機(jī)械強(qiáng)度以及優(yōu)異的表面平滑性及導(dǎo)電性的導(dǎo)電性物品。 另外，本發(fā)明提供一種電極混合材料，其可制造不易發(fā)生內(nèi)部短路等故障并且獲得優(yōu)異的 電池性能的電極材料。 用于解決問題的方案
[0006] 本發(fā)明的炭黑滿足下述條件（1)~（3)。 (1)BET比表面積為350~650m2/g。 (2)DBP吸油量為 270 ~340cm3/100g。 (3) 通過JISK6217-6中記載的骨料粒徑的測(cè)定方法而測(cè)定的、D90徑（DJ相對(duì)于眾 數(shù)直徑（modediameter) (Dmcid)的比值D9Q/DmcidS1. 90 ~2. 20〇 本發(fā)明的導(dǎo)電性樹脂組合物含有上述炭黑以及樹脂。 本發(fā)明的電極混合材料含有上述炭黑、復(fù)合金屬氧化物、以及粘合劑用樹脂。 發(fā)明的效果
[0007] 本發(fā)明的炭黑可兼顧良好的分散性和導(dǎo)電性。另外，如果使用本發(fā)明的導(dǎo)電性樹 脂組合物，那么可制造兼具高的機(jī)械強(qiáng)度以及優(yōu)異的表面平滑性及導(dǎo)電性的導(dǎo)電性物品。 另外，如果使用本發(fā)明的電極混合材料，那么可制造不易發(fā)生內(nèi)部短路等故障并且獲得優(yōu) 異的電池性能的電極材料。
【附圖說明】
[0008] [圖1]用于說明眾數(shù)直徑Φ_)和D90徑（D9。）的求出方法的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009] [炭黑] 本發(fā)明的炭黑滿足下述條件（1)~（3)。滿足下述條件（1)~（3)的炭黑兼顧在分散 介質(zhì)中的良好的分散性和良好的導(dǎo)電性。另外，本發(fā)明的導(dǎo)電性樹脂組合物由于含有該炭 黑，因而成為可制造兼具高的機(jī)械強(qiáng)度以及優(yōu)異的表面平滑性及導(dǎo)電性的導(dǎo)電性物品的導(dǎo) 電性樹脂組合物。另外，本發(fā)明的電極混合材料由于含有該炭黑，因而可制造獲得優(yōu)異的電 池性能的電極材料。 (1)BET比表面積為350~650m2/g。 (2)DBP吸油量為 270 ~340cm3/100g。 (3) 通過JISK6217-6中記載的骨料粒徑的測(cè)定方法而測(cè)定的、D90徑（DJ相對(duì)于眾 數(shù)直徑（DMd)的比值09。/1^為1. 90~2. 20。
[0010] 本發(fā)明的炭黑的BET比表面積為350~650m2/g，優(yōu)選為350~550m2/g，更優(yōu)選為 350~500m2/g。如果炭黑的BET比表面積為下限值以上，那么在添加時(shí)容易獲得良好的導(dǎo) 電性。另外，在導(dǎo)電性樹脂組合物中添加該炭黑時(shí)，則導(dǎo)電性樹脂組合物的導(dǎo)電性變好，可 制造具有優(yōu)異導(dǎo)電性的導(dǎo)電性物品。另外，可制造具有高的機(jī)械強(qiáng)度的導(dǎo)電性物品。另外， 在電極混合材料中添加該炭黑時(shí)，則獲得優(yōu)異的電池性能。如果炭黑的BET比表面積為上 限值以下，那么在添加時(shí)容易獲得良好的分散性。另外，在導(dǎo)電性樹脂組合物中添加該炭黑 時(shí)，則炭黑在樹脂中的分散性變好，可制造具有優(yōu)異的表面平滑性的導(dǎo)電性物品。另外，在 電極混合材料中添加該炭黑時(shí)，則炭黑在電極混合材料中的分散性變好，在電極材料中不 易發(fā)生內(nèi)部短路等故障。 予以說明，炭黑的BET比表面積通過依照了ASTMD3037的方法而測(cè)定。
[0011] 本發(fā)明的炭黑是：由一次顆粒連接為葡萄串狀而成的連鎖體形成二次顆粒，由該 二次顆粒構(gòu)成的粉末。由于在該葡萄串狀連鎖體的空隙部分等處吸收DBP(鄰苯二甲酸二 正丁酯），因而DBP吸油量是炭黑所具有的重要指標(biāo)值。 本發(fā)明的炭黑的DBP吸油量為270~340cm3/100g，優(yōu)選為270~320cm3/100g，更優(yōu)選 為285~315cm3/100g。如果炭黑的DBP吸油量為下限值以上，那么在添加時(shí)容易獲得良好 的導(dǎo)電性。另外，在導(dǎo)電性樹脂組合物中添加該炭黑時(shí)，則在樹脂中炭黑高效地形成網(wǎng)絡(luò)， 可制造具有優(yōu)異導(dǎo)電性的導(dǎo)電性物品。如果炭黑的DBP吸油量為上限值以下，那么容易獲 得具有良好的分散性的炭黑。另外，在導(dǎo)電性樹脂組合物中添加該炭黑時(shí)，則在樹脂中的分 散性變良好，可制造具有優(yōu)異的表面平滑性的導(dǎo)電性物品。 予以說明，炭黑的DBP吸油量是：在依照ASTMD2414的條件下，以樣品量9g測(cè)定的 值。
