锂离子二次电池的电极及使用该电极的锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种锂离子二次电池的电极及使用该电极的锂离子二次电池，本发明专利技术的锂离子二次电池的电极具备包括导电助剂、粘结剂及活性物质的电极膜和在表面形成该电极膜的电极箔。导电助剂为碳纳米纤维，相对于100质量％的电极膜含有0.1～3.0质量％的碳纳米纤维。并且，当粘结剂将有机溶剂作为溶剂时，含有1.0～8.0质量％的除去有机溶剂的粘结剂。并且，以剩余比例含有活性物质。另外，活性物质由平均粒径为1～20μm的粗糙粉末和具有所述粗糙粉末的平均粒径的1/3～1/10的平均粒径的微细粉末的混合粉末构成，电极膜的孔隙率为10～30％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子二次电池的电极及使用该电极的锂离子二次电池
本专利技术涉及一种用于锂离子二次电池的电极及使用该电极的锂离子二次电池。
技术介绍
以往，公开有包括正极活性物质的粒子和以网格状附着在这些正极活性物质的粒 子表面的微细碳纤维的正极形成材料（例如，参考专利文献1)。该正极形成材料中，正极活 性物质为平均粒径0. 03 μ m?40 μ m的微粒。并且，微细碳纤维是平均纤维直径为lnm? 100nm，纵横尺寸比为5以上的碳纳米纤维，这些碳纳米纤维的表面被氧化处理。另外还包 含粘结剂。微细碳纤维的含量相对于1〇〇质量份的正极活性物质为〇. 5?15质量份，粘结 剂的含量为〇. 5?10质量份。另外，正极活性物质为含锂过渡金属氧化物，含锂过渡金属 氧化物为选自 LiCo02、LiNi02、LiMn204、LiMnCo0 4、LiCoP04、LiMnCr04、LiNiV04、LiM% 5NiQ. 504、 LiMnCr04、LiCoV04 及 LiFeP04 的至少一种氧化物。 如此构成的正极形成材料中，能够形成作为微细碳纤维的碳纳米纤维以网格状分 散附着在正极活性物质的粒子表面的正极，因此能够以比较少量的碳纤维量提高正极的导 电性，从而提高电池的输出。并且，作为上述微细碳纤维的碳纳米纤维的表面被氧化处理而 亲水化，因此在水溶液中良好地进行分散。其结果，无需分散剂，因此不会因分散剂的分解 而产生气体，能够形成输出特性优异的正极。另外，对于平均粒径为0. 03 μ m?40 μ m的正 极活性物质粒子，作为微细碳纤维使用平均纤维直径为lnm?lOOnm及纵横尺寸比5以上 的碳纳米纤维，由此能够在正极活性物质的粒子表面形成微细碳纤维均匀的网格层，通过 少量的碳纤维量，例如相对于100质量份的正极活性物质，含有〇. 5?15质量份的微细碳 纤维含量，能够得到导电性优异的正极。 并且，公开有具备集电体和配置在该集电体上的活性物质层，活性物质层包含活 性物质组合物及网格状结构体，网格状结构体包含碳纳米管和粘结剂的电极（例如，参考 专利文献2)。该电极中，形成网格状结构体的碳纳米管彼此电连结。并且，碳纳米管的含量 为活性物质层总量的〇. 01?20质量％。另外，作为活性物质可以举出LiCo02等Li-Co系金 属氧化物、LiNi0 2等Li-Ni系金属氧化物、LiMn204、LiMn02等Li-Mn系金属氧化物、Li 2Cr207、 Li2Cr04等Li-Cr系金属氧化物、LiFeP04等Li-Fe系磷氧化物。 如此构成的电极中，网格状结构体具有网形状，包含于活性物质层的内部而发挥 一种骨架作用。即，碳纳米管以三维配置，且彼此电连结，粘结剂将碳纳米管彼此连接。由此 碳纳米管在网格状结构体内形成导电性网格，因此可以将网格状结构体视为导电性材料。 并且，碳纳米管的三维配置通过粘结剂被保持，因此网格状结构体发挥抑制充放电时活性 物质的体积变化的支承台的作用。