[发明专利]锂离子二次电池用电极的制造方法和制造装置、以及锂离子二次电池用电极

说明书

技术领域

本发明涉及一种适于锂离子二次电池的电池用电极的结构及其制造技术。

背景技术

在锂离子二次电池用电极中，特别是作为负极，从放电电位和能量密度等物性值考虑，例如将石墨等碳材料作为活性物质使用的负极得到了实用化。并且，近年来，正在研究以每单位质量、每单位体积的充放电容量比碳材料还大的例如硅或硅化合物作为活性物质材料加以使用的技术。但是，由于硅系活性物质在锂离子的吸留/释放过程中的体积变化大，特别是在二次电池的用途中使用寿命（循环特性）显著缩短，因此，迄今为止还未实现实用化。

作为使用了硅系活性物质的二次电池的构成例，例如有专利文献1中所记载的构成。在专利文献1中记载有如下构成：在作为集电体发挥功能的铜箔表面，通过RF溅射（射频溅射）形成具有柱状结构的非晶硅的薄膜，以此作为负极电极。

在该专利文献1中，通过活性物质膜上形成的裂纹来缓和在充放电循环中因膨胀/收缩引起的应力，由此抑制了活性物质膜的剥离，并基于此，电极的循环特性得到改善。但是，在上述现有技术中，通过使裂纹形成于因集电体膜表面的凹凸而出现在活性物质膜上的厚度薄的部分，从而得到柱状结构。因此，所获得的活性物质膜的结构取决于成膜时的集电体膜的表面状态，存在性能的再现性和稳定性欠缺的问题。

如上所述，迄今为止，尚未确立一种采用例如在充放电循环中体积变化大的活性物质材料、即采用硅系材料来制造性能良好且稳定的电池用电极的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-038737号公报（例如0071段、图2）

发明内容

发明要解决的课题

本发明是鉴于上述状况而完成的，其目的在于，提供一种即使是采用了充放电循环中体积变化大的活性物质材料，其性能也优异且稳定的锂离子二次电池用电极，以及该锂离子二次电池用电极的制造技术。

解决课题的方法

根据本发明的一实施方式，提供一种锂离子二次电池用电极的制造方法，包括：将沿着规定的排列方向以列状配置有多个喷出口的喷嘴体和作为集电体发挥功能的基材，以前述各个喷出口分别接近前述基材的表面并与该基材的表面相对置的状态进行配置的工序；以及，在从前述各个喷出口喷出含有作为活性物质材料的硅或硅化合物的粒子的涂布液的同时，相对于前述基材，使前述喷嘴体沿着前述基材表面向与前述喷出口的排列方向交叉的方向进行相对移动，从而在前述基材表面形成具有相互隔离并且从前述基材表面突出的多条线的条纹状活性物质图案的工序。

另外，根据本发明的一实施方式，提供一种锂离子二次电池用电极，其具有：作为集电体发挥功能的基材；以及，在前述基材表面形成的条纹状活性物质图案，所述活性物质图案含有作为活性物质材料的硅或硅化合物，并且具有相互隔离并从前述基材表面突出的多条线。

另外，根据发明的一实施方式，提供一种锂离子二次电池用电极的制造装置，包括：喷嘴体，该喷嘴体沿着规定的排列方向以列状配置有多个喷出口，并且从所述各个喷出口连续喷出含有作为活性物质材料的硅或硅化合物的粒子的涂布液；保持装置，该保持装置使作为集电体发挥功能的基材保持在所述各个喷出口接近所述基材表面并与该基材表面相对置的状态；以及，移动装置，该移动装置使所述喷嘴体和所述基材相对地进行移动，以使所述喷出口沿着所述基材表面移动。

基于如此构成的本发明，多个活性物质图案之间的间隙具有接纳因充电引起暂时膨胀的活性物质的功能。因此，能够缓和因膨胀/收缩的循环施加于活性物质的应力，能够抑制成为容量降低原因的活性物质图案的损坏，并能够构成充放电循环特性优良且使用寿命长的电池用电极。并且，通过使用硅或硅化合物作为活性物质，能够获得高充放电容量，并且还能够有效抑制因充放电循环中的活性物质的膨胀/收缩引起的活性物质图案的损坏，从而能够获得充放电循环特性优良的锂离子二次电池用电极。

另外，本发明的锂离子二次电池用电极的制造方法，包括：将沿着规定的排列方向以列状配置有多个喷出口的喷嘴体和作为集电体发挥功能的基材，以前述各个喷出口分别接近前述基材的表面并与该基材的表面相对置的状态进行配置的工序；以及，在从前述各个喷出口喷出含有活性物质材料的涂布液的同时，相对于前述基材，使前述喷嘴体沿着前述基材表面向与前述喷出口的排列方向交叉的方向进行相对移动，从而在前述基材表面形成具有相互隔离并且从前述基材表面突出的多条线的条纹状活性物质图案的工序。