用于锂二次电池的电极及其制造方法、以及锂二次电池技术

一种二次电池电极，包括集流体和在集流体上形成的活性材料层。此外，活性材料层包括第一活性材料层组分和第二活性材料层组分，第一活性材料层组分包括电极活性材料、粘合剂和第一极性聚合物，第二活性材料层组分包括第二极性聚合物并设置在第一活性材料层组分之间的空隙中。在具有固有聚合物电解质的二次电池中采用该二次电池电极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于具有固有聚合物电解质的二次电池的电极，本专利技术尤其涉及在电极中活性材料层方面的改进。
技术介绍
为了应对全球环境污染和全球变暖的问题，人们更关注于电动车辆和混合式车辆。作为这些的电源之一，锂二次电池得以广泛研究。在锂二次电池中，例如循环性能、能量密度、功率密度等性能是至关重要的。例如，锂二次电池的循环性能差表现在充、放电容量逐步降低并具有比实际尺寸小的发电量。当锂二次电池用作车辆的电源时，这种问题是严重的。对此的原因在于，在通常使用几年甚至更多年的车辆中，循环性能的不足严重影响了车辆的可靠性。因此，希望最大程度地提高循环性能。作为用于改善锂二次电池循环性能的技术，人们已经提出了改善在集流体上形成的活性材料层的构成的技术。例如，人们已经提出了在由电极活性材料和粘合剂构成的活性材料层中利用偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物共同作为粘合剂来改善循环性能的技术(参见JP特开No.2000-133270)。
技术实现思路
然而，循环性能显著影响装配有电池的设备的可靠性，希望研制出能够进一步改善循环性能的装置。本专利技术的目的是提供能够改善锂二次电池循环性能的装置。本专利技术的第一个方案提供一种二次电池电极，该电极包括集流体和在集流体上形成的活性材料层，该活性材料层包括包括电极活性材料、粘合剂和第一极性聚合物的第一活性材料层组分；和包括第二极性聚合物的第二活性材料层组分，在第一活性材料层组分之间的空隙中设置第二活性材料层组分，其中在具有固有聚合物电解质的二次电池中采用此二次电池电极。本专利技术的第二方案提供一种制造二次电池电极的方法，包括在集流体上涂覆含有电极活性材料、粘合剂和第一极性聚合物的浆料；烘干浆料以获得含有电极活性材料、粘合剂和第一极性聚合物的活性材料层前体；将含有第二极性聚合物的溶液提供到活性材料层前体的空隙中并使该溶液固化，其中在具有固有聚合物电解质的二次电池中采用此二次电池电极。本专利技术的第三个方案提供一种二次电池，包括二次电池电极，所述电极包括集流体和在集流体上形成的活性材料层，该活性材料层包括包括电极活性材料、粘合剂和第一极性聚合物的第一活性材料层组分；和包括第二极性聚合物的第二活性材料层组分，在第一活性材料层组分之间的空隙中设置第二活性材料层组分，其中在具有固有聚合物电解质的二次电池中采用此二次电池电极。本专利技术的第四个方案提供一种车辆，包括二次电池，所述二次电池包括具有集流体和在集流体上形成的活性材料层的二次电池电极，该活性材料层包括包括电极活性材料、粘合剂和第一极性聚合物的第一活性材料层组分；和包括第二极性聚合物的第二活性材料层组分，在第一活性材料层组分之间的空隙中设置第二活性材料层组分，其中在具有固有聚合物电解质的二次电池中采用此二次电池电极。附图说明现在参考附图描述本专利技术，其中图1是表示本专利技术的二次电池电极的横截面示意图； 图2是表示利用本专利技术电极的二次电池的实施方式的横截面示意图；图3是表示利用本专利技术电极的双极电极的横截面示图；和图4是表示其上安装了二次电池的车辆的示意图。具体实施例方式下面，参考附图描述本专利技术的实施方式。本专利技术的第一实施方式是装配有固有聚合物电解质的二次电池电极，该电极具有集流体和在集流体上形成的活性材料层，其中活性材料层包括具有电极活性材料、粘合剂和第一极性聚合物的第一活性材料层组分和具有锂盐和第二极性聚合物的第二活性材料层组分，第二活性材料层组分设置在第一活性材料层组分之间的空隙中。此处，“具有固有聚合物电解质的二次电池电极”表示本专利技术的电极是用在装配有固有聚合物电解质的二次电池中的电极。一般来说，在锂二次电池中，其作为电池的功能是通过在电解质相中包含如锂盐等电解质表现出来的。