CN109075311A - 电池用电极、设置有该电极的电池以及制造该电极的方法 - Google Patents

电池用电极、设置有该电极的电池以及制造该电极的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109075311A
CN109075311A CN201780028890.9A CN201780028890A CN109075311A CN 109075311 A CN109075311 A CN 109075311A CN 201780028890 A CN201780028890 A CN 201780028890A CN 109075311 A CN109075311 A CN 109075311A
Authority
CN
China
Prior art keywords
active material
material layer
mixture
insulating layer
collector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201780028890.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109075311B (zh
Inventor
吉田登
乙幡牧宏
须藤信也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Publication of CN109075311A publication Critical patent/CN109075311A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109075311B publication Critical patent/CN109075311B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0409—Methods of deposition of the material by a doctor blade method, slip-casting or roller coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H01M4/0433—Molding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

[课题]为了有效抑制当电池在高温下时正极与负极之间的短路。[解决手段]根据本发明的电极包含集电器110、形成在集电器110的至少一个表面上的活性材料层111、和形成在活性材料层111的表面上的绝缘层112。该电极被配置为使得当以100mm/分钟的剥离速度进行90°剥离试验时，集电器110与活性材料层111之间发生剥离，并且剥离强度为10mN/mm以上。

Description

电池用电极、设置有该电极的电池以及制造该电极的方法
技术领域
本发明涉及电池用电极和制造电极的方法，特别是涉及在活性材料层上具有绝缘层的电极等。
背景技术
二次电池广泛用作便携式电子装置如智能电话、平板电脑、笔记本电脑、数码相机等的电源。此外，二次电池已经扩展其作为用于电动车辆的电源和家用电源的应用。其中，由于锂离子二次电池的能量密度高且重量轻，因此它们是当前生活中必不可少的能量存储装置。
包含二次电池的常规电池具有这样的结构，其中作为电极的正极和负极彼此相对，隔膜插入其间。正极和负极各自具有片状集电器和形成在集电器两侧的活性材料层。隔膜用于防止正极与负极之间的短路并且有效地使离子在正极与负极之间移动。通常，主要使用由聚丙烯或聚乙烯材料制成的聚烯烃系微孔隔膜作为隔膜。然而，聚丙烯和聚乙烯材料的熔点通常为110℃至160℃。因此，当聚烯烃系隔膜用于具有高能量密度的电池时，隔膜在电池的高温下熔化，并且在电极之间可能发生大面积短路。
因此，为了提高电池的安全性，已经提出在正极和负极中的至少一者中形成绝缘层，该绝缘层是隔膜的替代物。例如，专利文献1(日本特开2009-43641号公报)公开了一种电池用负极，其中负极活性材料层形成在负极集电器的表面上，并且多孔层形成在负极活性材料层的表面上。类似地，专利文献2(日本特开2009-301765号公报)公开了一种电极，其中多孔保护膜设置于在集电器上形成的活性材料层的表面上。专利文献3(日本专利第5454295号公报)公开了一种方法，其中将两个以上糊料层覆盖在正极或负极的芯材(集电器)上，然后将所述糊料层干燥以形成正极板或负极板。
通常，活性材料层如下形成在集电器上。首先，制备卷绕在辊上的长集电箔作为集电器，并且制备用于形成活性材料层的浆料。用于形成活性材料层的浆料是通过将活性材料的微粒和粘合剂分散在溶剂中而获得的浆料。然后，在从辊上传送集电箔的同时，通过模涂机等手段将用于形成活性材料层的浆料施涂到集电箔的表面上。在施涂用于形成活性材料层的浆料之后，将用于形成活性材料层的浆料干燥并压缩成形，由此在集电器的表面上形成活性材料层。
活性材料层表面上的绝缘层可以以与活性材料层的形成相同的方式形成。也就是说，将用于形成绝缘层的浆料(其中绝缘材料的微粒和粘合剂分散在溶剂中)施涂到活性材料层的表面上，然后将浆料干燥并压缩成形。由此，绝缘层形成在活性材料层的表面上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-43641号公报
专利文献2：日本特开2009-301765号公报
专利文献3：日本专利第5454295号公报
发明内容
技术问题
然而，在上述常规电极中，当电池的温度变高并且隔膜在面内方向上收缩时，绝缘层可能被隔膜拖动并从活性材料层剥离而暴露出活性材料层。当活性材料层暴露时，它造成正极与负极之间的短路。此外，在高温下，面内方向上的收缩力也作用于活性材料层本身和绝缘层本身。因此，当集电器与活性材料层之间的粘附力弱时，活性材料层从集电器的表面分离并收缩，并且暴露出集电器的一部分表面。或者，当活性材料层与绝缘层之间的粘附力弱于活性材料层与集电器之间的粘附力时，尽管活性材料层与集电器之间的粘附力得以维持并且未发生活性材料层的收缩，但绝缘层有可能从活性材料层的表面分离并收缩，并且暴露出活性材料层的一部分。
本发明的一个目的是提供在集电器上具有活性材料层和绝缘层的电极以及制造所述电极的方法，其中即使当该电极被组装为电池并用于达到高温时，所述电极也能够抑制短路的发生。
用于解决问题的技术方案
根据本发明的一个方面，
提供一种电池用电极，包含：
集电器，
形成在所述集电器的至少一个表面上的活性材料层，
形成在所述活性材料层的表面上的绝缘层，并且
其中当以100mm/分钟的剥离速度进行90°剥离试验时，在所述集电器与所述活性材料层之间发生剥离并且其剥离强度为10mN/mm以上。
根据本发明的另一方面，
提供一种电池，包含：
至少一个正极，
设置成面向所述正极的至少一个负极，并且
其中所述正极和所述负极中的至少一者包含集电器、形成在所述集电器的至少一个表面上的活性材料层、以及形成在所述活性材料层的表面上的绝缘层，并且当以100mm/分钟的剥离速度进行90°剥离试验时，在所述集电器与所述活性材料层之间发生剥离并且其剥离强度为10mN/mm以上。
本发明还提供一种制造电池用电极的方法，所述方法包括：
在集电器的至少一个表面上形成活性材料层，
形成绝缘层，使得所述绝缘层最终层叠在所述活性材料层的表面上，并且
其中，确定活性材料层的材料、活性材料层的形成条件、绝缘层的材料和绝缘层的形成条件中的至少一者，使得当对所制得的电极以100mm/分钟的剥离速度进行90°剥离试验时，在所述集电器与所述活性材料层之间发生剥离并且其剥离强度为10mN/mm以上。
(本发明中使用的术语的定义)
“90°剥离试验”是指当由具有形成在集电器表面上的活性材料层和绝缘层的电极制备的样品被固定在样品台的表面上，并且在固持固定样品的一个端部并保持剥离角度为90°的同时以100mm/分钟的剥离速度从样品台上剥离样品时，根据样品剥离之前施加到样品的最大载荷获得剥离强度的试验。在本发明中，“90°剥离试验”在常温环境(15℃至25℃)下进行。作为样品，使用切成宽度为20mm且长度为100mm的电极。为了将样品固定到样品台上，将形成有活性材料层和绝缘层的表面固定到样品台上。此时，仅将样品从长度方向的一端到80mm的部分固定，并且在样品剥离时将样品的未固定部分设置为卡盘等的夹持边缘。将样品固定到样品台的方法没有特别限制，只要能够固定样品使得当样品被剥离时绝缘层不会从样品台上剥离即可。为了固定样品，例如，可以使用双面胶带。
“剥离强度”表示为通过将在“90°剥离试验”中测量的最大载荷除以样品宽度20mm并将其转换为每1mm样品宽度的力而获得的值。
发明的有益效果
根据本发明，能够有效地抑制高温下正极与负极之间的短路。
附图说明
[图1]图1是根据本发明的一个实施方式的电池的分解透视图。
[图2]图2是图1中所示的电极组件的示意性截面图。
[图3]图3是用于说明图2中所示的正极和负极的结构的示意性截面图。
[图4A]图4A是示出电极组件中的正极和负极的布置的实例的截面图。
[图4B]图4B是示出电极组件中的正极和负极的布置的另一实例的截面图。
[图4C]图4C是示出电极组件中的正极和负极的布置的又一实例的截面图。
[图5]图5是根据本发明的另一实施方式的电池的分解透视图。
[图6]图6是根据本发明的电极制造设备的一个实施方式的示意图。
[图6A]图6A是处于在集电器上间歇地施涂活性材料层的阶段的集电器的平面图，用于说明根据本发明的一个实施方式的电极的制造工序。
[图6B]图6B是处于在集电器上的活性材料层上进一步施涂绝缘层的阶段的集电器的平面图，用于说明根据本发明的一个实施方式的电极的制造工序。
[图6C]图6C是示出在将施涂了活性材料层和绝缘层的集电器切割成所需形状的切割阶段中的切割形状的平面图，用于说明根据本发明的一个实施方式的电极的制造工序。
[图7]图7是根据本发明的电极制造设备的另一实施方式的示意图。
[图8]图8是示出配备有电池的电动车辆的一个实施方式的示意图。
[图9]图9是示出配备有电池的蓄电装置的实例的示意图。
具体实施方式
参照图1，示出了根据本发明的一个实施方式的电池1的分解透视图，其包含电极组件10和将电极组件10与电解液一起包围的壳体。所述壳体具有壳体构件21、22，所述壳体构件21、22在其厚度方向上从两侧包围电极组件10并密封其外周部分，从而密封电极组件10。正极端子31和负极端子32分别为从壳体突出一部分并连接至电极组件10。
如图2所示，电极组件10具有这样的配置，其中多个正极11和多个负极12被设置成交替地定位。在正极11与负极12之间，根据如下所述的正极11和负极12的结构，根据需要布置用于在确保正极11与负极12之间的离子传导的同时防止正极11与负极12之间短路的隔膜13。
将进一步参考图3描述正极11和负极12的结构。在图3所示的结构中，正极11和负极12没有特别区分，但该结构适用于正极11和负极12两者。正极11和负极12(在不区分这些的情况下，统称为“电极”)包含可以由金属箔形成的集电器110，形成在集电器110的一个或两个表面上的活性材料层111。活性材料层111优选地在平面图中形成为矩形形状，并且集电器110具有如下形状，具有从形成活性材料层111的区域延伸的延伸部110a。
正极11的延伸部110a和负极12的延伸部110a形成于在正极11和负极12层叠的状态下彼此不重叠的位置处。然而，正极11的延伸部110a定位成彼此重叠，并且负极12的延伸部110a也彼此类似。利用延伸部110a的这种布置，在多个正极11中的每一个中，各个延伸部110a汇集并焊接在一起以形成正极极耳10a。同样，在多个负极12中，各个延伸部110a汇集并焊接在一起以形成负极极耳10b。正极端子31电连接到正极极耳10a并且负极端子32电连接到负极极耳10b。
正极11和负极12中的至少一者还包含形成在活性材料层111上的绝缘层112。绝缘层112形成在活性材料层111在平面图中未暴露的区域中。在活性材料层111形成在集电器110的两个表面上的情况下，绝缘层112可以形成在两个活性材料层111上，或者可以仅形成在一个活性材料层111上。
这里重要的是，当利用在集电器110上具有活性材料层111和绝缘层112的电极切出的宽度为20mm的样品以100mm/分钟的剥离速度进行90°剥离试验时，在集电器110与活性材料层111之间发生剥离，并且其剥离强度为10mN/mm以上。在90°剥离试验期间集电器110与活性材料层111之间的剥离意味着活性材料层111与绝缘层112之间的剥离强度高于集电器110与活性材料层111之间的剥离强度。通过以这种方式规定集电器110、活性材料层111与绝缘层112之间的剥离强度，即使当用作电池时电池变得高温时，也能够有效地抑制正极和负极的短路。
具有这种结构的正极11和负极12的布置的一些实例示于图4A至图4C中。在图4A所示的布置中，在两侧具有绝缘层112的正极11和不具有绝缘层的负极12交替层叠。在图4B所示的布置中，仅在一侧具有绝缘层112的正极11和负极12以使得各个绝缘层112不彼此面对的方式交替层叠。在图4A和图4B所示的结构中，由于绝缘层112存在于正极11与负极12之间，因此可以省略隔膜13(参见图2)。
