[发明专利]电极合剂层和电池

说明书

本发明提供一种电极合剂层和电池，该电极合剂层使用碳纳米管的成型体且能够减小内部电阻。电极合剂层具有：活性物质、以及由紧贴于活性物质的表面上的碳纳米管构成的导电体，碳纳米管的根数密度为4根/μm以上。根数密度被定义为下述值：在电极合剂层表面的扫描式电子显微镜像中，以纵横分别为0.3μm的间隔设定测定线，测量紧贴于所述活性物质的表面上且横切该测定线的该碳纳米管的总根数，将碳纳米管的总根数除以该活性物质表面的该测定线的总计长度而得到的值。

技术领域

本发明涉及电极合剂层和电池。

背景技术

近年来，人们对将碳纳米管的成型体用于电极的课题进行了研究。作为这样的电极，已知例如在包含碳纳米管的成型体的三维纤维复合体的三维空隙中容纳微颗粒状的活性物质的电极兼集电器(例如，参照日本特开2016-31922号公报)。

所述三维纤维复合体是将多个碳纳米管交叉集合而成的三维碳纳米管纤维束骨架以及由碳纳米管形成的导电体一体化而被构成。此外，所述电极兼集电器中，所述活性物质紧贴并附载于所述三维碳纳米管纤维束骨架、或所述由碳纳米管构成的导电体上。

然而，将日本特开2016-31922号公报记载的所述电极兼集电器作为电极合剂层而粘结于另外的集电器上而构成的电极与由活性物质、导电体和粘结剂构成的常规的电极合剂层粘结于集电器上而构成的电极相比，存在内部电阻变高的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种使用碳纳米管的成型体且能够减小内部电阻的电极合剂层。

为了实现上述目的，本发明的电极合剂层的特征在于，具有：活性物质、以及由紧贴于该活性物质的表面上的碳纳米管构成的导电体，紧贴于该活性物质的表面上的该碳纳米管的根数密度为4根/μm以上。

在此，紧贴于所述活性物质的表面上的碳纳米管的根数密度被定义为下述值：在所述电极合剂层表面的扫描式电子显微镜像中，以纵横分别为0.3μm的间隔设定测定线，测量紧贴于所述活性物质的表面上且横切该测定线的该碳纳米管的总根数，将该碳纳米管的总根数除以该活性物质表面的该测定线的总计长度而得到的值。

在本发明的电极合剂层中，通过使紧贴于所述活性物质的表面上的碳纳米管的根数密度为4根/μm以上，该活性物质与该碳纳米管的电化学反应的反应位点增加。其结果，根据本发明的电极合剂层，在粘结于集电器上而构成电极时，与将由活性物质、导电体和粘结剂构成的电极合剂层粘结于集电器上而构成的常规的电极相比，能够减小内部电阻。

此外，本发明的电极合剂层优选还具有紧贴于所述活性物质的表面上的三维碳纳米管纤维束骨架。所述三维碳纳米管纤维束骨架为多个碳纳米管交叉集合而成。

此时，紧贴于活性物质的表面上的所述碳纳米管或所述三维碳纳米管纤维束骨架的根数密度为4根/μm以上。此外，所述碳纳米管或所述三维碳纳米管纤维束骨架的根数密度被定义为下述值：在所述电极合剂层表面的扫描式电子显微镜像中，以纵横分别为0.3μm的间隔设定测定线，测量紧贴于所述活性物质的表面上且横切所述测定线的所述碳纳米管或所述三维碳纳米管纤维束骨架的总根数，将该碳纳米管或该三维碳纳米管纤维束骨架的总根数除以所述活性物质表面的该测定线的总计长度而得到的值。

在本发明的电极合剂层中，所述碳纳米管或所述三维碳纳米管纤维束骨架优选具备0.8nm～2.2μm范围的直径。

在使用碳纳米管的成型体的电极合剂层中，为了增加电化学反应的反应位点，优选紧贴于所述活性物质表面上的所述碳纳米管或所述三维碳纳米管纤维束骨架的直径尽可能细。然而，在想要使所述碳纳米管的直径低于0.8nm时，则难以实现该碳纳米管自身的合成，或者收获率显著降低。

此外，所述三维碳纳米管纤维束骨架的直径大于2.2μm时，将本发明的电极合剂层粘结于集电器上来构成电极时，无法充分地减小内部电阻。