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集電體、電極結(jié)構(gòu)體、非水電解質(zhì)電池及蓄電部件的制作方法_2

文檔序號:9355457閱讀:來源:國知局
面上,另外也可以在鋁箱102的兩面上形成導(dǎo)電樹脂層103。另外,還可以含 有樹脂層116及導(dǎo)電性粒子115以外的添加物。
[0024] 形成導(dǎo)電樹脂層103的方法,沒有特別限制,不過推薦的方法是:下文中所述的調(diào) 整導(dǎo)電性粒子的2次粒子的中值粒徑(D50)。具體而言其方法可以是例如:將樹脂溶解于溶 劑,混合導(dǎo)電性粒子115構(gòu)成糊,再將糊涂布于鋁箱102,使其干燥;或者將樹脂乳化、分散 于水中,混合導(dǎo)電性粒子115構(gòu)成糊,再將糊涂布、干燥于鋁箱102 ;或者將導(dǎo)電性粒子115 和微粉狀樹脂混合,將混合物涂布于鋁箱102上,加熱熔化樹脂。合適的方法可以是例如: 將樹脂溶解于溶劑,混合導(dǎo)電性粒子115構(gòu)成糊,再將糊涂布于鋁箱102,使其干燥。
[0025] 構(gòu)成導(dǎo)電樹脂層103的樹脂,沒有特別限定,不過優(yōu)選氟系樹脂,聚烯烴樹脂,苯 乙烯丁二烯橡膠(SBR),聚酰亞胺,聚酰胺酰亞胺(PAI),纖維素及其衍生物,甲殼素其衍生 物,殼聚糖及其生物,丙烯酸樹脂,丁醛樹脂,密胺樹脂,環(huán)氧樹脂。這樣的話,集電體100用 于鋰離子二次電池時,集電體和活性物質(zhì)層的界面之電阻低,可以提高高倍率特性。另外, 上述樹脂可以是一種或二種以上的組合(例如,混合或共聚)。
[0026] 對于構(gòu)成導(dǎo)電樹脂層103的導(dǎo)電性粒子115,沒有特別限定,不過可以使用金屬微 小顆粒,碳粒子等。其中優(yōu)選碳粒子。碳粒子的導(dǎo)電性好,廉價,可以降低成本。
[0027] 對于碳粒子,沒有特別限定,不過可以使用,乙炔黑(AB),科琴黑,氣相生長碳纖 維,石墨(黑鉛)等。特別是粉狀體的電阻,優(yōu)選100%的圧粉體的電壓為IXlO 1Q ·_以 下,需要的話可以使用上述物質(zhì)的組合。所述粒子的大小,沒有特別限定,不過優(yōu)選的是約 10 ~lOOnm。
[0028] 對于導(dǎo)電性粒子115,優(yōu)選為:在導(dǎo)電樹脂層103中聚集形成2次粒子。另外,對 于導(dǎo)電性粒子115的2次粒子的中值粒徑(D50),沒有特別限定,不過優(yōu)選1~10 μπι。所 述導(dǎo)電性粒子115之2次粒子的中值粒徑(D50),例如可以是1. 0, 2. 0, 3. 0,4. 0, 5. 0,6. 0, 7. 0,8. 0,9. 0,10. 0 μ m,也可以在上述例舉的任意2個數(shù)值的范圍內(nèi)。
[0029] 導(dǎo)電性粒子115之2次粒子的中值粒徑(D50)不到是1 μ m時,導(dǎo)電樹脂層103的 導(dǎo)電性有時不足。因此有時集電體100/活性物質(zhì)層105的界面電阻降低不足。 另外,導(dǎo)電性粒子115之2次粒子的中值粒徑(D50)超過10 μπι的話,有時會妨礙鋁箱 102/導(dǎo)電樹脂層103界面、以及導(dǎo)電樹脂層103/活性物質(zhì)層105界面的密合性,接觸不良 導(dǎo)致電阻增加。
[0030] 在本實施方案中得D50,為體積基準(zhǔn)的相當(dāng)于積累分布50%處的粒徑。粒徑積累 分布,一般使用激光衍射法,動態(tài)光散射法測量。
[0031] 在本實施方案中,導(dǎo)電樹脂層103表面的導(dǎo)電性粒子115的面積占有率是45%以 上。優(yōu)選為55%以上。在所述導(dǎo)電樹脂層103表面的導(dǎo)電性粒子115的面積占有率可以時 例如45, 50, 51,60,65, 70,80,90,99%,也可以在上述例舉的任意2個數(shù)值的范圍內(nèi)。
