二次电池用电极和二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种二次电池用电极和二次电池，所述二次电池用电极将碳纳米管用作导电材料，电阻特性优异。这里公开的二次电池用电极具备集电体和形成在所述集电体上的活性物质层。所述活性物质层含有活性物质和碳纳米管。所述碳纳米管的表面的至少一部分被含有电负性比碳低的元素的材料被覆。

Electrodes and secondary batteries for secondary batteries

【技术实现步骤摘要】
二次电池用电极和二次电池
本专利技术涉及二次电池用电极。另外，本专利技术涉及具备该电极的二次电池。
技术介绍
近年来，锂离子二次电池等二次电池适合被用于个人电脑、便携式终端等的移动电源、电动汽车(EV)、混合动力车(HV)、插电式混合动力汽车(PHV)等的车辆驱动用电源等。用于锂离子二次电池等二次电池的电极典型地具有在集电体上设置有活性物质层的结构。为了提高活性物质层的电子传导性，已知使活性物质层含有导电材料的技术。在专利文献1中记载了通过使用碳纳米管作为导电材料从而以少量就能够提高活性物质层的电子传导性。在先技术文献专利文献1：日本专利第6136788号公报
技术实现思路
对于锂离子二次电池等二次电池，要求低电阻化等电阻特性的进一步提高。对此，本专利技术人进行了潜心研究，结果发现了在现有技术中，虽然利用由碳纳米管产生的电子传导性提高效果而能够得到一定的电阻降低效果，但是在电阻特性方面尚有改善的余地。因此，本专利技术的目的在于提供一种将碳纳米管用作导电材料的电阻特性优异的电极。这里所公开的二次电池用电极具备集电体和形成在所述集电体上的活性物质层。所述活性物质层含有活性物质和碳纳米管。所述碳纳米管的表面的至少一部分被含有电负性比碳低的元素的材料被覆。根据这种结构，提供一种将碳纳米管用作导电材料的电极，其初始电阻小，抑制了高温保存后的电阻增加。即，提供一种将碳纳米管用作导电材料的电阻特性优异的电极。在这里所公开的二次电池用电极的一优选方案中，所述电负性比碳低的元素是选自Ti、P、B、Si、Al、Zn和W中的至少一种。根据这种结构，电阻特性改善效果变得特别高。在这里所公开的二次电池用电极的一优选方案中，所述二次电池用电极是正极，活性物质是正极活性物质。根据这种结构，初始电阻降低效果变得特别高。在这里所公开的二次电池用电极的一优选方案中，所述二次电池用电极是负极，活性物质是Li4Ti5O12或Si。根据这种结构，初始电阻降低效果变得特别高。在这里所公开的二次电池用电极的一优选方案中，所述碳纳米管的平均长度为3μm以上且50μm以下。根据这种结构，电阻特性提高效果变得特别高。在这里所公开的二次电池用电极的一优选方案中，由含有所述电负性比碳低的元素的材料被覆的所述碳纳米管的表面的被覆比例为40％以上且70％以下。根据这种结构，电阻特性提高效果变得特别高。在这里所公开的二次电池用电极的一优选方案中，所述含有电负性比碳低的元素的材料是所述电负性比碳低的元素的氧化物。根据这种结构，电负性比碳低的元素变得难以从被覆溶出，被覆的耐久性提高。这里所公开的二次电池具备上述二次电池用电极。根据这种结构，提供一种电阻特性优异(即初始电阻小，抑制了高温保存后的电阻增加)的二次电池。附图说明图1是表示本专利技术一实施方式涉及的电极一例的一部分的示意截面图。图2是示意地表示使用本专利技术一实施方式涉及的电极而构建的锂离子二次电池结构的截面图。图3是表示使用本专利技术一实施方式涉及的电极而构建的锂离子二次电池的卷绕电极体结构的示意图。附图标记说明10：电极12：集电体14：活性物质层16：活性物质18：碳纳米管20：卷绕电极体30：电池外壳36：安全阀42：正极端子42a：正极集电板44：负极端子44a：负极集电板50：正极板(正极)52：正极集电体52a：正极活性物质层非形成部分54：正极活性物质层60：负极板(负极)62：负极集电体62a：负极活性物质层非形成部分64：负极活性物质层70：分隔板(隔板)100：锂离子二次电池具体实施方式以下，说明本专利技术的实施方式。再者，本说明书中特别提及的事项以外的、实施本专利技术所需要的内容(例如不是本专利技术特征的电极的一般结构)，可以基于本领域的现有技术作为技术人员的设计事项来掌握。本专利技术能够基于本说明书中公开的内容和本领域中的技术常识来实施。另外，在以下附图中，对于发挥相同作用的构件和部位，附带相同标记来进行说明。另外，各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)并不反映实际的尺寸关系。在本说明书中，“二次电池”是指一般的能够反复充放电的蓄电装置，是包括所谓蓄电池和双电层电容器等蓄电元件在内的术语。以下，作为一例，一边参照附图一边具体说明这里所公开的二次电池用电极为锂离子二次电池用的电极的实施方式。图1是表示本实施方式涉及的电极的一部分的示意截面图。如图1所示，本实施方式涉及的电极10具备集电体12和形成在集电体12上的活性物质层14。集电体12通常是导电性良好的金属制构件。作为集电体12，可使用例如金属箔、金属网、冲孔金属等面状构件。在集电体12为正极集电体的情况下，集电体12优选为铝或铝合金制的构件，更优选为铝箔。在集电体12为负极集电体的情况下，集电体12优选为铜或铜合金制的构件，更优选为铜箔。活性物质层14含有活性物质16。在活性物质16为正极活性物质的情况下，作为其例子，可举出锂过渡金属氧化物(例如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNiO2、LiCoO2、LiFeO2、LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4等)、锂过渡金属磷酸化合物(例如LiFePO4等)等。在活性物质16为负极活性物质的情况下，作为其例子，可举出石墨、硬碳、软碳等碳材料；钛酸锂(Li4Ti5O12：LTO)；Si、Sn等。从初始电阻的降低效果特别高的观点出发，优选的是，本实施方式涉及的电极10为正极，活性物质16为正极活性物质(特别是锂过渡金属氧化物)。从初始电阻的降低效果特别高的观点出发，优选的是，本实施方式涉及的电极10为负极，活性物质16为LTO或Si。再者，这里说明的本实施方式涉及的电极10用于锂离子二次电池，但在作为除此之外的二次电池用的电极而构成的情况下，只要适当选择活性物质的种类即可。活性物质层14含有碳纳米管18。作为碳纳米管18，可使用例如单层碳纳米管(SWNT)、多层碳纳米管(例如2层碳纳米管(DWNT))等。这些碳纳米管能够单独使用一种、或组合使用两种以上。碳纳米管18可以是利用电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积法等制造的碳纳米管。碳纳米管18的平均长度并不特别限定。当碳纳米管18的平均长度短时，存在活性物质间难以形成导电通路的倾向。因此，碳纳米管18的平均长度优选为1μm以上，更优选为2μm以上，进一步优选为3μm以上。另一方面，当碳纳米管18的平均长度长时，存在碳纳米管18凝聚而没有均匀地分散，难以得到电子传导性提高效果的倾向。因此，碳纳米管18的平均长度优选为100μm以下，更优选为75μm以下，进一步优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池用电极，具备集电体和形成在所述集电体上的活性物质层，/n所述活性物质层含有活性物质和碳纳米管，/n所述碳纳米管的表面的至少一部分被含有电负性比碳低的元素的材料被覆。/n

【技术特征摘要】
20180813 JP 2018-1522831.一种二次电池用电极，具备集电体和形成在所述集电体上的活性物质层，
所述活性物质层含有活性物质和碳纳米管，
所述碳纳米管的表面的至少一部分被含有电负性比碳低的元素的材料被覆。


2.根据权利要求1所述的二次电池用电极，
所述电负性比碳低的元素是选自Ti、P、B、Si、Al、Zn和W中的至少一种。


3.根据权利要求1或2所述的二次电池用电极，
所述二次电池用电极为正极，所述活性物质为正极活性物质。


4.根据权利要求1或2所述的二次电池用电极，...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本雄治，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP