JP2016108215A - 導電材料 - Google Patents
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Abstract
Description
[項目1]
積層された複数の層を含み、前記複数の層のうち最表面に位置する層の外部に面した表面である第1表面と、前記複数の層のうち前記第1表面とは反対側の最表面に位置する層の外部に面した表面である第2表面とを有する黒鉛と、前記複数の層の各層の間に位置する金属塩化物と、を含み、前記黒鉛は、前記第1表面に開口し、かつ前記複数の層のうち少なくとも一部の層を貫通して前記第2表面に向けて延びる複数の孔を有し、前記第1表面において、前記複数の孔の単位面積当たりの個数は、1mm2当たり1個以上である導電材料。この構成によれば、用いる黒鉛の結晶の大きさに関わらず、結晶内部に十分量の化学種が挿入された黒鉛層間化合物からなる導電材料を提供できる。また、この構成によれば、ホストである黒鉛の結晶が大きい場合でも結晶内部に十分量の化学種が挿入される。したがって、例えば、黒鉛の熱伝導性をある程度維持した状態で、高い電気伝導性を併せ持つ黒鉛層間化合物からなる導電材料を提供することも可能となる。
[項目2]
前記金属塩化物は、塩化鉄、塩化銅、塩化ニッケル、塩化アルミニウム、塩化亜鉛、塩化コバルト、塩化金および塩化ビスマスから選ばれる少なくとも一つを含む、項目1に記載の導電材料。このような構成により、高い電気伝導性を有する導電材料を提供できる。
[項目3]
前記第1表面において、前記複数の孔の単位面積当たりの個数は、0.1mm2当たり1個以上である、項目1または2に記載の導電材料。このような条件で前記孔を設けることにより、結晶内部への化学種の挿入性を向上させることができる。
[項目4]
前記第1表面において、前記複数の孔の単位面積当たりの個数は、0.01mm2当たり1個以上である、項目1または2に記載の導電材料。このような条件で前記孔を設けることにより、結晶内部への化学種の挿入性を向上させることができる。
[項目5]
前記複数の孔のうち少なくとも一部は、前記第1表面から前記第2表面に貫通する貫通孔である、項目1〜4のいずれか1項に記載の導電材料。前記孔が貫通孔を含むことにより、結晶全体において結晶内部への化学種の挿入性を向上させることができる。
[項目6]
電気伝導率は、100kS/cm以上である、項目1〜5のいずれか1項に記載の導電材料。
[項目7]
熱伝導率は、800W/(m・K)以上である、項目1〜6のいずれか1項に記載の導電材料。
[項目8]
前記第1表面において、単位面積当たりの前記複数の孔の総面積は、1cm2当たり0.1cm2以下である、項目1〜7のいずれか1項に記載の導電材料。
[項目9]
前記複数の孔の直径は、1nm〜500μmである、項目1〜8のいずれか1項に記載の導電材料。
[項目10]
層状構造を有する黒鉛を準備し、前記黒鉛に、当該黒鉛の一つの表面(A)に開口し、かつ前記黒鉛の積層方向に延びる孔を、前記表面(A)において単位面積(1mm2)当たり所定数以上となるように形成し、前記孔が形成された前記黒鉛の層間に化学種を挿入する、導電材料の製造方法。この製造方法によれば、本開示の導電材料を効率的に得られる。
黒鉛として、パナソニック製PGSシート10mm×10mm×17μmを用いた。そのPGSシートの表面に、波長532nm、パルス幅20ns、パワー1W、周波数60kHzのレーザー光を5パルス照射することで、黒鉛の積層方向に垂直な直径8μmの貫通孔を形成した。同様にして複数の孔(中心間隔が100μmで100×100個の孔)を形成し、単位面積(1mm2)当たり100個の貫通孔が設けられたPGSシートを作製した。上記の孔が設けられたPGSシート、塩化カリウム0.26g、および無水塩化銅(II)0.6gを、パイレックス(登録商標)ガラス製アンプルに真空封入し、そのアンプルを400℃で100時間熱処理した。PGSシートの表面に付着した塩化カリウムおよび塩化銅(II)を水洗によって除去することで、導電材料を得た。
