專利名稱:電化學元件用電極的制造方法
技術領域:
本發明涉及用于鋰離子二次電池、雙電荷層電容器等電化學元件的電極(以下, 有時統稱為“電化學元件用電極”)的制造方法,更詳細地,涉及能簡便地在集電體、尤其是開孔集電體上形成電極活性物質層的方法。
背景技術:
一種小型而輕量,且能量密度高,進而能夠有效利用可反復充放電特性的以鋰離子二次電池、雙電荷層電容器、以及鋰離子電容器為代表的混合式電容器(hybrid capacitor)等電化學元件的需求快速增長。鋰離子二次電池由于能量密度較大,因此在攜帶電話或筆記本型個人電腦等領域中被使用。另外,由于雙電荷層電容器可以快速充放電, 因此用作個人電腦等的存儲器斷電保護小型電源。此外,有望將雙電荷層電容器用作電動汽車用途的大型電源。此外,發揮了鋰離子二次電池和雙電荷層電容器的優勢的混合式電容器,因能量密度、釋能密度都很高而備受關注。對于這些電化學元件而言,隨著用途的擴大或發展,要求低電阻化、高容量化、提高機械特性等進一步的改善。混合式電容器在正極上安裝有極化性電極、在負極上安裝有非極化性電極,通過使用有機類電解液可提高工作電壓,并可提高能量密度。曾提出在混合式電容器的負極中使用下述材料預先用化學方法或電化學方法將鋰離子吸留于能夠吸留、脫吸鋰離子的材料中而得到的材料(例如,專利文獻1、2)。對于以汽車用電源等大型電池作為對象的情況,曾公開了通過下述方法預先在負極上負載鋰的有機電解質電池正極集電體以及負極集電體上分別具有貫穿正反面的孔, 負極活性物質能夠可逆地負載鋰,通過使來自負極的鋰與和負極或正極相對而設的鋰發生電化學接觸來進行負載(例如,參考專利文獻幻。在專利文獻3中,在集電體上設有貫穿正反面的孔,在開孔集電體的正反面形成電極活性物質層(以下,有時將具有貫通孔的集電體記為“開孔集電體”)。通過這樣的結構,靜電容量得以提高,并且鋰離子可以在電極的正反面間移動而不會被集電體阻隔,因此即使是疊層枚數多的電池結構的蓄電裝置,通過該貫通孔,不僅可以對配置于鋰附近的負極進行鋰的電化學負載,而且還可以對遠離鋰而配置的負極進行鋰的電化學負載。而且,由于鋰離子可通過貫通孔自由地在各極間移動,因而可順利地進行充放電。電極活性物質層是通過在集電體上涂布包含電極活性物質、導電材料以及粘合材料的電極組合物的漿料并進行干燥而形成的。尤其公開了雙刮刀法為了同時在集電體的正反面形成電極活性物質層,垂直方向運行的集電體的運送通道兩側配置一對模頭,在該一對模頭上方設置一對刮刀,用刮刀將從模頭排出的多余漿料刮掉(搔豸落i L.)來控制涂布厚度的方法。但在集電體具有貫通孔的開孔集電體的情況下,很難以均勻的厚度涂布漿料,且無法使得到的電極中的電極活性物質層的厚度以及活性物質量恒定,而導致電極性能產生偏差。另外,就該方法而言,由于是從集電體兩面涂布漿料,因此需要2臺模頭,而且還需要涂料罐、供料泵、過濾器、配管等各2組,會導致設備復雜化、成本增加。另外,為了控制涂布厚度、電極的表面狀態,必須嚴格調整2臺模頭的間隙或漿料的排出量、模唇部的間隙等。而且,向點涂機等普通的臥式涂布機運送沖孔金屬、膨脹合金等開孔集電體時,漿料會轉印到旋轉的輥上,很難均勻地將漿料涂布在集電體上。作為在開孔集電體上以均勻的厚度形成電極活性物質層的方法,例如專利文獻4 公開了下述方法利用定量給料器將電極材料供給至一對加壓輥,同時向加壓輥間供給集電體,由此同時進行電極材料的薄片化和與集電體的接合。另外,專利文獻5公開了下述方法使涂布在基體材料上的漿料與開孔集電體接觸并一體化,然后將漿料進行干燥,剝離基體材料,在集電體上形成電極活性物質層。就該方法而言,由于在與基體材料相疊層的狀態下進行漿料層的干燥,漿料的溶劑很難均勻地蒸發。因此,在專利文獻5中,使用多孔質基體材料作為基體材料,使溶劑均勻地蒸發,使干燥后的電極活性物質的厚度均勻化。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 特開平3-233860號公報專利文獻2 特開平5-325965號公報專利文獻3 國際公開第98/33227號公報(對應美國專利第6461769號說明書)專利文獻4 特開2007-5747號公報專利文獻5 特開2008-41971號公報
發明內容
發明要解決的問題但是,就專利文獻4記載的方法而言,將電極材料由加壓輥轉印到集電體上時,有時電極材料會殘留在加壓輥上。其結果,導致轉印到集電體上的電極材料量不恒定,而且電極活性物質層的厚度也不均勻,從而有時也會使電極特性產生偏差。就專利文獻5的方法而言,漿料干燥后,將多孔質基體材料從電極活性物質層上剝離時,電極材料殘留在多孔質基體材料上,會導致同樣的問題。另外,由于要對漿料進行涂布和干燥,因而存在漿料粘度或多孔質基體材料的孔徑受到限制的問題。因此,本發明的目的在于提供電化學元件用電極的制造方法,該方法能在集電體、 尤其是沖孔金屬、膨脹合金等具有正反面貫通孔的開孔集電體上簡便地、而且均勻且密合性良好地形成電極活性物質層。解決問題的方法為了解決上述問題,本發明人進行了深入研究的結果發現在基體材料表面上形成電極活性物質層,通過熱壓合使電極活性物質層轉印到集電體上,由此對于沖孔金屬或膨脹合金之類不易涂布的開孔集電體,也可以密合性良好地制作生產性良好且品質均勻的電化學元件用電極。也就是說,解決了上述問題的本發明包含下述事項作為要點。〔 1〕電化學元件用電極的制造方法,其包括(1)使用包含電極活性物質、導電材料以及粘合材料的電極組合物在基體材料表面形成電極活性物質層的步驟;
