[發明專利]非水電解質二次電池用電極及其制造方法以及非水電解質二次電池

無效

• 申請號: 201080003500.0
• 申請日: 2010-07-06
• 公開（公告）號: CN102246333A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 木下昌洋;南野哲郎
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/131;H01M4/136;H01M4/139;H01M4/485;H01M4/58;H01M4/62
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 周欣;陳建全

技術領域

本發明主要涉及含有集電體和附著在其表面的電極合劑層的非水電解質二次電池用電極，特別涉及電極合劑層的改進。

背景技術

近年來，電子設備的便攜化及無繩化在急速發展。作為這些電子設備的電源，對小型、輕量，且具有高能量密度的二次電池的要求高漲。

其中，非水電解質二次電池、特別是鋰離子二次電池為高電壓，且具有高能量密度。因此，期待著作為上述設備的電源。非水電解質二次電池具備正極、負極、配置在正極與負極之間的隔膜及非水電解質。

非水電解質二次電池用電極(以下也簡稱為電極)一般具有集電體和附著在集電體表面上的電極合劑層。電極合劑層含有電極活性物質、粘結劑和根據需要的導電輔助材。電極活性物質有助于電池的充放電反應。導電輔助材具有為更順利地進行充放電反應而促進電子授受的電子通路功能。粘結劑具有粘結電極活性物質、導電輔助材及集電體并保持作為電極的形狀的功能。

電極例如可用以下方法形成。首先，將電極活性物質、粘結劑、導電輔助材和分散介質混合，調配電極合劑膏糊。將得到的電極合劑膏糊涂布在集電體表面上，在使其干燥后，在集電體表面形成電極合劑層。然后，可通過壓延得到非水電解質二次電池用電極。

此外，不僅上述這樣的小型民生用途，還對大型的二次電池加速進行了技術開發。作為大型的二次電池，可列舉出電力儲備用電源或電動汽車或混合動力車(以下都稱為HEV)等的車載用電源。對于這些電源，要求長期的耐久性及安全性。

在大型的非水電解質二次電池和小型民生用途的非水電解質二次電池中，其用途及要求特性大不相同。例如HEV用的非水電解質二次電池需要有助于以限定的容量瞬間進行發動機的動力輔助或再生。因而，對這些電池要求高水平的輸入輸出特性。

為了電池的高輸入輸出化，重要的是盡量減小電池的內部電阻。因此，從此觀點出發，以往進行了電極活性物質、非水電解質及電極合劑的改進等。此外，謀求了通過電極的薄型長尺寸化來增加電極反應面積。另外，還研究了電極集電結構的重新研討及結構部品的電阻的減低。

例如，專利文獻1、2提出了電極合劑的改進。

專利文獻1提出了含有LiFePO₄、且含有分子量大的粘結劑的正極。

專利文獻2以含有LiCoO₂的電極合劑層中的粘結劑的分布均勻化為目的，提出在極板干燥工序中，在集電體側和電極表面側消除溫度差。

先行技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2005-302300號公報

專利文獻2：日本特開2001-210317號公報

發明內容

發明要解決的課題

對于大型的非水電解質二次電池，如上所述要求輸入輸出特性，因此適合采用吸油量大的電極活性物質。認為吸油量大的活性物質容易保持非水電解質，因而可得到優良的輸入輸出特性。

可是，吸油量大的電極活性物質容易吸收含在電極合劑膏糊中的分散介質等液狀成分。因此，假如將電極合劑膏糊的固體成分濃度控制在普通的值(例如55重量％左右)，則分散介質的量不足，電極合劑膏糊的粘度過度地增大。在電極合劑膏糊的粘度過大的情況下，如果用以往的方法將電極合劑膏糊涂布在集電體上，則可預測電極合劑層的厚度會產生不均。

因而，在采用吸油量大的電極活性物質的情況下，一般添加比較多的分散介質，將電極合劑膏糊的固體成分濃度控制在較低濃度。例如，通過將電極合劑膏糊的固體成分濃度控制在大約40重量％左右，能夠某種程度地抑制上述的電極合劑層的厚度不均。可是，因添加較多的分散介質，在干燥時等情況下粘結劑在電極合劑層中容易移動。因此，比重小的粘結劑容易偏向存在于電極的表面側。

粘結劑是不具有電子傳導性、不有助于充放電反應的電阻體。因此，如果粘結劑在電極合劑層內分布不均勻，特別是偏向存在于電極的表面側，則電極表面的電阻增加，不能順利地進行充放電反應。此外，由于在電極合劑層的集電體側粘結劑不足，因此電極合劑層容易從集電體脫落。

電極活性物質的吸油量越大則上述問題越顯著。因此，優良的輸入輸出特性和電極合劑層與集電體的密合性的兼顧是困難的。

解決課題的手段