[发明专利]电极和电极制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及作为电池(例如锂离子电池)的构成要素使用的电极和其制造方法。

另外，本申请基于2008年1月23日提出的日本专利申请第2008-013095号要求优先权，将该申请的所有内容作为参考引入到本说明书中。

背景技术

现已知将可释放发挥电荷载体功能的化学物质的材料保持在集电体上而构成的电极。作为这种电极的一例，可以列举出将可可逆吸藏和释放该化学物质的材料(活性物质)保持在金属制集电体上而构成的二次电池用电极。这种电极优选作为组建锂离子电池的正极或负极使用，所述锂离子电池通过使锂离子在该电极与对电极之间存在的电解质(典型的是非水电解质)中来回穿梭来进行充放电。作为将活性物质保持在集电体上的代表性方法，可以列举出将该活性物质的粉末分散在溶剂中的糊剂或浆料状的组合物(活性物质组合物)施予给电极集电体上从而形成活性物质主体的层(活性物质层)的方法。作为该方法使用的活性物质组合物，从减轻环境负担、降低材料费用、简化设备、减少废弃物、提高操作性方面考虑，优选构成上述介质(活性物质粉末等的分散介质)的溶剂是水系溶剂的水系活性物质组合物。

但根据活性物质的内容不同，有时使用水系组合物会存在电池容量降低或初期内部电阻增大，导致放电特性降低的问题。这可归因于糊剂所含的活性物质与水反应的缘故。例如在作为正极活性物质使用锂镍系氧化物等锂过渡金属氧化物(指的是含有锂和一种或两种以上的过渡金属元素作为构成金属元素的氧化物。下文也相同。)时，在分散在水系溶剂中的正极活性物质的表面上发生质子与锂离子的交换反应，结果水系活性物质组合物的pH值变高(即碱性)。在将这种高pH值的水系活性物质组合物施予给正极集电体(例如铝制)时，有时容易在该集电体的表面生成显示高电阻性的化合物(例如氧化物、氢氧化物)。这种高电阻性化合物的生成会成为电池的初期内部电阻增加的重要原因(甚至是妨碍高输出化的重要原因)。

基于这一点，专利文献1记载了下述技术：在集电体的表面设置含有有机溶剂可溶性聚合物(粘合材料)和导电材料的层(导电层)，使用该层作为阻止水与集电体直接接触的阻挡层，来避免在该层上施予水系活性物质组合物形成活性物质层时生成上述高电阻性化合物的现象。

专利文献1：日本专利申请公开第2006-4739号公报

发明内容

其中，上述阻挡层要求具有耐水性(阻止水与集电体直接接触，防止上述高电阻性化合物生成的性能)和导电性(换而言之，使活性物质层和集电体层之间的电阻不过度升高)。但通常这两特性具有博弈关系。例如在阻挡层中的导电材料的含有比例变多时，有利于提高具有该阻挡层的电极的导电性，但由于上述比例单纯变多，粘合材料的含有比例相对变少，所以往往阻挡层的耐水性降低。反之，当为了提高阻挡层的耐水性而提高粘合材料的含有比例时，往往导电材料的含有比例相对变少，导电性降低。

因此，本发明的目的在于，提供一种使用水系活性物质组合物制造的稳定发挥高性能的电极，其可以以更高水平解决在使用水系活性物质组合物制造电极(例如锂离子电池用正极)时的问题。本发明的另一目的在于提供使用水系活性物质组合物制造高性能电极的方法。另外，本发明的目的在于提供使用这种电极组建的锂离子电池、其它电池以及具有该电池的车辆。

本发明提供了将以电极活性物质为主成分的活性物质层保持在金属制的集电体上的电极(例如锂离子电池用正极)。在上述集电体的表面上设置了含有导电材料和非水溶性聚合物材料的阻挡层。上述导电材料至少含有具有规定平均粒径(指构成该粉末的粒子的平均粒径。下文中也同样。)的第一导电粉末和平均粒径比该第一导电粉末大的第二导电粉末。优选上述阻挡层中的上述第一导电粉末的含有比例比上述第二导电粉末的含有比例多。

这种构成的电极，通过使相对较小粒径的第一导电粉末和相对较大粒径的第二导电粉末混合存在(并用)，与作为导电材料单纯仅使用第一导电粉末的情况相比，可以抑制随着该导电材料的含量增加而产生的耐水性的降低。即可以在抑制耐水性降低的情况下提高阻挡层的导电性。因此，可以提供在保持阻挡层的高耐水性(例如即使是在使用水系活性物质组合物形成活性物质层的情况中，耐水性也可以实用上充分防止上述高电阻性化合物的生成)的情况下改善该阻挡层的导电性(甚至是活性物质层-集电体间的导电性)的、高性能电极。具有这种电极的电池可以性能更高(例如高输出)。

另外，本说明书中的“电池”指可输出电能的蓄电装置，包括二次电池(锂离子电池、金属锂二次电池、镍氢电池、镍镉电池等所谓的蓄电池以及双电层电容器等蓄电元件。)和一次电池。