(2)將在上述基體材料表面上形成的電極活性物質層與集電體進行疊層,并實施熱壓以使其貼合的步驟;以及,(3)將基體材料從電極活性物質層上分離的步驟。〔2〕根據上述〔1〕所述的制造方法,其中,在上述(1)的步驟中,所述基體材料表面是預先進行過剝離處理的表面。〔3〕根據上述〔2〕所述的制造方法,其中,所述剝離處理是對于熱塑性樹脂膜的單面或兩面,通過熱固性樹脂進行的剝離處理。〔4〕根據上述〔2〕或〔3〕所述的制造方法,其中,所述基體材料的剝離處理面與水的接觸角為80 110°。〔5〕根據上述〔2〕 〔4〕中任一項所述的制造方法,其中,上述(1)的步驟包括 將包含上述電極組合物和水的水性漿料涂布在經剝離處理的基體材料表面上的步驟。〔6〕根據上述〔1〕 〔5〕中任一項所述的制造方法,其中,上述(1)的步驟包括 將包含電極活性物質、導電材料以及粘合材料的電極組合物的漿料涂布在上述基體材料表面上,然后進行干燥的步驟。〔7〕根據上述〔1〕 〔6〕中任一項所述的制造方法,其中,上述集電體為開孔集電體。〔8〕根據上述〔1〕 〔7〕中任一項所述的制造方法,其中,上述粘合材料包含丙烯酸酯類聚合物。〔9〕根據上述〔1〕 〔8〕中任一項所述的制造方法,其中,上述電極組合物還包含表面活性劑。〔 10〕根據上述〔1〕 〔9〕中任一項所述的制造方法,其中,上述電極組合物還包含沸點50 150°C的有機溶劑。〔11〕根據上述〔9〕所述的制造方法,其中,所述表面活性劑為陰離子性表面活性劑。〔12〕根據上述〔10〕所述的制造方法,其中,所述有機溶劑為醇類。〔 13〕一種電化學元件,其具備采用上述〔1〕 〔12〕中任一項所述的制造方法制得的電化學元件用電極。〔14〕根據上述〔13〕所述的電化學元件,其中,上述電化學元件為混合式電容器。發明的效果按照本發明,能夠在集電體、尤其是沖孔金屬、膨脹合金等開孔集電體上密合性良好且容易地形成厚度均勻的電極活性物質層。而且,能夠用普通設備生產性良好地制作電化學元件用電極。另外,為了在基體材料上形成電極活性物質層,可同時在集電體的兩面貼合電極活性物質層,從而可提高電極制作的生產性。
[圖1]是示出本發明涉及的制法的1個步驟的示意圖。[圖2]是示出本發明涉及的制法的1個步驟的示意圖。符號說明1...基體材料
2...集電體3. · ·涂布機4...干燥機10、12、14...退繞裝置11、13、15...卷取裝置16...層壓裝置
具體實施例方式以下,針對本發明的電化學元件用電極的制造方法,參考附圖進一步進行具體說明。圖1和圖2示出了本發明制法的簡略流程。本發明的電化學元件用電極的制造方法包括使用包含電極活性物質、導電材料以及粘合材料的電極組合物在基體材料1表面形成電極活性物質層的步驟(參考圖1);將在上述基體材料表面上形成的電極活性物質層與集電體進行疊層,實施熱壓以使它們貼合的步驟;以及將基體材料從電極活性物質層上分離的步驟(參考圖2)。以下,對本發明中使用的基體材料、電極活性物質、導電材料、粘合材料、集電體等進行說明。<基體材料>本發明中使用的基體材料只要能使電極活性物質層涂布在基體材料上即可,可以沒有限制地使用無機材料或有機材料。可以列舉例如,鋁箔、銅箔、離聚物膜(10膜)、聚乙烯膜(PE膜)、聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(PET膜)、聚萘二酸乙二醇酯膜(PEN膜)、聚氯乙烯膜(PVC膜)、聚偏氯乙烯膜(PVDC膜)、聚乙烯醇膜(PVA膜)、聚丙烯膜(PP膜)、聚酯膜、 聚碳酸酯膜(PC膜)、聚苯乙烯膜(PS膜)、聚丙烯腈膜(PAN膜)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物膜(EVA膜)、乙烯-乙烯醇共聚物膜(EV0H膜)、乙烯-甲基丙烯酸共聚物膜(EMAA膜)、尼龍膜(NY膜、聚酰胺(PA)膜)、賽璐玢、酰亞胺膜、紙等。另外,還可使用層疊上述膜而成的多層結構的膜。其中,從通用性、操作性方面考慮,優選熱塑性樹脂膜、尤其優選PET膜、PE 膜、PP膜、PVC膜等。基體材料的厚度沒有特別限制,優選5 μ m 200 μ m、更優選30 μ m 150 μ m。另外,對于基體材料的寬度沒有特別限制,優選約IOOmm 1000mm、更優選約200mm 500mm。優選預先對形成電極活性物質層的基體材料表面進行剝離處理。可僅對基體材料的單面進行剝離處理、也可對兩面都進行剝離處理。剝離處理的方法沒有特別限制,優選采用例如下述方法將醇酸樹脂等熱固性樹脂涂布在基體材料上并使其固化的方法;將聚硅氧烷樹脂涂布在基體材料上并使其固化的方法;將氟樹脂涂布在基體材料上的方法。尤其優選使用可容易地形成均質的剝離處理層的熱固性樹脂的剝離處理,另外,從后述的水性漿料的涂布性、以及所得電極活性物質層的剝離性的平衡方面考慮,優選利用醇酸樹脂的涂布、固化的剝離處理。通過涂布水性漿料而形成電極活性物質層的情況下,優選基體材料的剝離處理面與水的接觸角為80 110°的范圍、更優選為90 100°的范圍。如果剝離處理面與水的接觸角過小,雖然漿料的涂布性良好,但有時漿料干燥后形成的電極活性物質層很難從基體材料上剝離。反之,如果接觸角過大,則雖然電極活性物質層容易從基體材料上剝離,但有時漿料在基體材料表面發生產生排斥(ii I;Λ ),很難均勻地涂布。這樣一來,很難實現兼顧涂布性和剝離性的特性,但是通過使基體材料的剝離處理面與水的接觸角在上述范圍時,則可使水性漿料的涂布性與電極活性物質層的剝離性得到平衡,從而可形成厚度均勻的的電極活性物質層,而且電極活性物質層的剝離也變得容易。基體材料也可以反復使用,通過反復使用,可進一步降低電極的生產成本。〈電極組合物〉電極活性物質層由包含電極活性物質、導電材料以及粘合材料的電極組合物形成。(電極活性物質)本發明中使用的電極活性物質是能在電化學元件用電極內接受和給出電子的物質。電極活性物質主要包括鋰離子二次電池用活性物質、雙電荷層電容器用活性物質、鋰離子電容器用活性物質。鋰離子二次電池用活性物質包括正極用的、負極用的。作為鋰離子二次電池用電極的正極中使用的電極活性物質,具體可以列舉LiCo02、LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, LiFePO4, LiFeVO4等含有鋰的復合金屬氧化物;TiS2、TiS3、非晶質等過渡金屬硫化物;Cu2V2O3、非晶質V2O · P2O5, MoO3> V2O5, V6O13等過渡金屬氧化物。還可列舉,聚乙炔、聚苯 (Poly-p-phenylene)等導電性高分子。優選含有鋰的復合金屬氧化物。作為鋰離子二次電池用電極的負極中使用的電極活性物質,具體可以列舉, 無定形碳、石墨、天然石墨、中間碳微球(MCMB)、以及浙青類碳纖維等碳材料;聚并苯 (polyacene)等導電性高分子等。優選石墨、天然石墨、中間碳微球(MCMB)等結晶性碳材料。鋰離子二次電池用電極中使用的電極活性物質的形狀優選整粒成顆粒狀。如果顆粒的形狀是球形,則能夠在電極成型時形成更高密度的電極。關于鋰離子二次電池用電極中使用的電極活性物質的體積平均粒徑,正極、負極通常均為0. 1 100 μ m、優選1 50 μ m、更優選5 20 μ m。鋰離子二次電池用電極中使用的電極活性物質的振實密度沒有特別限制,正極優選使用振實密度為2g/cm3以上的物質、負極優選使用振實密度為0. 6g/cm3以上的物質。作為雙電荷層電容器用電極中使用的電極活性物質,通常使用碳的同素異形體。 作為碳的同素異形體的具體例子,可以舉出,活性炭、聚并苯、碳晶須以及石墨等,可以使用它們的粉末或纖維。優選的電極活性物質是活性炭,具體地,可以舉出以酚醛樹脂、人造絲、 丙烯腈樹脂、浙青、以及椰殼類等作為原料的活性炭。雙電荷層電容器用電極中使用的電極活性物質的體積平均粒徑通常為0. 1 100 μ m、itit 1 ~ 50μ m、Miftit 5 20 μ m。雙電荷層電容器用電極中使用的電極活性物質的比表面積為30m2/g以上、優選 500 5,000m2/g、更優選1,000 3,000m2/g。電極活性物質的比表面積越大,所得電極活性物質層的密度有變得越小的傾向,因此通過適當選擇電極活性物質,可以得到具有所期望密度的電極活性物質層。鋰離子電容器用電極中使用的電極活性物質包括正極用的和負極用的。作為鋰離子電容器用電極的正極中使用的電極活性物質,只要是能夠可逆地負載鋰離子和例如四氟化硼之類的陰離子的物質即可。具體而言,通常使用碳的同素異形體,可廣泛使用可用于雙電荷層電容器的電極活性物質。組合使用碳的同素異形體時,可將平均粒徑或粒徑分布不同的二種以上碳的同素異形體組合使用。另外,還可優選使用作為芳香族類縮聚物的熱處理物的、氫原子/碳原子的原子比為0. 50 0. 05的具有聚并苯類骨架結構的聚并苯類有機半導體(PAS)。優選為雙電荷層電容器用電極中使用的電極活性物質。鋰離子電容器用電極的負極中使用的電極活性物質,是能夠可逆地負載鋰離子的物質。具體而言,可廣泛使用在鋰離子二次電池的負極中使用的電極活性物質。可優選列舉石墨、難石墨化碳等結晶性碳材料、作為上述正極電極活性物質記載過的聚并苯類物質 (PAS)等。這些碳材料以及PAS可使用使酚醛樹脂等炭化、視需要賦予活性、接著粉碎而成的制品。鋰離子電容器用電極中使用的電極活性物質的形狀,優選整粒成顆粒的形狀。另外,粒子的形狀為球形時,電極成形時可形成更高密度的電極。就鋰離子電容器用電極中使用的電極活性物質的體積平均粒徑而言,正極、負極通常均為0. 1 100 μ m、優選為1 50 μ m、更優選為5 20 μ m。這些電極活性物質各自可單獨使用或將二種以上組合使用。(導電材料)本發明中使用的導電材料,包含具有導電性、不具有能形成雙電荷層的細孔的粒狀的碳的同素異形體,具體而言,可以列舉爐黑、乙炔黑、以及科琴黑(Akzonobel Chemicals Besloten Vennootschap公司的注冊商標)等導電性炭黑。其中,優選乙炔黑和爐黑。本發明中使用的導電材料的體積平均粒徑,優選比電極活性物質的體積平均粒徑小,其范圍通常為0.001 ΙΟμπκ優選為0.05 5μπκ更優選為0.01 1 μ m。導電材料的體積平均粒徑在該范圍時,可以以更少的用量而得到高的導電性。這些導電材料可單獨使用或將2種以上組合使用。導電材料的量相對于電極活性物質100重量份通常在0. 1 50重量份、優選0. 5 15重量份、更優選1 10重量份的范圍。導電材料的量在該范圍時,可提高使用所得電極的電池的容量,且可降低其內部電阻。(粘合材料)本發明中使用的粘合材料只要是能夠使電極活性物質和導電材料彼此粘結的化合物即可,沒有特別限制。優選的粘合材料是具有能分散在溶劑中的性質的分散型粘合材料。作為分散型粘合材料,可以列舉例如,含氟聚合物、二烯聚合物、丙烯酸酯聚合物、聚酰亞胺、聚酰胺、聚氨酯等高分子化合物,其中,優選含氟聚合物、二烯聚合物或丙烯酸酯聚合物,從可提高耐電壓、且可提高電化學元件的能量密度方面考慮,更優選二烯聚合物或丙烯酸酯聚合物。二烯聚合物可以是共軛二烯的均聚物或是使含有共軛二烯的單體混合物聚合而得到的共聚物、或它們的氫化物。所述單體混合物中共軛二烯的比例通常為40重量%以上、優選為50重量%以上、更優選為60重量%以上。作為二烯聚合物的具體例,可以列舉, 聚丁二烯、聚異戊二烯等共軛二烯均聚物;任選羧基改性的苯乙烯-丁二烯共聚物(SBR)等芳香族乙烯-共軛二烯共聚物;丙烯腈-丁二烯共聚物(NBR)等氰化乙烯-共軛二烯共聚物;氫化SBR、氫化NBR等。
丙烯酸酯聚合物,是含有來自通式(1) =CH2 = CRi-COORY式中,R1表示氫原子或甲基、R2表示烷基或環烷基。)所示化合物的單體單元的聚合物,具體而言,為通式(1)所示化合物的均聚物、或是使含有上述通式(1)所示化合物的單體混合物聚合而得的共聚物。作為通式(1)所示化合物的具體例,可以列舉,丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸異戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯等丙烯酸酯;甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸異戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸硬脂酯等甲基丙烯酸酯等。其中,優選丙烯酸酯,從提高所得電極的強度方面考慮,特別優選丙烯酸正丁酯以及丙烯酸2-乙基己酯。丙烯酸酯聚合物中來自通式(1)所示化合物的單體單元的比例通常為50重量%以上、優選為70重量%以上。使用來自通式(1)所示化合物的單體單元的比例是上述范圍的丙烯酸酯聚合物時,可提高耐熱性、且可減小所得電化學元件用電極的內部電阻。在上述丙烯酸酯聚合物中,除通式(1)表示的化合物外,還可使用可共聚的含有羧基的單體。作為含有羧基的單體的具體例,可以列舉,含有丙烯酸、甲基丙烯酸等一元酸的單體;含有馬來酸、富馬酸、衣康酸等二元酸的單體。其中,優選含有二元酸的單體,從可提高與集電體的粘結性、提高電極強度方面考慮,特別優選衣康酸。這些含有一元酸的單體、含有二元酸的單體可各自單獨使用或將2種以上組合使用。共聚時上述單體混合物中含有羧基的單體的量相對于通式(1)表示的化合物100重量份通常在0. 