集電體、電極結(jié)構(gòu)體、非水電解質(zhì)電池或蓄電部件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種集電體，其具有在常溫下確保充分的導(dǎo)電性、并且在溫度上升時(shí)具有熱膨脹的余地的PTC層。根據(jù)本發(fā)明，提供一種集電體，具備：導(dǎo)電性基材、和在該導(dǎo)電性基材的至少單面上設(shè)置的樹脂層。該樹脂層包含有機(jī)樹脂和導(dǎo)電性粒子。該樹脂層在該導(dǎo)電性基材上的附著量為0.5～20g/m2。該樹脂層的表面的Rz(十點(diǎn)平均粗糙度)為0.4～10μm。該樹脂層的表面的Sm(凹凸的平均間隔)為5～200μm。該樹脂層的通過二端子法測(cè)定的平均電阻為0.5～50Ω。
【專利說明】集電體、電極結(jié)構(gòu)體、非水電解質(zhì)電池或蓄電部件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集電體、電極結(jié)構(gòu)體、非水電解質(zhì)電池或蓄電部件。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于能量密度高，因此，鋰電池在手機(jī)或筆記本電腦等電子設(shè)備中的利用擴(kuò)大。鋰 電池使用鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等作為正極活性物質(zhì)，使用石墨等作為負(fù)極活性物質(zhì)。 鋰電池通常由包含這些活性物質(zhì)的電極、作為多孔片的隔板、溶解鋰鹽的電解液構(gòu)成。這樣 的鋰二次電池的電池容量以及輸出高，充放電特性良好，耐用壽命也比較長(zhǎng)。
[0003] 鋰電池具有能量密度高這樣的優(yōu)點(diǎn)，另一方面，由于使用非水電解液等，因此，關(guān) 于安全性存在問題。例如，由于含有非水電解液，因此，隨著發(fā)熱非水電解液的成分發(fā)生分 解而內(nèi)壓上升，有可能發(fā)生電池膨脹等不良情況。另外，鋰二次電池被過充電時(shí)，有可能引 起發(fā)熱等不良情況。另外，由于發(fā)生內(nèi)部短路，也有可能引起發(fā)熱等不良情況。
[0004] 作為提高電池的安全性的方法，可以列舉：利用安全閥來防止內(nèi)壓上升、通過安裝 隨著溫度上升電阻值增加的PTC(正溫度系數(shù)，Positive temperature coefficient)元件 來阻斷發(fā)熱時(shí)的電流等。例如，已知在圓筒形電池的正極帽部分安裝PTC元件的方法。
[0005] 但是，在正極帽部分安裝PTC元件的方法中，在發(fā)生內(nèi)部短路而溫度上升時(shí)，存在 無法抑制短路電流的增加的問題。
[0006] 在鋰電池中安裝的隔板具有如下功能：由于在異常發(fā)熱時(shí)樹脂發(fā)生熔融，堵塞隔 板的孔部，離子傳導(dǎo)性降低，由此，抑制短路電流的增加。但是，遠(yuǎn)離發(fā)熱部分的部位的隔板 不僅發(fā)生熔融，另外，隔板因受熱而收縮，由此，反而有可能發(fā)生短路。這樣，防止由內(nèi)部短 路引起的發(fā)熱的方法尚有改善的余地。
[0007] 為了解決內(nèi)部短路的問題，在專利文獻(xiàn)1中提出了一種CC箔（碳涂箔），其具有以 含氟樹脂、烯烴類樹脂作為粘合劑在導(dǎo)電性基材上形成添加有導(dǎo)電性粒子的樹脂層的PTC 功能。另外，在專利文獻(xiàn)2中公開了在高分子聚合物（以聚乙烯為例）中添加有炭黑的PTC 層。另外，在專利文獻(xiàn)3中公開了由表面粗糙度為Ra(算術(shù)平均粗糙度）0. 5?1. 0 y m的 CC層（碳涂層）構(gòu)成的樹脂層。
[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[專利文獻(xiàn)]
[0008] [專利文獻(xiàn)1]日本特開2001-357854號(hào)公報(bào) [專利文獻(xiàn)2]日本特開平10-241665號(hào)公報(bào) [專利文獻(xiàn)3]日本特開2010-212167號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[發(fā)明要解決的課題]
[0009] 但是，上述文獻(xiàn)記載的以往技術(shù)在以下的方面具有改善的余地。
[0010] 第一，專利文獻(xiàn)1?3中記載的PTC層或者樹脂層中，在緊密地形成導(dǎo)電通路、使 導(dǎo)電性提高至必要以上的情況下，即使粘合劑發(fā)生膨脹、熔融，被切斷的導(dǎo)電通路也少。另 一方面，過度減少導(dǎo)電通路時(shí)，在常溫下的電阻過高，存在電池或蓄電部件的輸出特性降低 的問題。
