用于无水二次电池的电极的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于无水二次电池的电极。
【背景技术】
[0002]已知一种用以通过在集电箔上供给粉末状粒子来形成电极的与电池电极有关的技术(例如，参见日本专利申请公报N0.2005-78943 (JP 2005-78943A))。
[0003]JP 2005-78943 A公开了一种通过对电极使用复合粒子而形成的电极。用于电极的复合粒子通过紧密地附着并一体化由电极活性物质制成的粒子、导电辅助剂(也简称为“导电材料”)、和将由电极活性物质制成的粒子与导电辅助剂粘合的粘合剂而制作。JP2005-78943 A中的第一实施例公开了一种通过对电极使用复合粒子而形成的电极，所述复合粒子通过使用给定的炭素材料和乙炔黑(AB)作为导电辅助剂来执行粒子的复合而被制作为用于电极的粒化粒子。
【发明内容】
[0004]然而，在通过粉末成型来制作无水二次电池的正极(正极片)的情况下，如JP2005-78943 A中那样通过仅使用低密度的乙炔黑作为导电材料来制作粒化粒子存在问题，因为用作导电材料的乙炔黑在粒子表面上偏析(不均匀地分布)，从而使电池电阻恶化(提尚)O
[0005]例如，在正极混合物浆体通过喷雾干燥而粒化的情况下，作为导电材料添加的乙炔黑由于干燥时的迀移而偏析(不均匀地分布)在粒化粒子的表面上。由此，应当作为导电路径存在于粒化粒子内部的导电材料在粒化粒子的表面上偏析。结果，粒化粒子内部的导电材料不足，并且未获得粒化粒子内部的导电路径，由此导致电极的电阻(电池电阻)提高的问题。
[0006]因此，本发明提供了一种用于无水二次电池的电极，其中通过抑制导电材料的不均匀分布来降低电池电阻。
[0007]根据本发明的第一方面的用于无水二次电池的电极包括集电箔和设置在所述集电箔上的电极混合物层。所述电极混合物层包括被压缩的粉末状粒子。所述粉末状粒子包含锆(Zr)、铪(Hf)、碳化锆(ZrC)、碳化铪(HfC)和碳化钨(WC)中的至少一种金属或金属化合物作为导电材料。
[0008]根据第一方面，通过包含Zr、Hf、ZrC、HfC和WC中的至少一种金属或金属化合物作为导电材料，电极形成过程中发生迀移的可能性低，并且导电材料不均匀分布的可能性低。因而，容易确保粒子内部的导电路径，由此降低电池电阻。
[0009]在所述第一方面中，所述电极混合物层还可包含乙炔黑作为所述导电材料。
[0010]在上述结构中，通过乙炔黑来确保粒子表面上的导电路径，并且通过Zr、Hf、ZrC,HfC和WC中的至少一种金属或金属化合物来确保粒子内部的导电路径。因而，能以良好平衡的方式确保全部粒子中的导电路径。
【附图说明】
[0011]下面将参照【附图说明】本发明的示例性实施方式的特征、优点及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中:
[0012]图1是示出根据本发明一个实施方式的粉末成型装置的结构的示意图；
[0013]图2是示出根据本发明的实施方式的无水二次电池(用于无水二次电池的电极)的制造方法的流程的视图；
[0014]图3是示出导电材料的耐电位性和界面电阻(接触电阻)的比较表的视图；
[0015]图4是示出WC的耐电位性的曲线图(CV(循环伏安图)测量结果)的曲线图；
[0016]图5是示出导电材料的接触电阻值(界面电阻)的比较的曲线图；
[0017]图6是示出根据第一实施例的电极结构(包含3 %的AB和3 %的WC作为导电材料的电极结构)的视图；
[0018]图7是示出根据比较例的电极结构(仅包含6 %的AB作为导电材料的电极结构)的视图；
[0019]图8是示出第一和第二实施例以及比较例的各评价电池中的低温IV电阻的比较的曲线图；以及
[0020]图9A和图9B是示出根据第一实施例和比较例的粒化粒子的断面的图像的视图，其中图9A是示出根据比较例的粒化粒子的断面的视图，而图9B是示出根据第一实施例的粒化粒子的断面的视图。
【具体实施方式】
[0021]接下来说明本发明的一个实施方式。
[0022]首先说明作为具有根据本实施方式的用于无水二次电池的电极的无水二次电池的一个示例的锂离子二次电池。
[0023][无水二次电池(锂离子二次电池)]例如，锂离子二次电池(未示出)被构造为通过将电极体在电极体被重叠或卷绕的状态下收纳在电池收纳体中而形成的圆筒形电池、矩形电池、层压电池等等。电极体包括片状的正极(正极片)和负极(负极片)。具体而言，该锂离子二次电池以如下方式制造。形成为片状的正极和负极被层叠为通过分隔件而重叠、像螺圈等一样卷绕，由此形成电极体。然后，在电极体被收纳在电池收纳体中的状态下充填电解液，并且密封电池收纳体。如上所述制造的锂离子二次电池包括具有正极、负极和分隔件的电极体以及保持电极体的电池收纳体。使用无水电解液作为电解液，所述无水电解液是液态无水电解质。
[0024]在正极(正极片)中，在集电箔上形成有电极混合物层，该电极混合物层包含诸如能够混入/分离锂离子的正极活性物质、导电材料、粘合剂、增粘剂等电极材料。根据本实施方式的用于无水二次电池的电极可被用作正极(正极片)。
[0025]可使用诸如锂过渡金属复合氧化物的正极活性物质作为正极活性物质。例如，可使用LiCo02、LiN12, LiMn2O4或通过用其它元素置换LiCoO 2、LiN12, LiMn2O4的一部分而获得的锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质。
[0026]导电材料用于确保正极的导电性。尽管稍后说明细节，但优选使用Zr(锆)、Hf (铪)、ZrC (碳化锆)、HfC (碳化铪)和WC (碳化钨)中的至少一种金属或金属化合物作为根据本发明的导电材料。除金属或金属化合物外，更优选还使用乙炔黑(AB)作为导电材料，AB是一种炭黑。
[0027]在负极(负极片)中，在集电箔上形成有电极混合物层，该电极混合物层包含诸如能够在充电时混入锂离子和在放电时放出锂离子的负极活性物质的电极材料、粘合剂和增粘剂。
[0028]负极未被特别地限制，只要能够使用具有在充电时混入锂离子和在放电时放出锂离子的特性的负极活性物质。具有这种特性的材料的示例包括锂金属，以及诸如石墨和非晶质炭的炭素材料。尤其优选根据锂离子的充电和放电发生较大电压变化的炭素材料，并且更优选使用由具有高结晶度的天然石墨或人造石墨制成的炭素材料。
[0029]粘合剂的作用是将正极活性物质和导电材料的粒子以及负极活性物质的粒子粘合并保持在一起。粘合剂还有一个作用是将这些粒子和集电箔粘合并保持在一起。这种粘合剂的示例包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SBR)、含氟树脂如含氟橡胶、和热塑性树脂如聚丙烯。
[0030]增粘剂用于增加电极混合物浆体(正极混合物浆体或负极混合物浆体)的粘度。例如，使用聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)和羧甲基纤维素(CMC)作为增粘剂。增