專利名稱：鋰離子二次電池用電極及其制造方法、以及鋰離子二次電池及其制造方法
技術領域：
本發明涉及鋰離子二次電池用電極及其制造方法、以及使用該電極的鋰離子二次電池及其制造方法。
背景技術：
鋰離子二次電池為代表的非水電解質二次電池，由于輸出功率大且能量密度高，因此，作為電動汽車用途及電カ存儲用途而被關注。作為電動汽車用途，正在進行對例如沒有搭載發動機的零排放電動汽車及搭載發動機和二次電池雙方的混合動カ電動汽車、從系統電源直接充電的插電式混合動カ電動汽車等的應用。另外，作為電カ存儲用途，期待對例如在通常的電カ系統切斷的非常時刻，將預先存儲的電カ供給至需要的地方的固定電カ存儲系統的應用。 但是，在上述電動汽車等應用二次電池的情況下，不僅輸出功率及能量密度等輸出特性，而且壽命特性也成為該領域中的重要課題之一。具體而言，鋰離子二次電池存在如下問題由于長期重復充放電，該電池的容量會惡化。作為其要因之一，例如可以舉出，由于伴隨充放電反應的活性物質的體積膨脹及收縮，合劑層從集電體剝離，即集電體與合劑層(活性物質層)的密合力低。為了避免上述問題，專利文獻I 3中公開的現有技術中在集電體和合劑層之間配置粘接層及導電性中間層。專利文獻I公開的電池用電極，特別是在正扱，為了提高電極合劑層與集電體的密合性，在集電體表面形成點狀、條紋狀或格子狀的由有機鈦化合物及硅烷偶聯劑至少ー者構成的粘接層。另外，專利文獻2公開的鋰離子二次電池用負極，為了提高集電體和活性物質的導電性和密合性，在包含活性物質粒子和粘合劑的合劑層、和金屬箔集電體之間配置包含導電性粒子和第二粘合劑的導電性中間層，上述活性物質粒子包含硅和/或硅合金。另外，專利文獻3公開的鋰離子二次電池用電極，為了回避由溶脹所致的電解液滲透的障礙以提高二次電池的高效放電特性(高輸出特性)，通過在集電體上形成粘結劑(粘合劑成分)的添加量多的第一合劑層，在該第一合劑層上層疊使粘結劑的添加量減少的第二合劑層，在上述合劑層的表面設置槽，來使合劑層中的粘合劑濃度在集電體側比在其表面側更高。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開平11-73947號公報專利文獻2 :日本特開2004-288520號公報專利文獻3 :日本特開2008-27633號公報
發明內容
發明要解決的課題但是，在專利文獻I公開的電池用電極中，雖然通過將有機鈦化合物及硅烷偶聯劑的至少ー者作為粘接劑使用，能夠提高合劑層與集電體的密合力，但將它們反應時生成的水分從該電極排除非常困難，因此，存在集電體表面氧化而使電池的電阻增加的問題。另外，在專利文獻2公開的鋰離子二次電池用負極中，雖然通過將包含導電性粒子和第二粘合劑的導電性中間層配置于合劑層和金屬箔集電體之間，能夠同時實現金屬箔集電體和合劑層的導電性和密合性，但金屬箔集電體與合劑層的密合力要靠集電體表面的凹凸，為了提高合劑層與集電體的密合力需要預先對集電體表面進行表面處理。另外，在專利文獻3公開的鋰離子二次電池用電極中，雖然通過在集電體上形成粘結劑(粘合劑成分)的添加量多的第一合劑層能夠提高集電體與合劑層的密合力，但由于集電體整面被粘結劑的添加量多的合劑層被覆，因此存在所謂的合劑層(活性物質)和 集電體的導電性降低的問題。