[发明专利]锂离子二次电池用电极

说明书

本发明的一个目标是提供一种锂离子二次电池，其不论集电器的种类和形状如何，均具有大的充电和放电容量以及优异的循环特性。锂离子二次电池包括电极，其含有：用于保护集电器的底漆层和交联剂层，所述交联剂层含有能够交联底漆层中所含的水性粘合剂的化合物，上述底漆层和交联剂层均被设置在集电器和含有硫系活性材料的活性材料层之间。

技术领域

本发明涉及一种包含硫基活性材料的电极、含有所述电极的锂离子二次电池以及它们的制造方法。

背景技术

锂离子二次电池，作为一种非水性电解质二次电池，是一种充电和放电容量大的电池，并且是主要用于电子移动设备的电池。进一步地，锂离子二次电池用作电动车辆的电池的数量也在增加，并且其性能也被期望得到改善。

发明内容

一般而言，用作锂离子二次电池的正极的活性材料是那些包括稀有金属例如钴和镍的材料。然而，市场上可得的稀有金属数量小，以及稀有金属并不总是可以容易地获取，此外它们价格昂贵。因此，需要一种使用某种材料替代稀有金属的正极活性材料。进一步地，在氧化物系正极活性材料的例子中，正极活性材料中的氧会因过度充电而被释放，因此，有机电解溶液和集电器会被氧化和烧焦，从而可能导致着火或爆炸。

在这种情况下，人们的目光集中于使用硫作为锂离子二次电池的活性材料的技术。相比稀有金属，硫不仅可以容易地获取而且价格便宜，还能增加锂离子二次电池的充电和放电容量。例如，在使用硫作为正极活性材料的锂离子二次电池中，已知其充电和放电容量可以达到使用钴酸锂的锂离子二次电池的约六倍，而所述锂钴氧化物是普遍用于正极的材料。进一步地，硫的一个优点为例如其反应活性比氧低，因而引起着火或爆炸的风险也低。

此外，JP 2002-154815 A和JP 2015-092449 A公开了包含硫、碳材料及其类似材料的复合活性材料。通过使用这种碳-硫复合活性材料，可以抑制硫被溶出至电解溶液以及可以改善锂离子二次电池的循环特性。

使用铝(Al)箔及其类似物的铝集电器是非常有用的，因为与其他集电器相比，其价格便宜、质量轻，并且还可以改善电池的能量密度。然而，当铝箔用作电极的集电器并在集电器上涂布包含硫系活性材料的水性电极浆料时，存在一个问题，例如铝箔被氧化并形成绝缘薄膜，从而显著地降低二次电池的充电和放电容量。与此同时，在使用包含硫系活性材料的非水性电极浆料的例子中，可以解决上述问题；但是在很多硫系活性材料的例子中，如果这些材料暴露于有机溶剂例如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)时，硫会被溶出至溶剂中从而降低电极容量以及粘合剂(binder)的结合强度。因此，现在的情形是，在包含硫系活性材料和水溶性粘合剂的电极浆料中，难以使用耐酸性差的铝箔。

本发明的一个目的是提供一种锂离子二次电池，不论集电器的种类和形状如何，其均具有大的充电和放电容量和优异的循环特性。

为了解决上述问题，本申请发明人进行了大量研究，结果发现通过在集电器和含有硫系活性材料的活性材料层之间具有：用于保护集电器的底漆层，以及，含有能够交联底漆层中含有的水性粘合剂的化合物的交联剂层，可使得不论集电器的种类和形状如何，均可以产生具有大的充电和放电容量和优异的循环特性的锂离子二次电池；本申请发明人完成了本发明。

即，本发明涉及：

【1】一种电极，其包含：集电器、含有硫系活性材料的活性材料层、用于保护集电器的底漆层、和交联剂层，所述交联层含有能够交联底层中含有的水性粘合剂的化合物，其中所述底层和所述交联剂层均被设置在所述集电器和所述活性材料层之间。

【2】根据上述【1】所述的电极，其包含：集电器、含有导电助剂和水性粘合剂的底漆层、交联剂层、以及，含有硫系活性材料、导电助剂和水性粘合剂的活性材料层，所述交联剂层含有作为交联剂的能够交联底漆层中含有的水性粘合剂的化合物。