[发明专利]非水电解质二次电池用电极及其制造方法以及非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明主要涉及含有集电体和附着在其表面的电极合剂层的非水电解质二次电池用电极，特别涉及电极合剂层的改进。

背景技术

近年来，电子设备的便携化及无绳化在急速发展。作为这些电子设备的电源，对小型、轻量，且具有高能量密度的二次电池的要求高涨。

其中，非水电解质二次电池、特别是锂离子二次电池为高电压，且具有高能量密度。因此，期待着作为上述设备的电源。非水电解质二次电池具备正极、负极、配置在正极与负极之间的隔膜及非水电解质。

非水电解质二次电池用电极(以下也简称为电极)一般具有集电体和附着在集电体表面上的电极合剂层。电极合剂层含有电极活性物质、粘结剂和根据需要的导电辅助材。电极活性物质有助于电池的充放电反应。导电辅助材具有为更顺利地进行充放电反应而促进电子授受的电子通路功能。粘结剂具有粘结电极活性物质、导电辅助材及集电体并保持作为电极的形状的功能。

电极例如可用以下方法形成。首先，将电极活性物质、粘结剂、导电辅助材和分散介质混合，调配电极合剂膏糊。将得到的电极合剂膏糊涂布在集电体表面上，在使其干燥后，在集电体表面形成电极合剂层。然后，可通过压延得到非水电解质二次电池用电极。

此外，不仅上述这样的小型民生用途，还对大型的二次电池加速进行了技术开发。作为大型的二次电池，可列举出电力储备用电源或电动汽车或混合动力车(以下都称为HEV)等的车载用电源。对于这些电源，要求长期的耐久性及安全性。

在大型的非水电解质二次电池和小型民生用途的非水电解质二次电池中，其用途及要求特性大不相同。例如HEV用的非水电解质二次电池需要有助于以限定的容量瞬间进行发动机的动力辅助或再生。因而，对这些电池要求高水平的输入输出特性。

为了电池的高输入输出化，重要的是尽量减小电池的内部电阻。因此，从此观点出发，以往进行了电极活性物质、非水电解质及电极合剂的改进等。此外，谋求了通过电极的薄型长尺寸化来增加电极反应面积。另外，还研究了电极集电结构的重新研讨及结构部品的电阻的减低。

例如，专利文献1、2提出了电极合剂的改进。

专利文献1提出了含有LiFePO₄、且含有分子量大的粘结剂的正极。

专利文献2以含有LiCoO₂的电极合剂层中的粘结剂的分布均匀化为目的，提出在极板干燥工序中，在集电体侧和电极表面侧消除温度差。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-302300号公报

专利文献2：日本特开2001-210317号公报

发明内容

发明要解决的课题

对于大型的非水电解质二次电池，如上所述要求输入输出特性，因此适合采用吸油量大的电极活性物质。认为吸油量大的活性物质容易保持非水电解质，因而可得到优良的输入输出特性。

可是，吸油量大的电极活性物质容易吸收含在电极合剂膏糊中的分散介质等液状成分。因此，假如将电极合剂膏糊的固体成分浓度控制在普通的值(例如55重量％左右)，则分散介质的量不足，电极合剂膏糊的粘度过度地增大。在电极合剂膏糊的粘度过大的情况下，如果用以往的方法将电极合剂膏糊涂布在集电体上，则可预测电极合剂层的厚度会产生不均。

因而，在采用吸油量大的电极活性物质的情况下，一般添加比较多的分散介质，将电极合剂膏糊的固体成分浓度控制在较低浓度。例如，通过将电极合剂膏糊的固体成分浓度控制在大约40重量％左右，能够某种程度地抑制上述的电极合剂层的厚度不均。可是，因添加较多的分散介质，在干燥时等情况下粘结剂在电极合剂层中容易移动。因此，比重小的粘结剂容易偏向存在于电极的表面侧。

粘结剂是不具有电子传导性、不有助于充放电反应的电阻体。因此，如果粘结剂在电极合剂层内分布不均匀，特别是偏向存在于电极的表面侧，则电极表面的电阻增加，不能顺利地进行充放电反应。此外，由于在电极合剂层的集电体侧粘结剂不足，因此电极合剂层容易从集电体脱落。

电极活性物质的吸油量越大则上述问题越显著。因此，优良的输入输出特性和电极合剂层与集电体的密合性的兼顾是困难的。

解决课题的手段