[发明专利]用于二次电池的导电材料以及包含该导电材料的二次电池

说明书

本发明提供一种用于二次电池的导电材料以及包含该导电材料的二次电池，所述导电材料包含碳纳米管，所述碳纳米管具有其中直径为20nm至150nm的碳纳米管单元缠结的二级结构，具有30‑120的真密度与体积密度之比(TD/BD)，具有50ppm以下的金属含量，并且同时具有优异的分散性和高纯度，从而在应用到电池时能够通过提高电极内导电性来改善电池性能，特别是在室温和低温下的电池性能。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年9月10日提交的韩国专利申请第2015-0128378号和于2016年9月8日提交的韩国专利申请第2016-0115896号的优先权和权益，其公开内容以其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及具有优异的分散性的用于二次电池的导电材料以及包含该导电材料的二次电池。

背景技术

随着技术的发展和对移动设备需求的增加，对作为能源的二次电池的需求正在迅速增长。在这样的二次电池中，显示高能量密度和电压、长周期寿命和低自放电率的锂二次电池已经商品化并被广泛使用。此外，对通过提高电极密度而每单位体积具有更高能量密度的电极(如，用于高容量锂二次电池的电极)的制造方法正在展开积极的研究。

一般来说，由于高密度电极是通过高压压力机模制具有数μm至数十μm大小的电极活性材料颗粒而形成的，因此容易使颗粒变形，使颗粒间的间隙变小，并使电解质溶液的渗透性降低。

为了解决这些问题，已使用除了具有优异的导电性之外还具有优异的强度的导电材料来制造电极。当使用导电材料来制造电极时，导电材料被分散在压制的电极活性材料之间，由此保持活性材料颗粒之间的微孔，使得电解质溶液可以容易地渗透，并且导电性也优异，使得电极的电阻得以降低。在这样的导电材料中，近年来越来越多地使用作为通过在电极中形成导电通路而能够进一步降低电极电阻的纤维状碳基导电材料的碳纳米管。

作为一种碳微纤维的碳纳米管是直径为1μm以下的管状碳形式，并且由于由其特定结构所导致的高导电性、拉伸强度、耐热性等，而被期望用于各个领域并且被实际地在各个领域得以应用。然而，尽管其有用性，但由于低溶解性和低的可分散性，碳纳米管的应用受到限制。即，由于碳纳米管彼此之间强的范德华力，其不能稳定地分散在水溶液中，导致团聚现象。

为了解决这些问题，已进行各种尝试。具体而言，已经提出了通过机械分散处理(如超声处理等)将碳纳米管分散在分散介质中的方法。然而，该方法存在的问题在于超声波照射时分散性优异，但当超声波照射结束时，碳纳米管开始团聚，并且随着碳纳米管浓度升高，团聚加重。此外，已经提出了使用各种分散剂稳定地分散碳纳米管的方法，但是，这种方法也存在当碳微纤维以高浓度分散在分散介质中时由于粘度增加而导致的处理难的问题。

因此，有必要制备具有优异的分散性的碳纳米管作为用于二次电池的导电材料。

发明内容

技术问题

本发明的一方面是提供一种具有优异的分散性的用于二次电池的导电材料。

本发明的另一方面是提供一种包括所述导电材料的用于二次电池的电极、锂二次电池、电池模块和电池组。

技术方案

根据本发明的一个实施方式，提供了一种包括碳纳米管的用于二次电池的导电材料，所述碳纳米管具有其中直径为20nm至150nm的碳纳米管单元缠结的球形二级结构，表现出30至120的真密度(TD)与体积密度(BD)之比(TD/BD)，并且以50ppm以下的含量包含金属。