本發明是鑒于上述問題而創立的，其目的在于提供ー種集電體與合劑層的密合性和導電性優異的鋰離子二次電池用電極及其制造方法、以及通過使用上述鋰離子二次電池用電極而循環特性、壽命特性優異的鋰離子二次電池及其制造方法。用于解決課題的手段為了解決上述課題，本發明的鋰離子二次電池用電極，具備集電體以及合劑層，所述合劑層形成于該集電體的一面或者兩面，包含活性物質和粘合劑，其中，上述電極在上述集電體和上述合劑層的界面相隔規定間隔具備與上述合劑層相比粘合劑濃度相對高的粘合劑富集層。另外，上述粘合劑富集層相隔規定間隔形成點狀或條紋狀。另外，本發明的鋰離子二次電池用電極的制造方法中，上述鋰離子二次電池用電極具備集電體以及合劑層，所述合劑層形成于該集電體的一面或者兩面，包含活性物質和粘合劑，所述制造方法包括以使上述集電體的表面的一部分露出的方式，在該集電體上相隔規定間隔形成與上述合劑層相比粘合劑濃度相對高的粘合劑富集層的第一エ序；以及在形成有上述粘合劑富集層的上述集電體上形成上述合劑層的第二エ序。發明效果從以上的說明可以理解的是，根據本發明，能夠提供一種集電體與合劑層的密合性和導電性優異的鋰離子二次電池用正極及負極、和壽命特性優異的鋰離子二次電池。通過以下實施方式的說明來澄清上述以外的課題、結構及效果。
圖I是表示應用本發明涉及的鋰離子二次電池用電極的二次電池的ー實施方式的整體結構的ー側縱剖面圖；圖2是表示本發明涉及的鋰離子二次電池用電極的ー實施方式的基本結構的縱剖面圖；圖3是表示圖2所示的鋰離子二次電池用電極的變形方式的縱剖面圖；圖4是示意性表示實施例I的鋰離子二次電池用負極的立體圖5是示意性表示實施例6的鋰離子二次電池用負極的立體圖；圖6是表示實施例8的卷繞型鋰離子二次電池的ー側剖面圖。符號說明11…活性物質 12、32、42…粘合劑富集層 13、33、43…集電體 14、34、44…電極合劑層61…負極集電體62…負極合劑層63…負極64…正極集電體65…正極合劑層66…正極67···隔板68…正極引線 69…負極引線100…電極200···隔板300、400…負極500…電解液610…正極絕緣材料611…負極絕緣材料612…正極電池蓋 613…電池罐 614…密封片 615…電解液1000、6000…鋰尚子二次電池(!…電極合劑層的厚度D···活性物質的平均粒徑LI···粘合劑富集層的間距(間隔)L2…粘合劑富集層的寬度(直徑)t…粘合劑富集層的厚度
具體實施方式
·下面，參照附圖對本發明涉及的鋰離子二次電池用電極及其制造方法、以及鋰離子二次電池及其制造方法的實施方式進行說明。圖I是表示應用本發明涉及的鋰離子二次電池用電極的二次電池的ー實施方式的整體結構的圖。二次電池1000大致由可逆地吸藏放出鋰離子的電極100的正極100A和負極100B、配設于正極100A及負極100B之間的隔板200、使包含鋰離子的電解質溶解的有機電解液500構成。在此，正極100A大致由正極集電體13A和配置于其兩面的正極合劑層14A構成，為了獲取正極100A的集電，正極引線IlOA的一端焊接于正極集電體13A。另外，負極100B大致由負極集電體13B和配置于其兩面的負極合劑層14B構成，為了獲取負極100B的集電，負極引線IlOB的一端焊接于負極集電體13B。下面，參照圖2及圖3對本發明涉及的鋰離子二次電池用電極的實施方式進行說明。圖2是表示本發明涉及的鋰離子二次電池用電極的ー實施方式的基本結構的圖，圖3是表示圖2所示的鋰離子二次電池用電極的變形方式的圖。