电气设备用负极、及使用其的电气设备的制造方法_4

文档序号:8491917阅读:来源:国知局
金属、或该些金属的合 金。
[0138] 上述金属当中,使用铜、镶、不诱钢、或在它们中添加有其它金属的合金的金属巧 从机械强度、与活性物质层的密合性、化学稳定性、电池反应进行的电位下的电化学稳定 性、导电性、成本等观点出发是优选的。特别是铜或铜的合金从标准氧化还原电位的理由出 发特别优选。
[0139] 铜巧可W使用压延铜巧(通过压延法得到的铜巧)或电解铜巧(通过电解法得到 的铜巧)。关于铜合金巧,也可W使用电解铜合金巧或压延铜合金巧中的任一者。本实施方 式的负极中,从拉伸强度大、弯曲性优异的方面出发,优选使用压延铜巧或压延铜合金巧。
[0140] 作为铜的合金,可W优选地使用在铜中添加有例如Zr、化、Zn、Sn等元素的合金。 该种合金与纯铜相比,弹性模量高,容易追随负极活性物质层的体积变化,不易产生塑性变 形。因此,不易发生集电体的權皱、断裂。另外,在铜中添加有Zr、化、Zn、Sn等元素的合金 与纯铜相比,耐热性可W提高。尤其,如果是软化点高于在负极的制造工序中将包含负极活 性物质的浆料涂布到集电体上并干燥时的热处理时的热处理温度(约300°C)的合金,则在 热处理后也可维持弹性,故而优选。其中,添加有&、Zn、Sn的合金出于热处理后的弹性维 持的理由而优选。该些合金元素可W包含1种、也可W包含2种W上。该些合金元素的含 量总计例如为0. 01~0. 9质量%、优选为0. 03~0. 9质量%、进一步优选为0. 3~0. 9质 量%。合金元素的含量为0. 03质量%W上时,出于热处理后的弹性维持的理由而适宜。
[0141] 对获得弹性伸长率为1.30%W上的集电体的方法没有特别限制。本实施方式的集 电体由金属巧构成时,可W通过加热、冷却、压力、杂质元素添加来改变机械特性。此外,也 可W使用具有上述伸长率的市售的金属巧。
[0142] 对于负极的集电体的厚度也没有特别限定,本实施方式的负极中优选为5~ 15ym、更优选为5~10ym。负极的集电体的厚度为5ymW上时,可得到充分的机械强度, 故而优选。另外,负极的集电体的厚度为15ymW下时,在电池的薄型化的方面优选。
[0143] 需要说明的是,关于双极型电极用的集电体,也使用与负极集电体同样的集电体 即可。尤其,使用具有针对正极电位和负极电位的耐性的集电体是理想的。
[0144] (正极和负极共通的特征)
[0145] W下,对于正极和负极共通的特征进行说明。
[0146] 正极活性物质层13和负极活性物质层15包含粘结剂、导电助剂、电解质盐(裡 盐)、离子传导性聚合物等。
[0147] 粘结剂
[014引作为活性物质层中使用的粘结剂,没有特别限定,例如可列举出W下的材料。可列 举出聚己締、聚丙締、聚对苯二甲酸己二醇醋(PET)、聚離膳(阳脚、聚丙締膳、聚酷亚胺、聚 酷胺、聚酷胺酷亚胺、纤维素、駿甲基纤维素(CMC)、己締-己酸己締醋共聚物、聚氯己締、苯 己締?了二締橡胶(SBR)、异戊二締橡胶、了二締橡胶、己締?丙締橡胶、己締?丙締?二締 共聚物、苯己締?了二締?苯己締嵌段共聚物及其氨化物、苯己締?异戊二締?苯己締嵌段 共聚物及其氨化物等热塑性高分子、聚偏氣己締(PVdF)、聚四氣己締(PTFE)、四氣己締?六 氣丙締共聚物(FE巧、四氣己締?全氣烷基己締基離共聚物(PFA)、己締?