非水電解質(zhì)二次電池用電極材料、以及使用了其的非水電解質(zhì)二次電池用電極和非水電解質(zhì)二次電池制造技術(shù)

提供在非水電解質(zhì)二次電池中能夠?qū)㈦姵貎?nèi)部電阻的上升抑制至最小限度的手段。將具有核部和殼部的核-殼型電極材料用于非水電解質(zhì)二次電池的電極活性物質(zhì)層，所述核部包含電極活性物質(zhì)，所述殼部是在基材中包含導(dǎo)電性材料而成的，所述基材包含凝膠狀態(tài)下的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率為10％以上的凝膠形成性聚合物。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及非水電解質(zhì)二次電池用電極材料、以及使用了其的非水電解質(zhì)二次電池用電極和非水電解質(zhì)二次電池。
技術(shù)介紹
當(dāng)今，面向手機(jī)等便攜設(shè)備而利用的、以鋰離子二次電池為代表的非水電解質(zhì)二次電池已經(jīng)商品化。另外，近年來(lái)為了應(yīng)對(duì)全球變暖而要求降低二氧化碳量。因而，環(huán)境負(fù)荷少的非水電解質(zhì)二次電池不僅用于便攜設(shè)備等，還逐漸用于混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV)、電動(dòng)汽車(chē)(EV)和燃料電池汽車(chē)等電動(dòng)車(chē)輛的電源裝置。非水電解質(zhì)二次電池通常具有將正極與負(fù)極隔著電解質(zhì)層連接而成的結(jié)構(gòu)，所述正極是將正極活性物質(zhì)等涂布于集電體而得到的，所述負(fù)極是將負(fù)極活性物質(zhì)等涂布于集電體而得到的，所述電解質(zhì)層是將非水電解液或非水電解質(zhì)凝膠保持于隔膜而得到的。此外，通過(guò)在電極活性物質(zhì)中吸藏/釋放鋰離子等離子而發(fā)生電池的充放電反應(yīng)。此處，包含電極活性物質(zhì)的活性物質(zhì)層通常包含粘結(jié)劑(binder)，使電極活性物質(zhì)彼此粘結(jié)并且使其密合于集電體。此外，根據(jù)需要通過(guò)包含導(dǎo)電助劑，從而確保了活性物質(zhì)層的導(dǎo)電性。例如，日本特開(kāi)平4-342966號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了如下技術(shù)：使用向有機(jī)化合物的煅燒體即碳質(zhì)物中負(fù)載鋰或以鋰為主體的堿金屬而成的負(fù)極體時(shí)，作為該負(fù)極體的粘結(jié)劑(binder)，組合使用羧甲基纖維素和苯乙烯丁二烯橡膠。此外，根據(jù)日本特開(kāi)平4-342966號(hào)公報(bào)的公開(kāi)內(nèi)容，認(rèn)為通過(guò)制成這種構(gòu)成，能夠防止負(fù)極體脫落或發(fā)生內(nèi)部短路，能夠提高充放電循環(huán)特性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
然而，本專(zhuān)利技術(shù)人等進(jìn)行研究時(shí)明確了：如日本特開(kāi)平4-342966號(hào)公報(bào)那樣地通過(guò)利用粘結(jié)劑來(lái)粘結(jié)活性物質(zhì)層中包含的成分的現(xiàn)有技術(shù)中，有時(shí)無(wú)法充分地降低電池的內(nèi)部電阻(內(nèi)部電阻上升)。因而，本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于，提供在非水電解質(zhì)二次電池中能夠?qū)㈦姵氐膬?nèi)部電阻的上升抑制至最小限度的手段。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)方式，提供具有核部和殼部的非水電解質(zhì)二次電池用電極材料，所述核部包含電極活性物質(zhì)，所述殼部是在基材中包含導(dǎo)電性材料而成的，所述基材包含凝膠狀態(tài)下的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率為10％以上的凝膠形成性聚合物。另外，根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的其它方式，提供在基材中包含導(dǎo)電性材料而成的非水電解質(zhì)二次電池用內(nèi)部電阻上升抑制劑，所述基材包含凝膠狀態(tài)下的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率為10％以上的凝膠形成性聚合物。附圖說(shuō)明圖1是示意性地示出本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式即雙極型二次電池的截面圖。圖2是示出核-殼型電極材料的一個(gè)實(shí)施方式的截面示意圖。圖3是表示二次電池的代表性實(shí)施方式即扁平的鋰離子二次電池的外觀的立體圖。圖4是后述制造例2中得到的核-殼型電極材料(負(fù)極材料)的掃描型電子顯微鏡(SEM)照片(倍率為3000倍)。圖5是使用后述實(shí)施例/比較例中制作的硬幣尺寸電池進(jìn)行交流阻抗測(cè)定的結(jié)果的示意圖。具體實(shí)施方式根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)方式，提供具有核部和殼部的非水電解質(zhì)二次電池用電極材料，所述核部包含電極活性物質(zhì)，所述殼部是在基材中包含導(dǎo)電性材料而成的，所述基材包含凝膠狀態(tài)下的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率為10％以上的凝膠形成性聚合物。另外，根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的其他方式，提供在基材中包含導(dǎo)電性材料而成的非水電解質(zhì)二次電池用內(nèi)部電阻上升抑制劑，所述基材包含凝膠狀態(tài)下的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率為10％以上的凝膠形成性聚合物。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)，通過(guò)在電極活性物質(zhì)的表面存在包含凝膠形成性聚合物的殼部，從而確保來(lái)自電極活性物質(zhì)表面的鋰離子的傳導(dǎo)路徑。另外，通過(guò)在凝膠形成性聚合物中包含導(dǎo)電性材料，還會(huì)確保來(lái)自電極活性物質(zhì)表面的電子的傳導(dǎo)路徑。其結(jié)果，能夠?qū)⒎撬娊赓|(zhì)二次電池的內(nèi)部電阻的上升抑制至最小限度。本專(zhuān)利技術(shù)人等鑒于上述那樣的課題(提供在非水電解質(zhì)二次電池中能夠?qū)㈦姵氐膬?nèi)部電阻的上升抑制至最小限度的手段)，反復(fù)進(jìn)行了深入研究。并設(shè)定了如下假說(shuō)：在該過(guò)程中，活性物質(zhì)層中包含粘結(jié)劑的現(xiàn)有技術(shù)中的電池的內(nèi)部電阻上升是因?yàn)殡姌O活性物質(zhì)的表面被源自粘結(jié)劑的絕緣性薄膜覆蓋，導(dǎo)致未充分確保自電極活性物質(zhì)至集電體為止的電子傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)和朝向?qū)﹄姌O的離子傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。在該基礎(chǔ)上，本專(zhuān)利技術(shù)人等基于與現(xiàn)有技術(shù)完全不同的技術(shù)思想，嘗試了在包含電極活性物質(zhì)的核部的表面配置殼部，所述殼部包含因液體電解質(zhì)的溶脹而形成凝膠的聚合物(凝膠形成性聚合物)以及導(dǎo)電性材料。并且確認(rèn)：根據(jù)這種處理，電極活性物質(zhì)表面的鋰離子和電子的傳導(dǎo)路徑均得以確保，對(duì)降低電池的內(nèi)部電阻也會(huì)帶來(lái)一定的效果。然而還明確了：僅單純地將包含凝膠形成性聚合物和導(dǎo)電性材料的殼部配置于核部(電極活性物質(zhì))的周?chē)鷷r(shí)，降低內(nèi)部電阻的效果只不過(guò)是有限的效果，有時(shí)無(wú)法獲得充分的降低內(nèi)部電阻的效果。此外，本專(zhuān)利技術(shù)人等進(jìn)一步探索其原因時(shí)明確了：即使形成了殼部，殼部也會(huì)因與電池充放電相伴的電極活性物質(zhì)的膨脹收縮而斷裂，作為其結(jié)果，有時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)充分的降低內(nèi)部電阻的效果。基于這些見(jiàn)解，本專(zhuān)利技術(shù)人等嘗試了采用具有某種程度的柔軟性的物質(zhì)來(lái)作為構(gòu)成殼部的基材(凝膠形成性聚合物)。具體而言，通過(guò)使用在凝膠狀態(tài)下的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率為10％以上的凝膠形成性聚合物來(lái)作為凝膠形成性聚合物，還能夠追隨于電極活性物質(zhì)的膨脹收縮而難以斷裂，能夠?qū)崿F(xiàn)充分的降低內(nèi)部電阻的效果，從而完成了本專(zhuān)利技術(shù)。以下，一邊參照附圖一邊說(shuō)明本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施方式，但本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)范圍應(yīng)該基于權(quán)利要求書(shū)的記載來(lái)確定，不僅限于以下的方式。