电极及电极的制造方法技术

电极是在芯材的表面层叠有电极复合材料的电极，所述电极复合材料包含：活性物质的表面附着有导电材料的被覆活性物质、和PTFE粉末，被覆活性物质的表面上的所述导电材料的覆盖率为10％～60％，电极复合材料的复合材料电阻为20Ωcm以下，将电极复合材料沿厚度方向3等分且从芯材侧起设为第1区域、第2区域和第3区域时，第1区域中的PTFE粉末的含量(a)、第2区域中的PTFE粉末的含量(b)、第3区域中的PTFE粉末的含量(c)满足

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电极及电极的制造方法


[0001]本专利技术涉及电极及电极的制造方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池等非水电解质二次电池的电极一般通过将包含活性物质、粘结材料等的电极复合材料浆料涂布到作为金属箔的芯材的表面并将涂膜干燥压缩的湿法来制作。在该情况下，存在在涂膜的干燥过程中容易发生粘结材料移动的迁移的问题。当发生粘结材料的迁移时，在比涂膜(电极复合材料层)的芯材侧靠近表面侧的粘结材料的量增多，电极复合材料层的厚度方向上的粘结材料的分布产生偏差。
[0003]近年来，正在研究通过将电极复合材料压延成型为片状来制作电极复合材料片并将该片贴合在芯材上来制造电极的干法。专利文献1公开了使用研磨机将活性物质、颗粒状的粘结材料和导电材料混合后以高压力对该混合物施加大的剪切力进行长时间处理，由此将粘结材料原纤化而制作的电极薄膜(电极复合材料)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特表2019
‑
512872号公报