四氣己締共聚物 (ET阳)、聚S氣氯己締(PCT阳)、己締氣氯己締共聚物巧CT阳)、聚氣己締(PVF)等氣树 月旨、偏二氣己締-六氣丙締系氣橡胶(VDF-HFP系氣橡胶)、偏二氣己締-六氣丙締-四氣 己締系氣橡胶(VDF-HFP-TFE系氣橡胶)、偏二氣己締-五氣丙締系氣橡胶(VDF-PFP系氣 橡胶)、偏二氣己締-五氣丙締-四氣己締系氣橡胶(VDF-PFP-TFE系氣橡胶)、偏二氣己 締-全氣甲基己締基離-四氣己締系氣橡胶(VDF-PFMVE-T阳系氣橡胶)、偏二氣己締-S 氣氯己締系氣橡胶(VDF-CTFE系氣橡胶)等偏二氣己締系氣橡胶、环氧树脂等。其中,更优 选为聚偏氣己締、聚酷亚胺、苯己締?了二締橡胶、駿甲基纤维素、聚丙締、聚四氣己締、聚丙 締膳、聚酷胺、聚酷胺酷亚胺。该些适宜的粘结剂的耐热性优异,而且电势窗非常宽,在正极 电位、负极电位两者下稳定,可W用于活性物质层。该些粘结剂可W单独使用1种,也可W 组合使用2种W上。
[0149] 活性物质层中所含的粘结剂量只要是能够将活性物质粘结的量就没有特别限定, 相对于活性物质层,优选为0. 5~15质量%、更优选为1~10质量%。
[0150] 导电助剂
[0151] 导电助剂是指,为了提高正极活性物质层或负极活性物质层的导电性而配混的添 加物。作为导电助剂,可列举出己诀黑等炭黑、石墨、气相生长碳纤维等碳材料。活性物质 层包含导电助剂时,有效地形成活性物质层的内部的电子网络,可W有助于电池的功率特 性的提局。
[0152] 另外,也可W使用兼具上述导电助剂和粘结剂的功能的导电性粘结剂来代替该些 导电助剂和粘结剂,或者也可W与该些导电助剂和粘结剂中一者乃至两者组合使用。作为 导电性粘结剂,可W使用已市售的TAB-2(宝泉株式会社制造)。
[0153] 向活性物质层中混入的导电助剂的含量相对于活性物质层的总量为1质量%W 上、更优选为3质量% ^上、进一步优选为5质量% ^上的范围。另外,向活性物质层中混 入的导电助剂的含量相对于活性物质层的总量为15质量% ^下、更优选为10质量%W下、 进一步优选为7质量% ^下的范围。活性物质自身的电子导电性低,利用导电助剂的量将 能够降低电极电阻的正极活性物质层中的导电助剂的配混比(含量)规定为上述范围内, 从而表现出W下的效果。目P,不阻碍电极反应,能够充分保障电子导电性,能够抑制由电极 密度的降低造成的能量密度的降低,乃至能够实现由电极密度的提高带来的能量密度的提 局。
[0154] 电解质盐(裡盐)
[015引 作为电解质盐(裡盐),可列举出Li(C2FsS02)2N、LiPFe、LiBF*、LiCl04、LiAsFe、 LiCFsSOs等。
[0156] 离子传导性聚合物
[0157] 作为离子传导性聚合物,例如可列举出聚环氧己烧(阳0)系和聚环氧丙烷(PPO) 系的聚合物。
[015引对使用正极活性物质层和上述巧)(ii)的颗粒的形态的合金时的负极活性物质 层中所含的成分的配混比没有特别限定。配混比可W通过适当地参照关于非水溶剂二次电 池的公知常识来调整。
[0159] 对于各活性物质层(集电体单面的活性物质层)的厚度也没有特别限制,可W适 当地参照关于电池的现有公知常识。若列举一个例子,则考虑到电池的使用目的(重视功 率、重视能量等)、离子传导性,各活性物质层的厚度通常为1~500ym左右、优选为2~ 100ym。
[0160] <电解质层〉
[0161] 作为构成电解质层17的电解质,可W使用液体电解质或聚合物电解质。
[0162] 液体电解质具有裡盐(电解质盐)溶解在有机溶剂中的形态。作为有机溶剂,例 如可例示出碳酸己締醋巧C)、碳酸丙締醋(PC)、碳酸了締醋炬C)、碳酸亚己締醋(VC)、碳酸 二甲醋值MC)、碳酸二己醋值EC)、碳酸甲己醋(EMC)、碳酸甲丙醋(MPC)等碳酸醋类。
[016引 另夕F,作为裡盐,可W采用Li(CF3S02)2N、Li(C2FsS02)2N、LiPFe、LiBF*、LiAsFe、LiTaFe、LiCl04、LiCFjSOs等可在电极的活性物质层中添加的化合物。