[0032] 導(dǎo)電樹脂層103表面的導(dǎo)電性粒子115的面積占有率不到45%時,如圖4所示,BP 使在導(dǎo)電樹脂層103上有導(dǎo)電性粒子115,因為得不到充分的導(dǎo)電性,導(dǎo)致集電體100/活性 物質(zhì)層105的界面電阻不變小。即,需要控制導(dǎo)電樹脂層103表面的導(dǎo)電性粒子115的面 積占有率。
[0033] 本實施方式的電極結(jié)構(gòu)體,如圖2所示在集電體100的一側(cè)的表面上具備活性物 質(zhì)層105,不過導(dǎo)電樹脂層103在鋁箱102的兩個面上形成時,活性物質(zhì)層105可以設(shè)置于 其他的面上。另外,圖3是說明本發(fā)明中一實施方案的電極結(jié)構(gòu)體的導(dǎo)電樹脂層和活性物 質(zhì)的關(guān)系的示意圖。圖4是下文所述比較例中電極結(jié)構(gòu)體之導(dǎo)電樹脂層內(nèi)的導(dǎo)電性粒子的 面積占有率為不到45%時,和活性物質(zhì)的關(guān)系的示意圖。圖5是下文比較例中電極結(jié)構(gòu)體 的導(dǎo)電樹脂層高于600MPa硬度時,和活性物質(zhì)的關(guān)系的示意圖。
[0034] 在本實施例中,集電體100的導(dǎo)電樹脂層103表面的壓凹硬度是600MPa以下,優(yōu) 選為450MPa以下。所述集電體100的導(dǎo)電樹脂層103表面壓凹硬度,可以時5,10, 25, 50, 100,150, 200, 250, 300, 350,400,420,440,450, 500, 550,600MPa,也可以在上述例舉的任意 2個數(shù)值的范圍內(nèi)。所述壓凹硬度超過600MPa的話,如圖5所示,活性物質(zhì)粒子120的導(dǎo)電 樹脂層103的進入深度不夠,不能充分降低活性物質(zhì)層105/集電體100的界面電阻。 另外,集電體100的導(dǎo)電樹脂層103的表面之壓凹硬度,可以通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整導(dǎo)電樹脂 層103等的干燥條件、或?qū)щ姌渲瑢佑脴渲c導(dǎo)電性粒子115的混合量等來進行操作。
[0035] 在本實施方式中,就集電體100的導(dǎo)電樹脂層103的表面之壓凹硬度的測量,可以 使用公知方法。對于導(dǎo)電樹脂層103的厚度,沒有特別限定,例如I. 0~20 μπι的厚度小, 所以可以使用測量壓力小的超微小壓凹硬度試驗機等來測量。
[0036] 目前,通過以調(diào)整電極密度為主要目的之加壓,活性物質(zhì)咬入鋁箱102,接觸面積 增加,使得集電體鋁箱102和活性物質(zhì)層105的界面電阻下降到實用標(biāo)準(zhǔn)。但是,一般鋁箱 102表面的壓凹硬度比600MPa大,活性物質(zhì)粒子120中值粒徑小于5 μπι以下時,加壓時壓 力分散,活性物質(zhì)粒子120難以直接咬入表面堅硬的鋁箱102,活性物質(zhì)層105/集電體100 的界面電阻容易增加。
[0037] 于此相對,本實施方案中,基材鋁箱102和活性物質(zhì)層105之間,具有使用了比 基材柔軟的樹脂而形成的導(dǎo)電樹脂層103,因為所述導(dǎo)電樹脂層103的表面之壓凹硬度為 600MPa以下,如果集電體100的導(dǎo)電樹脂層103上形成活性物質(zhì)層105后加壓時,即使使用 中值粒徑為5 μπι以下的小粒徑活性物質(zhì)粒子120,活性物質(zhì)粒子120可以容易地咬入比基 材鋁箱102柔軟的導(dǎo)電樹脂層103,增加接觸面積。因此,可以降低活性物質(zhì)層105/集電體 100的界面電阻至實用標(biāo)準(zhǔn)。
[0038] <集電體的制造方法> 本實施方案的集電體100的制造方法,只要是在鋁箱102的至少在一面上形成導(dǎo)電樹 脂層103就可以,沒有特別限制,不過例如可以使用如下方法:將導(dǎo)電樹脂層用的樹脂適當(dāng) 地溶解于溶劑,混合導(dǎo)電性粒子115構(gòu)成糊,在鋁箱102上面涂布、干燥。可以舉出的例子 有:將導(dǎo)電性粒子115和微粉狀的樹脂混合,將混合物涂布于鋁箱102上,加熱融化樹脂。
[0039] 其中,優(yōu)選的是:將樹樹脂溶解于溶劑,混合導(dǎo)電性粒子115構(gòu)成糊,在鋁箱102上 面涂布、干燥。此時所用的溶劑沒有特別限制、只要能在導(dǎo)電樹脂層用樹脂中分散導(dǎo)電性粒 子115就可以。另外,如果導(dǎo)電性粒子115使用碳粒子的話,優(yōu)選的是:將樹脂和碳粒子適 當(dāng)?shù)胤稚ⅰせ旌吓c溶劑中,調(diào)整碳導(dǎo)電樹脂涂料的時,碳粒子聚集物的粒徑(中值粒徑)D50 調(diào)整為1~10 U m。
[0040] 另外,對于含有導(dǎo)電性粒子115的糊的涂布方法,沒有特別限定,不過可以使用: 澆鑄法,棒式涂布法,浸泡法,凹版涂布法等公知方法。對于干燥方法,沒有特別限制,可以 使用由熱風(fēng)循環(huán)爐加熱處理的干燥方法等。
[0041] 另外,在形成導(dǎo)電樹脂層103之前,預(yù)處理鋁箱102以提高密合性也是有效的。特 別是使用乳制制造的鋁箱102時,有乳制油和磨損粉殘留的情況下,有時導(dǎo)電樹脂層103的 密合性變差。此時,根據(jù)通過脫脂以除去乳制油和磨損粉,可以提高導(dǎo)電樹脂層103和鋁箱 102的密合性。另外,如電暈放電處理這樣的干式活性化處理,也可以提高導(dǎo)電樹脂層103 和鋁箱102的密合性。
[0042] <電極結(jié)構(gòu)體> 本實施方案的電極結(jié)構(gòu)體,例如圖2中所示,于本實施方案的集電體100的導(dǎo)電樹脂層 103上形成活性物質(zhì)層105,能得到本實施方案的電極結(jié)構(gòu)體110。即,本實施方案的電極結(jié) 構(gòu)體110,具備:上述集電體100、以及活性物質(zhì)層105,其中活性物質(zhì)層105含有于上述集 電體100的導(dǎo)電樹脂層103上設(shè)置的活性物質(zhì)粒子120。所述電極結(jié)構(gòu)體110,于使用上述 鋁箱102的集電體100的導(dǎo)電樹脂層103上,具備含活性物質(zhì)粒子120的活性物質(zhì)層105, 所以可以制造兼?zhèn)淞己玫母弑堵侍匦约俺錾途眯缘姆撬娊赓|(zhì)電池。
[0043] 對于構(gòu)成活性物質(zhì)層105的粘合劑樹脂,沒有特別限定,不過可以從氟系樹脂,聚 烯烴樹脂,苯乙烯丁二烯橡膠(SBR),聚酰亞胺,聚酰胺酰亞胺(PAI),纖維素及其衍生物, 甲殼素其衍生物,殼聚糖及其生物,丙烯酸樹脂,丁醛樹脂,密胺樹脂,環(huán)氧樹脂組成的組中 選出的一種或二種以上,可以使用混合或共聚的相組合的樹脂。使用這些粘合劑樹脂的話, 可以使活性物質(zhì)粒子120的導(dǎo)電樹脂層103的密合性更好。
[0044] 對于本實施方案的活性物質(zhì)粒子120,沒有特別限定,如果使用正極電極結(jié)構(gòu)體的 話,可以使用例如:含有鎳酸鋰,鈷酸鋰,錳酸鋰,橄欖石型磷酸鋰
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