电化学元件用电极以及电化学元件的制作方法

本发明涉及电化学元件用电极以及电化学元件。

背景技术：

1、锂离子二次电池、双电层电容器和锂离子电容器等电化学元件具有小型、轻质且能量密度高、进而能够反复充放电的特性，已用于广泛的用途。

2、作为用于电化学元件的电极，使用具有集流体、以及在集流体上形成的电极复合材料层的电极。而且，电极复合材料层通常由黏结材料黏结电极活性物质而构成。

3、在此，电化学元件有时因电极间的内部短路而引起热失控。因此，为了在电极间发生内部短路的情况下也可以抑制电化学元件的发热而确保安全性，一直以来进行了各种尝试。

4、例如，在专利文献1中，公开了一种正极，其具有集流体和正极复合材料层，正极复合材料层含有正极活性物质、以及作为由三聚氰胺和酸形成的盐的三聚氰胺-酸盐。而且，根据专利文献1，通过使用该正极，能够确保非水电解液的安全性，同时提高输入输出特性和充放电效率。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：国际公开第2014/119315号。

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、但是，在上述现有技术中，在更进一步抑制电化学元件在内部短路时的发热，同时降低iv电阻而提高电化学元件的元件特性这一方面，仍有进一步改良的余地。

3、因此，本发明的目的在于提供能够充分抑制电化学元件在内部短路时的发热、并且降低该电化学元件的iv电阻的新技术。

4、用于解决问题的方案

5、本发明人以解决上述问题为目的进行了深入研究。于是，本发明人发现，如果使形成于集流体上的电极复合材料层除了含有电极活性物质和黏结材料以外，还含有具有规定范围内的热分解温度的发泡剂，并且以满足规定条件的方式配置该发泡剂，则能够充分抑制电化学元件在内部短路时的发热，并且降低该电化学元件的iv电阻，从而完成了本发明。

6、即，本发明的目的在于有利地解决上述问题，本发明的电化学元件用电极的特征在于，具有集流体、以及在上述集流体上形成的电极复合材料层，上述电极复合材料层包含电极活性物质、黏结材料、以及热分解温度为150℃以上且400℃以下的发泡剂，在上述电极复合材料层的厚度方向剖面中，存在外接圆直径为1.0μm以上且10.0μm以下、且由上述发泡剂形成的热分解性部位，而且，以与上述集流体为相反侧的面为基准、在上述电极复合材料层的厚度方向0％～10％的表层区域存在的上述热分解性部位每50μm2的个数a大于以上述集流体侧的面为基准、在上述电极复合材料层的厚度方向0％～90％的深层区域存在的热分解性部位每50μm2的个数b。像这样，如果在电极复合材料层包含具有上述热分解温度的发泡剂，在电极复合材料层的剖面(以下有时简称为“复合材料层剖面”)中，存在由发泡剂形成、且具有上述尺寸的热分解性部位，而且与复合材料层剖面的深层区域相比，热分解性部位大多配置在表层区域，则能够充分抑制电化学元件在内部短路时的发热，并且降低iv电阻。

7、在本发明中，“发泡剂”是指，通过热分解产生氮、二氧化碳、氨、水蒸气等不可燃气体的化合物。

8、在本发明中，发泡剂的“热分解温度”能够使用实施例中记载的方法进行测定。

9、在本发明中，对于电极复合材料层的厚度方向剖面的分析，能够使用扫描型电子显微镜(sem)进行观察，使用利用电子探针显微分析仪(epma)进行元素分析的装置(sem-epma)。具体地，通过使用实施例所记载的sem-epma方法，能够确认在复合材料层剖面中有无“外接圆直径为1.0μm以上且10.0μm以下、且由发泡剂形成的热分解性部位”，而且能够确定在“表层区域”存在的“热分解性部位每50μm2的个数a”以及在“深层区域”存在的“热分解性部位每50μm2的个数b”。

10、在此，在本发明的电化学元件用电极中，上述个数a优选为3个以上且50个以下。如果在复合材料层剖面的表层区域存在的热分解性部位每50μm2的个数a在上述范围内，则能够在抑制电化学元件在内部短路时的发热与降低iv电阻之间取得良好的平衡。

11、此外，在本发明的电化学元件用电极中，上述个数a相对于上述个数b的比优选大于1.1且小于30。如果个数a相对于个数b的比(以下有时简称为“a/b”)在上述范围内，则能够在抑制电化学元件在内部短路时的发热与降低iv电阻之间取得良好的平衡。

12、此外，在本发明的电化学元件用电极中，上述黏结材料优选是具有选自羧酸基、羟基、腈基、氨基、环氧基、唑啉基、磺酸基、酯基、以及酰胺基中的至少一种官能团的聚合物。如果使用具有上述官能团中的至少任一者的聚合物作为黏结材料，则能够进一步提高电极的剥离强度，并且更进一步降低电化学元件的iv电阻。

13、在此，本发明的电化学元件用电极优选上述发泡剂为氮系发泡剂。如果使用氮系发泡剂作为发泡剂，则能够进一步抑制电化学元件在内部短路时的发热，并且进一步降低iv电阻。

14、另外，本发明中，“氮系发泡剂”是指通过热分解产生氮作为不可燃气体的发泡剂。

15、而且，本发明的目的在于有利地解决上述问题，本发明的电化学元件的特征在于，具有上述的本发明的电化学元件用电极中的任一者。具有上述的本发明的电极中的任一者的电化学元件可以充分抑制内部短路时的发热，因此安全性优异。此外，该电化学元件的iv电阻低，且元件特性优异。

16、发明效果

17、根据本发明，能够提供一种电化学元件用电极，其能够充分抑制电化学元件在内部短路时的发热，并且降低iv电阻。

18、此外，根据本发明，能够提供一种电化学元件，其能够充分抑制内部短路时的发热，并且iv电阻低。

技术特征：

1.一种电化学元件用电极，其具有集流体、以及在所述集流体上形成的电极复合材料层，

2.根据权利要求1所述的电化学元件用电极，其中，

3.根据权利要求1或2所述的电化学元件用电极，其中，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电化学元件用电极，其中，

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电化学元件用电极，其中，

6.一种电化学元件，其具有权利要求1至5中任一项所述的电化学元件用电极。

技术总结
本发明的目的在于提供一种电化学元件用电极，其能够充分抑制电化学元件在内部短路时的发热，并且降低IV电阻。本发明的电极具有集流体和电极复合材料层。上述电极复合材料层包含电极活性物质、黏结材料、以及热分解温度为150℃～400℃的发泡剂，在上述电极复合材料层的厚度方向剖面中，存在外接圆直径为1.0μm～10.0μm以下、且由上述发泡剂形成的热分解性部位，而且，在电极复合材料层的表层区域存在的上述热分解性部位每50μm<supgt;2</supgt;的个数A大于在深层区域存在的热分解性部位每50μm<supgt;2</supgt;的个数B。

技术研发人员：宫崎明彦,茂崎紫穗
受保护的技术使用者：日本瑞翁株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13