非水电解质二次电池用电极制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种在适于安装在车辆的非水电解质二次电池中，实现优异的输出功率特性以及循环耐久性的手段。本发明专利技术提供一种非水电解质二次电池用电极，其具有：集电体、设置于所述集电体表面上且含有第一电极活性物质的第一电极活性物质层、以及设置于所述第一电极活性物质层的表面上且含有第二电极活性物质的第二电极活性物质层，其中，所述第一电极活性物质层含有发生了晶体化状态的粘合剂，所述第二电极活性物质层实质上不含有发生了晶体化状态的粘合剂。

Electrode for two cell with non-aqueous electrolyte

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解质二次电池用电极
本专利技术涉及一种非水电解质二次电池用电极。
技术介绍
近年来，期望通过各种电动车辆的普及来解决环境和能源问题。这些电动车辆普及的关键在于电动驱动用电源等车载电源，已经积极进行二次电池的开发。电动车辆需要延长充电一次的续航距离，优选能量密度更高的二次电池。作为提高电池的能量密度的手段，例如，可列举：用于提高电极活性物质层中的活性物质的密度的方法。然而，若仅增大活性物质层中活性物质的密度，则活性物质层中的孔隙减少，充放电反应所需的电解质有时(电解液)不能充分渗透并保留在活性物质层中。结果，有时出现以下问题：电池的能量密度降低，高电池速度下的输入/输出功率特性(高速充电/放电性能)和充电/放电循环特性(循环耐久性)降低。作为改善电池的充电/放电循环特性(循环耐久性)的技术，例如，日本特开2006-66243号公报所记载的技术。具体而言，日本特开2006-66243号公报所记载的技术中，首先，将含有分散剂(例如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等溶剂)和粘合剂的活性物质混合物糊剂涂布于集电体。然后，通过干燥除去分散剂，对涂膜进行加压，在粘合剂的晶体化温度以上且低于熔点的温度下进行热处理。公开了通过该方式制造非水电解质二次电池用电极，可以提高活性物质混合物的密合性、电极板的导电性等。另外，还公开了这些改进的结果，可以改善循环耐久性。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题然而，作为提高电池的能量密度的其他方法，可列举将单个电极对应的电极活性物质层加厚(厚膜化)的方法。通过该技术特征，对电池的单位体积的电池反应有贡献的电极活性物质层的体积的比例增大。结果，可以实现体积能量密度的提高。特别是，电极活性物质层所含有的粘合剂的比例越少，单位体积的电池容量提高，得到高容量密度的电池，因此，采用不使用粘合剂而制备电极的方法。然而，已知日本特开2006-66243号公报所记载电池中，虽然循环耐久性优异，难以加厚电极活性物质层，因此，难以得到高容量密度的电池。具体而言，根据本专利技术的专利技术人的讨论，可知使用日本特开2006-66243号公报所记载的技术，并加厚电极活性物质层时，在分散剂的干燥和去除工序中，电极活性物质层中可能出现裂纹(裂缝)。另外，在电极活性物质层中出现裂纹时，电池的内阻增加、循环耐久性降低以及锂容易析出，会引起电池特性降低。另一方面进行了厚膜化而不使用粘合剂的电池，得到高容量密度，由于电极活性物质层与集电体的界面的密合性不充分，因此难以得到优异的耐久性。根据本专利技术的专利技术人的讨论，为得到充分的耐久性，需要将电池在400kPa以上的高压下约束电池。但是，安装在车辆上时，电池几乎不能施加约束压力，即使在约束不充分的状态下，也需要确保循环耐久性。因此，本专利技术的目的在于提供一种适用于安装于车辆的非水电解质二次电池的手段，该手段可以实现优异的输入/输出功率特性和循环耐久性。解决技术问题的手段本专利技术的专利技术人等为解决所述问题而进行了深入研究。结果发现，非水电解质二次电池用电极中，在集电体以及不含有发生了晶体化状态的粘合剂的电极活性物质层之间，设置含有发生了晶体化状态的粘合剂的电极活性物质层是有效的，从而完成本专利技术。即，本专利技术的一个实施方式提供一种非水电解质二次电池用电极，其具有：集电体、设置于所述集电体表面上且含有第一电极活性物质的第一电极活性物质层、以及设置于所述第一电极活性物质层的表面上且含有第二电极活性物质的第二电极活性物质层，其中，所述第一电极活性物质层含有发生了晶体化状态的粘合剂，所述第二电极活性物质层实质上不含有发生了晶体化状态的粘合剂。附图说明图1是示意性表示本专利技术的一个实施方式的双极型二次电池的截面图。