电极及制造该电极的方法以及电池技术

本发明专利技术提供了一种能够获得高能量密度和获得优异的循环特性的电池。将具有由正极（２１）、负极（２２）、以及隔膜（２３）构成的层压结构的卷绕电极体（２０）容纳在电池壳（１１）中。在正极（２１）中，将包含室温熔融盐和正极活性物质的正极活性物质层（２１Ｂ）设置在正极集电体（２１Ａ）上。正极活性物质层（２１Ｂ）中的室温熔融盐的含量比为在０．１质量％～５质量％的范围内。室温熔融盐例如是由叔或季铵阳离子和具有氟原子的阴离子构成的叔或季铵盐。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包含室温熔融盐的电极及制造该电极的方法、 以及一种电池。本专利技术进一步涉及一种适合于形成正极的(涂层) 混合物及由该混合物形成的正才及、以及一种电池。本专利技术进一步涉及一种适合于形成层压型层叠电-也(lamination type stacked battery ) 的(涂层)混合物及由该混合物形成的电4及、以及一种电池。
技术介绍
近年来，以移动电话、PDA(个人数字助理)、以及笔记本式 个人计算机为代表的便携式电子装置的小型化和轻量化已被积极;也促进。作为其中的一环，已强烈:l也渴望改善作为它们的驱动电源 的电池，尤其是二次电池的能量密度。为了改善具有小体积和小质量的二次电池的能量密度，每一块 电池的电压应当《艮高。从这样的观点看，近年来，使用例如锂基复 合金属氧化物作为正极活性物质和使用能够使锂或锂离子嵌入的 碳材料作为负极活性物质的非水电解液电池已经引起注意。例如，已知其中〗吏用由LiCo02等制成的锂复合氧化物作为正极材并+的正 才及板和4吏用4吏4里离子嵌入和脱嵌的石灰材料等作为负才及材并+的负才及 板与之间的非水电解质 一起进行层叠的锂离子二次电池。作为锂离子电池，已知其中带状正极和带状负极与之间的隔膜 一起层叠然后螺;旋巻绕以形成电池单元(battery element),并且将该电池单元容纳在包装容器中的螺旋巻绕型电池；以及其中平板状 正极和平板状负极与之间的隔膜一起层叠以形成层压体作为电池 单元并且将该电池单元容纳在包装容器中的层压型二次电池。通常，锂离子二次电池的正极板是通过用含有上述锂复合氧化 物(正极活性物质)、粘结剂、以及有机溶剂的正极混合物浆料涂 覆集电体，然后使正极混合物浆料干燥而制造的。作为粘结剂，具 有4氐电阻率(resistivity).良好的电池特性、以及相对伊0异的成型 性的偏二氟乙烯基聚合物、丙烯腈基聚合物等是优选的并被实际使 用。对于锂离子二次电池的技术已被开发至接近理论容量的程度。 因此，作为用于进一步改善锂离子二次电池的能量密度的一种手 段，考虑通过增加活性物质层的厚度来增加电池中活性物质层的比 率以及考虑降低集电体的比率和隔膜的比例(专利文献1 )。而且，为了改善锂离子二次电池的能量密度，考虑改善每单位 重量的电极材料的容量。近年来，已经开发了这样的锂离子二次电 池，其中〗吏用具有至少包含4里元素和4臬元素的锂4臬复合氧化物如 LiNi02、和LiNixCoy02代替LiCo02的主要成分的正极活性物质。 每单位重量的锂镍复合氧化物的容量(180-200 mAh/g)显著大于 每单位重量的LiCo02的容量(145 ~ 150 mAh/g )。专利文献l:日本未审查专利申请7>开号9-20493
技术实现思路
作为用于改善锂离子二次电池的能量密度的一种手段，考虑增 加活性物质层的厚度(专利文献l)。然而，一4S:而言，通常是正相^ 和负4及构成螺旋巻绕体的情况。如果这样的螺旋巻绕活性物质层的厚度增大至一定程度，则在活性物质层中具有相当大曲率的部分不能耐受应力集中，并且会产生损伤如裂开(crack)和剥离 (separation )。针对这样的问题，已经尝试通过使用具有更高分子 量的树脂作为其为活性物质层组成部分的粘结剂来改善作为活性 物质层的柔软性(弹性)。然而，还没有获得充分的效果。同时， 如果使用柔软性橡胶粘结剂，则解决了活性物质层的如裂开和剥离 的问题。然而，难以改善电极密度并且锂离子的透过性很低，因此 关于电池特性的问题仍然存在。