[發(fā)明專利]雙極型鋰離子二次電池用集電體

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080040928.2
• 申請(qǐng)日: 2010-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN102511098A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 本田崇;田中康行;井深重夫;市川聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M4/66
• 分類號(hào): H01M4/66;H01M10/052;H01M10/0585
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雙極型鋰離子二次電池用集電體、使用了該集電體的鋰離子二次電池用雙極型電極以及雙極型鋰離子二次電池。

背景技術(shù)

近年來，從環(huán)境、燃燒消耗率的觀點(diǎn)考慮，制造并銷售了混合動(dòng)力汽車(HEV)、電動(dòng)汽車(EV)以及燃料電池汽車，并且在繼續(xù)新的開發(fā)。在這些所謂的電動(dòng)車輛中，可進(jìn)行放電·充電的電源裝置的有效利用是不可缺少的。作為這種電源裝置，可利用鋰離子電池、鎳氫電池等二次電池，雙電層電容器(electric?double?layer?capacitor)等。特別是鋰離子二次電池由于其能量密度高、對(duì)反復(fù)充放電的耐久性高，可認(rèn)為其適合于電動(dòng)車輛，故各種開發(fā)正在深入開展。但是，為了適用于上述那樣的各種汽車的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用電源，為了確保大輸出功率，需要將多個(gè)二次電池串聯(lián)連接而使用。

但是，介由連接部連接電池的情況下，連接部的電阻會(huì)導(dǎo)致輸出功率降低。另外，具有連接部的電池在空間上也存在不利。即，連接部可招致電池的輸出功率密度、能量密度的降低。

作為解決該問題的技術(shù)，正在開發(fā)雙極型鋰離子二次電池等雙極型二次電池。雙極型二次電池具有在集電體的一側(cè)的面形成有正極活性物質(zhì)層且在另一側(cè)的面形成有負(fù)極活性物質(zhì)層的雙極型電極介由電解質(zhì)層、隔膜而多個(gè)層疊而成的發(fā)電元件。

為了確保更大的輸出功率密度，這樣的雙極型二次電池中使用的集電體優(yōu)選由更輕量且導(dǎo)電性更優(yōu)異的材料形成。因此，近年來，提出了用由添加有導(dǎo)電性材料的高分子材料構(gòu)成的集電體(樹脂集電體)替代以往的金屬箔。例如，專利文獻(xiàn)1中公開了在高分子材料中混合了金屬顆粒或者碳顆粒作為導(dǎo)電性材料的樹脂集電體。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2006-190649號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問題

但是，如專利文獻(xiàn)1中記載的那樣的樹脂集電體與金屬箔的集電體相比，其對(duì)電解液中的鋰離子的隔絕性低。因此判明了：其在適用于雙極型鋰離子二次電池的情況下，有時(shí)鋰離子滲透入構(gòu)成雙極型電極的樹脂集電體的內(nèi)部，成為保持鋰離子吸藏于該集電體的內(nèi)部的狀態(tài)。該被吸藏的鋰離子難以從集電體的內(nèi)部釋放出來，結(jié)果可能導(dǎo)致電池容量的降低。

構(gòu)成樹脂集電體的樹脂理想的是即使經(jīng)過電池制作時(shí)的加熱處理、加壓處理也不易變形，且不易溶解于電解液中的溶劑中，耐熱性、強(qiáng)度以及耐溶劑性優(yōu)異的樹脂。作為同時(shí)具有這些特性的樹脂，聚酰亞胺這樣的含酰亞胺基的樹脂是適合的，但是也判明了：使用了含酰亞胺基的樹脂的情況下，鋰離子向上述的樹脂集電體內(nèi)部的吸藏特別顯著。

因此，本發(fā)明的目的在于，提供可在用于雙極型鋰離子二次電池的、包含含酰亞胺基的樹脂的樹脂集電體中抑制鋰離子向集電體內(nèi)部的吸藏的手段。

用于解決問題的方案

本發(fā)明人等鑒于上述課題反復(fù)進(jìn)行了深入研究。在這個(gè)過程中明確了鋰離子向樹脂集電體的吸藏機(jī)理。于是，基于此見解完成了本發(fā)明。

即，本發(fā)明的雙極型鋰離子二次電池用集電體至少具有2個(gè)導(dǎo)電性層。而且，構(gòu)成集電體的導(dǎo)電性層中的一個(gè)(在本申請(qǐng)中稱為“第1導(dǎo)電性層”)具有在包含含酰亞胺基的樹脂的基材中添加導(dǎo)電性填料而成的結(jié)構(gòu)。另外，構(gòu)成集電體的導(dǎo)電性層中的另一個(gè)(在本申請(qǐng)中稱為“第2導(dǎo)電性層”)通過在包含具有極性的、不含酰亞胺基的樹脂的基材中添加導(dǎo)電性填料而成。進(jìn)而，其特征還在于，在形成雙極型電極時(shí)，按照第1導(dǎo)電性層位于正極側(cè)的方式被使用。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，配置于雙極型電極的負(fù)極側(cè)的具有導(dǎo)電性的樹脂層(導(dǎo)電性層)的最高已占軌道(HOMO)的能級(jí)即使因負(fù)極電位而升高，也可抑制其升高后的水平超過電解液中的鋰離子的氧化還原電位。其結(jié)果是，可以防止鋰離子向樹脂集電體內(nèi)部的滲透及吸藏。

附圖說明

圖1為表示使用了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中所述的雙極型鋰離子二次電池用集電體的、鋰離子二次電池用雙極型電極的整體結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。

圖2為表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中所述的雙極型鋰離子二次電池的剖視示意圖。

附圖標(biāo)記說明

1、23雙極型電極，

3、11集電體，

3a第1導(dǎo)電性層，

3b第2導(dǎo)電性層，

5、13正極活性物質(zhì)層，