电化学元件用电极的制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种制造电化学元件用电极的方法，该方法能够容易地调节容量并且能够以低成本制造电化学元件。所述电化学元件用电极的制造方法包括厚度调节步骤和填充步骤，在所述厚度调节步骤中，对具有连通孔的铝多孔体进行压缩从而获得预定厚度，在所述填充步骤中，用活性材料填充厚度经过调节的所述铝多孔体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的目的在于提供一种制造电化学元件用电极的方法，该方法能够容易地调节容量并且能够以低成本制造电化学元件。所述包括厚度调节步骤和填充步骤，在所述厚度调节步骤中，对具有连通孔的铝多孔体进行压缩从而获得预定厚度，在所述填充步骤中，用活性材料填充厚度经过调节的所述铝多孔体。【专利说明】
本专利技术涉及锂电池(包括“锂二次电池”)、双电层电容器、锂离子电容器和熔融盐电池等。
技术介绍
近年来，锂电池、双电层电容器、锂离子电容器和熔融盐电池等电化学元件已经被广泛用作移动电话和笔记本电脑等便携式微电子器件或电动车(EV)的电源。对于这些电化学元件，通常使用其中在金属箔上形成有含活性材料的混合物层的电极。例如，在锂二次电池用正极的情况中，如图4所示，使用了锂二次电池用正极31，其中在由铝(Al)箔制成的集电体32的两侧表面上，形成有包含钴酸锂(LiCoO2)粉末等正极活性材料、聚偏二氟乙烯(PVDF)等粘结剂以及碳粉等导电助剂的正极混合物层33，并且该锂二次电池用电极31是这样制造的:将通过添加并混合溶剂得到的浆状正极混合物涂布到由铝箔制成的集电体32上，并对所得的涂膜进行干燥(例如，专利文献I)。引用列表专利文献日本未审查专利公开N0.2001-143702
技术实现思路
(技术问题)当在使用了上述电极的常规电化学元件中调节容量时，采用的是对每单位的体积的待填充入电极中的混合物浆料中活性材料的量进行调节的方法，但是存在这样的问题:由于需要针对电极的每种规格来调节浆料条件，因此制造成本高。鉴于上述常规制造方法所存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种制造电化学元件用电极的方法，该方法可容易地调节容量并能够以低成本制造所述电化学元件。(解决问题的方案)根据权利要求1的专利技术为制造电化学元件用电极的方法，包括:厚度调节步骤，其中，对具有连通孔的铝多孔体进行压缩从而将所述铝多孔体调节至预定厚度；以及填充步骤，其中，用活性材料填充厚度经过调节的所述铝多孔体。例如，就用于锂二次电池的常规电极而言，由于通常难以增加电极的厚度，因此采用了通过改变电极尺寸来调节容量的方法，但是需要预先根据电池的规格来制备各种电极，并且仍然没有解决所述问题。因此，本专利技术的专利技术人进行了认真的研究，并因此注意到将金属多孔体，即铝多孔体(Al多孔体)用作集电体。另外，已经发现，通过固定浆料条件并改变集电体的厚度来调节待填充的浆料的量，则不需要针对电极的各种规格来改变浆料或根据溶剂量来调节浆料条件，从而能够降低成本。在根据权利要求1所述的专利技术中，由于可通过在将活性材料(浆料)填充到具有连通孔的铝多孔体之前进行厚度调节步骤来调节待填充的活性材料的量，因此可获得具有期望容量的电极而不需要改变含有活性材料的浆料的组成。因此，能够以较低成本制备电极。另外，由于可通过厚度调节步骤来降低铝多孔体的厚度变化，因此容量的变化也可降低。另外，如上所述，就用于锂二次电池的常规电极而言，由于通过改变电极的尺寸来调节容量，因此将大尺寸的电极以多层卷绕从而形成圆筒形电池的形式加以使用，但通过组合该圆筒形电池而制得的电池组不能充分地提高体积能量密度。然而，与通过组合圆筒形电池获得的常规电池组相比，通过组合以下电池单元(battery cell)而获得的电池组可以提高体积能量密度或可以节省空间，所述电池单元是通过使用这样的正负电极而制得的，所述正负电极通过使用铝多孔体如上所述制得。