二次电池电极用墨液、锂离子电池及电子设备的制作方法

文档序号:6901671阅读:88来源:国知局

专利名称::二次电池电极用墨液、锂离子电池及电子设备的制作方法
技术领域
:本发明涉及二次电池电极用墨液、锂离子电池及电子设备。
背景技术
:以往,作为能够反复充放电的二次电池,主要使用铅电池,之后提供有镉电池或镍氢电池,用于各种用途。但是,对于镉电池或镍氢电池来说在记忆效应方面存在实用上的问题,由此,近年来,不存在记忆效应的问题的锂离子电池已经成为主流。锂离子电池具有如下的结构,即,由形成薄片状的正极材料(正电极)及负极材料(负电极)、和设于它们之间的多孔性隔离件的三层结构构成,另外在该三层结构中浸渍有电解液,并用金属罐外壳密闭。正极材料、负极材料都是具有集电层、设于该集电层上的含有活性物质的电极层的电极。在形成此种正极材料或负极材料的情况下,以往,首先将含有活性物质的电极层的形成材料溶解或分散于液性介质中而料浆化。然后,将如此配制而成的料浆用涂胶辊涂布于集电层上。其后,将所涂布的料浆干燥而除去液性介质,继而通过将其固化而形成电极层,得到正极材料(正电极)或负极材料(负电极)。但是,在此种电极的形成方法中,特别是在利用涂胶辊的涂布中无法使涂布厚度足够薄,从而就无法充分地降低所得的电极层的内部电阻。基于此种背景,以往提出过取代辊涂法而利用喷墨法(液滴喷出法)来形成电极层的方案(例如参照专利文献13)。如果像这样利用喷墨法(液滴喷出法)来形成电极层,则可以减小涂布厚度,从而可以减小所得的电极层的厚度,可以充分地降低内部电阻。另外,电极层的图案处理也会变得容易,由此还可以实现充放电的特性控制。专利文献1日本特开2005—11656号公报专利文献2日本特开2005—11657号公报专利文献3日本特开2006—172821号公报但是,专利文献l、专利文献3中记载有,利用所述的喷墨法形成电极层会出现如下的不佳状况,即,如果是实际中所用的墨液组成,则喷出墨液的液滴喷头的树脂部分就会溶解于溶剂(液性介质)中。即,作为溶剂举出的NMP或乙腈由于极性非常强,因此会非常好地分散由各种金属氧化物或导电剂、分散树脂、粘合剂、聚合引发剂等多种成分构成的电极层的形成材料,然而另一方面,会对为了粘接液滴喷头的部件而使用的树脂部分造成很大的损害。具体来说,受到此种溶剂的损害的粘接部分发生粘接层溶出、粘接能力明显降低的情况,从而无法确保在制造时所保证了的作为喷头的机械强度或精度。其结果是,由于从喷墨喷头中喷出的墨液液滴的速度或所喷出的位置变得散乱,因此就无法将墨液液滴配置于所需的位置。此外,在长时间不喷出液滴的情况下会使墨液一直滞留于喷头内,会引起树脂中所含的极性成分从喷头内部的树脂部件中溶出,因此在再次开始墨液的喷出时就会向所形成的电极中混入杂质,从而引起产品偏差。但是,所述的专利文献13中,对用于改善此种不佳状况的墨液组成并未提出具体的方案。所以,在利用喷墨法(液滴喷出法)形成电极层时,对于所用的墨液的组成进行充分的研究就是不可缺少的,特别是所用的溶剂(液性介质)的选定变得极为重要。
发明内容本发明是鉴于所述情况而完成的,其目的在于,提供一种二次电池电极用墨液,该墨液对于以喷墨法为代表的液滴喷出法中所用的液滴喷头,特别是对于成为担负其粘接的树脂部分的环氧系粘接剂造成的损害很少,因而在喷出稳定性方面优良,另外还可以抑制液滴喷头的寿命縮短,并提供使用它得到的锂离子电池、电子设备。为了达成所述目的,本发明的二次电池电极用墨液是在利用液滴喷出方式制造具有集电层、设于该集电层上的含有活性物质的电极层的电极时所用的墨液,其特征在于,含有活性物质和将所述活性物质溶解及/或分散的液性介质,所述活性物质由含有Li一Mn系金属氧化物、Li一Ni系金属氧化物、Li一Co系金属氧化物、Li一Fe系金属氧化物或由多种这些氧化物构成的混合物的正极活性物质形成,所述液性介质为,在将环氧系粘接剂的固化物在大气压、5(TC的环境下,在被密封了的该液性介质中静置了IO天时,使所述环氧系粘接剂的固化物的重量增加率为130%以下的介质。