电极、电化学装置及电极的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供一种可充分降低含有活性物质的颗粒和集电体的接触电阻的电极及具备该电极的电化学装置和该电极的制造方法。本发明专利技术的电极（２），包括板状的集电体（２２）和在集电体（２２）上设置的活性物质含有层（２４），活性物质含有层（２４）包括含有活性物质的多个颗粒（２５）及在使含有活性物质的颗粒（２５）彼此粘接的同时还使含有活性物质的颗粒（２５）与集电体（２２）粘接的粘接剂（２７），集电体（２２）的表面沿着含有这些活性物质的颗粒（２５）的形状凹下。

【技术实现步骤摘要】
电极、电化学装置及电极的制造方法
本专利技术涉及可使用于一次电池、二次电池(特别是锂离子二次电池)、电解电池、电容器(特别是电化学电容器)等电化学装置的电极、具备该电极的电化学装置及电极的制造方法。
技术介绍
以锂离子二次电池为主的高能量电池或以双电荷层电容器为主的电化学容器等电化学装置被广泛使用于便携机器等中。这类电化学装置主要具备一对电极和介于该电极间的电解质(例如液状电解质或固体电解质)。这类电化学装置的电极，通常在板状的集电体上层叠活性物质含有层，该活性物质含有层包括含有活性物质的多个颗粒。作为这类电极的制造方法而言，提出了如下的方法，即，调制包括含有活性物质的颗粒、粘接剂及导电助剂颗粒的混炼物，利用热辊机和/或热压机压延该混炼物以作为含有活性物质的薄片，将含有该活性物质的薄片粘接在集电体上的方法(例如参照日本专利文献1)。[专利文献1]特开2004-2105号公报但是判明：利用上述方法制造的电极，含有活性物质的颗粒和集电体的接触电阻比较高。当这类电极使用于电化学装置中时，电化学装置的内部电阻变高，所以有时给电化学装置的高输出化或高能密度化造成障碍。
技术实现思路
本专利技术就是鉴于上述课题而完成的，其目的是提供一种可充分降低含有活性物质的颗粒和集电体的接触电阻的电极及具备该电极的电化学装置、和该电极的制造方法。本专利技术人等人为了达成上述目的而专心研究的结果发现如下。即，-->用一对辊压延原料混炼物而成的现有的含有活性物质的薄片，其表面比较平滑，现有的电极是粘接表面比较平滑的含有活性物质的薄片和板状的集电体而形成的。因此，含有活性物质的薄片和集电体的接触面积不充分，含有活性物质的颗粒和集电体的接触电阻变大。因此，本专利技术的电极具备板状的集电体和在集电体上设置的活性物质含有层，活性物质含有层包括含有活性物质的多个颗粒及在使含有活性物质的颗粒彼此粘接的同时还使含有这些活性物质的颗粒和集电体粘接的粘接剂，集电体的表面沿着含有这些活性物质的颗粒的形状凹下。本专利技术的电化学装置具备一对电极和介于上述电极间的电解质，一对电极中的至少一个电极的活性物质含有层包括含有活性物质的多个颗粒及在使含有活性物质的颗粒彼此粘接的同时还使含有这些活性物质的颗粒和集电体粘接的粘接剂，集电体的表面沿着含有这些活性物质的颗粒的形状凹下。这类电极因为集电体沿着含有活性物质的颗粒的形状凹下，所以含有活性物质的颗粒和集电体的接触面积变大。因此，含有活性物质的颗粒和集电体的接触电阻与现有的相比可变小。由此，可降低使用这类电极的电化学装置的内部电阻，可提高电化学装置的高输出化、提高能量密度。在此，在活性物质含有层中，当粘接剂中含有导电助剂颗粒时，含有活性物质的颗粒和集电体之间还形成导电通道且可更进一步降低接触电阻，所以是优选的。再者，因为含有活性物质的颗粒之间也形成导电通道，也可降低含有活性物质的颗粒间的接触电阻，所以可大大地降低活性物质含有层自身的电阻，而更优选。在活性物质含有层中，含有活性物质的颗粒的粒径优选为0.1～500μm。当含有活性物质的颗粒的粒径低于0.1μm时，含有该活性物质的颗粒容易凝聚，在活性物质含有层内，含有活性物质的颗粒有难以均匀分散的倾向。特别是，在活性物质含有层中，当含有导电助剂时，含有活性物质的颗粒和导电助剂颗粒的接触不均匀，而且，有时含有活性物质的颗粒、导电助剂颗粒及粘接剂间的接触不均匀，它们的紧密贴合性产生问题。另一方面，当含有活性物质的颗粒的粒径高-->于500μm时，在含有该活性物质的颗粒内，电解质等的扩散电阻有变大的倾向，而且，含有该活性物质的颗粒的比表面积也有变小的倾向。因此，难以增大电化学装置的容量。另一方面，本专利技术的电极的制造方法，包括：在板状的集电体上层叠包含因加热而熔融的粘接剂及含有活性物质的多个颗粒的颗粒层的颗粒层层叠工序；和，在加热该颗粒层的同时使集电体及颗粒层通过转动的轧辊中间以压延颗粒层、利用粘接剂粘接含有活性物质的颗粒彼此之间的同时利用粘接剂粘接含有活性物质的颗粒和集电体的轧辊工序。根据本专利技术，在轧辊工序中，含有活性物质的颗粒相对于集电体进行挤压，含有该活性物质的颗粒嵌入进集电体的表面。因此，可适于制造沿着如上述那样集电体表面含有活性物质的颗粒的形状凹下的电极。