[0011] 第二，專利文獻(xiàn)1?3中記載的PTC層或者樹脂層中，顯示出PTC功能是由粘合劑 樹脂的熱膨脹產(chǎn)生的。另一方面，電池或蓄電部件為了增大容量，增加活性物質(zhì)量，由于活 性物質(zhì)層的密度也增高的傾向，失去PTC層或者樹脂層的熱膨脹的余地。
[0012] 本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，提供一種集電體，其具有在常溫下確保充分的 導(dǎo)電性、并且在溫度上升時(shí)具有熱膨脹的余地的PTC層。
[用于解決問題的方法]
[0013] 本發(fā)明提供一種集電體，其具備：導(dǎo)電性基材、和在該導(dǎo)電性基材的至少單面上設(shè) 置的樹脂層。需要說明的是，該樹脂層包含有機(jī)樹脂和導(dǎo)電性粒子。另外，該樹脂層在該導(dǎo) 電性基材上的附著量為0. 5?20g/m2。另外，該樹脂層的表面的Rz (十點(diǎn)平均粗糙度）為 0.4?10 iim。另外，該樹脂層的表面的Sm(凹凸的平均間隔）為5?200 iim。另外，該樹 脂層的通過二端子法測(cè)定的平均電阻為0. 5?50 Q。
[0014] 根據(jù)該構(gòu)成，得到一種集電體，其具有在常溫下確保充分的導(dǎo)電性、并且在溫度上 升時(shí)具有熱膨脹的余地的PTC層。
[0015] 另外，本發(fā)明提供一種電極結(jié)構(gòu)體，其具備：上述集電體、和在該集電體的該樹脂 層上設(shè)置的活性物質(zhì)層或電極材料層。
[0016] 該電極結(jié)構(gòu)體由于具備上述集電體，因此，在通常時(shí)能夠確保充分的導(dǎo)電性，在內(nèi) 部短路時(shí)發(fā)揮充分的安全功能。
[0017] 另外，本發(fā)明提供一種非水電解質(zhì)電池或蓄電部件，其具備：上述集電體、和在該 集電體的該樹脂層上設(shè)置的活性物質(zhì)層或電極材料層。
[0018] 該非水電解質(zhì)電池或蓄電部件由于具備上述集電體，因此，在通常時(shí)能夠確保充 分的導(dǎo)電性，在內(nèi)部短路時(shí)發(fā)揮充分的安全功能。
[發(fā)明效果]
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，得到一種集電體，其具有在常溫下確保充分的導(dǎo)電性、并且在溫度上 升時(shí)具有熱膨脹的余地的PTC層。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是表示實(shí)施方式中的電極結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)的截面圖。 圖2是用于對(duì)以往的具備PTC層的電極結(jié)構(gòu)體的問題進(jìn)行說明的截面圖。 圖3是用于對(duì)以往的具備PTC層的電極結(jié)構(gòu)體的問題進(jìn)行說明的截面圖。 圖4是用于對(duì)實(shí)施方式中的電極結(jié)構(gòu)體與以往的具備PTC層的電極結(jié)構(gòu)體的不同點(diǎn)進(jìn) 行說明的截面圖。 圖5是表示實(shí)施方式中的電極結(jié)構(gòu)體的PTC層的電阻快速上升的結(jié)構(gòu)的截面圖。 圖6是用于對(duì)通過DSC (示差掃描式量熱分析）中出現(xiàn)的峰來規(guī)定聚丙烯類樹脂與聚 乙烯類樹脂的混合比的方法進(jìn)行說明的曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下，關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式，使用附圖進(jìn)行說明。另外，所有的附圖中，對(duì)同樣的 構(gòu)成要素賦予同樣的符號(hào)，適當(dāng)省略說明。另外，本說明書中"A?B"是指"A以上且B以 下"。
[0022]〈電極的整體構(gòu)成〉 圖1是表示實(shí)施方式中的電極結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)的截面圖。本實(shí)施方式的電極結(jié)構(gòu)體110 具有集電體100。該集電體100具備：導(dǎo)電性基材102、和在該導(dǎo)電性基材102的至少單面 上設(shè)置的樹脂層103。另外，本實(shí)施方式的電極結(jié)構(gòu)體110還具備：在該集電體100的樹脂 層103上設(shè)置的活性物質(zhì)層（或電極材料層）105。需要說明的是，該樹脂層103如后所述 具有粗糙面化表面109。
