專利名稱：電池用電極的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造電池用電極的方法，特別是涉及具有在集電體上保持有含有電極活性物質(zhì)的電極混合劑層的結(jié)構(gòu)的電池用電極的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，鋰離子電池、鎳氫電池等的二次電池作為車輛搭載用電源、或個人計算機和便攜終端的電源重要性不斷提高。特別是重量輕且可得到高能量密度的鋰二次電池，作為可很好地用作車輛搭載用高輸出功率電源的電池受到期待。在這種二次電池的一個典型結(jié)構(gòu)中，具備能夠可逆地吸藏和釋放鋰離子的材料(電極活性物質(zhì))被保持在導(dǎo)電性部件(電極集電體)的結(jié)構(gòu)的電極。例如，作為被用于負(fù)極的電極活性物質(zhì)(負(fù)極活性物質(zhì))的代表例，可例示石墨碳、無定形碳等的碳系材料。另外，作為被用于負(fù)極的電極集電體(負(fù)極集電體)的代表例，可列舉出以銅或銅合金為主體的片狀或箔狀的部件。作為制造具有該結(jié)構(gòu)的負(fù)極時使負(fù)極活性物質(zhì)保持在負(fù)極集電體上的代表性方法之一，可舉出下述方法，對負(fù)極集電體(銅箔等)涂布使負(fù)極活性物質(zhì)的粉末和粘合劑(粘結(jié)劑)分散于適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)中而成的活性物質(zhì)層形成用糊，并使其通過熱風(fēng)干燥機等進(jìn)行干燥，由此形成含有負(fù)極活性物質(zhì)的層(負(fù)極活性物質(zhì)層)。負(fù)極活性物質(zhì)層中所包含的粘合齊U，發(fā)揮著粘結(jié)負(fù)極活性物質(zhì)間和負(fù)極活性物質(zhì)與集電體的作用。作為與這種粘合劑等相關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)可舉出專利文獻(xiàn)I 6?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:國際公開第2006/061940號專利文獻(xiàn)2:日本國專利申請公開平10-251301號公報專利文獻(xiàn)3:日本國專利申請公開平02-235901號公報專利文獻(xiàn)4:日本國專利申請公開平10-152501號公報專利文獻(xiàn)5:日本國專利申請公開平09-065890號公報專利文獻(xiàn)6:日本國專利申請公開2005-340071號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，如果如圖8所示那樣在制造上述負(fù)極時，將含有負(fù)極活性物質(zhì)1、粘合劑2和增粘劑3的活性物質(zhì)層形成用糊涂布于集電體5上，并急劇地使其干燥，則在糊涂布物4的干燥中產(chǎn)生對流，發(fā)生集電體5附近的增粘劑3伴隨粘合劑2在糊涂布物4的表層部上浮的遷移現(xiàn)象。該遷移現(xiàn)象的結(jié)果，集電體5附近的粘合劑2和增粘劑3的量變少，活性物質(zhì)層7和集電體5的密著性降低。這樣的密著性的降低，成為使電池性能(循環(huán)耐久性等)降低的要因。本發(fā)明是鑒于該點完成的，其主要目的是提供一種電池用電極的制造方法，該電池用電極抑制上述遷移現(xiàn)象，集電體和活性物質(zhì)層的密著性良好。根據(jù)本發(fā)明，提供一種電池用電極的制造方法，上述電池用電極具有在集電體上保持有含有活性物質(zhì)的活性物質(zhì)層的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括:在集電體上涂布活性物質(zhì)層形成用糊的工序，該活性物質(zhì)層形成用糊在溶劑中含有活性物質(zhì)和聚合物材料(例如粘合劑和增粘劑)；和通過使該已被涂布的糊涂布物干燥而在上述集電體上形成活性物質(zhì)層的工序。并且，作為上述聚合物材料的至少一種，使用經(jīng)過了原纖維化處理的聚合物纖維。在此，所謂在本發(fā)明中所說的原纖維化處理，是指將聚合物纖維細(xì)化分割的處理，例如可以使用機械的剪切力等進(jìn)行。經(jīng)過這樣的原纖維化處理的聚合物纖維，其表面松動并產(chǎn)生多數(shù)的微細(xì)纖維(原纖維，fibril)。因此，與未經(jīng)原纖維化處理的聚合物纖維相比，表面的凹凸變大，與溶劑的摩擦阻力增大，在溶劑中的易動性(在溶劑中聚合物纖維的移動的容易程度)降低。根據(jù)本發(fā)明的制造方法，作為上述聚合物材料(例如粘合劑和增粘劑)的至少一種，使用通過上述原纖維化處理從而易動性降低了的聚合物纖維，因此即使在糊涂布物的干燥中產(chǎn)生了對流，集電體附近的聚合物材料也難以在糊涂布物的表層部上浮。由此，能夠確保集電體附近的聚合物材料的量，提高活性物質(zhì)層和集電體的密著性。即，根據(jù)本發(fā)明，能夠制造一種電極，該電極具備可以消除或緩和由遷移現(xiàn)象造成的聚合物材料的偏析，對集電體密著性良好的活性物質(zhì)層。在此公開的制造方法的優(yōu)選的一方式中，上述聚合物材料，含有在上述活性物質(zhì)層中作為粘合劑發(fā)揮作用的第一聚合物、和作為上述糊的增粘劑發(fā)揮作用的第二聚合物，至少作為上述第二聚合物使用上述經(jīng)過了原纖維化處理的聚合物纖維。該情況下，通過上述原纖維化處理，增粘劑(第二聚合物)的易動性降低，因此即使在糊涂布物的干燥中產(chǎn)生了對流，也可以抑制集電體附近的增粘劑伴隨粘合劑(第一聚合物)在糊涂布物的表層部上浮的現(xiàn)象。由此，能夠確保集電體附近的粘合劑和增粘劑的量，提高活性物質(zhì)層和集電體的密著性。通過上述原纖維化處理在聚合物纖維的表面出現(xiàn)的微細(xì)纖維(原纖維)的纖維徑，大致為0.3μπι Ι.Ομπι是適當(dāng)?shù)?。如果與該范圍相比過大，則不能充分得到表面的凹凸，因此不能夠抑制干燥時的遷移現(xiàn)象，有活性物質(zhì)層和集電體的密著性降低的情況。另一方面，如果與該范圍相比過小，則活性物質(zhì)層形成用糊的粘度過于增大，因此制作該糊時混入的氣泡直到干燥時也沒有脫離，成為在電極內(nèi)部產(chǎn)生針孔的要因。因此，上述經(jīng)過了原纖維化處理的聚合物纖維具有的原纖維(即在聚合物纖維的表面產(chǎn)生的微細(xì)纖維)的纖維徑，大致為0.3μηι Ι.Ομπι是適當(dāng)?shù)?，通常?yōu)選為0.4 μ m 0.9 μ m,更優(yōu)選為例如0.5 μ m 0.8 μ m0在此公開的制造方法的優(yōu)選的一方式中，作為上述經(jīng)過了原纖維化處理的聚合物纖維，使用纖維素系纖維(例如羧甲基纖維素)。纖維素系纖維，在作為上述糊的增粘劑可優(yōu)選使用，并且能夠容易地進(jìn)行原纖維化處理方面優(yōu)選。再者，根據(jù)本發(fā)明，在設(shè)定糊涂布物的干燥速度時，可以不考慮由遷移造成的聚合物材料(粘合劑和/或增粘劑)的不均勻存在(偏在)，因此可以將糊涂布物以高速進(jìn)行干燥。例如，可以將上述糊涂布物中的溶劑以每Icm2液面面積1.6g/s以上(B卩1.6g/s -cm2以上)的高速進(jìn)行揮發(fā)，電極的生產(chǎn)率飛躍性地提高。另外，根據(jù)本發(fā)明，可提供使用由在此公開的任一種制造方法制造出的電極構(gòu)建的電池(例如鋰二次電池)。該電池將如上述那樣集電體和活性物質(zhì)層的密著性良好的電極用作至少一個電極(例如負(fù)極)而構(gòu)建，因此顯示優(yōu)異的電池性能。例如，通過使用上述電極構(gòu)建電池，可以提供滿足輸出特性優(yōu)異、循環(huán)耐久性高、生產(chǎn)效率良好之中的至少一項的電池。這樣的電池，適合作為例如被搭載于汽車等車輛的電池。因此根據(jù)本發(fā)明，提供具備在此公開的任一種電池(可以為多個電池連接而成的電池組的形態(tài))的車輛。特別是由于重量輕且可得到高輸出功率，上述電池為鋰二次電池(典型的是鋰離子電池)，且具備該鋰二次電池作為動力源(典型的是混合動力車輛或電動車輛的動力源)的車輛(例如汽車)是優(yōu)選的。


