电池用电极的制造方法技术

本发明专利技术的主要目的在于提供可以提高集电体和混合材料层的粘结强度（附着性）的电池用电极的制造方法。根据本发明专利技术，混合材料层的形成采用包括以下工序的方法进行：对集电体１０施予包含粘合剂５４的粘合剂溶液５０以形成粘合剂溶液层５６的工序；通过从粘合剂溶液层５６上方施予混合材料膏４０，在集电体１０上堆叠粘合剂溶液层５６和混合材料膏层４６的工序；和通过使粘合剂溶液层５６和混合材料膏层４６一起干燥，得到在集电体１０上形成有混合材料层的电极的工序。其中，粘合剂溶液层５６具有暴露出集电体１０的表面１２的粘合剂溶液未涂布区域５８，上述干燥以混合材料膏层４６的一部分堆叠在该粘合剂溶液未涂布区域５８内的集电体１０上的状态进行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造电池用电极的方法，特别是涉及具有包含电极活性物质的电极混合材料层被保持在集电体上的构造的。
技术介绍
近年来，锂离子电池、镍氢电池和其他的二次电池作为车辆搭载用电源、或个人电脑和便携终端的电源重要性不断提高。特别是轻量且得到高能量密度的锂二次电池作为优选用作车辆搭载用高输出电源的电池受到期待。这种二次电池的一种典型构造中，具备可以可逆地吸收和放出锂离子的材料(电极活性物质)被保持在导电性部件(电极集电体) 上的电极。例如，作为被用于负极的电极活性物质(负极活性物质)的代表例，例示石墨碳、 无定形碳等的碳系材料。另外，作为被用于负极的电极集电体(负极集电体)的代表例，列举出以铜或铜合金为主体的片状或箔状的部件。作为制造具有该构造的负极时在负极集电体上保持负极活性物质的代表方法之一，列举出在负极集电体(铜箔等)上涂布使负极活性物质的粉末与粘合剂(粘结剂)分散在适当的介质中而成的混合材料膏，并使其从热风干燥机等中通过进行干燥，由此形成含有负极活性物质的层(负极混合材料层)的方法。该情况下，负极混合材料层中的粘合剂在粘结负极活性物质彼此的同时也发挥着粘结负极混合材料层与负极集电体的作用。另外，负极混合材料层中的粘合剂也有将负极混合材料层粘结在负极集电体上的作用。作为涉及这种电极制造的技术文献可以列举出专利文献1 3。现有技术文献专利文献1 日本特许出愿公开平1H83615号公报专利文献2 日本特许出愿公开2003-157847号公报专利文献3 日本特许第3553244号公报
技术实现思路
但是，制造上述负极时如果在负极集电体涂布含有负极活性物质粉末与粘合剂的混合材料膏并干燥，则干燥中会发生对流，集电体附近的粘合剂在膏涂布物的表层部(集电体的相反侧)聚集(上浮)，因此集电体附近的粘合剂量变少，结果存在负极集电体与负极混合材料层的粘结强度(附着性)降低这样的问题。如果负极集电体与负极混合材料层的粘结强度降低，则在其后的制造工序(例如将负极片与正极片卷绕成涡旋状的工序)或电池使用时负极混合材料层从负极集电体上浮或剥离，成为使电池性能降低的要因。本专利技术是鉴于这点提出的，其主要目的在于提供可以提高集电体与混合材料层的粘结强度(附着性)的。根据本专利技术，提供制造包含活性物质和粘合剂的混合材料层被保持在集电体的电池用电极的方法。上述混合材料层通过在集电体上涂布包含上述活性物质的混合材料膏并干燥来形成。上述混合材料层的形成包括对集电体施予包含粘合剂的粘合剂溶液以形成粘合剂溶液层。另外，包括通过从上述粘合剂溶液层上方施予上述混合材料膏，从而在集电体上堆叠上述粘合剂溶液层和混合材料膏层。进一步地，包括通过使上述堆叠的粘合剂溶液层和混合材料膏层一起干燥，得到在上述集电体上形成有混合材料层的电极。其中，特征在于上述粘合剂溶液层具有暴露出上述集电体的表面的粘合剂溶液未涂布区域，上述干燥以上述混合材料膏层的一部分堆叠在该粘合剂溶液未涂布区域内的集电体上的状态进行。根据本专利技术的方法，通过在集电体和混合材料膏层之间形成粘合剂溶液层，并使该粘合剂溶液层和混合材料膏层一起干燥，来形成混合材料层，所以在集电体和混合材料层的界面配置了大量来自粘合剂溶液层的粘合剂。由此，集电体附近的粘合剂量变多，得到具备与集电体附着性(粘结强度)好的混合材料层的电极。另外，粘合剂溶液层具有暴露出集电体的表面的粘合剂溶液未涂布区域，干燥以混合材料膏层的一部分堆叠在该粘合剂溶液未涂布区域内的集电体上的状态进行，所以干燥后得到的混合材料层和集电体的界面存在来自粘合剂溶液层的粘合剂没有配置的区域。 通过该没有配置粘合剂的区域确保集电体和混合材料层之间的导电通路。从而，根据本专利技术，可以制造具备与集电体附着性(粘结强度)好、并且导电性良好的(与集电体之间的界面电阻小)混合材料层的电极。若使用这样的电极，可以构建满足循环耐久性高、输出特性优异、生产率好之中的至少一项(优选为全部)的电池。在此公开的制造方法的优选的一形态中，将上述粘合剂溶液层形成为多个相互独立的点状(散点状)。通过将粘合剂溶液层形成为点状，可以简单地形成粘合剂溶液未涂布区域。该点状粘合剂溶液层可以通过例如粘合剂溶液的喷雾容易地形成。在此公开的制造方法的优选的一形态中，将上述粘合剂溶液层形成为多个相互连结的点状。该情况下，通过点彼此的连结形成粘合剂的网络。因此，与点个体的情况相比， 可以有效地提高集电体和混合材料层的附着性(粘结强度)。该连结点状粘合剂溶液层可以通过例如，对集电体的表面实施亲水化处理后，实行上述喷雾来形成。在此公开的制造方法的优选的一形态中，上述集电体的表面中形成上述混合材料层的区域(范围)中的上述粘合剂溶液层的覆盖率为40% 80%。如果粘合剂溶液层的覆盖率过高(典型的是如果超过80%)，有时集电体附近的粘合剂量就过分增加，集电体和混合材料层的界面电阻增大，另一方面，如果粘合剂溶液层的覆盖率过低(典型的是如果低于40% )，有时集电体附近的粘合剂量就过分减少，集电体和混合材料层的附着性恶化。从而，粘合剂溶液层在混合材料层形成区域整体中占的覆盖率(覆盖面积率)大致在40% 80%的范围为适当，通常优选为50% 80%的范围，更优选为例如60% 80%的范围。在此公开的制造方法的优选的一形态中，在设定混合材料膏层的干燥速度时，也可以不考虑因迁移造成的粘合剂的偏置，因此可以在高速下干燥混合材料膏层。例如，可以使上述混合材料膏层中的溶剂以每平方厘米液面面积0. 15mg/s以上(即0. 15mg/s · cm2) 的高速下发。因此，电极的生产率飞跃性地提高。在此公开的一形态中，上述混合材料膏的溶剂含有水。该情况下，作为上述粘合剂溶液的溶剂，优选使用四氯化碳(CCl4)或氟系液体。四氯化碳和氟系液体容易与水两相分离，与水的比重差也大，因此优选地被作为适合于本专利技术的目的的粘合剂溶剂使用。另外， 在此被公开的优选的一形态中，上述混合材料膏的溶剂含有N-甲基吡咯烷酮(NMP)。该情况下，作为上述粘合剂溶液的溶剂，优选使用四氯化碳(CCl4)或氟系液体。四氯化碳和氟系液体容易与N-甲基吡咯烷酮两相分离，并且比重差也大，因此优选地被作为适合于本专利技术的目的的粘合剂溶剂使用。在此公开的一形态中，上述粘合剂溶液层通过上述粘合剂溶液的喷雾形成。如果集电体表面的粘合剂量过多，有时集电体和混合材料层的界面电阻增大，电池性能降低，如果使用该方法，在集电体表面形成雾状(粒状)的粘合剂溶液层，所以与遍及集电体表面的整个区域形成粘合剂溶液层的情况相比，可以减小混合材料层和集电体的界面电阻。根据本专利技术，另外提供一种使用以在此被公开的上述任一种方法得到的电极构建的电池(例如锂二次电池)。在此公开的优选的一形态中，上述电极具有包含活性物质的混合材料层被保持在集电体上的构造。并且在将上述混合材料层沿着厚度方向的中央部分成二等份时，该混合材料层的配置在集电体侧的划分部分所含的粘合剂量，比被配置在集电体相反侧的划分部分所含的粘合剂量多。该电池将上述电极用于至少一方的电极而被构建，所以显示优异的电池性能。例如，通过使用上述电极构建电池，可以提供满足循环耐久性高、输出特性优异、生产率好之中的至少一项(优选为全部)的电池。这样的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电池用电极的制造方法，是制造具有包含活性物质和粘合剂的混合材料层被保持在集电体上的构造的电池用电极的方法，所述混合材料层通过对集电体施予包含所述活性物质的混合材料膏并干燥来形成，所述混合材料层的形成通过包括以下工序的方法进行：对集电体施予包含所述粘合剂的粘合剂溶液以形成粘合剂溶液层的工序；通过从所述粘合剂溶液层上方施予所述混合材料膏，从而将所述粘合剂溶液层和所述混合材料膏层堆叠在集电体上的工序；和通过使所述堆叠的粘合剂溶液层和混合材料膏层一起干燥，从而得到在所述集电体上形成有混合材料层的电极的工序，其中，所述粘合剂溶液层具有暴露出所述集电体表面的粘合剂溶液未涂布区域，所述干燥以所述混合材料膏层的一部分堆叠在该粘合剂溶液未涂布区域内的集电体上的状态进行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：内田阳三，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP