[发明专利]非水电解质二次电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂二次电池等非水电解质二次电池及其制造方法。

背景技术

由于锂离子二次电池具有小型、轻量等特征，所以作为便携式机器的驱动电源而广泛普及。近年来，也期待向电动工具和电动自行车、以及向HEV等用途的展开，锂离子二次电池的需求逐渐提高。但是，既然数量增长，价格下降的要求也就逐年严峻，构筑用于降低成本以及适应市场需要的生产体制成为电池生产商的职责。

电池的制作工序可以分为电极制作工序、电极卷取工序、注液工序、检查工序。在电池制作工序中，如何加快向集电体涂布浆料和干燥至关重要。为了加快干燥，优选提高干燥温度。但是，用于制作电极的浆料中混合含有多种成分，为了提高电极的品质，必须制作电极的厚度方向均质组成的电极。如果电极组成不均质，就可能出现：(1)电阻不均衡、(2)电极粘附密度不均衡等问题。如果提高干燥温度，就可能导致电极厚度方向的组成不均匀。

特别是近年来，从环境卫生的方面出发，作为制作电极的浆料，要求不使用有机溶剂的水系浆料。本发明的发明人等发现：在使用这样的水系浆料制作电极时，如果提高干燥温度，就会出现合剂层相对于集电体的粘附强度大幅降低的问题。作为改善合剂层与集电体的粘附性的方法，在专利文献1中提出了在集电体表面预先涂布并形成与负极合剂层相同成分的薄膜、改善粘附性的方案。另外，在专利文献2和专利文献3中提出了在负极活性物质层与集电体之间形成具有电子传导性的高分子化合物层的方案。但是，这些现有技术意图改善使用溶剂系浆料制作电极时的粘附性和降低接触电阻，而并不是为了改善在使用水系浆料时由于提高干燥温度而造成的粘附强度的下降。

专利文献1：日本特开平11-86850号公报

专利文献2：日本特开平5-135759号公报

专利文献3：日本特开平3-165458号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种非水电解质二次电池及其制造方法，该非水电解质二次电池使用利用水系浆料在集电体上形成合剂层的电极，可以高效率地生产、电极内的粘附强度高、能够提高电池性能。

本发明的非水电解质二次电池具有正极、负极和非水电解质，其特征在于：正极和负极中的至少1个电极，通过在集电体上形成由胶乳类粘合剂和水系分散剂构成的预涂层，在该预涂层上涂布包含活性物质、胶乳类粘合剂和水系分散剂的水系浆料，形成合剂层后进行干燥而得到。

本发明的发明人对于使用水系浆料、在集电体上形成有合剂层的电极，研究在提高干燥温度时粘附强度下降的原因，结果发现：这是因为合剂层中所含的粘合剂在干燥时由于合剂层内产生的热对流而移动，偏在于合剂层表面的缘故。

图2是用于说明合剂层中的对流所产生的粘合剂移动的截面图。如图2(a)所示，在集电体1上设置有合剂层2，合剂层2中的粘合剂3，在吹热风4进行干燥时，由于合剂层2内产生的对流5而向上方移动。其结果，如图2(b)所示可知，粘合剂3偏在于合剂层2的表面，集电体1与合剂层2的界面的粘合剂量减少，所以，合剂层2对于集电体1的粘附强度下降。

如图1所示，根据本发明，在集电体1上形成由胶乳类粘合剂和水系分散剂构成的预涂层6，在该预涂层6上涂布包含活性物质、胶乳类粘合剂和水系分散剂的水系浆料，形成合剂层2，之后将它们干燥，制作电极。在本发明中，将这样操作得到的电极作为正极和负极中的至少一个电极使用。

根据本发明，因为在集电体和合剂层之间形成由胶乳类粘合剂和水系分散剂构成的预涂层，所以，在将合剂层干燥时，即使合剂层中的胶乳类粘合剂移动至合剂层的表面，也可以将集电体和合剂层的界面中的胶乳类粘合剂保持在高浓度。因此，能够提高粘附强度。另外，因为能够提高干燥温度，所以可以高效率地进行电极的制作。

另外，因为能够提高电极中的粘附强度，所以能够使电池性能提高、能够得到高可靠性。活性物质材料在伴随充放电时的膨胀收缩的变化大，电极容易受到应力。通过反复进行这样的充放电，有时活性物质会从电极剥离，但根据本发明，能够提高粘附强度，所以能够抑制这样的活性物质的剥离等。因此，能够使电池性能提高，能够提高长期的可靠性。

在本发明中，预涂层的胶乳类粘合剂不一定是与合剂层的胶乳类粘合剂相同的粘合剂，但通过使用与合剂层的胶乳类粘合剂相同的胶乳类粘合剂，能够使电极内的组成更均匀，能够进一步提高粘附强度。具体而言，优选预涂层的胶乳类粘合剂和合剂层的胶乳类粘合剂具有相同的组成和组成比，更优选具有相同的组成、组成比和聚合度。