[发明专利]非水电解质二次电池用电极及其制造方法、非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质二次电池用电极、非水电解质二次电池及非水电解质二次电池用电极的制造方法。

背景技术

众所周知，非水电解质二次电池(例如，锂离子二次电池)具有正极和负极。这些电极具有集流体上被覆有电极材料的结构。电极材料至少包含活性物质粒子和导电材料粒子。

导电材料粒子以提高活性物质粒子的导电性为目的而加以使用。特别是，对于正极而言，为了提高导电性，导电材料粒子的粒径与活性物质的粒径相同或在活性物质的粒径以下。即，如果导电材料粒子的粒径较大，则不能充分提高导电性，通常不使用具有比正极的活性物质大的粒径的粒子作为导电材料。

作为代表性的例子，使用钴酸锂作为正极的活性物质。这种情况下，主要使用乙炔黑作为导电材料。钴酸锂的平均粒径为约20μm，乙炔黑的平均粒径为约0.1μm。另外，最近，从安全性、成本性的观点出发，多使用约15μm～约0.05μm的小粒径的磷酸铁锂，这种情况下也使用粒径比磷酸铁锂的粒径小的导电材料。

另外，多数情况下使用天然石墨作为负极的活性物质，并向其中添加石墨作为导电材料。一般而言，天然石墨的代表性的粒径为20～30μm，石墨的代表性的粒径为4～20μm。

锂离子二次电池具有大的能量密度，并且具有优良的循环特性。因此，虽然锂离子二次电池已用作各种设备的电源，但还期待其用途进一步扩大而作为家庭用电力的电源。

但是，就现状而言，难以得到大的输出功率，因而强烈期望大容量化。例如，提出了为了二次电池的大容量化而使用高分子自由基材料作为电极的活性物质的技术(例如，日本特开2010-114042号公报)。

该现有技术存在如下问题。即，需要使用特定的材料(高分子自由基材料)。而且，在制作电极时，为了防止裂纹或翘曲产生，需要使电极内含有特殊的碳纤维(平均纤维径为0.01～0.5μm、纤维长度为15～100μm的实质上不具有支链结构的碳纤维)。

因此，优选不使用上述特定的材料或特殊的碳纤维来实现非水电解质二次电池的大容量化。

进而，优选通过到目前为止没有积极地尝试过的方法来实现大容量化。具体而言，优选通过使电极的每单位面积的涂布量增加、即增大电极材料的厚度来实现大容量化。

以往的非水电解质二次电池中，电极材料的厚度不足50μm。但是，电极的每单位面积的容量可以与电极材料的厚度成比例地增大。例如，如果电极材料(例如，正极的电极材料)的厚度为100μm以上，则电极的每单位面积的容量也与之成比例而达到以往的2倍以上。因此，电极材料(例如，正极的电极材料)的厚度优选为比以往大的50μm以上。

但是已查明，如果电极材料的厚度变大，则存在如下问题。即，如果电极材料的厚度变大，则在制作电极时的涂装工序、干燥工序中或者干燥后，在被覆在正极集流体上的电极材料的表面产生以往没有产生过的裂纹，从而电极不能充分地发挥作用。特别是，在活性物质的粒径小的情况(例如，纳米粒子)下，该现象明显出现。因此，难以使用厚膜涂敷。

发明内容

本发明的目的在于，提供即使电极材料的厚度在50μm以上、电极材料也不会产生不期望的裂纹的大容量的非水电解质二次电池用电极、具有该电极的非水电解质二次电池及非水电解质二次电池用电极的制造方法。

为了实现上述目的，发明人进行了研究。结果，发明人发现，通过使电极材料中含有平均粒径为活性物质粒子的平均粒径的2倍以上的裂纹防止剂，能够解决上述问题。

即，基于上述发现，本发明的非水电解质二次电池用电极包括集流体和配置在上述集流体上的电极材料。上述电极材料的厚度为50μm以上。上述电极材料至少包含活性物质粒子、导电材料和裂纹防止剂。上述裂纹防止剂的平均粒径为上述活性物质粒子的平均粒径的2倍以上。

上述电极材料中含有的上述活性物质粒子与上述裂纹防止剂的比例为100重量份∶5～30重量份。

上述活性物质粒子的粒径为0.5～15μm。上述裂纹防止剂的粒径为4～180μm。

上述活性物质粒子为含有锂的氧化物。或者，上述活性物质粒子为Si、Sn或者含有它们的金属氧化物中的任意一种。

本发明的非水电解质二次电池具备正极和负极。上述正极和上述负极中的至少一者为上述电极。