集電體、電極結構體、非水電解質電池及蓄電部件的制作方法
【專利說明】集電體、電極結構體、非水電解質電池及蓄電部件 【技術領域】
[0001] 本發明涉及集電體、電極結構體、非水解質電池或蓄電部件，可以用于鋰離子二次 電池等各種非水解質電池或蓄電部件。 【【背景技術】】
[0002] 目前，由于鋰離子二次電池的應用，人們對于手機等產品的小型化、高性能化的期 待很大，也強烈的期待電池的高能量密度化和低成本。例如，專利文獻1以及專利文獻2中 嘗試做了如下努力：向正極板加壓（press)時，相對于之前的技術，壓力變大，所以可以制 造更高密度的電極材。
[0003] 另外，就鋰離子二次電池的正極活性物質而言，考慮到具有高能量密度、高電壓 等，使用LiCoO 2, LiNiO2, LiMn2O4等用。但是，因為這些正極活性物質的組成中含有克拉克 值（Clarke number)低的金屬元素，不僅成本高，保證穩定地供給也是個難題。另外，這些 的正極活性物質的毒性比較高，給環境造成了很大的影響，所以人們也需求新的正極活性 物質來替換它們。
[0004] 例如，專利文獻3中使用的正極活性物質是磷酸鐵鋰（LiFePO4)等橄欖石型磷酸 鋰。特別是LiFePO 4*含有資源豐富、價格廉價的鐵，和上述的LiCoO 2, LiNiO2, LiMn2O4等相 比成本低，另外毒性小對于予環境的影響也小。因此人們期待其更多地用于活性物質。 [0005] 使用橄欖石型磷酸鋰作為非水電解質電池用的正極活性物質時，存在的問題是： 電池充放電時的鋰的脫插入反應慢，電子導電性非常低。為了解決這些的課題，下述方法是 有效的：將LiFePO 4粒子細微化，且在粒子表面上覆蓋導電性物質，增大反應表面積。 【【背景技術】文獻】 【專利文獻】
[0006] 【專利文獻1】日本專利特開2008-150651號公報 【專利文獻2】日本專利特開2011-26656號公報 【專利文獻3】日本專利特開2010-113874號公報 【
【發明內容】
】 【發明要解決的課題】
[0007] 但是，在上述文獻中所述的現有技術，就以下幾點還有改善的余地。 第一，專利文獻1以及專利文獻2中所述的技術，因更多的負載而帶來的壓力使正極集 電體增長或彎曲，導致在之后的制造工序中引起正極集電體的破裂、斷裂等故障，因此使用 了高強度的鋁箱。其結果是，活性物質不能進入高強度的鋁箱，電極層/集電體界面的電阻 增加。 第二，專利文獻3中所述的技術，為了使LiFePO4粒子細微化，加壓時壓力分散不能使 活性物質進入鋁箱，接觸點（面積）減少，產生的新問題是：電極層/集電體界面的電阻增 加。
[0008] 本發明的目的是：本發明鑒于上述問題，提供一種集電體和使用該集電體的非水 解質電池或蓄電部件，上述集電體在被壓后外觀幾乎觀察不到變形、電阻低、耐久性好。 【解決課題的技術手段】
[0009] 本發明提供的集電體，在鋁箱的至少在一面上有導電樹脂層。此處的導電樹脂層 含有樹脂及導電性粒子。另外，所述鋁箱的抗拉強度是ISOMPa以上。另外，加于上述集電 體的導電樹脂層表面的壓凹硬度為600MPa以下。另外上述導電樹脂層表面的導電性粒子 的面積占有率是45%以上。
[0010] 由于上述集電體的構成，為了使鋁箱硬度、導電樹脂層表面的壓凹硬度、以及導電 性粒子的面積占有率合理化，在制造電極結構體給與壓力時，使活性物質適當地進入導電 樹脂層是可能的。因此，如果使用上述集電體，例如可以使非水電解質電池用的電極結構體 中的集電體/活性物質層之界面的電阻降低。從而本發明可以得到一種集電體，其鋁箱的 厚度小，且可以穩定地制造高品質的電極結構體。
[0011] 本發明提供一種電極結構體，具有上述集電體以及含有活性物質粒子的活性物質 層，其中上述活性物質粒子設置于上述集電體的上述導電樹脂層上。另外，所述活性物質粒 子的中值粒徑是5 μπι以下。
[0012] 由于所述電極結構體的構成，因為具備上述集電體，活性物質粒子的中值粒徑即 使很小，也能降低集電體/活性物質層的界面電阻。因此可以得到一種電極結構體，電極結 構體本身可以厚度小，使用所述電極結構體作為非水解質電池或蓄電部件時，可以制造兼 備良好的高倍率（high rate)特性和出色的耐久性的非水解質電池或蓄電部件。
[0013] 本發明提供一種具備上述電極結構體之非水解質電池或蓄電部。由于所述之構 成，因為具備上述電極結構體，可以得到兼具良好的高倍率特性以及耐久性的非水解質電 池或蓄電部件。 【發明效果】
