电极的制造方法和电极技术

本发明专利技术提供能够形成平坦且厚度均匀的短路防止用覆膜（固体高分子电解质层）并且能够防止在电化学元件中的短路的电极的制造方法和电极。电极的制造方法具备：第一工序，将含有活性物质颗粒、活性物质层用粘结剂以及第一溶剂的活性物质层用涂料涂布于集电体上，形成由活性物质层用涂料构成的涂膜；第二工序，将第二溶剂涂布于涂膜上；以及第三工序，将含有固体高分子电解质、固体高分子电解质层用粘结剂以及第三溶剂的固体高分子电解质层用涂料涂布于已经涂布了第二溶剂的涂膜上；且第一溶剂是活性物质层用粘结剂的良溶剂，第二溶剂是固体高分子电解质层用粘结剂的不良溶剂，第三溶剂是固体高分子电解质层用粘结剂的良溶剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电极的制造方法和电极。
技术介绍
以锂离子二次电池为代表的二次电池以及以双电层电容器为代表 的电化学电容器等的电化学元件因为容易实现小型化和轻量化，所以 被期待作为例如便携设备(小型电子设备)等的电源或者备用电源、 面向电动汽车和混合动力汽车的辅助电源等，并且为了提高其安全性 而进行了各种研究。在日本特开平10-106546号公报、日本特开平11-185731号公报、 日本特开平11-288741号公报、日本特开2001-325951号公报以及日本 特开2007-005323号公报中所公开的电化学元件中，为了防止正极与负 极的短路并确保安全性，用多孔膜或者离子透过性树脂膜等的覆膜(以 下记为短路防止用覆膜)覆盖正极或者负极的活性物质层的表面。就上述专利文献1~5中所示的现有的电化学元件而言，在电化学 元件发生振动或者短路防止用覆膜在高温下停置(shutdown)的时候， 短路防止用覆膜会从正极或者负极上剥离，或者偏离规定的位置，或 者发生断裂，结果有正极与负极容易发生短路的倾向。如下所示，本专利技术人发现了上述的短路是起因于被形成于正极或 者负极的活性物质表面的短路防止用覆膜不平坦且厚度不均匀。就由上述专利文献1~5所示的现有的电化学元件而言，通过将含 有短路防止用覆膜的构成材料的涂料涂布到正极或者负极的活性物质 层表面，从而形成短路防止用覆膜。因为在活性物质层的表面配置有 各种各样形状和尺寸的多个活性物质颗粒，所以活性物质层的表面是 呈现凹凸状起伏的。被涂布于像这样的活性物质层表面的涂料对应于 该凹凸而覆盖活性物质层表面，所以所得到的短路防止用覆膜也有呈 凹凸状起伏且不平坦的倾向。另外，在活性物质层表面的凸部上短路防止用覆膜变得较薄，或者在活性物质层表面的凹部上短路防止用覆 膜变得较厚，其结果是所得到的短路防止用覆膜的厚度有变得不均匀 的倾向。这样不平坦的短路防止用覆膜由于振动或者高温下的停置，而会从正极或者负极上剥离，或者偏离规定的位置，或者发生断裂，从而 就会有容易引起短路的倾向。另外，在不平坦的短路防止用覆膜上容易形成枝晶(dendrite)，这种枝晶也可能成为短路的原因。这些短路 有容易在层叠多个用短路防止用覆膜覆盖的正极或者负极的情况下发 生的倾向。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述现有技术所具有的问题而做出的，目的是提供 一种能够形成平坦且厚度均匀的短路防止用覆膜并且能够防止电化学 元件中的短路的电极的制造方法、以及能够防止电化学元件中的短路 的电极。为了达到上述目的，第一本专利技术所涉及的电极的制造方法包括 第一工序，将含有活性物质颗粒、活性物质层用粘结剂以及第一溶剂 的活性物质层用涂料涂布于集电体上，并形成由活性物质层用涂料所 形成的涂膜；第二工序，将第二溶剂涂布于涂膜上；第三工序，将含 有固体高分子电解质(solid polydectrolyte，以下根据具体情况记为 SPE)、固体高分子电解质层用粘结剂以及第三溶剂的固体高分子 电解质层用涂料涂布于己经涂布了第二溶剂的涂膜上；并且，第一溶 剂是活性物质层用粘结剂的良溶剂(good solvent)，第二溶剂是固体 高分子电解质层用粘结剂的不良溶剂(poor solvent)，第三溶剂是固 体高分子电解质层用粘结剂的良溶剂。还有，在本专利技术中，所谓粘结剂的良溶剂，是指使粘结剂溶解于溶剂的时候的混合热为负而进行发热的溶剂，所谓粘结剂的不 良溶剂，是指使粘结剂溶解于溶剂的时候的混合热为正而进行吸热 的溶剂。换言之，所谓粘结剂的良溶剂是指容易溶解粘结剂的溶 剂，所谓粘结剂的不良溶剂是指难以溶解粘结剂的溶剂。根据上述第一本专利技术，可以在活性物质层的表面形成平坦且厚度6均匀的固体高分子电解质层(短路防止用覆膜)。以下就上述第一本 专利技术的作用以及效果加以详细说明。在上述第一本专利技术中，在将第二溶剂涂布于作为活性物质层的前体的涂膜的表面上之后，将固体高分子电解质层用涂料(SPE层用涂 料)涂布于该涂膜表面，并形成固体高分子电解质层(SPE层)的前 体(SPE层前体)。于是，通过分别除去第一溶剂、第二溶剂以及第 三溶剂，从而获得具备集电体、被形成于集电体上的活性物质层以及 被形成于活性物质层上的SPE层的电极。在上述第一本专利技术中，虽然涂膜表面对应于包含于涂膜中的活性 物质颗粒的形状而会有呈凹凸状起伏的倾向，但是通过用第二溶剂覆 盖涂膜从而解除涂膜表面的凹凸。通过将SPE层用涂料涂布于表面被 这样平坦化了的涂膜表面，从而能够形成平坦且厚度均匀的SPE层前 体。即，能够抑制SPE层前体的一部分埋入于涂膜表面的凹部中或者 在涂膜表面的凸部隆起。另外，因为第二溶剂是SPE层用粘结剂的不 良溶剂，所以被形成于由第二溶剂覆盖的涂膜表面的SPE层前体不容 易被第二溶剂溶解，而能够维持平坦且厚度均匀的形状。S卩，在SPE 层前体内粘结SPE彼此之间的SPE层用粘结剂不容易被第二溶剂所溶 解，所以SPE层前体的形状被维持在平坦且厚度均匀的状态。这样， 通过除去被维持在平坦且厚度均匀的形状的SPE层前体中的溶剂，从 而可以形成平坦且厚度均匀的SPE层。就使用具备这样平坦且厚度均 匀的SPE层的电极的电化学元件而言，防止了电极之间的短路。在上述第一本专利技术中，将湿的SPE层用涂料涂布于被第二溶剂维 持在湿的(湿润的)状态的涂膜表面上，所以与将SPE层用涂料涂布 于干的(干燥的)涂膜上的情况相比较，提高了所获得的活性物质层 与SPE层的粘结性。另外，包含于SPE层用涂料中的SPE层用粘结剂 的一部分通过与涂膜表面的第二溶剂(SPE层用粘结剂的不良溶剂) 相接触，从而在SPE层前体和涂膜之间析出。S卩，在所获得的电极的 活性物质层的SPE层一侧，活性物质颗粒彼此之间以及活性物质颗粒 与SPE层由SPE层用粘结剂所粘结，提高了活性物质层和SPE层的粘 结性。这样，通过提高活性物质层和SPE层的粘结性，从而防止SPE 层的剥离和位置偏离，并且防止电化学元件中的短路。7在上述第一本专利技术中，也可以在第二工序之前从涂膜中除去第一 溶剂。通过从涂膜中除去良溶剂，从而由析出于涂膜中的活性物质层 用粘结剂粘结活性物质彼此之间。如上所述，在使涂膜干燥之后再将 第二溶剂涂布于涂膜的情况下，也同样能够取得本专利技术的效果。在上述第一本专利技术中，优选在第三工序之前将涂布了第二溶剂的 涂膜进行压制。通过压制涂布了第二溶剂的涂膜，从而使得涂膜表面的凹凸变小，并且变得容易形成平坦且厚度均匀的SPE层前体。在上述第一本专利技术中，优选第二溶剂为活性物质层用粘结剂的不 良溶剂。在此情况下，在涂膜内粘结活性物质颗粒彼此之间的活性物 质层用粘结剂不容易被第二溶剂所溶解，所以容易维持涂膜的形状， 容易得到平坦且厚度均匀的活性物质层，并且容易获得本专利技术的效果。 在上述第一本专利技术中，优选固体高分子电解质层用粘结剂为聚偏 氟乙烯，第二溶剂为选自水、己垸、甲苯、二甲苯以及醇中的至少一 种。通过采用上述的SPE层用粘结剂和第二溶剂的组合，从而容易取 得第一本专利技术的效果。第二本专利技术所涉及的电极的制造方法包括将活性物质层用涂料涂布于集电体上并形成由活性物质层用涂料形成的涂膜的工序，该活 性物质层用涂料含有活性物质颗粒、活性物质层用粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极的制造方法，其特征在于：　包括：　第一工序，将含有活性物质颗粒、活性物质层用粘结剂以及第一溶剂的活性物质层用涂料涂布于集电体上，并形成由所述活性物质层用涂料所形成的涂膜；　第二工序，将第二溶剂涂布于所述涂膜上；以及　第三工序 ，将含有固体高分子电解质、固体高分子电解质层用粘结剂以及第三溶剂的固体高分子电解质层用涂料涂布于已经涂布了所述第二溶剂的所述涂膜上；　所述第一溶剂是所述活性物质层用粘结剂的良溶剂，　所述第二溶剂是所述固体高分子电解质层用粘结剂的不良溶剂 ，　所述第三溶剂是所述固体高分子电解质层用粘结剂的良溶剂。

【技术特征摘要】
JP 2008-9-2 2008-2248991.一种电极的制造方法，其特征在于包括第一工序，将含有活性物质颗粒、活性物质层用粘结剂以及第一溶剂的活性物质层用涂料涂布于集电体上，并形成由所述活性物质层用涂料所形成的涂膜；第二工序，将第二溶剂涂布于所述涂膜上；以及第三工序，将含有固体高分子电解质、固体高分子电解质层用粘结剂以及第三溶剂的固体高分子电解质层用涂料涂布于已经涂布了所述第二溶剂的所述涂膜上；所述第一溶剂是所述活性物质层用粘结剂的良溶剂，所述第二溶剂是所述固体高分子电解质层用粘结剂的不良溶剂，所述第三溶剂是所述固体高分子电解质层用粘结剂的良溶剂。2. 如权利要求l所述的电极的制造方法，其特征在于在所述第二工序之前从所述涂膜中除去所述第一溶剂。3. 如权利要求l所述的电极的制造方法，其特征在于在所述第三工序之前对涂布了所述第二溶剂的所述涂膜进行压制。4. 如权利要求l所述的电极的制造方法，其特征在于所述第二溶剂为所述活性物质层用粘结剂的不良溶剂。5. 如权利要求l所述的电极的制造方法，其特征在于所述固体高分子电解质层用粘结剂为聚偏氟乙烯，所述第二溶剂为选自水、己烷、甲苯、二甲苯以及醇中的至少一6.如权利要求l所述的电极的制造方法，其特征在于所述固体高分子电解质含有聚偏氟乙烯或者聚氧化乙烯中的至少任意一种。7. —种电极的制造方法，其特征在于包括将活性物质层用涂料涂布于集电体上并形成由所述活性物质层用涂料形成的涂膜的工序，该活性物质层用涂料含有活性物质颗粒、活性物质层用粘结剂以及第一溶剂；和将固体高分...

【专利技术属性】
技术研发人员：直井克夫，江元和敏，桧圭宪，三枝昌宽，西泽建治，向后美津雄，平野政义，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]