多層石墨烯及蓄電裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術的一個方式提供一種在垂直于平面的方向上離子能夠移動的石墨烯。本發明專利技術的一個方式是一種多層石墨烯，該多層石墨烯包括重疊為層狀的多個石墨烯。該多個石墨烯包括：由碳原子構成的六元環；由碳原子或由碳原子及氧原子構成的七元環以上的多元環；與構成該六元環或七元環以上的多元環的碳原子鍵合的氧原子。多個石墨烯之間的層間距離大于0.34nm且在0.5nm以下，優選為0.38nm以上且0.42nm以下。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術設及一種多層石墨締W及具有該多層石墨締的蓄電裝置和半導體裝置。
技術介紹
近年來，石墨締被探討用于半導體裝置中的具有導電性的電子構件。石墨締是指 石墨中的水平層，即由碳原子構成的六元環在平面方向上連接而成的碳層，尤其兩層W上 且一百層W下的該碳層被疊層時稱為多層石墨締。 由于石墨締具有化學穩定性和良好的電特性，所W有望應用于包括在半導體裝置 中的晶體管的溝道區、通孔、布線等。 另外，在專利文件1中，為了提高裡離子電池的電極材料的導電性，將石墨締覆蓋 在活性電極材料上。 日本專利申請公開2011-29184號公報 石墨締具有高導電性是因為由碳原子構成的六元環在平面方向上連接。就是說， 石墨締在平面方向上具有高導電性。此外，由于石墨締是薄膜狀，并在層疊的石墨締中有間 隔，因此在該區域中離子能夠移動。然而，在垂直于石墨締的平面的方向上離子難W移動。 另外，蓄電裝置所包括的電極由集電體及活性物質層構成。在現有的電極中，除了 活性物質W外活性物質層還包括導電助劑、粘結劑等，它們導致每單位重量活性物質層的 放電容量的下降。再者，活性物質層所包括的粘結劑在與電解液接觸時會膨脹，結果導致電 極變形、容易被破壞。
技術實現思路
因此，本專利技術的一個方式提供一種在垂直于平面的方向上離子能夠移動的石墨 締。此外，提供一種能夠提高放電容量、電特性良好的蓄電裝置。另外，提供一種可靠性高 且耐久性高的蓄電裝置。 本專利技術的一個方式是一種多層石墨締，其特征在于，該多層石墨締包括重疊為層 狀的多個石墨締，該多個石墨締包括：由碳原子構成的六元環；由碳原子構成的屯元環W 上的多元環；W及與構成該六元環或屯元環W上的多元環中的碳原子鍵合的氧原子，多個 石墨締的層間距離大于0. 34皿且在0. 5皿W下，優選為0. 38皿W上且0. 42皿W下。 另外，本專利技術的一個方式是一種多層石墨締，其特征在于，該多層石墨締包括重疊 為層狀的多個石墨締，該多個石墨締包括：由碳原子構成的六元環；W及由碳原子及氧原 子構成的屯元環W上的多元環，多個石墨締的層間距離大于0. 34皿且在0. 5皿W下，優選 為 0. 38nmW上且 0. 42nmW下。 另外，本專利技術的一個方式是一種多層石墨締，該多層石墨締包括重疊為層狀的碳 層，該碳層包括由碳原子構成的多個六元環W及由碳原子構成的屯元環W上的多個多元環 在平面方向上連接，并且氧原子與構成六元環或屯元環W上的多元環中的碳原子鍵合，碳 層的層間距離大于0. 34皿且在0. 5皿W下。 另外，本專利技術的一個方式是一種多層石墨締，該多層石墨締包括重疊為層狀的碳 層，在該碳層中，由碳原子構成的多個六元環W及由碳原子和氧原子構成的屯元環W上的 多個多元環在平面方向上連接，碳層的層間距離大于0. 34nm且在0. 5nmW下。 另外，氧原子可W與構成該六元環或屯元環W上的多元環的碳原子鍵合。 另外，石墨締是指具有雙鍵（也被稱為石墨鍵合或SP2鍵）的一個原子層的碳分子 的薄膜。另外，石墨締具有柔性。另外，石墨締的平面形狀是矩形、圓形、其他任意的形狀。 多層石墨締具有兩層W上且一百層W下的石墨締。另外，每一個石墨締W平行于 基體的表面的方式層疊。另外，在多層石墨締中氧所占的比率為3原子％W上且10原子％ W下。 在石墨締中，六元環的一部分的碳-碳鍵斷裂而成多元環。或者，六元環的一部分 的碳-碳鍵斷裂且六元環的一部分的碳原子與氧原子鍵合而成多元環。在石墨締中，該多 元環構成間隔，并且在該區域中離子能夠移動。另外，構成一般的石墨的石墨締的層間距離 大約為0. 