[发明专利]电池用活性物质及其制造方法

说明书

本申请是申请号为02818298.7(国际申请号为PCT/JP02/09408)、申请日为2002年9月13日、发明名称为“电池用活性物质及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及将活性物质做成颗粒状、板状、棒状等进行充填的，使用于作为电池能够充放电的三维电池的电池用活性物质及其制造方法，还涉及能够改善颗粒状活性物质的处理性能，同时提高活性物质颗粒之间的接触性能，使电池的性能得到提高的电池用活性物质成型体及其制造方法，以及能够提高活性物质的亲水性，使其改善与电解液的亲合性，提高电池性能的电池用活性物质及提高该活性物质的亲水性的方法，还涉及在事前提高活性物质的活性，在电池组装后能够立即发挥高性能的电池用活性物质及该活性物质的活化方法。

背景技术

本发明涉及三维电池，而本发明想要解决的课题，在与已有技术的关系上可以分为下面所述的4个课题。

第1课题是提供能够作为三维电池的活性物质合适地使用的导电性优异的电池用活性物质及其制造方法；第2课题是提供能够提高充填这样的活性物质的充电层的松密度的电池用活性物质成型体及其制造方法；第3课题是提供能够提高这样的活性物质的亲水性以提高电池性能的电池用活性物质及该活性物质的亲水化方法；第4课题是提供在使用那样的活性物质的情况下，在电池组装后能够立即发挥高电池性能的电池用活性物质及该活性物质的活化方法。下面依序将第1～第4课题与已有技术进行比较并说明如下。

1.已有技术与第1课题

日本专利第3051401号公报揭示了活性物质做成粉末或颗粒构成的所谓三维电池。又，国际公开号WO00/59062号的论文中揭示了层叠的三维电池。

又，作为可充电电池，已知例如有使用氢氧化镍作为正极活性物质、使用吸氢合金作为负极活性物质的镍氢二次电池等。能够充电的电池中，作为负极活性物质使用的吸氢合金等金属由于具有导电性，只将其充填就能够使用。但是，作为正极活性物质使用的氢氧化镍没有导电性，因此如果就这样使用，则不能够导电，不能够构成电池。

因此，找了赋予导电性于氢氧化镍那样的正极活性物质的各种办法，但是通常是添加导电性材料使用。具体地说，把导电性材料赋予活性物质，充填于金属毛毡，薄薄地压密，缩小活性物质与集电金属之间的距离，而且加强接触。例如，如下所述实施。

在氢氧化镍中添加导电性的氢氧化钴、碳素颗粒等导电性材料，再添加PVA(聚乙烯醇)等粘结剂，用水、碱性溶液使其形成糊浆状，为了进一步提高其导电性，使其充填含浸于金属镍的多孔质毛毡中使用。又，为了确保活性物质与集电体的接触，以二维的平面结构对应。充填的活性物质，在碱性液体中从镍多孔体剥离或脱落下来，与多孔体的接触不够充分，为此做成与导体叠层的结构，或进行卷绕等加工，形成密压状态，维持导电性和形状。

如上所述赋予导电性的正极活性物质，因为将薄的活性物质充填物与集电体叠层，为了提高容量，有必要增加其面积，将大面积的材料叠层加工是困难的，因此以单个电池实现等级的提高是困难的。因此，为了做成大型电池，通常是增加电池的个数，因就提高了电池的价格。而且，如上所述制作的活性物质或发生剥离，或不能够保持形状，因此不能够作为将颗粒状的活性物质充填于电极室内的方式的，容易提高等级的三维电池用的活性物质使用。

如上所述，在镍氢电池中，没有导电性的正极物质通过添加碳素微粉末等导电性填料并添加PVA(聚乙烯醇)作为粘接剂，使其充填含浸于多孔镍毛毡中，以得到导电性。但是，即使是将添加导电性填料的活性物质利用PVA这样的通常的粘接剂成型、固化，如果将其浸渍于溶解电解质的碱溶液中，则PVA将发生溶解、分解，不能够保持其形状，活性物质的成型体就会被破坏，不能够维持导电性，因此作为电池用的活性物质就存在问题。

又，不把将水溶性PVA作为粘接剂添加于氢氧化镍的混合物充填于多孔镍毛毡，不使用多孔镍，使用不溶解于水的树脂只使活性物质成型的情况下，不具备导电性，不能够充放电。

又，如同以往那样，使多孔镍毛毡中含浸用氢氧化镍、导电性介质及PVA等粘接剂做成浆液的活性物质混合物，能够制作具有导电性的活性物质的薄片。但是，如果要在多孔镍毛毡中以高充填密度充填活性物质混合物，则太厚的毛毡不能够充填，例如对1.3mm的毛毡进行充填、加压，使其成为0.5mm左右的薄片，将活性物质和导电性介质加压使其附着在多孔镍毛毡上。将该薄片切成小块，能够做成具有导电性的颗粒状和小方垫状活性物质。