圖1是模式地表示本發(fā)明的一實施方式涉及的電極的截面圖。圖2是模式地表示本發(fā)明的一實施方式涉及的經(jīng)過了原纖維化處理的聚合物纖維的圖。圖3是模式地表示本發(fā)明的一實施方式涉及的電極制造工序的工序截面圖。圖4是模式地表示本發(fā)明的一實施方式涉及的電極制造工序的工序截面圖。圖5是模式地表示本發(fā)明的一實施方式涉及的電池的圖。圖6是模式地表示本發(fā)明的一實施方式涉及的卷繞電極體的圖。圖7是模式地表示搭載了本發(fā)明的一實施方式涉及的電池的車輛的側(cè)面圖。圖8是模式地表示以往的電極制造工序的圖。
具體實施例方式以下，一邊參照附圖，一邊說明本發(fā)明的實施方式。在以下的附圖中，對發(fā)揮相同作用的部件和部位附帶相同標(biāo)記進(jìn)行說明。再者，各圖中的尺寸關(guān)系(長度、寬度、厚度等)并不反映實際的尺寸關(guān)系。另外，作為本說明書中特別提到的事項以外的、本發(fā)明的實施所必需的事項(例如，具備正極和負(fù)極的電極體的結(jié)構(gòu)和制法、隔板和電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)和制法、電池等的電池的構(gòu)建涉及的一般技術(shù)等)，可以基于該領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的設(shè)計事項來掌握。在此公開的電極制造方法，如圖1所示，是電極30的制造方法，上述電極30具有在集電體10上保持有含有活性物質(zhì)22和聚合物材料24、26的活性物質(zhì)層20的結(jié)構(gòu)。該方法包括:如圖3所示，在集電體10上涂布活性物質(zhì)層形成用糊40的工序，該活性物質(zhì)層形成用糊40在溶劑(例如水)42中含有活性物質(zhì)22和聚合物材料24、26 ;和如圖4所示，通過使該已被涂布的糊涂布物40干燥而在集電體10上形成活性物質(zhì)層20的工序。在此，在本實施方式中，作為上述聚合物材料的至少一種，使用經(jīng)過了原纖維化處理的聚合物纖維26。該實施方式中，上述聚合物材料含有:在活性物質(zhì)層20中作為粘合劑發(fā)揮作用的第一聚合物24 ;和作為糊40的增粘劑發(fā)揮作用的第二聚合物26。并且，作為上述第二聚合物(增粘劑)，使用經(jīng)過了原纖維化處理的聚合物纖維26。這樣經(jīng)過了原纖維化處理的聚合物纖維(在此為增粘劑)26，如圖2所示，其表面松動并產(chǎn)生多數(shù)的須狀的微細(xì)纖維(原纖維)26a。因此，與未經(jīng)原纖維化處理的聚合物纖維相t匕，表面的凹凸大，與溶劑的摩擦阻力增大，在溶劑中的易動性(在溶劑42中聚合物纖維的移動的容易程度)降低。再者，圖2中為簡化只表示了一根原纖維26a。
根據(jù)本構(gòu)成的制造方法，通過上述原纖維化處理增粘劑(第二聚合物)26的易動性降低，因此即使在糊涂布物40的干燥中產(chǎn)生了對流，也可以抑制集電體10附近的增粘劑26伴隨粘合劑(第一聚合物)24在糊涂布物40的表層部上浮的現(xiàn)象。由此，能夠確保集電體10附近的粘合劑和增粘劑的量，提高活性物質(zhì)層20和集電體10的密著性。即，根據(jù)本構(gòu)成，能夠制造一種電極30，該電極30具備可以消除或緩和由遷移造成的粘合劑和增粘劑的偏析，對集電體10密著性良好的活性物質(zhì)層20。雖不意圖特別限定，但以下主要以制造鋰二次電池(典型的是鋰離子電池)用的負(fù)極的情況為例，對本實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。作為被用于本實施方式的負(fù)極集電體10，可以優(yōu)選使用由導(dǎo)電性良好的金屬(例如鋁、鎳、銅、不銹鋼等的金屬或以該金屬為主成分的合金)構(gòu)成的集電體。例如在制造鋰二次電池用負(fù)極的情況下，優(yōu)選使用銅制(是指由銅或以銅為主成分的合金(銅合金)構(gòu)成)的集電體。被用于本實施方式的活性物質(zhì)層形成用糊40，可以通過將負(fù)極活性物質(zhì)(典型的是粉末狀)22、粘合劑(第一聚合物)24和增粘劑(第二聚合物)26在適當(dāng)?shù)娜軇?2中進(jìn)行混合來調(diào)制。