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      電極糊劑的制造方法_2

      文檔序號(hào):9673192閱讀:來(lái)源:國(guó)知局
      5?5%的磷酸鋰是適量的,但添加量越多(越接近5% ),越能夠抑制分解,另一方面,為防止輸出降低,需要將添加量設(shè)為1 %以下,在要確保兩方面的效能的情況下,還沒(méi)有有效的對(duì)策。
      [0045]認(rèn)為這是,由于添加的磷酸鋰在電極內(nèi)不是均勻地分散的狀態(tài),所以為發(fā)揮性能,需要有1%以上磷酸鋰。例如,推測(cè)添加的磷酸鋰的一部分以凝集的塊的形式存在,或不存在于正極活性物質(zhì)的表面而進(jìn)入到導(dǎo)電劑中。本發(fā)明者們認(rèn)為,如果將該添加的磷酸鋰適宜地配置在所希望的位置,則能夠以必要最少量的磷酸鋰來(lái)抑制分解,進(jìn)行了基于通過(guò)上述微混合器進(jìn)行混煉的微混合處理的探討。
      [0046]而且,在微混合處理工序中,發(fā)現(xiàn)優(yōu)選進(jìn)一步添加磷酸鋰等具有鋰離子導(dǎo)電性的物質(zhì)等添加劑來(lái)進(jìn)行混煉的方法。
      [0047]通過(guò)利用微混合器以大大高于現(xiàn)有技術(shù)的剪切力進(jìn)行混煉處理,即使在使用可作為電解液的分解抑制物質(zhì)起作用的磷酸鋰等添加劑并采用鋰鎳錳復(fù)合氧化物等作為正極活性物質(zhì)的情況下,也能夠使磷酸鋰等添加劑在電極糊劑內(nèi)更均勻地分散,可以將添加劑盡可能均勻地配置于電極內(nèi)。因此,由于可以抑制電阻增加并且抑制電解液的分解,所以可以兼顧抑制輸出降低和抑制電解液分解(抑制容量維持率降低)。
      [0048]圖2示出本方法的概略。如圖2所示,例如將儲(chǔ)存于混合槽14的、混合了含有正極活性物質(zhì)等活性物質(zhì)、導(dǎo)電助劑、粘接劑和添加劑的固體成分、和溶劑的混合物(混合漿料)利用栗16送入微混合器10的具有噴嘴部等混合部的混煉部12,通過(guò)流過(guò)混合部時(shí)產(chǎn)生的高剪切力進(jìn)行混煉、分散,得到正極糊劑等電極糊劑(微混合處理工序)。
      [0049]作為添加劑,例如可舉出磷酸鋰等具有鋰離子導(dǎo)電性的物質(zhì)等。
      [0050]關(guān)于本糊劑制作方法,作為添加劑,不限于磷酸鋰,可以應(yīng)用具有鋰離子導(dǎo)電性、且具有能夠抑制電解液的氧化分解等功能的物質(zhì)。該情況下,作為添加劑的鋰離子導(dǎo)電性,優(yōu)選為1.0X10 7以上。在添加劑的鋰離子導(dǎo)電性低于1.0X10 7的情況下,電阻增加,有時(shí)導(dǎo)致輸出降低。
      [0051]磷酸鋰等添加劑的體積平均粒徑D50v例如為0.01 μ???5 μπι左右,優(yōu)選為
      0.1 μ m?3 μ m左右。如果磷酸鋰等添加劑的體積平均粒徑D50v低于0.01 μ m,則有時(shí)添加劑凝集,如果大于5 μ m,則有時(shí)不能大致均勻地配置。
      [0052]另外,本實(shí)施方式的電極糊劑的制造方法中,在微混合處理工序之前,也可以包含在活性物質(zhì)上被覆添加劑的被覆處理工序。
      [0053]磷酸鋰的被覆量越多,越能抑制電解液的分解,但如果為5質(zhì)量%以上,則含有的活性物質(zhì)量減少,容量會(huì)降低,因此,期望為5質(zhì)量%以下。但是,在被覆量為5質(zhì)量%左右的情況下,電阻值與未被覆的電極相比上升至約9倍左右,有時(shí)會(huì)導(dǎo)致電池的輸出降低。
      [0054]本方法中,由于可以通過(guò)分散力以外的手段來(lái)控制磷酸鋰等添加劑的配置,所以可以預(yù)先在正極活性物質(zhì)等活性物質(zhì)上被覆(復(fù)合化)磷酸鋰等添加劑的至少一部分,使其作為活性物質(zhì)的保護(hù)層起作用。
      [0055]圖3示出本方法的概略。如圖3所示,例如在微混合處理工序的前段,通過(guò)被覆處理裝置18在正極活性物質(zhì)等活性物質(zhì)的表面被覆添加劑,得到被覆活性物質(zhì)(被覆處理工序)。然后,例如將儲(chǔ)存于混合槽14的、混合了含有被覆活性物質(zhì)、導(dǎo)電助劑和粘接劑的固體成分、和溶劑的混合物(混合漿料),利用栗16送入微混合器10的具有噴嘴部等混合部的混煉部12,通過(guò)流過(guò)混合部時(shí)產(chǎn)生的高剪切力進(jìn)行混煉、分散,得到正極糊劑等電極糊劑(微混合處理工序)。
      [0056]通過(guò)在微混合處理前進(jìn)行在活性物質(zhì)的表面被覆添加劑的被覆處理,可以進(jìn)一步抑制電解液的氧化分解,進(jìn)一步提高容量維持率等電池性能。
      [0057]被覆處理工序例如通過(guò)將固體物質(zhì)粉碎,通過(guò)以機(jī)械化學(xué)法等實(shí)施復(fù)合化來(lái)進(jìn)行,所述機(jī)械化學(xué)法利用由摩擦、沖擊等機(jī)械能在局部產(chǎn)生的高能量引起結(jié)晶化反應(yīng)、固溶反應(yīng)、相轉(zhuǎn)變反應(yīng)等化學(xué)反應(yīng)。作為被覆處理中使用的被覆處理裝置18,例如可舉出水7力7 S夕口 >株式會(huì)社制的7匕'少夕等粉末處理裝置等。
      [0058]另外,在本實(shí)施方式的電極糊劑的制造方法中,在微混合處理工序中還可以加入添加劑進(jìn)行混煉。
      [0059]圖4示出本方法的概略。如圖4所示,例如在微混合處理工序的前段,通過(guò)被覆處理裝置18在正極活性物質(zhì)等活性物質(zhì)的表面被覆添加劑,得到被覆活性物質(zhì)(被覆處理工序)。然后,例如將儲(chǔ)存于混合槽14的、混合了含有被覆活性物質(zhì)、導(dǎo)電助劑、粘接劑和添加劑的固體成分、和溶劑的混合物(混合漿料),利用栗16送入微混合器10的具有噴嘴部等混合部的混煉部12,通過(guò)流過(guò)混合部時(shí)產(chǎn)生的高剪切力進(jìn)行混煉、分散,得到正極糊劑等電極糊劑(微混合處理工序)。
      [0060]本實(shí)施方式的電極糊劑的制造方法中,即使以少量的被覆量也可以抑制電解液的分解。在含有磷酸鋰的電極制作工序中,通過(guò)減少被覆量、并在后工序中添加一部分而實(shí)施高分散處理,可以減少磷酸鋰的量。該方法中,即使為了降低電阻而消減設(shè)計(jì)上所希望的被覆量,也可以抑制電解液的氧化分解。
      [0061]這樣,通過(guò)利用微混合器以大大高于現(xiàn)有技術(shù)的剪切力進(jìn)行混煉處理,可以使添加劑更均勻地分散于電極糊劑內(nèi)。另外,對(duì)于進(jìn)行被覆處理,認(rèn)為通過(guò)將與添加劑的混煉分成被覆處理工序時(shí)和微混合處理工序時(shí)的至少兩次,在活性物質(zhì)的表面和活性物質(zhì)之間均衡地配置添加劑。
      [0062]至于磷酸鋰等的添加劑的添加量,例如相對(duì)于固體成分整體在0.1質(zhì)量%?1質(zhì)量%的范圍。另外,在要進(jìn)一步提高容量維持率的情況下,也可以將添加量提升至1質(zhì)量%以上、例如3質(zhì)量%?5質(zhì)量%。此時(shí),在使用上述制作方法的情況下,可期待提高接近20%的輸出。
      [0063]<正極板、負(fù)極板及鋰離子二次電池>
      [0064]通過(guò)利用口模涂布機(jī)等將含有正極活性物質(zhì)等活性物質(zhì)和溶劑的正極糊劑等電極糊劑涂布于正極集電體等集電體上,得到在正極集電體上形成有正極活性物質(zhì)層的正極板。
      [0065]作為正極集電體,沒(méi)有特別限制,例如可舉出鋁箔等金屬箔等。
