[發(fā)明專(zhuān)利]鋰離子二次電池用電極

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980138872.1
• 申請(qǐng)日: 2009-08-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102171860A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 脅坂康尋;福峰真弓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 日本瑞翁株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/02
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/02;H01M4/04;H01M10/40
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 張平元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有多孔膜的鋰離子二次電池用電極，更詳細(xì)地，涉及具有能夠賦予膜平滑性和強(qiáng)度的多孔膜的鋰離子二次電池用電極。另外，本發(fā)明還涉及具備帶有所述多孔膜的電極的鋰離子二次電池。

背景技術(shù)

在實(shí)際應(yīng)用的電池中，鋰離子二次電池顯示出最高的能量密度，尤其多用于小型電子設(shè)備。另外，除了小型用途之外，也希望將其用于汽車(chē)。其中，要求延長(zhǎng)鋰離子二次電池的壽命以及進(jìn)一步提高安全性。

鋰離子二次電池通常具有：含有擔(dān)載在集電體上的電極活性物質(zhì)層的正極以及負(fù)極、隔板以及非水電解液。電極活性物質(zhì)層包含平均粒徑5～50μm左右的電極活性物質(zhì)和粘合劑。電極通過(guò)下述方法制作，即在集電體上涂布含有粉末狀電極活性物質(zhì)的合劑漿料，形成電極活性物質(zhì)層。另外，作為用于隔離正極和負(fù)極的隔板，使用厚度為10～50μm左右的非常薄的隔板。鋰離子二次電池通過(guò)電極和隔板的層壓步驟、剪裁成一定電極形狀的剪裁步驟等來(lái)制作。但在進(jìn)行這一系列的制造步驟期間，活性物質(zhì)有時(shí)會(huì)從電極活性物質(zhì)層脫落，部分脫落的活性物質(zhì)以雜質(zhì)的形式包含在電池內(nèi)。

這樣的雜質(zhì)的粒徑為5～50μm左右，與隔板的厚度程度相同，因此在組裝后的電池內(nèi)會(huì)貫穿隔板，誘發(fā)引起短路的問(wèn)題。另外，在電池工作時(shí)，伴有放熱。其結(jié)果，由拉伸聚乙烯樹(shù)脂等制成的隔板也被加熱。由拉伸樹(shù)脂構(gòu)成的隔板在大約150℃以下的溫度便容易發(fā)生收縮，易導(dǎo)致電池短路。而當(dāng)具有像釘子那樣的銳利形狀的突起物貫穿電池時(shí)(例如針刺試驗(yàn)時(shí))，會(huì)瞬間發(fā)生短路，產(chǎn)生反應(yīng)熱，短路部位擴(kuò)大。

因此，為了解決這些問(wèn)題，公開(kāi)了使隔板上或隔板中含有無(wú)機(jī)填料的方案。通過(guò)含有無(wú)機(jī)填料，從而使得隔板的強(qiáng)度增強(qiáng)，安全性提高。

另外，相比于在隔板上涂布無(wú)機(jī)填料，在電極上涂布包含無(wú)機(jī)填料的多孔膜時(shí)，多孔膜層完全不會(huì)因熱而發(fā)生收縮，因此短路的危險(xiǎn)性大大降低，安全性可大幅度提高。另外，通過(guò)設(shè)置多孔膜，還可防止電池制作過(guò)程中活性物質(zhì)的脫落。而且，由于是多孔膜，電解液浸透到保護(hù)膜中，不會(huì)阻礙電池反應(yīng)。

例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)了下述多孔性保護(hù)膜，該多孔性保護(hù)膜是使用含有氧化鋁、二氧化硅、聚乙烯樹(shù)脂等微粒的微粒漿料在電極上形成的。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，進(jìn)行了下述研究：通過(guò)改變平均粒徑在0.2～1.5μm范圍內(nèi)的各種粒徑的無(wú)機(jī)填料在多孔膜層表面?zhèn)群碗姌O側(cè)的粒徑，來(lái)控制細(xì)孔徑狀態(tài)，控制鋰的遷移。

但使用具有上述粒子大小的無(wú)機(jī)填料的情況下，在進(jìn)行涂布有多孔膜的電極的卷取步驟時(shí)等，多孔膜附著在卷取輥上，必須設(shè)置輥的清洗步驟。另外，在卷取步驟時(shí)，由于多孔膜發(fā)生脫落，作為目標(biāo)的保護(hù)膜的性能有可能發(fā)生劣化。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)平7-220759號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本專(zhuān)利2005-294139號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問(wèn)題

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的在于：提供具有下述多孔膜的鋰離子二次電池用電極，其中，在可用于鋰離子二次電池的電極中，所述多孔膜有助于改善膜平滑性和強(qiáng)度。

解決問(wèn)題的方法

本發(fā)明人等為了解決上述問(wèn)題，進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：上述多孔膜通過(guò)含有特定粒徑范圍的氧化物粒子，多孔膜與電極間的粘合強(qiáng)度增強(qiáng)，由此可降低卷取時(shí)的粉末脫落(粉落ち)，可容易地控制多孔膜用漿料涂布時(shí)的漿料粘度，因此可得到平滑性高的多孔膜，于是完成了本發(fā)明。

解決上述問(wèn)題的本發(fā)明主要包含下述事項(xiàng)。

(1)鋰離子二次電池用電極，其包含電極活性物質(zhì)層和層壓在該電極活性物質(zhì)層上的多孔膜，所述多孔膜含有粒徑為5nm以上且100nm以下的氧化物粒子。

(2)上述(1)所述的鋰離子二次電池用電極，其中，上述多孔膜還含有粘合劑。

(3)上述(2)所述的鋰離子二次電池用電極，其中，上述粘合劑含有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為15℃以下的聚合物。

(4)多孔膜用漿料，其含有粒徑為5nm以上且100nm以下的氧化物粒子、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為15℃以下的聚合物以及溶劑。

(5)鋰離子二次電池用電極的制造方法，該方法包括：將上述(4)所述的多孔膜用漿料涂布在電極活性物質(zhì)層上，而后進(jìn)行干燥。

(6)鋰離子二次電池，其具有正極、負(fù)極以及電解液，該鋰離子二次電池的正極和負(fù)極中的至少一個(gè)為上述(1)所述的電極。

發(fā)明的效果

本發(fā)明可提供有助于抑制輥卷取時(shí)的粉末脫落的多孔膜。所述多孔膜形成在二次電池電極的表面，作為電極的保護(hù)膜發(fā)揮作用，就多孔膜表層部而言，具有很高的無(wú)機(jī)填料保持性，有助于防止輥卷取時(shí)對(duì)輥的附著。