根据此种二次电池电极用墨液,在使用它形成了电极层时,由于液性介质对环氧系粘接剂造成的损害很少,因此使用了环氧系粘接剂的液滴喷头的喷出稳定性优良。另外,可以抑制由于对液滴喷头造成很大的损害而导致的液滴喷头的寿命縮短。本发明的另外的二次电池电极用墨液是在利用液滴喷出方式制造具有集电层、设于该集电层上的含有活性物质的电极层的电极时所用的墨液,其特征在于,含有活性物质和将所述活性物质溶解及/或分散的液性介质,所述活性物质由含有石墨、易石墨化的碳、难石墨化的碳、Li一Ti系金属氧化物、Li一Sn系金属氧化物、Li一Si系金属氧化物或由多种这些材料构成的混合物的负极活性物质形成,所述液性介质为,在将环氧系粘接剂的固化物在大气压、5(TC的环境下,在被密封了的该液性介质中静置了10天时,使所述环氧系粘接剂的固化物的重量增加率为130%以下的介质。根据此种二次电池电极用墨液,在使用它形成了电极层时,由于液性介质对环氧系粘接剂造成的损害很少,因此使用了环氧系粘接剂的液滴喷头的喷出稳定性优良。另外,可以抑制由于对液滴喷头造成很大的损害而导致的液滴喷头的寿命縮短。另外,所述二次电池电极用墨液中,该二次电池电极用墨液的液性介质优选为从液滴喷头中喷出而用于电极的制造中的介质,所述液滴喷头中,喷嘴板被由所述环氧系粘接剂接合而成。由于液性介质对环氧系粘接剂造成的损害少,因此可以保持将喷嘴板与液滴喷头良好地接合的状态,从而可以抑制由于环氧系粘接剂的损害而引起的墨液的喷出稳定性降低、液滴喷头本身的寿命缩短。另外,所述二次电池电极用墨液中,所述环氧系粘接剂也可以含有环氧系树脂和脂肪族聚胺。此种环氧系粘接剂可以将液滴喷头的喷嘴板与喷头主体牢固地粘接并固定。这样,在利用该液滴喷头的液滴喷出时,还可以有效地抑制液滴喷头进行不适当的振动的情况。另外,所述二次电池电极用墨液中,所述液性介质在大气压下的沸点优选为180300°C。如果如此设置,则可以有效地防止喷出二次电池电极用墨液的液滴喷头的堵塞等,提高二次电池电极的生产性。另外,所述二次电池电极用墨液中,所述液性介质在25。C的蒸气压优选为0.1mmHg以下。如果如此设置,则可以有效地防止喷出二次电池电极用墨液的液滴喷头的堵塞等,提高二次电池电极的生产性。另外,所述二次电池电极用墨液中,所述液性介质优选含有选自二甲基咪唑啉酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N—乙基吡咯烷酮、N—丙基吡咯烷酮、N—丁基吡咯烷酮、N—戊基吡咯垸酮、二甲基一N,N'—二甲基丙基脲、Y—丁内酯、Y—壬内酯、碳酸亚丙酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸丁酯、二甘醇二乙醚、二甘醇乙基甲基醚、二缩三丙二醇单甲醚中的一种或两种以上。如果如此设置,则液性介质对环氧系粘接剂造成的损害就会变得更少,从而可以进一步抑制由于环氧系粘接剂的损害所引起的墨液的喷出稳定性降低、液滴喷头本身的寿命缩短。本发明的锂离子电池的特征在于,具有使用所述的二次电池电极用墨液制造的二次电池用电极。根据该锂离子电池,由于是在不对液滴喷头造成很大的损害的情况下制造的电池,因此生产性良好,另外,因电极层的厚度变薄,而使电极的内部电阻变得足够低,此外,电极层的图案处理变得容易,从而还可以实现充放电的特性控制。本发明的电子设备的特征在于,具有所述的锂离子电池。根据该电子设备,由于具有如前所述那样优良的特性的锂离子电池,因此该电子设备本身也变得良好。图1是表示本发明的锂离子电池的一个例子的要部的说明图。图2(a)是正极的侧剖面图,(b)是负极的侧剖面图。图3是表示电极的制造中所用的液滴喷出装置的立体图。图4(a)是液滴喷头的剖面立体图,(b)是侧剖面图。图5是作为本发明的电子设备的个人电脑的立体图。