1 50重量份、優選0. 5 20重量份、更優選1 10重量份的范圍。含有羧基的單體的量在該范圍時,與集電體的粘結性優異、還可提高所得電極的強度。除通式(1)表示的化合物外,所述丙烯酸酯聚合物還可使用可共聚的含有腈基的單體。作為含有腈基的單體的具體例,可以列舉丙烯腈、甲基丙烯腈等,其中,從提高與集電體的粘結性、提高電極強度方面考慮,優選丙烯腈。共聚時所述單體混合物中丙烯腈的量相對于通式(1)表示的化合物100重量份通常在0. 1 40重量份、優選0. 5 30重量份、更優選1 20重量份的范圍。丙烯腈的量在該范圍時,與集電體的粘結性優異、還可提高所得電極的強度。粘合材料的形狀沒有特別限制,但從與集電體的粘結性好、且可抑制制作的電極的容量降低、或抑制因反復充放電而導致的劣化方面考慮,優選為粒狀。作為粒狀的粘合材料,可以列舉例如,像膠乳那樣的粘合材料的粒子以分散在水中的狀態形成的制品、或將這樣的分散液干燥得到的粉末狀制品。粘合材料的玻璃化轉變溫度(Tg),優選為50°C以下,進一步優選為-40 0°C。粘合材料的玻璃化轉變溫度(Tg)在該范圍時,僅以少量的用量,便可使粘結性優異、電極強度強、富于柔軟性,通過電極形成時的壓制步驟便可容易地提高電極密度。粘合材料的數均粒徑沒有特別限制,通常為0.0001 100 μ m、優選0.001 10 μ m、更優選0.01 ιμπι。粘合材料的數均粒徑在該范圍時,僅以少量的用量,便可賦予電極活性物質層優異的粘結力。這里,數均粒徑是用透射型電子顯微鏡照相測定100個任意選擇的粘合材料粒子的直徑,作為其算術平均值算出的個數平均粒徑。粒子的形狀任選為球形、異形(異形)。這些粘合材料可單獨使用或將2種以上組合使用。粘合材料的量相對于電極活性物質100重量份通常在0. 1 50重量份、優選0. 5 20重量份、更優選1 10重量份的范圍。粘合材料的量在該范圍時,可充分地確保所得的電極活性物質層與集電體的密合性,可提高電化學元件的容量,且降低內部電阻。另外,優選電極組合物中含有表面活性劑和/或沸點為50 150°C的有機溶劑。 可含有表面活性劑和有機溶劑中的任一者,也可含有二者。(表面活性劑)表面活性劑可使電極活性物質、導電材料以及粘合材料良好地分散并且可降低漿料的表面張力,提高涂布性。作為表面活性劑,具體可以列舉,烷基硫酸酯鹽、烷基苯磺酸鹽、脂肪酸鹽、萘磺酸甲醛縮合物等陰離子性表面活性劑;聚氧乙烯烷基醚、甘油脂肪酸酯等非離子性表面活性劑;烷基胺鹽、季銨鹽等陽離子性表面活性劑;烷基胺氧化物、烷基甜菜堿等兩性表面活性劑,優選陰離子表面活性劑、非離子性表面活性劑,從電化學元件的耐久性優異方面考慮,特別優選陰離子性表面活性劑。使用表面活性劑的情況下,其混合量相對于電極活性物質100重量份為0. 5 20 重量份的范圍、優選1. 0 10重量份、尤其優選2. 0 5重量份。表面活性劑的混合量在該范圍時,電化學元件的耐久性優異。(有機溶劑)在本發明中,通過使用有機溶劑來提高漿料的涂布性。另外,使用沸點(常壓)為 50 150°C的有機溶劑時,對涂布水性漿料形成的電極組合物的層進行干燥時,水揮發的同時有機溶劑也發生揮發,因此可簡化干燥步驟。而且,干燥后的電極活性物質層中不殘留有機溶劑,電極的耐久性得以提高。作為有機溶劑,具體可以列舉,甲醇、乙醇、異丙醇等醇類;乙酸甲酯、乙酸乙酯等烷基酯類;丙酮、甲乙酮等酮類等,優選列舉醇類、烷基酯類,從電化學元件的耐久性優異方面考慮,尤其優選醇類。使用有機溶劑的情況下,其混合量相對于電極活性物質100重量份為0. 5 20重量份的范圍、優選1. 0 10重量份、尤其優選2. 0 5重量份。有機溶劑的混合量在該范圍時,所得的電化學元件的耐久性優異。另外,尤其優選將上述表面活性劑與有機溶劑組合使用。通過將表面活性劑與有機溶劑組合使用,可進一步降低電極組合物漿料的表面張力,提高生產性。在該情況下,表面活性劑與有機溶劑的總量相對于電極活性物質100重量份為0. 5 20重量份的范圍、優選1. 0 10重量份、尤其優選2. 0 5重量份。(分散劑)為了使上述各成分均勻地分散,電極組合物中,除了上述電極活性物質、導電材料、粘合材料外,還可含有分散劑。作為分散劑的具體例,可以列舉,羧甲基纖維素等纖維素衍生物;聚(甲基)丙烯酸鈉等聚(甲基)丙烯酸鹽;聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、聚氧化乙烯;聚乙烯基吡咯烷酮、聚羧酸、氧化淀粉(酸化7々一 )、磷酸淀粉('J >酸力々一 )、酪蛋白、各種改性淀粉、殼質、殼聚糖衍生物等。其中,尤其優選纖維素衍生物。纖維素衍生物是纖維素的至少一部分羥基被醚化或酯化了的化合物,優選水溶性的纖維素衍生物。纖維素衍生物通常不具有玻璃化轉變點。具體可以列舉,羧甲基纖維素、 羧甲基乙基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、乙基羥基乙基纖維素、羥基乙基纖維素以及羥基丙基纖維素等。另外,還可列舉它們的銨鹽以及堿金屬鹽。其中,優選羧甲基纖維素的鹽,尤其優選羧甲基纖維素的銨鹽。優選纖維素衍生物的醚化度為0. 5 2、更優選為0. 5 1.5。需要說明的是,這里所說的醚化度是表示纖維素的每個葡萄糖單元中含有的3個羥基平均有幾個被醚化的值。醚化度在該范圍時,含有電極組合物的漿料的穩定性高,不易發生固體成分的沉降或凝集。另外,通過使用纖維素衍生物,可提高涂料的涂布性或流動性。〈集電體〉構成集電體的材料的種類可以使用例如金屬、碳、導電性高分子等,優選使用金屬。可使用例如電池、電容器等用途中公開的各種材質,正極用集電體中優選使用鋁、不銹鋼等,負極用集電體中優選使用不銹鋼、銅、鎳等。另外,集電體可以是不具有貫通孔的結構,但本發明的方法尤其適于在具有正反面貫通孔的集電體(開孔集電體)上形成電極活性物質層。因此,集電體優選使用例如膨脹合金、沖孔金屬、金屬網、發泡體、通過蝕刻賦予貫通孔的蝕刻金屬箔(金屬工‘7千'κ箔,metal etchd箔),或用壓花輥賦予突起和貫通孔的帶有突起的集電體等。開孔集電體的開孔部的形狀沒有特別限制,開口率優選為10% 90%的范圍、更優選為20 % 60 %的范圍、尤其優選40 % 60 %的范圍。