而且，为了改善每单位重量的电极材料的容量，已经开发了使 用具有锂镍复合氧化物的主要成分的正极活性物质的锂离子二次 电池。然而，如果在这样的锂离子二次电池中使用偏二氟乙烯基聚 合物或丙烯腈基聚合物作为粘结剂，则存在这样的问题，即，残留 在锂镍氧化物的表面上的高碱性成分与偏二氟乙烯基聚合物或丙 烯腈基聚合物反应，因此正极混合物浆料失去流动性并凝胶化。一 旦正极混合物浆料凝胶化，即使加热浆料或者即使加入新的溶剂， 也仅获得不均匀的浆料。结果，用正极混合物浆料涂覆集电体变得 非常困难。作为避免正才及混合物浆冲+凝力交^:的一种方法，在日本未审查专 利申请公开号2000-90917中，将含有锂镍复合氧化物的锂镍复合氧 化物材料与例如Li20 —起以8~12质量％分散在水中以形成分散 液，对具有7.1 ~ 11.2的pH的分散液进行过滤以除去残留物，使其 干燥以形成正极材料。然而，这种方法费时间。而且，难以调整pH。 此夕卜，在调整pH的过程中产生的Li2C03在过滤分散液之后残留在 制造的正才及材并牛中。因此，在于日本未审查专利申请7>开号 2000-90917中所描述的方法中，存在这样的问题，即，除了锂镍复 合氧化物之外，正极材料还包含不希望有的Li2C03， 乂人而有害地 影响了电池系统。而且，为了避免正极混合物浆料的凝胶化，在日本未审查专利申请公开号11-195419中，提出了能够防止凝胶化的粘结剂。在用 于形成包含偏二氟乙烯基聚合物作为粘结剂的非水电池正极的混 合物浆泮+中，4吏用由70 mol。/。以上的偏二氟乙烯和至少0.5mol °/0以 上的氯三氟乙烯(三氟氯乙烯)构成的偏二氟乙烯基聚合物作为粘 结剂，从而特别地防止了包含偏二氟乙烯基聚合物的粘结剂的凝胶 化。然而，当使偏二氟乙烯基聚合物共聚合时，极大地降低了作为 主要功能的与集电体的高粘附功能(adhesion function )。而且，存 在这才羊的问题，即，增加了对电解液的溶月长性，4吏得阻石寻了电才及中 的电子传导从而降低了电池特性。此外，作为由本专利技术的专利技术人考 虑的结果，即使偏二氟乙烯基聚合物共聚合，共聚合它的约几％~ 30%，因此在高石威性成分与偏二氟乙烯基聚合物之间的反应(在下 文中也称为脱HF反应)没有完全在结构上避免。此外，存在这才羊 的问题，即，由于共聚物比率的过度增加导致粘附功能下降，不能 完全避免凝力交化。具有含碳酸酯基非水溶剂的电解质的电池具有非常优异的电 池特性如负荷特性和循环特性。然而，如果电池处于不稳、定的才莫式 (加热、过充电、压坏、针刺等)，则由于在电解液与活性物质层 之间的反应性很高，所以电池容易发热并且可能着火。因此，需要 确保更高的稳定性。而且，构成层压型二次电池的电池单元的层压体由其中平才反状 正极和平板状负极与之间的隔膜一起层叠的叠层构成。在平板状正 极中，正极活性物质层形成在正极集电体上。作为正极引线端子的 正才及集电体的一部分乂人对着对电才及的部分向外侧延伸。类似地，在 负极中，负极活性物质层形成在负极集电体上。作为负极引线端子 的负才及集电体的一部分乂人》于着对电才及的部分向外侧延伸。然而，一直存在这样的问题，即，当借助于冲模将这些电极沖压(punch out) 成指定的形4犬时，在其末端处的混合物脱落。通常，作为用于锂离子二次电池的电极粘结剂，具有低电阻率、 良好的电池特性、以及相对优异的成型性的偏二氟乙烯基聚合物是 优选的并被实际使用。混合物的脱落主要是由电极中的粘附强度和 柔软性引起的。如果使用过量的粘结剂以增加在混合物与箔之间或 者各自的颗粒之间的粘附强度，则电池容量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极，包括：　集电体；以及　活性物质层，所述活性物质层包含室温熔融盐和活性物质并且被设置在所述集电体上，其特征在于，　所述活性物质层是通过用包含溶剂和所述室温熔融盐以及所述活性物质的电极混合物浆料涂覆所述集电体，然后使所述溶剂挥发而获得的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：胁田真也，冈江功弥，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]