[發明專利]制造鋰二次電池的方法

有效

• 申請號: 201210377467.9
• 申請日: 2012-10-08
• 公開（公告）號: CN103107338A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 上薗知之
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/139;H01M10/058
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 楊曉光;郭曉華

技術領域

本發明涉及制造鋰二次電池（典型地，鋰離子電池）的方法。更詳細地，本發明涉及制造電池正極的方法。

背景技術

與傳統電池相比，包括鋰離子電池的鋰二次電池尺寸小、重量輕且能量密度高。由于這些特點，鋰二次電池廣泛用于商業領域（用于個人計算機和便攜式終端的電源）。此外，從高輸出密度的角度來說，鋰二次電池也可被用作高輸出電源以驅動諸如混合動力汽車（HV）的車輛。

這樣的鋰二次電池（典型地，鋰離子電池）包括電池盒、容納在電池盒內的正極和負極的電極體以及電解質（典型地，電解液（electrolyte?solution）。在集電體上，正極和負極中的每一者包括電極混合物層（具體地，正極混合物層和負極混合物層），電極混合物層主要由能夠可逆地存儲和釋放電荷載體（典型地，鋰離子）的活性材料制成。例如，在鋰二次電池的正極中，當通過將正極活性材料、高電導率材料（導電材料）和粘合劑混合在合適的溶劑中而制備的漿狀（包括漿糊狀和墨水狀）組合物被涂敷在正極集電體上時，形成正極混合物層。

添加導電材料以改善正極混合物層中的導電性，并且，在通常的鋰二次電池中，優選使用導電性碳細顆粒（典型地，炭黑）。然而，由于導電性碳細顆粒具有小的一次粒徑（primary?particle?size），例如幾十納米，且具有強的內聚力，其很難在溶劑中均勻地分散。在用以形成正極混合物層的漿料的制備期間，例如通過增加所使用的溶劑的量，可以增強碳粉的分散性。然而，當溶劑的量這樣增加時，用于對用以形成正極混合物層的漿料進行干燥的溫度和/或時間變得不利地高和/或長。作為解決該問題的技術，日本專利申請公開10-144302（JP10-144302A）公開了當制備用以形成正極混合物層的漿料時，首先，利用介質分散器（例如球磨機）僅僅將難以分散的導電材料分散在溶劑中，隨后與活性材料混合并拌合（knead）。根據該方法，可制備不會不規則分散且是均勻的用以形成正極混合物層的漿料。

然而，根據本發明人的學習，當使用諸如在JP10-144302A中描述的介質分散器時，由于導電材料、溶劑和粉碎介質（例如球磨機情況中的球）被放在一起，在分散后導電材料的粒徑分布變得很尖銳，且當對這樣的用以形成正極混合物層的漿料進行干燥時，導電材料的粒徑分布傾向于偏心定位（eccentrically?located）。此外，有這樣的擔心，即，由于介質之間的強剪切作用（shearing?action），顆粒被碎解（disintegration）而增加分散系統的粘度或引起其過度分散（曾經分散的顆粒的過度聚集）。這樣的粘度的增加和導電材料的粒徑分布的局域化（localization）不僅降低工作效率，還會不利地導致電池性能的劣化（例如IV電阻增加）。此外，當使用介質分散器時，需注意粉碎介質的磨損或污染；因此，從制造技術的角度來說，也需要一種更優良的方法。

發明內容

本發明提供了一種制造鋰二次電池的方法，其中當用以形成正極混合物層的漿料中的導電材料的分散性被改善時，電池性能得到改善（例如實現了低IV電阻）。

本發明涉及一種鋰二次電池的制造方法。該制造方法包括：通過將包含導電性碳細顆粒的導電材料分散在溶劑中的分散處理而制備第一漿料；通過將所述第一漿料與正極活性材料和粘合劑混合而制備第二漿料；將所述第二漿料施加在正極集電體上以形成正極混合物層；以及形成具有所述集電體的鋰二次電池，在所述集電體上形成有所述正極混合物層。這里，以如下方式進行所述分散處理：使得所述導電材料的累計90%的粒徑（D₉₀）與所述導電材料的累計10%的粒徑（D₁₀）的比率（D₉₀/D₁₀）可以為10以上且200以下。所述導電材料的所述累計90%的粒徑（D₉₀）和所述導電材料的所述累計10%的粒徑（D₁₀）是基于粒徑分布測量的。這樣，首先，僅導電材料被分散在溶劑中以粉碎聚集的導電材料。從而，導電材料可很好地分散在溶劑中。此外，滿足粒徑范圍的導電材料具有相對寬的粒徑分布；因此，導電材料可優選地填充正極活性材料的顆粒之間的空隙（例如，大的空隙被粗顆粒填充，而小的空隙被細顆粒填充）。因此，正極混合物層中的導電路徑（即，正極活性材料與導電材料之間的接觸面積）變得優良，且在具有這樣的正極混合物層的鋰二次電池中，可以改善電池性能（例如，實現低IV電阻）。