開口率通過對開孔集電體進行平面觀察而求得。具體而言,對開孔集電體進行平面觀察,算出每單位面積具有的貫通孔的面積,由此來決定開口率。通過使集電體的開口率在上述范圍,可以抑制制作電化學元件時批(口 〃卜)間的容量偏差。就使用不具有通常的開孔部的集電體的電化學元件而言,制作疊層型電化學元件時,如果制成電極間彼此不面對面的非對向面,則靜電容量不易由其非對向面放出。進而電極每單位面積的活性物質量產生偏差時,則有時實際放出的靜電容量比由活性物質量的重量算出的靜電容量少,這也是導致電化學元件劣化的要因。因此,有時會在電化學元件的批間產生容量偏差,進而縮短電化學元件的壽命。這是因為電解質離子的擴散僅在正負極的對向面(對抗面)發生。但通過使用開孔集電體,電解質離子通過集電體發生擴散,因此靜電容量能夠由電極不面對面的非對向面放出。另外,即使是使用電極每單位面積的活性物質量不同的電極,如果連電極活性物質的總重量也算在內,可容易地在電容器單元內取得容量平衡,因此可抑制電化學元件批間產生容量偏差。另外,由于不在電池內造成電荷的偏差,因此可延長電化學元件的壽命。另外,在負極活性物質上負載鋰時,在集電體的開口率過高的情況下,負載所需的時間縮短,不易發生鋰的負載不均,但易發生集電體的強度降低、褶皺、斷裂。另外,很難將活性物質等保持在貫通孔內,由于活性物質等的脫落、電極的斷裂等,故存在產生電極制造時的成品率降低等問題。另一方面,開口率過低的情況下,在負極活性物質上負載鋰所需的時間延長或會產生生產效率降低以及電池特性偏差增大等問題,但集電體的強度得以提高,并且不易發生活性物質的脫落,從而也可以提高電極的成品率。考慮電池的構造(疊層型、卷繞型等) 或生產性時,希望在上述范圍適當選擇集電體的開口率或孔徑。集電體為帶狀,厚度沒有特別限制,優選厚度為5 50 μ m、更優選厚度為10 40 μ m。另外,寬度也沒有特別限制,優選約100 1000mm、更優選約200 500mm。<電極活性物質層的形成方法>
在本發明的制造方法中,在基體材料1的表面形成包含上述各成分的電極組合物的層,視需要進行干燥等,得到電極活性物質層。作為電極活性物質層的優選的形成法,可以列舉例如,向基體材料上供給包含電極組合物的復合粒子,通過干式成形為片狀的方法 (片成形法);將電極組合物分散在溶劑中形成的漿料(電極組合物漿料)涂布在基體材料上,使溶劑揮發的方法(涂布法)等,考慮到可在基體材料1表面上均勻形成這一點,優選涂布法。電極組合物漿料可通過將電極活性物質、導電材料、粘合材料以及、視需要添加的分散劑、表面活性劑、有機溶劑在水或N-甲基-2-吡咯烷酮、四氫呋喃等有機溶劑中進行混煉來制造。從電極活性物質層易于干燥和對環境的負荷小方面考慮,優選電極組合物漿料是以水作為分散介質的水性漿料。作為水性漿料的制造方法,可將水和上述各成分用混合機混合來進行制造。作為混合機,可以使用球磨機、砂磨機、顏料分散機、研碎機、超聲波分散機、均化器、行星式攪拌機以及哈比特式拌合機(Hubelt mixer)等。另外,還優選首先將電極活性物質和導電材料使用研碎機、行星式混合機、亨舍爾混合器、以及全方位混合器(Omni mixer)等混合機混合,接著添加粘合劑并均勻混合的方法。通過采用該方法,可以容易地得到均勻的漿料。本發明中使用的漿料的粘度,因涂布機的種類、涂布線的形狀而異,通常為100 100,OOOmPa · S、優選為 1,000 50,OOOmPa · S、更優選為 5,000 20,OOOmPa · S。將漿料涂布在基體材料上的方法沒有特別限制。可以列舉例如,刮刀法、浸漬法、 逆輥法、直接輥法、凹版印刷法、擠出法、刷涂法等方法。漿料的涂布厚度,可根據作為目標的電極活性物質層的厚度來適當設定。接著,將通過涂布上述漿料而形成的包含電極組合物的電極活性物質層與集電體 2進行疊層,并進行熱壓貼合。與集電體的疊層、貼合可在涂布漿料后立即進行,尤其優選將電極組合物層干燥后再進行與集電體的疊層、貼合。通過將電極組合物層進行干燥,層厚變得恒定,而且強度提高,從而與集電體的疊層、貼合變得容易。另外,由于在干燥后與集電體進行疊層、貼合,可僅在集電體上所需要的位置形成電極活性物質層。而且,在與集電體疊層、貼合后剝離基體材料時,還可防止部分電極活性物質層殘留在基體材料上。作為干燥方法,可以列舉例如利用溫風、熱風、低濕風的干燥、真空干燥、照射 (遠)紅外線或電子射線等的干燥方法。其中,優選采用照射遠紅外線的干燥方法。本發明中的干燥溫度與干燥時間,優選采用能夠將涂布在集電體上的漿料中的溶劑完全除去的溫度和時間,作為干燥溫度,一般為100 300°C、優選為120 250°C。作為干燥時間,通常為1 60分鐘、優選為5 30分鐘。通過涂布法形成電極活性物質層的步驟的更具體實例如圖1所示。在圖1中,將基體材料1的卷繞體安裝在退繞裝置10上,將基體材料1從退繞裝置10送出,從涂布機3 向基體材料1表面排出電極組合物的漿料,在基體材料1表面形成電極組合物層。需要說明的是,圖中未示出形成的電極組合物層。接著,將表面形成有電極組合物層的基體材料導入干燥機4中,對電極組合物層進行干燥,形成電極活性物質層。然后,通過卷取裝置11來卷取具有電極活性物質層的基體材料1,得到具有電極活性物質層的基體材料1的卷繞體。<電極活性物質層與集電體的貼合>電極活性物質層與集電體2的貼合通過熱壓來進行的。熱壓可在實施上述干燥前進行,也可在干燥后進行,優選像上述那樣,通過對漿料干燥后的電極活性物質層進行熱壓來與集電體貼合。通過進行熱壓,電極活性物質層中含有的粘合材料易發生塑性變形,從而提高集電體與電極活性物質層的密合性。另外,通過熱壓可得到表面平滑且均勻的電極。另外,通過干燥后進行壓制時,可容易地提高電極密度。作為熱壓的方法,具體可以列舉,間歇式熱壓、連續式熱輥壓等,優選可提高生產性的連續式熱輥壓。熱壓的溫度在不損害基體材料的范圍即可,沒有特別限制,通常為 50 200°C、優選70 150°C。熱壓的溫度在該范圍時,可使電極活性物質層均勻地貼合在集電體上,電極強度優異。熱壓的線壓在不損害基體材料的范圍即可,沒有特別限制,通常為50 2,OOOkN/ m、優選100 1,000kN/m、尤其優選200 500kN/m。熱壓的線壓在該范圍時,可使電極活性物質層均勻地貼合在集電體上,電極強度優異。