因此，无需在活性物质层中使用过量的导电材料和粘结 齐U，也能够均匀地保持活性物质层的电位，还能够防止充放电时的活性物质层的龟裂，其结 果能够改善电池的循环特性。 专利文献1 :日本专利公开2008-270204号公报（权利要求1?3、6及7, 、 段） 专利文献2:日本专利公开2009-170410号公报（权利要求1、3及7, 、 段） 上述以往的专利文献1所示的正极形成材料中，正极活性物质的平均粒径为 0. 03 μ m?40 μ m，以往的专利文献2所示的电极中，活性物质组合物的平均粒径并无特别 规定，认为应该使用一般平均粒径的组合物。但是，若作为活性物质任意混合一般粒径的组 合物，则存在无法增大单位体积的电池容量的问题。
技术实现思路
本专利技术的第1目的为提供一种如下锂离子二次电池的电极及使用该电极的锂离 子二次电池，即作为导电助剂完全不使用堆积密度较低的碳黑，仅使用堆积密度较高的碳 纳米纤维，并且通过使用由粗糙粉末和微细粉末的混合粉末构成的活性物质，能够增加单 位体积的放电容量。本专利技术的第2目的为提供一种通过将孔隙率设为10?30%，能够得到 良好的导电性的锂离子二次电池的电极及使用该电极的锂离子二次电池。 本专利技术的第1方案为一种在电极箔上形成包括导电助剂、粘结剂及活性物质的电 极膜的锂离子二次电池的电极，其中，导电助剂为碳纳米纤维，相对于100质量％的电极膜 含有0. 1?3.0质量％的该碳纳米纤维，当粘结剂将有机溶剂作为溶剂时，相对于100质 量％的电极膜含有1. 〇?8. 0质量％的除去该有机溶剂的粘结剂，以剩余比例含有活性物 质，活性物质由平均粒径为1?20 μ m的粗糙粉末和具有该粗糙粉末的平均粒径的1/3? 1/10的平均粒径的微细粉末的混合粉末构成，电极膜的孔隙率为10?30%。 本专利技术的第2方案为根据第1方案的专利技术，其中，粘结剂为将有机溶剂作为溶剂的 聚偏氟乙烯。 本专利技术的第3方案为根据第1方案的专利技术，其中，活性物质为由LiCo02、LiMn 204、 LiNi02、LiFeP04或Li (MnxNiYCoz)02中的任一种构成的正极活性物质。其中，Li (MnxNiYCoz) 〇2中的X、Y及Z满足本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在电极箔上形成包括导电助剂、粘结剂及活性物质的电极膜的锂离子二次电池的电极，其特征在于，所述导电助剂为碳纳米纤维，相对于100质量％的所述电极膜含有0.1～3.0质量％的所述碳纳米纤维，当所述粘结剂将有机溶剂作为溶剂时，相对于100质量％的所述电极膜含有1.0～8.0质量％的除去所述有机溶剂的粘结剂，以剩余比例含有所述活性物质，所述活性物质由平均粒径为1～20μm的粗糙粉末和具有所述粗糙粉末的平均粒径的1/3～1/10的平均粒径的微细粉末的混合粉末构成，所述电极膜的孔隙率为10～30％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.31 JP 2012-1249081. 一种在电极箔上形成包括导电助剂、粘结剂及活性物质的电极膜的锂离子二次电池 的电极，其特征在于， 所述导电助剂为碳纳米纤维， 相对于100质量％的所述电极膜含有0. 1?3. 0质量％的所述碳纳米纤维， 当所述粘结剂将有机溶剂作为溶剂时，相对于100质量％的所述电极膜含有1. 〇?8. 0 质量％的除去所述有机溶剂的粘结剂， 以剩余比例含有所述活性物质， 所述活性物质由平均粒径为1?20 μ m的粗糙粉末和具有所述粗糙粉末的平均粒径的 1/3?1/10的平均粒径的微细粉末的混合粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：秋草顺，柳繁成，中村贤蔵，土屋新，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP