电极以及电极的制造方法技术

提供一种能够在减少活性物质对芯材的侵入量从而确保芯材的强度的同时降低界面电阻的电极。本公开的一个实施方式的电极包含芯材、在芯材的表面层叠的电极复合材料、以及形成于芯材与电极复合材料之间的导电性粘接层，电极复合材料包含活性物质以及纤维状粘结材料，活性物质侵入芯材，最大侵入深度为芯材的厚度的20％以下，电极复合材料中的活性物质的密度相对于活性物质的真密度的比例为70％以上。上。上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电极以及电极的制造方法


[0001]本公开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通常通过在金属箔的芯材表面涂布包含活性物质、粘结材料等的电极复合材料浆料，并使涂膜干燥、压缩的湿法制作。在这种情况下，存在容易引起涂膜干燥过程中粘结材料发生移动的迁移现象。粘结材料的迁移发生，则在比涂膜(电极复合材料层)的芯材侧靠表面侧的粘结材料的量变多，在电极复合材料层的厚度方向的粘结材料分布上会产生偏差。
[0003]近年来正在研究通过压延电极复合材料成形为片状而制作电极复合材料片材，并将该片材贴合在芯材上来制造电极的干法。专利文献1中公开了一种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，通过对该混合物在高压下施加较大的剪切力并进行长时间处理，来使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
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512872号公报

