專利名稱：電極和電化學(xué)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電極和電化學(xué)器件。
技術(shù)背景作為鋰離子二次電池等的電化學(xué)器件的電極，已知有在集電體上 設(shè)置有活性物質(zhì)含有層的電極。這種電極是通過在集電體上涂布含有 10 活性物質(zhì)粒子、粘合劑、導(dǎo)電助劑以及溶劑的漿料，并進(jìn)行干燥以除 去溶劑，然后對(duì)涂布膜加壓而制造的。該加壓的目的之一是提高電極 的體積能量密度(參照日本特開平9-63588號(hào)公報(bào))。然而，近年來，不僅要求足夠的電容還要求抑制過充電時(shí)的發(fā)熱。15 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于上述課題而提出，其目的在于，提供一種能夠抑制過 充電時(shí)的發(fā)熱且實(shí)現(xiàn)足夠的電容的電極以及使用該電極的電化學(xué)器 件。發(fā)明者們進(jìn)行了不懈的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)為了增加電容，優(yōu)選使 20 用粒徑分布中具有多個(gè)峰值的活性物質(zhì)粒子來提高活性物質(zhì)含有層的 填充率。然而，還發(fā)現(xiàn)如此提高表層部的活性物質(zhì)粒子的填充率時(shí)， 則容易由加壓處理而破壞表層部的空隙，導(dǎo)致電解液的浸透擴(kuò)散能力 不足和電解液滯留，表層部中容易發(fā)生枝狀晶體的析出，容易產(chǎn)生發(fā) 熱。25 本發(fā)明涉及的電極具備集電體和設(shè)置在集電體上的含有活性物質(zhì) 粒子的活性物質(zhì)含有層?；钚晕镔|(zhì)含有層的集電體側(cè)的下層部的活性 物質(zhì)粒子的粒徑分布的峰值數(shù)，多于活性物質(zhì)含有層的與集電體相反 側(cè)的表層部的活性物質(zhì)粒子的粒徑分布的峰值數(shù)，下層部的厚度為表 層部以及下層部的合計(jì)厚度的50 90%。30 根據(jù)本發(fā)明，下層部的活性物質(zhì)粒子的填充率相對(duì)地高于表層部，下層部中的電容提升。另外，表層部的活性物質(zhì)粒子的填充率低于下 層部，空隙被維持，可以保證電解液的浸透擴(kuò)散性，抑制表層部的電 解質(zhì)離子的枝狀晶體的析出。而且，尤其是這些表層部以及下層部的 厚度的比率被非常適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，因而能夠高度地兼顧電容和過充電時(shí) 5 的安全性。在這里，具體地說，優(yōu)選下層部的厚度為40 160pm。在下層部 的厚度小于40,的情況下，存在著電極的體積能量密度下降的傾向。 另外，在下層部的厚度大于160pm的情況下，向上層部加壓的壓力波 及下層部，在下層部的上層部附近，存在著容易產(chǎn)生空隙破壞的傾向。 10 該現(xiàn)象的原因不十分明確，據(jù)推測(cè)是由于上層部的相對(duì)厚度低，因而 加壓的影響波及到下層部的緣故。另外，在下層部中，當(dāng)以活性物質(zhì)粒子的粒度分布的一個(gè)峰值粒 徑為1時(shí)，優(yōu)選其他峰值粒徑為0.125 0.5。由此，在電池的功能上可 以充分地提高活性物質(zhì)的填充率。在其他峰值粒徑小于0.125的情況 15 下，存在著填充率過高且達(dá)到妨礙電解液的浸透的程度的傾向。另外， 當(dāng)其他值的粒徑大于0.5的情況下，存在在電池的功能上不能充分提高 活性物質(zhì)的填充率的傾向。本發(fā)明涉及的電池是具備上述電池的電化學(xué)器件。 根據(jù)本發(fā)明，提供了一種能夠抑制過充電時(shí)的發(fā)熱且實(shí)現(xiàn)足夠的 20電容的電極以及使用該電極的電化學(xué)器件。


圖1是本實(shí)施方式涉及的電極的簡(jiǎn)要截面圖。 圖2是活性物質(zhì)粒子的粒度分布。 25 圖3是本實(shí)施方式涉及的鋰離子二次電池的簡(jiǎn)要截面圖。圖4是示意實(shí)施例1 10的條件以及結(jié)果的表。 圖5是示意實(shí)施例11 16以及比較例1 4的條件以及結(jié)果的表。5...活性物質(zhì)粒子，IO...電極，14...活性物質(zhì)含有層，14a...下層 30部，14b…表層部，IOO...鋰離子二次電池具體實(shí)施方式
下面，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。另外，在附 圖說明中，用相同的符號(hào)標(biāo)記相同或相應(yīng)的要素，省略重復(fù)的說明。 并且，各個(gè)附圖的尺寸比例不一定與實(shí)際的尺寸比例一致。5 (電極)首先，參照?qǐng)D1說明本實(shí)施方式涉及的電極。電極10中，在集電 體12上設(shè)有活性物質(zhì)含有層14。集電體12例如可以使用鋁箔(尤其適用于正極)、銅箔(尤其適 用于負(fù)極)、鎳箔等。10 活性物質(zhì)含有層14是含有活性物質(zhì)粒子5、粘合劑(圖中無顯示)、以及根據(jù)必要而加入的導(dǎo)電助劑(圖中無顯示)的層。而且，這里所 說的導(dǎo)電助劑是為了提高活性物質(zhì)含有層14的電子傳導(dǎo)性而添加的材 料， 一般是小粒徑的碳素材料，但是，由于結(jié)構(gòu)不同因而與本發(fā)明中 所說的活性物質(zhì)粒子5有區(qū)別。導(dǎo)電助劑可以使用乙炔黑或炭黑。這15 些具有被稱作團(tuán)聚體(aggregate)或結(jié)構(gòu)體(structure)的碳素凝聚體 以多個(gè)珠狀連接的外觀，具有30mVg以上的大的比表面積。并且，在 X射線衍射中看不到明顯的結(jié)晶峰的情況較多。這種形態(tài)的特征與本 發(fā)明的活性物質(zhì)粒子5不同，可以區(qū)別兩者。另外，導(dǎo)電助劑雖然具 有高電子傳導(dǎo)度，但是實(shí)質(zhì)上沒有充放電特性，因而不能被稱為活性20 物質(zhì)。在本發(fā)明中，導(dǎo)電助劑可以用來提高電子傳導(dǎo)性，但是很難作 為活性物質(zhì)粒子5使用。作為負(fù)極活性物質(zhì)粒子，例如，可以列舉出能夠吸收和放出鋰離 子(插入和脫離、或者摻雜和去摻雜)的石墨、難石墨化碳、易石墨 化碳、低溫?zé)商嫉鹊奶剂Ｗ?，碳和金屬的?fù)合材料粒子，Al、 Si、25 Sn等的能夠與鋰進(jìn)行化合的金屬粒子、含有鈦酸鋰(Li4Ti5012)等的 粒子。尤其是，由于石墨、易石墨化碳等的碳粒子較軟且在加壓時(shí)極 容易在后述的表層部14b中破碎，因而特別適用于本發(fā)明。作為正極活性物質(zhì)粒子，例如，可以列舉出LiMn02 (M表示Co、 Ni或Mn)、 LiCoxNh—x02、 LiMn204、 LiCOxNiyMriLx.yOz (在這里x、 y30 大于0且小于1)等的含有從Co、 Ni以及Mn中選擇出的至少一種金 屬的鋰氧化物，尤其是更加優(yōu)選LiCoxNiyMni-x.y02。對(duì)于粘合劑而言，只要能夠?qū)⑸鲜龅幕钚晕镔|(zhì)粒子和導(dǎo)電助劑粘 合在集電體上，就沒有特別的限定，可以使用已知的粘合劑。例如，可以列舉出聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)等的氟樹脂、 苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)和水溶性高分子(羧甲基纖維素、聚乙烯 5醇、聚丙烯酸鈉、糊精、谷朊等)的混合物等。作為導(dǎo)電助劑，例如，可以列舉出炭黑類、碳素材料、銅、鎳、 不銹鋼、鐵等的金屬細(xì)粉末、碳素材料以及金屬細(xì)粉末的混合物、ITO 等的導(dǎo)電性氧化物。本實(shí)施方式中，活性物質(zhì)層14具有下層部14a和表層部14b。下10 層部14a包括靠近集電體12側(cè)的表面14f，表層部14b包括與集電體 12相反側(cè)的表面14e。而且，下層部14a中的活性物質(zhì)粒子5的粒徑 分布的峰值數(shù)，多于表層部14b中的活性物質(zhì)粒子5的粒徑分布的峰 值數(shù)。具體地說，例如優(yōu)選，如圖2的(a)所示，表層部14b中的活 性物質(zhì)粒子5的粒徑分布的峰值數(shù)為1，如圖2的(b)所示，下層部1514a中的活性物質(zhì)粒子5的粒徑分布的峰值數(shù)為2或3以上。表層部14b和下層部14a在粒徑分布上可以具有互相相同的峰， 也可以不具有互相相同的峰。在下層部14a中，關(guān)于粒徑分布的峰值 的高度，如果以最大高度的峰值的高度為1，則其他的峰值的高度為 0.6以上，優(yōu)選0.8以上。20 下層部14a的厚度為，表層部14b以及下層部14a的合計(jì)厚度的50 90%。如果下層部14a的厚度不到50y。，則很難得到足夠的電容。 而與此相反的是，如果下層部14a的厚度超過卯％，則抑制過充電時(shí) 的發(fā)熱的效果較低。優(yōu)選下層部14a的厚度為，表層部14b以及下層 部14a的合計(jì)厚度的50 80%。通過位于這種關(guān)系中，避免了向表層25 部14b加壓的影響波及到下層部14a，具有可以提高下層部14a的填充 率的傾向。下層部14a的具體厚度可以根據(jù)電極的用途或材料而適當(dāng)?shù)剡x擇， 例如，可以為40 160(im。在下層部14a中，當(dāng)將活性物質(zhì)粒子5的粒徑分布的一個(gè)峰值粒 30徑設(shè)為1時(shí)，優(yōu)選其他峰粒徑為0.125 0.5。由此，能夠提高下層部 14a的填充率。關(guān)于表層部14b以及下層部14a的厚度和粒徑分布的關(guān)系，在粒 徑分布的峰值內(nèi)，只要最大粒徑的峰值粒徑位于各自的厚度的范圍內(nèi) 即可。例如，在將表層部14b形成為30(im的厚度的情況下，即使粒徑 分布為8 4(^m，但是如果作為最大粒徑的峰值粒徑為25pm，那么就 5 可以由它形成表層部14b。但是，會(huì)出現(xiàn)超過厚度的大粒子從最表面突 出的情況、或者埋沒于下層部14a中的情況，或者因加壓而發(fā)生破碎 的情況。在從電解液的浸透性等的觀點(diǎn)出發(fā)，如果該現(xiàn)象達(dá)到不能忽 視的程度，則優(yōu)選預(yù)先除去超過表層部14b以及下層部14a的厚度的 粒徑的粗粒子之后再使用。10 另夕卜，優(yōu)選下層部14a和下層部14b中使用相同的活性物質(zhì)粒子，但是即使使用不同的活性物質(zhì)粒子也能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。另外，下層部14a或表層部14b自身還可以分別為多層結(jié)構(gòu)。(電極的制造方法) 可以如下地制造這種電極。將活性物質(zhì)粒子5、粘合劑、以及必要15 的量的導(dǎo)電助劑添加到N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺等的溶 劑中，形成漿料。將該槳料涂布在集電體12的表面上并進(jìn)行干燥，并 重復(fù)兩次。在這里，使用以形成下層部14a而涂布的漿料的活性粒子5 的粒度分布的峰值數(shù)，多于用以在其后形成表層部14b而涂布的漿料 的活性物質(zhì)粒子5的粒度分布的峰值數(shù)。具體地說，例如，作為用以20 形成下層部14a而涂布的槳料的活性粒子5，可以使用將具有互不相同 的粒徑且具有一個(gè)峰值的粒度分布的活性物質(zhì)粒子彼此混合而成的混 合物。優(yōu)選形成各層后，利用輥壓機(jī)等的加壓機(jī)對(duì)電極加壓。加壓時(shí) 的線壓例如可以為981 19613N/cm (100 2000kgf/cm)。優(yōu)選下層部 的加壓線壓低于表層部。例如，通過使單獨(dú)加壓下層部14a時(shí)為25 500kgf/cm左右的線壓，并且在設(shè)置表層部14b后對(duì)下層部14a以及表 層部14b加壓時(shí)的線壓為1000kgf/cm左右，可以抑制下層部14a中的 破碎。