另一方面，在图4C所示的布置中，仅在一侧具有绝缘层112的正极11和不具有绝缘层的负极12交替层叠。在这种情况下，在正极11和与不具有绝缘层112的表面相对的负极12之间需要隔膜13。然而，由于在正极11和与具有绝缘层112的表面相对的负极12之间能够省略隔膜13，因此能够减少隔膜13的数量。
正极11和负极12的结构和布置不限于上述实例，并且可以进行各种修改，只要绝缘层112设置在正极11和负极12中的至少一者的至少一个表面上即可。例如，在图4A至图4C所示的结构中，正极11与负极12之间的关系可以颠倒。
由于具有如图所示的平面层叠结构的电极组件10没有具有小曲率半径的部分(靠近卷绕结构的卷绕芯的区域)，因此电极组件10具有如下优点：与具有卷绕结构的电极组件相比，其不易受到由于充电和放电引起的电极体积变化造成的影响。也就是说，具有平面层叠结构的电极组件对于使用易于引起体积膨胀的活性材料的电极组件是有效的。
在图1和图2所示的实施方式中，正极端子31和负极端子32沿相反方向引出，但是正极端子31和负极端子32被引出的方向可以是任意的。例如，如图5所示，正极端子31和负极端子32可以从电极组件10的同一边引出。虽然未示出，但是正极端子31和负极端子32也可以从电极组件10的两个相邻边引出。在上述两种情况下，正极极耳10a和负极极耳10b可以形成在与正极端子31和负极端子32被引出的方向相对应的位置处。
此外，在所示的实施方式中，示出了具有层叠结构的电极组件10，该层叠结构具有多个正极11和多个负极12。然而，具有卷绕结构的电极组件可以具有一个正极11和一个负极12。
在下文中，将详细描述构成电极组件10的元件和电解液。在以下描述中，尽管没有特别限制，但将描述锂离子二次电池中的元件。
[1]负极
负极具有这样的结构，其中，例如，负极活性材料通过负极粘合剂粘附到负极集电器，并且负极活性材料层叠在负极集电器上作为负极活性材料层。只要不显著损害本发明的效果，任何能够通过充电和放电吸收和解吸锂离子的材料都可以用作本实施方式中的负极活性材料。通常，与正极的情况一样，也通过在集电器上设置负极活性材料层来配置负极。与正极类似，负极也可以适当地具有其它层。
负极活性材料没有特别限制，只要它是能够吸收和解吸锂离子的材料即可，并且可以任意使用已知的负极活性材料。例如，优选使用以下作为负极活性材料：碳质材料，例如焦炭、乙炔黑、中间相微珠、石墨等；锂金属；锂合金如锂-硅、锂-锡；钛酸锂等。其中，从良好的循环特性和安全性以及更优异的连续充电特性的观点出发，最优选使用碳质材料。可以单独使用一种负极活性材料，或者两种以上负极活性材料可以以任何组合和比率组合使用。
此外，负极活性材料的粒径是任意的，只要不显著损害本发明的效果即可。然而，就优异的电池特性如初始效率、倍率特性、循环特性等而言，粒径通常为1μm以上，优选15μm以上，并且通常为约50μm以下，优选约30μm以下。此外，例如，通过用诸如沥青等有机物质涂布所述碳质材料并且然后所述煅烧碳质材料而获得的材料，或者通过使用CVD方法等在表面上形成无定形碳而获得的材料等也可以用作碳质材料。用于涂布的有机物质的实例包括从软沥青到硬沥青的煤焦油沥青；煤重油，如干馏液化油；直馏重油，如常压渣油和减压渣油、原油；石油重油，如在原油、石脑油等热分解时作为副产物产生的分解重油(例如，乙烯重馏分)。通过在200至400℃下蒸馏这些重油并且然后粉碎到1至100μm的尺寸而获得的残余物也可用作所述有机物质。此外，氯乙烯树脂、酚醛树脂、酰亚胺树脂等也可用作有机物质。
在本发明的一个实施方式中，负极包含金属和/或金属氧化物和碳作为负极活性材料。金属的实例包括Li、Al、Si、Pb、Sn、In、Bi、Ag、Ba、Ca、Hg、Pd、Pt、Te、Zn、La，以及这些中的两种以上的合金。这些金属或合金可以作为两种以上的混合物使用。此外，这些金属或合金可含有一种或多种非金属元素。
金属氧化物的实例包括硅氧化物、铝氧化物、锡氧化物、铟氧化物、锌氧化物、锂氧化物和它们的复合物。在本实施方式中，优选含有锡氧化物或硅氧化物作为负极活性材料，并且更优选含有硅氧化物。这是因为硅氧化物相对稳定并且几乎不会引起与其它化合物的反应。而且，例如，可以将0.1至5质量％的选自氮、硼和硫的一种或多种元素添加到金属氧化物中。以这种方式，能够改善金属氧化物的导电性。而且，通过气相沉积等用导电材料如碳涂布金属或金属氧化物，能够类似地改善导电性。
碳的实例包括石墨、无定形碳、类金刚石碳、碳纳米管和它们的复合物。高结晶性石墨具有高导电性，并且具有优异的相对于由诸如铜的金属制成的负极集电器的粘附性和电压平坦度。另一方面，由于具有低结晶度的无定形碳具有相对小的体积膨胀，因此它具有高的减轻整个负极的体积膨胀的效果，并且几乎不会发生由于诸如晶粒边界和缺陷的不均匀性引起的劣化。
金属和金属氧化物具有接受锂的能力远大于碳的特征。因此，通过使用大量的金属和金属氧化物作为负极活性材料，能够提高电池的能量密度。为了达到高能量密度，负极活性材料中的金属和/或金属氧化物的含量比率优选为高的。较大量的金属和/或金属氧化物是优选的，因为它整体上增加了负极的容量。金属和/或金属氧化物优选以负极活性材料的0.01质量％以上、更优选0.1质量％以上并且进一步优选1质量％以上的量包含在负极中。然而，与碳相比，金属和/或金属氧化物在吸收和解吸锂时具有大的体积变化，并且可能失去电连接。因此，负极活性材料中金属和/或金属氧化物的量为99质量％以下，优选90％以下，更优选80质量％以下。如上所述，负极活性材料是能够在负极中通过充电和放电可逆地吸收和解吸锂离子的材料，并且不包括其它粘合剂等。
例如，负极活性材料层可以通过对上述负极活性材料进行辊压成形而形成为片状电极，或者可以通过压缩成形形成为粒子电极。然而，通常，与正极活性材料层的情况一样，负极活性材料层可以通过在集电器上施涂和干燥涂敷液来形成，其中所述涂敷液可以通过用溶剂浆化上述负极活性材料、粘合剂和根据需要包含的各种助剂而获得。
负极粘合剂没有特别限制，并且其实例包括聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、丙烯酸类、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等。除上述之外，还可包含苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)等。当使用水性粘合剂如SBR乳液时，也可以使用增稠剂如羧甲基纤维素(CMC)。从“足够的粘合强度”与“高能量”之间权衡的观点来看，相对于100质量份的负极活性材料，所使用的负极粘合剂的量优选为0.5至20质量份。负极粘合剂可以混合并使用。