(將基體材料從電極活性物質層上的分離)將基體材料從電極活性物質層上分離的方法沒有特別限制,例如通過在貼合電極活性物質層后,分別將貼合有電極活性物質層的集電體與基體材料卷繞在各個輥上,即可容易地進行分離。這樣,便可得到具有電極活性物質層的集電體。關于上述的電極活性物質層與集電體的貼合以及與基體材料的分離的一系列步驟,更具體的實施方式如圖2所示。需要說明的是,圖中未示出電極活性物質層。電極活性物質層形成在基體材料1表面上。在圖2中,將上述帶有電極活性物質層的基體材料1的卷繞體安裝在退繞裝置12上,送出帶有電極活性物質層的基體材料1。另外將集電體2的卷繞體安裝在退繞裝置14上,送出集電體。接著,將帶有電極活性物質層的基體材料1和集電體2導入到安裝有加熱裝置的層壓裝置16中,進行熱壓,將帶有電極活性物質層的基體材料1貼合在集電體2上。接著,將基體材料1從電極活性物質層上剝離,并用卷取裝置 13進行卷取,并且通過卷取裝置15來卷取轉印有電極活性物質層的集電體2,得到帶有電極活性物質層的集電體的卷繞體。另外,在形成有電極活性物質層的集電體的另一面上通過熱壓來貼合形成有電極活性物質層的基體材料,還可制造在集電體的兩面形成有電極活性物質層的電化學元件用電極。另外,如圖2所示,還可通過上述方法在集電體的兩面同時形成電極活性物質層。利用本發明的制造方法得到的電化學元件用電極的電極活性物質層的厚度因電化學元件的種類而異,通常為10 μ m 500 μ m、優選20 400 μ m、尤其優選30 200 μ m。 電極層的厚度在該范圍內時,成為內部電阻和能量密度得以平衡的電化學元件用電極,因此優選。本發明的電化學元件具有利用本發明的制造方法得到的電化學元件用電極。作為電化學元件,可以列舉,鋰離子二次電池、雙電荷層電容器、混合式電容器等,優選混合式電容器。以下,針對將利用本發明的制造方法得到的電化學元件用電極用作混合式電容器用電極的情況進行說明。混合式電容器由正極、負極、隔板以及電解液構成,作為上述正極或負極,優選的是利用本發明的制造方法得到的電化學元件用電極作為正極和負極。隔板只要能夠使混合式電容器用電極之間絕緣、并能夠使陽離子和陰離子通過即可,沒有特別限制。具體而言,可以使用聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴、人造絲、芳族聚酰胺或玻璃纖維制的微孔膜或無紡布、通常可以使用以被稱為電解電容器紙的紙漿為主原料的多孔質膜等。隔板配置在混合式電容器用電極之間,使得所述一對電極活性物質層相向設置, 從而得到元件。隔板的厚度可根據使用目的來適當選擇,通常為1 100 μ m、優選為10 80 μ m> ^iCit^ 20 ~ 60 μ m。電解液通常由電解質和溶劑構成。就電解質而言,作為陽離子,可以使用鋰離子。 作為陰離子,可以使用 PFp BFp AsF6_、wSbF6\ N(RfSO3) 2_、C (RfSO3) 3_、RfSO3^Rf 分別表示碳原子數1 12的氟代烷基)、F_、C104\ AlClp A1F4_等。這些電解質可單獨使用或將兩種以上組合使用。電解液的溶劑只要是通常作為電解液的溶劑使用的溶劑即可,沒有特別限制。具體而言,可以列舉,碳酸亞丙酯、碳酸亞乙酯、碳酸亞丁酯等碳酸酯類;Y-丁內酯等內酯類;環丁砜類;乙腈等腈類。這些溶劑可單獨使用或以二種以上混合溶劑的形式使用。其中,優選碳酸酯類。 使電解液含浸在所述元件中,則可得到鋰離子電容器。具體而言,視需要將元件卷繞、疊層或折疊等之后,裝入容器中,并向容器中注入電解液,封口,即可制造。另外,也可將預先含浸了電解液的元件收納在容器中。作為容器,可任選使用硬幣型、圓筒型、方形(角型)等公知的任一種容器。實施例以下,通過實施例以及比較例對本發明進行更具體的說明,但本發明并不限于這些實施例。需要說明的是,實施例和比較例中的份和%如無特別說明,則為重量基準。實施例以及比較例中的各特性按照下述方法進行測定。(在集電體上形成的電極活性物質層的剝離強度)以電極組合物層的涂布方向為長邊的方式,將電極切成長100mm、寬IOmm的長方形,作為試驗片,使電極活性物質層面朝下,在電極活性物質層表面粘貼透明膠帶(JIS Z1522中規定的制品),沿垂直方向以50mm/分的拉伸速度對集電體的一端進行拉伸,測定發生剝離時的應力。進行該測定3次,求其平均值,以該值作為剝離強度。剝離強度越大, 電極活性物質層與集電體的粘結力越大,即表示密合性越強。(基體材料的剝離處理面與水的接觸角)往基體材料的剝離處理面上滴加純水2 μ 1,測定靜態接觸角,通過θ/2法算出基體材料的剝離處理面與水的接觸角。(電極活性物質層的轉印率)將具有電極活性物質層的基體材料熱壓在集電體上后,剝離基體材料,使電極活性物質層轉印到集電體上。測定轉印后殘留在基體材料上的電極活性物質層的重量,算出電極活性物質層的轉印率。電極活性物質層殘留在基體材料上的重量越小,轉印率越高。電極活性物質層的轉印率(% ) = {集電體上的電極活性物質層重量(g)_轉印后基體材料上的電極活性物質重量(g)}/轉印前基體材料上的電極活性物質重量(g)X100需要說明的是,在上式中,轉印前基體材料上的電極活性物質層重量、轉印后基體材料上的電極活性物質層重量按照下式求算。轉印前基體材料上的電極活性物質層重量=電極活性物質層形成后的基體材料重量-電極活性物質層形成前的基體材料重量