作為被用于上述糊的溶劑42的優(yōu)選例子，從環(huán)境負(fù)荷的減輕、材料費用的降低、設(shè)備的簡化、廢棄物的減量、處理性的提高等的種種觀點來看，優(yōu)選使用水系溶劑。作為水系介質(zhì)，優(yōu)選使用水或以水作為主體的混合溶劑。作為構(gòu)成該混合溶劑的水以外的溶劑成分，可以適當(dāng)選擇使用可與水均勻混合的有機溶劑(低級醇、低級酮等)的一種或兩種以上。例如，優(yōu)選使用該水系溶劑的50質(zhì)量％以上(更優(yōu)選為80質(zhì)量％以上，進(jìn)一步優(yōu)選為90質(zhì)量％以上)為水的水系溶劑。作為特別優(yōu)選的例子，可列舉實質(zhì)上由水構(gòu)成的水系溶劑。另夕卜，溶劑不限定于水系溶劑，也可以是非水系溶劑(活性物質(zhì)的分散介質(zhì)主要是有機溶劑)。作為非水系溶劑，可以使用例如N-甲基吡咯烷酮(NMP)等。作為被用于本實施方式的負(fù)極活性物質(zhì)22，如果與典型的鋰離子二次電池所使用的負(fù)極活性物質(zhì)相同則不特別限定。作為被用于負(fù)極的負(fù)極活性物質(zhì)22的代表例，可例示石墨碳、無定形碳等的碳系材料、鋰過渡金屬復(fù)合氧化物(鋰鈦復(fù)合氧化物等)、鋰過渡金屬復(fù)合氮化物等。作為被用于本實施方式的粘合劑(第一聚合物)24，如果與以往的一般的鋰二次電池用電極所使用的粘合劑(粘結(jié)劑)相同則不特別限定?？梢允褂美绫揭蚁?丁二烯橡膠(SBR)、羧甲基纖維素(CMC)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯(PE)、聚酸(PAA)等的水溶性或水分散性的聚合物。或者，可以使用聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯一六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)等的有機溶劑系的聚合物。作為被用于本實施方式的增粘劑(第二聚合物)26，如果是作為上述糊的增粘劑發(fā)揮作用，并且，可以進(jìn)行原纖維化處理的纖維狀的聚合物則不特別限制?？梢詢?yōu)選使用例如羧甲基纖維素(CMC)、甲基纖維素(MC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羥乙基甲基纖維素(HEMC)等的纖維素系的聚合物纖維?；蛘?，可以使用聚乙烯醇(PVA)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)等的聚合物纖維。上述的聚合物纖維可以分別單獨使用或適當(dāng)組合使用。作為將上述聚合物纖維進(jìn)行原纖維化的方法，例如，可列舉將聚合物纖維的凝聚物(塊狀)利用噴磨機、旋轉(zhuǎn)磨機、磨碎機(例如微粒磨碎機)、精制機(refiner)、高壓均質(zhì)機等進(jìn)行粉碎的方法。通過使用這些方法對聚合物纖維施加機械的剪切力和壓縮力，聚合物纖維主要沿與纖維軸平行的方向撕裂、松動而在表面出現(xiàn)微細(xì)纖維(原纖維)26a。由于存在該微細(xì)纖維(原纖維)26a，與溶劑的摩擦阻力變大，在溶劑中的易動性降低。該粉碎的條件，因各種機械而異，例如，在使用噴磨機的情況下，可以采用粉碎壓力為0.015MPa 3.5MPa，粉碎次數(shù)為I次 5次的條件。該粉碎可以在干式下進(jìn)行，也可以在濕式下進(jìn)行。通過上述原纖維化處理而在聚合物纖維26的表面出現(xiàn)的微細(xì)纖維(原纖維)26a的纖維徑d (圖2)，大致為0.3μπι Ι.Ομπι是適當(dāng)?shù)摹Ｈ绻c該范圍相比過大，則不能充分得到表面的凹凸，因此不能夠抑制干燥時的遷移現(xiàn)象，有活性物質(zhì)層20和集電體10的密著性降低的情況。另一方面，如果與該范圍相比過小，則活性物質(zhì)層形成用糊40的粘度過于增大，因此制作該糊40時混入的氣泡直到干燥時也沒有脫離，成為在電極30內(nèi)部產(chǎn)生針孔的要因。