電離子經(jīng)由所述凹部容易地穿透到所述電極層的內(nèi)部。因此，所述電極層的所述離子導(dǎo)電性提高，這樣，非水電解質(zhì)二次電池的各種電池特性被改善。
[0021]本發(fā)明的第二方面涉及一種電極制造設(shè)備，其制造包括基材和在所述基材上形成的電極層的電極。該電極制造設(shè)備包括:電極層/電極材料層形成裝置，其包括成對的第一和第二輥，所述第一和第二輥能夠旋轉(zhuǎn)且被設(shè)置為彼此相對；電極材料饋送裝置，其將電極材料饋送到所述第一輥和所述第二輥之間；以及基材饋送裝置，其將所述基材饋送到所述第二輥的表面上。所述電極層/電極材料層形成裝置壓縮被饋送到所述第一輥和所述第二輥之間的所述電極材料，并且使所述電極材料粘附到被饋送到所述第二輥的表面上的所述基材上，以便形成所述電極層或在后續(xù)處理中變?yōu)樗鲭姌O層的電極材料層。所述第一輥具有比所述第二輥的表面硬度小的表面硬度。
[0022]在根據(jù)本發(fā)明的上述方面的電極制造設(shè)備中，所述電極材料的固體含量可以是70質(zhì)量％或更多。所述電極材料可包含具有2_或更小的平均直徑的顆粒體。所述第二輥可具有為所述第一輥的轉(zhuǎn)速的2.5到30倍的轉(zhuǎn)速。所述第一輥可以是具有帶微凸體的表面的輥。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的上述方面，可以提供用于制造電極的方法和電極制造設(shè)備，其不管所述電極材料的固體含量如何，可在減小對基材的損害的同時，形成這樣的電極層:該電極層在其表面?zhèn)鹊牧Ｗ又g具有充分空隙。
【附圖說明】
[0024]下面將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點和技術(shù)及工業(yè)意義，在這些附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，其中:
[0025]圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的非水電解質(zhì)二次電池的結(jié)構(gòu)實例的示意性全貌圖；
[0026]圖1B是圖1A中的非水電解質(zhì)二次電池中的電極組件的示意性剖視圖；
[0027]圖1C是根據(jù)本發(fā)明的實施例的電極的示意性剖視圖；
[0028]圖2A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的電極制造設(shè)備的簡化圖；
[0029]圖2B是示出通過修改圖2A中的電極制造設(shè)備而獲得的設(shè)計修正實例的圖；
[0030]圖2C是示出通過修改圖2A中的電極制造設(shè)備而獲得的另一設(shè)計修正實例的圖；
[0031]圖2D是示出通過修改圖2A中的電極制造設(shè)備而獲得的又一設(shè)計修正實例的圖；
[0032]圖3是示出通過修改圖2A中的電極制造設(shè)備中的第一輥而獲得的設(shè)計修正實例的圖；
[0033]圖4是示出通過修改圖1C中的電極的結(jié)構(gòu)而獲得的修正實例的圖；
[0034]圖5A是示出各實例中不同的輥間距離下的輥轉(zhuǎn)速比和最終形成的電極層的厚度之間的關(guān)系的圖形；
[0035]圖5B是示出各實例中不同的輥間距離下的輥轉(zhuǎn)速比和最終形成的電極層的厚度之間的關(guān)系的圖形；
[0036]圖6A和6B是示出每個實例中的制造條件和所制造的電極層的質(zhì)量、基重、厚度和密度的表。
【具體實施方式】
[0037]本發(fā)明涉及用于制造電極的技術(shù)，該電極包括基材和在基材上形成的電極層，更具體地說，本發(fā)明涉及用于制造電極的方法和電極制造設(shè)備。對電極不做特別限制。本發(fā)明可應(yīng)用于任何包括基材和在基材上形成的電極層的電極。電極的實例包括用于電池的電極。電池的實例包括諸如鋰離子二次電池之類的非水電解質(zhì)二次電池。