[0023] 〈以往的PTC層的問題〉 圖2是用于對(duì)以往的具備PTC層的電極結(jié)構(gòu)體的問題進(jìn)行說明的截面圖。以往的具備 PTC層203的電極結(jié)構(gòu)體210中，過度減少導(dǎo)電通路211時(shí)，常溫下的電阻過高，存在電池或 蓄電部件的輸出特性降低的問題。
[0024] 即，如圖2所示，如果過度減少導(dǎo)電通路211，則在PTC層203的粘合劑樹脂207發(fā) 生熱膨脹時(shí)（PTC層203的膜厚增厚時(shí)），導(dǎo)電通路211容易被切斷，因此，在內(nèi)部短路時(shí)發(fā) 揮充分的安全功能。但是，常溫下的PTC層203的電阻過高，具有在導(dǎo)電性基材202以及活 性物質(zhì)層205之間無法得到充分的導(dǎo)通的問題。
[0025] 圖3是用于對(duì)以往的具備PTC層的電極結(jié)構(gòu)體的問題進(jìn)行說明的截面圖。以往的 具備PTC層303的電極結(jié)構(gòu)體310中，在緊密地形成導(dǎo)電通路311、使導(dǎo)電性提高至必要以 上的情況下，存在粘合劑樹脂307即使發(fā)生膨脹、熔融、被切斷的導(dǎo)電通路311也少的問題。
[0026] S卩，如圖3所示，如果過度增多導(dǎo)電通路311，則常溫下的PTC層303的電阻低，因 此，在導(dǎo)電性基材302以及活性物質(zhì)層305之間得到充分的導(dǎo)通。但是，在PTC層303的粘 合劑樹脂307發(fā)生熱膨脹時(shí)（PTC層303的膜厚增厚時(shí)），難以切斷導(dǎo)電通路211，因此，具 有在內(nèi)部短路時(shí)不能發(fā)揮充分的安全功能的問題。
[0027] 另外，以往的具備PTC層的電極結(jié)構(gòu)體中，顯示出PTC功能是由粘合劑樹脂的熱膨 脹產(chǎn)生的。另一方面，電池或蓄電部件為了增大容量，增加活性物質(zhì)量，由于活性物質(zhì)層的 密度也增高的傾向，也存在失去PTC層的熱膨脹的余地的問題。
[0028] 〈樹脂層的粗糙面化表面〉 圖4是用于對(duì)實(shí)施方式中的電極結(jié)構(gòu)體與以往的具備PTC層的電極結(jié)構(gòu)體的不同點(diǎn)進(jìn) 行說明的截面圖。如上所說明，本實(shí)施方式的電極結(jié)構(gòu)體110具備：導(dǎo)電性基材102、和在 該導(dǎo)電性基材102的至少單面上設(shè)置的樹脂層103。需要說明的是，該樹脂層103如后所述 具有粗糙面化表面109。另外，本實(shí)施方式的電極結(jié)構(gòu)體110還具備在該樹脂層103上設(shè)置 的活性物質(zhì)層（或電極材料層）105。另外，該活性物質(zhì)層105包含：活性物質(zhì)121、導(dǎo)電材 料123和粘合劑125。
[0029] 另外，該樹脂層103包含有機(jī)樹脂107和導(dǎo)電性粒子111。另外，該樹脂層103在 導(dǎo)電性基材102上的附著量為0. 5?20g/m2。另外，該樹脂層103的粗糙面化表面109的 Rz (十點(diǎn)平均粗糙度）為0. 4?10 y m。另外，該樹脂層103的粗糙面化表面109的Sm (凹 凸的平均間隔）為5?200 ym。另外，該樹脂層103的通過二端子法測(cè)定的平均電阻為 0? 5 ?50Q。
[0030] 圖5是表示實(shí)施方式中的電極結(jié)構(gòu)體的PTC層的電阻快速上升的結(jié)構(gòu)的截面圖。 如果使用該電極結(jié)構(gòu)體110,則非水電解質(zhì)電池或蓄電部件內(nèi)的溫度達(dá)到有機(jī)樹脂107的 熔點(diǎn)附近時(shí)，有機(jī)樹脂107發(fā)生體積膨脹，剝離在樹脂層103中分散的導(dǎo)電性粒子111之間 的接觸，因此，導(dǎo)電性降低。
[0031] 另外，本實(shí)施方式的電極結(jié)構(gòu)體110由于具備具有特殊的粗糙面化表面109的樹 脂層103,因此，成功在樹脂層103表面上確保適度的空間作為樹脂層103的熱膨脹的余地。 因此，有機(jī)樹脂107的熔解時(shí)的體積變化即使大也能夠毫無問題地發(fā)生熱膨脹，從而可以 得到良好的PTC特性。即，通過將非水電解質(zhì)電池或蓄電部件過充電時(shí)的發(fā)熱，在非水電解 質(zhì)電池或蓄電部件的內(nèi)部溫度達(dá)到有機(jī)樹脂107的熔點(diǎn)附近時(shí)，樹脂層103的電阻快速上 升，阻斷導(dǎo)電性基材102與活性物質(zhì)層105之間的電流。因此，如果使用該電極結(jié)構(gòu)體110， 則在非水電解質(zhì)電池或蓄電部件的內(nèi)部短路時(shí)能夠發(fā)揮充分的安全功能。
[0032] S卩，根據(jù)該構(gòu)成，得到同時(shí)均衡地發(fā)揮在常溫下確保充分的導(dǎo)電性、并且在溫度上 升時(shí)具有熱膨脹的余地這二個(gè)效果的電極結(jié)構(gòu)體110。這二個(gè)效果難以通過圖2和圖3中 說明的以往的電極結(jié)構(gòu)體210、310同時(shí)實(shí)現(xiàn)。相對(duì)于此，本實(shí)施方式的電極結(jié)構(gòu)體110由 于具備具有特殊的粗糙面化表面109的樹脂層103,因此，成功地同時(shí)滿足這些通常相反的 二個(gè)效果。
[0033] 以下，對(duì)各構(gòu)成要素詳細(xì)進(jìn)行說明。
[0034] 〈導(dǎo)電性基材〉 作為本實(shí)施方式的導(dǎo)電性基材102,可以使用非水電解質(zhì)電池或蓄電部件用的各種金 屬箔。具體而言，可以使用正極用、負(fù)極用的各種金屬箔，例如，可以使用鋁、銅、不銹鋼、鎳 等。其中，從導(dǎo)電性的高度與成本的平衡出發(fā)，優(yōu)選為鋁、銅。需要說明的是，本說明書中， 鋁是指鋁以及鋁合金，銅是指純銅以及銅合金。本實(shí)施方式中，鋁箔能夠用于二次電池正極 偵I二次電池負(fù)極側(cè)或雙電層電容器電極，銅箔能夠用于二次電池負(fù)極側(cè)。作為鋁箔，沒有 特別限定，可以使用作為純鋁系的A1085材、A3003材等各種鋁。另外，作為銅箔也同樣，沒 有特別限定，但優(yōu)選使用軋制銅箔和電解銅箔。
[0035] 作為導(dǎo)電性基材102的厚度，沒有特別限定，優(yōu)選為5 ii m以上且50 ii m以下。厚度 小于5 ii m時(shí)，箔的強(qiáng)度不足，有時(shí)難以形成導(dǎo)電性基材102等。另一方面，超過50 ii m時(shí)， 相應(yīng)地不得不使其它構(gòu)成要素、特別是活性物質(zhì)層105或電極材料層變薄，特別是在形成 非水電解質(zhì)電池或蓄電部件等的情況下，不得不使活性物質(zhì)層105的厚度變薄，有時(shí)無法 得到必要充分的容量。
[0036] 〈樹脂層〉 本實(shí)施方式的樹脂層103是包含在導(dǎo)電性基材102的表面上層疊的有機(jī)樹脂107和導(dǎo) 電性粒子 111 的 PTC (Positive temperature coefficient)層。
[0037] (1)粗糙面化表面的構(gòu)成 本實(shí)施方式的樹脂層103在導(dǎo)電性基材102上的附著量為0. 5?20g/m2。低于0. 5g/ m2時(shí)，產(chǎn)生未涂布部，電池性能或蓄電性能不足。超過20g/m2時(shí)，電阻過大，電池性能或蓄 電性能不足。樹脂層103的附著量可以為例如0. 5、l、2、5、10、15、20g/m2,也可以為在此例 示出的數(shù)值中的任意二個(gè)之間的范圍內(nèi)。
[0038] 本實(shí)施方式的樹脂層103的粗糙面化表面109的Rz (十點(diǎn)平均粗糙度）為0. 4? lOiim。Rz低于0. 4iim時(shí)，用于熱膨脹的余地不充分。Rz超過lOiim時(shí)，與活性物質(zhì)層105 的接觸差，接觸電池性能或接觸蓄電性能不充分。樹脂層103的Rz例如可以為0. 4、0. 7、1、 2、5、10 y m，也可以為在此例示出的數(shù)值中的任意二個(gè)之間的范圍內(nèi)。
[0039] 本實(shí)施方式的樹脂層103的粗糙面化表面109的Sm(凹凸的平均間隔）優(yōu)選為 5?200iim。Sm低于5iim時(shí)，用于熱膨脹的余地不充分。Sm超過200iim時(shí)，表面形狀過 于接近平坦，用于熱膨脹的余地不充分。樹脂層103的Sn例如可以為5、10、20、30、40、50、 60、70、80、90、100、120、140、160、180、20011111，也可以為在此例示出的數(shù)值中的任意二個(gè)之 間的范圍內(nèi)。
[0040] 本實(shí)施方式的樹脂層103的通過二端子法測(cè)定的平均電阻為0. 5?50 Q。平均 電阻如果在該范圍內(nèi)，則避免通過在低于應(yīng)該阻斷的溫度的溫度范圍內(nèi)的溫度上升引起的 有機(jī)樹脂107的膨脹而切斷導(dǎo)電通路的問題，從而能夠最大限度地連接導(dǎo)電通路。詳細(xì)而 言，樹脂層103的初期電阻只要通過三菱Analytech制造的電阻率計(jì)Loresta EP(二端子 法）測(cè)定的電阻值（從在導(dǎo)電性基材102上形成的樹脂層103上測(cè)定）為0.5?50 Q即 可。低于0.5Q時(shí)，升溫時(shí)的電阻上升不充分。超過50Q時(shí)，作為電池或蓄電池的性能不 充分。
[0041] 作為該樹脂層103的有機(jī)樹脂107使用的樹脂，沒有特別限定，可以使用選自由含 氟樹脂、烯烴類樹脂、環(huán)氧類樹脂、丙烯酸類樹脂、聚酯類樹脂、聚氨酯（Urethane)類樹脂 組成的組中的1種以上。它們中，特別優(yōu)選使用含氟樹脂或烯烴類樹脂。
[0042] (2)含氟樹脂 作為該樹脂層103的有機(jī)樹脂107使用的含氟樹脂是作為樹脂成分含有含氟樹脂的樹 月旨，可以僅由含氟樹脂構(gòu)成，也可以含有含氟樹脂和其他樹脂。含氟樹脂為含有氟的樹脂， 可以例示：聚偏氟乙烯（PVDF)、聚四氟乙烯（PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物 (PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（FEP)、聚氯三氟乙烯（PCTFE)、四氟乙烯-乙烯共聚物 (ETFE)、氯三氟乙烯-乙烯共聚物（ECTFE)、聚氟乙烯（PVF)等含氟樹脂及其衍生物、使環(huán)己 基乙烯基醚或羧酸乙烯酯與PCTFE、四氟乙烯等氟烯烴共聚而成的含氟共聚物等。另外，這 些可以單獨(dú)使用1種，也可以組合使用2種以上，特別是聚偏氟乙烯（PVDF)能夠確實(shí)地兼 具有阻斷功能和優(yōu)良的高倍率特性，因此優(yōu)選。
[0043] 該含氟樹脂在將樹脂成分整體設(shè)為100質(zhì)量％的情況下，可以使用含氟樹脂100 質(zhì)量％，也可以與其他樹脂成分并用來使用，在并用的情況下，相對(duì)于全部樹脂成分而言， 通常至少含有含氟樹脂40質(zhì)量％以上，優(yōu)選50質(zhì)量％以上。這是由于，含氟樹脂的配合量 過少時(shí)，無法良好地控制后述的導(dǎo)電性粒子，難以確實(shí)地兼具有阻斷功能和優(yōu)良的高倍率 特性。含氟樹脂的比例，具體而言，例如為40、50、60、70、80、90、100質(zhì)量％，也可以為在此 例示出的任意二個(gè)數(shù)值的范圍內(nèi)。
[0044] 該含氟樹脂的重均分子量為例如3萬?100萬，具體而言，例如為3萬、4萬、5萬、6 萬、7萬、8萬、9萬、10萬、15萬、20萬、30萬、40萬、50萬、60萬、70萬、80萬、90萬、100萬， 也可以為在此例示出的數(shù)值中的任意二個(gè)之間的范圍內(nèi)。重均分子量是指通過GPC(凝膠 滲透色譜法）測(cè)定的分子量。
[0045] 該含氟樹脂優(yōu)選具有羧基或羧酸酯基（以下，簡(jiǎn)稱為"酯基"）。由此，能夠提高導(dǎo) 電性基材102與樹脂層103的密合性。另外，含氟樹脂具有酯基的情況下，含氟樹脂與導(dǎo)電 性粒子（例如：碳粒子）的密合性提高。
[0046] 該含氟樹脂具有羧基（-C00H)或酯基（-C00R、R例如為碳原子數(shù)1?5的烴）的 方式?jīng)]有特別限定，例如，含氟樹脂可以為具有羧基或酯基的單體與含氟的單體的共聚物， 含氟樹脂可以為含氟樹脂與具有羧基或酯基的樹脂的混合物，含氟樹脂也可以通過具有羧 基或酯基的化合物改性。使含氟樹脂改性的方法沒有特別限定，作為一例可以列舉如下方 法：如日本特開2002-304997號(hào)所示，對(duì)含氟樹脂照射放射線，使氟原子脫離，生成自由基， 在該狀態(tài)下將含氟樹脂與具有羧基或酯基的化合物混合，由此，使具有羧基或酯基的化合 物與含氟樹脂接枝聚合。含氟樹脂中的、羧基或酯基的個(gè)數(shù)相對(duì)于氟原子數(shù)的比值沒有特 別限定，例如為〇. 1?5,優(yōu)選為0. 5?2。該比值具體而言例如為0. 1、0. 2、0. 5、1、1. 5、2、 3、4、5,也可以為在此例示出的數(shù)值中的任意二個(gè)之間的范圍內(nèi)。作為具有羧基或酯基的單 體（或化合物），可以列舉丙烯酸、甲基丙烯酸或它們的酯（例如甲基丙烯酸甲酯）等。
[0047] (3)烯烴類樹脂 作為該樹脂層103的有機(jī)樹脂107使用的烯烴類樹脂是作為樹脂成分含有烯烴樹脂的 樹脂，可以僅由烯烴樹脂構(gòu)成，也可以含有烯烴樹脂和其他樹脂。作為烯烴類樹脂，可以例 示聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯等。另外，這些可以單獨(dú)使用1種，也可以組合使用2種 以上，特別是聚乙烯、聚丙烯能夠確實(shí)地兼具有阻斷功能和優(yōu)良的高倍率特性，因此優(yōu)選。
[0048] 該烯烴類樹脂在將樹脂成分整體設(shè)為100質(zhì)量％的情況下，可以使用烯烴樹脂 100質(zhì)量％，也可以與其他樹脂成分并用來使用，在并用的情況下，相對(duì)于全部樹脂成分而 言，通常至少含有烯烴樹脂40質(zhì)量％以上，優(yōu)選50質(zhì)量％以上。烯烴樹脂的配合量過少時(shí)， 無法良好地控制后述的導(dǎo)電性粒子，難以確實(shí)地兼具有阻斷功能和優(yōu)良的高倍率特性。烯 烴樹脂的比例，具體而言例如為40、50、60、70、80、90、100質(zhì)量％，也可以為在此例示出的 任意二個(gè)數(shù)值的范圍內(nèi)。
[0049] 該烯烴類樹脂的重均分子量例如為1萬?100萬，具體而言例如為1萬、3萬、4 萬、5萬、6萬、7萬、8萬、9萬、10萬、15萬、20萬、30萬、40萬、50萬、60萬、70萬、80萬、90 萬、100萬，也可以為在此例示出的數(shù)值中的任意二個(gè)之間的范圍內(nèi)。重均分子量是指通過 GPC(凝膠滲透色譜法）測(cè)定的分子量。
[0050] 該烯烴類樹脂優(yōu)選用羧酸等改性、具有羧基或羧酸酯基（以下，簡(jiǎn)單地稱為"酯 基"）。由此，能夠提高導(dǎo)電性基材102與樹脂層103的密合性。另外，烯烴類樹脂具有酯 基的情況下，烯烴類樹脂與導(dǎo)電性粒子（例如：碳粒子）的密合性提高。使烯烴類樹脂改性 的羧酸可以為單羧酸、二羧酸、三羧酸中的任意一種，例如，可以使用乙酸、乙酸酐、馬來酸、 馬來酸酐、偏苯三酸、偏苯三酸酐、富馬酸、己二酸、戊二酸、琥珀酸、丙二酸、草酸等。羧基多 時(shí)，與導(dǎo)電性基材的密合性優(yōu)良，但有時(shí)導(dǎo)電性粒子的分散性降低，電阻增大。
[0051] 需要說明的是，該烯烴類樹脂優(yōu)選為與丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯的共聚物。丙烯酸 酯、甲基丙烯酸酯優(yōu)選還具有縮水甘油基。通過含有丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯，與導(dǎo)電性基 材的密合性提高，容量維持率提高。通過具有縮水甘油基，密合性進(jìn)一步提高，容量維持率 提1?。
[0052] 另外，該烯烴類樹脂優(yōu)選為聚丙烯類樹脂與聚乙烯類樹脂的混合物。聚丙烯類樹 脂與聚乙烯類樹脂的混合比，如圖6所示，通過DSC(示差掃描式量熱分析）中出現(xiàn)的峰進(jìn) 行規(guī)定。這是由于，即使簡(jiǎn)單地將聚丙烯類樹脂和聚乙烯類樹脂添加規(guī)定量，結(jié)晶狀態(tài)等也 不同，有時(shí)無法得到期望的結(jié)果。在實(shí)施使用聚丙烯類樹脂和聚乙烯類樹脂的涂膜的DSC 測(cè)定時(shí)，在升溫側(cè)出現(xiàn)由熱熔解產(chǎn)生的峰。將用聚丙烯類樹脂與聚乙烯類樹脂的混合系以 及導(dǎo)電材料制作的涂膜通過DSC進(jìn)行熱分析，由各樹脂的熔解峰的面積（與各樹脂的熱熔 解峰通過直線包圍的面積）求出熔解熱量，用各樹脂的熔解熱量相對(duì)于兩者的熔解熱量的 比率規(guī)定添加比例。具體而言，聚丙烯類樹脂的添加比例為（聚丙烯類樹脂的熔解熱量）/ (聚丙烯類樹脂的熔解熱量+聚乙烯類樹脂的熔解熱量）X 100 (% )，該比例優(yōu)選為95 %? 30%。
[0053] (4)導(dǎo)電性粒子 用于本實(shí)施方式的樹脂層103的導(dǎo)電性粒子111可以使用公知的碳粉末、金屬粉末等 導(dǎo)電性微粒，其中，優(yōu)選為爐黑、乙炔黑、科琴黑等炭黑。特別是粉體中的電阻以100%的壓 粉體計(jì)優(yōu)選為lXK^Q 以下，根據(jù)需要可以組合使用上述導(dǎo)電性材料。對(duì)其粒子尺寸 沒有特別限定，作為一次粒徑，優(yōu)選為大約10?l〇〇nm。
[0054] 導(dǎo)電性粒子111的配合量沒有特別限定，將樹脂層103的整體設(shè)為100%的情況 下，優(yōu)選以導(dǎo)電性粒子111所占的體積％的值達(dá)到5?50%的方式配合。導(dǎo)電性粒子111 的配合量過少時(shí)，導(dǎo)電性粒子111之間的連結(jié)點(diǎn)數(shù)少，常溫時(shí)的電阻增高。導(dǎo)電性粒子111 的配合量過多時(shí)，在升溫時(shí)也保持導(dǎo)電性粒子111之間的接觸，難以發(fā)揮阻斷功能。該值例 如可以為5、10、15、20、25、30、35、40、45、50%，也可以為在此例示出的數(shù)值中的任意二個(gè)之 間的范圍內(nèi)。
[0055] (5)粗糙面化表面的制作方法 關(guān)于本實(shí)施方式的樹脂層103的粗糙面化表面109的表面形狀（表面粗糙度），可以通 過規(guī)定的分散方法將導(dǎo)電性粒子111分散，進(jìn)一步在規(guī)定的烘焙條件下涂布，由此來得到。
[0056] 本實(shí)施方式的導(dǎo)電性粒子111的分散狀態(tài)通過例如如下的分散方法來實(shí)現(xiàn)。以 往，導(dǎo)電材料的分散著眼于細(xì)小且均勻地分散來實(shí)施，但本實(shí)施方式中，優(yōu)選為適度凝聚的 分散狀態(tài)，以下，對(duì)該方法進(jìn)行說明。作為分散機(jī)，可以使用分散機(jī)、行星攪拌機(jī)、球磨機(jī)等， 以下，對(duì)使用分散機(jī)的情況進(jìn)行說明。