轉印后基體材料上的電極活性物質層重量=轉印后的基體材料重量-電極活性物質層形成前的基體材料重量(集電體的開口率的測定)平面觀察集電體,算出每單位面積的貫通孔的面積,由此算出集電體的開口率。(電極活性物質層厚度的測定)電極活性物質層的厚度在集電體的兩面形成電極活性物質層后,用渦電流式變位傳感器(傳感器頭部EX-110V、放大裝置部EX-V02 :keyence公司制)進行測定。長方向間隔為2cm、寬方向間隔為5cm,測定各電極活性物質層的厚度,將它們的平均值作為電極活性物質層的厚度。(高速涂布性)目測觀察基體材料上形成的電極活性物質層的表面,將電極活性物質層均勻的評價為“良好”、將由于漿料的涂膜凹陷(!、八)等造成電極活性物質層斑點狀形成的評價為“不良”。(混合式電容器的電特性)用IlOmA的定電流開始充電,達到3. 8V的充電電壓后保持該電壓,進行定電壓充電,在進行至20分鐘定電壓充電的時刻結束充電。接著,充電后馬上以定電流IlOmA進行放電直至達到2. IV。進行該充放電操作3個循環,根據第3個循環的放電曲線,求出單位體積的容量和內部電阻。〈實施例1>(正極用漿料的制造方法)將作為正極的電極活性物質的以酚醛樹脂為原料的堿活化活性炭即體積平均粒徑為8 μ m的活性炭粉末(MSP-20 ;關西熱化學公司制)100份、作為分散劑的羧甲基纖維素鈉的1. 5%水溶液(貨號2200 ;大賽璐化學工業公司制)以固體成分計相當于2份、作為導電材料的乙炔黑(denka black粉狀;電化學工業公司制)5份、作為粘合劑的玻璃化轉變溫度-40°C、數均粒徑0. 25 μ m的二烯聚合物(苯乙烯60份、丁二烯35份、衣康酸5份進行乳液聚合得到的共聚物)的40%水分散體以固體成分計相當于3份和離子交換水,用行星式混合機進行混合,使全部固體成分濃度為35%,制備正極用的電極組合物漿料。(正極的制造方法)使用在水平方向以40m/分的速度運行的、且通過醇酸樹脂進行過剝離處理的厚度38 μ m的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(Lintec公司制、基體材料的剝離處理面與水的接觸角97° )作為基體材料,將上述記載的正極用的電極組合物漿料從模頭排出并進行涂布, 在120°C干燥5分鐘,得到在基體材料上具有厚度130 μ m的正極的電極活性物質層的基體材料,對其進行卷取。隨后,將按照上述方法形成的正極電極活性物質層與作為開孔集電體的厚度 30 μ m、開口率50面積%的鋁膨脹合金層疊,通過溫度100°C的連續式輥壓機使之貼合,再通過輥使基體材料從電極活性物質層上分離。最后,在上述開孔集電體的另一面,通過連續式輥壓機貼合上述具有正極的電極活性物質層的基體材料,再通過輥使基體材料從電極活性物質層上分離,則得到兩面具有每面厚度100 μ m的電極活性物質層的集電體(正極用電化學元件用電極)。該電極的剝離強度為17. lN/m、電極活性物質層向集電體的轉印率為91. 2%。(負極用漿料的制造方法)將作為負極的電極活性物質的體積平均粒徑為2. 7 μ m的石墨(KS-4 ;Timcal公司制)100份、作為分散劑的羧甲基纖維素鈉的1.5%水溶液(貨號2200 ;大賽璐化學工業公司制)以固體成分計相當于2份、作為導電材料的乙炔黑(denka black粉狀;電化學工業公司制)5份、作為粘合劑的玻璃化轉變溫度-40°C、數均粒徑0. 25μπι的二烯聚合物(苯乙烯60份、丁二烯35份、衣康酸5份進行乳液聚合得到的共聚物)的40%水分散體以固體成分計相當于3份和離子交換水,用行星式攪拌機進行混合,使得全部固體成分濃度為35%, 制備負極用的電極組合物漿料。(負極的制造方法)使用在水平方向以40m/分的速度運行的、且通過醇酸樹脂進行過剝離處理的厚度38 μ m的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(Lintec公司制、基體材料的剝離處理面與水的接觸角97° )作為基體材料,將上述記載的負極用的電極組合物漿料從模頭排出并進行涂布, 在120°C干燥5分鐘,得到在基體材料上具有厚度60 μ m的負極的電極活性物質層的基體材料,對其進行卷取。隨后,將按照上述方法形成的負極電極活性物質層與作為開孔集電體的厚度 20 μ m、開口率50面積%的銅制膨脹合金層疊,通過溫度100°C的連續式輥壓機使之貼合, 再通過輥使基體材料從電極活性物質層上分離。最后,在上述開孔集電體的另一面,通過連續式輥壓機貼合上述具有負極的電極活性物質層的基體材料,再通過輥使基體材料從電極活性物質層上分離,得到兩面具有每面厚度30 μ m的電極活性物質層的集電體(負極用的電化學元件用電極)。該電極的剝離強度為5. 5N/m、電極活性物質層向集電體的轉印率為94%。(測定用電池的制作)對上述制作的兩面電極(正極、負極)進行剪裁,使得殘留的未形成電極活性物質層的未涂布部分長2cmX寬2cm、且形成電極活性物質層的部分長5cmX寬5cm(未涂布部分為形成有電極活性物質層的5cmX5cm的正方形的一邊的延長部分。)。準備這樣裁得的正極10組、負極11組,分別將其未涂布部分通過超聲波進行焊接。接著將正極由鋁制成、 負極由鎳制成的長7cmX寬IcmX厚度0. Olcm的接頭材料(夕 <材)用超聲波分別焊接在經過疊層焊接的未涂布部分上,制作測定用電極。將測定用電極在200°C真空干燥M小時。作為隔板使用厚度35 μ m的纖維素/人造絲混合無紡布,將正極集電體、負極集電體的端子焊接部彼此配置成在相反側,并進行疊層,使得正極、負極彼此交替、且疊層的電極的最外部的電極均為負極。在最上部和最下部配置隔板,4周用膠帶封住。作為鋰極,使用將鋰金屬箔(厚51μπι、長5cmX寬5cm)壓合在厚80 μ m的不銹鋼網上形成的制品,在與最外部的負極完全相對地在疊層的電極的上部和下部各配置1枚該鋰極。需要說明的是,鋰極集電體的端子焊接部0枚)電阻焊接在負極端子焊接部。在深沖下,將在最上部和最下部配置有上述鋰箔的疊層體設置在外裝膜的內部, 將被外裝層壓膜包覆的三邊熔封后,真空含浸下述電解液,所述電解液是在碳酸亞乙酯、碳酸二乙酯以及碳酸亞丙酯以重量比3 4 1混合而成的溶劑中溶解LiPF6并使之濃度為 1摩爾/升而成的溶液,然后將剩余的一邊熔封,制作薄膜型混合式電容器。