[0012] 另外，在本發(fā)明的炭黑方面，通過JISK6217-6中記載的骨料粒徑的測(cè)定方法而測(cè) 定的、D90徑（DJ相對(duì)于眾數(shù)直徑（D^J的比值D9Q/DMdS1. 90~2. 20,優(yōu)選為2. 00~ 2. 20,更優(yōu)選為2. 10~2. 20。如果前述比D9(]/DMd為下限值以上，那么獲得分散性優(yōu)異的導(dǎo) 電性樹脂組合物。如果前述比D9(]/DMd為上限值以下，那么獲得導(dǎo)電性優(yōu)異的導(dǎo)電性樹脂組 合物。另外，通過設(shè)為上述范圍內(nèi)，從而獲得在具有分散性、導(dǎo)電性的基礎(chǔ)上還具有高的機(jī) 械強(qiáng)度的導(dǎo)電性樹脂組合物。另外，如果前述比D9(]/DMd是前述范圍內(nèi)，那么顯現(xiàn)出穩(wěn)定的 導(dǎo)電性能。 予以說明，D90徑（D9。）是指：在將按體積基準(zhǔn)求得的粒度分布的全部體積設(shè)為100% 的累積體積分布曲線中，成為90%的點(diǎn)的粒徑、S卩、體積基準(zhǔn)累積90%徑。另外，眾數(shù)直徑 Φ_)是指：在粒度分布中出現(xiàn)頻率最大的粒徑、S卩、分布的極大值上的粒徑。 比值成為表示粒度分布的寬度的指標(biāo)。比值D%/Dm。/變大、即、粒度分布變得寬 廣時(shí)，則在向樹脂等中添加時(shí)容易獲得良好的分散性能，但是導(dǎo)電性賦予效果降低。因此， 為了兼顧導(dǎo)電性能和分散性能，重要的是控制比值D9(]/DMd。
[0013] 本發(fā)明的炭黑的0_優(yōu)選為0. 110~0. 140μm，更優(yōu)選為0. 115~0. 135μm。如 果DMd是前述范圍內(nèi)，那么容易兼顧良好的分散性和導(dǎo)電性。另外，如果前述比值D9(]/DMd是 前述范圍內(nèi)，那么顯現(xiàn)出穩(wěn)定的導(dǎo)電性能。 本發(fā)明的炭黑的D9。優(yōu)選為0. 230~0. 300μm，更優(yōu)選為0. 250~0. 290μm。如果D9。 是前述范圍內(nèi)，那么容易兼顧良好的分散性和導(dǎo)電性。另外，容易獲得導(dǎo)電性和表面平滑性 優(yōu)異的導(dǎo)電性樹脂組合物。
[0014] 在本發(fā)明中，從容易兼顧在分散介質(zhì)中的良好的分散性和良好的導(dǎo)電性的觀點(diǎn)考 慮，特別優(yōu)選的是前述BET比表面積為350~550m2/g、DBP吸油量為270~320cm3/100g、 前述比值D9Q/DMdS1. 90~2. 20的炭黑。
[0015] 本發(fā)明的炭黑的平均一次粒徑優(yōu)選為30~55nm，更優(yōu)選為35~50nm。如果炭黑 的平均一次粒徑為下限值以上，那么向分散介質(zhì)中的分散性變得更良好。如果炭黑的平均 一次粒徑為上限值以下，那么在添加時(shí)容易獲得良好的導(dǎo)電性。另外，容易獲得良好的導(dǎo)電 性樹脂組合物以及良好的導(dǎo)電性的電極混合材料。 予以說明，炭黑的平均一次粒徑通過實(shí)施例中記載的方法而測(cè)定。
[0016] 本發(fā)明的炭黑的揮發(fā)成分優(yōu)選為0.8%質(zhì)量以下，更優(yōu)選為0.5%質(zhì)量以下。如果 炭黑的揮發(fā)成分為前述上限值以下，那么在添加時(shí)容易獲得良好的導(dǎo)電性能。另外，容易獲 得良好的導(dǎo)電性樹脂組合物以及良好的導(dǎo)電性的電極混合材料。 予以說明，炭黑的揮發(fā)成分根據(jù)實(shí)施例中記載的方法而測(cè)定。
[0017] 本發(fā)明的炭黑的灰分優(yōu)選為0.05%質(zhì)量以下，更優(yōu)選為0.03%質(zhì)量以下。如果炭 黑的灰分為上限值以下，那么在添加時(shí)容易獲得穩(wěn)定的導(dǎo)電性能。另外，容易抑制樹脂的強(qiáng) 度降低。另外，容易獲得顯現(xiàn)出穩(wěn)定的導(dǎo)電性能的電極材料。 予以說明，炭黑的灰分通過依照ASTMD1506的方法而測(cè)定。
[0018] 本發(fā)明的炭黑的24M4DBP吸油量（將炭黑在165MPa壓縮4次而得到的壓縮吸油 值）優(yōu)選為130~200cm3/100g，更優(yōu)選為140~180cm3/100g。如果24M4DBP吸油量為下 限值以上，那么在添加時(shí)容易獲得穩(wěn)定的導(dǎo)電性能。另外，容易獲得具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性能的 電極材料。如果24M4DBP吸油量為上限值以下，那么在添加時(shí)容易獲得良好的分散性。另 外，容易獲得具有良好的分散性的電極材料。 關(guān)于24M4DBP吸油量，在JIS