[0057] 本實(shí)施方式的導(dǎo)電性粒子111的分散狀態(tài)，例如通過在含氟樹脂或烯烴類樹脂的 溶液中預(yù)分散導(dǎo)電性粒子111，再進(jìn)行主分散來實(shí)現(xiàn)。關(guān)于預(yù)分散，在樹脂液中使導(dǎo)電材料 在該固體成分（樹脂固體成分+導(dǎo)電材料）中所占的濃度達(dá)到10?70體積％來添加導(dǎo)電 材料，以轉(zhuǎn)速300?5000rpm攪拌2?60分鐘，制造預(yù)分散涂料。需要說明的是，本說明書 中，通過體積份（ml)=質(zhì)量份（g)/真比重計(jì)算，基于其計(jì)算體積％。預(yù)分散中的導(dǎo)電性粒 子量少于10體積％時(shí)，有時(shí)主分散后的粒徑變得過小，多于70體積％時(shí)，有時(shí)主分散后的 粒徑變得過大。預(yù)分散的轉(zhuǎn)速低于300rpm時(shí)，有時(shí)主分散后的粒徑變得過大，高于5000rpm 時(shí)，有時(shí)主分散后的粒徑變得過小。預(yù)分散的攪拌時(shí)間少于2分鐘時(shí)，有時(shí)主分散后的粒徑 變得過大，長(zhǎng)于60分鐘時(shí)，有時(shí)主分散后的粒徑變得過小。
[0058] 然后，在主分散中，向預(yù)分散糊中添加樹脂溶液，使樹脂層中的導(dǎo)電材料添加量達(dá) 到5?50體積％ (在樹脂液中導(dǎo)電材料在該固體成分（樹脂固體成分+導(dǎo)電材料）中所 占的濃度達(dá)到5?50體積％ )。主分散中以轉(zhuǎn)速500?8000rpm攪拌10?120分鐘。主 分散的轉(zhuǎn)速低于500rpm時(shí)，有時(shí)粒徑變得過大，高于8000rpm時(shí)，有時(shí)粒徑變得過小。主分 散的攪拌時(shí)間少于10分鐘時(shí)，有時(shí)粒徑變得過大，長(zhǎng)于120分鐘時(shí)，有時(shí)粒徑變得過小。
[0059] 本實(shí)施方式的集電體100的制造方法，只要通過公知的方法在導(dǎo)電性基材102上 形成樹脂層103即可，沒有特別限定，在形成樹脂層103前為了使相對(duì)于導(dǎo)電性基材102而 言密合性提高，實(shí)施前處理也是有效的。特別是在使用通過軋制制造的金屬箔的情況下，有 時(shí)殘留軋制油和磨損粉，有時(shí)與樹脂層的密合性變差，但此時(shí)，通過脫脂等除去軋制油和磨 損粉，由此，能夠提高與樹脂層103的密合性。另外，通過電暈放電處理這樣的干式活性化 處理，也能夠提高與樹脂層103的密合性。
[0060] 對(duì)含有導(dǎo)電性材料111的上述糊的涂布方法沒有特別限定，可以使用流延法、刮 棒涂布法、浸漬法、凹版涂布法等公知的方法。關(guān)于干燥方法沒有特別限定，可以使用通過 熱風(fēng)循環(huán)爐的加熱處理進(jìn)行的干燥等。
[0061] 〈活性物質(zhì)層〉 本實(shí)施方式的電極結(jié)構(gòu)體110具備在樹脂層103上層疊的、包含活性物質(zhì)的活性物質(zhì) 層105。該電極結(jié)構(gòu)體110由于具有在上述集電體100上包含活性物質(zhì)粒子121的活性物 質(zhì)層105,因此，得到良好的放電率特性。
[0062] 通過在本實(shí)施方式的集電體100的至少單面上形成活性物質(zhì)層或電極材料層，可 以得到本實(shí)施方式的電極結(jié)構(gòu)體110。關(guān)于形成電極材料層的蓄電部件用的電極結(jié)構(gòu)體如 后所述。首先，在形成活性物質(zhì)層105的電極結(jié)構(gòu)體110的情況下，使用該電極結(jié)構(gòu)體110 和隔板、非水電解質(zhì)溶液等，能夠制造非水電解質(zhì)電池用、例如鋰離子二次電池用的電極結(jié) 構(gòu)體（包括電池用部件）。在本實(shí)施方式的非水電解質(zhì)電池用的電極結(jié)構(gòu)體110以及非水 電解質(zhì)電池中，集電體100以外的部件可以使用公知的非水電池用部件。
[0063] 在此，本實(shí)施方式中，作為電極結(jié)構(gòu)體11形成的活性物質(zhì)層105可以為以往作為 非水電解質(zhì)電池用提出的活性物質(zhì)層。例如，作為正極，在使用鋁的本實(shí)施方式的集電體 100上作為活性物質(zhì)121使用LiC 〇02、LiMn02、LiNi02等，作為導(dǎo)電性粒子123使用乙炔黑 等炭黑，通過將這些在作為粘合劑125的PVDF或水分散型PTFE中分散而成的糊涂布，并使 其干燥，可以得到本實(shí)施方式的正極結(jié)構(gòu)體。
