[發明專利]電化學元件用電極的制造方法、電化學元件用電極和電化學元件

無效

• 申請號: 201080003312.8
• 申請日: 2010-01-07
• 公開（公告）號: CN102224620A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 神山游馬;本田和義;篠川泰治;柳智文
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01G9/058;H01M4/13;H01M4/134;H01M4/1395
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及能夠在鋰二次電池和電化學電容器中使用的電化學元件用電極的制造方法、電化學元件用電極和電化學元件。

背景技術

近年來，便攜式設備不斷向著小型化和多功能化發展，隨之迫切期望作為便攜式設備的電源的電池高容量化。當前作為負極活性物質主要使用的碳的理論容量為372mAh/g。作為能夠實現比碳高的高容量化的活性物質，有望看到理論容量為4200mAh/g的硅。因此，較多地研究了以硅為主成分的電極材料和以硅為主成分的電極材料的結構。

其中之一是在集電體上作為以硅為主成分的膜而形成的活性物質層。作為該活性物質層的形成方法，研究了真空蒸鍍法等真空處理(真空工藝)。

另一方面，為了生產性良好地制造鋰電池的電極，存在將卷繞于輥的長的集電體箔卷繞于其他的輥的期間中形成活性物質層的方法，即所謂的卷對卷法。在該方法中，將卷繞于輥的長的集電體箔安裝在設置于活性物質層的成膜工序的上游的放卷裝置中，將其他的輥安裝在設置于成膜工序的下游的卷取裝置中。接著，在放出的集電體箔使活性物質層成膜，將得到的電極卷取于安裝在卷取裝置中的輥。

作為卷對卷法和真空處理而組合真空蒸鍍法的情況下，存在蒸鍍材料發生突沸，在電極表面形成突起物的課題。

蒸鍍材料的突沸是坩堝內的蒸鍍材料不氣化，而是作為液體或固體飛出的現象，突沸的材料如果撞在已成膜的集電體箔和活性物質層上，則形成不希望的突起物。蒸鍍材料的突沸，被認為是由于放入坩堝的蒸鍍材料中含有雜質和坩堝內的溫度不均勻等造成的，雖然能夠減少突沸，但是難以消除。特別是在邊補給蒸發材料邊長時間地進行成膜的情況下難以消除突沸。

如果用存在突起物的電極制作電池，則電極表面的突起物比分隔體(厚度：約20μm)的厚度高的情況下，突起物貫通分隔體，可能導致正極與負極內部短路。因此，需要在形成電池前除去具有分隔體的厚度以上的高度的突起物。

作為除去電極表面的突起物的方法，提案有在電極上用拂拭布擦拭，并吸引除去脫落的物質的方法(例如參考專利文獻1)。

另外，作為將附著于通過真空處理制造出的電極上的突起物除去的方法，公開有：檢測電極表面的突起物，在極板開設貫通孔的方法(參照專利文獻2)，和將突起物加壓壓碎的方法(參照專利文獻3)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平11-347504號公報

專利文獻2：日本特開2006-277956號公報

專利文獻3：日本特開2006-278170號公報

發明內容

發明要解決的課題

作為在卷繞電極之前除去突起物的方法，專利文獻1中記載的用拂拭布擦拭表面的方法，對涂布有膏的類型的電極而言是有效的。但是，在真空蒸鍍法中由于蒸鍍材料突沸而形成的突起物，比膏涂布型的電極上的突起物硬，且集電體箔與活性物質層的結合力更強。如果使用強度低的材質的拂拭布，則由于布破損無法除去突起物。另一方面，如果使用強度高的材質的拂拭布，則雖然也存在掛上拂拭布的突起物脫落的情況下，但是會導致與突起物一起集電體箔裂開的情況。

另一方面，專利文獻2、3中公開了真空蒸鍍中所形成的突起物的除去方法。在專利文獻2中，公開了使用傳感器檢測突起物，并開設貫通孔來除去突起物的方法，但是由于開設有貫通孔的周圍的電極變得無法使用，所以造成成品率降低。進一步，由于需要由傳感器檢測突起物和針尖(pin-point)式穿孔，所以難以使工序高速化，生產速度會降低。另外，專利文獻3中所示的將突起物加壓壓碎的方法，是通過加壓來降低突起物的高度或者使突起物陷入集電體的方法，并沒有除去突起物。

因此，本發明涉及制造電化學元件用電極，其目的在于提供容易且可靠地除去真空處理中產生的活性物質層表面的突起物的方法。

用于解決課題的方法

為了解決現有的課題，本發明的第一方面的一種電化學元件用電極的制造方法，包括：通過真空處理在集電體上形成能夠吸藏和放出鋰的活性物質層的第一工序；使上述活性物質層吸藏鋰的第二工序；和將吸藏了鋰的上述活性物質層表面的突起物除去的第三工序。

在本發明中，作為能夠吸藏和放出鋰的活性物質層，優選使用由能夠吸藏和放出鋰，進而由于鋰的吸藏而膨脹(體積增加)的活性物質形成的活性物質層。從該觀點出發，本發明中，活性物質優選包含硅、硅氧化物、或者含有硅的合金或化合物。

以上的硅和硅氧化物等，作為鋰離子二次電池的高容量負極活性物質材料受到期待，能夠大量吸藏鋰，但是已知鋰吸藏時膨脹。