[0014] 依據本發明可以得到：被壓后幾乎觀察不到外觀變形、電阻低、耐久性好的集電 體，以及使用所述集電體的電極結構體，非水解質電池或蓄電部件。 【【附圖說明】】
[0015] 【圖1】圖1是本發明的一實施方案中集電體結構之剖視圖。 【圖2】圖2是使用本發明一實施方案中集電體而形成的電極結構體結構之剖視圖。 【圖3】圖3是說明本發明中一實施方案的電極結構體的導電樹脂層和活性物質的關系 的示意圖。 【圖4】圖4是比較例中電極結構體之導電樹脂層內的導電性粒子的面積占有率為不到 45 %時，和活性物質的關系的不意圖。 【圖5】圖5是比較例中電極結構體的導電樹脂層高于600MPa硬度時，和活性物質的關 系的不意圖。 【圖6】圖6是測量本發明一實施例中集電體的導電樹脂層表面的導電性粒子的面積占 有率的圖。 【【具體實施方式】】
[0016] 下文中結合【附圖說明】本發明的實施的形態。另外，在全部的附圖中，同樣的構成要 素以同樣的符號表示，將適當地省略其說明。另外，本說明書中的「A~B」，表示A以上B以 下。
[0017] 〈集電體〉 圖1是本發明的一實施方案中集電體100結構之剖視圖。本實施例的集電體100,因為 使用于鋰離子二次電池等各種非水電解質電池或蓄電部等，可以和公知的集電體一樣被使 用，使用了鋁箱102,因為上述鋁箱102的表面進一步具備導電樹脂層103,所述導電樹脂層 103和下文中所述的活性物質層不同。 另外，圖2是使用本發明一實施方案中集電體而形成的電極結構體結構之剖視圖，本 實施方案的集電體100的導電樹脂層103的一側上，進一步形成活性物質層105。 如圖1所示，本實施方案的集電體100,其鋁箱102的至少一面有導電性的導電樹脂層 103〇 另外如圖2所示，于本實施方案的集電體100的導電樹脂層103上，形成活性物質層 105,從而可以形成合適的電極結構體110,以作為鋰離子二次電池等非水電解質電池。 本實施方案的集電體100,為了使導電樹脂層103硬度適當，在集電體100的導電樹脂 層103上形成活性物質層105后加上壓力時，活性物質粒子120咬入到導電樹脂層103中 (參照圖3)，活性物質粒子120和導電性粒子115的接觸面積變大，導電樹脂層103和活性 物質層105的界面電阻減少。因此使用了本實施方案的鋰離子二次電池用的集電體100的 非水電解質電池，其電阻低、且具有良好的高倍率特性及出色的耐久性。
[0018] 本實施方案的鋁箱102,可以很好的使用于集電體100上，上述集電體100是用于 非水電解質電池正極側的電極結構體110上。對于本實施方案的鋁箱102,沒有特別限定， 可以使用純鋁系的JIS A1085材，JIS A3003材等各種材料。另外，在本說明書，鋁的意思 是：鋁以及鋁合金。
[0019] 另外，鋁箱102的厚度，按照用途來調整，沒有特別限定，不過優選5 μ m~100 μ m。 厚度小于5 μ m時，鋁箱的強度不足，集電體100的導電樹脂層103上形成活性物質層105后 不加壓力，有時難以形成電極結構體110。另一方面，如果鋁箱102的厚度超過100 μm時， 例如用于非水電解質電池正極側的電極結構體110時，其他的構成要素，特別是活性物質 層105不得不變薄。即，用于非水電解質電池的正極側的電極結構體110,因為其鋁箱102 厚，體積增加，得不到必要充分的容量，所以有時活性物質層105厚度不得不變薄。
[0020] 在本實施方案中，鋁箱102的抗拉強度為180MPa以上。鋁箱102的抗拉強度優選 為250MPa以上。所述鋁箱的抗拉強度，可以是180,181，190, 200, 210, 220, 230, 240, 250， 260, 270, 280, 290, 300, 350,400MPa，也可以在上述例舉的任意2個數值的范圍內。
[0021] 如本實施例這樣的鋁箱102,具有180MPa以上的抗拉強度的話，在制造正極板（例 如，非水電解質電池的正極側的電極結構體110)的步驟中，將活性物質層105和集電體100 一起向層疊方向上加壓時，（通常線線壓力為100~200kg/cm)，在外觀長幾乎觀察不到正 極側集電體100的延展和翹曲，可以得到高密度的電極結構體110。
[0022] 鋁箱102的抗拉強度，可以根據公知的方法進行調整。例如可以改變鋁箱102組 分的組成，調節抗拉強度。
[0023] 在本實施方案的圖1中，鋁箱102的至少在一面上，形成含有樹脂層116及導電性 粒子115的導電樹脂層103。不過本實施方案的集電體中，導電樹脂層103可以形成于鋁箱 102的至少一