因此，上述經(jīng)過了原纖維化處理的聚合物纖維具有的原纖維(即在聚合物纖維的表面產(chǎn)生的微細(xì)纖維)26a的纖維徑d (圖2)，大致為0.3 μ m 1.0 μ m是適當(dāng)?shù)?，通常?yōu)選為0.4 μ m 0.9 μ m,更優(yōu)選為例如0.5 μ m 0.8 μ m。上述原纖維26a的纖維徑,可以通過例如掃描型電子顯微鏡(SEM)利用圖像分析來掌握。再者，雖然沒有特別限定，但聚合物纖維的基干部分26b的纖維徑(粗細(xì))，大致為3 μ m 20 μ m左右是適當(dāng)?shù)?更優(yōu)選為例如3 μ m 10 μ m(例如5 μ m左右)。另外，基干部分26b的纖維長,大致為0.Ιμπι 5μηι是適當(dāng)?shù)?更優(yōu)選為例如0.3 μ m 2 μ m。例如,可以使用聚合物纖維的基干部分26b的纖維徑(粗細(xì))為3 μ m 10 μ m左右，纖維長為I μ m 5μπι左右的聚合物纖維。雖然沒有特別限定，但負(fù)極活性物質(zhì)層形成用糊的固體成分分率優(yōu)選大致為30%以上(典型的是30% 90%)，優(yōu)選大致為40% 60%。另外，糊固體成分中的負(fù)極活性物質(zhì)的比例優(yōu)選大致為50質(zhì)量％以上(典型的是50質(zhì)量％ 99.5質(zhì)量％)，優(yōu)選大致為70質(zhì)量％ 99質(zhì)量％。另外，糊固體成分中的粘合劑的比例，可以設(shè)為例如10質(zhì)量％以下，優(yōu)選大致為0.5質(zhì)量％ 6質(zhì)量％ (例如I質(zhì)量％ 3質(zhì)量％)。另外,糊固體成分中的增粘劑的比例，可以設(shè)為例如10質(zhì)量％以下,優(yōu)選大致為0.5質(zhì)量％ 6質(zhì)量％(例如I質(zhì)量％ 5質(zhì)量％)。作為對負(fù)極集電體10涂布這樣的負(fù)極活性物質(zhì)層形成用糊40的操作，可以與以往的一般的鋰二次電池用負(fù)極的制作同樣地進(jìn)行。例如，可使用適當(dāng)?shù)耐坎佳b置(模涂機等)，通過對上述負(fù)極集電體10將規(guī)定量的上述活性物質(zhì)層形成用糊40涂布為均勻的厚度，形成糊涂布物40 (參照圖3)。涂布后，通過用適當(dāng)?shù)母稍锸侄问购坎嘉?0干燥，得到在負(fù)極集電體10上形成有負(fù)極活性物質(zhì)層20的負(fù)極30 (參照圖4)。作為糊涂布物40的干燥方法，可以與以往的一般的鋰二次電池用負(fù)極的制作同樣地進(jìn)行。例如，可以通過在適當(dāng)?shù)母稍餇t中通過，從該集電體10的兩面吹熱風(fēng)，來干燥糊涂布物40。上述熱風(fēng)溫度沒有特別限定，例如，在使用水系溶劑的情況下，大致為70°C 160°C是適當(dāng)?shù)模鼉?yōu)選為例如80°C 120°C。根據(jù)本構(gòu)成，使用經(jīng)過了原纖維化處理的聚合物纖維(增粘劑)26。該經(jīng)過了原纖維化處理的聚合物纖維26，由于表面具有多數(shù)的微細(xì)纖維(原纖維)，與未經(jīng)原纖維化處理的聚合物纖維相比，富有與活性物質(zhì)22的附著性，并且與溶劑42的摩擦阻力變大，在糊涂布物40中的易動性(移動的容易程度)降低。因此，即使在糊涂布物40的干燥中產(chǎn)生了對流，也可以抑制集電體10附近的聚合物纖維(增粘劑)26與粘合劑24 —起在糊涂布物40的表層部上浮的現(xiàn)象(遷移)，適當(dāng)?shù)卮_保集電體10附近的粘合劑量。在此公開的技術(shù)中，在設(shè)定糊涂布物40的干燥速度時，可以不考慮由遷移造成的聚合物材料(粘合劑24和增粘劑26)的不均勻存在，因此可以將糊涂布物40以高速進(jìn)行干燥。例如，可以將上述糊涂布物中的溶劑以每Icm2液面面積1.6g/s以上(B卩1.6g/s.cm2以上)的高速進(jìn)行揮發(fā)，電極的生產(chǎn)率飛躍性地提高。這樣，可以制造在負(fù)極集電體10上保持有負(fù)極活性物質(zhì)層20的結(jié)構(gòu)的電池用負(fù)極30。再者，干燥后，可以通過根據(jù)需要實施適當(dāng)?shù)膲褐铺幚?