[0064] 在形成負(fù)極的電極結(jié)構(gòu)體110的情況下，在作為導(dǎo)電性基材102的使用銅的本實(shí) 施方式的集電體110上，作為活性物質(zhì)121使用例如石墨、石墨、中間相碳微球等，將這些在 作為增稠劑的CMC中分散后，與作為粘合劑的SBR混合，將由此得到的糊作為活性物質(zhì)層 105形成用材料進(jìn)行涂布、干燥，由此，可以得到本實(shí)施方式的負(fù)極結(jié)構(gòu)體。
[0065] 以上，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明，但這些為本發(fā)明的例示，也可以采 用上述以外的各種構(gòu)成。
[實(shí)施例]
[0066] 以下，通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限定于這些。
[0067]〈在導(dǎo)電性基材上的樹脂層的形成〉 基于表1，調(diào)合使用各種樹脂的涂量。烯烴類樹脂使用各自的固體成分5?40重量％ 的水系乳液。實(shí)施例18的聚丙烯與聚乙烯的混合物基于涂膜的DSC圖、以聚丙烯的添加比 例達(dá)到50%的方式進(jìn)行混合。
[0068] PVDF類樹脂均使用固體成分10?15重量％的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液。作為 環(huán)氧樹脂，使用將雙酚A型樹脂與脲醛樹脂在甲基乙基酮中以固體成分20重量％溶解而成 的溶液。作為聚酯樹脂，使用將通過間苯二甲酸與乙二醇的酯化反應(yīng)制造的聚酯樹脂以固 體成分20重量％在二甲苯中溶解而成的溶液。聚氨酯類樹脂，使用使異佛爾酮二異氰酸 酯與聚乙二醇反應(yīng)而成的氨基甲酸酯樹脂和丁基化三聚氰胺以固體成分20重量％在二甲 苯中溶解而成的溶液。丙烯酸樹脂使用丙烯酸丁酯與丙烯腈與丙烯酰胺的共聚物的固體 成分20重量％的水系乳液。分子量均為在樹脂液的狀態(tài)下通過GPC (凝膠滲透色譜法）測(cè) 定?；诒?,進(jìn)行預(yù)分散、主分散，將所得到的糊在鋁箔上涂布，在烘焙溫度（基材達(dá)到溫 度）100°C、烘焙時(shí)間（在爐時(shí)間）120秒下燒結(jié)，在鋁箔上形成CC層（碳涂層）。
[0069] 需要說明的是，以下的表1?3中各簡(jiǎn)稱的含義如下。 AB :乙炔黑 PP :聚丙烯 PE :聚乙烯 PE0 :聚環(huán)氧乙烷 PVDF :聚偏氟乙烯
[0070] [表 1]

【權(quán)利要求】
1. 一種集電體，具備： 導(dǎo)電性基材、和 在所述導(dǎo)電性基材的至少單面上設(shè)置的樹脂層， 其中， 所述樹脂層含有有機(jī)樹脂和導(dǎo)電性粒子， 所述樹脂層在所述導(dǎo)電性基材上的附著量為0. 5?20g/m2， 所述樹脂層的表面的Rz，即十點(diǎn)平均粗糙度為〇. 4?10 y m， 所述樹脂層的表面的Sm，即凹凸的平均間隔為5?200 y m， 所述樹脂層的通過二端子法測(cè)定的平均電阻為〇. 5?50 Q。
2. 如權(quán)利要求1所述的集電體，其中， 所述有機(jī)樹脂為選自由含氟樹脂、烯烴類樹脂、環(huán)氧類樹脂、丙烯酸類樹脂、聚酯類樹 月旨、聚氨酯類樹脂組成的組中的1種以上。
3. 如權(quán)利要求2所述的集電體，其中， 所述含氟樹脂具有羧基或羧酸酯。
4. 如權(quán)利要求2所述的集電體，其中， 所述烯烴類樹脂具有羧基或羧酸酯。
5. 如權(quán)利要求2所述的集電體，其中， 所述烯烴類樹脂包含丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯中的至少1種。
6. 如權(quán)利要求2所述的集電體，其中， 所述烯烴類樹脂包含聚丙烯類樹脂以及聚乙烯類樹脂。
7. -種電極結(jié)構(gòu)體，其具備： 權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的集電體、和 在所述集電體的所述樹脂層上設(shè)置的活性物質(zhì)層或電極材料層。
8. -種非水電解質(zhì)電池或蓄電部件，其具備： 權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的集電體、和 在所述集電體的所述樹脂層上設(shè)置的活性物質(zhì)層或電極材料層。
【文檔編號(hào)】H01M4/66GK104428929SQ201380036476
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月13日
【發(fā)明者】加藤治, 盛島泰正, 伊藤貴和, 原英和, 飯?zhí)锕Ш? 片岡次雄, 井上光哉, 山部鄉(xiāng)史, 本川幸翁, 齊藤聰平, 八重樫起郭 申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社, 株式會(huì)社Uacj制箔, 株式會(huì)社Uacj