[发明专利]非水电解质二次电池用电极的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及生产率高、高能量密度的非水电解质二次电池用电极的制造方法。

背景技术

近年来，电脑、手机等电子设备的移动化在快速进行。作为这些电子设备的电源，小型轻量且高容量的二次电池是必要的。由于这样的理由，具备高能量密度化的非水电解质二次电池的开发越来越广。

为了实现非水电解质二次电池的更高的高能量密度化，人们在开发高容量活性物质。此外，为了提高电极的活性物质密度(填充率)，人们进行了各种各样的组合。例如，有人提议，为了提高电极的活性物质密度，不使用导电材料和树脂制的粘结剂，而将活性物质直接堆积在集流体表面，形成致密的活性物质层。甚至，由于活性物质的原料价格高，也进行了降低加工成本的组合。

专利文献1提出：为了得到活性物质密度高的电极，通过电子回旋共振溅射法，将正极活性物质LiCoO₂直接堆积在集流体表面，并公开了将厚2.6μm左右的活性物质层作为全固体电池用电极。RF-溅射法的成膜速度为2.4nm/min，与之相对，电子回旋共振溅射法的成膜速度则快得达16.6nm/min左右。此外，与由RF-溅射法得到的活性物质相比，由电子回旋共振溅射法得到的活性物质的结晶性较高。

专利文献2提出抑制加工成本合成纳米粒子的方法。例如LiMn₂O₄的纳米粒子是将含有Li的溶液和含有过渡金属Mn的溶液与乙烯气体同时投入CO₂激光中，通过燃烧反应合成。纳米粒子可以通过混合导电材料或树脂制粘结剂涂布于集流体或者直接堆积在集流体上来作为电极。

专利文献3提出：用蒸镀法、溅射法、CVD等将负极活性物质即含有Si的活性物质层形成在集流体表面。

非专利文献1公开了使用热等离子体，通过CVD将光调制器等光学元件设备中使用的LiTa_1-xNb_xO₃成膜。原料使用LiNb(OR)₆和LiTa(OR)₆。

专利文献4提出利用热等离子体、通过硼对碳的表面进行改质。通过向含有含硼化合物的等离子体中投入由碳或有机材料构成的原料，进行碳的清洁或表面改质。结果，负极活性物质碳的不可逆容量降低，循环特性提高。

专利文献1：日本专利特开2007-5219号公报

专利文献2：美国专利第6136287号

专利文献3：日本专利特开2006-260928号公报

专利文献4：日本专利特开2006-260847号公报

非专利文献1：T.Majima et al.，Journal of Crystal Growth，vol.220，p.336(2000)

发明内容

专利文献1涉及用于全固体电池等的薄膜电极的制造方法。一般，非水电解质二次电池用电极的活性物质层具有10μm以上、例如40μm左右的厚度。虽然专利文献1提出的电子回旋共振溅射法的成膜速度比RF-溅射法大，但是对于形成一般厚度的活性物质层，其成膜速度尚不充分。

如专利文献2所示，涂布已合成的纳米粒子时，需要高度的分散技術。因此，不能充分地抑制加工成本。此外，专利文献2的方法中，粒子所具有的能量较小，因此，活性物质与集流体的密接性不充分。

专利文献3提出的蒸镀法、溅射法、CVD等中，为了得到具有高结晶性的活性物质层，活性物质层的退火是必要的。此外，用蒸镀法形成活性物质层时，活性物质层和集流体的密接性易于下降。

专利文献4虽然提出了用热等离子体进行活性物质的清洁或表面改质，但没有公开活性物质合成或电极形成。

非专利文献1涉及通过热等离子体使液体原料反应的CVD，可以得到致密膜。致密膜中难以形成电极所必需的离子导电通路。因此，膜厚变厚的话，电化学反应变难。

本发明目的在于提供非水电解质二次电池用电极的制造方法，该方法可以简化工序，且能够得到高容量的电池。

本发明的非水电解质二次电池用电极的制造方法包含：

产生热等离子体的工序a；

向热等离子体中供给活性物质原料的工序b；

将热等离子体中生成的粒子堆积在集流体表面、得到活性物质层的工序c。

工序a中，理想的是，在含有选自氩、氦、氧、氢和氮中至少一种气体的气氛中，产生热等离子体。