可以采用例如輥壓法、平板壓制法等的以往公知的各種壓制方法)，來調(diào)整負(fù)極活性物質(zhì)層20的厚度和密度。將應(yīng)用在此公開的電極制造方法優(yōu)選地制造的鋰二次電池用的負(fù)極30的截面結(jié)構(gòu)在圖4中模式地表示。該負(fù)極30，具有在集電體10上保持有含有活性物質(zhì)22、粘合劑24和增粘劑26的活性物質(zhì)層20的結(jié)構(gòu)。該活性物質(zhì)層20，如圖3所示，通過在集電體10上涂布活性物質(zhì)層形成用糊40，并使該已被涂布的糊涂布物40干燥從而在集電體10上形成活性物質(zhì)層20，該活性物質(zhì)層形成用糊40在溶劑中含有活性物質(zhì)22、粘合劑24和增粘劑(經(jīng)過了原纖維化處理的聚合物纖維)26。因此，可以抑制粘合劑24和增粘劑26向活性物質(zhì)層20的表層部的偏析，使活性物質(zhì)層20和集電體10的密著性良好。并且，由于粘合劑24和增粘劑26不在活性物質(zhì)層20的表層部偏析，因此能夠降低活性物質(zhì)層表層部的反應(yīng)電阻，可以得到輸出特性(特別是對大電流的輸入輸出特性)優(yōu)異的電極特性。 這樣得到的電極(例如負(fù)極)，由于如上所述活性物質(zhì)層和集電體的密著性優(yōu)異，可以作為各種形態(tài)的電池的構(gòu)成要素或被內(nèi)置于該電池中的電極體的構(gòu)成要素(例如負(fù)極)優(yōu)選地利用。例如，可以作為具備采用在此公開的任一種方法制造出的負(fù)極、正極(可為應(yīng)用本發(fā)明制造出的正極)、被配置于該正負(fù)極間的電解質(zhì)、和典型地隔離正負(fù)極間的隔板(在使用固體狀或凝膠狀的電解質(zhì)的電池中可以省略)的鋰二次電池的構(gòu)成要素優(yōu)選地使用。關(guān)于構(gòu)成該電池的外容器的結(jié)構(gòu)(例如金屬制的框體、疊層薄膜結(jié)構(gòu)物)和尺寸、或以正負(fù)極集電體為主構(gòu)成要素的電極體的結(jié)構(gòu)(例如卷繞結(jié)構(gòu)、疊層結(jié)構(gòu))等沒有特別限制。以下，對使用應(yīng)用上述的方法制造出的負(fù)極(負(fù)極片)30構(gòu)建的鋰二次電池的一實施方式，一邊參照圖5和圖6所示的模式圖一邊說明。并不意圖特別限定，但以下以將被卷繞的電極體(卷繞電極體)和非水電解液收容到圓筒型的容器中的形態(tài)的鋰二次電池(鋰離子電池)作為例子進(jìn)行說明。該鋰二次電池100具有下述構(gòu)成:長的形狀的正極片50和長的形狀的負(fù)極片30隔著長的形狀的隔板60被卷繞的形態(tài)的電極體(卷繞電極體)80，與沒有圖示的非水電解液一起，被收容到可收容該卷繞電極體80的形狀(圓筒型)的容器70中。容器70，具備上端開放的有底圓筒狀的容器主體72、和用于堵塞其開口部的蓋體74。作為構(gòu)成容器70的材質(zhì)，優(yōu)選使用鋁、鋼、鍍鎳SUS (鍍鎳的不銹鋼)等的金屬材料(本實施方式中為鍍鎳SUS)?；蛘?，也可以是將聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺樹脂等的樹脂材料成形(成型)而成的容器70。在容器70的上面(即蓋體74)，設(shè)置有與卷繞電極體80的正極50電連接的正極端子76。在容器70的下面，設(shè)置有與卷繞電極體80的負(fù)極30電連接的負(fù)極端子78 (在該實施方式中容器主體72兼作為它)。卷繞電極體80與沒有圖示的非水電解液一起被收容到容器70的內(nèi)部。
本實施方式涉及的卷繞電極體80，除了負(fù)極片30上具備的含有活性物質(zhì)的層(負(fù)極活性物質(zhì)層)20的構(gòu)成以外與通常的鋰二次電池的卷繞電極體相同，如圖6所示，在組裝卷繞電極體80之前的階段具有長的形狀(帶狀)的片結(jié)構(gòu)。正極片50，具有長片狀的在箔狀的正極集電體52的兩面保持有含有正極活性物質(zhì)的正極活性物質(zhì)層54的結(jié)構(gòu)。但是，正極活性物質(zhì)層54在沿正極片50的橫向的端邊的一個側(cè)緣(圖中為下側(cè)的側(cè)緣部分)沒有附著，形成有使正極集電體52以一定寬度露出的正極活性物質(zhì)層非形成部。負(fù)極片30也與正極片50相同，具有長片狀的在箔狀的負(fù)極集電體10的兩面保持有含有負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極活性物質(zhì)層20的結(jié)構(gòu)。但是，負(fù)極活性物質(zhì)層20在沿負(fù)極片30的橫向的端邊的一個側(cè)緣(圖中為上側(cè)的側(cè)緣部分)沒有附著，形成有使負(fù)極集電體10以一定寬度露出的負(fù)極活性物質(zhì)層非形成部。在制作卷繞電極體80時，正極片50和負(fù)極片30隔著隔板片60被疊層。此時，以正極片50的正極活性物質(zhì)非形成部分和負(fù)極片30的負(fù)極活性物質(zhì)層非形成部分從隔板片60的橫向的兩側(cè)分別伸出的方式，將正極片50和負(fù)極片30在橫向上稍微錯開地重合。通過將這樣重合了的疊層體進(jìn)行卷繞，可以制作卷繞電極體80。在卷繞電極體80的卷繞軸方向上的中央部分，形成卷繞芯部分82 (即正極片50的正極活性物質(zhì)層54、負(fù)極片30的負(fù)極活性物質(zhì)層20和隔板片60緊密地層疊了的部分)。另外，在卷繞電極體80的卷繞軸方向的兩端部，正極片50和負(fù)極片30的活性物質(zhì)層非形成部分分別從卷繞芯部分82向外部伸出。在該正極側(cè)伸出部分(即正極活性物質(zhì)層54的非形成部分)84和負(fù)極側(cè)伸出部分(即負(fù)極活性物質(zhì)層20的非形成部分)86上，分別附設(shè)有正極引線端子62和負(fù)極引線端子64，分別與上述的正極端子76和負(fù)極端子78 (在此，容器主體72兼作為它)電連接。構(gòu)成該卷繞電極體80的構(gòu)成要素，除了負(fù)極片30以外，與以往的鋰二次電池的卷繞電極體同樣即可，沒有特別限制。例如，正極片50，可以在長的形狀的正極集電體52上賦予以鋰二次電池用正極活性物質(zhì)為主成分的正極活性物質(zhì)層54而形成。正極集電體52可優(yōu)選使用鋁箔等的適合于正極的金屬箔。正極活性物質(zhì)可以沒有特別限定地使用一直以來被用于鋰二次電池的物質(zhì)的一種或兩種以上。作為優(yōu)選例，可列舉以鋰鎳氧化物(LiMn2O4X鋰鈷氧化物(LiCo02)、鋰猛氧化物(LiNiO2)等的、含有鋰和過渡金屬元素作為構(gòu)成金屬元素的氧化物(鋰過渡金屬氧化物)為主成分的正極活性物質(zhì)。作為在正負(fù)極片50、30間使用的合適的隔板片60，可舉出用多孔質(zhì)聚烯烴系樹脂構(gòu)成的隔板片。例如，可以很好地使用合成樹脂制(例如聚丙烯制)多孔質(zhì)隔板片。再者，在作為電解質(zhì)使用固體電解質(zhì)或凝膠狀電解質(zhì)的情況下，有時不需要隔板(即該情況下電解質(zhì)本身可作為隔板發(fā)揮作用)。將該構(gòu)成的卷繞電極體80收容到容器主體72中，向該容器主體72內(nèi)配置(注入)適當(dāng)?shù)姆撬娊庖?。作為在容器主體72內(nèi)與上述卷繞電極體80 —起被收容的非水電解液，可以沒有特別限定地使用與以往的鋰二次電池所使用的非水電解液相同的非水電解液。該非水電解液，典型地，具有在適當(dāng)?shù)姆撬軇┲泻兄С蛛娊赓|(zhì)的組成。作為上述非水溶劑，可以使用例如碳酸亞乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸亞丙酯(PC)等。另外，作為上述支持電解質(zhì)，可以優(yōu)選使用例如LiPF6、LiBF4,LiAsF6, LiCF3S03、LiClO4等的鋰鹽。例如，可以優(yōu)選使用在以3:4:3的體積比含有EC、EMC和DMC的混合溶劑中，以約I摩爾/升的濃度含有作為支持電解質(zhì)的LiPF6的非水電解液。將上述非水電解液與卷繞電極體80 —起收容到容器主體72中，并將容器主體72的開口部用蓋體74密封，由此完成本實施方式的鋰二次電池100的構(gòu)建(組裝)。再者，容器主體72的封裝工藝和電解液的配置(注液)工藝，可以與以往的鋰二次電池的制造中采用的手法同樣地進(jìn)行。