用于無水二次電池的電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于無水二次電池的電極。
【背景技術(shù)】
[0002]已知一種用以通過在集電箔上供給粉末狀粒子來形成電極的與電池電極有關(guān)的技術(shù)(例如，參見日本專利申請公報N0.2005-78943 (JP 2005-78943A))。
[0003]JP 2005-78943 A公開了一種通過對電極使用復(fù)合粒子而形成的電極。用于電極的復(fù)合粒子通過緊密地附著并一體化由電極活性物質(zhì)制成的粒子、導(dǎo)電輔助劑(也簡稱為“導(dǎo)電材料”)、和將由電極活性物質(zhì)制成的粒子與導(dǎo)電輔助劑粘合的粘合劑而制作。JP2005-78943 A中的第一實(shí)施例公開了一種通過對電極使用復(fù)合粒子而形成的電極，所述復(fù)合粒子通過使用給定的炭素材料和乙炔黑(AB)作為導(dǎo)電輔助劑來執(zhí)行粒子的復(fù)合而被制作為用于電極的?；Ｗ印?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]然而，在通過粉末成型來制作無水二次電池的正極(正極片)的情況下，如JP2005-78943 A中那樣通過僅使用低密度的乙炔黑作為導(dǎo)電材料來制作?；Ｗ哟嬖趩栴}，因?yàn)橛米鲗?dǎo)電材料的乙炔黑在粒子表面上偏析(不均勻地分布)，從而使電池電阻惡化(提尚)O
[0005]例如，在正極混合物漿體通過噴霧干燥而?；那闆r下，作為導(dǎo)電材料添加的乙炔黑由于干燥時的迀移而偏析(不均勻地分布)在?；Ｗ拥谋砻嫔?。由此，應(yīng)當(dāng)作為導(dǎo)電路徑存在于?；Ｗ觾?nèi)部的導(dǎo)電材料在?；Ｗ拥谋砻嫔掀觥＝Y(jié)果，粒化粒子內(nèi)部的導(dǎo)電材料不足，并且未獲得粒化粒子內(nèi)部的導(dǎo)電路徑，由此導(dǎo)致電極的電阻(電池電阻)提高的問題。
[0006]因此，本發(fā)明提供了一種用于無水二次電池的電極，其中通過抑制導(dǎo)電材料的不均勻分布來降低電池電阻。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面的用于無水二次電池的電極包括集電箔和設(shè)置在所述集電箔上的電極混合物層。所述電極混合物層包括被壓縮的粉末狀粒子。所述粉末狀粒子包含鋯(Zr)、鉿(Hf)、碳化鋯(ZrC)、碳化鉿(HfC)和碳化鎢(WC)中的至少一種金屬或金屬化合物作為導(dǎo)電材料。
[0008]根據(jù)第一方面，通過包含Zr、Hf、ZrC、HfC和WC中的至少一種金屬或金屬化合物作為導(dǎo)電材料，電極形成過程中發(fā)生迀移的可能性低，并且導(dǎo)電材料不均勻分布的可能性低。因而，容易確保粒子內(nèi)部的導(dǎo)電路徑，由此降低電池電阻。
[0009]在所述第一方面中，所述電極混合物層還可包含乙炔黑作為所述導(dǎo)電材料。
[0010]在上述結(jié)構(gòu)中，通過乙炔黑來確保粒子表面上的導(dǎo)電路徑，并且通過Zr、Hf、ZrC,HfC和WC中的至少一種金屬或金屬化合物來確保粒子內(nèi)部的導(dǎo)電路徑。因而，能以良好平衡的方式確保全部粒子中的導(dǎo)電路徑。
【附圖說明】
[0011]下面將參照【附圖說明】本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的特征、優(yōu)點(diǎn)及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的要素，并且其中:
[0012]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的粉末成型裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0013]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的無水二次電池(用于無水二次電池的電極)的制造方法的流程的視圖；
[0014]圖3是示出導(dǎo)電材料的耐電位性和界面電阻(接觸電阻)的比較表的視圖；
[0015]圖4是示出WC的耐電位性的曲線圖(CV(循環(huán)伏安圖)測量結(jié)果)的曲線圖；
[0016]圖5是示出導(dǎo)電材料的接觸電阻值(界面電阻)的比較的曲線圖；
[0017]圖6是示出根據(jù)第一實(shí)施例的電極結(jié)構(gòu)(包含3 %的AB和3 %的WC作為導(dǎo)電材料的電極結(jié)構(gòu))的視圖；
[0018]圖7是示出根據(jù)比較例的電極結(jié)構(gòu)(僅包含6 %的AB作為導(dǎo)電材料的電極結(jié)構(gòu))的視圖；
[0019]圖8是示出第一和第二實(shí)施例以及比較例的各評價電池中的低溫IV電阻的比較的曲線圖；以及
[0020]圖9A和圖9B是示出根據(jù)第一實(shí)施例和比較例的粒化粒子的斷面的圖像的視圖，其中圖9A是示出根據(jù)比較例的?；Ｗ拥臄嗝娴囊晥D，而圖9B是示出根據(jù)第一實(shí)施例的?；Ｗ拥臄嗝娴囊晥D。
【具體實(shí)施方式】
[0021]接下來說明本發(fā)明的一個實(shí)施方式。
[0022]首先說明作為具有根據(jù)本實(shí)施方式的用于無水二次電池的電極的無水二次電池的一個示例的鋰離子二次電池。
[0023][無水二次電池(鋰離子二次電池)]例如，鋰離子二次電池(未示出)被構(gòu)造為通過將電極體在電極體被重疊或卷繞的狀態(tài)下收納在電池收納體中而形成的圓筒形電池、矩形電池、層壓電池等等。電極體包括片狀的正極(正極片)和負(fù)極(負(fù)極片)。具體而言，該鋰離子二次電池以如下方式制造。形成為片狀的正極和負(fù)極被層疊為通過分隔件而重疊、像螺圈等一樣卷繞，由此形成電極體。然后，在電極體被收納在電池收納體中的狀態(tài)下充填電解液，并且密封電池收納體。如上所述制造的鋰離子二次電池包括具有正極、負(fù)極和分隔件的電極體以及保持電極體的電池收納體。使用無水電解液作為電解液，所述無水電解液是液態(tài)無水電解質(zhì)。
[0024]在正極(正極片)中，在集電箔上形成有電極混合物層，該電極混合物層包含諸如能夠混入/分離鋰離子的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電材料、粘合劑、增粘劑等電極材料。根據(jù)本實(shí)施方式的用于無水二次電池的電極可被用作正極(正極片)。
[0025]可使用諸如鋰過渡金屬復(fù)合氧化物的正極活性物質(zhì)作為正極活性物質(zhì)。例如，可使用LiCo02、LiN12, LiMn2O4或通過用其它元素置換LiCoO 2、LiN12, LiMn2O4的一部分而獲得的鋰過渡金屬復(fù)合氧化物作為正極活性物質(zhì)。
[0026]導(dǎo)電材料用于確保正極的導(dǎo)電性。盡管稍后說明細(xì)節(jié)，但優(yōu)選使用Zr(鋯)、Hf (鉿)、ZrC (碳化鋯)、HfC (碳化鉿)和WC (碳化鎢)中的至少一種金屬或金屬化合物作為根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電材料。除金屬或金屬化合物外，更優(yōu)選還使用乙炔黑(AB)作為導(dǎo)電材料，AB是一種炭黑。
[0027]在負(fù)極(負(fù)極片)中，在集電箔上形成有電極混合物層，該電極混合物層包含諸如能夠在充電時混入鋰離子和在放電時放出鋰離子的負(fù)極活性物質(zhì)的電極材料、粘合劑和增粘劑。
[0028]負(fù)極未被特別地限制，只要能夠使用具有在充電時混入鋰離子和在放電時放出鋰離子的特性的負(fù)極活性物質(zhì)。具有這種特性的材料的示例包括鋰金屬，以及諸如石墨和非晶質(zhì)炭的炭素材料。尤其優(yōu)選根據(jù)鋰離子的充電和放電發(fā)生較大電壓變化的炭素材料，并且更優(yōu)選使用由具有高結(jié)晶度的天然石墨或人造石墨制成的炭素材料。
[0029]粘合劑的作用是將正極活性物質(zhì)和導(dǎo)電材料的粒子以及負(fù)極活性物質(zhì)的粒子粘合并保持在一起。粘合劑還有一個作用是將這些粒子和集電箔粘合并保持在一起。這種粘合劑的示例包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SBR)、含氟樹脂如含氟橡膠、和熱塑性樹脂如聚丙烯。
[0030]增粘劑用于增加電極混合物漿體(正極混合物漿體或負(fù)極混合物漿體)的粘度。例如，使用聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)和羧甲基纖維素(CMC)作為增粘劑。增