非水电解质电池用混合电极及其制造方法_2

文档序号:8532021阅读:来源:国知局
量少的有机系水分捕捉剂, 能够有效抑制容易与水反应的活性物质B与水的反应。其结果,抑制了电极保管中的活性 物质B的劣化、以及杂质的生成。另外,将此电极用于正极和负极中的至少一方的电池的循 环特性提尚。
[0028] 另外,除上述之外,通过减少有机系水分捕捉剂的添加量,也能够达到以下的作用 效果。
[0029] 也就是说,作为第一个效果,可以将从有机粘合剂中洗脱到电池的电解质液中的 有机系水分捕捉剂在正负极间移动时发生电解导致的对电池特性的不良影响,抑制到最小 限度。
[0030] 另外,作为第二个效果,列举如下。
[0031] 构成混合电极的有机粘结剂的量不能是任意决定的量。而是根据混合电极的特性 (活性物质A和活性物质B的粒度或比表面积、含有活性物质的层的设计膜厚、设计孔隙率、 相对于集电体的胶粘强度的容许范围等)决定其可能使用量的范围。作为该量,例如,相对 于活性物质1〇〇质量份,有机粘合剂优选〇. 5~20质量份。如果有机粘合剂少于0. 5质量 份,会有活性物质A和活性物质B之间的粘结力不足的情况。如果有机粘合剂多于20质量 份,由于活性物质A和活性物质B之间被过多有机粘合剂掩埋,会有电解液进入需要的孔隙 体积不足的情况。更优选有机粘结剂的含量相对于活性物质100质量份为1~10质量份。
[0032] 因此,用于有机粘合剂的有机系水分捕捉剂的可能使用量的范围,也对应于有机 粘结剂的可能使用量而在一定范围内。在这里,如上所述,在本发明中可以减少有机系水分 捕捉剂的添加量。另外,能够将有机系水分捕捉剂有效配置在对水的耐性低的活性物质B 的周围。因此,能够在混合电极内有效利用少量的有机系水分捕捉剂。
[0033] 需要说明的是,有机系水分捕捉剂的添加量优选相对于有机粘合剂100质量份为 0. 001~10质量份。
[0034] 另外,本发明的非水电解质电池用混合电极,可以用于正极,也可以用于负极,也 可以在一个电池中用于正极和负极。
[0035] 图1是示意性表示具有本发明的非水电解质电池用混合电极的一例的非水电解 质电池1的截面图。图2是图1的电池1的正极活性物质层7的一部分的放大图。如图1 所示,非水电解质电池1具有由正极集电体5、在正极集电体5上形成的正极活性物质层7、 隔膜8、负极活性物质层9、和负极集电体4依次层叠而成的结构。在正极活性物质层7、隔 膜8和负极活性物质层9中,浸渍有电解液。在如图1所示的电池1中,正极活性物质层7 含有活性物质A、比活性物质A容易和水反应而劣化的活性物质B、有机系水分捕捉剂、和粘 结活性物质A与活性物质B的粘合剂树脂(图1中均未示出)。
[0036] 图2是放大显示图1的电池的正极活性物质层7的一部分的图。需要说明的是,不 过是示意性示出活性物质粒子的形状等、以及粘合剂树脂的附着形状等。本发明的范围不 受到图2的限定。正极活性物质层7含有:活性物质A11、活性物质B12、粘合剂树脂13、 以及未图示的有机系水分捕捉剂和导电助剂。粘合剂树脂13按照在活性物质A11和活性 物质B12之间存在的方式存在,即按照覆盖活性物质表面的一部分或全部的方式存在。由 此,粘合剂树脂13将活性物质A11和活性物质B12粘结。另外,如上所述,在粘合剂树脂 13中,有机系捕捉剂分均匀地分布。活性物质A11具有小于活性物质B12的比表面积。 因此,其结果,在活性物质B12的周围,按照每单位质量换算,与活性物质A11相比,分布 有大量有机系水分捕捉剂。在这里,从电池1的外部侵入的水分的一部分,在该水分通过活 性物质之间的孔隙到达活性物质的表面时,被在活性物质表面附近存在的有机系水分捕捉 剂捕捉。这时,水分被有机系水分捕捉剂捕捉的机会对于每单位质量而言,活性物质B12 的机会多于活性物质A11。其结果,与活性物质A11相比与水的反应性高而容易劣化的活 性物质B12的由水造成的劣化,能够通过有机系水分捕捉剂被有效地抑制。
[0037] 以下,对构成本发明的非水电解质电池用混合电极的各构件进行说明。需要说明 的是,下述构件是一例。本发明的混合电极中使用的构件不限于下述构件。
[0038] [活性物质A]
[0039] 与活性物质B的比表面积相比,活性物质A具有较小的比表面积。作为活性物质 A,例如可以举出锂锰复合氧化物。除此之外,例如还可以举出锂镍钴锰复合氧化物中镍较 少的物质,其中,优选Ni/Li比低于0. 5的复合氧化物、橄榄石系锂复合氧化物、以及钴酸锂 等。
[0040] [活性物质B]
[0041] 活性物质B是比活性物质A容易与水反应的物质。在这里,作为和水反应容易度 的评价方法,例如可以举出在存在湿度的大气中保管一定期间之后测定具有与构成活性物 质的化合物不同的组成的化合物的生成量。例如,在含有锂过渡金属氧化物的活性物质的 情况下,能够对含有作为核心的过渡金属元素的化合物且组成与原本的化合物的组成不同 的化合物进行定量。由此,能够评价当初的形成锂过渡金属氧化物的化合物的分解程度。
[0042] 作为活性物质B,例如可以举出锂镍复合氧化物。锂镍复合氧化物与大气中的水蒸 气发生反应,通过下述反应(2)进行劣化。此外,副反应产物对电池的循环特性带来不良影 响。
[0043] LiNi02+H20 -NiOOH+LiOH(2)
[0044] 作为其他的活性物质B的例子,可以举出锂镍钴锰复合氧化物中镍多的物质、特 别是Ni/Li摩尔比为0. 5以上的复合氧化物。
[0045] 活性物质A优选的比表面积为0. 2~3m2/g。活性物质B优选的比表面积为0. 3~ 5m2/g。活性物质A和活性物质B的优选的混合比以质量比(A:B)计为1 :9~9 :1。
[0046][有机系水分捕捉剂]
[0047] 有机系水分捕捉剂是有机系的材料。因此,能够使用与作为有机高分子的粘合剂 树脂通用的溶解溶剂。因此,有机系水分捕捉剂在粘合剂树脂中的分散性、以及在固化后的 粘合剂树脂中有机系水分捕捉剂的固定性优秀。如此,有机系水分捕捉剂在粘合剂树脂中 均匀分散。因此,如上所述,其结果是能够在因为比表面积大所以对水的耐性低的活性物质 B的周围,配置更多的有机系水分捕捉剂。因此,能够有效防止由水分导致的活性物质B的 劣化。
[0048] 作为有机系水分捕捉剂,优选使用分子量在46~500的范围内的物质。通过使用 这样的有机系水分捕捉剂,能够使得在粘合剂树脂中体现更良好的分散性和固定性。另外, 如果有机系水分捕捉剂的分子量低于46,会有有机系水分捕捉剂固化后的粘合剂树脂中移 动的情况。另外,如果有机系水分捕捉剂分子量超过500,会有有机系水分捕捉剂难溶于制 造混合电极时的浆料溶液、或有机系水分捕捉剂的凝聚力变强而分散性变差的情况。
[0049] 作为优选的有机系水分捕捉剂的例子,可以举出有机酸、有机酸盐、以及能够形成 水合物的有机材料。其中优选草酸、柠檬酸、甲苯磺酸等能够形成水合物的有机酸、以及它 们的盐等。
[0050] [有机粘合剂]
[0051] 有机粘合剂优选含有有机高分子。优选在制备浆料时溶解于有机溶剂。其理由在 于,本发明中使用和水反应从而容易劣化的活性物质B,所以优选使用不是水系的有机溶剂 作为浆料溶剂。作为其例子,能够举出聚偏氟乙烯(以下称PVDF)。也可以是局
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