电池用电极板的制造方法技术

提供这样一种电池用电极板的制造方法，该方法使用比较价廉的且对电池稳定的ＰＥ等聚烯烃系树脂作为粘合剂，该粘合剂无需高温加热，而且，无需增加其在合剂中的混合比例即可提高粘合力。在该方法中，以使聚烯烃系树脂的一部分或全部熔融的温度加热用作粘合剂１１的聚烯烃系树脂与溶剂１３的混合物，将其胶化成整体粘度高的溶液状，形成粘合性溶液１７；将该粘合性溶液１７与活性物质和导电材料的混合物混合，形成凝胶状合剂１９，将该凝胶状合剂１９涂布在集电体８上，形成合剂层２０；将形成有合剂层２０的集电体８加热、干燥后，加压成形成规定的厚度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及非水电解液电池中的正、负电极板的制造方法。近年来，随着AV设备、电脑等的无绳化、便携式化，对其驱动电源(即，电池)的小型化、轻量化、能量高密度化的要求日益强烈。尤其是采用以锂二次电池为代表的非水电解液电池作为具有高能密度的电池。该非水电解液电池的正极板一般经过图2所示步骤而制成。即，如(a)所示，首先，在正极活性物质中加入导电材料，然后将其作为粉末状正极合剂1加入到混合用容器2中，再在该混合用容器2内注入由溶剂与粘合剂混合而成的粘合用添加剂3。接着，如(b)所示，将混合用容器2内的粉末状正极合剂1与粘合用添加剂3用搅拌器4充分搅拌混合，形成糊状正极合剂7。上述糊状正极合剂7如(c)所示，加压涂布在由带状金属箔或具有纤维状网眼结构的片材等构成的正极集电体8的两表面上，由此形成加载在正极集电体8上的正极合剂层10。接着，形成有正极合剂层10的正极集电体8如(d)所示，被装入干燥室9内，在例如150℃的温度下加热2小时进行干燥。此时，粘合用添加剂3中的溶剂蒸发、飞散，粘合剂将活性物质和导电材料粘结在正极集电体8上。最后，正极合剂层10在(e)所示压延步骤中被加压成形至规定的厚度。此后，正极集电体8被冲裁或切割成规定尺寸，形成所需正电极板。在非水电解液电池中，一般使用例如平均粒径为数μm的LiCoO2作为上述正极活性物质，使用乙炔黑、天然石墨作为导电材料。另一方面，已有用聚乙烯(以下称PE)树脂的粉末作为粘合剂的方案(可分别参见日本特许公开公报1992年第249861号、1995年第161348号和1996年第273669号)。但PE由于没有富于溶解性的溶剂，因此已知其是最难以粘合的高分子材料之一，使用PE作为粘合剂时，由于作为粘合剂的PE的粘合力弱，因此，存在的问题是，经过压延步骤而得到的正电极板上出现裂缝。以往的对策是，在形成正极合剂层10之后的干燥步骤中高温加热，以提高PE的粘合强度。但此时，熔点低的PE由于高温加热而完全熔融，变成该完全熔融状态的PE粘附在正极活性物质的周围，由此，正极活性物质LiCoO2与作为负极材料的碳材料之间的化学反应受到粘附在正极活性物质周围的PE阻碍，导致电池功能下降。因此，为了不通过高温加热而提高PE的粘合力，所设想的一种方法是增加糊状正极合剂7中的PE含量，例如，使用50μm以上的较大粒径的PE，并相对于糊状正极合剂7，将PE含量提高至15-25重量％左右。在这种情况下，增加与电池功能无任何关系的粘合剂的量，不仅会产生浪费，而且，糊状正极合剂7中单位容量的正极活性物质的混合比例由于粘合剂的增加而相应地减少，从而导致电池单位体积的放电容量下降。与上述方法不同的是，近年来，使用聚四氟乙烯(以下称PTFE)、聚偏二氟乙烯(以下称PVDF)等含氟树脂粉末作为粘合剂。这是因为PTFE、PVDF具有以下特长与PE相比，粘合力大，而且通过高温加热而熔融时，成为纤维状的多孔状态，粘附在正极活性物质的周围，基本上不会阻碍正极活性物质与负极活性物质之间的化学反应。然而，用作上述粘合剂的PTFE、PVDF在电池中使用时，会与电解液发生化学反应，出现脱氟现象，从而导致其对正极合剂层10的正极集电体8的粘合力下降。尤其在二次电池中，充放电时电极板反复出现体积膨胀和收缩，这样，由上述粘合力下降而引起的活性物质粒子、导电材料从正极集电体8的脱落或粒子间的距离增大导致导电性下降，而这成为电池充放电循环寿命缩短的原因。此外，电池保存性也存在问题。PTFE、PVDF的其他缺点是原料成本高，不仅在与粉末状正极合剂1的混合步骤中需要许多时间，而且制造成本也上升，使非水电解液电池的正电极板变得昂贵。