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的问题
[0008]本专利技术人等研究结果发现，在将专利文献1公开的电极复合材料片材贴合在芯材上时，通过增大线压，使电极复合材料中所含的活性物质侵入芯材，能够减小电极的界面电阻。但是，同时也发现通过活性物质侵入，芯材的强度会下降。关于在减少活性物质对芯材的侵入量从而确保芯材的强度的同时降低界面电阻，专利文献1公开的技术并未进行研究，对此还存在改善的空间。
>[0009]因此，本公开的目的在于提供一种能够在减少活性物质对芯材的侵入量从而确保芯材的强度的同时降低界面电阻的电极。
[0010]用于解决问题的方案
[0011]本公开的一个实施方式的电极特征在于包含芯材、在芯材的表面层叠的电极复合材料、以及形成于芯材与电极复合材料之间的导电性粘接层，电极复合材料包含活性物质以及纤维状粘结材料，活性物质侵入芯材，最大侵入深度为芯材的厚度的20％以下，电极复合材料中的活性物质的密度相对于活性物质的真密度的比例为70％以上。
[0012]本公开的一个实施方式的电极的制造方法特征在于包括以下步骤：混合步骤，将活性物质、导电材料以及纤维状粘结材料混合，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形为片状而制作电极复合材料片材；压缩步骤，压缩电极复合材料片材而制作高密度电极复合材料片材；以及贴合步骤，通过将高密度电极复合材料片材贴合在芯材而制作电极。
[0013]专利技术的效果
[0014]根据本公开的一个实施方式，在电极中，能够在确保芯材的强度的同时，降低界面电阻。
附图说明
[0015]图1为作为实施方式的一个示例的电极截面图。
[0016]图2为在图1的截面中显示活性物质的同时对芯材附近进行了放大的示意图。
[0017]图3在作为实施方式的一个示例的电极的制造工序中，(a)为示出混合步骤的图，(b)为示出压延步骤的图。
[0018]图4为在作为实施方式的一个示例的电极的制造工序中示出压缩步骤的图。
[0019]图5为在作为实施方式的一个示例的电极的制造工序中示出贴合步骤的图。
具体实施方式
[0020]以下对本公开涉及的电极以及电极的制造方法的实施方式进行详细说明。下述说明的实施方式仅仅为一个示例，本公开不受以下实施方式的限定。另外，在实施方式的说明中所参考的附图为示意性记载，附图中所绘出的构成要素的尺寸比率等应该参照以下说明进行判断。
[0021][电极][0022]本公开涉及的电极优选锂离子电池等非水电解质二次电池，但是也可以适用于包含水系电解质的电池或者电容器等蓄电装置。需要说明的是，以下以非水电解质二次电池用电极(尤其是适用于正极的情况)为例进行说明。
[0023]图1为作为实施方式的一个示例的电极的剖视图。电极10包含芯材11、在芯材的表面层叠的电极复合材料12、以及在芯材11和电极复合材料12之间形成的粘接层13。如图1所示，电极10也可在芯材11的两面具备电极复合材料12和粘接层13。电极10可以是构成卷绕型电极体的长条状电极，也可以是构成层叠型电极体的矩形电极。需要说明的是，电极10能够适用于非水电解质二次电池的正极、负极或这两者。
[0024]芯材11可以使用金属箔、表面形成有金属层的薄膜等。芯材11的厚度例如为5μm～20μm。正极的情况下，芯材11可以使用以铝为主成分的金属箔。负极的情况，可以使用以铜为主成分的金属箔。在本说明书中，主成分是指质量比率最高的构成成分。芯材11可以是实质上铝为100％的铝箔，也可以是实质的铜为100％的铜箔。
[0025]电极复合材料12包含活性物质以及纤维状粘结材料。电极复合材料12的厚度例如为30μm～120μm，优选为50μm～100μm。电极复合材料12也可以包含导电材料。作为电极复合材料12中所含的导电材料，能够示例性举出碳黑(CB)、乙炔黑(AB)、科琴黑、碳纳米管(CNT)、石墨等碳材料。导电材料的粒径例如为0.01μm～0.1μm。由此，能够侵入并附着在正极活性物质的表面的凹部。电极复合材料12中的导电材料的含有率例如可以设为0.5质量％～5.0质量％。
[0026]正极的活性物质(正极活性物质)通常使用锂过渡金属复合氧化物。作为锂过渡金属复合氧化物所含有的金属元素，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1种。负极的活性物质(负极活性物
质)使用例如天然石墨，如鳞片状石墨、块状石墨、土状石墨等；人造石墨，如块状人造石墨(MAG)、石墨化中间相碳微球(MCMB)等碳系活性物质。另外，负极活性物质中也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的主成分，电极复合材料12中的活性物质的含有率优选为85质量％～99质量％，更优选为90质量％～99质量％。
[0027]正极活性物质例如为多个一次颗粒聚集而成的二次颗粒。由此，在正极活性物质的表面存在凹凸，如上所述导电材料能够侵入并附着于该凹凸中的凹部。构成二次颗粒的一次颗粒的粒径例如为0.05μm～1μm。一次颗粒的粒径在通过扫描型电子显微镜(SEM)观察的颗粒图像中以外接圆的直径形式进行测定。正极活性物质为体积基准的中值粒径(D50)例如为3μm～30μm，优选为5μm～25μm，更优选为7μm～15μm的颗粒。D50是指在体积基准的粒度分布中频率累积从粒径小一侧开始达到50％的粒径，也称为中位径。正极活性物质的粒度分布可以使用激光衍射式的粒度分布测定装置(例如microtracbel株式会社制、MT3000II)、以水为分散介质进行测定。
[0028]纤维状粘结材料为干燥状态的粉末，并不是分散在水等分散体的状态的粉末。由此，能够通过后述的干式工艺制作电极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电极，其包含芯材、在所述芯材的表面层叠的电极复合材料、以及形成于所述芯材与所述电极复合材料之间的导电性粘接层，所述电极复合材料包含活性物质以及纤维状粘结材料，所述活性物质侵入所述芯材，最大侵入深度为所述芯材的厚度的20％以下，所述电极复合材料中的所述活性物质的密度相对于所述活性物质的真密度的比例为70％以上。2.根据权利要求1所述的电极，其中，界面电阻为0.12Ωcm2以下。3.根据权利要求1或2所述的电极，其中，所述粘接层包含导电材料和粘结材料，所述粘接层中的所述导电材料的含有率为40质量％～85质量％。4.根据权利要求3所述的电极，其中，在所述粘接层中，所述导电材料为碳材料，所述粘结材料为聚偏氟乙烯。5.根据权利要求1～4中任一项所述的电极，其中，在将所述电极复合材料在厚度方向上三等分，从所述芯材侧起设为第1区域、第2区域和第3区域的情况下，所述第1区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：言上隆之，泉礼子，山下大贵，小谷则博，
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：