其中,1…锂离子电池,2…正极(正电极),3…负极(负电极),4…隔离件,5…金属罐外壳,6…集电层,7…电极层,8…集电层,9…电极层,100…液滴喷出装置,114…液滴喷头,1100…个人电脑,1…二次电池电极用墨液,W…基板具体实施例方式下面将利用实施方式对本发明进行详细说明。本发明的二次电池电极用墨液是锂离子电池(锂离子二次电池)的二次电池用电极的制造中所用的墨液,特别是利用以液滴喷出法为代表的方式即喷墨方式的二次电池用电极的制造中所用的墨液。该二次电池电极用墨液是用于形成设于集电层上的电极层的墨液,有正极(正电极)用的墨液(以下记作正极用墨液)、负极(负电极)用的墨液(以下记作负极用墨液)。正极用墨液是以含有Li一Mn系金属氧化物、Li一Ni系金属氧化物、Li一Co系金属氧化物、Li一Fe系金属氧化物或由多种这些氧化物构成的混合物的正极活性物质(活性物质);乙炔黑、科琴黑或石墨等炭材料系导电剂;聚偏氟乙烯(PVDF)、氟橡胶和乙烯一丙烯一二烯单体一三元共聚物(EPDM)等粘合剂(分散树脂)作为固体成分的墨液。另外,在固体成分中,根据需要可以适当地选择添加高分子电解质原料或锂盐、聚合引发剂等。此后,用液性介质将此种固体成分溶解及/或分散,利用所配制的料浆形成正极用墨液。负极用墨液是以含有石墨、易石墨化的碳、难石墨化的碳、Li一Ti系金属氧化物、Li一Sn系金属氧化物、Li一Si系金属氧化物或由多种这些材料构成的混合物的负极活性物质(活性物质);乙炔黑、科琴黑或石墨等炭材料系导电剂;聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素(CMC)、苯乙烯一丁二烯橡胶(SBR胶乳)等粘合剂(分散树脂)作为固体成分的墨液。另外,在固体成分中,根据需要可以适当地选择添加高分子电解质原料或锂盐、聚合引发剂等。另外,有时作为粘合剂的一部分还添加PI(聚酰亚胺)。此后,用液性介质将此种固体成分溶解及/或分散,利用所配制的料浆形成负极用墨液。需要说明的是,所述的作为粘合剂的聚偏氟乙烯(PVDF)对炭材料或金属集电体(Cu箔)具有粘结作用,所以在后述的实施例中称作粘接剂。此种墨液中所用的液性介质是具有将所述的固体成分溶解及/或分散的功能的介质。也就是说,液性介质是作为溶剂及/或分散剂而发挥作用的介质。此外,通常来说在制造电极层的过程中将此种液性介质的大部分通过气化而除去。另外,本发明中,作为液性溶剂使用满足以下的条件的物质。艮P,在将环氧系粘接剂的固化物在大气压下、5(TC的环境下,在被密封了的液性介质中静置了10天时,使环氧系粘接剂的固化物的重量增加率(溶胀率)为130%以下。这里,所谓重量增加率是相对于浸渍于液性介质中之前的重量(wl)增加了的重量(w2)的比例(百分率),也就是用以下的(式)表示的值。(式)重量增加率=(w2/wl)X100[%]需要说明的是,对于此种环氧系粘接剂的固化物的重量增加率的测定,可以使用例如直径6mmX厚2mm的圆盘状的试验片来进行。通过使所用的液性介质满足此种条件,所述的二次电池电极用墨液的液性介质对环氧系粘接剂造成的损害就会变少,利用使用了环氧系粘接剂的液滴喷头的喷出稳定性会变好。即,这是因为,虽然环氧系粘接剂因液性介质而溶胀,其粘接力因该溶胀所致的损害而降低,但是由该粘接力降低所引起的液滴喷头的特性降低对喷出稳定性基本上没有影响,从而处于可以容许的范围内。由此,即使时经数月长时间地进行液滴喷出,也可以使液滴的喷出量等条件稳定化,由此就可以制造长期保持稳定的质量的二次电池用电极。另外,可以抑制因对液滴喷头造成很大的损害而使之劣化造成的液滴喷头的寿命缩短,可以实现液滴喷头的寿命延长。另外,由于像这样将液滴喷头的寿命延长,可以降低液滴喷头的更换、修理等维护的频率,因此可以提高二次电池用电极的生产性。艮口,在取得了液滴喷头的耐久性与所述的重量增加率的相互关系后,发现如果是130%以下,就可以实现液滴喷头的耐久性所要求的耐久性,例如可以实现1.5个月左右的连续使用。所以,就可以如前所述地实现长时间的喷出稳定性、液滴喷头的寿命延长。