[发明专利]电极

说明书

技术领域

本发明涉及电极。

背景技术

以往，在二次电池以及电容器等中使用的电极要求提高能量密度，即增加电容量。因而，提出了多种用于提高能量密度的技术（参照专利文献1、2）。另一方面，近年，二次电池以及电容器不仅用于家电等的电气设备还适用于电动汽车和混合动力汽车等的车辆中。因此，在用于它们的二次电池和电容器的电极中不仅要求提高能量密度，而且要求提高快速充放电性能。这种情况下，为了提高充放电特性，需要降低电极的内部电阻。

但是，在用于二次电池以及电容器的电极的情况下，能量密度和内部电阻具有二律背反的关系。即，如果提高电极的能量密度，则电极的内部电阻增加。此前，在二次电池以及电容器等中使用的电极实际上以提高能量密度为着眼点进行开发。

[专利文献1]特开昭63-107011号公报

[专利文献2]特开2011-208254号公报

发明内容

因而，本发明的目的在于提供一种维持能量密度，并且降低内部电阻的电极。

本申请发明人发现通过在此前理所当然地形成为平坦的的活性物质层上形成凹凸，能够在维持能量密度的同时降低内部电阻。该活性物质层的凹凸和夹着粘结层与集电层粘结的活性物质层的集电层形成在相反一侧上。

即，本实施方式的电极具备集电层、活性物质层、粘结层。集电层用导电体形成。活性物质层具有蓄积电荷的活性物质粒子、将蓄积在活性物质粒子中的电荷传递到集电层的导电助剂，以及粘接活性物质粒子和导电助剂的粘接剂，在和集电层相反一侧上形成凹凸。粘结层粘接集电层和活性物质层。

这样，通过在活性物质层上形成凹凸，活性物质层到集电层的厚度在凹凸上变化。即，活性物质层在凹凸的凸部上到集电层的距离变大，在凹凸的凹部上到集电层的距离变小。因此，如凹凸的凹部那样在到集电层的距离小的部分上电气性内部电阻减少。另外，在活性物质层的凹凸中凹部通过在活性物质层上加力形成。因此，在包含于活性物质层中的活性物质粒子的总量中没有变化。由此，当在活性物质层上形成凹凸的情况下，在凹凸形成的前后在活性物质层的能量密度中没有变化。因而，在维持能量密度的同时，能够降低内部电阻。

在本实施方式中，在将活性物质粒子的平均粒子直径设置为D时，作为活性物质层凹凸的差的活性物质层的凸部的高度大于等于平均粒子直径D。

活性物质层例如包含活性炭等的活性物质粒子。该活性物质粒子包含粒度分布，其平均粒子直径为D。因而，活性物质层的凸部的高度设定为大于等于平均粒子直径D。换句话说，活性物质层的凹部的深度大于等于平均粒子直径D。所谓该活性物质层的凸部的高度在形成在活性物质层上的凹凸中相当于到集电层的距离的差。即，在本实施方式中形成在活性物质层上的凹凸并不是由活性物质粒子的粒度的分布必然形成的凹凸，而是表示超过了活性物质粒子的粒子直径的差的有意形成的凹凸。为了降低内部电阻，有效的方法是将活性物质层的凸部的高度设置成大于等于平均粒子直径D。理想的是将活性物质层的凸部的高差设置成大于等于平均粒子直径D的2倍小于等于25倍。

这样，通过形成超过活性物质粒子的粒子直径的凹凸，活性物质层在内部电阻减少的同时，表面积增加。越增大表面积，越能够谋求高输出化。

在本实施方式中，作为活性物质层的凹凸的差的活性物质层的凸部的高度H在将活性物质层的最大厚度设置为T时，是1.5%≤H/T＜100%。

这表示本实施方式的电极的活性物质层未贯通到粘结层。即，在H/T=100%时，活性物质层的凹凸从和集电层相反一侧的端面到集电层一侧的端面贯通活性物质层。这样当凹部贯通活性物质层，则活性物质层的凹部对电荷的蓄积没有作用。因而，通过规定凸部相对于活性物质层的最大厚度T的高度H，能够在维持能量密度的同时降低内部电阻。

为了降低内部电阻有效的方法是将H/T设置成大于等于1.5%。鉴于活性物质层的强度，理想的是H/T大于等于8%小于等于80%。

在本实施方式中，活性物质层的表面积S在假设活性物质层的投影面积为Sp时，是100%＜S/Sp≤200%。

通过将分布在活性物质层上的凹凸微细化，增大活性物质层的表面积S增大。另一方面，如果表面积过大，则和活性物质层的集电层相反一侧的表面形状复杂化，减少对能量密度的提高以及内部电阻降低的作用。因而，活性物质层的表面积S理想的是到活性物质层的投影面积Sp的200%左右。更理想的是将S/Sp设置成大于等于110%小于等于160%。

附图说明