另外，必要時(shí)，使用由無定形碳等進(jìn)行表面處理以提高機(jī)械強(qiáng) 度的石墨作為下層部14a的活性物質(zhì)粒子，以防止其變形。這種石墨 也可以用作表層部14b的活性物質(zhì)粒子。或者，可以適當(dāng)?shù)剡x擇具有30 彈性的材料作為下層部14a的粘合劑材料，由此防止破碎。作為具有 彈性的材料，例如，可以使用彈性體。(作用效果)根據(jù)本實(shí)施方式，下層部14a中的活性物質(zhì)粒子5的填充率相對(duì) 地高于表層部14b，下層部14a的電容得到提高。另外，表層部14b中 的活性物質(zhì)粒子5的填充率低于下層部14b，空隙被維持，可以保證電 5 解液的浸透擴(kuò)散性，抑制表層部14b中的電解質(zhì)離子的枝狀晶體的析 出。而且，尤其是這些表層部14b以及下層部14a的厚度的比率被非 常適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，因而能夠高度地兼顧電容和過充電時(shí)的安全性。 (電化學(xué)器件)接著，說明本發(fā)明涉及的電化學(xué)器件的一個(gè)示例。圖3是鋰離子 10 二次電池的一個(gè)示例。該鋰離子二次電池100主要具備層疊體30、以密閉的狀態(tài)容納層 疊體30的外殼50、以及與層疊體30連接的一對(duì)引線60、 62。在層疊體30中， 一對(duì)電極10、 IO被配置為夾著隔離層18而相對(duì)。 各活性物質(zhì)含有層14分別接觸于隔離層18的兩側(cè)。在集電體12的端 15部分別連接有引線60、 62，引線60、 62的端部延伸至外殼50的外部。 一個(gè)電極10為正極，另一個(gè)電極10為負(fù)極。電解質(zhì)溶液被包含在各活性物質(zhì)含有層14以及隔離層18的內(nèi)部。 電解質(zhì)溶液沒有被特別地限制，例如，在本實(shí)施方式中可以使用含有 鋰鹽的電解質(zhì)溶液(電解質(zhì)水溶液、使用有機(jī)溶劑的電解質(zhì)溶液)。但 20 是，由于電解質(zhì)水溶液在電化學(xué)上的分解電壓較低，因而充電時(shí)的耐 用電壓被限制得較低，所以優(yōu)選使用有機(jī)溶劑的電解質(zhì)溶液(非水電 解質(zhì)溶液)。作為電解質(zhì)溶液優(yōu)選使用將鋰鹽溶解在非水溶劑(有機(jī) 溶劑)中而形成的溶液。鋰鹽例如可以使用LiPF6、 LiC104、 LiBF4、 LiAsF6、 LiCF3S03、 LiCF3、 LiCF2S03、 LiC(CF3S02)3、 LiN(CF3S02)2、 25 LiN(CF3CF2S02)2 、 LiN(CF3S02)(C4F9S02)、 LiN(CF3CF2CO)2 、 LiBOB 等的鹽。并且，可以單獨(dú)使用這些鹽的1種，也可以同時(shí)使用2種以 上。另外，作為有機(jī)溶劑，例如，優(yōu)選可以列舉出碳酸亞丙基酯、碳 酸亞乙酯、以及碳酸二乙酯等?？梢詥为?dú)使用這些溶劑，也可以將2 30種以上按照任意的比例混合起來使用。另外，在本實(shí)施方式中，電解質(zhì)溶液也可以是液體狀以外的通過添加凝膠劑而得到的凝膠狀電解質(zhì)。此外，也可以含有固體電解質(zhì)(固 體高分子電解質(zhì)或者由離子傳導(dǎo)性無機(jī)材料形成的電解質(zhì))以代替電 解質(zhì)溶液。隔離層18可以由電絕緣性的多孔體形成。例如，可以列舉出由聚5 乙烯、聚丙烯或聚烯烴形成的膜的單層體、層疊體和上述樹脂的混合 物的延伸膜，或者，由從纖維素、聚酯以及聚丙烯中選擇出的至少一 種構(gòu)成材料形成的纖維無紡布。外殼50將層疊體30以及電解液密封在其內(nèi)部。外殼50只要能夠 抑制電解液向外部的泄露以及從外部向電化學(xué)器件100的內(nèi)部的水分 10 等的侵入，就沒有特別的限制。例如，如圖3所示，作為外殼50可以 利用將金屬箔52的兩側(cè)用高分子膜54涂布的金屬層壓膜。作為金屬 箔52例如可以利用鋁箔，作為合成樹脂膜54可以利用聚丙烯等的膜。 例如，作為外側(cè)的高分子膜54的材料優(yōu)選熔點(diǎn)高的高分子，例如聚對(duì) 苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺等，作為內(nèi)側(cè)的高分子膜54的材 15料優(yōu)選聚乙烯、聚丙烯等。引線60、 62由鋁等的導(dǎo)電材料形成。另外，可以僅僅使一個(gè)電極成為圖1的結(jié)構(gòu)。例如，對(duì)于鋰離子 二次電池而言，即使僅僅使負(fù)極成為圖1的結(jié)構(gòu)，也可以充分地發(fā)揮 出效果。20 本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，可以進(jìn)行各種變形。例如，本發(fā)明涉及的電極并不限于用在鋰離子二次電池中，例如，可以用作電化 學(xué)電容器的電極。尤其優(yōu)選使用碳素材料作為活性物質(zhì)。下面的實(shí)施例中，粒徑分布的峰值是利用粒度分布測(cè)量裝置 (Microtrac)(日機(jī)裝株式會(huì)社制造，HRA (X100))而測(cè)量出的體 25 積基準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。 [實(shí)施例1]預(yù)先混合石墨粒子(峰值粒徑5pm，粒徑范圍l 15pm， 50重量 份)和石墨粒子(峰值粒徑2(Him，粒徑范圍7 40jim， 50重量份)， 得到混合活性物質(zhì)粒子。接著，利用Gaulin勻漿器(Gaulin homogenizer) 30在N-甲基-2-吡咯烷酮中對(duì)該混合活性物質(zhì)粒子(90重量份)、作為粘 合劑的PVDF (8重量份)、以及作為導(dǎo)電助劑的乙炔黑(2重量份)進(jìn)行混合分散處理，以調(diào)制漿料。將該漿料涂布在作為負(fù)極集電體的銅箔(厚度20pm)上，進(jìn)行干燥，以線壓1961N/cm (200kgf)進(jìn)行輥 壓，形成92pm的下層部。然后，在N-甲基-2-吡咯烷酮中對(duì)作為活性物質(zhì)粒子的石墨粉末(峰 5值粒徑2(Vm，粒徑范圍7 4(Him， 90重量份)、作為粘合劑的PVDF (8重量份)、作為導(dǎo)電助劑的乙炔黑(2重量份)進(jìn)行混合分散處理 以得到漿料，將該漿料涂布在下層部上，進(jìn)行干燥，以線壓1471N/cm (150kgf/cm)進(jìn)行輥壓，形成28|am的表層部。其中，從石墨粉末中 分離除去粒徑超過28pm的粗粒子之后再使用。 10 [實(shí)施例2 5]實(shí)施例2中，下層部的厚度為95pm，表層部的厚度為25|im;實(shí) 施例3中，下層部的厚度為123)im，表層部的厚度為37pm;實(shí)施例4 中，下層部的厚度為87|am，表層部的厚度為33pm;實(shí)施例5中，下 層部的厚度為60nm，表層部的厚度為60pm。除此以外，其余與實(shí)施 15 例1相同。其中，均從石墨粉末中分離除去厚度以上的粗粒子之后再 使用。[實(shí)施例6]使用預(yù)先混合石墨粒子(峰值粒徑5pm，粒徑范圍1 15pm， 25 重量份)和石墨粒子(峰值粒徑20pm，粒徑范圍7 40|im， 75重量 20份)而成的混合粒子90重量份作為下層部用的混合活性物質(zhì)粒子，除 此以外，其余與實(shí)施例1相同。其中，從石墨粉末中分離除去超過厚 度的大小的粗粒子之后再使用。 [實(shí)施例7]使用預(yù)先混合石墨粒子(峰值粒徑5pm，粒徑范圍1 15pm， 75 25重量份)和石墨粒子(峰值粒徑20pm，粒徑范圍7 40(im， 25重量 份)而成的混合粒子90重量份的粒子作為下層部用的混合活性物質(zhì)粒 子，除此以外，其余與實(shí)施例1相同。其中，從石墨粉末中分離除去 超過厚度的大小的粗粒子之后再使用。 [實(shí)施例8]30 使用石墨粒子(峰值粒徑30pm，粒徑范圍10 60pm， 90重量份)作為表層部用的活性物質(zhì)粒子，下層部的厚度為122|am，表層部的厚度為38(im，除此以外，其余與實(shí)施例l相同。其中，從石墨粉末中分 離除去超過厚度的大小的粗粒子之后再使用。 [實(shí)施例9]使用石墨粒子(峰值粒徑25pm，粒徑范圍8 50pm，卯重量份) 5作為表層部用的活性物質(zhì)粒子，下層部的厚度為122pm，表層部的厚 度為38(im，除此以外，其余與實(shí)施例l相同。其中，從石墨粉末中分 離除去超過厚度的大小的粗粒子之后再使用。 [實(shí)施例10]使用石墨粒子(峰值粒徑15pm，粒徑范圍3 37pm， 90重量份) 10作為表層部用的活性物質(zhì)粒子，下層部的厚度為95|im，表層部的厚度 為25pm,除此以外，其余與實(shí)施例l相同。其中，從石墨粉末中分離 除去超過厚度的大小的粗粒子之后再使用。 [實(shí)施例11]使用石墨粒子(峰值粒徑25(im，粒徑范圍8 50pm， 90重量份) 15作為表層部用的活性物質(zhì)粒子，下層部的厚度為121pm，表層部的厚 度為39,，除此以外，其余與實(shí)施例l相同。其中，從石墨粉末中分 離除去超過厚度的大小的粗粒子之后再使用。 [實(shí)施例12]使用石墨粒子(峰值粒徑10pm，粒徑范圍2 25pm， 90重量份) 20作為表層部用的活性物質(zhì)粒子，下層部的厚度為121(im，表層部的厚 度為39pm，除此以外，其余與實(shí)施例l相同。其中，從石墨粉末中分 離除去超過厚度的大小的粗粒子之后再使用。 [實(shí)施例13]使用預(yù)先混合石墨粒子(峰值粒徑2.5iam，粒徑范圍0.5 7.5jim， 25 50重量份)和石墨粒子(峰值粒徑20(im，粒徑范圍7 40(im， 50重 量份)而成的混合粒子作為下層部用的混合活性物質(zhì)粒子，下層部的 厚度為121pm，表層部的厚度為39pm，除此以外，其余與實(shí)施例1相 同。其中，從石墨粉末中分離除去超過厚度的大小的粗粒子之后再使 用。30 [實(shí)施例14]使用預(yù)先混合石墨粒子(峰值粒徑10pm，粒徑范圍2 25pm， 50重量份)和石墨粒子(峰值粒徑20(im，粒徑范圍7 40pm， 50重量 份)而成的混合粒子作為下層部用的混合活性物質(zhì)粒子，下層部的厚 度為121pm，表層部的厚度為39pm，除此以外，其余與實(shí)施例1相同。 其中，從石墨粉末中分離除去超過厚度的大小的粗粒子之后再使用。 5 [實(shí)施例15]更進(jìn)一步分別依次層疊上下兩種下層部。集電體側(cè)下層部使用預(yù) 先混合石墨粒子(峰值粒徑5iam，粒徑范圍l 15pm， 50重量份)和 石墨粒子(峰值粒徑20pm，粒徑范圍7 40|imi， 50重量份)而成的 混合活性物質(zhì)粒子90重量份，其厚度為52|im;表層部側(cè)下層部使用10 預(yù)先混合石墨粒子(峰值粒徑l(Him，粒徑范圍2 25pm， 50重量份) 和石墨粒子(峰值粒徑20f^m，粒徑范圍7 40pm, 50重量份)而成 的混合活性物質(zhì)粒子100重量份制造，其厚度為40拜。除此以外，其 余與實(shí)施例1相同。其中，從石墨粉末中分離除去超過厚度的大小的 粗粒子之后再使用。15 [實(shí)施例16]更進(jìn)一步分別依次層疊上中下三種下層部。集電體側(cè)下層部使用 預(yù)先混合石墨粒子(峰值粒徑5ium，粒徑范圍l 15|iim， 50重量份) 和石墨粒子(峰值粒徑20|im，粒徑范圍7 40pm， 50重量份)而成 的混合活性物質(zhì)粒子90重量份，其厚度為44pm;中間下層部使用預(yù)20先混合石墨粒子(峰值粒徑7jim，粒徑范圍1.4 21jam， 50重量份) 和石墨粒子(峰值粒徑20(im，粒徑范圍7 40nm， 50重量份)而成 的混合活性物質(zhì)粒子90重量份，其厚度為23pm;表層部側(cè)下層部使 用預(yù)先混合石墨粒子(峰值粒徑10pm，粒徑范圍2 25pm， 50重量 份)和石墨粒子(峰值粒徑20(im，粒徑范圍7 40pm， 50重量份)25而成的混合活性物質(zhì)粒子90重量份，其厚度為25pm。