另一方面,在使用了环氧系粘接剂的重量增加率超过130%的液性介质的情况下,在使用了喷墨方式的二次电池用电极的制造中,如果长时间进行液滴喷出,则液滴的喷出性会变得不稳定,难以抑制所形成的电极层的厚度不均。为了满足此种将重量增加率设为130%以下的条件,作为可以选择的液性介质,例如可以举出二甲基咪唑啉酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N—乙基吡咯烷酮、N—丙基吡咯垸酮、N—丁基吡咯烷酮、N—戊基吡咯垸酮、二甲基一N,N,一二甲基丙基脲、Y—丁内酯、Y—壬内酯、碳酸亚丙酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸丁酯、二甘醇二乙醚、二甘醇乙基甲基醚、三甘醇单甲醚等,所以在本发明的墨液中,优选使用含有从它们中选择的一种或两种以上的墨液。另外,此种液性介质在大气压(1个大气压)下的沸点优选为180300°C,更优选为190280°C,进一步优选为200265°C。如果液性介质在大气压下的沸点为所述范围内的值,则可以有效地防止喷出二次电池电极用墨液的液滴喷头的堵塞等,提高二次电池电极的生产性。另外,此种液性介质的25i:的蒸气压优选为0.1mmHg以下,更优选为0.05mmHg以下。如果液性介质的蒸气压为所述范围内的值,则可以有效地防止喷出二次电池电极用墨液的液滴喷头的堵塞等,提高二次电池电极的生产性。另外,二次电池电极用墨液中的液性介质的含有率优选为7098wt%,更优选为8095wt^。这是因为,如果液性介质的含有率为所述范围内的值,则墨液粘度例如就会达到610mPas左右,从液滴喷头中的喷出性变得特别良好,并且还可以充分地确保墨液中的固体成分的量。另外,作为所述的重量增加率的测定中所用的环氧系粘接剂,优选含有环氧系树脂和脂肪族聚胺的粘接剂。该环氧系粘接剂可以将如后所述的液滴喷头的喷嘴板和喷头主体牢固地粘接并固定。此外,在其液滴喷出时,还可以有效地抑制液滴喷头进行不适当的振动的情况。但是,此种环氧系粘接剂的固化物容易受使用了NMP或乙腈等液性介质(溶剂)的墨液所侵害,由此,使用了如前所述的环氧系粘接剂的液滴喷头很难长时间地维持喷出稳定性。与之不同,本发明中所用的液性介质由于很难侵害如前所述的环氧系粘接剂的固化物,因此可以更长时间地维持墨液的喷出稳定性,另外,还可以实现液滴喷头本身的寿命延长。下面,对使用此种二次电池电极用墨液制造的锂离子电池的一个例子进行说明。图1是表示本发明的锂离子电池的一个例子的要部的说明图,图1中符号l是锂离子电池。该锂离子电池l形成如下的结构,即,具有多个由薄片状的正极(正电极)2、薄片状的负极(负电极)3、设于它们之间的多孔性的隔离件4构成的三层结构,另外,在这些三层结构中浸渍了电解液的状态下,用金属罐外壳5密闭。正极2如图2(a)所示,在矩形薄片状的集电层(集电体)6的表背面,分别形成了电极层7。同样,负极3也是如图2(b)所示,在矩形薄片状的集电层(集电体)8的表背面,分别形成了电极层9。正极2的电极层7由所述的正极用墨液形成,含有正极活性物质。同样,负极3的电极层9由所述的负极用墨液形成,含有负极活性物质。隔离件4由高分子多孔性膜构成。另外,正极2的集电层6由铝箔构成,负极3的集电层8由铜箔构成。另外,金属罐外壳5为不锈钢制或铝制。此外,如图1所示,在锂离子电池1上设有端子10。该端子10在金属罐外壳5为不锈钢制的情况下为正极端子,在金属罐外壳5为铝制的情况下为负极端子。需要说明的是,在端子10成为正极端子的情况下,金属罐外壳5本身为负极端子,在端子10成为负极端子的情况下,金属罐外壳5本身为正极端子。另外,所述电解液使用溶解有锂盐的有机溶剂。下面,对由此种构成形成的锂离子电池的制造方法,特别是对成为正极2或负极3的电极的形成方法进行说明。本发明中,利用液滴喷出法(液滴喷出方式)使用所述的正极用墨液、负极用墨液形成成为正极2或负极3的电极。所以,首先对液滴喷出法(喷墨法)参照图3、图4进行说明。