另外，圖2及圖3所示的鋰離子二次電池用電極100在集電體的一面具備電極合劑層(合劑層)，在集電體和電極合劑層的界面配置粘合劑濃度相對高的粘合劑富集層，但如圖I所示，能夠在集電體的兩面設置電極合劑層，在該集電體的兩面或者一面配置粘合劑富集層。另外，圖2及圖3所示的鋰離子二次電池用電極100的結構能夠應用于鋰離子二次電池的正極100A及負極100B雙方。圖2所示的鋰離子二次電池用的電極100具備集電體13和形成于該集電體13的一面的電極合劑層14，在集電體13和電極合劑層14的界面具備相隔規定間隔配置的粘合劑富集層12。在此，電極合劑層14主要由第一粘合劑和活性物質11構成，粘合劑富集層12主要由第二粘合劑12C構成，包含于粘合劑富集層12中的第二粘合劑12C的粘合劑濃度比包含于電極合劑層14中的第一粘合劑的粘合劑濃度相對高。因此，通過如圖示那樣將粘合劑濃度相對高的粘合劑富集層12在集電體13上相隔規定間隔配置，能夠在例如電極100的卷繞方向及與卷繞方向正交的方向(電極100的寬度方向)等集電體13的表面上形成粘合劑的濃度梯度。作為上述鋰離子二次電池用電極100的制造方法，首先，在集電體13上形成粘合劑富集層12 (第一エ序)。在此，形成于集電體13上的粘合劑富集層12只要是以集電體13的表面部分露出的方式相隔規定間隔形成即可，能夠形成為例如點狀、條紋狀、或格子狀。另外，在形成為例如條紋狀的情況下，能夠在電極100的卷繞方向及與卷繞方向正交的方向相隔規定間隔形成。接著，在形成有粘合劑富集層12的集電體13上涂布包含第一粘合劑和活性物質11的漿料來形成電極合劑層14 (第二エ序)。如上所述，在第一エ序中，通過在集電體13上形成粘合劑濃度高的粘合劑富集層12,能夠抑制水分等雜質的廣生，同時，如在現有技術中公知的那樣能夠提聞集電體13與粘合劑富集層12的密合力。另外，通過以集電體13的表面的一部分露出的方式在集電體13上相隔規定間隔形成上述粘合劑富集層12，根據密合性優異的粘合劑富集層12和活性物質11的錨固(錨合)效果，能夠進ー步提高集電體13和在第二エ序中形成于集電體13上的電極合劑層14中的活性物質11的結合，能夠有效地提高集電體13與電極合劑層14的密合力。另外，在第二エ序中，通過經涂布的電極合劑層14與粘合劑濃度高的粘合劑富集 層12粘結，能夠更進一歩使活性物質11彼此及電極合劑層14和集電體13的粘結牢固，同時，通過粘合劑富集層12以使集電體13的表面的一部分露出的方式相隔規定間隔形成，能夠使電極合劑層14中的粘合劑直接與集電體13密合。由此，能夠使電極合劑層14與集電體13和粘合劑富集層12雙方密合，能夠直接有助于提高電極合劑層14中的粘合劑與集電體13的密合性，因此，能夠更進一步提高集電體13與電極合劑層14的密合性。下面，對形成于集電體13上的粘合劑富集層12的具體結構進行說明。如下式(I)所示，圖2所示的粘合劑富集層12的寬度L2，為活性物質11的平均粒徑D以上，且為電極合劑層14的厚度d以下。D 彡 L2 彡 d …(I)由于粘合劑富集層12的寬度L2為活性物質11的平均粒徑D以上，能夠使至少ー個以上的活性物質11與粘合劑濃度高的粘合劑富集層12接觸，能夠有效地提高電極合劑層14與集電體13的密合力。