[发明专利]二次电池用电极和具备该二次电池用电极的二次电池

说明书

本发明是二次电池的正负极中的任一电极，具备电极集电体和形成于电极集电体上的包含作为电极活性物质的活性物质粒子的电极活性物质层。电极活性物质层的表面形成有凹部。电极活性物质层在将从凹部的表面到电极集电体的厚度方向均等地区分为上层、中间层和下层这3个层并将上层、中间层、下层的电极密度(g/cm³)分别设为d₁、d₂、d₃时，具备0.8＜(d₁/d₃)＜1.1的关系。电极活性物质层的空隙率为10％～50％。凹部的面积率为2％～40％。凹部的体积率为5％～14％。

技术领域

本发明涉及二次电池用电极和具备该二次电池用电极的二次电池。详细而言，涉及一种在电极活性物质层的表面具备凹部的二次电池用电极。

背景技术

锂离子二次电池等二次电池由于与现有的电池相比更轻量且能量密度更高，因此优选作为车辆搭载用的高输出电源、或者个人计算机和移动终端的电源使用。锂离子二次电池特别优选作为电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)等车辆的驱动用高输出电源使用。

作为这种二次电池中具备的正极和负极(以下，不特别区分正负极时简称为“电极”)的典型结构，可举出在箔状的电极集电体的单面或两面形成以电极活性物质为主成分的电极活性物质层的结构。上述电极活性物质层通过以下方式而形成，即，将电极活性物质、粘合材料(粘结剂)、导电材料等固体成分分散于规定的溶剂中，将由此制备的浆(糊)状的电极复合材料(以下，称为“复合材料浆”)涂布于集电体的表面而形成涂膜，使该涂膜干燥后，施加加压压力而制成规定的密度、厚度。

日本专利申请公开第2011－253820号公报中公开了如下技术：通过准备阴极悬浮液和阳极悬浮液，并使它们逐层沉积而对电极的表面赋予突起、凹陷等结构。提出了通过使电极具有这样的表面形状，能够增大发生电荷转移反应的面积，提高电池的输出密度和能量密度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开第2011－253820号公报

发明内容

然而，作为车辆的驱动用高输出电源使用的二次电池期待进一步的高性能化。例如，如果能够减小电极活性物质层表面的离子的扩散电阻，就能够提高耐久性、输入输出特性等电池特性。

尝试了通过增大电极活性物质层的表面积来减小离子的扩散电阻，但其中伴随着各种困难。基于本发明人的见解，例如，如果要在涂膜干燥后利用激光对电极活性物质层表面赋予凹凸，则有可能导致照射激光的部分的表面的离子扩散电阻的增加、因除去电极活性物质层所致的容量缺损、除去的电极活性物质层的残留等。另外，使电极材料一点一点沉积而赋予凹凸结构的方法由于工序繁琐，因此会导致成本的增加、电极尺寸的限制。

本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供一种具有将离子扩散电阻抑制得较低的电极活性物质层的二次电池用电极。另一目的在于提供一种使用上述电极的二次电池。

为了实现上述目的而提供了一种二次电池用电极。在此公开的二次电池用电极为二次电池的正负极中的任一电极，具备电极集电体以及形成于电极集电体上的包含活性物质粒子作为电极活性物质的电极活性物质层。电极活性物质层的表面形成有凹部。电极活性物质层在将从凹部的表面到电极集电体的厚度方向均等地区分为上层、中间层和下层这3个层并将上层、中间层、下层的电极密度(g/cm³)分别设为d₁、d₂、d₃时，具备0.8＜(d₁/d₃)＜1.1的关系。电极活性物质层的空隙率为10％～50％。凹部的面积率为2％～40％。凹部的体积率为5％～14％。