另外,图3是表示液滴喷出装置的立体图,图4是表示图3所示的液滴喷出装置的液滴喷头的图,(a)是剖面立体图,(b)是剖面图。如图3所示,液滴喷出装置100具备保持二次电池电极用墨液(正极用墨液或负极用墨液)I的罐101、管道110、经由管道110从罐101供给二次电池用墨液I的喷出扫描部102。喷出扫描部102具备将未图示的多个液滴喷头(喷墨头)搭载于滑架(carriage)(未图示)上而成的液滴喷出机构103、控制液滴喷出机构103的位置的第一位置控制装置104(移动机构)、保持基板W的载台106、控制载台106的位置的第二位置控制装置108(移动机构)、控制机构112。这里,基板W是所述的集电层6或集电层8。罐101与液滴喷出机构103的多个液滴喷头被管道110连结,从而可以从罐101向多个液滴喷头分别供给二次电池电极用墨液I。第一位置控制装置104根据来自控制机构112的信号,将液滴喷出机构103沿着X轴方向及与X轴方向正交的Z轴方向移动。另外,第一位置控制装置104还具有绕着与Z轴平行的轴旋转液滴喷出机构103的功能。本实施方式中,将Z轴方向设为铅直方向。第二位置控制装置108根据来自控制机构112的信号,沿着与X轴方向及Z轴方向双方正交的Y轴方向移动载台106。另外,第二位置控制装置108还具有绕着与Z轴平行的轴旋转载台106的功能。载台106具有与X轴方向和Y轴方向双方平行的平面。另外,载台106被按照可以将喷出二次电池电极用墨液I的基板W固定或保持在该平面上的方式构成。液滴喷出机构103被如前所述地由第一位置控制装置104在X轴方向上移动。另一方面,载台106由第二位置控制装置108在Y轴方向上移动。也就是说,利用第一位置控制装置104及第二位置控制装置108,可以改变液滴喷头相对于载台106的相对位置(由载台106保持的基板W与液滴喷出机构103相对地移动)。控制机构112从外部信息处理装置接收表示应当喷出二次电池电极用墨液I的相对位置的喷出数据,继而基于该喷出数据,来控制液滴喷出机构103或第一位置控制装置104、第二位置控制装置108。液滴喷出机构103具有多个图4(a)(b)所示的液滴喷头(喷墨头)114,另外具有保持这些液滴喷头114的滑架。液滴喷头114具备振动板126、喷嘴板128。在振动板126与喷嘴板128之间,如图4(a)所示形成总是填充有从罐101经由孔131供给的二次电池电极用墨液I的集液槽129。另外,在振动板126与喷嘴板128之间,设有多个隔壁122,由这些隔壁122的一对和振动板126、喷嘴板128包围的空间部成为空腔120。这里,包含此种空腔120的隔壁122及振动板126侧成为所述的喷头主体。在空腔120中,在所述喷嘴板128上形成一个喷嘴118,所以空腔120的数目与喷嘴118的数目就会相同。另外,可以经由位于一对隔壁122之间的供给口130,从集液槽129向空腔120中供给二次电池电极用墨液I。在振动板126上,与各个空腔120对应地设有振子124。振子124由压电元件(piezo元件)构成,具有压电体膜124C、夹持该压电体膜124C的一对电极124A、124B。通过向该一对电极124A、124B之间施加驱动电压,就会从设于对应的空腔120中的喷嘴118中喷出二次电池电极用墨液I。另外,按照从喷嘴118沿Z轴方向喷出二次电池电极用墨液I的方式,来调整喷嘴118的朝向或形状。但是,在此种构成的液滴喷头114中,通常在部件的结合部位使用粘接剂。例如,在很大程度左右液滴喷头的耐久性的喷嘴板128与隔壁122的接合、振动板126与隔壁122的接合等中,使用粘接剂。由此,当反复喷出二次电池电极用墨液I的液滴时,就会向液滴喷头114内(空腔120内)持续供给二次电池电极用墨液I,另外,会对粘接剂的接合部施加伴随着液滴喷出产生的振动能等。这里,二次电池用电极的制造中所用的工业用的液滴喷出装置与民用的打印机中所用的装置完全不同,例如,为了进行大批量生产,要求长时间地喷出大量的液滴。另外,此种工业用的液滴喷出装置中所用的墨液与民用的打印机中所用的墨液相比一般来说粘度更高,比重也更大。由此,施加在液滴喷头上的载荷与民用的打印机相比非常大。由于在此种过于严酷的条件下使用,因此以往像所述的专利文献l、3等记载的那样,因二次电池电极用墨液而使粘接剂溶胀、粘接剂的粘接变得不充分,从而产生液滴的喷出量不稳定化或连喷出动作本身都无法进行等问题。另外,一般来说有关制造的装置以一定间隔进行包括抽吸工序等的清洁作业,然而如果此时喷嘴板128或振动板126的粘接强度降低,则无法经受由抽吸造成的压力变化,从而产生变形或弯曲等结构性缺陷。其结果是,在一部分的喷嘴中液滴的喷出变得不稳定,在喷嘴之间产生喷出性的差异。当产生此种问题时,则会在本来想要以所需的厚度均匀地形成的电极层中产生膜厚不均,所得的电极的特性变得不稳定。另外,在所形成的电极之间也会产生偏差,从而在所得的锂离子电池之间产生性能的偏差。与之不同,本发明中,由于使用满足如前所述的条件的墨液作为二次电池电极用墨液,因此即使在长时间进行液滴喷出的情况下,也可以有效地防止如前所述的问题的产生。液滴喷头114虽然没有特别限定,然而优选使用将喷嘴板128用耐药品性优良的环氧系粘接剂与隔壁122接合而粘接的喷头,S卩,优选使用将喷嘴板128与喷头主体粘接了的喷头。对于此种液滴喷头114来说,由于本发明的二次电池电极用墨液对所述的环氧系粘接剂造成的损害很少,因此可以良好地维持该液滴喷头114的喷出稳定性,另外,可以抑制由对液滴喷头114造成很大的损害所致的液滴喷头114的寿命縮短。另外,液滴喷头114中所用的环氧系粘接剂优选为含有环氧系树脂和脂肪族聚胺的粘接剂。使用了此种环氧系粘接剂的液滴喷头对墨液中所含的一般性的溶剂具有耐受性,并且可以牢固地保持金属或硅等构成喷头的部件的接合,因此在液滴喷出时,可以有效地抑制液滴喷头进行不适当的振动的情况。但是,此种环氧系粘接剂的固化物容易被作为液性介质使用了极性非常高的NMP或乙腈的以往的二次电池电极用墨液侵害,发生溶胀等,容易受到很大的损害。由此,在使用了以往的二次电池电极用墨液的情况下,使用了如前所述的环氧系粘接剂的液滴喷头由于无法长时间保持机械强度,因此很难维持喷出稳定性。与之不同,本发明中所用的液性介质由于很难侵害如前所述的环氧系粘接剂的固化物,因此可以长时间维持墨液的喷出稳定性,另外,还可以实现液滴喷头本身的寿命延长。此外,从环氧粘接剂中的成分的溶出也很少,具有抑制杂质向产品中的混入的效果。另外,作为液滴喷头114中所用的环氧系粘接剂,例如可以举出AE—40(FineTechno:味之素公司制)、931—1(AbleStick:爱博斯迪科公司制)、Loctite3609(HenkelJapan:日本亨克尔公司制)、ScotchweldEW2010(3M公司制)等。在使用此种构成的液滴喷出装置100来形成所述的锂离子电池1的正极2或负极3时,首先,准备集电层6、8。作为这些集电层6、8,如前所述作为正极2的集电层6准备铝箔,作为负极3的集电层8准备铜箔。然后,将所准备的集电层6(8)作为图3中的基板W放置于载台106上,从该状态开始利用控制机构112分别控制液滴喷出机构103或第一位置控制装置104、第二位置控制装置108。这样,一边相对于液滴喷出机构103的液滴喷头114将集电层6(8)相对地移动,一边从液滴喷头114中将二次电池电极用墨液I向集电层6(8)上喷出。此时,通过利用控制机构112来控制从液滴喷出机构103中的喷出;用第一位置控制装置104、第二位置控制装置108实现的集电层6(8)的位置(移动),而将二次电池电极用墨液I以所需的薄厚并且以均匀的厚度涂布于集电层6(8)上。由于如果像这样涂布二次电池电极用墨液I,就会将所要形成的膜足够薄地形成,因此墨液I中所含的液性介质在该喷出工序中大部分气化,被从膜中除去。另外,根据需要也可以进行干燥处理,将膜中残留的液性介质强制性地除去。像这样在集电层6(8)的一个面上形成了薄膜后,根据需要在将该薄膜加热并固化后,在集电层6(8)的另一个面上也进行相同的处理。这样就会在集电层6(8)的另一个面上也形成由二次电池电极用墨液I构成的薄膜。然后,将所得的薄膜加热,将残留的液性介质充分地除去,并且将其固化。另外,根据需要将固化了的薄膜压缩,调整为规定的厚度。这样,就会如图2(a)(b)所示,在集电层6(8)的两面形成含有正极活性物质或负极活性物质的电极层7(9),得到正极2或负极3。其后,使用这些正极2、负极3与以往相同地组装,得到如图l所示的锂离子电池1。根据如此得到的锂离子电池1,由于是在不对液滴喷头114造成很大的损害的情况下制造的电池,因此生产性变得良好,另外,因电极层7(9)的厚度变薄,而使正极2或负极3的内部电阻变得足够低,此外,电极层7(9)的图案处理变得容易,从而还可以实现充放电的特性控制。下面,对具备了如前所述的锂离子电池的电子设备进行说明。图5是表示将本发明的电子设备用于便携型(或笔记本型)的个人电脑中时的一个例子的立体图。如图5所示,个人电脑1100由具备键盘1102的主体部1104、显示单元1106构成,显示单元1106被借助合页构造部可以转动地支承在主体部1104上。该个人电脑1100中,作为其电源,具备如图l所示的锂离子电池。所以,根据该个人电脑iioo,由于具备如前所述那样优良特性的锂离子电池,因此该个人电脑iioo本身也成为良好的设备。另外,本发明的电子设备除了所述的个人电脑(便携型个人电脑)以外,还可以应用于例如携带电话、数码相机、电视机(例如液晶电视)、摄像机、取景器型、监视器直视型的磁带录像机、笔记本型个人电脑等各种设备中。另外,本发明的锂离子电池除了所述的电子设备以外,还可以用于车辆等需要电源的所有设备中。(实验例)作为二次电池电极用墨液I,如下所示地制作了正极用墨液。作为正极活性物质使用锰酸锂(LiMn204),作为导电剂使用碳黑,另外使用分散树脂(粘合剂)和作为粘接剂的聚偏氟乙烯(PVDF),将它们适当地配合而配制了固体成分。此后,向此种固体成分中,加入混合多种溶剂而成的液性溶剂(混合溶剂)而将固体成分溶解/分散,得到了实施例1实施例23及比较例1比较例12的料浆(分散液),即得到正极用墨液(二次电池电极用墨液I)。对实施例1实施例23,将其固体成分的配合比(含量)、液性介质(混合溶剂)中的各溶剂的种类(记号)和其沸点以及其配合比(含量)集中示于表l中。另外,对于比较例1比较例12,也将其固体成分的配合比(含量)、液性介质(混合溶剂)中的各溶剂和其沸点以及其配合比(含量)集中示于表2中。另外,这些表l、表2中,还同时记有所形成的正极用墨液的粘度、所使用的液性介质(混合溶剂)的环氧溶胀重量(先前定义的本发明的重量增加率)。另外,对于配合比(含量),将其单位设为重量%(wt%)。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>另夕卜,所述的表1、表2中表示溶剂的种类的记号对应于以下的溶剂。将各溶剂的沸点、环氧溶胀重量(先前定义的本发明的重量增加率)、粘度一并表示如下。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>另外,对于所述的各实施例及各比较例,就表l、表2或所述的「粘度」而言,给出使用振动式粘度计依照JISZ8809测定的二次电池电极用墨液或各溶剂在25。C的粘度,在「沸点」一栏中,给出各溶剂在常压(1个大气压)下的沸点,在「环氧溶胀重量」一栏中,给出将环氧系粘接剂(味之素公司制、AE—40、含有环氧系树脂和脂肪族聚胺的粘接剂)的固化物(直径6mmX厚4mm的圆盘状的试验片)在大气压、5CTC的环境下、在被密封了的液性介质中静置10天时的所述环氧系粘接剂的固化物的溶胀重量(重量增加率)。使用如此形成的实施例123的二次电池电极用墨液,将其从所述的液滴喷头114中喷出,形成了图2所示的电极层7,结果发现,可以用所需的厚度并且以均匀的厚度形成电极层7。另外,即使长时间连续地进行喷出,也没有对液滴喷头114造成很大的损害的情况,所以确认可以将液滴喷头114的寿命延长。另一方面,使用比较例112的二次电池电极用墨液,将其从所述的液滴喷头114中喷出,形成了图2所示的电极层7,结果发现,在所得的电极层7中可以看到厚度不均。另夕卜,在长时间连续地进行了喷出后,发现对液滴喷头114造成很大的损害,也有喷嘴板从喷头主体上剥离的情况。权利要求1.一种二次电池电极用墨液,其是在利用液滴喷出方式制造具有集电层和设于所述集电层上的含有活性物质的电极层的电极时所用的墨液,其特征在于,含有活性物质和将所述活性物质溶解及/或分散的液性介质,所述活性物质由含有Li—Mn系金属氧化物、Li—Ni系金属氧化物、Li—Co系金属氧化物、Li—Fe系金属氧化物或由多种这些氧化物构成的混合物的正极活性物质形成,所述液性介质为,在将环氧系粘接剂的固化物在大气压、50℃的环境下,在被密封了的所述液性介质中静置了10天时,使所述环氧系粘接剂的固化物的重量增加率为130%以下的介质。2.—种二次电池电极用墨液,其是在利用液滴喷出方式制造具有集电层和设于所述集电层上的含有活性物质的电极层的电极时所用的墨液,其特征在于,含有活性物质和将所述活性物质溶解及/或分散的液性介质,所述活性物质由含有石墨、易石墨化的碳、难石墨化的碳、Li一Ti系金属氧化物、Li—Sn系金属氧化物、Li—Si系金属氧化物或由多种这些材料构成的混合物的负极活性物质形成,所述液性介质为,在将环氧系粘接剂的固化物在大气压、50'C的环境下,在被密封了的该液性介质中静置了IO天时,使所述环氧系粘接剂的固化物的重量增加率为130%以下的介质。3.根据权利要求1或2所述的二次电池电极用墨液,其特征在于,二次电池电极用墨液从液滴喷头中被喷出而应用于电极的制造,所述液滴喷头中,喷嘴板被由所述环氧系粘接剂接合而成。4.根据权利要求13中任意一项所述的二次电池电极用墨液,其特征在于,所述环氧系粘接剂含有环氧系树脂和脂肪族聚胺。5.根据权利要求14中任意一项所述的二次电池电极用墨液,其特征在于,所述液性介质在大气压下的沸点为180300°C。6.根据权利要求15中任意一项所述的二次电池电极用墨液,其特征在于,所述液性介质在25C的蒸气压为O.lmmHg以下。7.根据权利要求16中任意一项所述的二次电池电极用墨液,其特征在于,所述液性介质含有选自二甲基咪唑啉酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N—乙基吡咯垸酮、N—丙基吡咯烷酮、N—丁基吡咯垸酮、N—戊基吡咯烷酮、二甲基一N,N'—二甲基丙基脲、y—丁内酯、y—壬内酯、碳酸亚丙酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸丁酯、二甘醇二乙醚、二甘醇乙基甲基醚、二縮三丙二醇单甲醚中的一种或两种以上。8.—种锂离子电池,其特征在于,具有使用权利要求17中任意一项所述的二次电池电极用墨液制造而成的二次电池用电极。9.一种电子设备,其特征在于,具有权利要求8所述的锂离子电池。全文摘要本发明提供一种二次电池电极用墨液,其对于液滴喷出法中所用的液滴喷头,特别是对于成为其树脂部分的环氧系粘结剂造成的损害少,因而喷出稳定性优良,另外还可以抑制液滴喷头的寿命缩短,并提供使用它而得到的锂离子电池、电子设备。本发明是在利用液滴喷出方式制造含有活性物质的电极层时所用的二次电池电极用墨液。含有正极活性物质或负极活性物质、溶解及/或分散活性物质的液性介质。液性介质为,在将环氧系粘结剂的固化物在大气压下、50℃的环境下,在被密封了的液性介质中静置了10天时,使环氧系粘结剂的固化物的重量增加率为130%以下的介质。文档编号H01M4/04GK101436661SQ20081017349公开日2009年5月20日申请日期2008年11月14日优先权日2007年11月14日发明者平井利充,泷口宏志,高野靖申请人:精工爱普生株式会社
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1