同样在本专利技术中，当在电极的极性聚合物中含有电解质如锂盐等时，改善了电池的整体性能。然而，即使在生产电池的最初阶段锂盐不包含在电极的极性聚合物中时，当在粘贴隔板和电极前的生产步骤中在作为隔板的聚合物电解质层中含有锂盐时，锂盐扩散到电极中的极性聚合物，结果，在极性聚合物中含有锂盐。因此，通过采用在极性聚合物中不包含电解质例如锂盐的电极，可以生产出在极性聚合物中含有锂盐的二次电池。本专利技术的电极可以包含或不包含电解质例如锂盐。首先参考附图描述本专利技术的电极结构。在本专利技术中，为了便于说明扩大了附图，但本专利技术的技术范围不限于图中所示的实施方式。并且可以采用图中所示的其他实施方式。图1示出本专利技术的二次电池电极100。在集流体102上形成活性材料层104。活性材料层104由第一活性材料层组分106和第二活性材料层组分108构成。第一活性材料层组分106包括电极活性材料110、粘合剂和第一极性聚合物。电极活性材料110是比较容易实现在电极上给予和接收电子的材料，并且是实际对充电和放电反应作出贡献的化合物。电极活性材料通过粘合剂保持在一起，并且保持其中在集流体上形成活性材料层的电极结构。在本专利技术的二次电池电极中，在第一活性材料层组分中除了粘合剂之外还含有第一极性聚合物，在所述第一活性材料层组分中第一极性聚合物构成活性材料层。在这种构成中，改善了电池的循环性能。此外，还认为在第一活性材料层组分中所含的第一极性聚合物还起到确保离子导电性的作用。因此，在某些情况中，提高了电极的反应性，并同时改善了二次电池的电池性能。虽然通过包含极性聚合物的方式改善循环性能的机理并不清楚，但猜想是由于在第一活性材料层中粘合剂和极性聚合物的微相分离影响了循环性能。循环性能降低的一个原因是在电极中组成成分的分离，这是由伴随电极活性材料的充电和放电、电极活性材料的膨胀和收缩引起的。在本专利技术中，假设通过粘合剂和极性聚合物的微相分离作用确保了组成成分之间紧密粘接。然而，本专利技术的技术范围不限于表明这种机理的电极。此外，在进行本专利技术时，当然也可以一起采用其它循环性能改进方式。通过与本专利技术一起利用其它循环性能改进方式，能够进一步改善循环性能。在第一活性材料层组分106之间存在的空隙中填充第二活性材料层组分108。第二活性材料层组分108包括第二极性聚合物。通过在第一活性材料层组分106之间存在的空隙中设置第二活性材料层组分108，可以改善离子导电性。根据本专利技术，第一活性材料层组分确保构成了从集流体向各电极活性材料细粉末传导电子的网络，同时有助于具有粘合剂的电极结构的稳定性和电极中空隙部分的形成。在为此形成的空隙部分中，可以加入在第二活性材料层组分中的可离子导电的材料，由此形成耐用性良好的高性能电池。将本专利技术的二次电池电极提供给含有固有聚合物电解质作为电解质的二次电池。也就是说，将本专利技术的二次电池电极提供给固体聚合物电池，该固体聚合物电池在任何电极和电解质中都不含有液体组分。因此，在第一活性材料层组分106之间填充的第二活性材料层组分108不是液体或凝胶，而是固体。为了在第一活性材料层组分106中的空隙内填充第二活性材料层组分108，可以采用以下方法将含有第二活性材料层组分的溶液注入空隙中，然后使溶液固化。接下来，说明本专利技术的二次电池电极的构成。本专利技术的二次电池电极的特征在于，活性材料层包括第一活性材料层组分和第二活性材料层组分，在第一活性材料层组分中含有第一极性聚合物。对于集流体、电极活性材料、粘合剂、锂盐、导电材料以及如果需要则添加的其它化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池电极，包括：集流体；和在集流体上形成的活性材料层，该活性材料层包括：包括电极活性材料、粘合剂和第一极性聚合物的第一活性材料层组分；和包括第二极性聚合物的第二活性材料层组分，所述第二活性材料 层组分被设置为第一活性材料层组分之间的空隙中，其中所述二次电池电极被用于具有固有聚合物电解质的二次电池中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大泽康彦，久光泰成，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]