[发明专利]非水电解液二次电池用电极板、非水电解液二次电池用电极板的制备方法及非水电解液二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池等非水电解液二次电池所使用的电极板、上述电极板的制备方法以及非水电解液二次电池。

背景技术

锂离子二次电池所代表的非水电解液二次电池由于具有高能量密度、高电压，而且无充放电时的记忆效应(若在完全放电前进行电池的充电，则电池容量逐渐减少的现象)，所以被用于便携机械和大型机械等各种领域。另外，近年来二次电池在电动汽车、混合动力汽车以及电动工具等需要高输出功率特性的领域的使用备受关注。

上述非水电解液二次电池通常由正极、负极、隔板和有机电解液构成。作为上述正极和负极，多使用具备在金属箔等集电体的表面涂布电极活性物质层形成溶液而成的电极活性物质层的电极。

将上述电极活性物质层形成溶液通过如下方法配制成泥浆状：在有机溶剂中捏合和/或分散可放电的活性物质、粘结材料和导电材料(其中，当活性物质也发挥导电效果时，存在省略导电材料的情况)、以及所需要的其它材料。然后，采用例如JP2006-310010A的说明书的段落0019～0026或JP2006-107750A的权利要求1和说明书的段落0051～0055所公开的常规制备方法，如下操作，使用上述电极活性物质层形成溶液制作电极板。首先，将电极活性物质层形成溶液涂布于集电体表面。接着，通过将涂布于集电体表面的电极活性物质层形成溶液干燥，在集电体上形成涂膜。然后，通过挤压由涂膜来形成电极活性物质层，制得具有电极活性物质层的电极板。

需说明的是，电极活性物质层形成溶液所含有的活性物质为分散于上述溶液中的粒子状化合物，仅凭涂布于集电体表面难以固着于上述集电体表面。因此，即使将不含粘结材料的电极活性物质层形成溶液涂布于集电体后干燥形成涂膜，上述涂膜仍容易从集电体剥离。即，电极活性物质通过粘结材料粘结的同时固着于集电体表面，形成电极活性物质层。因此，粘结材料实质上是必需成分。

另一方面，上述导电材料为确保电极活性物质层中的各种活性物质和集电体的电子传导性良好，降低电极活性物质层本身的体积电阻系数而使用。

如上所述，近年来特别是面向电动汽车、混合动力汽车以及电动工具等需要高输出功率的领域，开展了大容量二次电池的开发。另外，即使是移动电话等比较小型的装置中所使用的二次电池，由于装置具有多功能化的趋势，所以不仅对容量，对高输出功率特性和高速充放电特性也有期待。与之相对的是，为在二次电池中实现高输出功率和高速充放电，需要降低电池的阻抗。这是由于阻抗高的电池在高输出功率放电时和高速充电时具有无法充分利用其容量等的问题。

降低电极板的阻抗对于降低二次电池的阻抗而言是有效的。到目前为止，已研究出了使形成电极板的电极活性物质层薄膜化、电极面积扩大的方法。另外，与水系电解液相比，通常锂离子二次电池所使用的非水电解液的电阻较高。因此，从开发之初，与铅蓄电池等其它电池相比，在锂离子二次电池中，开发了如下方式：使用薄且面积大的电极，且缩短正极和负极的极板间距离。

但是，若考虑到电极活性物质层中还存在活性物质以外的成分，则使层厚度变薄也有限度。实质上电极活性物质层的厚度下限至少为数十μm水平。

发明内容

本发明鉴于上述现状而完成，其目的在于实现可高输出功率充放电的非水电解液二次电池。

本发明人着眼于作为物理上难以实现电极活性物质层薄膜化的因素之一的电极活性物质层中粘结材料的存在。如上所述，到目前为止，粘结材料实质上是作为电极活性物质层的必需成分使用的，由于粘结材料的存在，电极活性物质层的体积增加，造成物理上电极活性物质层的厚度增加。另外，本发明人发现，由于活性物质间存在粘结材料，所以存在离子和电子的移动距离变长的问题和电极活性物质层中的电解液的渗透性降低、且上述电解液和活性物质间的接触面积减小的问题。因此，本发明人认为产生上述问题的粘结材料对于电极板的高输出功率化而言是负面因素之一。

即，本发明人认为通过提供可高输出功率充放电的非水电解液二次电池用电极板以及具备如下电极活性物质层的集电体的制备方法，能够实现可高输出功率充放电的非水电解液二次电池，上述电极板具备不依赖于粘结材料的存在而构成的电极活性物质层，上述电极活性物质层即使不使用粘结材料，但通过活性物质良好地接合于集电体表面使电极活性物质层固着于集电体表面且难以剥离。