另外，由于粘合劑富集層12的寬度L2為電極合劑層14的厚度d以下，能夠抑制從集電體13的露出面到電極合劑層14表面的距離(相當于合劑層14的厚度d)和從集電體13的露出面到粘合劑富集層12上方的電極合劑層14表面的距離的差，能夠遍及電極整體大致均勻地保持電極合劑層14的電阻。另外，如下式⑵所示，粘合劑富集層12的間距(間隔)LI，為活性物質11的平均粒徑D以上。D ^ LI …(2)由于粘合劑富集層12的間距LI為活性物質11的平均粒徑D以上，從而能夠使活性物質11存在于相隔規定間隔形成的粘合劑富集層12彼此的間隙(集電體13的露出面)，能夠確保集電體13和電極合劑層14的導電性。另外，如下式(3)所示，粘合劑富集層12的厚度t小于活性物質11的平均粒徑D
的一半。t < D/2 …(3)例如圖3所示，在活性物質11’的一部分埋入粘合劑富集層12’吋，假設粘合劑富集層12’的厚度t為活性物質11’的平均粒徑D的一半(D/2)以上，則活性物質11’的一半以上埋入粘合劑富集層12’，埋入粘合劑富集層12’的活性物質11’與電極合劑層14’中的其它活性物質11’的接觸面積減少且密合性及導電性可能降低。與此相對，如圖3所示，由于粘合劑富集層12’的厚度t為活性物質11’的平均粒徑D的一半以下，即使在活性物質11’的一部分埋入粘合劑富集層12’時，也能夠使活性物質11’的大部分與電極合劑層14’中的其它活性物質11’接觸，能夠確保該活性物質11’與電極合劑層14’中的其它活性物質11’的接觸面積且確保集電體13’與電極合劑層14’的密合性和導電性。另外，即使粘合劑富集層12’的厚度t為活性物質11’的平均粒徑D的一半(D/2)以下，根據上述錨固效果，也能可靠地防止電極合劑層14’相對集電體13’的橫向偏離。另外，上述粘合劑富集層根據電極構造能夠在正極和/或負極的兩面形成。通過上述粘合劑富集層形成于集電體的兩面，能夠進ー步提高集電體與電極合劑層的密合性和導電性。這時，粘合劑富集層在集電體的兩面可以配置于對稱的位置，也可配置于非對稱的位置。特別是通過在集電體的兩面配置干與電極的卷繞方向交錯偏離的位置，能夠抑制電池制造時的電極的厚度以使均勻化，能夠提高電極的卷繞率以制造具備更高容量的筒型或者卷繞型二次電池。 另外，作為上述粘合劑富集層的形成方法，可應用噴墨法及印刷法等方法，根據這樣的形成方法，能夠容易在集電體上形成期望的形狀及尺寸、間隔的粘合劑富集層。在此，作為粘合劑富集層及電極合劑層所包含的粘合劑的種類，未特別限定，通常能夠使用用于鋰離子二次電池的正極及負極制造的聚偏氟こ烯(PVDF)、聚四氟こ烯(PTFE)、聚こ烯基吡啶等高分子材料。另外，通過在粘合劑富集層和電極合劑層使用同種類的粘合劑能夠抑制制造成本。另外，電極合劑層所包含的第一粘合劑雖然根據粘合劑的種類而最佳的組成不同，在以丁苯橡膠(SBR)為代表的水系粘合劑的情況下，假設粘合劑濃度小于0.8重量％，則活性物質彼此的粘結カ降低且可能對電極的制作產生不利影響，若粘合劑濃度大于2. O重量％，則電極間的電阻増大，因此，粘合劑濃度優選為O. 8 2. O重量％。另外，在本實施方式中，作為可以使用的負極活性物質，能夠舉出和鋰合金化的鋁、硅、錫等，另外，還能夠利用具有石墨烯構造的碳材料，即，可以電化學性地吸藏放出鋰離子的天然石墨、人造石墨、中間相碳、膨脹石墨、碳纖維、氣相成長碳纖維、浙青系碳質材料、針狀焦、石油焦、聚丙烯腈系碳纖維、炭黑等碳質材料，或者通過將五元環或者六元環的環烴或環狀含氧有機化合物熱分解而合成的非晶態碳材料等。另外，作為正極活性物質，通常能夠使用LiCo02、LiNiO2, LiMn2O4，此外，能夠使用LiMn03、LiMn203、LiMn02、Li4Mn5012、LiMn2_xMx02 (其中，M = Co,Ni,Fe,Cr,Zn,Ta, x = O. 01 O. 2)、Li2Mn3MO8 (其中，M = Fe、Co、Ni、C u、Zn)、LihAxMn2O4 (其中，A = Mg、B、Al、Fe、Co、Ni、Cr、Zn、Ca, x = O. 01 O. I)、LiN“_xMx02 (其中，M = Co、Fe、Ga, x = O. 01 O. 2)、LiFe02、Fe2 (SO4) 3、LiCcvxMxO2 (其中，M = Ni、Fe、Mn, x = O. 01 O. 2)、LiNi1JMxO2 (其中，M=Mn、Fe、Co、Al、Ga、Ca、Mg，x = O. 01 O. 2)、Fe (MoO4) 3、FeF3、LiFeP04、LiMnPO4 等。[關于具備粘合劑富集層的電極的密合性和導電性的驗證及其結果]下面，本發明人等制造粘合劑富集層的尺寸及形態不同的多個鋰離子二次電池用電極，對這些鋰離子二次電池用電極的密合性及導電性等進行了驗證。[實施例I 5、比較例I 4]
首先，本發明人等制造在集電體和負極合劑層的界面相隔規定間隔呈點狀設有粘合劑富集層的實施例I 5及比較例I 4的負極，對這些負極的密合性及導電性進行了驗證。圖4是表示實施例I的鋰離子二次電池用負極的圖。對圖示的實施例I的鋰離子二次電池用負極的制造方法進行概述，首先，使用噴墨法在負極用集電體的銅箔33上形成點狀的粘合劑富集層32。在此，作為粘合劑富集層32，使用由丁苯橡膠(SBR)構成的粘合剤，粘合劑富集層32的直徑L2為30 μ m，厚度t為10 μ m，點間的間隔LI為50 μ m。形成該點狀的粘合劑富集層32后，在100°C的氛圍下干燥該粘合劑富集層32。其次，在形成有點狀的粘合劑富集層32的集電體33上形成負極合劑層34。具體而言，作為負極活性物質，使用平均粒徑為20 μ m的天然石墨，作為粘合剤，與在粘合劑富集層32使用的相同，使用丁苯橡膠(SBR)，作為粘度調節劑，使用和SBR等量份的羧甲基纖 維素(CMC)。而且，將石墨和粘合劑以97. 6 :2. 4的混合比混合，加水調節粘度來制作負極合劑漿料。接著，將該負極合劑漿料涂布在形成有點狀的粘合劑富集層32的銅箔集電體33上，在100°C以溫風干燥后，進行利用輥軋的擠壓，進行調節以使負極合劑層34的膜厚d為50 μ m來制造負極300。其次，本發明人等，主要相對實施例I的負極，制造改變粘合劑富集層中所使用的粘合劑的實施例2的負極。具體而言，作為粘合劑富集層中使用的粘合劑使用聚偏氟こ烯(PVDF)，作為在負極合劑層中使用的粘合剤，與實施例I的負極相同使用丁苯橡膠(SBR)。對該實施例2的負極的制造方法進行概述，與實施例I相同，使用噴墨法在負極集電體的銅箔上呈點狀形成粘合劑富集層。在此，作為粘合劑富集層，使用由聚偏氟こ烯(PVDF)構成的粘合剤，粘合劑富集層的直徑為30 μ m,厚度為15 μ m,點間的間隔為50 μ m。在形成該點狀的粘合劑富集層后，在120°C的氛圍下干燥該粘合劑富集層。