34皿，而在多層石墨締中，相鄰的石墨締之間的距離大于0. 34皿且在0. 5皿W下。 因此，與石墨相比，在石墨締之間離子更容易移動。 另外，本專利技術的一個方式的特征在于，蓄電裝置的正極所包括的正極活性物質層 具有正極活性物質及至少部分包裹該正極活性物質的多層石墨締。另外，在本專利技術的一個 方式中，蓄電裝置的負極所包括的負極活性物質層具有負極活性物質及至少部分包裹該負 極活性物質的多層石墨締。 多層石墨締是薄膜狀或網眼狀（網狀）。運里，網眼狀包括二維形狀及Ξ維形狀的 雙方。由一個多層石墨締或多個多層石墨締至少部分包裹多個正極活性物質或負極活性物 質。換言之，多個正極活性物質或負極活性物質至少部分存在于一個多層石墨締中或在多 個多層石墨締之間。另外，有時多層石墨締是袋狀，多個正極活性物質或負極活性物質被包 裹在其內部。另外，有時多層石墨締的一部分具有開口部，在該區域中露出正極活性物質或 負極活性物質。多層石墨締能夠使正極活性物質或負極活性物質分散，或者能夠防止正極 活性物質層或負極活性物質層受到破壞。因此，多層石墨締具有運樣的功能：即使正極活性 物質或負極活性物質隨著充放電而體積增減，也能夠維持正極活性物質之間的結合或負極 活性物質之間的結合。 另外，在正極活性物質層或負極活性物質層中，由于多個正極活性物質或負極活 性物質與多層石墨締接觸，所W電子能夠通過多層石墨締移動。就是說，多層石墨締具有導 電助劑的功能。 由此，通過在正極活性物質層及負極活性物質層中具有多層石墨締，能夠降低正 極活性物質層及負極活性物質層中的粘結劑及導電助劑的含量，因而，能夠增加正極活性 物質層及負極活性物質層所包含的活性物質的含量。此外，由于能夠降低粘結劑的含量，所 W能夠提高正極活性物質層及負極活性物質層的耐久性。 另外，在本專利技術的一個方式中，在蓄電裝置的正極或負極中，凹凸狀的活性物質的 表面被多層石墨締覆蓋。由于多層石墨締具有柔性，所W能夠W均勻的厚度覆蓋凹凸狀的 表面，并能夠抑制凹凸狀的正極或負極受到破壞。 通過本專利技術的一個方式，能夠增加在平行于石墨締的表面的方向上及在垂直于石 墨締的表面的方向上移動的離子的量。此外，通過將上述多層石墨締用于蓄電裝置的正極 或負極，能夠增加正極活性物質層及負極活性物質層中的活性物質的含量，從而能夠提高 蓄電裝置的放電容量。另外，使用上述多層石墨締代替蓄電裝置的正極或負極所包含的粘 結劑，能夠提高蓄電裝置的可靠性及耐久性。【附圖說明】 圖1A至圖1C是說明多層石墨締的圖； 圖2A至圖2D是說明負極的圖；圖3A至圖3C是說明正極的圖； 圖4是說明蓄電裝置的圖； 圖5是負極的平面沈Μ照片；[002引圖6是負極的截面ΤΕΜ照片； 圖7Α和圖7Β是負極的截面ΤΕΜ照片； 圖8是說明電子設備的圖。符號說明 101多層石墨締 103石墨締 105層間距離 107 間隙 111六元環 113碳原子 115a氧原子 115b氧原子115c氧原子116多元環 201負極集流體 203負極活性物質層 205 負極211負極活性物質213多層石墨締 221負極活性物質221a共同部 22化凸部 223多層石墨締 307正極集流體 309正極活性物質層311正極 321正極活性物質323多層石墨締 400裡離子二次電池 401正極集流體[005引 403正極活性物質層 405 正極 407負極集流體 409負極活性物質層[006引 411負極 413隔離體 415電解質 417外部端子 419外部端子 421 墊片 511娃晶須 513多層石墨締 515 碳膜[007本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多層石墨烯，包括：各自包含石墨烯的多個重疊的層，其中，所述石墨烯各自包括：由碳原子構成的六元環；由碳原子構成的七元環以上的多元環；以及與所述六元環及所述多元環中的所述碳原子鍵合的一個或多個氧原子，并且所述多個重疊的層之間的層間距離均為大于0.34nm且0.5nm以下。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：小國哲平，等等力弘篤，長多剛，
申請(專利權)人：株式會社半導體能源研究所，
類型：發明
國別省市：日本;JP