[發明專利]非水電解質二次電池用正極及非水電解質二次電池

有效

• 申請號: 201180002952.1
• 申請日: 2011-03-18
• 公開（公告）號: CN102473900A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 遠藤一樹;藤川萬鄉
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/62;H01M10/052;H01M10/0587
• 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

本發明涉及具備集電體和形成于其表面的正極合劑層的非水電解質二次電池用正極，更詳細而言，涉及正極合劑層的改良。

背景技術

近年來，伴隨著手機和筆記本電腦等電子設備的小型化或輕量化，對作為這些設備的電源的二次電池要求高容量化。由于這樣的要求，能夠高能量密度化的非水電解質二次電池正廣泛普及。非水電解質二次電池具備正極、負極、夾在它們之間的隔膜及非水電解質。正極、負極及隔膜被卷繞而構成電極組。

正極具備集電體和形成于集電體的表面的正極合劑層。正極合劑層包含正極活性物質粒子、粘合劑和根據需要而使用的導電材料。作為正極活性物質，使用LiCoO₂、LiNiO₂、LiNi_1-x1Co_x1O₂(0＜x1＜1)等含鋰過渡金屬氧化物。

以非水電解質二次電池的進一步高容量化為目的，研究了將正極活性物質粒子以高密度填充到正極合劑層中，從而提高活性物質密度。但是，若將活性物質密度高的正極卷繞，則容易因應力而產生集電體的斷裂、正極合劑層的開裂及裂紋等正極的破損。因此，研究了這樣的正極的破損的抑制。

專利文獻1提出了將電極合劑層通過每隔一定間隔設置的凹部分割成多個區域。專利文獻1記載了在不使電極破損的情況下使其大大彎曲。

專利文獻2提出了容易將電極合劑層與集電體的界面剝離。利用卷繞時的應力將界面稍微剝離，由此能夠防止電極的斷裂。專利文獻2還提出了將配置在集電體的內側的一個電極合劑層與集電體的界面的剝離強度設定為比另一電極合劑層與集電體的界面的剝離強度小。

專利文獻3提出了將電極合劑層內的中心部的粘合劑的濃度設定為集電體的附近的濃度的50～90％。專利文獻3記載了在不使集電體與電極合劑層的密合性降低的情況下能夠減少粘合劑的量，提高充放電特性。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2002-343340號公報

專利文獻2：日本特開2008-91054號公報

專利文獻3：日本特開平10-270013號公報

發明內容

發明所要解決的問題

專利文獻1中，由于在凹部未配置活性物質，所以電極中所包含的活性物質量少。因而，非水電解質二次電池的高容量化有限。

專利文獻2中，由于容易將電極合劑層與集電體剝離，所以集電性容易降低。

認為在專利文獻3的電極合劑層的中心部，由于粘合劑濃度變小，所以應力容易被緩和，可將正極的破損抑制到一定程度。但是，若活性物質密度變得高達3.3g/cm³以上，則變得難以緩和應力。認為這是由于，在高密度的電極合劑層中，即使將中心部的粘合劑濃度減小至集電體附近的濃度的50％，也會變得過量，活性物質粒子彼此的密合性變得過高。

活性物質密度變得越高，則因卷繞時的應力產生的正極的破損變得越顯著。因此，難以均衡地實現電池的高容量化、集電性及正極破損的抑制。

用于解決問題的手段

本發明的一個方面涉及一種非水電解質二次電池用正極，其具備集電體和形成于集電體的表面的正極合劑層，正極合劑層包含正極活性物質粒子和粘合劑，表示正極合劑層的厚度方向上的距集電體的距離與正極合劑層中的粘合劑的量的相互關系的曲線具有第1極大點、極小點及第2極大點，極小點對應于正極合劑層的厚度方向上的中間部的位置，第1極大點對應于相比對應于正極合劑層的極小點的位置在集電體側的位置，第2極大點對應于相比對應于正極合劑層的極小點的位置遠離集電體的位置，第1極大點處的相對于正極活性物質粒子100重量份的粘合劑的量W₁與極小點處的相對于正極活性物質粒子100重量份的粘合劑的量W₂的比W₁/W₂大于2，W₁為1～8重量份，W₂為0.3～1.5重量份，正極活性物質粒子包含含鋰過渡金屬氧化物，正極合劑層的活性物質密度為3.3～4g/cm³。

本發明的其它方面涉及一種非水電解質二次電池，其具備上述的正極、負極、夾在正極與負極之間的隔膜及非水電解質，正極、負極及隔膜被卷繞而構成電極組。

發明的效果

本發明的非水電解質二次電池用正極盡管為高密度，但在構成電極組時，即使因卷繞而產生應力，也不易破損。因而，非水電解質二次電池的制造變得容易。