其次，在形成點狀的粘合劑富集層的集電體上形成負極合劑層。具體而言，作為負極活性物質，使用平均粒徑為25 μ m的天然石墨，作為粘合剤，使用SBR，作為粘度調節劑，使用和SBR等量份的羧甲基纖維素(CMC)。而且，將石墨和粘合劑以98 2的混合比混合，加水調節粘度以制作負極合劑漿料。接著，將該負極合劑漿料涂布在形成有點狀的粘合劑富集層的銅箔集電體上，在100°C以溫風干燥后，進行利用輥軋的擠壓，進行調節以使負極合劑層的膜厚為50 μ m來制造實施例2的負極。另外，本發明人等，主要相對實施例I的負極，制造改變負極合劑層中使用的粘合劑的實施例3的負極。具體而言，作為在粘合劑富集層中使用的粘合劑，與實施例I的負極相同，使用丁苯橡膠(SBR)，作為在負極合劑層中使用的粘合劑，使用聚偏氟こ烯(PVDF)。對該實施例3的負極的制造方法進行概述，與實施例I相同，使用噴墨法在負極集電體的銅箔上呈點狀形成粘合劑富集層。在此，作為粘合劑富集層，與在實施例I的粘合劑富集層中使用的相同，使用由丁苯橡膠(SBR)構成的粘合劑，粘合劑富集層的直徑為30μπι，厚度為5μπι，點間的間隔為50μπι。形成該點狀的粘合劑富集層后，在100°C的氛圍下干燥該粘合劑富集層。其次，在形成有點狀的粘合劑富集層的集電體上形成負極合劑層。具體而言，作為負極活性物質，使用平均粒徑為15 μ m的天然石墨，作為粘合劑，使用PVDF / I-甲基-2-批咯烷酮(NMP)。而且，將石墨和粘合劑以重量單位計以97 3的混合比混合，加入NMP調整粘度制作負極合劑漿料。接著，將該負極合劑漿料涂布在形成有點狀的粘合劑富集層的銅箔集電體上，在120°C以溫風干燥后，進行利用輥軋的擠壓，進行調節以使負極合劑層的膜厚為50 μ m來制造實施例3的負極。另外，本發明人等，主要相對實施例I的負極，制造在粘合劑富集層添加了導電性的微粒的實施例4、5的負極。具體而言，對于實施例4的負極的粘合劑富集層的粘合劑添加銅的微粒，對于實施例5的負極的粘合劑富集層的粘合劑添加鎳的微粒。對該實施例4的負極的制造方法進行概述，使用噴墨法在負極集電體的銅箔上呈點狀形成粘合劑富集層。在此，作為粘合劑富集層，使用由添加了銅微粒的丁苯橡膠(SBR)構成的粘合劑，粘合劑富集層的直徑為30 μ m，厚度為ΙΟμπι，點間的間隔為50μπι。形成該點狀的粘合劑富集層后，在100°C的氛圍下干燥該粘合劑富集層。下面，與實施例I的負極相同，在形成點狀的粘合劑富集層的集電體上形成負 極合劑層。具體而言，作為負極活性物質，使用平均粒徑為20 μ m的天然石墨、丁苯橡膠(SBR)，作為粘度調節劑，使用和SBR等量份羧甲基纖維素(CMC)。而且，將石墨和粘合劑以97 3的混合比混合，加入水調節粘度來制作負極合劑漿料。接著，將該負極合劑漿料涂布在形成有點狀的粘合劑富集層的銅箔集電體上，在100°C以溫風干燥后，進行利用輥軋的擠壓，進行調節以使負極合劑層的膜厚為50 μ m來制造實施例4的負極。另外，作為實施例5的負極的制造方法，作為粘合劑富集層，使用由添加了鎳微粒的丁苯橡膠(SBR)構成的粘合劑，使用噴墨法在負極集電體的銅箔上呈點狀形成粘合劑富集層。另外，粘合劑富集層的直徑為30μπι，厚度為9μπι，點間的間隔為50μπι。而且，與實施例I的負極相同，在形成有點狀的粘合劑富集層的集電體上形成負極合劑層。具體而言，作為負極活性物質，使用平均粒徑為20 μ m的天然石墨，作為粘合劑使用SBR，作為粘度調節劑，使用和SBR等量份CMC。而且，將石墨和粘合劑以97 3的混合比混合，加入水調節粘度來制作負極合劑漿料。接著，將該負極合劑漿料涂布在形成有點狀的粘合劑富集層的銅箔集電體上，在100°C以溫風干燥后，進行利用輥軋的擠壓，進行調節以使負極合劑層的膜厚為60 μ m來制造實施例5的負極。下面，本發明人等，為了驗證由粘合劑富集層的尺寸的差異引起的密合性及導電性的變化，相對實施例I的負極，制造改變粘合劑富集層的尺寸的比較例I 4的負極。比較例I的負極是相對實施例I的負極將粘合劑富集層的直徑改變為IOym的負扱。即，使粘合劑富集層的直徑(寬度)小于負極活性物質的平均粒徑(20μπι)。另外，t匕較例I的負極的制作方法，除上述以外的結構與實施例I相同。另外，比較例2的負極是相對實施例I的負極將粘合劑富集層的直徑改變為60 μ m的負極。即，使粘合劑富集層的直徑(寬度)大于負極合劑層的厚度(50μπι)。另外，比較例2的負極的制作方法，除上述以外的結構與實施例I相同。另外，比較例3的負極是相對實施例I的負極將粘合劑富集層的點間的間隔改變為15μπι的負極。即，使粘合劑富集層的點間的間隔小于活性物質的平均粒徑(20μπι)。另夕卜，比較例3的負極的制作方法，除上述以外的結構與實施例I相同。另外，比較例4的負極是相對實施例I的負極將粘合劑富集層的厚度改變為22 μ m的負極。即，使粘合劑富集層的厚度大于活性物質的平均粒徑(20μπι)。另外，比較例4的負極的制作方法,除上述以外的結構與實施例I相同。針對通過上述制造方法制造的具備點狀的粘合劑富集層的實施例I 5及比較例I 4的負極，對負極合劑層與負極集電體的密合性和導電性進行了驗證。如下所示的表I表示具備上述點狀的粘合劑富集層的實施例I 5及比較例I 4的負極的、在粘合劑富集層及負極合劑層中使用的粘合劑的種類和粘合劑富集層的尺寸、及密合性和導電性的結果。表I
權利要求
1.鋰離子二次電池用電極，其具備集電體以及合劑層，所述合劑層形成于該集電體的一面或者兩面，包含活性物質和粘合劑，其特征在于， 所述電極在所述集電體和所述合劑層的界面相隔規定間隔具備與所述合劑層相比粘合劑濃度相對高的粘合劑富集層。
2.如權利要求I所述的鋰離子二次電池用電極，其特征在于，所述電極在所述集電體的至少一面具備所述粘合劑富集層。
3.如權利要求I或2所述的鋰離子二次電池用電極，其特征在于，所述粘合劑富集層相隔規定間隔呈點狀或條紋狀配置。
4.如權利要求3所述的鋰離子二次電池用電極，其特征在于，所述粘合劑富集層在所述電極的卷繞方向及/或與卷繞方向正交的方向相隔規定間隔呈條紋狀配置。
5.如權利要求I 4中任一項所述的鋰離子二次電池用電極，其特征在于，所述粘合劑富集層中的粘合劑和所述合劑層中的粘合劑相同或不同。
6.如權利要求I 5中任一項所述的鋰離子二次電池用電極，其特征在于，所述粘合劑富集層具有導電性。
7.如權利要求6所述的鋰離子二次電池用電極，其特征在于，所述粘合劑富集層添加有銅或導電性碳的微粒。
8.如權利要求6所述的鋰離子二次電池用電極，其特征在于，所述粘合劑富集層添加鎳、鐵、鈦、或鈷的金屬、或者由它們的組合構成的合金或混合物的微粒。