鉴于上述情况，本专利技术的目的是提供这样一种，该方法使用比较价廉的且对电池稳定的PE等聚烯烃系树脂作为粘合剂，该粘合剂无需高温加热，而且，无需增加其在合剂中的混合比例即可提高粘合力。为达到上述目的，本专利技术的的特征在于包含以下步骤将用作粘合剂的聚烯烃系树脂与溶剂混合的步骤，将上述聚烯烃系树脂与溶剂的混合物以使上述聚烯烃系树脂的一部分或全部熔融的温度加热、胶化成整体粘度高的溶液状、从而得到粘合性溶液的步骤，将上述粘合性溶液与活性物质和导电材料的混合物混合、形成凝胶状合剂的步骤，将上述凝胶状合剂涂布在集电体上、形成合剂层的步骤，将形成有上述合剂层的集电体加热的干燥步骤，将上述合剂层加压成形成规定厚度的压延步骤。在该中，用作粘合剂的聚烯烃系树脂具有优异的耐化学性，对有机电解液呈惰性，且亲和性好，价格低廉，彻底消除了以往使用PTFE、PVDF等氟树脂粉末作为粘合剂时由伴随脱氟而产生的粘合力下降所引起的充放电循环寿命缩短、保存性下降和成本高等问题。此外，由于通过对将难以粘合的高分子材料聚烯烃系树脂加热溶解、冷却时形成的聚烯烃的结晶状态进行控制而使粘合性溶液成为凝胶状，因此，无需增加合剂中的聚烯烃系树脂的含量，就能得到所需粘合力，相应于粘合剂量的减少，可增加正极活性物质的混合比例，从而可提高电池单位体积的放电容量。在上述专利技术中，最好将通过加热至规定温度而形成的粘合性溶液骤冷至-173℃～30℃后，与活性物质和导电材料混合。由此，将粘合性溶液徐徐冷却时，伴随着冷却过程中的冷却时间、温度差等温度经历，冷却后的粘合性溶液的品质会出现差异，而通过骤冷，则可使冷却时的聚烯烃系树脂的凝胶化状态保持稳定，再现性良好地得到总能确实维持同一品质的粘合性溶液，在实用化时能提高生产率，而且，干燥等步骤中的温度设定也变得容易。在上述专利技术中，最好将干燥步骤中的加热温度设定在粘合性溶液中的溶剂的沸点以上、聚烯烃系树脂的熔点以下。由此，由于聚烯烃系树脂不会达到熔融状态，因此不会出现以往的粘附在活性物质周围的情况，所得到的电极板能确保所需电池功能，并可使热处理设备变得简单。此外还发现，若在上述专利技术中使用聚乙烯作为粘合剂，将该聚乙烯与溶剂混合，加热至树脂能充分均匀溶解的温度(例如，30-140℃)，由此形成粘合性溶液，则可得到最佳的电极板。下面，结合附图对本专利技术的较佳实施方式进行说明。附图说明图1是本专利技术的流程示意图。首先，在(a)步骤中，使用活性物质，将粒径1-30μm的PE粉末作为形成正极合剂所需的粘合剂11加入到被加热的容器12内，再将甲苯、十氢化萘、四氯乙烷、二甲苯、二氯苯或N-甲基吡咯烷酮中的任一个作为有机溶剂13加入到被加热容器12内。此时，在被加热容器12内，粘合剂11并不溶于溶剂13中而仅与其混合。接着，如(b)所示，被加热容器12在玻璃封口的状态下装入加热室14内，将内部的粘合剂11和溶剂13加热至规定的温度。这里，粘合剂11的熔点由于溶剂13的存在而下降，上述规定温度在粘合剂11的熔点以下，设定为粘合剂11熔融的温度。例如，使用PE时，加热至140℃，使PE的一部分或全部融解，成为凝胶状溶液。在下面的说明中，将上述凝胶状溶液定义为粘合性溶液17。然后，例如如(c)所示，用将被加热容器12浸渍于冰水18中的手段使粘合性溶液17骤冷至0℃。用这种方法将粘合性溶液17骤冷至0℃时，可使冷却时的PE凝胶化状态均匀，再现性良好地得到总能确实维持同一品质的粘合性溶液17，在实用化时能提高生产率，而且，后述的干燥等步骤中的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
电池用电极板的制造方法，它包含以下步骤：将用作粘合剂的聚烯烃系树脂与溶剂混合的步骤，将上述聚烯烃系树脂与溶剂的混合物以使上述聚烯烃系树脂的一部分或全部熔融的温度加热、胶化成整体粘度高的溶液状、从而得到粘合性溶液的步骤，将上述粘合性溶液与活性物质和导电材料的混合物混合、形成凝胶状合剂的步骤，将上述凝胶状合剂涂布在集电体上、形成合剂层的步骤，将形成有上述合剂层的集电体加热的干燥步骤，将上述合剂层加压成形成规定厚度的压延步骤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：藤松仁，芳泽浩司，越名秀，小森正景，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]