用いるレーザー光を波長1060nm、パルス幅30ns、パワー28W、周波数60kHzに変更し、PGSシートの表面に50パルス照射して直径40μmの貫通孔を得たことを除き、実施例1と同じ方法で導電材料を得た。
用いるレーザー光を波長1060nm、パルス幅30ns、パワー28W、周波数60kHzに変更し、PGSシートの表面に10パルス照射して直径40μmの孔を得たことを除き、実施例1と同じ方法で導電材料を得た。
黒鉛としてパナソニック製PGSシート10mm×10mm×17μmを用い、孔を形成せずに塩化カリウム0.26g、および無水塩化銅(II)0.6gとともにガラス製アンプル(関谷理化株式会社製)に真空封入し、そのアンプルを400℃で100時間熱処理した。シートの表面に付着した塩化カリウム、および塩化銅(II)を水洗によって除去することで、導電材料を得た。
PGSシート10mm×10mm×17μmを1mm2以下に切断後、粉砕することで黒鉛フレークを作製した。この黒鉛フレーク、塩化カリウム0.26gおよび無水塩化銅(II)0.6gをパイレックス(登録商標)ガラス製アンプルに真空封入し、そのアンプルを400℃で100時間熱処理した。表面に付着した塩化カリウムおよび塩化銅(II)を水洗によって除去した黒鉛フレークをΦ10mmの加圧ペレット形成器に投入し、100MPaの圧力を印加することでペレットを形成し、導電材料を得た。
実施例1−3、および比較例1、2で得られた導電材料の電気伝導率(試料温度200℃)、および熱伝導率をそれぞれLoresta-GP MCP-T610(三菱化学社製)、Thermo Analyser3(Bethel社製)によって評価した。表1に、これらの評価結果を示す。
2 黒鉛
21 グラフェン
3 化学種
4 孔
5 高電気電導部
6 低電気電導部
Claims (9)
- 積層された複数の層を含み、前記複数の層のうち最表面に位置する層の外部に面した表面である第1表面と、前記複数の層のうち前記第1表面とは反対側の最表面に位置する層の外部に面した表面である第2表面とを有する黒鉛と、
前記複数の層の各層の間に位置する金属塩化物と、
を含み、
前記黒鉛は、前記第1表面に開口し、かつ前記複数の層のうち少なくとも一部の層を貫通して前記第2表面に向けて延びる複数の孔を有し、
前記第1表面において、前記複数の孔の単位面積当たりの個数は、1mm2当たり1個以上である、
導電材料。 - 前記金属塩化物は、塩化鉄、塩化銅、塩化ニッケル、塩化アルミニウム、塩化亜鉛、塩化コバルト、塩化金および塩化ビスマスから選ばれる少なくとも一つを含む、
請求項1に記載の導電材料。 - 前記第1表面において、前記複数の孔の単位面積当たりの個数は、0.1mm2当たり1個以上である、
請求項1または2に記載の導電材料。 - 前記第1表面において、前記複数の孔の単位面積当たりの個数は、0.01mm2当たり1個以上である、
請求項1または2に記載の導電材料。 - 前記複数の孔のうち少なくとも一部は、前記第1表面から前記第2表面に貫通する貫通孔である、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電材料。 - 電気伝導率が、100kS/cm以上である、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電材料。 - 熱伝導率が、800W/(m・K)以上である、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の導電材料。 - 前記第1表面において、単位面積当たりの前記複数の孔の総面積は、1cm2当たり0.1cm2以下である、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の導電材料。 - 前記複数の孔の直径は、1nm〜500μmである、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の導電材料。
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