除此以外，其 余與實(shí)施例1相同。但是，從石墨粉末中分離除去超過厚度的大小的 粗粒子之后再使用。 [比較例1]不形成表層部，僅形成120pm的下層部，除此以外，其余與實(shí)施 30 例1相同。[比較例2]不形成下層部，僅形成12(Vm的表層部，除此以外，其余與實(shí)施 例1相同。[比較例3]下層部的厚度為50pm，表層部的厚度70pm，除此以外，其余與 5 實(shí)施例1相同。 [比較例4]將表層部以及下層部中所使用的活性物質(zhì)互相交換，除此以外， 其余與實(shí)施例l相同。 [電極特性的測(cè)量]10 在鋁制的集電體上，形成包含活性物質(zhì)粒子(LiCo02、 89重量份)、粘合劑(PVdF、 5重量份)、以及導(dǎo)電助劑(乙炔黑和石墨，各自3 重量份)的活性物質(zhì)層，制成正極，使用聚乙烯作為隔離層，使用1M 的LiPF6/PC作為電解液，分別以上述的電極作為負(fù)極，制作鋰離子二 次電池。15 作為過充電試驗(yàn)，在1A的恒定電流充電之后，達(dá)到5V時(shí)進(jìn)行恒定電壓充電，求出最終充電電容以及最高到達(dá)溫度。結(jié)果如圖4以及 圖5所示。比較例中，很難同時(shí)兼顧電容以及過充電時(shí)的發(fā)熱的抑制，而在 實(shí)施例中則能夠?qū)崿F(xiàn)。20
權(quán)利要求
1.一種電極，其特征在于，具備集電體以及設(shè)置在所述集電體上的含有活性物質(zhì)粒子的活性物質(zhì)含有層，所述活性物質(zhì)含有層中的所述集電體側(cè)的下層部的所述活性物質(zhì)粒子的粒徑分布的峰值數(shù)，多于所述活性物質(zhì)含有層中的與所述集電體相反側(cè)的表層部的所述活性物質(zhì)粒子的粒徑分布的峰值數(shù)，所述下層部的厚度為所述表層部以及下層部的合計(jì)厚度的50～90％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電極，其特征在于， 所述下層部的厚度為40 160jim。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電極，其特征在于，15 所述下層部中，當(dāng)將所述活性物質(zhì)粒子的粒度分布的一個(gè)峰值粒徑設(shè)為1時(shí)，其他峰值粒徑為0.125 0.5。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電極，其特征在于， 所述活性物質(zhì)粒子是碳素粒子。20
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電極，其特征在于， 所述活性物質(zhì)粒子是碳素粒子。
6. —種電化學(xué)器件，其特征在于， 25 具備權(quán)利要求1所述的電極。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠充分地維持表層的空隙的電極以及使用該電極的電化學(xué)器件。該電極具備集電體以及設(shè)置在集電體上的含有活性物質(zhì)粒子的活性物質(zhì)含有層，活性物質(zhì)含有層中的集電體側(cè)的下層部的活性物質(zhì)粒子的粒徑分布的峰值數(shù)，多于活性物質(zhì)含有層中的與集電體相反側(cè)的表層部的活性物質(zhì)粒子的粒徑分布的峰值數(shù)，下層部的厚度為表層部以及下層部的合計(jì)厚度的50～90％。
文檔編號(hào)H01M10/40GK101276902SQ200810088538
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2008年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者宮木陽輔, 檜圭憲, 片井一夫 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社