[发明专利]电极体、使用该电极体的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及使得电极活性材料的利用率在电极体的厚度方向上均匀一致的电极体，并涉及使用该电极体的锂二次电池。

背景技术

由于锂二次电池的能量密度高，随着个人计算机、摄像机、蜂窝电话等的尺寸缩小的趋势，信息相关设备和通信设备的领域正在见证锂二次电池作为用于这些设备的电源的实际和广泛所谓使用。除此之外，在机动车领域，电气机动车的发展由于环境问题和资源问题而加速。锂二次电池也被考虑作为电气机动车的电源。

锂二次电池的正电极层一般包含：正极活性材料(例如LiCoO₂)，其存储和释放锂离子；导电材料(例如碳黑)，用于改进导电性。从能量密度观点看来，将导电材料添加到正极活性材料相对减小了电极活性材料的含量，因此不是优选的。然而，由于LiCoO₂等正极活性材料常常导电性较低，必须添加导电材料以便确保好的充电/放电特性。

因此，在相关技术中，广泛使用正极活性材料和导电材料均匀散布的正电极层。然而，在这样的锂二次电池中，由于正电极活性材料和导电材料仅仅是均匀散布的，难以获得最优的导电性。

关于这一点，例如，日本专利No.3477981公开了一种具有这样的电极层的非水电解质二次电池：其具有浓度梯度，在集电体附近，电极活性材料中导电材料的浓度高于远离集电体的位置的电极活性材料中的导电材料的浓度。在这种非水电解质二次电池中，由于导电材料被分布为在合适的部分以合适的量存在，存在能够降低所用导电材料量并相对增大所用电极活性材料量的优点。

然而，如果像日本专利No.3477981中那样使电极层中导电材料的浓度在集电体侧高而且在相反侧低，产生电极活性材料利用率变得不一致的问题。一般而言，电极层的电子电阻在远离集电体的位置高。然而，在具有如上所述的导电材料浓度梯度的电极层中，导电材料在远离集电体的位置的浓度低。因此，电极层厚度方向上导电性的不均匀变得严重。因此，例如，如果进行高速率(rate)充电/放电，发生这样的现象：仅仅使用了在集电体附近存在的电极活性材料，而在远离集电体的位置上存在的电极活性材料很少被使用。因此，存在不能实现充分的能量密度的问题。除此之外，由于仅仅使用了在集电体附近的电极活性材料，电极活性材料局部劣化，带来周期(cycle)特性低下的问题。

发明内容

本发明提供了一种在速率特性和周期特性上优越的电极体，并提供了一种使用该电极体的锂二次电池。

根据本发明第一实施形态的电极体具有：集电体；在集电体上形成并包含电极活性材料和导电材料的电极层，电极层的集电体侧表面上导电材料的浓度低于与集电体侧表面相反的相反侧表面上的导电材料的浓度。

根据本发明，由于电极层中导电材料的浓度在集电体侧表面低并在相反侧表面高，导电性将在电极层的厚度方向上一致。由于这种构造，例如，即使在进行高速率充电/放电的情况下，整个电极层的电极活性材料可被均匀地使用，并能得到优越的速率特性。

电极层的集电体侧表面可以为电极层的这样的区域：其从集电体起占电极层厚度方向的30％，电极层的相反侧表面可以为电极层的这样的区域：其从电极层的远离集电体侧表面的相反侧表面起占电极层的厚度方向的30％。

电极层相反侧表面和电极层集电体侧表面之间的导电材料的浓度差可在0.1wt％到30wt％的范围内。

另外，电极层相反侧表面和电极层集电体侧表面之间的导电材料的浓度差可以在0.5wt％到5wt％的范围内。

集电体侧表面上的导电材料的浓度可以在0.1wt％到30wt％的范围内。

另外，集电体侧表面上的导电材料的浓度可以在0.5wt％到5wt％的范围内。

除此之外，相反侧表面上的导电材料的浓度可以在0.1wt％到30wt％的范围内，或者也可以在0.5wt％到5wt％的范围内。

除此之外，电极活性材料相对于电极层的含量在60wt％到97wt％的范围内，或者也可以相对于电极层在90wt％到97wt％的范围内。

电极层中活性材料的浓度可以从集电体开始在电极层厚度方向上以阶梯的方式增大。

电极层可通过层叠在导电材料浓度上彼此不同的多个构成电极层的层来形成。

另外，所述多个构成电极层的层可通过在集电体上依次涂覆在导电材料浓度上不同的多种膏剂来形成。

电极层中导电材料的浓度可以从集电体开始在厚度方向上以连续的方式增大。

电极层可使用电极活性材料和导电材料之间的比重差来形成。

另外，电极层可通过使具有预定流动性的包含电极活性材料和导电材料的膏剂静置而构成。