作为负极集电器的材料，可以任意使用已知材料，例如，从电化学稳定性的观点来看，优选使用诸如铜、镍、不锈钢、铝、铬、银及其合金的金属材料。其中，从易于加工和成本的观点来看，铜是特别优选的。还优选负极集电器也预先进行表面粗糙化处理。此外，集电器的形状也是任意的，并且其实例包括箔形状、平板形状和网眼形状。也可以使用穿孔型集电器，例如延展金属或冲孔金属。
例如，可以通过在负极集电器上形成含有负极活性材料和负极粘合剂的负极活性材料层来制造负极。用于形成负极活性材料层的方法的实例包括刮刀法、模涂法、CVD法、溅射法等。在预先形成负极活性材料层之后，可以通过诸如气相沉积、溅射等方法形成铝、镍或其合金的薄膜，以获得负极集电器。
为了降低阻抗，可以将导电辅助材料添加到含有负极活性材料的涂层中。导电辅助材料的实例包括片状、煤状、纤维状碳质微粒等，例如石墨、炭黑、乙炔黑、气相生长碳纤维(例如，由昭和电工公司制造的VGCF(注册商标))等。
[2]正极
正极是指电池中高电位侧的电极。举例来说，正极包含能够通过充电和放电可逆地吸收和解吸锂离子的正极活性材料，并且具有其中正极活性材料作为用正极粘合剂粘合的正极活性材料层层叠在集电器上的结构。在本发明的一个实施方式中，正极具有3mAh/cm2以上、优选3.5mAh/cm2以上的每单位面积的充电容量。从安全性等的观点来看，正极的每单位面积的充电容量优选为15mAh/cm2以下。这里，每单位面积的充电容量由活性材料的理论容量计算。也就是说，通过(用于正极的正极活性材料的理论容量)/(正极的面积)计算每单位面积的正极的充电容量。应注意，正极的面积是指正极的一个表面而不是两个表面的面积。
本实施方式中的正极活性材料没有特别限制，只要它是能够吸收和解吸锂的材料即可，并且可以根据多个观点进行选择。从高能量密度的观点来看，优选含有高容量化合物。高容量化合物的实例包括锂酸镍(LiNiO2)和通过用其它金属元素部分代替锂酸镍的Ni而获得的锂镍复合氧化物，并且优选由下式(A)表示的层状锂镍复合氧化物。
LiyNi(1-x)MxO2(A)
(条件是0≤x<1，0<y≤1.2，并且M是选自由Co、Al、Mn、Fe、Ti和B组成的组的至少一种元素。)
从高容量的观点来看，Ni含量优选是高的，或者也就是说，在式(A)中x小于0.5，并且更优选为0.4以下。这些化合物的实例包括LiαNiβCoγMnδO2(0<α≤1.2，优选1≤α≤1.2，β+γ+δ＝1，β≥0.7，和γ≤0.2)和LiαNiβCoγAlδO2(0<α≤1.2，优选1≤α≤1.2，β+γ+δ＝1，β≥0.6，优选β≥0.7，γ≤0.2)，并且特别是LiNiβCoγMnδO2(0.75≤β≤0.85，0.05≤γ≤0.15，0.10≤δ≤0.20)。更具体地说，例如，可以优选使用LiNi0.8Co0.05Mn0.15O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2和LiNi0.8Co0.1Al0.1O2。
从热稳定性的观点来看，还优选的是，在式(A)中，Ni含量不超过0.5，或者也就是说，x为0.5以上。还优选特定过渡金属不超过一半。这些化合物的实例包括LiαNiβCoγMnδO2(0<α≤1.2，优选1≤α≤1.2，β+γ+δ＝1，0.2≤β≤0.5，0.1≤γ≤0.4，0.1≤δ≤0.4)。更具体的实例包括LiNi0.4Co0.3Mn0.3O2(缩写为NCM433)、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(缩写为NCM523)和LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2(缩写为NCM532)(条件是这些化合物包括其中各过渡金属的含量改变约10％的那些)。
此外，由式(A)表示的两种以上化合物可以以混合物形式使用，例如，也优选使用呈混合物形式的在9:1至1:9(典型实例为2:1)范围内的NCM532或NCM523与NCM433。此外，通过在式(A)中混合具有高Ni含量(x为0.4以下)的材料与Ni含量不超过0.5(x为0.5以上，例如NCM433)的材料，能够形成具有高容量和高热稳定性的电池。
除上述正极活性材料外，实例包括具有层状结构或尖晶石结构的锰酸锂，例如LiMnO2、LixMn2O4(0<x<2)、Li2MnO3和LixMn1.5Ni0.5O4(0<x<2)；LiCoO2和用其它金属部分代替这些过渡金属而获得的LiCoO2；以这些锂过渡金属氧化物的化学计量组成计具有过量Li的那些；以及具有橄榄石结构的那些，例如LiFePO4。此外，也可以使用通过用Al、Fe、P、Ti、Si、Pb、Sn、In、Bi、Ag、Ba、Ca、Hg、Pd、Pt、Te、Zn、La等部分代替这些金属氧化物而获得的材料。可以单独使用上述正极活性材料之一，或者可以组合使用两种以上。
可以使用类似于负极粘合剂的正极粘合剂。其中，从通用性和低成本的观点来看，优选聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯，并且更优选聚偏二氟乙烯。从“足够的粘合强度”与“高能量”之间权衡的观点来看，相对于100质量份的正极活性材料，所使用的正极粘合剂的量优选为2至15质量份。
为了降低阻抗，可以在含有正极活性材料的涂层中加入导电辅助材料。导电辅助材料的实例包括片状、煤状、纤维状碳质微粒等，例如石墨、炭黑、乙炔黑、气相生长碳纤维(例如，由昭和电工公司制造的VGCF)等。
可以使用类似于负极集电器的正极集电器。特别地，作为正极，优选的是使用铝、铝合金、铁、镍、铬、钼型不锈钢的集电器。
为了降低阻抗，可以将导电辅助材料加入到含有正极活性材料的正极活性材料层中。导电辅助材料的实例包括碳质微粒，例如石墨、炭黑和乙炔黑。
[3]绝缘层
(材料和制造方法等)
绝缘层可以通过施涂绝缘层用浆料组合物以覆盖正极或负极的活性材料层的一部分并且干燥和除去溶剂来形成。尽管绝缘层可以仅形成在活性材料层的一侧上，在两侧形成绝缘层(特别是作为对称结构)具有能够减小电极的翘曲的优点。
绝缘层用浆料是用于形成多孔绝缘层的浆料组合物。因此，“绝缘层”也可称为“多孔绝缘层”。绝缘层用浆料包含非导电粒子和具有特定组成的粘合剂(或粘结剂)，并且非导电粒子、粘合剂和任选组分作为固体成分均匀地分散在溶剂中。
希望非导电粒子稳定地存在于锂离子二次电池的使用环境中并且是电化学稳定的。作为非导电粒子，例如，可以使用各种无机粒子、有机粒子和其它粒子。其中，优选无机氧化物粒子或有机粒子，特别是从粒子的高热稳定性的观点来看，更优选使用无机氧化物粒子。粒子中的金属离子有时在电极附近形成盐，这可能导致电极的内阻增加和二次电池的循环特性降低。所述其它粒子包括通过用非导电物质对细粉表面进行表面处理而赋予导电性的粒子。细粉可以由导电金属、化合物和氧化物如炭黑、石墨、SnO2、ITO和金属粉末制成。两种以上上述粒子可以组合使用作为非导电粒子。
