[发明专利]非水电解质二次电池用电极和使用该电极的非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及即使实施加压处理导电性也难以下降的非水电解质二次电池用电极、以及使用该电极的非水电解质二次电池。

背景技术

近年来，非水电解质二次电池由于具有高能量密度等原因得到广泛普及。在这种非水电解质二次电池中，利用使锂离子在正极－负极之间移动从而进行充放电的原理。在非水电解质二次电池中，作为正极活性物质，作为锂金属氧化物的钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂系等已经实用化或者力争实现商品化。作为负极活性物质，使用石墨等碳材料。并且，将在这些正极活性物质和负极活性物质中加入有导电剂和粘接剂的电极混合材料载持在铝箔或铜箔这样的金属箔的集电体上，构成正极或者负极。

由于电池容量依赖于活性物质的量，因此，通过在集电体上载持尽可能多的活性物质，能够实现电池的高容量化。在集电体使用铝箔或铜箔这样的金属箔的情况下，金属箔为二维结构，所载持的活性物质量少，在这一点上比多孔体差。因此，为了增加电极中载持的活性物质量，也可以考虑将发泡体或无纺布状等三维多孔体用于集电体。例如，在专利文献1中记载了一种由三维多孔体构成的集电体，该三维多孔体由树脂制的无纺布和形成于该无纺布表面的导电层、以及使用在非水系溶剂中溶解有铝盐的浴液而在该导电层的表面形成的铝电解电镀层构成。另外，专利文献2中记载了一种对无纺布状镍实施铬化处理、铬含有率为25质量％以上的无纺布状镍铬多孔集电体。

但是，这些集电体具有耐氧化性和耐电解液性，使多孔度提高，因而用于提供适合于工业生产、并且即使卷绕电极组也不会发生短路故障的正极以及电池，利用这种表现为三维网状体的纤维状的构造体，在反复充放电时稳固地保持反复膨胀收缩的活性物质方面不能令人满意。

另外，作为多孔金属的制造方法，已知：在熔融的金属中混合氢化钛等发泡剂，在包含所产生的气体的状态下使其凝固的熔液发泡法(专利文献3)；和将金属粉末与氯化钠等间隔材料混合、进行压缩成型，之后将金属粉末通电加热，除去间隔材料的间隔法(专利文献4)等。

但是，能够利用专利文献3制作的多孔铝为孔彼此独立的闭孔型，不能填充活性物质或浸入电解液，因此，无法作为电极使用。另外，能够利用专利文献4中所记载的间隔法制作的多孔铝中所形成的孔，其周围被烧结的金属粉末包围，因此是适合于稳固地保持活性物质的结构，但是，在利用通过放电等离子体烧结(SPS)的方法时需要大电流，因此，尺寸受到限制，难以制造实用的多孔金属。另外，在具有这种结构的孔的多孔铝中，在孔内存在活性物质等填充物的状态下进行加压处理时，孔壁因填充物而受到损伤，存在多孔铝的电导率下降的问题。另外，在专利文献5中还记载了一种非水电解质电池用集电体，采用气相法等在具有连通孔的树脂体表面形成铝合金层，将树脂体热分解，由此在除去了树脂体的中空丝状的铝多孔体中填充有活性物质。但是，在这种集电体中，填充活性物质只是以中空丝状柱为芯的方式被保持，存在活性物质容易从铝多孔体脱落的问题。此外，这种铝多孔体如图4所示，中空丝状以外的空间部分不介由壁地形成三维一体扩张的连通孔。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010－9905号公报

专利文献2：日本特开2009－176517号公报

专利文献3：日本特开平11-302765号公报

专利文献4：日本特开2004-156092号公报

专利文献5：日本特开2011-249260号公报

发明内容

发明所要解决的课题

发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种不会因加压处理时活性物质损伤多孔铝壁而引起电极的导电性下降的非水电解质二次电池用电极、以及使用该电极的非水电解质二次电池。

用于解决课题的手段

为了解决现有技术的问题，本发明的发明人进行了深入研究，结果发现：将非水电解质二次电池用电极构成为与现有的多孔金属构造不同的多孔铝集电体和填充在其孔内的电极混合材料，在多孔铝集电体的孔中填充包含活性物质的电极混合材料，由此能够在孔内载持活性物质防止脱落。并且还发现通过活性物质的粒径da与多孔铝的孔径dp满足da/dp≤0.10，在加压处理时活性物质不会损伤多孔铝壁，因而能够防止电极的导电性下降，结果，能够通过电极容量的增加来实现电池特性的提高。