[发明专利]集电体、电极、二次电池以及电容器

说明书

技术领域

本发明涉及集电体、电极、二次电池以及电容器。

背景技术

由于能量密度高，因此，锂离子二次电池在手机或笔记本电脑等电子设备中的利用扩大。锂离子二次电池使用钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等作为正极活性物质，使用石墨等作为负极活性物质。锂离子二次电池通常由包含这些活性物质的电极、作为多孔片的隔板、溶解锂盐的电解液构成。这样的锂离子二次电池的电池容量以及输出高，充放电特性良好，耐用寿命也比较长。

锂离子二次电池具有能量密度高这样的优点，另一方面，由于使用非水电解液等，因此，关于安全性存在问题。例如，由于含有非水电解液，因此，随着发热非水电解液的成分发生分解而内压上升，有可能发生电池膨胀等不良情况。另外，锂离子二次电池被过充电时，有可能引起发热等不良情况。另外，由于发生内部短路，也有可能引起发热等不良情况。有时引起电池的发热进而引起着火，用于抑制该情况的安全性很重要。

作为提高电池的安全性的方法，可以列举：利用安全阀来防止内压上升、通过安装随着温度上升电阻值增加的PTC(正温度系数，Positive temperature coefficient)元件来阻断发热时的电流等。例如，已知在圆筒形电池的正极帽部分安装PTC元件的方法。

但是，在正极帽部分安装PTC元件的方法中，存在无法防止由内部短路或过充电等引起的发热的问题。

在锂离子二次电池中安装的隔板具有如下功能：由于在异常发热时树脂发生熔融，堵塞隔板的孔部，离子传导性降低，由此，抑制短路电流的增加。但是，远离发热部分的部位的隔板不仅发生熔融，另外，存在树脂的变形开始温度以上的发热时，隔板因受热而收缩，由此，反而有可能发生短路。这样，防止由内部短路或过充电等引起的发热的方法尚有改善的余地。

为了解决内部短路的问题，提出了具有由结晶性树脂和导电粒子构成的PTC层的正极。这样的PTC层具有如下特性：在结晶性树脂的熔点附近树脂发生膨胀，由此，导电性粒子的网被切断，电阻值大幅增加。专利文献1中公开了一种PTC层，其通过将碳粒子与结晶性树脂加热混合，将所得到的混合物加工成片状后，退火而在集电体上形成。另外，专利文献2中公开了包含聚乙烯这样的结晶性树脂、导电材料以及粘合剂的5μm以下的PTC层。另外，专利文献3中公开了由聚乙烯蜡乳液和碳微粒构成的PTC层。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特表2002-526897号公报

【专利文献2】日本特开2001-357854号公报

【专利文献3】日本特开2009-176599号公报

发明内容

【发明要解决的课题】

但是，上述文献记载的以往技术在以下的方面具有改善的余地。

第一，通过专利文献1中记载的方法制作的PTC层具有碳粒子在加热中分散到树脂中而初期的电阻高的缺点。此外，通过这样的方法制作的PTC层的厚度为数十μm时，不得不与活性物质层同时形成。锂离子二次电池的电极要求进一步的能量密度的高密度化。膜厚较厚时，引起电池容量的降低。

第二，专利文献2中记载的PTC层中，在添加有粘合剂的情况下，难以仅在结晶性树脂周边存在碳粒子，因此，在粘合剂区域也形成碳粒子的导电网。因此，由于结晶性树脂的膨胀，即使切断结晶性树脂附近的导电网，在粘合剂中构筑的导电网也没有被切断，因此，在面内的PTC特性变得不均匀，难以确保安全性。

第三，在专利文献3中记载的PTC层中使用聚乙烯粒子的水分散液(Chemipearl W401、Chemipearl W410或Chemipearl W4005)的情况、使用以乙烯和甲基丙烯酸作为主成分单体的聚甲基丙烯酸类树脂粒子的水分散液(AC-3100)的情况中的任意情况下，120℃下的电阻值为初期的电阻值的2倍以下，电阻值的变化小，因此，难以阻断电流，过充电时的安全性不充分。另外，在任意的情况下，与集电体等的密合性低。进而，在任意一种情况下，使用这些集电体制作电池时，以高倍率使用的情况下的电池特性不充分。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种在用于二次电池或电容器时高倍率特性优良、发挥充分的安全功能的集电体、和使用该集电体的电极、二次电池或电容器。

【用于解决问题的方法】