[發(fā)明專利]鋰離子電池用正極及其制造方法、以及鋰離子電池

有效

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• 申請日: 2010-12-03
• 公開（公告）號: CN102668184A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設計）人: 長瀨隆一
• 申請（專利權）人: JX日礦日石金屬株式會社
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/66
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 周善來;李雪春

技術領域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池用正極及其制造方法、以及鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池的正極活性物質通常使用含鋰過渡金屬氧化物。具體而言，為鈷酸鋰（LiCoO₂）、鎳酸鋰（LiNiO₂）、錳酸鋰（LiMn₂O₄）等，為了改善特性（高容量化、循環(huán)特性、保存特性、降低內部電阻、充放電特性）及提高安全性，正在對所述物質進行復合化。特別是對于車載用或負載平衡（ロードレベリング）用等大型用途的鋰離子電池，要求與至今為止的移動電話用或個人計算機用不同的特性。具體而言，對于車載用的鋰離子電池要求高容量及低電阻，對于負載平衡用的鋰離子電池則要求高容量及長壽命。

此外，以往，通過將正極活性物質與導電材料混合入溶解有黏合劑的有機溶劑中制成糊狀物，將該糊狀物涂布到鋁箔上，進行干燥、壓制，由此形成鋰離子電池的正極。黏合劑是保持正極活性物質、導電材料及鋁箔（集電體）的粘著性所必需的物質。此外，導電材料是為了將導電性賦予缺乏導電性的正極活性物而混合的物質。

作為所述的鋰離子電池用正極，例如有專利文獻1～3所公開的鋰離子電池用正極。其中，專利文獻1所記載的鋰離子電池用正極，是通過將正極活性物質的糊狀物涂布在表面經水合氧化處理過的集電體用鋁箔上而形成的。此外，在此所使用的正極活性物質的糊狀物中含有正極活性物質、碳黑或石墨等導電劑、PTFE等黏合劑及水等溶劑（專利文獻1的說明書0016段～0025段等）。

此外，在專利文獻2中記載有一種鋰離子電池用正極，其由鋁箔構成，該鋁箔在下層具備含有具有離子透過性的化合物與碳微粒的覆膜、且在上層具備含有黏合劑、碳微粒及正極活性物質的覆膜（專利文獻2的說明書0009段等）。

此外，專利文獻3所記載的鋰離子電池用正極，是通過在鋁合金正極電流集電體上涂布正極活性物質組合物而形成的。此外，在此所使用的正極活性物質組合物是通過將正極活性物質、聚偏氟乙烯黏合劑及碳導電劑分散在N－甲基吡咯烷酮溶劑中而制成的（專利文獻3的說明書0031段及0032段等）。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利公開公報特開2008－103132號

專利文獻2：日本專利公開公報特開2007－226969號

專利文獻3：日本專利公開公報特開2005－243636號

發(fā)明內容

然而，在將混合有導電材料與黏合劑等的正極活性物質涂布在鋁箔等集電體上而形成鋰離子電池用正極時，有時會產生如下問題：因導電材料的分布不均或黏合劑覆蓋正極活性物質而導致喪失活性等，使電池的接觸電阻增加，電池的輸出特性下降。

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可以抑制電池的接觸電阻，實現優(yōu)異的輸出特性的鋰離子電池用正極。此外，本發(fā)明的另一個目的在于提供一種所述鋰離子電池用正極的制造方法。此外，本發(fā)明的再一個目的在于提供一種使用了所述鋰離子電池用正極的鋰離子電池。

解決技術問題的技術方案

本發(fā)明人著眼于正極活性物質與作為集電體的鋁箔的導電性及它們的粘合方法，通過進行專心研究，結果發(fā)現：使用不含導電材料及黏合劑的正極活性物質，可以形成與以往不同結構及特性的鋰離子電池用正極。

基于所述見解而完成的本發(fā)明的一個方面是一種鋰離子電池用正極，其具備混合層，該混合層由形成集電體的金屬和在該形成集電體的金屬內分散成層狀的正極活性物質構成。

本發(fā)明的鋰離子電池用正極在一個實施方式中，其還具備僅由所述金屬構成的層，并且所述混合層形成在僅由所述金屬構成的層之上。

本發(fā)明的鋰離子電池用正極在另一實施方式中，所述金屬為鋁或鋁合金。

本發(fā)明的鋰離子電池用正極在另一實施方式中，所述正極活性物質為含鋰過渡金屬氧化物。

本發(fā)明的鋰離子電池用正極在另一實施方式中，所述含鋰過渡金屬氧化物中的過渡金屬是選自由Ni、Mn、Co及Fe組成的組中的一種或兩種以上。

本發(fā)明的鋰離子電池用正極在另一實施方式中，所述混合層中的正極活性物質的結晶結構包括層狀結構或尖晶石結構。

本發(fā)明的另一方面是一種鋰離子電池用正極的制造方法，其包括如下工序：將正極活性物質的粉體設置在鑄模內，在所述鑄模內的所述粉體上澆注熔融金屬。

本發(fā)明的再一方面是一種鋰離子電池，其使用了本發(fā)明的鋰離子電池用正極。

發(fā)明效果