      [0066]例如,將如上述制作的帶狀等的正極板與帶狀等的負(fù)極板以及帶狀等的隔膜一同卷繞,得到電極體。進(jìn)而在正極板及負(fù)極板上分別焊接正極集電部件及負(fù)極集電部件。之后,將電極體收納于電池殼本體,并用封口蓋通過(guò)焊接將電池殼本體封口。然后,從注液孔注入電解液,將該注液孔密封,可以得到電池。
      [0067]作為負(fù)極板,例如可舉出在銅箔等正極集電體上形成有含有石墨等負(fù)極活性物質(zhì)及聚偏二氟乙烯(PVDF)等粘接劑的負(fù)極活性物質(zhì)層的負(fù)極板等。
      [0068]也可以通過(guò)包含上述微混合處理工序的電極糊劑的制造方法來(lái)制作用于得到負(fù)極板的負(fù)極糊劑。
      [0069]作為電解液,例如可舉出在碳酸亞乙酯(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)的混合有機(jī)溶劑中添加LiPF6等溶質(zhì)而得到的抗氧化性?xún)?yōu)異的電解液等。
      [0070]作為隔膜,例如可舉出多孔質(zhì)狀的聚乙烯等。
      [0071 ] 使用通過(guò)本實(shí)施方式的電極糊劑的制造方法得到的電極糊劑制造的鋰離子二次電池,例如可以用于混合動(dòng)力汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)等車(chē)輛、筆記本型電腦等便攜電子設(shè)備等的驅(qū)動(dòng)用電源等。
      [0072]實(shí)施例
      [0073]以下,例舉實(shí)施例及比較例,更具體詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明,但本發(fā)明不限于以下的實(shí)施例。
      [0074]〈實(shí)施例1>
      [0075]如圖2所示,將混合了含有作為正極活性物質(zhì)的鋰鎳錳復(fù)合氧化物(LiNi0.5MnL504)90質(zhì)量份、作為導(dǎo)電助劑的乙炔黑6質(zhì)量份、作為粘接劑的聚偏二氟乙烯(PVDF) 3質(zhì)量份和作為添加劑的磷酸鋰(體積平均粒徑D50v = 3 μ m) 1質(zhì)量份的固體成分、和作為溶劑的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)的混合物(固體成分濃度70質(zhì)量% ),使用微混合器(吉田機(jī)械興業(yè)株式會(huì)社制、于^ X ^ ^ )以高剪切力(8000kJ/L)進(jìn)行混煉、分散,得到正極糊劑(微混合處理工序)。
      [0076]使用得到的正極糊劑,通過(guò)口模涂布法在鋁箔上形成正極活性物質(zhì)層,得到正極板。
      [0077]對(duì)于得到的電極,如下述進(jìn)行200循環(huán)后的容量維持率及電池輸出的評(píng)價(jià)。圖5示出評(píng)價(jià)結(jié)果。
      [0078](電池評(píng)價(jià))
      [0079][容量維持率]
      [0080]通過(guò)充放電測(cè)定方法測(cè)定60°C下的200循環(huán)后的容量維持率(% )。
      [0081][輸出]
      [0082]從25°C下的S0C60%以1/3C、1C、3C及5C的各電流進(jìn)行放電,測(cè)定第10秒的電壓。將其1-V特性的直線的斜率作為電阻值,將(1/電阻值)作為電池的輸出。
      [0083]〈實(shí)施例2>
      [0084]如圖3所示,作為正極活性物質(zhì),使用鋰鎳錳復(fù)合氧化物(LiNiQ.5Mn1.504)99質(zhì)量份,作為添加劑,使用磷酸鋰1質(zhì)量份,使用被覆處理裝置(水y力7彡夕口 >株式會(huì)社制、y匕';i/夕)將添加劑被覆于正極活性物質(zhì)的表面,得到被覆活性物質(zhì)(被覆處理工序)。
      [0085]接著,將混合了
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