需要說(shuō)明的是，在附圖說(shuō)明中，相同的要素附加相同的符號(hào)，省略重復(fù)的說(shuō)明。另外，附圖的尺寸比率從便于說(shuō)明的角度出發(fā)有所夸張，有時(shí)與實(shí)際比率存在差異。本說(shuō)明書(shū)中，有時(shí)將雙極型鋰離子二次電池簡(jiǎn)稱(chēng)為“雙極型二次電池”，有時(shí)將雙極型鋰離子二次電池用電極簡(jiǎn)稱(chēng)為“雙極型電極”。圖1是示意性地示出本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式即雙極型二次電池的截面圖。圖1所示的雙極型二次電池10具有將實(shí)際上進(jìn)行充放電反應(yīng)的大致矩形的發(fā)電元件21密封于作為電池外殼材料的層壓膜29內(nèi)部而成的結(jié)構(gòu)。如圖1所示那樣，本方式的雙極型二次電池10的發(fā)電元件21具有多個(gè)雙極型電極23，所述雙極型電極23形成有電結(jié)合于集電體11的一個(gè)面的正極活性物質(zhì)層13，并形成有電結(jié)合于集電體11的相反側(cè)面的負(fù)極活性物質(zhì)層15。各雙極型電極23隔著電解質(zhì)層17進(jìn)行層疊而形成發(fā)電元件21。需要說(shuō)明的是，電解質(zhì)層17具有在作為基材的隔膜的面方向中央部保持電解質(zhì)而成的構(gòu)成。此時(shí)，各雙極型電極23和電解質(zhì)層17以一個(gè)雙極型電極23的正極活性物質(zhì)層13與跟前述一個(gè)雙極型電本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種非水電解質(zhì)二次電池用電極材料，其具有核部和殼部，所述核部包含電極活性物質(zhì)，所述殼部是在基材中包含導(dǎo)電性材料而成的，所述基材包含凝膠狀態(tài)下的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率為10％以上的凝膠形成性聚合物。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】2013.10.07 JP 2013-2105601.一種非水電解質(zhì)二次電池用電極材料，其具有核部和殼部，所述核部
包含電極活性物質(zhì)，所述殼部是在基材中包含導(dǎo)電性材料而成的，所述基材
包含凝膠狀態(tài)下的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率為10％以上的凝膠形成性聚合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解質(zhì)二次電池用電極材料，其中，所述
凝膠形成性聚合物為聚氨酯樹(shù)脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非水電解質(zhì)二次電池用電極材料，其中，所述
聚氨酯樹(shù)脂是通過(guò)聚乙二醇與多異氰酸酯化合物的反應(yīng)而得到的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的非水電解質(zhì)二次電池用電極材料，
其中，所述電極活性物質(zhì)為碳材料。
5.一種非水電解質(zhì)二次電池用電極，其在集電體的表面形成有電極活性
物質(zhì)層，所述電極活性物質(zhì)層包含權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的電極材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非水電解質(zhì)二次電池用電極，其中，所述電極
活性物質(zhì)層包含粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑為水系粘結(jié)劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的非水電解質(zhì)二次電池用電極，其中，所述集
電體具有導(dǎo)電性樹(shù)脂層，所述導(dǎo)電性樹(shù)脂層包含具有導(dǎo)電性的樹(shù)脂。
8.一種非水電解質(zhì)二次電池，其具有發(fā)電元件，所述發(fā)電元件包含：
權(quán)利要求5～7中任一項(xiàng)所述的電極、
極性與所述...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：大澤康彥，堀江英明，赤間弘，草地雄樹(shù)，村上雄太，川北健一，水野雄介，都藤靖泰，進(jìn)藤康裕，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：日產(chǎn)自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：日本;JP