电极糊剂的制造方法_2

文档序号:9673192阅读:来源:国知局
5?5%的磷酸锂是适量的,但添加量越多(越接近5% ),越能够抑制分解,另一方面,为防止输出降低,需要将添加量设为1 %以下,在要确保两方面的效能的情况下,还没有有效的对策。
[0045]认为这是,由于添加的磷酸锂在电极内不是均匀地分散的状态,所以为发挥性能,需要有1%以上磷酸锂。例如,推测添加的磷酸锂的一部分以凝集的块的形式存在,或不存在于正极活性物质的表面而进入到导电剂中。本发明者们认为,如果将该添加的磷酸锂适宜地配置在所希望的位置,则能够以必要最少量的磷酸锂来抑制分解,进行了基于通过上述微混合器进行混炼的微混合处理的探讨。
[0046]而且,在微混合处理工序中,发现优选进一步添加磷酸锂等具有锂离子导电性的物质等添加剂来进行混炼的方法。
[0047]通过利用微混合器以大大高于现有技术的剪切力进行混炼处理,即使在使用可作为电解液的分解抑制物质起作用的磷酸锂等添加剂并采用锂镍锰复合氧化物等作为正极活性物质的情况下,也能够使磷酸锂等添加剂在电极糊剂内更均匀地分散,可以将添加剂尽可能均匀地配置于电极内。因此,由于可以抑制电阻增加并且抑制电解液的分解,所以可以兼顾抑制输出降低和抑制电解液分解(抑制容量维持率降低)。
[0048]图2示出本方法的概略。如图2所示,例如将储存于混合槽14的、混合了含有正极活性物质等活性物质、导电助剂、粘接剂和添加剂的固体成分、和溶剂的混合物(混合浆料)利用栗16送入微混合器10的具有喷嘴部等混合部的混炼部12,通过流过混合部时产生的高剪切力进行混炼、分散,得到正极糊剂等电极糊剂(微混合处理工序)。
[0049]作为添加剂,例如可举出磷酸锂等具有锂离子导电性的物质等。
[0050]关于本糊剂制作方法,作为添加剂,不限于磷酸锂,可以应用具有锂离子导电性、且具有能够抑制电解液的氧化分解等功能的物质。该情况下,作为添加剂的锂离子导电性,优选为1.0X10 7以上。在添加剂的锂离子导电性低于1.0X10 7的情况下,电阻增加,有时导致输出降低。
[0051]磷酸锂等添加剂的体积平均粒径D50v例如为0.01 μ???5 μπι左右,优选为
0.1 μ m?3 μ m左右。如果磷酸锂等添加剂的体积平均粒径D50v低于0.01 μ m,则有时添加剂凝集,如果大于5 μ m,则有时不能大致均匀地配置。
[0052]另外,本实施方式的电极糊剂的制造方法中,在微混合处理工序之前,也可以包含在活性物质上被覆添加剂的被覆处理工序。
[0053]磷酸锂的被覆量越多,越能抑制电解液的分解,但如果为5质量%以上,则含有的活性物质量减少,容量会降低,因此,期望为5质量%以下。但是,在被覆量为5质量%左右的情况下,电阻值与未被覆的电极相比上升至约9倍左右,有时会导致电池的输出降低。
[0054]本方法中,由于可以通过分散力以外的手段来控制磷酸锂等添加剂的配置,所以可以预先在正极活性物质等活性物质上被覆(复合化)磷酸锂等添加剂的至少一部分,使其作为活性物质的保护层起作用。
[0055]图3示出本方法的概略。如图3所示,例如在微混合处理工序的前段,通过被覆处理装置18在正极活性物质等活性物质的表面被覆添加剂,得到被覆活性物质(被覆处理工序)。然后,例如将储存于混合槽14的、混合了含有被覆活性物质、导电助剂和粘接剂的固体成分、和溶剂的混合物(混合浆料),利用栗16送入微混合器10的具有喷嘴部等混合部的混炼部12,通过流过混合部时产生的高剪切力进行混炼、分散,得到正极糊剂等电极糊剂(微混合处理工序)。
[0056]通过在微混合处理前进行在活性物质的表面被覆添加剂的被覆处理,可以进一步抑制电解液的氧化分解,进一步提高容量维持率等电池性能。
[0057]被覆处理工序例如通过将固体物质粉碎,通过以机械化学法等实施复合化来进行,所述机械化学法利用由摩擦、冲击等机械能在局部产生的高能量引起结晶化反应、固溶反应、相转变反应等化学反应。作为被覆处理中使用的被覆处理装置18,例如可举出水7力7 S夕口 >株式会社制的7匕'少夕等粉末处理装置等。
[0058]另外,在本实施方式的电极糊剂的制造方法中,在微混合处理工序中还可以加入添加剂进行混炼。
[0059]图4示出本方法的概略。如图4所示,例如在微混合处理工序的前段,通过被覆处理装置18在正极活性物质等活性物质的表面被覆添加剂,得到被覆活性物质(被覆处理工序)。然后,例如将储存于混合槽14的、混合了含有被覆活性物质、导电助剂、粘接剂和添加剂的固体成分、和溶剂的混合物(混合浆料),利用栗16送入微混合器10的具有喷嘴部等混合部的混炼部12,通过流过混合部时产生的高剪切力进行混炼、分散,得到正极糊剂等电极糊剂(微混合处理工序)。
[0060]本实施方式的电极糊剂的制造方法中,即使以少量的被覆量也可以抑制电解液的分解。在含有磷酸锂的电极制作工序中,通过减少被覆量、并在后工序中添加一部分而实施高分散处理,可以减少磷酸锂的量。该方法中,即使为了降低电阻而消减设计上所希望的被覆量,也可以抑制电解液的氧化分解。
[0061]这样,通过利用微混合器以大大高于现有技术的剪切力进行混炼处理,可以使添加剂更均匀地分散于电极糊剂内。另外,对于进行被覆处理,认为通过将与添加剂的混炼分成被覆处理工序时和微混合处理工序时的至少两次,在活性物质的表面和活性物质之间均衡地配置添加剂。
[0062]至于磷酸锂等的添加剂的添加量,例如相对于固体成分整体在0.1质量%?1质量%的范围。另外,在要进一步提高容量维持率的情况下,也可以将添加量提升至1质量%以上、例如3质量%?5质量%。此时,在使用上述制作方法的情况下,可期待提高接近20%的输出。
[0063]<正极板、负极板及锂离子二次电池>
[0064]通过利用口模涂布机等将含有正极活性物质等活性物质和溶剂的正极糊剂等电极糊剂涂布于正极集电体等集电体上,得到在正极集电体上形成有正极活性物质层的正极板。
[0065]作为正极集电体,没有特别限制,例如可举出铝箔等金属箔等。
[0066]例如,将如上述制作的带状等的正极板与带状等的负极板以及带状等的隔膜一同卷绕,得到电极体。进而在正极板及负极板上分别焊接正极集电部件及负极集电部件。之后,将电极体收纳于电池壳本体,并用封口盖通过焊接将电池壳本体封口。然后,从注液孔注入电解液,将该注液孔密封,可以得到电池。
[0067]作为负极板,例如可举出在铜箔等正极集电体上形成有含有石墨等负极活性物质及聚偏二氟乙烯(PVDF)等粘接剂的负极活性物质层的负极板等。
[0068]也可以通过包含上述微混合处理工序的电极糊剂的制造方法来制作用于得到负极板的负极糊剂。
[0069]作为电解液,例如可举出在碳酸亚乙酯(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)的混合有机溶剂中添加LiPF6等溶质而得到的抗氧化性优异的电解液等。
[0070]作为隔膜,例如可举出多孔质状的聚乙烯等。
[0071 ] 使用通过本实施方式的电极糊剂的制造方法得到的电极糊剂制造的锂离子二次电池,例如可以用于混合动力汽车、电动汽车等车辆、笔记本型电脑等便携电子设备等的驱动用电源等。
[0072]实施例
[0073]以下,例举实施例及比较例,更具体详细地说明本发明,但本发明不限于以下的实施例。
[0074]〈实施例1>
[0075]如图2所示,将混合了含有作为正极活性物质的锂镍锰复合氧化物(LiNi0.5MnL504)90质量份、作为导电助剂的乙炔黑6质量份、作为粘接剂的聚偏二氟乙烯(PVDF) 3质量份和作为添加剂的磷酸锂(体积平均粒径D50v = 3 μ m) 1质量份的固体成分、和作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)的混合物(固体成分浓度70质量% ),使用微混合器(吉田机械兴业株式会社制、于^ X ^ ^ )以高剪切力(8000kJ/L)进行混炼、分散,得到正极糊剂(微混合处理工序)。
[0076]使用得到的正极糊剂,通过口模涂布法在铝箔上形成正极活性物质层,得到正极板。
[0077]对于得到的电极,如下述进行200循环后的容量维持率及电池输出的评价。图5示出评价结果。
[0078](电池评价)
[0079][容量维持率]
[0080]通过充放电测定方法测定60°C下的200循环后的容量维持率(% )。
[0081][输出]
[0082]从25°C下的S0C60%以1/3C、1C、3C及5C的各电流进行放电,测定第10秒的电压。将其1-V特性的直线的斜率作为电阻值,将(1/电阻值)作为电池的输出。
[0083]〈实施例2>
[0084]如图3所示,作为正极活性物质,使用锂镍锰复合氧化物(LiNiQ.5Mn1.504)99质量份,作为添加剂,使用磷酸锂1质量份,使用被覆处理装置(水y力7彡夕口 >株式会社制、y匕';i/夕)将添加剂被覆于正极活性物质的表面,得到被覆活性物质(被覆处理工序)。
[0085]接着,将混合了
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