[发明专利]锂离子二次电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池的制造方法。特别地，本发明涉及通过如下制造锂离子二次电池的方法：在用于正电极或负电极的集电体上进行图案化（pattern）涂布，然后在其上层叠包括活性材料的混合物颗粒。

背景技术

近来，混合动力汽车和电动汽车的增长的普及增加了对于用作它们的驱动电源的锂离子二次电池的需要，并且相应地，产生了对于这种电池的增加的生产效率、减小的尺寸以及增加的容量的需要。通过缠绕正电极片和负电极片使得隔离物（separator）夹置在二者之间、将所得到的电极体插入外壳、倒入电解质溶液以及密封所述外壳，来制造锂离子二次电池。通过将活性材料和粘合剂（binder）揉入溶剂中获得浆状膏、以薄膜形式将所述膏施加在诸如铝箔或铜箔的集电体的表面上、并且然后执行干燥和按压制造而成的涂布电极通常被认为是锂离子二次电池的电极（正电极和负电极）。然而，在常规涂布电极中，在干燥过程中来自溶剂的热对流趋于引起迁移，在该迁移中，在以薄膜形式施加的膏中活性材料和粘合剂变得分离（detached）并且粘合剂偏析到所述膜的上侧。在活性材料和粘合剂分离的情况下，在充电和放电期间活性材料的膨胀-收缩之后活性材料能够容易地从所述隔离物剥离，由此缩短了电极使用寿命。此外，在粘合剂偏析到所述膜上侧的情况下，不太可能在电极中形成使得锂离子被输运通过电解质溶液的导电路径。所产生的问题是常规涂布电极不能完全满足锂离子二次电池的尺寸减小和容量增大的需求。因此，日本专利申请公开No.2004-79370（JP-2004-79370A）公开了一种技术（所谓的两层涂布方法），该技术在集电体表面上施加主要包含粘合剂的第一层并且然后在其上施加包含活性材料和粘合剂的第二层，其中第一层展示出高于第二层的粘合强度的粘合强度（所谓的两层涂布方法）。

然而，与JP-2004-79370A中公开的技术相关联的问题是第一层和第二层需要分开的干燥工艺，由此干燥设备的尺寸增大并且生产效率降低。此外，由于使用了将活性材料、粘合剂等揉入溶剂中、施加所得到的膏以及然后在干燥工艺中蒸发溶剂的方法，浪费了蒸发的溶剂本身以及干燥能量。

发明内容

发明人研究了制造锂离子二次电池的新颖方法，通过该方法：在集电体表面上薄薄地施加其中粘合剂分散在溶剂中的粘合剂溶液，在其上沉积至少包含活性材料和粘合剂的粉末成分，以及加热并且用辊按压位于集电体上的粘合剂溶液和粉末成分的沉积层。使用该制造方法，大规模的干燥工艺变得不必要，生产效率提高，并且可以降低溶剂和干燥能量的成本。

然而，在上述用于制造锂离子二次电池的新颖方法中，在整个集电体表面上施加粘合剂溶液。因此，即使在加热和按压在涂布的粘合剂上馈给的包含活性材料和粘合剂的粉末成分（粉末状混合物）的沉积层时，施加在集电体表面上的粘合剂也保持为集电体与活性材料之间的绝缘薄膜，并且在垂直于电极片表面的方向上的电阻（下文中特别地称为“穿透电阻（penetration resistance）”，在低温环境下测量的单元（cell）的反应电阻称为“低温反应电阻”）增加。

本发明提供了锂离子二次电池的制造方法，该方法具有高生产效率并且可以减小电极的穿透电阻，同时保持集电体和活性材料的高剥离强度。

本发明的第一方面涉及一种具有电极的锂离子二次电池的制造方法，在所述电极中，混合物层通过第二粘合剂而被形成在集电体上，所述混合物层包含第一粘合剂以及正电极活性材料或负电极活性材料。该制造方法包括：在所述集电体的表面上进行包含所述第二粘合剂的粘合剂涂布液的图案化涂布，以规则地形成粘合剂涂布部分和未涂布部分；以及在所述粘合剂涂布部分和所述未涂布部分上馈送混合物颗粒的粉末并且在所述集电体上形成所述混合物层，所述混合物颗粒包含所述第一粘合剂以及所述正电极活性材料或所述负电极活性材料。

使用上述方法，通过在集电体表面上执行粘合剂涂布液的图案化涂布，规则地形成粘合剂涂布部分和未涂布部分。因此，被施加了第二粘合剂的涂布部分以及未被施加第二粘合剂的未涂布部分规则地形成在集电体表面上。此处所称的图案化涂布表示以诸如点或柱的特定图案形状在基材上执行涂布液的涂布的工艺。因此，由于第二粘合剂被规则地施加在集电体表面上，可以使得被馈送于其上的混合物颗粒的粉末在集电体上形成层。因此，由于第二粘合剂被部分地施加于集电体表面上，所以被馈送到第二粘合剂上的混合物颗粒可以与集电体接合。