(電池的特性評價)室溫放置16天后,對電池進行分解時,發現鋰金屬完全消失,故可判斷為,鋰在正極和負極的正反面間移動,并預充電至全部的負極中。所得電極活性物質層的剝離強度、基體材料表面與水的接觸角、電極活性物質層的轉印率、電極活性物質層的厚度、高速涂布性、混合式電容器的容量以及內部電阻的測定結果如表1所示。〈實施例2>按照與實施例1相同的方法制作正極用的電化學元件用電極、負極用的電化學元件用電極、以及混合式電容器,區別在于作為正極用組合物漿料以及負極用組合物漿料的粘合劑,使用玻璃化轉變溫度為-40°C、數均粒徑為0. 25 μ m的丙烯酸酯聚合物(丙烯酸 2-乙基己酯96份、甲基丙烯酸4份進行乳液聚合而得的共聚物)的40%水分散體。關于電化學元件用電極、混合式電容器的各特性的測定結果如表1所示。〈實施例3>按照與實施例1相同的方法制作正極用的電化學元件用電極、負極用的電化學元件用電極、混合式電容器,區別在于作為基體材料,使用用醇酸樹脂進行過剝離處理的厚度38 μ m的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(Lintec公司制、基體材料的剝離處理面與水的接觸角82° )。關于電化學元件用電極、混合式電容器的各特性的測定結果如表1所示。〈實施例4>按照與實施例1相同的方法制作正極用的電化學元件用電極、負極用的電化學元件用電極、混合式電容器,區別在于作為基體材料,使用用醇酸樹脂進行過剝離處理的厚度38 μ m的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(Lintec公司制、基體材料的剝離處理面與水的接觸角108° )。關于電化學元件用電極、混合式電容器的各特性的測定結果如表1所示。〈實施例5>按照與實施例1相同的方法制作正極用的電化學元件用電極、負極用的電化學元件用電極、混合式電容器,區別在于將形成在基體材料上的電極活性物質層與開孔集電體進行貼合時連續式輥壓機的溫度設定為50°C。關于電化學元件用電極、混合式電容器的各特性的測定結果如表1所示。〈實施例6>按照與實施例1相同的方法制作正極用的電化學元件用電極、負極用的電化學元件用電極、混合式電容器,區別在于將形成在基體材料上的電極活性物質層與開孔集電體進行貼合時連續式輥壓機的溫度設定為150°C。關于電化學元件用電極、混合式電容器的各特性的測定結果如表1所示。〈實施例7>按照與實施例2相同的方法制作正極用的電化學元件用電極、負極用的電化學元件用電極、混合式電容器,區別在于向正極用組合物漿料和負極用組合物漿料中加入作為表面活性劑的非離子性表面活性劑即聚氧乙烯二苯乙烯化苯基醚(Emulgen A-60 ;花王公司制)4份。關于電化學元件用電極、混合式電容器的各特性的測定結果如表1所示。〈實施例8>按照與實施例2相同的方法制作正極用的電化學元件用電極、負極用的電化學元件用電極、混合式電容器,區別在于向正極用組合物漿料和負極用組合物漿料中加入作為表面活性劑的陰離子性表面活性劑即萘磺酸甲醛縮合物(DEM0L N;花王公司制)4份。關于電化學元件用電極、混合式電容器的各特性的測定結果如表1所示。〈實施例9>按照與實施例2相同的方法制作正極用的電化學元件用電極、負極用的電化學元件用電極、混合式電容器,區別在于向正極用組合物漿料和負極用組合物漿料中加入作為有機溶劑的烷基酯類即乙酸乙酯4份。關于電化學元件用電極、混合式電容器的各特性的測定結果如表1所示。〈實施例10>按照與實施例2相同的方法制作正極用的電化學元件用電極、負極用的電化學元件用電極、混合式電容器,區別在于向正極用組合物漿料和負極用組合物漿料中加入作為有機溶劑的醇類即異丙醇4份。關于電化學元件用電極、混合式電容器的各特性的測定結果如表1所示。〈實施例11>按照與實施例2相同的方法制作正極用的電化學元件用電極、負極用的電化學元件用電極、混合式電容器,區別在于向正極用組合物漿料和負極用組合物漿料中加入作為表面活性劑的陰離子性表面活性劑即萘磺酸甲醛縮合物(DEM0L ;花王公司制)4份,作為有機溶劑的醇類即異丙醇4份。關于電化學元件用電極、混合式電容器的各特性的測定結果如表1所示。<比較例1>按照與實施例1相同的方法制作正極用的電化學元件用電極、負極用的電化學元件用電極、混合式電容器,區別在于將電極活性物質層與開孔集電體進行貼合時的連續式輥壓機的溫度設定為25°C。關于電化學元件用電極、混合式電容器的各特性的測定結果如表1所示。
權利要求
1.一種電化學元件用電極的制造方法,該方法包括(1)使用包含電極活性物質、導電材料以及粘合材料的電極組合物在基體材料表面形成電極活性物質層的步驟;(2)將形成在上述基體材料表面上的電極活性物質層與集電體進行疊層,并進行熱壓以使它們貼合的步驟;以及,(3)將基體材料從電極活性物質層分離的步驟。
2.根據權利要求1所述的制造方法,其中,在上述(1)的步驟中,所述基體材料表面是預先進行過剝離處理的表面。
3.根據權利要求2所述的制造方法,其中,上述剝離處理是利用熱固性樹脂對熱塑性樹脂膜的單面或兩面進行的剝離處理。
4.根據權利要求2或3所述的制造方法,其中,上述基體材料的剝離處理面與水的接觸角為80 110°。
5.根據權利要求2 4中任一項所述的制造方法,其中,上述(1)的步驟包括將包含上述電極組合物和水的水性漿料涂布在經剝離處理過的基體材料表面的步驟。
6.根據權利要求1 5中任一項所述的制造方法,其中,上述(1)的步驟包括將包含電極活性物質、導電材料以及粘合材料的電極組合物的漿料涂布在上述基體材料表面,然后進行干燥的步驟。
7.根據權利要求1 6中任一項所述的制造方法,其中,上述集電體為開孔集電體。
8.根據權利要求1 7中任一項所述的制造方法,其中,上述粘合材料包含丙烯酸酯類聚合物。
9.根據權利要求1 8中任一項所述的制造方法,其中,上述電極組合物還包含表面活性劑。
10.根據權利要求1 9中任一項所述的制造方法,其中,上述電極組合物還包含沸點 50 150°C的有機溶劑。
11.根據權利要求9所述的制造方法,其中,所述表面活性劑為陰離子性表面活性劑。
12.根據權利要求10所述的制造方法,其中,所述有機溶劑為醇類。
13.—種電化學元件,其具備采用權利要求1 12中任一項所述的制造方法制得的電化學元件用電極。
14.根據權利要求13所述的電化學元件,其中,上述電化學元件為混合式電容器。
全文摘要
本發明提供一種能在集電體、尤其是沖孔金屬、膨脹合金等具有正反面貫通孔的開孔集電體上簡便、均勻且密合性良好地形成電極活性物質層的電化學元件用電極的制造方法。本發明的電化學元件用電極的制造方法包括(1)使用包含電極活性物質、導電材料以及粘合材料的電極組合物在基體材料表面形成電極活性物質層的步驟;(2)將形成在上述基體材料表面上的電極活性物質層與集電體進行疊層,并實施熱壓以使它們貼合的步驟;以及(3)將基體材料從電極活性物質層上分離的步驟。
文檔編號H01M4/74GK102227832SQ20098014776
公開日2011年10月26日 申請日期2009年9月28日 優先權日2008年9月29日
發明者豐田裕次郎, 佐佐木智一 申請人:日本瑞翁株式會社