[发明专利]多孔绝缘层用组合物、非水电解液可再充电电池用电极、可再充电电池和该电极的制造方法

说明书

公开了用于形成用于抑制电极的活性物质层的层厚度增加的多孔绝缘层的组合物、用于制造用于非水电解液可再充电电池的电极的方法，以及根据该方法制造的用于非水电解液可再充电电池的电极和包括该电极的非水电解液可再充电电池。根据本公开的用于形成多孔绝缘层的组合物是一种用于在设置在集流体的主表面上的活性物质层上形成多孔绝缘层的组合物，其中活性物质层至少包括能够电化学嵌入和脱嵌锂离子的活性物质和活性物质层粘合剂，用于形成多孔绝缘层的组合物包括包含有机溶剂的溶剂和绝缘无机颗粒，并且活性物质层粘合剂和有机溶剂的汉森溶解度参数之间的距离大于或等于约8.0(MPa)^1/2。

技术领域

本公开涉及用于形成多孔绝缘层的组合物、用于非水电解液可再充电电池的电极、以及用于制造非水电解液可再充电电池和用于非水电解液可再充电电池的电极的方法。

背景技术

非水电解液可再充电电池需要具有相对高的能量密度，并且同时确保安全性。应这一要求，使用例如，在由于电池内部短路等引起的异常过热期间通过熔化闭合隔板的孔来增加电池内阻的关机功能。另外，除了通过隔板的关机功能以外，已经提出了通过在电极的表面上直接形成多孔绝缘层而防止内部短路的方法(例如，日本专利特开公布号2008-226566)。

可例如如下制造包括该耐热绝缘层的电极。首先，将作为水性料浆的包含活性物质的糊剂涂覆在集流体上，然后干燥并压缩以形成活性物质层。在活性物质层上，涂覆用于多孔绝缘层的料浆，并且干燥而形成多孔绝缘层。

发明内容

一般而言，当用于多孔绝缘层的料浆涂覆在活性物质层上时，料浆中包括的溶剂可使活性物质层膨胀，并且因此降低了活性物质层的密度。换句话说，因为活性物质层在压缩之后具有孔，所以当涂覆料浆时，料浆的一部分液体组分渗透到活性物质层中。渗透的液体组分影响活性物质层的组成材料。压缩之后，电极具有残余应力，但是渗透的液体组分影响活性物质层的组成材料的性质，比如弹性等，并因此破坏了残余应力的平衡，并且部分造成残余变形，以及因此增加了活性物质层的厚度。当活性物质层的厚度增加大于设计厚度时，将电池设备插入外壳中时可能存在问题。当活性物质层由多个层组成时，每个层可表现出小的厚度增加，但是因为电池设备通常为通过堆叠多个电极和隔板而形成的堆叠结构，或通过缠绕长的电极而形成的螺旋缠绕的配件，所以多个活性物质层的总的层厚度增加可能造成增加电池设备的总厚度的问题。

当活性物质层用较大的压力压缩以便制造高能量密度的非水电解液可再充电电池时，该问题可能更严重。换句话说，当活性物质层的设计电极密度(填充率)低时，在电极的压缩之前，由于考虑了形成多孔绝缘层之后电极的厚度增加，活性物质层的设计电极密度可设置为高，但是由于设计电极密度根据非水电解液可再充电电池的最近更高的能量密度而变得更高，因此电极可能不能被压缩至比活性物质层的设计电极密度更高的电极密度。另外，响应于对于具有长循环寿命的电池的需求，当例如非定向石墨颗粒用作负极活性物质时，在电极的压缩期间，需要施加更高的压力。由于压缩的电极具有大的残余应力和变形，因此在料浆的涂覆和干燥期间，活性物质层的厚度增加问题越来越引起人们注意，并且因此可发展为不能将电极装载至非水电解液可再充电电池的外壳中等的生产问题。

在本公开中，提供了用于形成能够抑制电极的活性物质层的层厚度增加的多孔绝缘层的组合物和用于制造用于非水电解液可再充电电池的电极的方法。

提供了通过该方法制造的用于非水电解液可再充电电池的电极以及非水电解液可再充电电池。

根据实施方式，在用于形成活性物质层上的多孔绝缘层的组合物中，所述活性物质层设置在集流体的主表面上，活性物质层包括能够电化学嵌入和脱嵌锂离子的活性物质和活性物质层粘合剂，用于形成多孔绝缘层的组合物包括包含有机溶剂的溶剂和绝缘无机颗粒，并且活性物质层粘合剂和有机溶剂的汉森(Hansen)溶解度参数之间的距离大于或等于约8.0(MPa)^1/2。可抑制由于多孔绝缘层引起的电极活性物质层的厚度增加。