本发明专利技术的目的是提供高容量、且高电流密度下的充放电特性优良的非水电解质二次电池。为实现此目的，本发明专利技术的非水电解质二次电池用正极包含集电体和活性物质层，活性物质层具有包含树枝状的活性物质粒子的第１活性物质层，树枝状的活性物质粒子从集电体侧的底部朝第１活性物质层的表面侧分歧成多个枝部。在第１活性物质层中，优选底部侧的活性物质密度大于表面侧的活性物质密度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及非水电解质二次电池用正极，特别是涉及正极活性物质层的改进。
技术介绍
近年来，个人电脑、便携式电话等电子设备的可移动化在急速发展。作为这些电子 设备的电源，需要小型、轻量且高容量的二次电池。基于这样的理由，一直在广泛进行可高 能量密度化的非水电解质二次电池的开发。为了实现非水电解质二次电池的进一步的高能量密度化，一直在开发高容量的活 性物质。此外，为了提高电极的活性物质密度(填充率)，一直在进行多种努力。例如，为了 提高电极的活性物质密度，提出了不采用导电剂及树脂制的粘结剂，而使活性物质直接沉 积在集电体表面上，形成致密的活性物质层。另外，为了提高高电流密度下的充放电特性， 进行了控制活性物质的结构的研究。专利文献1为得到活性物质密度高的电极，提出了利用电子回旋共振溅射法使正 极活性物质1^&)02直接沉积在集电体表面上的方法，作为全固体电池用的电极，公开了厚 度为2. 6 i! m左右的活性物质层。RF-溅射法的成膜速度为2. 4nm/min，而电子回旋共振溅 射法的成膜速度加快到16. 6nm/min左右。此外，用电子回旋共振溅射法得到的活性物质与 用RF-溅射法得到的活性物质相比，结晶性相对提高，电池的充放电特性提高。专利文献2提出了采用比表面积大的活性物质粒子提高高电流密度下的充放电 特性的方法。活性物质粒子是平均粒径为0. 1 1 y m的一次粒子的凝集体，是含有空隙的 二次粒子。该二次粒子的形状是长度方向的平均长度为5 15 ym的棒状或板状。这样的 活性物质粒子比表面积大、能够充分确保锂离子导电通路，高电流密度下的充放电特性和 循环特性良好。而且，二次粒子大，因而可进行高填充、高容量化。专利文献3提出了将通过气相或液相沉积在集电体上而形成的含有Fe的柱状结 构的膜作为正极活性物质层的正极。如专利文献3中所述，利用溅射法等将K,4Fen017等高 容量的活性物质成膜成柱状结构，容易使伴随着充放电的正极活性物质的体积膨胀、收缩 向膜厚方向变化，由此，即使重复充放电循环，膜结构也难以崩溃，因而容量降低小。专利文献1 日本特开2007-5219号公报专利文献2 日本特开2004-265806号公报专利文献3 日本特开2002-298834号公报专利文献1涉及全固体电池等中使用的薄膜电极的制造方法。另一方面，普通的 非水电解质二次电池用电极的活性物质层具有10 y m以上，例如60 y m左右的厚度。专利 文献1提出的电子回旋共振溅射法尽管成膜速度比RF-溅射法快，但是对于形成普通厚度 的活性物质层来说，成膜速度是不够的。再者，用专利文献1的方法得到的活性物质层为致 密的膜，因此难形成离子导电通路。因而，在活性物质层的厚度比较厚的情况下，电化学反 应困难。此外，这样的活性物质层特别是在卷绕极板时，活性物质层容易从集电体上剥离。3如专利文献2所述，在采用比表面积大的活性物质粒子时，为了制作电极，需要采 用量比较多的导电剂和粘结剂。如果采用粘结剂，则电极的活性物质密度相对减小，因此认 为电池容量降低。专利文献3中公开的正极活性物质含有K或Fe，因而容易形成柱状结构的活性物 质层。可是，不能说能用普通的非水电解质二次电池用的正极活性物质即含有Li和过渡金 属的氧化物等容易形成同样的柱状结构。加之，在是具有普通厚度的活性物质层的情况下， 如果只形成单一的柱状结构，则比表面积减小。此外，认为非水电解质的保液性不充分，高 电流密度下的充放电特性降低。再者，在柱状结构的活性物质层中，柱状粒子分别独立地形 成，因此认为容易从集电体上剥离，集电体与活性物质之间的电阻容易增大。
技术实现思路
因而，本专利技术的目的是提供一种即使进行卷绕，活性物质层也难从集电体上剥离 的、高容量的、且特别是高电流密度下具有良好的充放电特性的非水电解质二次电池用正 极及非水电解质二次电池。本专利技术提供一种非水电解质二次电池用正极，其包含集电体和活性物质层，活性 物质层具有包含树枝状的活性物质粒子的第1活性物质层，树枝状的活性物质粒子从集电 体侧的底部朝第1活性物质层的表面侧分歧成多个枝部。在第1活性物质层中，优选底部侧的活性物质密度大于表面侧的活性物质密度。 这里，所谓第1活性物质层的底部侧，指的是从第1活性物质层与集电体的接触面到低于第 1活性物质层的总厚的50%的区域，所谓第1活性物质层的表面侧，指的是从第1活性物质 层表面到第1活性物质层的总厚的50%以下的区域。枝部的直径优选为0. 01 1 ii m。更优选1个树枝状的活性物质粒子具有2个以上的长度为0. 3 y m以上的枝部。长度为0.3i!m以上的枝部的生长方向与集电体的法线方向所形成的角例如为 0 30°。优选树枝状的活性物质粒子具有干部，多个枝部被无规则地配置在干部的周围。本专利技术的正极也可以在集电体与第1活性物质层之间还具有第2活性物质层。第 2活性物质层的空隙率小于第1活性物质层的空隙率。此外，本专利技术提供一种非水电解质二次电池，其具有正极、负极、非水电解质及介 于正极与负极之间的多孔质绝缘层，正极是上述任一项中记载的非水电解质二次电池用正 极。本专利技术的非水电解质二次电池用正极例如能够用热等离子体法得到。由此，能够 高生产率地得到非水电解质二次电池用正极。热等离子体法与其它成膜法例如溅射法相 比，成膜速度较快，能够快几十倍地进行成膜。详细原因不清楚，但通过采用热等离子体法 能够在宽的范围中产生具有高反应性的场所。由此，即使例如比溅射快几十倍地供给原料， 也能够充分使原料气化、分解，形成活性物质层的膜。根据本专利技术，能够提供一种即使进行卷绕，活性物质层也难从集电体上剥离的、高 容量且高电流密度下具有良好的充放电特性的非水电解质二次电池用正极。附图说明图1是概略地表示成膜装置的一例子的纵向剖视图。图2是表示本专利技术的一实施方式的非水电解质二次电池用正极的截面的电子显 微镜照片。图3是表示本专利技术的另一实施方式的非水电解质二次电池用正极的截面的电子 显微镜照片。图4是概略地表示硬币型的非水电解质二次电池的纵向剖视图。图5是表示本专利技术的一实施方式的非水电解质二次电池用正极的表面的电子显 微镜照片。图6是表示本专利技术的另一实施方式的非水电解质二次电池用正极的表面的电子 显微镜照片。图7是表示比较例的正极的活性物质层的表面的电子显微镜照片。 图8是表示本专利技术的正极的X射线衍射图和LiCo02粉的X射线衍射图的图示。图9是表示实施例2及比较例1的非水电解质二次电池的交流阻抗特性的多个阻 抗曲线图。符号说明1-容器，2-感应线圈，3-载物台，4-集电体，5-排气泵，6a、6b_气体供给源，7a、 7b-阀门，8-原料供给源，9-电源，10-焰炬，11-气体供给口，12-原料供给口，20-集电体， 21,22-第1活性物质层，23-第2活性物质层，31-外包装壳，32-密封垫，33-正极，35-多 孔质绝缘层，36-负极，37-碟状弹簧，38-封口板。具体实施例方式本专利技术的非水电解质二次电池用正极包含集电体和活性物质层，活性物质层具有 包含树枝状的活性物质粒子的第1活性物质层，树枝状的活性物质粒子从集电体侧的底部 朝第1活性物质层的表面侧分歧成多个枝部。在第1活性物质本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非水电解质二次电池用正极，其包含集电体和活性物质层；所述活性物质层具有包含树枝状的活性物质粒子的第１活性物质层；所述树枝状的活性物质粒子从所述集电体侧的底部朝所述第１活性物质层的表面侧分歧成多个枝部。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-6-17 2008-158384一种非水电解质二次电池用正极，其包含集电体和活性物质层；所述活性物质层具有包含树枝状的活性物质粒子的第1活性物质层；所述树枝状的活性物质粒子从所述集电体侧的底部朝所述第1活性物质层的表面侧分歧成多个枝部。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池用正极，其中，在所述第1活性物质层 中，所述底部侧的活性物质密度大于所述表面侧的活性物质密度。3.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池用正极，其中，所述枝部的直径为 0.01 Ιμ ο4.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池用正极，其中，所述枝部的生长方向与 所述集电体的...
【专利技术属性】
技术研发人员：长田薰，
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]
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