然后，進(jìn)行該電池的調(diào)整(初始充放電)。也可以根據(jù)需要進(jìn)行脫氣和品質(zhì)檢查等的工序。以下，基于實施例對本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的說明。<經(jīng)過了原纖維化處理的CMC (增粘劑)的制作>將作為增粘劑的羧甲基纖維素(CMC ;纖維長1.2 μ m)的凝聚物(塊狀)利用PJM噴磨機(日本二 Λ — ^ 。工業(yè)株式會社制；粉碎壓力0.9MPa，粉碎次數(shù)I次)和超微粒磨碎機(增幸產(chǎn)業(yè)株式會社制；轉(zhuǎn)速3000rpm，砂輪間的間隙5 μ m)進(jìn)行粉碎處理，制作出經(jīng)過了原纖維化處理的CMC。此時，使施加在CMC上的剪切力和壓縮力適當(dāng)改變進(jìn)行粉碎，用MDS-1型氣流分級機(日本二工一十”工業(yè)株式會社制)進(jìn)行分級，得到原纖維26a的纖維徑d (圖2)不同的6種CMC (樣品I 6)。將各樣品的原纖維的纖維徑d示于表I。表I
權(quán)利要求
1.一種電池用電極的制造方法，所述電池用電極具有在集電體上保持有含有活性物質(zhì)的活性物質(zhì)層的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括: 在集電體上涂布活性物質(zhì)層形成用糊的工序，該活性物質(zhì)層形成用糊在溶劑中含有活性物質(zhì)和聚合物材料；和 通過使該已被涂布的糊涂布物干燥而在所述集電體上形成活性物質(zhì)層的工序， 在此，作為所述聚合物材料的至少一種，使用經(jīng)過了原纖維化處理的聚合物纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，所述聚合物材料含有:在所述活性物質(zhì)層中作為粘合劑發(fā)揮作用的第一聚合物；和作為所述糊的增粘劑發(fā)揮作用的第二聚合物， 至少作為所述第二聚合物使用所述經(jīng)過了原纖維化處理的聚合物纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造方法，所述經(jīng)過了原纖維化處理的聚合物纖維具有的原纖維的纖維徑為0.3 μ m 1.0 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3的任一項所述的制造方法，作為所述聚合物纖維，使用纖維素系纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4的任一項所述的制造方法，使所述糊涂布物中的溶劑以1.6g/s.cm2以上的速度揮發(fā)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5的任一項所述的制造方法，所述電極為負(fù)極， 所述活性物質(zhì)層形成用糊的溶劑為水。
7.—種電池，具備采用權(quán)利要求1 6的任一項所述的制造方法制造出的電池用電極。
全文摘要
本發(fā)明的主要目的是提供一種抑制遷移現(xiàn)象從而集電體和活性物質(zhì)層的密著性良好的電池用電極的制造方法。本發(fā)明的電池用電極的制造方法，所述電池用電極(30)具有在集電體(10)上保持有含有活性物質(zhì)(22)的活性物質(zhì)層(20)的結(jié)構(gòu)，該制造方法包括在集電體(10)上涂布活性物質(zhì)層形成用糊的工序，該活性物質(zhì)層形成用糊在溶劑中含有活性物質(zhì)(22)和聚合物材料(24、26)；和通過使該已被涂布的糊涂布物干燥而在集電體(10)上形成活性物質(zhì)層(20)的工序。并且，作為聚合物材料(24、26)的至少一種，使用經(jīng)過了原纖維化處理的聚合物纖維(26)。
文檔編號H01M4/139GK103081185SQ201080068708
公開日2013年5月1日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月25日
發(fā)明者玉木匠, 橋本達(dá)也 申請人:豐田自動車株式會社