9.如權利要求I 8中任一項所述的鋰離子二次電池用電極，其特征在于，所述粘合劑富集層的寬度為所述合劑層中的所述活性物質的平均粒徑以上，且為所述合劑層的厚度以下。
10.如權利要求I 9中任一項所述的鋰離子二次電池用電極，其特征在于，所述粘合劑富集層的間隔為所述合劑層中的所述活性物質的平均粒徑以上。
11.如權利要求I 10中任一項所述的鋰離子二次電池用電極，其特征在于，所述粘合劑富集層的厚度為所述合劑層中的所述活性物質的平均粒徑的一半以下。
12.鋰離子二次電池用電極的制造方法，所述鋰離子二次電池用電極具備集電體以及合劑層，所述合劑層形成于該集電體的一面或者兩面，包含活性物質和粘合劑，其特征在于，包括 以使所述集電體的表面的一部分露出的方式，在該集電體上相隔規定間隔形成與所述合劑層相比粘合劑濃度相對高的粘合劑富集層的第一工序；以及 在形成有所述粘合劑富集層的所述集電體上形成所述合劑層的第二工序。
13.如權利要求12所述的鋰離子二次電池用電極的制造方法，其特征在于，在所述第一工序中，相隔規定間隔呈點狀或條紋狀形成所述粘合劑富集層。
14.如權利要求13所述的鋰離子二次電池用電極的制造方法，其特征在于，在所述第一工序中，在所述電極的卷繞方向及/或與卷繞方向正交的方向相隔規定間隔呈條紋狀形成所述粘合劑富集層。
15.如權利要求12 14中任一項所述的鋰離子二次電池用電極的制造方法，其特征在于，在所述第一工序中，使用噴墨法或印刷法形成所述粘合劑富集層。
16.如權利要求12 15中任一項所述的鋰離子二次電池用電極的制造方法，其特征在于，在所述粘合劑富集層中添加導電性的微粒。
17.鋰離子二次電池，其特征在于，正極及/或負極由如權利要求I 11任一項所述的鋰離子二次電池用電極構成，具備 可逆地吸藏放出鋰離子的正極和負極； 配設于所述正極和負極之間的隔板；以及 使包含所述鋰離子的電解質溶解，浸泡所述正極、負極和隔板的有機電解液。 鋰離子二次電池的制造方法，包括使用通過如權利要求12 16任一項所述的制造方法制造的電極作為正極及/或負極，準備可逆地吸藏放出鋰離子的正極和負極的工序; 經由隔板配置所述正極和負極的工序；以及 在使包含所述鋰離子的電解質溶解的有機電解液中浸泡所述正極、負極和隔板的工序。
全文摘要
本發明提供兼備集電體與電極合及層的優異的密合性和導電性的鋰離子二次電池用電極及其制造方法、以及具備優異的循環特性的鋰離子電池及其制造方法。所述鋰離子二次電池用電極具備銅等集電體(13)以及電極合劑層(14)，所述電極合劑層(14)形成于該集電體(13)的一面或者兩面，包含活性物質(11)和粘合劑，同時，在集電體(13)和電極合劑層(14)的界面，相隔規定間隔呈點狀或條紋狀具備與電極合劑層(14)相比粘合劑濃度相對高的粘合劑富集層(12)，在集電體(13)的表面上具有粘合劑的濃度梯度。通過相隔規定間隔配置粘合劑富集層(12)，利用錨固效果提高集電體(13)與電極合劑層(14)的密合性，并且，確保集電體(13)與電極合劑層(14)的導電性。
文檔編號H01M4/13GK102856579SQ20121020959
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月20日 優先權日2011年6月29日
發明者鈴木孝明, 西村悅子, 阿部登志雄, 荒木千惠子 申請人:株式會社日立制作所