技术实现思路

[0007]本专利技术人等的研究结果表明，如专利文献1所公开的那样，对电极复合材料施加大的剪切力进行长时间处理时，导电材料附着在粘结材料上而不是活性物质上，从而复合材料电阻大幅降低，其结果，电池的放电容量降低。
[0008]本专利技术的一个方面涉及的电极是在芯材的表面层叠有电极复合材料的电极，上述电极复合材料包含：活性物质的表面附着有导电材料的被覆活性物质、和PTFE粉末，被覆活性物质的表面上的所述导电材料的覆盖率为10％～60％，电极复合材料的复合材料电阻为20Ωcm以下，将电极复合材料沿厚度方向3等分且从芯材侧起设为第1区域、第2区域和第3区域时，第1区域中的PTFE粉末的含量(a)、第2区域中的PTFE粉末的含量(b)、第3区域中的PTFE粉末的含量(c)满足
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10％≤(c
‑
a)/(a+b+c)≤10％。
[0009]本专利技术的一个方面涉及的电极的制造方法包括：混合步骤，将活性物质的表面附着有导电材料的被覆活性物质和PTFE粉末混合，制作固体成分浓度实质上为100％的电极复合材料颗粒；压延步骤，通过将电极复合材料颗粒压延成型为片状来制作电极复合材料片；以及贴合步骤，通过将电极复合材料片贴合在芯材上来制作电极。
[0010]根据本专利技术的一个方面，可以得到复合材料电阻低的电极，提高电池的放电容量。
附图说明
[0011]图1是作为实施方式的一例的电极的截面图。
[0012]图2是表示作为实施方式的一例中的被覆活性物质的制作装置的机械融合反应装
置的概要的图。
[0013]图3的(a)是表示作为实施方式的一例的电极的制造工序中的混合步骤的图，图3的(b)是表示压延步骤的图。
[0014]图4是表示作为实施方式的一例的电极的制造工序中的贴合步骤的图。
具体实施方式
[0015]以下，对本专利技术涉及的电极及电极的制造方法的实施方式进行详细说明。以下说明的实施方式只是一个例子，本专利技术不限于以下的实施方式。另外，在实施方式的说明中参照的附图是示意性记载，在附图中描绘的构成要素的尺寸比率等应该参考以下的说明来判断。
[0016][电极][0017]本专利技术涉及的电极优选用于锂离子电池等非水电解质二次电池，但也可以用于包含水系电解质的电池或电容器等蓄电装置。需要说明的是，以下，以非水电解质二次电池用电极(特别适用于正极的情况)为例进行说明。
[0018]图1是作为实施方式的一例的电极的截面图。电极10包括芯材11和在芯材11的表面设置的电极复合材料12。如图1所示，电极10也可以在芯材11的两面包括电极复合材料12。电极10可以是构成卷绕型电极体的长条状的电极，也可以是构成层叠型电极体的矩形状的电极。需要说明的是，电极10可以适用于非水电解质二次电池的正极、负极或两者。
[0019]芯材11可以使用金属箔或在表面形成有金属层的薄膜等。芯材11的厚度例如为5μm～20μm。在正极的情况下，芯材11可以使用以铝为主要成分的金属箔。在负极的情况下，可以使用以铜为主要成分的金属箔。在本说明书中，主要成分是指质量比率最高的构成成分。芯材11可以是实质上100％铝的铝箔，也可以是实质上100％铜的铜箔。
[0020]电极复合材料12包含被覆活性物质和PTFE粉末。电极复合材料12的厚度例如为30μm～120μm，优选为50μm～100μm。除了PTFE粉末之外，电极复合材料12还可以包含不原纤化的聚偏二氟乙烯(PVdF)等粘结材料。
[0021]被覆活性物质是在表面附着有导电材料的活性物质。被覆活性物质的表面上的导电材料的覆盖率优选为10％～60％，更优选为20％～60％。由于导电材料的覆盖率非常高，因此可以提高电极的电池特性。优选被覆活性物质的表面上存在凹凸，导电材料侵入并附着于该凹凸中的凹部。由此，在后述的被覆活性物质与PTFE粉末的混合处理时，被覆活性物质的表面的导电材料不易被PTFE粉末带走。如后所述，通过使PTFE粉末与活性物质及导电材料的混合处理的时间比较短，可以提高导电材料的覆盖率。如果是短时间的混合处理，则混合处理前后的导电材料的增减为
±
5％以下。
[0022]被覆活性物质可以通过将活性物质与导电材料干式混合来制作。作为干式混合的方法，例如，可以使用机械融合法。机械融合法是指，通过图2所示的、内部具有压缩用具17且具有高速旋转的筒状的腔室16的机械融合反应装置15进行的干式处理法。旋转速度通常比1000rpm快。通过将导电材料和活性物质放入腔室16内，使腔室16旋转，该颗粒会颗粒彼此挤压以及被腔室16的壁挤压。当使用压缩用具17并且通过高速旋转产生离心力时，促进导电材料与活性物质的附着结合。作为机械融合反应装置15，可列举出细川密克朗株式会社(日本)制造的“NOBILTA”(注册商标)粉碎机或“MECHANO FUSION”(注册商标)粉碎机、株
式会社奈良机械制作所制造的“Hybridizer”(商标)粉碎机、FREUND
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TURBO CORPORATION制造的“BALANCE GRAN”、NIPPON COKE&ENGINEERING CO.,LTD.制造的“COMPOSI”等。
[0023]正极的活性物质(正极活性物质)一般使用锂过渡金属复合氧化物。作为锂过渡金属复合氧化物中所含的金属元素，可列举出Ni、Co、Mn、Al、B、Mg、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Ga、Sr、Zr、Nb、In、Sn、Ta、W等。其中，优选含有Ni、Co、Mn中的至少一种。负极的活性物质(负极活性物质)使用例如鳞片状石墨、块状石墨、土状石墨等天然石墨、块状人造石墨(MAG)、石墨化中间相炭微球(MCMB)等人造石墨等碳系活性物质。另外，负极活性物质可以使用与锂合金化的Si系活性物质等。活性物质是电极复合材料12的主要成分，电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电极，其是在芯材的表面层叠有电极复合材料的电极，所述电极复合材料包含：活性物质的表面附着有导电材料的被覆活性物质、和PTFE粉末，所述被覆活性物质的表面上的所述导电材料的覆盖率为10％～60％，所述电极复合材料的复合材料电阻为20Ωcm以下，将所述电极复合材料沿厚度方向3等分且从所述芯材侧起设为第1区域、第2区域和第3区域时，所述第1区域中的所述PTFE粉末的含量(a)、所述第2区域中的所述PTFE粉末的含量(b)、所述第3区域中的所述PTFE粉末的含量(c)满足
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10％≤(c
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a)/(a+b+c)≤10％。2.根据权利要求1所述的电极，其中，在所述被覆活性物质的表面存在凹凸，所述导电材料侵入并附着于所述凹凸中的凹部。3.根据权利要求1或2所述的电极，其中，所述活性物质为正极活性物质。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤大辅，泉礼子，神拓弥，近藤真一郎，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：