再者，因为活性物质含有层的形成、和该活性物质含有层与集电体的粘接可同时进行，所以与现有的制造方法相比，不仅削减了工序数而且也降低了成本。在此，在颗粒层层叠工序中，当颗粒层还含有导电助剂颗粒时，如上述那样，得到粘接剂含有导电助剂颗粒的电极。这类电极在可以降低含有活性物质的颗粒和集电体之间的接触电阻的同时，也可以降低含有活性物质的颗粒间的接触电阻，所以更优选。这时，颗粒层优选包括多个利用含有导电助剂颗粒的粘接剂预先使含有活性物质的颗粒此之间一体化而成的复合颗粒。由此，因为预先在复合颗粒中使含有活性物质的颗粒及导电助剂颗粒良好地分散，所以通过热压延这类复合颗粒的颗粒层，在活性物质含有层中可形成极其良好的电子导电通道。因此，可更进一步降低活性物质含有层的电阻。当使集电体及颗粒层通过加热的轧辊间进行轧辊工序时，因为用一种装置可进行加热和滚压，所以优选。在轧辊工序中，施加在轧辊间的线压优选为200×102～2000×102N/m(约20～200kgf/cm)。在此，当轧辊的线压低于200×102N/m时，含有活性物质的颗粒有难以充分地嵌入到集电体中的倾向。另一方面，当轧辊的线压大于2000×102N/m时，过度压密活性-->物质含有层，在活性物质含有层内，电解质的扩散有变难的倾向。因此，当在上述范围内时，可充分降低阻抗。在颗粒层层叠工序中，预先在集电体的表面设置含有导电助剂且通过加热而溶融的粘接剂层。由此，因为在热压延时粘接剂层也熔融，所以可良好地粘接含有活性物质的颗粒和集电体。这时，含有活性物质的颗粒除了嵌入到熔融的粘接剂层内以外还嵌入到集电体内。再者，因为粘接剂层含有导电助剂颗粒，所以即使采用这类粘接剂层，也可充分降低含有活性物质的颗粒与集电体的接触电阻。含有活性物质的颗粒的粒径优选为0.1～500μm。当含有活性物质的颗粒的粒径低于0.1μm时，含有该活性物质的颗粒容易凝聚，在活性物质含有层内，含有活性物质的颗粒有难以均匀分散的倾向。特别是，在活性物质含有层中，当含有导电助剂颗粒时，含有活性物质的颗粒和导电助剂颗粒的接触不均匀，而且，有时含有活性物质的颗粒、导电助剂颗粒及粘接剂间的接触不均匀，它们的紧密贴合性产生问题。另一方面，当含有活性物质的颗粒的粒径高于500μm时，在含有该活性物质的颗粒内，电解质等的扩散电阻有变大的倾向，而且，含有该活性物质的颗粒的比表面积也有变小的倾向。因此，难以增大电化学装置的容量。在此，在本专利技术中，所谓“活性物质”根据所要形成的电极表示以下的物质。即，在要形成的电极作为一次电池的阳极使用的电极的情况下，所谓“活性物质”表示还原剂，在作为一次电池的阴极的情况下，所谓“活性物质”表示氧化剂。再者，在不损害活性物质的功能的程度内，在“含有活性物质的颗粒”中可含有除活性物质以外的物质。在所要形成的电极为二次电池所使用的阳极(放电时)的情况下，所谓“活性物质”为还原剂，即使在该还原体及氧化体的任意状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极，其特征在于：包括板状的集电体和在所述集电体上设置的活性物质含有层，所述活性物质含有层包括含有活性物质的多个颗粒及在使含有所述活性物质的颗粒彼此粘接的同时还使含有所述活性物质的颗粒与所述集电体粘接的粘接剂，所述集电体 的表面沿着含有所述活性物质的颗粒的形状凹下。

【技术特征摘要】
JP 2004-4-28 2004-1342941.一种电极，其特征在于：包括板状的集电体和在所述集电体上设置的活性物质含有层，所述活性物质含有层包括含有活性物质的多个颗粒及在使含有所述活性物质的颗粒彼此粘接的同时还使含有所述活性物质的颗粒与所述集电体粘接的粘接剂，所述集电体的表面沿着含有所述活性物质的颗粒的形状凹下。2.如权利要求1所述的电极，其特征在于：在所述活性物质含有层中，所述粘接剂中含有导电助剂颗粒。3.如权利要求1或2所述的电极，其特征在于：所述活性物质含有层中的含有活性物质的颗粒的粒径为0.1～500μm。4.一种电化学装置，其特征在于：包括一对电极和介于所述电极间的电解质，所述一对电极中的至少一个电极包括板状的集电体和在所述集电体上设置的活性物质含有层，所述活性物质含有层包括含有活性物质的多个颗粒及在使含有所述活性物质的颗粒彼此粘接的同时还使含有所述活性物质的颗粒与所述集电体粘接的粘接剂，所述集电体的表面沿着含有所述活性物质的颗粒的形状凹下。5.一种电极的制造方法，其特征在于，包括：在板状的集电体上层叠包含通过加热而熔融的粘接剂及含有活性物质的多个颗粒的颗粒层的颗粒层层叠工序；和在加热所述颗粒层...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木忠，铃木长，栗原雅人，丸山哲，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]