[0164]另一方面,聚合物电解质被分类为包含电解液的凝胶电解质、不包含电解液的本 征聚合物电解质。
[0165] 凝胶电解质具有在由离子传导性聚合物构成的基质聚合物中注入上述液体电解 质(电解液)而成的结构。通过使用凝胶聚合物电解质作为电解质,从而电解质的流动性 消失,在变得容易阻隔各层间的离子传导的方面是优异的。
[0166] 关于用作基质聚合物的离子传导性聚合物,例如可列举出聚环氧己烧(PE0)、聚环 氧丙烷(PP〇)、W及它们的共聚物等。在该种聚环氧烧系聚合物中,裡盐等电解质盐可W良 好地溶解。
[0167] 作为凝胶电解质中的上述液体电解质(电解液)的比率,并没有特别限制,从离子 传导率等观点出发,设为几质量%~98质量%左右是理想的。本实施方式中,对于电解液 的比率为70质量%W上的、电解液多的凝胶电解质,特别有效果。
[016引需要说明的是,电解质层由液体电解质、凝胶电解质、本征聚合物电解质构成时, 也可W在电解质层中使用隔离体。作为隔离体(包括无纺布)的具体的形态,例如可列举 出由聚己締、聚丙締等聚締姪形成的微多孔膜、多孔的平板、进而无纺布。
[0169] 本征聚合物电解质具有支持盐(裡盐)溶解在上述基质聚合物中而成的构成,不 包含作为增塑剂的有机溶剂。因此,电解质层由本征聚合物电解质构成时,不存在自电池漏 液的担屯、,电池的可靠性可W提高。
[0170] 凝胶电解质、本征聚合物电解质的基质聚合物可W通过形成交联结构而表现出优 异的机械强度。为了形成交联结构,使用适当的聚合引发剂,对高分子电解质形成用的聚合 性聚合物(例如,PE0、PP0)实施热聚合、紫外线聚合、放射线聚合、电子束聚合等聚合处理 即可。
[0171] <集电板和引线〉
[017引出于向电池外部引出电流的目的,也可W使用集电板。集电板与集电体、引线电连 接,被取出到作为电池外壳材料的层压片的外部。
[017引对构成集电板的材料没有特别限制,可W使用一直W来用作裡离子二次电池用的 集电板的公知的高导电性材料。作为集电板的构成材料,例如优选侣、铜、铁、镶、不诱钢 (SUS)、它们的合金等金属材料,从轻量、耐腐蚀性、高导电性的观点出发更优选侣、铜等。需 要说明的是,正极集电板与负极集电板可W使用同一材质,也可W使用不同的材质。
[0174]关于正极端子引线和负极端子引线,也根据需要来使用。正极端子引线和负极端 子引线的材料可W使用公知的裡离子二次电池中使用的端子引线。需要说明的是,为了不 与周围装置、布线等接触而漏电或者对产品(例如,汽车部件、尤其是电子设备等)造成影 响,自电池外壳材料29引出的部分优选利用耐热绝缘性的热收缩管等覆盖。
[0175] <电池外壳材料〉
[0176] 作为电池外壳材料29,除了可W使用公知的金属罐外壳之外,还可W使用能够覆 盖发电元件的、使用了包含侣的层压薄膜的袋状的外壳。该层压薄膜例如可W使用将PP、 侣、巧龙依次层叠而成的3层结构的层压薄膜等,但并不限定于该些。从高功率化、冷却性 能优异,能够适宜地用于EV、肥V用的大型设备用电池该样的观点出发,层压薄膜是理想 的。
[0177] 需要说明的是,上述裡离子二次电池可W通过现有公知的制造方法来制造。
[017引< 裡离子二次电池的外观结构〉
[0179] 图2为表示层叠型的扁平的裡离子二次电池的外观的立体图。
[0180] 如图2所示,层叠型的扁平的裡离子二次电池50具有长方形状的扁平的形状,自 其两侧部引出了用于取出电的正极集电板58、负极
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