[0038](非水電解質(zhì)二次電池)根據(jù)本發(fā)明的實施例的非水電解質(zhì)二次電池的配置參考附圖進行描述。圖1A是實施例的非水電解質(zhì)二次電池的示意性全貌圖，圖1B是電極組件的示意性剖視圖，圖1C是根據(jù)本發(fā)明的實施例的電極的示意性剖視圖。圖中所示的電極是非水電解質(zhì)二次電池中的正電極或負(fù)電極。
[0039]參考圖1A，非水電解質(zhì)二次電池I包括被容納在外殼(電池封裝)11內(nèi)的電極組件20和非水電解質(zhì)(其附圖標(biāo)記被省略)。用于外部連接的兩個外部端子(正端子和負(fù)端子)12被設(shè)置在外殼11的外表面上。如圖1B所不，電極組件20由一對電極21構(gòu)成，這對電極層疊在一起，其間具有使電極電隔離的隔離物22。該對電極21由正電極21A和負(fù)電極2IB形成。
[0040]如圖1C所示，電極21 (正電極21A或負(fù)電極21B)包括在基材110上形成的電極層120。在該實施例中，基材110是諸如金屬箔之類的集電體，電極層20是包括電極活性材料的電極活性材料層。
[0041]非水電解質(zhì)二次電池以鋰離子二次電池為例。非水電解質(zhì)二次電池的主要構(gòu)成部件在下文以鋰離子二次電池為例進行描述。
[0042](正電極)諸如鋁箔之類的集電體可優(yōu)選地被用作基材。對正電極活性材料不做特別限制。實例包括諸如 LiCo02、LiMnO2, LiMn204、LiN12, LiNixCoa ,辦和 LiNi xCoyMn{1 x y)02(在分子式中，0〈X〈l，0〈y〈l)之類的含鋰復(fù)合氧化物。對用于正電極活性材料層的電極材料的組成不做特別限制；適當(dāng)?shù)挠猛究梢杂沙Ｒ?guī)組成實現(xiàn)。用于正電極活性材料層的電極材料例如可包括上述正電極活性材料和諸如聚偏二氟乙烯(PVDE)之類的粘合劑。必要時，也可包括諸如碳粉的導(dǎo)電材料和諸如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)之類的分散介質(zhì)。
[0043](負(fù)電極)諸如銅箔之類的集電體也可優(yōu)選地用作基材。對負(fù)電極活性材料不做特別限制，優(yōu)選地使用具有嵌鋰能力(2.0￥或更小，與1^/1^+相對)的負(fù)電極活性材料。負(fù)電極活性材料的實例包括諸如石墨之類的碳素材料，可摻雜和脫摻雜金屬鋰、鋰合金和鋰離子的過渡金屬氧化物/過渡金屬氮化物/過渡金屬硫化物，以及它們的組合。對用于負(fù)電極活性材料層的電極材料的組成不做特別限制；適當(dāng)?shù)挠猛究梢杂沙Ｒ?guī)組成實現(xiàn)。用于負(fù)電極活性材料層的電極材料例如可包括上述負(fù)電極活性材料和諸如丁苯共聚物(SBR)之類的粘合劑。必要時，也可包括諸如羧甲基纖維素鈉鹽(CMC)之類的增稠劑和諸如水之類的分散介質(zhì)。
[0044](非水電解質(zhì))非水電解質(zhì)可以是傳統(tǒng)的非水電解質(zhì)?？墒褂靡后w、凝膠或固態(tài)形式的非水電解質(zhì)。例如，可優(yōu)選地使用通過將含鋰電解質(zhì)溶解在混合溶劑中而獲得的非水電解質(zhì)溶液，該混合溶劑由諸如碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯(EC)之類的高介電常數(shù)碳酸鹽溶劑和諸如碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或碳酸二甲酯(DMC)之類的低粘度碳酸鹽溶劑組成。諸如EC/DMC/碳酸甲乙酯(EMC)之類的混合溶劑可優(yōu)選地被用作所述混合溶劑。含鋰電解質(zhì)的實例包括諸如 LiPF6、LiBF4, LiClO4, LiAsF6, Li2SiF6、L1SO2CkF{2k+1)(其中 k 是從 I 至Ij8的整數(shù))和LiPFn {CkF(2k+1)} (6 n)(其中η是從I到5的整數(shù)，k是從I到8的整數(shù))之類的鋰鹽，以及它們的組合。
[0045](隔離物)隔離物應(yīng)該是對正電極和負(fù)電極進行電隔離，并且可滲透鋰離子的膜。優(yōu)選地使用多孔高分子膜。隔離物的優(yōu)選實例包括諸如多孔聚丙烯(PP)膜、多孔聚乙烯(PE)膜、以及PP和PE構(gòu)成的多孔層壓膜之類的多孔聚烯烴膜。
[0046](外殼(電池封裝))可使用傳統(tǒng)的外殼。二次電池的實例包括圓柱形二次電池、硬幣形二次電池、棱柱形二次電池和膜型二次電池(層壓型二次電池)。外殼可根據(jù)所需的電池形狀(類型)進行選擇。
[0047](電池制造方法)本發(fā)明的電極制造方法包括通過以下方式形成電極層或在后續(xù)處理中變?yōu)殡姌O層的電極材料層:在此方式中，將電極材料饋送到成對的第一和第二輥之間，所述第一和第二輥能夠旋轉(zhuǎn)且被設(shè)置為彼此相對；以及將基材饋送到第二輥的表面上，以便壓縮被饋送到第一輥和第二輥之間的電極材料，并且使電極材料粘附到被饋送到第二輥的表面上的基材上。
[0048]電極材料可包括，也可不包括分散介質(zhì)(液體成分)。在電極材料不包括分散介質(zhì)的情況下，電極材料被壓縮，并且被導(dǎo)致粘附到基材上，從而形成電極層。在電極材料包括分散介質(zhì)的情況下，電極材料被壓縮，并且被導(dǎo)致粘附到基材上以后形成包含分散介質(zhì)的電極材料層，之后，在后續(xù)處理中通過干燥去除分散介質(zhì)，從而形成電極層。
[0049]本發(fā)明的電極制造方法組合地使用第一和第二輥，其中第一輥具有小于第二輥的表面硬度(rigidity)的表面硬度。
[0050]第一和第二輥的表面硬度例如可使用表面材料、諸如表面紋理(表面微凸體)之類的表面形狀、表面處理的存在或不存在、表面處理的類型、和它們的組合來調(diào)整。因此，表面材料、表面形狀、表面處理的存在或不存在、表面處理的類型等被適當(dāng)?shù)剡x擇，以使第一輥具有小于第二輥的表面硬度的表面硬度。
[0051]第一和第二輥中的每一者的形態(tài)以這樣的輥為例:由輥體(基材)單獨構(gòu)成的輥，由輥體和涂覆層(例如，在輥體上形成的樹脂層)構(gòu)成的輥，以及由輥體和附著到或粘合到輥體上的諸如樹脂膜或樹脂帶之類的樹脂材料構(gòu)成的輥。這樣的輥可進行表面處理。在下文中，“涂覆層”和“涂覆材料”被統(tǒng)稱為“表面層材料”。
[0052]第一和第二輥的表面硬度可根據(jù)輥表面材料的楊氏模量來評價。備選地，表面硬度可根據(jù)表面剛性(hardness)計算。表面剛性可通過納米壓痕法等測量?？墒褂蒙逃蔑@微硬度計來執(zhí)行通過納米壓痕等實現(xiàn)的表面剛性測量。在沒有表面層材料，或者表面層材料的厚度如此小，以至于相對于電極層的厚度可被忽略的情況下，第一和第二輥的表面硬度根據(jù)輥體的硬度來評價。
[0053]樹脂材料例如可通過摻雜、分散或聯(lián)合沉淀而與輥體形成為復(fù)合材料。
[0054]第一輥組合以其中至少表面由樹脂制成的輥(作為第一輥)和其中至少表面由金屬或陶瓷制成的輥(作為第二輥)的組合為例。樹脂的楊氏模量一般小于lOGPa，也就是說，樹脂的楊氏模量一般處于大約IGPa到大約5GPa的范圍內(nèi)。金屬或陶瓷的楊氏模量一般為10GPa或更大。例如，氧化鋯(ZrO2)( 一種陶瓷類型)具有大約250GPa(文獻值)的楊氏模量，Teflon(注冊商標(biāo))(聚四氟乙烯(PTFE))具有大約500MPa(發(fā)明人測量的值)的楊氏模量。
[0055]在本說明書中，除非另外指出，否則“金屬”指示通用金屬，不包括諸如剛性高于通用金屬的硬質(zhì)合金之類的特殊材料。
[0056]在第一輥組合的情況下，第一輥以樹脂制成的單輥體、其上形成樹脂層的金屬或陶瓷輥體、或通過在金屬或陶瓷輥體上附著