图2是示意性表示本专利技术的一个实施方式的双极型二次电池用电极的截面图。图3A是未发生晶体化状态的粘合剂(PVdF)以纤维状对所述电极活性物质层的构成成分进行了粘结的样态的扫描电子显微镜(SEM)照片。图3B是显示聚偏二氟乙烯(PVdF)受到热处理等的外部刺激而发生晶体化以形成了球晶的状态包含于电极活性物质层的样态的扫描电子显微镜(SEM)照片。图4是显示作为二次电池的代表性实施方式的扁平锂离子二次电池的外观的立体图。具体实施方式本专利技术的一个实施方式的非水电解质二次电池用电极，其具有：集电体、设置于所述集电体表面上且含有第一电极活性物质的第一电极活性物质层、以及设置于所述第一电极活性物质层的表面上且含有第二电极活性物质的第二电极活性物质层，其中，所述第一电极活性物质层含有发生了晶体化状态的粘合剂，所述第二电极活性物质层实质上不含有发生了晶体化状态的粘合剂。根据本方式的电极，通过在集电体上设置含有发生了晶体化状态的粘合剂的第一电极活性物质层，即使不受高压的限制，也可以确保集电体与电极活性物质层之间的充分的密合性。结果，可以得到具有优异的输入/输出功率特性和循环耐久性的电池。另外，通过进一步对实际上不含有发生了晶体化状态的粘合剂的第二电极活性物质层进行叠层，由此，实现电极活性物质层的厚膜化，能够得到高容量密度的电池。以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明，但是，本专利技术的技术范围应该基于权利要求书的记载来确定，不限于以下的实施方式。需要说明的是，以下，作为本专利技术的优选实施方式，首先作为电池的一个例子，说明作为非水电解质二次电池的一种双极型锂离子二次电池，但不仅限于以下实施方式。需要说明的是，附图中的尺寸比例可能为便于说明而放大，与实际比率不同。本说明书中，表示范围的“X～Y”表示“X以上且Y以下”。另外，除非另有说明，否则物理性质的操作和测量等在室温(20～25℃)/相对湿度40～50％RH的条件下进行。在本说明书中，双极型锂离子二次电池可简称为“双极型二次电池”，双极型锂离子二次电池用电极可简称为“双极型电极”。<双极型二次电池>图1是示意性显示本专利技术实施方式的双极型二次电池的截面图。图1所示的双极型二次电池10具有如下结构：实际上进行充电/放电反应的大致矩形的发电元件21被密封于作为电池外装体的层压膜29的内部。如图1所示，本实施方式的双极型二次电池10的发电元件21具有多个双极型电极23，其形成有与集电体11的一侧表面进行了电连接的正极活性物质层13，并形成有与集电体11的相反一侧的表面实现电连接的负极活性物质层15。各双极型电极23经由电解质层17叠层以形成发电元件21。需要说明的是，电解质层17具有将电解质保持于作为基材的隔膜的表面方向中央部的结构。此时，一个双极型电极23的正极活性物质层13和与所述一个双极型电极23相邻的其他双极型电极23的负极活性物质层15以隔着电解质层17相对的方式，双极型电极23和电解质层17交替叠层。即，电解质层17以夹入并设置于一个双极型电极23的正极活性物质层13和与所述一个双极型电极23相邻的另一双极型电极23的负极活性物质层15之间。相邻的正极活性物质层13、电解质层17和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解质二次电池用电极，其具有：/n集电体、/n设置于所述集电体表面上且含有第一电极活性物质的第一电极活性物质层、以及/n设置于所述第一电极活性物质层的表面上且含有第二电极活性物质的第二电极活性物质层，其中，/n所述第一电极活性物质层含有发生了晶体化状态的粘合剂，所述第二电极活性物质层实质上不含有发生了晶体化状态的粘合剂。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171010 JP 2017-1969511.一种非水电解质二次电池用电极，其具有：
集电体、
设置于所述集电体表面上且含有第一电极活性物质的第一电极活性物质层、以及
设置于所述第一电极活性物质层的表面上且含有第二电极活性物质的第二电极活性物质层，其中，
所述第一电极活性物质层含有发生了晶体化状态的粘合剂，所述第二电极活性物质层实质上不含有发生了晶体化状态的粘合剂。


2.根据权利要求1所述的非水...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中裕行，榎健一郎，池田吉宏，前尾直城，矶村省吾，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP