电极以及使用了该电极的电化学器件制造技术

本发明专利技术提供一种活性物质的填充密度高、并可使能量密度提高的电极以及使用了该电极的电化学器件，该电极至少包括活性物质、导电助剂、用于粘接上述活性物质以及上述导电助剂的含氟粘结剂而构成，作为上述电极表面的含氟量Ａ和上述电极内的强度最弱面的含氟量Ｂ之比的氟比Ｙ（＝Ｂ／Ａ），与上述电极中的上述活性物质的填充量Ｘ（９０ｗｔ．％≤Ｘ≤９７．５ｗｔ．％），满足Ｙ≥０．０４６Ｘ－３．９０５的关系。

【技术实现步骤摘要】
电极以及使用了该电极的电化学器件
本专利技术涉及一种可利用于以电池、电容器等为代表的电化学器件上的电极以及使用了该电极的电化学器件。
技术介绍
以往，对于以电池、电容器等为代表的电化学器件，伴随着移动电话等应用设备的高输出化，要求其具有高能量密度。这样的电化学器件所使用的电极，一般是包括活性物质、导电助剂、用于粘结这些活性物质以及导电助剂的粘结剂(Binder：粘合剂)而构成的，但也提出了很多以提高能量密度为目的而提高活性物质的填充密度的电极(例如参照JP特开2003-68292号公报)。但是，在这样的以往的电极中，为了提高活性物质的填充密度，需要降低导电助剂和粘结剂的含有量，但只是单纯地降低这些含有量，就会出现以下问题，即，导电助剂和粘结剂与活性物质分离，而使导电助剂和粘结剂的分布产生不均，其结果，会使电极的强度降低，或者会使导电性能降低。另一方面，若使导电助剂和粘结剂的含有量增大，则由于伴随于此而活性物质数量减少，从而发生能量密度降低的问题。
技术实现思路
本专利技术是为解决这样的问题而提出的，其目的是提供一种活性物质的填充密度高、且能够提高能量密度的电极，并且，提供一种使用了该电极且能量密度高的电化学器件。本专利技术的专利技术人努力研究的结果发现：用粘度高的涂料形成电极，并使电极中的粘结剂的分布均匀化，从而能够提高电极强度。其结果是，能够提高电极中的活性物质的填充密度，从而能够提高能量密度。即，通过如下的本专利技术，能够实现上述目的。(1)、一种电极，其至少包括活性物质、导电助剂、用于粘结上述活性-->物质以及导电助剂的含氟粘结剂而构成，其特征在于，上述电极表面的含氟量A和上述电极内的强度最弱面的含氟量B之比的氟比Y＝(B/A)，与上述电极中的上述活性物质的填充量X(90wt.％≤X≤97.5wt.％)，满足Y≥0.046X-3.905的关系。(2)、如上述(1)所记载的电极，其特征在于，上述活性物质是由根据比表面积测定法(BET法)测定的比表面积为800～2500m2/g的碳材料构成的。(3)、一种电化学器件，其特征在于，具有上述(1)或(2)所记载的电极。(4)、一种双电荷层电容器，其特征在于，具有上述(1)或(2)所记载的电极。根据本专利技术的电极以及电化学器件，具有以下出色的效果：活性物质的填充密度高，且能够提高能量密度。附图说明图1是表示本专利技术的实施例1的电极中的活性碳量X和氟比Y的关系的曲线图。图2是分别表示活性物质的比表面积和静电电容的关系、以及活性物质的比表面积和电极的体积电容密度的关系的曲线图。具体实施方式本专利技术的电极是至少包括活性物质、导电助剂、用于粘结上述活性物质以及上述导电助剂的含氟粘结剂而构成的电极，并且作为上述电极表面的含氟量A和上述电极内的强度最弱面的含氟量B之比的氟比Y(＝B/A)、与上述电极中的上述活性物质的填充量X(90wt.％≤X≤97.5wt.％)，满足Y≥0.046X-3.905的关系。根据本专利技术的电极，通过使电极中的粘结剂的分布均匀化，能够提高电极强度。由此，能够提高活性物质的填充密度而提高能量密度。此外，本专利技术的“活性物质”可以采用例如中间相碳微球(MCMB)、天然或者人工的石墨、树脂烧成碳素材料、碳黑、碳纤维、多并苯(Polyacene)等的碳材料或氢氧化镍、钴酸锂等金属氢氧化物，但由BET法测得的比表面-->积为800～2500m2/g的碳材料最适合(理由后述)。此外，本专利技术的“导电助剂”可以采用例如石墨、碳黑、碳纤维、镍、铝、铜、银等的金属。进而，本专利技术的“含氟粘结剂”可以采用例如氟树脂、氟橡胶等。还有，本专利技术的所谓“电极内的强度最弱面”，是指在电极中包含强度最弱的部位而构成的面，例如，相当于对电极的一部分强制进行剥离的情况下出现的剥离面(破坏面)。此外，如果将这样的电极适用于以电池、电容器等为代表的电化学器件中，则能够提供能量密度高的电化学器件。例如，在双电荷层电容器中，隔着隔离膜而一对极化电极相对向配置，并在极化电极以及隔离膜的周边部配置有绝缘衬垫，而可以将本专利技术的电极适用在这样的双电荷层电容器的极化电极上。下面，使用附图，对本专利技术的实施例1的电极进行说明。[实施例1]在实施例1中，将由活性碳组成的活性物质、由乙炔黑组成的导电助剂、由PVDF(聚偏二氟乙烯)组成的含氟粘结剂进行混合而调制了涂料(电极涂敷液)。而且，将该涂料涂敷到由Al箔构成的集电体上之后进行干燥，而制作了样品No.1～No.4的电极。此外，集电体并非仅限定于Al箔，也可以适用例如除了Al箔以外的金属箔、金属网、冲孔金属(Punching Metal)。首先，第一个制作了作为样品No.1的含有活性碳(活性碳量X＝90wt.％)的电极。此外，将导电助剂和粘结剂的重量比做成1∶3(对于样品No.2～No.4也相同)。即，样品No.1中的导电助剂为2.5wt.％(＝10wt.％×1/4)、粘结剂为7.5wt.％(＝10wt.％×3/4)。使用该样品No.1的电极，通过XRF(X线分析装置)对电极表面中的含氟量A进行了测定。另外，将胶带粘贴在电极的表面上后，将胶带向垂直方向拉，而强制剥离了电极的一部分。而且，将剥离后的剥离面(破坏面)作为电极内的强度最弱面，而通过XRF对该强度最弱面中的含氟量B进行了测定。进而，从这样测得的含氟量A以及B计算出氟比Y(＝B/A)。下面，作为样品No.2而制作了活性碳量X＝92.5wt.％的电极，作为样品No.3而制作了活性碳量X＝95wt.％的电极，作为样品No.4而制作了活性碳量X＝97.5wt.％的电极，并进行了与样品No.1相同的实验。将该实验结果表示在表1中。-->表1  样品  No. 活性碳量X (wt％)  氟比Y  含氟量A  (kcps)  含氟量B  (kcps)  1  90  0.25  1.58  0.4  2  92.5  0.35  1.61  0.56  3  95  0.44  1.6  0.7  4  97.5  0.6  1.61  0.97图1是表示活性碳量X和氟比Y的关系的曲线图，该图是基于表1中的数据而作成的。处在图1中的用斜线表示的范围、即活性碳量(活性物质的填充量)X和氟比Y满足Y≥0.046X-3.905的关系的情况下，能够制作活性物质的填充量X为90wt.％以上97.5wt.％以下的电极，从而能够获得与以往的电极相比活性物质的填充密度高的高能量密度的电极。进而，本专利技术的专利技术人对活性物质的比表面积和静电电容的关系、以及活性物质的比表面积和电极的体积电容密度的关系进行了研究。将该结果表示在表2中。表2  比表面积  (m2/g)  静电电容  (F/g)  体积电容密度  (F/cm3)  800  22.0  12.0  1132  27.3  17.4  1241  28.0  18.0  1295  28.8  18.5  1400  29.0  17.7  1958  29.8  18.5  2500  27.8  18.6图2是分别表示活性物质的比表面积和静电电容的关系、以及活性物质的比表面积和电极的体积电容密度的关系的曲线图，该图是根据表2中的数据作-->成的。此外，活性物质的比表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极，其至少包括活性物质、导电助剂、用于粘结上述活性物质以及上述导电助剂的含氟粘结剂而构成，其特征在于，作为上述电极表面的含氟量Ａ和上述电极内的强度最弱面的含氟量Ｂ之比的氟比Ｙ，和上述电极中的上述活性物质的填充量Ｘ，满足Ｙ≥０．０４６Ｘ－３．９０５的关系，其中，Ｙ＝Ｂ／Ａ，９０ｗｔ．％≤Ｘ≤９７．５ｗｔ．％。

【技术特征摘要】
JP 2005-1-24 2005-0155411.一种电极，其至少包括活性物质、导电助剂、用于粘结上述活性物质以及上述导电助剂的含氟粘结剂而构成，其特征在于，作为上述电极表面的含氟量A和上述电极内的强度最弱面的含氟量B之比的氟比Y，和上述电极中的上述活性物质的填充量X，满足Y≥0.046X...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木忠，
申请(专利权)人：TDK股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]