专利名称：电池和电池的制造方法
技术领域：
本发明涉及电池和电池的制造方法。
背景技术：
一直以来，作为电池的电极体，常使用具备正极、负极以及介于正极和负极之间的隔板的电极体。例如，作为电子设备、车辆的驱动源近年来关注正在提高的锂离子电池的电极体，常使用使片状的正极、负极和隔板进行重合卷绕而成的电极体。根据这种电池，可以增大正极和负极的每单位体积的表面积，可以谋求能量密度的提高。另外，为了提高所谓高速率特性等的电池性能，期望使正极和负极之间的离子传导的效率更进一步地提高。离子传导的效率提高时，提高隔板的离子透过性是有效的，因此期望隔板的厚度小，表面的平滑性高。一直以来，作为隔板，常使用聚乙烯、聚丙烯等的聚烯烃系的树脂薄膜。但是，树脂薄膜制的隔板，需要一定程度的机械强度，使得在电池的组装时不断裂。因此，树脂薄膜制的隔板，从强度维持的观点来看，与以往相比减薄厚度较困难。因此，提出了在正极或者负极的表面上直接形成发挥隔板的功能的层、即隔板层的方案(例如，参照专利文献I和2)。在专利文献I和2中，记载有下述方法，通过调制含有绝缘性粒子、粘合剂和溶剂的涂料，并将该涂料涂布到正极或负极的活性物质层的表面后使其干燥，在正极或负极的表面形成隔板层。
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在先技术文献专利文献1:国际公开第97/08763号专利文献2:日本国专利申请公开2000-149906号公报
发明内容
本申请发明者，发现了在采用如上述那样的方法在正极或负极的表面形成了隔板层时，在隔板层的表面形成大的凹凸，根据情况产生针孔(pinhole)。然而，如果隔板层的表面的平滑性低，则有正极的表面和负极的表面之间的距离(所谓极间距离)产生偏差，在电池性能上发生偏差之虞。另外，如果隔板层的表面的平滑性低，则有隔板层的绝缘性降低之虞。本发明的目的是提供一种在正极和负极的至少一方的表面上形成有隔板层的电池，该电池的隔板层的表面的平滑性高。本发明的另一目的是提供一种制造该电池的制造方法。根据本发明，提供一种电池的制造方法，该电池具备:具有正极活性物质层的正极、具有负极活性物质层的负极以及在正极活性物质层和负极活性物质层的至少一方的表面上形成的隔板层。本发明涉及的电池的制造方法，其包括:准备正极的工序，该正极具有正极集电体、和含有正极活性物质并在上述正极集电体上形成的正极活性物质层；准备负极的工序,该负极具有负极集电体、和含有负极活性物质并在上述负极集电体上形成的负极活性物质层；制作涂料的工序，该工序至少使绝缘性粒子、粘合剂和溶剂进行混合，制作粘度为500mPa.s 5000mPa.s的隔板层形成用的涂料；和通过在上述正极活性物质层和上述负极活性物质层的至少一方的表面上涂布上述涂料并使其干燥，形成具有绝缘性和多孔性的隔板层的工序。本申请发明者认为，作为隔板层的平滑性降低的原因之一，有如以下那样的原因。即，将包含绝缘性粒子、粘合剂和溶剂的涂料涂布在正极或负极的活性物质层的表面时，该溶剂渗入活性物质层中，空气从活性物质层中被挤出。该空气，在形成隔板层的涂料的膜中通过，到达膜的表面后，释放到外部。认为此时，该空气在膜的表面形成凹凸。根据本发明涉及的制造方法，隔板层形成用的涂料，其粘度被调整为500mPa *s以上。因为涂料的粘度比较大，所以可抑制溶剂渗入活性物质层中。因此，从活性物质层中挤出的空气的量减少，可以提高隔板层的平滑性。但是，涂料的粘度过大时，涂料的涂布量变得容易有偏差。根据本发明涉及的制造方法，涂料的粘度被调整为5000mPa*s以下。因此，可抑制涂布量的偏差。在此公开的电池的制造方法优选的一方式中，在上述制作涂料的工序中，相对于绝缘性粒子100重量份，还添加0.5重量份 65重量份的增粘剂。在此公开的电池的制造方法的另一优选的方式中，在上述制作涂料的工序中，上述粘合剂的配合量，相对于绝缘性粒子100重量份为3重量份以下。在此公开的电池的制造方法的另一优选的方式中，在上述制作涂料的工序中，上述粘合剂的配合量，相对于绝缘性粒子100重量份为3重量份以下，相对于绝缘性粒子100重量份，还添加0.5重量份 65重量份的增粘剂。由此，将涂料的粘度调制为适当的范围变得容易。
根据本发明，提供具备正极、负极和隔板层的电池。正极，具有正极集电体、和含有正极活性物质并在上述正极集电体上形成的正极活性物质层。负极，具有负极集电体、和含有负极活性物质并在上述负极集电体上形成的负极活性物质层。隔板层，含有绝缘性粒子、粘合剂和增粘剂。隔板层具有绝缘性和多孔性，在上述正极活性物质层和上述负极活性物质层的至少一方的表面上形成。上述粘合剂在上述隔板层中所占的质量比例为2%以下。上述增粘剂在上述隔板层中所占的质量比例为0.2% 22.6%。由此，可以得到具有在正极和负极的至少一方的表面上形成了的隔板层，该隔板层的表面的平滑性高的电池。在此公开的电池优选的一方式中，上述绝缘性粒子的平均粒径为3 μ m以上，上述隔板层的孔隙率为35%以上。由此，可以得到具有与以往同等的离子透过性的隔板层。
图1是表示一实施方式涉及的电池的电极体的截面图。图2是表示另一实施方式涉及的电池的电极体的截面图。图3是表示另一实施方式涉及的电池的电极体的截面图。图4是表示一实施方式涉及的电池的内部构成的立体图。图5是表示具备一实施方式涉及的电池的车辆(汽车)的侧面图。图6是表不粘合剂的重量比和涂料的粘度的关系的图。图7是表示增粘剂的重量比和涂料的粘度的关系的图。图8是表示增粘剂的重量比和涂料的粘度的关系的图。
图9是表示测定隔板层的通气度的实验中使用的样品的构成的截面图。图10是表示绝缘性粒子的平均粒径和隔板层的孔隙率的关系的图。
具体实施例方式以下，说明本发明的优选的实施方式。再者，在本说明书中特别提到的事项以外的、本发明的实施所必需的事宜，可基于该领域的现有技术，作为本领域技术人员的设计事项来掌握。本发明可以基于本说明书所公开的内容和该领域中的技术常识来实施。在此公开的技术，可广泛适用于下述电池和该电池的制造中，该电池具备:具有正极集电体和在上述正极集电体上形成的正极活性物质层的正极；具有负极集电体和在上述负极集电体上形成的负极活性物质层的负极；以及在上述正极活性物质层和上述负极活性物质层的至少一方的表面上形成，介于上述正极活性物质层和上述负极活性物质层之间的具有绝缘性和多孔性的隔板层。在此公开的电池，可以是一次电池，也可以是二次电池。以下，主要以锂离子二次电池为例更加详细地说明本发明，但并不意图将本发明的适用对象限定于该电池。如图1所示，本实施方式涉及的锂离子二次电池，具备具有正极10和负极20的电极体I。正极10，具有片状的的正极集电体11、和含有正极活性物质并在正极集电体11上形成的正极活性物质层12。负极20，具有片状的负极集电体21、和含有负极活性物质并在负极集电体21上形成的负极活性物质层22。再者，正极10和负极20的形状不限于片状，也可以是棒状等其他形状。在正极活性物质层12的表面，形成有具有绝缘性和多孔性的隔板层30。在图1中，将正极10和负极20分离地图示,但实际上正极10和负极20相互重合。隔板层30，介于正极10和负极20之间，更详细地说介于正极活性物质层12和负极活性物质层22之间。通过隔板层30内的孔隙在正极10和负极20之间形成离子传导通路。再者，隔板层30介于正极10和负极20之间即可，隔板层30的配置方式不特别限定。如图1所示，隔板层30可以在正极10的一方的面和负极20的一方的面上形成。另外，如图2所示，隔板层30也可以在正极10的两面形成。该情况下，因为成为隔板层30介于正极10和负极20之间，所以不一定需要在负极20的表面上设置隔板层30。如图3所示，也可以在负极20的两面形成隔板层30。该情况下，不一定需要在正极10的表面设置隔板层30。但是，也可以在正极10的表面和负极20的表面分别形成隔板层30，并将这些隔板层30重合地配置。在图1等中，仅图示了各一个正极10和负极20，但正极10和负极20也可以相互不同地层叠多枚。另外，正极10和负极20也可以在相互重合的状态下卷绕。首先，对于隔板层30进行说明。隔板层30具有绝缘性和多孔性。另外，隔板层30具有热塑性，如果变为规定温度以上则熔融，内部的孔隙被堵塞。即隔板层30具有所谓关闭(shut down)功能。隔板层30，通过将隔板层形成用的组合物(以下，称为涂料)涂布在正极活性物质层12的表面或负极活性物质层22的表面，并使该涂料干燥来形成。涂料的粘度，优选为500mPa.s 5000mPa. S。再者，本说明书中的涂料的粘度，是利用转速为60rpm的B型粘度计测定了的粘度。涂料包含绝缘性粒子、将绝缘性粒子粘结的粘合剂、和使绝缘性粒子及粘合剂分散的溶剂，还适当包含增粘剂。通过使上述涂料干燥来形成的隔板层30，含有绝缘性粒子和粘合剂，还适当含有增粘剂。隔板层30的厚度虽没有任何限定，但优选为例如Ιμπι 100 μ m，更优选为10 μ m 50 μ m。隔板层30的厚度小时，有正极10和负极20之间的绝缘性降低的倾向。相反地，隔板层30的厚度过大时，隔板层30在电极体I所占的比例变大，有导致电池容量降低的倾向。隔板层30的孔隙率虽没有特别限定，但从保持与由聚乙烯薄膜等构成的以往的隔板同等或其以上的离子透过性的观点来看，优选为35%以上。隔板层30的孔隙率，可以如以下那样算出。以具有单位面积的表面积的隔板层30所占的表观体积为Vl [cm3]。以上述隔板层30的质量W[g]和构成上述隔板层30的材料的密度(固体成分密度)P [g/cm3]之t匕、W/P为V0。再者，VO为质量W的隔板层形成材料的致密体所占的体积。此时，隔板层30的孔隙率，可以由(Vl-VO)/VlX 100算出。绝缘性粒子，可以使用自以往使用的各种材料的粒子。绝缘性粒子可以是无机物的粒子，也可以是有机物的粒子。作为无机物，可以使用例如，氧化铁、氧化硅、氧化铝、氧化钛等的氧化物、氮化铝、氮化硼等的氮化物、硅、金刚石等的共价键性结晶粒子、硫酸钡、氟化钙、氟化钡等的难溶性离子结晶粒子等。作为有机物，可以使用例如，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸脂、氟树脂(例如，聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等)、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯醚树脂(polyphenylene oxide resin)、娃树脂、酹树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、聚氨基甲酸酯树脂、聚醚树脂(例如，聚环氧乙烷、聚环氧丙烷等)、环氧树脂，乙缩醛树脂、AS树脂和ABS树脂等。绝缘性粒子的平均粒径，优选为例如0.1 μ m 10 μ m，更优选为I μ m 6 μ m。将隔板层30的孔隙率设为35%以上的情况，绝缘性粒子的平均粒径优选为3 μ m以上。粒子的形状不限于球状，也可以是针状、棒状、纺锤状、板状等其他形状。粘合剂，可以使用自以往`使用的各种材料。作为粘合剂，可以使用各种聚合物、离聚物树脂等。作为粘合剂，也可以使用例如，乳胶(例如，苯乙烯-丁二烯共聚物乳胶、丙烯腈-丁二烯共聚物乳胶等)、纤维素衍生物(例如，羧甲基纤维素的钠盐等)、氟橡胶(例如，偏二氟乙烯、六氟丙烯和四氟乙烯的共聚物等)、氟树脂(例如，聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等)
坐寸ο涂料中的粘合剂的配合量并没有特别限定，但粘合剂的配合量，也可以相对于绝缘性粒子100重量份设为3重量份以下。由此，将涂料的粘度调整为上述的范围变得容易。如上述那样，为调整涂料的粘度，也可以向涂料中添加增粘剂。增粘剂的材料没有特别限定。可以很好地使用在电池内稳定地存在，不阻碍隔板层30的本来的功能的各种增粘剂。作为增粘剂，可以使用例如，聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵等。增粘剂的添加量，可以适当地调整以使得涂料的粘度成为500mPa.s 5000mPa.S。例如，也可以将增粘剂的添加量相对于绝缘性粒子100重量份设为0.5重量份 65重量份。由此，将涂料的粘度调整为上述范围变得容易。接着，对于正极10进行说明。正极10可以使用自以往作为锂离子二次电池用的正极使用的各种正极。作为正极集电体11，可以使用将铜、镍、铝、钛、不锈钢等之类的导电性良好的金属构成为主体的构件。作为锂离子二次电池用的正极集电体11，可以优选使用铝或者以铝为主成分的合金(铝合金)等。作为其他的例子，可列举锌、锡等的两性金属和以这些金属的任一种为主成分的合金。正极集电体11的形状没有特别限制，但在本实施方式中，使用片状的铝制的正极集电体11。例如，可以很好地使用厚度为10 μ m 30 μ m左右的招片。作为正极活性物质层12的正极活性物质，使用能够吸藏和释放锂的材料，可以没有特别限定地使用自以往锂离子二次电池所使用的物质(例如，层状结构的氧化物或尖晶石结构的氧化物)的一种或两种以上。可列举例如，锂镍系复合氧化物、锂钴系复合氧化物、锂锰系复合氧化物、锂镁系复合氧化物等的含锂复合氧化物。在此，所谓锂镍系复合氧化物，是指下述意思:以锂(Li)和镍(Ni)为构成金属元素的氧化物，除此以外也包含在锂和镍以外还按原子数换算以与镍相同程度或比镍少的比例(典型的是比镍少的比例)含有其他的至少一种金属元素(即，Li和Ni以外的过渡金属元素和/或典型金属元素)作为构成金属元素的氧化物。上述Li和Ni以外的金属元素，可以是例如，选自钴(Co)、铝(Al)、锰(Mn)、铬(Cr)、铁(Fe)、钒(V)、镁(Mg)、钛(Ti)、锆(Zr)、铌(Nb)、钥(Mo)、钨(W)、铜(Cu)、锌(Zn)、镓(Ga)、铟(In)、锡(Sn)、镧(La)和铈(Ce)中的一种或两种以上的金属元素。再者，对于锂钴系复合氧化物、锂锰系复合氧化物和锂镁系复合氧化物也是同样的意思。另外，也可以使 用通式用LiMPO4 (M为Co、N1、Mn、Fe之中的至少一种以上的元素；例如LiFeCV LiMnPO4)表记的橄榄石型磷酸锂作为正极活性物质。作为在此公开的技术中可采用的正极活性物质的其他的例子，可列举磷酸铁锂、磷酸镍锂、磷酸钴锂、磷酸锰锂、硅酸铁锂等的所谓聚阴离子系的正极活性物质。正极活性物质层12，除了正极活性物质之外，可根据需要含有导电材料、粘合剂等。作为导电材料，可以与一般的锂离子二次电池的电极中的导电材料同样地优选使用炭黑(例如乙炔黑)、石墨粉末等的碳材料。作为粘合剂，可以使用聚偏二氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素(CMC)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)等。虽没有特别限定，但导电材料相对于正极活性物质100重量份的使用量，可以设为例如I重量份 20重量份。另外，粘合剂相对于正极活性物质100质量份的使用量,可以设为例如0.5重量份 10重量份。正极活性物质层12，可以例如如下那样制作。首先，制作在含有适当的溶剂和粘合剂的液态介质中分散了正极活性物质和导电材料的形态的组合物(典型的是糊或浆液状的组合物)。接着，将上述组合物涂布在正极集电体11上使其干燥，根据所需进行压制。由此，可以得到正极活性物质层12。再者，作为上述溶剂，可以使用水、有机溶剂和它们的混合溶剂的任一种。接着，对于负极20进行说明。负极20，可以使用作为自以往锂离子二次电池用的负极使用的各种负极。作为负极集电体21，优选使用由导电性良好的金属构成的导电性构件。例如，可以使用铜或者以铜为主成分的合金。负极集电体21的形状没有特别限定，但在本实施方式中，使用片状的铜制的负极集电体21。例如，可以很好地使用厚度为5μπι 30 μ m左右的铜制片。作为负极活性物质，可以没有特别限定地使用自以往锂离子二次电池使用的物质的一种或两种以上。例如，作为合适的负极活性物质可列举碳粒子。优选使用至少一部分含有石墨结构(层状结构)的粒子状的碳材料(碳粒子)。也可以很好地使用所谓的石墨质的材料(石墨)、难石墨化碳质的材料(硬碳)、易石墨化碳质的材料(软碳)、具有将它们组合了的结构的材料的任一种碳材料。负极活性物质层22，除了负极活性物质之外，可以根据需要含有与正极活性物质层12同样的导电材料、粘合剂等。虽无特别限定，但粘合剂相对于负极活性物质100质量份的使用量，可以设为例如0.5 10质量份。上述负极活性物质层22，可以通过与正极活性物质层12同样制作在含有适当的溶剂和粘合剂的液态介质中分散了负极活性物质的形态的组合物，将该组合物涂布在负极集电体21上使其干燥，根据所需进行压制，来很好地制作。如上述那样，隔板层30，通过将隔板层形成用的涂料涂布在正极活性物质层12和负极活性物质层22的表面并使其干燥来形成。接着，对于隔板层30的形成方法的一例进行说明。首先，将绝缘性粒子、粘合剂和溶剂混合，根据需要添加增粘剂后，调制隔板层形成用的涂料。此时，进行调制以使得涂料的粘度成为500mPa.s 5000mPa.S。接着，将上述涂料涂布在正极活性物质层12和负极活性物质层22的表面。涂布上述涂料的方法不特别限定，可以没有限制地使用自以往公知的方法。可以使用例如，模涂机、凹版辊式涂布机、逆转辊式涂布机、接触辊式涂布机、浸溃辊式涂布机、棒式涂布机、气刀式涂布机、喷雾涂布机、刷式涂布机、丝网涂布机等涂布上述涂料。其后，使上述涂料干燥。在上述涂料的干燥时，可以使用自以往公知的方法。例如，可以使用在规定的温度气氛下放置规定时间的方法、吹热风的方法等。其结果，在正极10和负极20的表面形成隔板层30。图4表示具备电极体I的锂离子二次电池2的一例。锂离子二次电池2，具有电极体I与非水电解液3 —起被收容到电池壳体5中的构成。非水电解液3的至少一部分含浸电极体I。
在表面形成有隔板层30的正极10和负极20，被形成为长片状。正极10和负极20，以隔板层30介于正极10和负极20之间的方式重合，被卷绕成圆筒状。电池壳体5，具备有底圆筒状的壳体主体6和堵塞其开口部的盖体7。盖体7和壳体主体6都是金属制的，相互绝缘。盖体7与正极集电体11电连接，壳体主体6与负极集电体21电连接。该锂离子二次电池2中，盖体7兼作为正极端子，壳体主体6兼作为负极端子。在正极10的一个面上，沿正极集电体11的纵向的一个边缘(图4的上侧的边缘)上，没有设置正极活性物质层12而设置有正极集电体11露出了的部分。盖体7与该露出部分电连接。在负极20的一个面上，沿负极集电体21的纵向的一个边缘(图4的下侧的边缘)上，没有设置负极活性物质层22而设置有负极集电体21露出了的部分。壳体主体6与该露出部分电连接。非水电解液3，在有机溶剂(非水溶剂)中含有作为支持电解质的锂盐。作为锂盐，可以适当选择使用例如，自以往作为锂离子二次电池的非水电解液的支持电解质使用的公知的锂盐。例如，作为该锂盐，可例示 LiPF6、LiBF4、LiC104、LiAsF6、Li (CF3SO2) 2N、LiCF3SO3等。作为上述非水溶剂，可以适当选择使用一般的锂离子二次电池使用的有机溶剂。作为特别优选的非水溶剂，可例示碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二甲脂(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸亚丙酯(PC)等的碳酸酯类。锂离子二次电池2，例如如下那样制造。首先，制作正极10和负极20。接着，采用上述的方法，在正极活性物质层12和负极活性物质层22的表面形成隔板层30。使形成有隔板层30的正极10和形成有隔板层30的负极20重合卷绕成圆筒状。由此，构成电极体
I。其后，使电极体含浸非水电解液3,将电极体I收容在电池壳体5中。将盖体7与电池壳体5接合，密封电极体I和非水电解液3。本实施方式涉及的锂离子二次电池2，可以作为面向各种用途的二次电池利用。例如，如图5所示，可以作为汽车等的车辆9所搭载的车辆驱动用的发动机(电动机)的电源很好地利用。车辆9的种类不特别限定，典型的是混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车等。该锂离子二次电池2，可以单独使用，也可以以串联和/或并联地连接多个而成的电池组的方式使用。本申请发明者认为，在正极或负极(以下，简单统称为电极)的表面形成隔板层的情况下，作为隔板层表面的平滑性降低的原因之一，有以下的原因。即，将涂料涂布到电极的活性物质层的表面时，涂料中所包含的溶剂渗入活性物质层中，空气从活性物质层被挤出。该空气，在干燥后形成隔板层的涂料的膜中通过，到达膜的表面后，释放到外部。此时，该空气会形成针孔或膜表面的凹凸，使隔板层的平滑性降低。本申请发明者还认为，通过调整涂料的粘度，可以抑制溶剂对活性物质层的渗入，进而可以抑制隔板层的平滑性的降低。本申请发明者，使用粘度不同的多个涂料形成厚度为32μπι的隔板层，使用激光显微镜，调查了隔板层表面的针孔的有无。其结果，得到了在涂料的粘度低于500mPa.s的情况下，每IOmm2产生6个左右的针孔，在500mPa.s以上的情况下，不产生针孔的结果。再者，在此所说的针孔，是指从隔板层的表面到达电极的贯通痕。
作为调整涂料的粘度的一个方法，考虑调整粘合剂的量。本申请发明者，进行了调查根据粘合剂的量涂料的粘度如何变化的实验。绝缘性粒子、粘合剂、溶剂，分别使用了平均粒径为3μπι的聚乙烯粒子、离聚物树脂、水。将实验结果示于图6。图6的横轴，表示粘合剂相对于绝缘子粒子的重量比。从图6可以推定相对于绝缘性粒子100重量份，粘合剂为3重量份以下时，涂料的粘度变成500mPa.s以上。另外，作为调整涂料的粘度的另一个方法，考虑添加增粘剂。本申请发明者，进行了调查根据增粘剂的量涂料的粘度如何变化的实验。绝缘性粒子、增粘剂、溶剂，分别使用了平均粒径为3μπι的聚乙烯粒子、聚丙烯酸钠、水。将实验结果示于图7。图7的横轴，表示增粘剂相对于绝缘性粒子的重量比。从图7中可以推定相对于绝缘性粒子100重量份，增粘剂为0.5重量份以上时，涂料的粘度变成500mPa.s以上。〈实施例1>使用平均粒径为3μπι的聚乙烯粒子作为绝缘性粒子，将该绝缘性粒子、作为粘合剂的离聚物树脂、作为溶剂的水进行混合，调制出糊状的涂料。配合比例，相对于绝缘性粒子100重量份设为粘合剂3重量份。测定了上述涂料的粘度，为600mPa*s。其结果，可以确认相对于绝缘性粒子100重量部粘合剂为3重量份以下时，即使不添加增粘剂，也可以将涂料的粘度保持在500mPa.s以上。〈实施例2>
将平均粒径为3μπι的聚乙烯粒子(绝缘性粒子)、作为粘合剂的离聚物树脂、作为溶剂的水、和作为增粘剂的聚丙烯酸钠进行混合，调制出糊状的涂料。配合比例为，相对于绝缘性粒子100重量份，粘合剂为3重量份、增粘剂为0.5重量份。测定了上述涂料的粘度，为1148mPa.S。从与实施例1的比较来看，确认了如果增加增粘剂的量，则涂料的粘度增大。〈实施例3>将配合比例设为相对于绝缘性粒子100重量份，粘合剂为3重量份，增粘剂为I重量份，除此以外与实施例2同样地调制涂料。测定了涂料的粘度，为2230mPa*s。从与实施例I和2的比较来看，确认了如果增加增粘剂的量，则涂料的粘度增大。<参考例I >
调制添加增粘剂、另一方面粘合剂量为零的涂料，测定了其粘度。S卩，将平均粒径为3μπι的聚乙烯粒子(绝缘性粒子)、作为溶剂的水和作为增粘剂的聚丙烯酸钠进行混合，调制出糊状的涂料。该涂料中不包含粘合剂。配合比例为，相对于绝缘性粒子100重量份设为增粘剂0.5重量份。测定了上述涂料的粘度，为636mPa.So从该结果和实施例1的结果可知，如果相对于绝缘性粒子100重量份粘合剂为3重量份以下，并且增粘剂为0.5重量份以上，则可以更切实地将涂料的粘度设为500mPa.s以上。<参考例2 >相对于绝缘性粒子100重量份，将粘合剂设为5重量份、增粘剂设为I重量份，除此以外与实施例2同样地调制出涂料。测定了涂料的粘度，为446mPa.S。从该结果可知，在相对于绝缘性粒子100重量份粘合剂为5重量份以上的情况下，即使将增粘剂的添加量设为I重量份，涂料的粘度也低于500mPa.S。从该结果和实施例1的结果可知，粘合剂量过多时，仅靠添加一些增粘剂，难以将涂料的粘度设为500mPa.s以上。由实施例1 3和参考例I 2来看,至少相对于绝缘性粒子100重量份，将粘合剂设为3重量份以下和/或将增粘剂设为0.5重量份以上时，可以将涂料的粘度设为500mPa.s 以上。从提高隔板层的平滑性的观点来看，优选涂料的粘度大，但另一方面，从使涂料的涂布量的偏差少，使涂布工序稳定的观点来看，优选涂料的粘度不过大。从本申请发明者的经验来看，涂料的粘度超过5000mPa.s时，由于糊流动性差，容易在涂布装置内引起糊滞留。但是，糊滞留成为涂布量的偏差的原因，会招致涂布工序的不稳定。因此，优选涂料的粘度为5000mPa.s以下。〈实施例4>将配合比例设为相对于绝缘性粒子100重量份，粘合剂为5重量份、增粘剂为6重量份，除此以外与实施例2同样地调制了涂料。测定了涂料的粘度，为894mPa.S。〈实施例5>将配合比例设为相对于绝缘性粒子100重量份，粘合剂为5重量份、增粘剂为12重量份，除此以外与实施例2同样地调制了涂料。测定了涂料的粘度，为1302mPa.S。〈实施例6>将配合比例设为相对于绝缘性粒子100重量份，粘合剂为5重量份、增粘剂为22重量份，除此以外与实施例2同样地调制了涂料。测定了涂料的粘度，为1916mPa.S。
<实施例7 >将配合比例设为相对于绝缘性粒子100重量份，粘合剂为5重量份、增粘剂为44重量份，除此以外与实施例2同样地调制了涂料。测定了涂料的粘度，为3650mPa.S。图8是表示实施例4 7的结果的图。从实施例4 7的结果来看，推定相对于绝缘性粒子100重量份增粘剂的添加量为65重量份以下时，涂料的粘度成为5000mPa.s以下。然而，隔板层通过涂布到电极的活性物质层的表面的涂料进行干燥来形成。干燥后的在隔板层中的粘合剂、增粘剂的重量比例，成为与涂料中的粘合剂、增粘剂的重量比例分别不同的值。本申请发明者，由不含有增粘剂的涂料形成隔板层，测定了干燥后的隔板层所包含的绝缘性粒子和粘合剂的重量比。含水配合在相对于绝缘性粒子100重量份粘合剂为3重量份的情况下，在隔板层的固体成分的重量比为绝缘性粒子:粘合剂=40:0.81。该情况下，粘合剂的固体成分比率为2%。因此，用相对于绝缘性粒子100重量份含有3重量份以下的粘合剂的涂料形成了隔板层的情况下，粘合剂在隔板层中所占的质量比例为2%以下。另外，本申请发明者，由不含有粘合剂的涂料形成隔板层，测定了干燥后的隔板层所包含的绝缘性粒子和增粘剂的重量比。含水配合在相对于绝缘性粒子100重量份增粘剂为0.5重量份的情况下，固体成分的重量比为绝缘性粒子:增粘剂=40:0.1。该情况下，增粘剂的固体成分比率为0.2%。另外，含水配合在相对于绝缘性粒子100重量份增粘剂为65重量份的情况下，固体成分的重量比为绝缘性粒子:增粘剂=40:11.7。该情况下，增粘剂的固体成分比率为22.6%。因此，利用相对于绝缘性粒子100重量份含有0.5重量份 65重量份的增粘剂的涂料形成了隔板层的情况下，增粘剂在隔板层中所占的质量比例为0.2% 22.6%。〈隔板层的通气度〉
本申请发明者，进行了调查隔板层的孔隙率和通气度的关系的实验。使用平均粒径不同的绝缘性粒子，在厚度为10 μ m的聚乙烯薄膜40的表面上形成了样品I 3的隔板层30 (参照图9)。使隔板层30和聚乙烯薄膜40透过空气，测定透过100毫升的空气的时间，将该时间定义为透气度。透气度越小，空气越容易透过，离子透过性越高。将其结果示于表I。表I
xX 平均粒径孔隙率膜厚透气度X_％_ [秒样品 I 0.928 12.5 10 448
样品 2 3.199 38.2 13 399
、品 3 3.008 35.1 13 404—使厚度20μηι的聚乙烯薄膜透过空气,测定了透过100毫升的空气的时间，为400秒。样品I的透气度为448秒，比聚乙烯薄膜的透气度大约10%。因此，可知样品I与聚乙烯薄膜单体相比，离子透过性低。另一方面，样品2的透气度为399秒，样品3的透气度为404秒，都是与聚乙烯薄膜透气度同等的水平。因此，可知样品2和3具有与聚乙烯薄膜同等的离子透过性。根据样品2和3，发挥与由聚乙烯薄膜构成的以往的隔板同等的离子透过性。样品I的孔隙率为12.5%，比较小。与此相对，样品2和3的孔隙率为35%以上。由此可知，隔板层的孔隙率为35%以上时，发挥与以往的隔板同等或其以上的离子透过性。此外，使用平均粒径不同的其他的绝缘性粒子，测定了隔板层的孔隙率。将其结果示于表2和图10。由图10可知，绝缘性粒子的平均粒径变大时孔隙率变大，平均粒径为3μπι以上时，孔隙率成为35%以上。表 权利要求
1.一种电池的制造方法,其包括: 准备正极的工序，该正极具有正极集电体、和含有正极活性物质并在所述正极集电体上形成的正极活性物质层； 准备负极的工序，该负极具有负极集电体、和含有负极活性物质并在所述负极集电体上形成的负极活性物质层； 制作涂料的工序，该工序至少使绝缘性粒子、粘合剂和溶剂进行混合，制作粘度为500mPa.s 5000mPa.s的隔板层形成用的涂料；和 通过在所述正极活性物质层和所述负极活性物质层的至少一方的表面上涂布所述涂料并使其干燥，形成具有绝缘性和多孔性的隔板层的工序。
2.根据权利要求1所述的电池的制造方法，在所述制作涂料的工序中，相对于绝缘性粒子100重量份，还添加0.5重量份 65重量份的增粘剂。
3.根据权利要求1所述的电池的制造方法，在所述制作涂料的工序中，所述粘合剂的配合量，相对于绝缘性粒子100重量份为3重量份以下。
4.根据权利要求1所述的电池的制造方法，在所述制作涂料的工序中，所述粘合剂的配合量，相对于绝缘性粒子100重量份为3重量份以下，相对于绝缘性粒子100重量份，还添加0.5重量份 65重量份的增粘剂。
5.—种电池,其具备: 正极，该正极具有正极集电体、和含有正极活性物质并在所述正极集电体上形成的正极活性物质层； 负极，该负极具有负极集 电体、和含有负极活性物质并在所述负极集电体上形成的负极活性物质层；和 含有绝缘性粒子、粘合剂和增粘剂，并在所述正极活性物质层和所述负极活性物质层的至少一方的表面上形成的具有绝缘性和多孔性的隔板层， 所述粘合剂在所述隔板层中所占的质量比例为2%以下， 所述增粘剂在所述隔板层中所占的质量比例为0.2% 22.6%。
6.根据权利要求5所述的电池，所述绝缘性粒子的平均粒径为3μπι以上，所述隔板层的孔隙率为35%以上。
全文摘要
本发明提供一种在正极和负极的至少一方的表面上形成有表面的平滑性高的隔板层的电池的制造方法。本制造方法包括至少使绝缘性粒子、粘合剂和溶剂进行混合，制作粘度为500mPa·s～5000mPa·s的隔板层形成用的涂料的工序；和在正极(10)的正极活物质层(12)和负极(20)的负极活物质层(22)的至少一方的表面上涂布所述涂料的工序。
文档编号H01M2/16GK103229341SQ201080070322
公开日2013年7月31日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者大钟真吾, 梅原将一 申请人:丰田自动车株式会社