具体而言，例如，当使用与常规电池组具有相同体积的电池组时，体积能量密度可以提高1.5倍以上；并且当将该电池组用作汽车用电池组时，可以将电动车辆的续航距离提高1.5倍以上。另外，当使用与常规电池组具有相同容量的电池组时，电池的体积可降低至三分之二以下。S卩，当组合常规圆筒形电池时，由于放热的问题或是圆筒形形状的限制，电池不能紧密排列。作为具体的例子，例如，就通过组合18650型圆筒形电池而获得的汽车用电池组而言，净电池体积保持为整个电池组体积的约40%。相比之下，通过使用本专利技术的铝多孔体的电极制得的电池单元因单元本身的厚度较小，因此该电池单元具有优异的放热性能，并且由于电池单元可被成型为矩形单元，因此电池单元可以紧密排列。根据本专利技术的专利技术人进行的实验，当制备了容量与使用18650型圆筒形电池的汽车用电池组的容量相同的电池组时,可以证实电池的体积可最多减少51%。另外，本专利技术的专利技术人已经证实这样的电极不仅可用作锂二次电池用电极，还可用作其它锂电池(如锂一次电池)用电极，并且还可用作诸如上述双电层电容器、锂离子电容器和熔融盐电池之类的电化学元件用电极。根据权利要求2所述的专利技术为根据权利要求1所述的制造电化学元件用电极的方法，包括在所述填充步骤之后的切割步骤，所述切割步骤将填充有所述活性材料的所述铝多孔体切割至预定长度。在根据权利要求2所述的专利技术中，在填充活性材料之后进行将铝多孔体切割至预定长度的切割步骤。可在切割铝多孔体前将活性材料连续填充到该铝多孔体中，因此可进一步降低制造成本。根据权利要求3所述的专利技术为根据权利要求1或2所述的制造电化学元件用电极的方法，其中在所述厚度调节步骤中，通过辊压来调节所述铝多孔体的厚度。在根据权利要求3所述的专利技术中，由于通过辊压来调节铝多孔体的厚度，因此能够通过仅调节所述辊的位置来调节铝多孔体的厚度。因此，可以进一步降低制造成本。根据权利要求4所述的专利技术为根据权利要求1至3中任意一项所述的制造电化学元件用电极的方法，其中在所述切割步骤之前设置有干燥步骤和压缩步骤，所述干燥步骤对填充有所述活性材料的所述铝多孔体进行干燥，所述压缩步骤对经干燥的所述铝多孔体进行压缩。在制造电化学元件用电极的方法中，通过提供干燥步骤使浆料中的溶剂蒸发，但是如果将溶剂干燥之后的状态保持不变，则溶剂曾经存在的空间会存留下来，电极的体积变得庞大并且活性材料的填充密度变小。因此，通过提供上述的压缩步骤，电极中残留的空间体积可以被优化，从而得到高密度电极。此外，电极的表面可以为平滑表面，从而使短路的风险降低。根据权利要求5所述的专利技术为根据权利要求1至4中任意一项所述的制造电化学元件用电极的方法，其中所述铝多孔体为这样的铝多孔体:在通过EDX分析并以15kV的加速电压对该铝多孔体的表面的氧含量进行定量时，该氧含量为小于或等于3.1质量％。当在制造步骤中在氧存在的环境中加热铝多孔体时，容易发生铝的氧化从而在多孔体的表面生成氧化膜。就其上形成有氧化膜的铝多孔体而言，由于不能有效利用整个表面积，因此不能担载最够大的量的活性材料，并且不能降低活性材料和铝多孔体之间的接触电阻。鉴于这样的情况，本专利技术的专利技术人研发出一种不需在氧存在的环境中加热铝的制造铝多孔体的方法。因此，能够获得表面氧含量很低的铝多孔体，即在表面具有少量的氧化膜的铝多孔体。具体而言，将其上形成有铝层并且具有连通孔的树脂泡沫浸入熔融盐中并在此状态下将该泡沫树脂加热至等于或低于铝的熔点的温度，同时向铝层施加负电位以分解树脂泡沫，从而可获得这样的铝多孔体:在使用EDX分析并以15kV的加速电压对该铝多孔体的表面的氧含量进行定量时，该氧含量为小于或等于3.1质量％。然后，通过使用这种铝多孔体，可增加所担载的活性材料的量，并且可将活性材料与铝多孔体之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：细江晃久，奥野一树，太田肇，木村弘太郎，后藤健吾，西村淳一，境田英彰，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，富山住友电工株式会社，
类型：
国别省市：