无机粒子的实例包括无机氧化物粒子，例如铝氧化物、硅氧化物、镁氧化物、钛氧化物、BaTiO2、ZrO、氧化铝-二氧化硅复合氧化物；无机氮化物粒子，例如氮化铝和氮化硼；共价晶体粒子，例如聚硅氧烷、金刚石等；难溶性离子晶体粒子，例如硫酸钡、氟化钙、氟化钡等；粘土微粒，例如滑石和蒙脱石。如果需要，这些粒子可以经受元素置换、表面处理、固溶处理等，并且可以单独使用或者以两种以上组合使用。其中，从电解液的稳定性和电位稳定性的观点来看，优选无机氧化物粒子。
无机粒子的形状没有特别限制，并且可以是球形、针状、棒状、纺锤形、板状等。从有效地防止针状物穿透的观点来看，无机粒子的形状可以是板的形式。
在无机粒子为板状的情况下，优选在多孔膜中定向无机粒子使得其平板面与多孔膜的面几乎成为平行，通过使用这样的多孔膜，能够更良好地抑制电池短路的发生。通过如上所述定向无机粒子，可以设想无机粒子被布置成在平板面的一部分上彼此重叠，并且从多孔膜的一个表面到另一个表面的孔隙(通孔)形成为不是直的而是弯曲的形状(即，弯路率增加)。据推测这是为了防止锂枝晶穿透多孔膜并更好地抑制短路的发生。
优选使用的板状无机粒子的实例包括各种市售产品，例如由旭硝子Si-Tech公司制造的"SUNLOVELY"(SiO2)，由石原产业公司制造的"NST-B 1"(TiO2)的粉碎品，由Sakai化学工业公司制造的板状硫酸钡“H系列”、“HL系列”，由林化成公司制造的"Micron White"(滑石)，由林化成公司制造的"Benger"(膨润土)，由河合石灰公司制造的"BMM"和"BMT"(勃姆石)，由河合石灰公司制造的"Serasur BMT-B"[氧化铝(Al2O3)]，由Kinsei Matec公司制造的"Serath"(氧化铝)，由住友化学公司制造的“AKP系列”(氧化铝)，和由斐川矿业公司制造的"Hikawa Mica Z-20"(绢云母)。此外，SiO2、Al2O3和ZrO可以通过日本特开2003-206475号公报中公开的方法制造。
无机粒子的平均粒径优选在0.005至10μm、更优选0.1至5μm、特别优选0.3至2μm的范围内。当无机粒子的平均粒径在上述范围内时，多孔膜浆料的分散状态容易控制，从而易于制造具有均匀的预定厚度的多孔膜。此外，这种平均粒径提供以下优点。改善了对粘合剂的粘附力，并且即使在卷绕多孔膜时，也可以防止无机粒子剥离，结果，即使多孔膜变薄也可以实现足够的安全性。由于可以抑制多孔膜中的粒子填充率的增加，因此可抑制多孔膜中的离子传导性的降低。此外，能够使多孔膜变薄。
通过从SEM(扫描电子显微镜)图像中在任意视场中任意选择50个初级粒子，进行图像分析，并获得每个粒子的圆等效直径的平均值，可以获得无机粒子的平均粒径。
无机粒子的粒径分布(CV值)优选为0.5％至40％，更优选0.5％至30％，特别优选0.5％至20％。通过将无机粒子的粒度分布设定在上述范围内，非导电粒子之间的预定间隙得以保持，从而可以抑制由于抑制锂移动而导致的电阻增加。无机粒子的粒度分布(CV值)可通过用电子显微镜观察无机粒子，测量200个以上粒子的粒径，确定平均粒子直径和粒子直径的标准偏差，并计算(粒径的标准偏差)/(平均粒径)来确定。CV值越大意味着粒径变化越大。
当绝缘层用浆料中所含的溶剂是非水溶剂时，分散或溶解在非水溶剂中的聚合物可用作粘合剂。作为分散或溶解在非水溶剂中的聚合物，聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚六氟丙烯(PHFP)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚全氟烷氧基氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等可以用作粘合剂，并且不限于此。
此外，也可以使用用于粘合活性材料层的粘合剂。
当绝缘层用浆料中所含的溶剂是水性溶剂(使用水或含有水作为主要组分的混合溶剂作为粘合剂的分散介质的溶液)时，可以使用分散或溶解在水性溶剂中的聚合物作为粘合剂。分散或溶解在水性溶剂中的聚合物包括例如丙烯酸类树脂。作为丙烯酸类树脂，优选使用通过聚合诸如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙基己酯、丙烯酸丁酯的单体而获得的均聚物。丙烯酸类树脂可以是通过聚合两种以上上述单体而获得的共聚物。此外，可以混合两种以上均聚物和共聚物。除了上述丙烯酸类树脂之外，还可以使用聚烯烃树脂如苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)和聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(PTFE)等。这些聚合物可以单独使用或者可以以两种以上的组合使用。其中，优选使用丙烯酸类树脂。粘合剂的形式没有特别限制，可以原样使用粒子(粉末)形式的粒子，或者可以使用以溶液状态或乳液状态制备的材料。两种以上粘合剂可以以不同的形式使用。
如果需要，绝缘层可含有除上述无机填料和粘合剂之外的材料。这种材料的实例包括各种聚合物材料，其可用作绝缘层用浆料的增稠剂，这将在后面描述。特别是，当使用水性溶剂时，优选含有用作增稠剂的聚合物。作为用作增稠剂的聚合物，优选使用羧甲基纤维素(CMC)或甲基纤维素(MC)。
尽管没有特别限制，但无机填料对整个绝缘层的比率适宜为约70质量％以上(例如70质量％至99质量％)，优选为80质量％以上(例如80质量％至99质量％)，并且特别优选为约90质量％至95质量％。
绝缘层中粘合剂的比率适宜为约1至30质量％以下，优选为5至20质量％以下。在含有除无机填料和粘合剂以外的绝缘层形成组分(例如增稠剂)的情况下，增稠剂的含量比率优选为约10质量％以下，更优选约7质量％以下。如果粘合剂的比率过小，则绝缘层本身的强度(形状保持性)和对活性材料层的粘附力降低，这可能导致诸如破裂和剥离的缺陷。如果粘合剂的比率过大，则绝缘层的粒子之间的间隙变得不足，并且在一些情况下绝缘层中的离子渗透性可能降低。
为了保持离子传导性，绝缘层的孔隙率(空隙比率)(孔体积对表观体积的比率)优选为20％以上，更优选为30％以上。然而，如果孔隙率过高，则由于施涂到绝缘层的摩擦或冲击而发生绝缘层的脱落或破裂，孔隙率优选为80％以下，更优选为70％以下。
孔隙率可以由构成绝缘层的材料的比率、真比重和涂层厚度计算。
(绝缘层的形成)
将描述形成绝缘层的方法。作为用于形成绝缘层的材料，可以使用与无机填料、粘合剂和溶剂混合并分散的糊状材料(包括浆料状或油墨状，下同)。
用于绝缘层浆料的溶剂包含水或主要含水的混合溶剂。作为除了构成这种混合溶剂的水以外的溶剂，可以适当选择并使用能够与水均匀混合的一种或多种有机溶剂(低级醇、低级酮等)。或者，它可以是有机溶剂如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、吡咯烷酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、甲苯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺，或其中两种以上的组合。绝缘层用浆料中的溶剂含量没有特别限制，并且其优选为整个涂层材料的40至90质量％，特别优选约50至70质量％。
将无机填料和粘合剂与溶剂混合的操作可以通过使用合适的捏合机如球磨机、均相分散机(homodisper)、Disper Mill(注册商标)、Clearmix(注册商标)、Filmix(注册商标)、超声波分散机进行。
对于施涂绝缘层用浆料的操作，可以不加限制地使用常规的一般涂布手段。例如，预定量的绝缘层用浆料可以通过使用合适的涂布装置(凹版涂布机、狭缝涂布机、模涂机、逗号涂布机、浸涂机等)以均匀的厚度涂布来施涂。
此后，可以通过借助于合适的干燥手段干燥涂布材料来除去绝缘层用浆料中的溶剂。
(厚度)
绝缘层的厚度优选为1μm以上且30μm以下，并且更优选为2μm以上且15μm以下。
[4]电解液
作为电解液，优选在电池的工作电位下稳定的非水电解液，但没有特别限制。非水电解液的具体实例包括非质子有机溶剂，包括环状碳酸酯，例如碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、氟代碳酸亚乙酯(FEC)、t-二氟代碳酸亚乙酯(t-DFEC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、乙烯基碳酸亚乙酯(VEC)；链状碳酸酯，例如烯丙基甲基碳酸酯(AMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二丙酯(DPC)；碳酸亚丙酯衍生物；脂族羧酸酯，例如甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸乙酯等；环酯，例如γ-丁内酯(GBL)。非水电解液可以单独使用，或者可以以两种以上的组合使用。作为非水电解液，可以使用含硫环状化合物如环丁砜、氟化环丁砜、丙烷磺内酯、丙烯磺内酯等。
电解液中包含的支持盐的具体实例包括锂盐如LiPF6、LiAsF6、LiAlCl4、LiClO4、LiBF4、LiSbF6、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、Li(CF3SO2)2、LiN(CF3SO2)2等，但不限于此。作为支持盐，可以单独使用一种，或者可以组合使用两种以上。
[5]隔膜
当电池具有隔膜时，隔膜没有特别限制，并且可以使用由聚丙烯、聚乙烯、氟树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚苯硫醚等制成的多孔膜或无纺布作为隔膜。此外，包含粘附或连接到用作基材的多孔膜或无纺布的无机材料如二氧化硅、氧化铝、玻璃等的那些以及单独加工成无纺布或布的无机材料也可以用作隔膜。此外，这些的层叠体可用作隔膜。
本发明不限于上述锂离子二次电池，并且可以应用于任何电池。然而，由于在许多情况下在高容量电池中经常出现热的问题，因此本发明优选应用于具有高容量的电池，特别是锂离子二次电池。
接下来，将描述制造图3中所示电极的方法的实施方式。在下面的描述中，正极11和负极12将被描述为“电极”而没有特别相互区分，但正极11和负极仅在所使用的材料、形状等方面不同，并且下面将对正极11和负极12进行说明。
电极具有这样的结构，其中活性材料层111和绝缘层112最终以此顺序层叠在集电器110上，并且制造方法没有特别限制，只要当以100mm/分钟的剥离速度进行90°剥离试验时，在集电器110与活性材料层111之间发生剥离并且其剥离强度为10mN/mm以上即可。可以确定活性材料层111的材料、活性材料层111的形成条件、绝缘层112的材料和绝缘层112的形成条件中的至少一种，以满足上述剥离条件。
活性材料层111可以通过施涂通过将活性材料和粘合剂分散在溶剂中以形成浆料而制备的活性材料层用混合物并将所施涂的活性材料层用混合物干燥而形成。在将活性材料层用混合物干燥后，所述方法还可包括将所干燥的活性材料层用混合物进行压缩成形的步骤。绝缘层12也可以以与活性材料层111相同的工序形成。也就是说，绝缘层112可以通过施涂通过将绝缘材料和粘合剂分散在溶剂中以形成浆料而制备的绝缘层用混合物并且干燥所施涂的绝缘层用混合物而形成。在绝缘层用混合物被干燥后，所述方法还可包括将所干燥的绝缘层用混合物进行压缩成形的步骤。
上述形成活性材料层111的工序和形成绝缘层112的工序可以单独进行或以适当的组合进行。在分别进行形成活性材料层111的工序和形成绝缘层112的工序的情况下，电极的制造方法包括
(1)在集电器110上施涂活性材料用混合物，
(2)将所施涂的活性材料用混合物干燥，
(3)通过将所干燥的活性材料用混合物进行压缩成形来形成活性材料层111，
(4)在所形成的活性材料层111上施涂绝缘层用混合物，
(5)将所施涂的绝缘层用混合物干燥，以及
(6)通过将所干燥的绝缘层用混合物进行压缩成形来形成绝缘层112。在这种情况下，由于在形成活性材料层111之后形成绝缘层112，因此可以容易地管理每个层的厚度等。活性材料层用混合物的压缩成形步骤和绝缘层用混合物的压缩成形步骤可以省略。
当活性材料层111的形成工序和绝缘层112的形成工序组合时，存在若干组合的实例。下面描述其中的两个实例。
(组合例A)
在组合例A中，制造电极的工序包括
(A1)将活性材料层用混合物施涂在集电器110上，
(A2)将所施涂的活性材料层用混合物干燥，
(A3)在所干燥的活性材料层用混合物上施涂绝缘层用混合物，
(A4)将所施涂的绝缘层用混合物干燥，和
(A5)将所干燥的活性材料层用混合物和所干燥的绝缘层用混合物同时压缩成形。在这种情况下，仅需要一个压缩成形步骤，并且相应地简化了制造工序。上述压缩成形步骤可以省略。
(组合例B)
在组合例B中，制造电极的工序包括
(B1)将活性材料层用混合物施涂在集电器110上，
(B2)将绝缘层用混合物施涂在所施涂的活性材料层用混合物上，
(B3)将所施涂的活性材料层用混合物和所施涂的绝缘层用混合物整体同时干燥，和
(B4)将所干燥的活性材料层用混合物和绝缘层用混合物整体同时压缩成形。在这种情况下，由于仅需要一个干燥步骤和一个压缩成形步骤，因此进一步简化了制造工序。上述压缩成形步骤可以省略。
为了制造电极，例如，可以使用图6中所示的制造设备。图6所示的制造设备包含支撑辊201、模涂机210和干燥机203。
支撑辊201在长集电器110卷绕在支撑辊201的外周表面上的状态下旋转，由此在集电器110的后表面得到支撑的同时，集电器110在支撑辊201的旋转方向上传送。模涂机210具有第一模头211和第二模头212，所述第一模头211和第二模头212在支撑辊201的径向方向和圆周方向上相对于支撑辊201的外周表面彼此间隔开。
第一模头211用于将活性材料层111施涂在集电器110的表面上，并且相对于集电器110的传送方向位于第二模头212的上游侧。具有与活性材料层111的施涂宽度相对应的宽度的排出口211a在第一模头211的面向支撑辊201的尖端处开口。活性材料层用浆料从排出口211a排出。通过将活性材料和粘合剂(粘结剂)的粒子分散在溶剂中来制备活性材料层用浆料，并将其供应到第一模头211。
第二模头212用于将绝缘层112施涂在活性材料层111的表面上，并且相对于集电器110的传送方向位于第一模头211的下游侧。具有与绝缘层112的施涂宽度相对应的宽度的排出口212a在第二模头212的面向支撑辊201的尖端处开口。绝缘层用浆料从排出口212a排出。通过将绝缘粒子和粘合剂(粘结剂)分散在溶剂中来制备绝缘层用浆料，并将其供应到第二模头212。
使用溶剂来制备活性材料层用浆料和绝缘层用浆料。当使用N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)作为溶剂时，与使用水性溶剂的情况相比，可以增加通过蒸发溶剂获得的层的剥离强度。当使用N-甲基-2-吡咯烷酮作为溶剂时，即使在后续步骤中蒸发溶剂，溶剂也不会完全蒸发，并且所得层含有少量的N-甲基-2-吡咯烷酮。
干燥机203用于蒸发分别从第一模头211和第二模头212排出的活性材料层用浆料和绝缘层用浆料中的溶剂。通过蒸发溶剂来干燥浆料，由此形成活性材料层111和绝缘层112。
接下来，将描述借助于图6中所示的制造设备来制造电极的工序。为了便于说明，将活性材料层用浆料和由其获得的活性材料层描述为“活性材料层111”而不对其加以区分。实际上，干燥前的“活性材料层111”是指活性材料层用浆料。类似地，干燥前的“绝缘层112”是指绝缘层用浆料。
首先，用溶剂浆化的活性材料层111通过使用第一模头211间歇地施涂到在支撑辊201上支撑并传送的长集电器110的表面上。结果，如图6A所示，活性材料层111的浆料在集电器110的传送方向A上以一定间隔施涂到集电器110上。通过用第一模头211间歇地施涂活性材料层111，活性材料层111以矩形形状施涂，该矩形形状具有与集电器110的传送方向A平行的纵向长度和沿着与其正交方向的横向长度。
接下来，当在集电器111的传送方向上施涂的活性材料层111的前端被传送到面向第二模头212的排出口212a的位置时，通过使用第二模头212将用溶剂浆化的绝缘层112间歇地施涂到活性材料层111。施涂绝缘层112，使得当在集电器110的厚度方向上观察时，在活性材料层111的端部暴露其一部分。在活性材料层111被干燥之前，即在活性材料层111的溶剂蒸发之前，施涂绝缘层112。通过利用第二模头212间歇地施涂绝缘层112，绝缘层112以矩形形状施涂，该矩形形状具有与集电器110的传送方向A平行的纵向长度和沿着与其垂直方向的横向长度。
在本实施方式中，第一模头211和第二模头212具有相同宽度(与集电器110的传送方向A正交的方向上的尺寸)的突出开口211a和212a，并且活性材料层111和绝缘层112具有相同的施涂宽度。
在施涂活性材料层111和绝缘层112之后，集电器110被传送到干燥机203，在干燥机203中蒸发活性材料层用浆料和绝缘层用浆料的溶剂。在蒸发溶剂后，将集电器110传送到辊压机，其中活性材料层111和绝缘层112被压缩成形。因此，活性材料层111的形成与绝缘层112的形成是同时的。
最后，通过诸如冲压的适当方法，集电器110被切割成如图6C中的虚线所示的所需形状，其具有矩形部分(其中活性材料层111和绝缘层112形成在集电器110的整个表面上)和从矩形部分延伸的由集电器110制成的延伸部110a。由此获得电极。可以进行切割步骤以便通过一次加工获得所需的形状，或者可以进行切割步骤以通过多次加工获得所需的形状。
应注意，具有活性材料层111和形成在其上的绝缘层112的集电器110通常卷绕在辊上并储存和/或运输直到下一工序。如上所述，在集电器110、活性材料层111和绝缘层112的层叠结构中，当进行90°剥离试验时，在集电器110与活性材料层111之间发生剥离并且其剥离强度为10mN/mm以上。因此，即使卷绕在辊上时，也可以抑制活性材料层111从集电器110剥离以及绝缘层112从活性材料层111剥离。
尽管已经参考一个实施方式描述了本发明，但是本发明不限于上述实施方式，并且可以在本发明的技术构思的范围内任意改变。
例如，在上述实施方式中，为了施涂活性材料层111和绝缘层112，使用具有两个模头211和212的模涂机210，所述模头具有排出口211a和212a，如图6所示。然而，如图7所示，活性材料层111和绝缘层112可以通过使用具有单个模头221的模涂机220施涂到集电器110，所述模头221具有两个排出口221a和221b。
两个排出口221a和221b在支撑辊201的旋转方向(即，集电器110的传送方向)上以一定间隔布置。活性材料层用浆料通过位于集电器110的传送方向上游侧的排出口221a施涂，并且绝缘层用浆料通过位于下游侧的排出口221b施涂。因此，活性材料层用浆料和绝缘层用浆料分别从两个排出口221a和221b排出，从而可以获得活性材料层111间歇地施涂到集电器110的表面并且在一部分活性材料层111暴露的状态下施涂绝缘层112的结构。
此外，在上述实施方式中，已经描述了活性材料层111和绝缘层112被施涂到集电器110的一侧的情况。然而，通过以类似的方式在集电器110的另一侧上施涂活性材料层111和绝缘层112，可以制造在集电器110的两个表面上都具有活性材料层111和绝缘层112的电极。
此外，通过本发明获得的电池可用于各种用途。下面描述一些实例。
[电池组]
可以组合多个电池以形成电池组。例如，电池组可以具有其中根据本实施方式的两个以上电池串联和/或并联连接的配置。电池的串联数和并联数可以根据电池组的预期电压和容量适当选择。
[车辆]
上述电池或其电池组可用于车辆。可以使用电池或组装电池的车辆的实例包括混合动力车辆、燃料电池车辆、和电动车辆(四轮车辆(商用车辆如轿车、卡车和公共汽车，轻型汽车等)、两轮车(摩托车)和三轮车)。应注意，根据本实施方式的车辆不限于汽车，并且所述电池还可以用作其它车辆、例如像电气列车等移动体的各种电源。作为这种车辆的实例，图8示出了电动车辆的示意图。图8所示的电动车辆200具有电池组210，其通过串联和并联连接多个上述电池而配置成满足所需的电压和容量。
[蓄电装置]
上述电池或其电池组可用于蓄电装置。使用二次电池或其电池组的蓄电装置的实例包括连接在供应给普通家庭的商用电源和诸如家用电器的负载之间以在停电的情况下用作备用电源或辅助电源的蓄电装置，和用于稳定由于诸如光伏发电的可再生能源引起的具有大时间变化的电力输出的用于大规模电力存储的蓄电装置。图9示意性地示出了这种蓄电装置的实例。图9所示的蓄电装置300具有电池组310，其通过串联和并联连接多个上述电池而配置成满足所需的电压和容量。
[其它]
此外，上述电池或其电池组可用作移动装置如移动电话、笔记本电脑等的电源。
将参考下面的具体实施例描述本发明。然而，本发明不限于以下实施例。
[实施例1]
(绝缘施涂的正极的制备)
将LiNi0.8Mn0.15Co0.05、碳导电剂(乙炔黑)和作为粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVdF)以90:5:5的重量比分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，以制备正极活性材料层用浆料。将该浆料施涂到由铝制成的正极集电箔的表面上并干燥，形成正极活性材料层(PAM 1)。类似地在正极集电箔的背面上形成正极活性材料层。
随后，将氧化铝和作为粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVdF)以90:10的重量比分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，以制备绝缘层用浆料。将其施涂至正极活性材料层并干燥以形成绝缘层(INS 1)。在正极集电箔背面的正极活性材料层上类似地形成绝缘层。随后，将正极集电箔、正极活性材料层和绝缘层整体压缩成形并进一步切割成预定形状以制备多个正极。
(剥离强度的测量)
将所得到的多个正极中的一个切成宽度为20mm且长度为100mm的样品，并且在常温环境(15℃至25℃)下使用该样品进行90°剥离试验。90°剥离试验如下进行。首先，使用具有与样品相同宽度的双面胶带(由Nichiban株式会社制造的NWBB-20)将样品固定在平坦样品台的上表面上，使得双面胶带未剥离。此时，仅将样品从长度方向的一端到80mm的部分固定到样品台，而20mm长的剩余部分没有固定而作为夹持边缘。接下来，通过卡盘固持样品的夹持边缘，并且在该状态下，卡盘以100mm/分钟的速度垂直于样品台的上表面向远离样品台的方向移动，将样品从样品台上剥离，并且测量此时的最大载荷。对于90°剥离试验，使用拉伸压缩试验机(型号FGS-20TV，由日本电产Shimpo株式会社制造)。在90°剥离试验中，确定剥离强度以及发生剥离的层和位置。剥离强度是通过将如上所述剥离样品时测量的最大载荷除以样品宽度20mm而转换成每1mm宽度样品的力的值。剥离强度的单位以Nm/mm表示。
(负极的制备)
将天然石墨、作为增稠剂的羧甲基甲基纤维素钠和作为粘合剂的苯乙烯-丁二烯橡胶以97:1:2的重量比混合于水溶液中，以制备负极活性材料层用浆料。将其施涂到由铜制成的负极集电箔的表面上并干燥以形成负极活性材料层(NAM 1)。类似地在负极集电箔的背面上形成负极活性材料层。随后，将负极集电箔和负极活性材料层整体压缩成形并进一步切割成预定形状以制备多个负极。
(电解液的制备)
对于电解液的非水溶剂，使用通过以30:70的体积比混合碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)而获得的非水溶剂。作为支持盐，溶解LiPF6以使其浓度为1M。
(电池的制备)
将正极和负极隔着隔膜基材层叠以制备电极组件。作为隔膜，使用由聚丙烯制成并且厚度为25μm的微孔隔膜。调节电极组件的尺寸，使得电池单体(cell)的初始充电容量为1Ah。用于导出电流的端子连接到层叠的正极和负极中的每一个，并且它们被容纳在壳体包装中，该壳体包装是铝和树脂的层叠膜。在将电解液注入壳体后，将壳体在减压下密封。通过上述步骤制备电池。
(160℃加热试验)
将所制备的电池充电至4.2V后，进行160℃加热试验。加热速率为10℃/分钟，并且在达到160℃后保持温度30分钟。
[实施例2]
以与实施例1相同的方式制备具有绝缘层的正极，不同之处在于正极活性材料从实施例1中使用的LiNi0.8Mn0.15Co0.05变为LiNi0.8Ta0.15Al0.05并且使用该正极活性材料形成正极活性材料层(PAM2)。此外，除了使用上述正极之外，以与实施例1相同的方式制备电池。所制备正极的剥离试验和所制备电池的160℃加热试验以与实施例1相同的方式进行。
[实施例3]
以与实施例1相同的方式制备具有绝缘层的正极，不同之处在于正极活性材料从实施例1中使用的LiNi0.8Mn0.15Co0.05变为LiNi0.5Mn0.3Co0.2并且使用该正极活性材料形成正极活性材料层(PAM3)。此外，除了使用该正极之外，以与实施例1相同的方式制备电池。所制备正极的剥离试验和所制备电池的160℃加热试验以与实施例1相同的方式进行。
[实施例4]
(绝缘涂布的负极的制备)
将石墨、作为增稠剂的羧甲基甲基纤维素钠和作为粘合剂的苯乙烯-丁二烯橡胶以97:1:2的重量比混合于水溶液中，以制备负极活性材料层用浆料。将浆料施涂到由铜制成的负极集电箔的表面上并干燥以形成负极活性材料层(NAM 1)。类似地在负极集电箔的背面上形成负极活性材料层。随后，将在负极集电箔的两侧上形成的负极活性材料层压缩成形。
随后，将氧化铝和作为粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVdF)以90:10的重量比分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，以制备绝缘层用浆料。将该浆料施涂到负极活性材料层上并干燥以形成绝缘层(INS 1)。类似地在负极集电箔背面的负极活性材料层上形成绝缘层。接下来，将在负极集电箔的两侧形成的绝缘层压缩成形并进一步切割成预定形状以制备多个负极。对于所制备的负极，以与实施例1相同的方式进行剥离试验。
(正极的制备)
将LiNi0.8Mn0.15Co0.05、碳导电剂(乙炔黑)和作为粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVdF)以90:5:5的重量比分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，以制备正极活性材料层用浆料。将该浆料施涂到由铝制成的正极集电箔的表面上并干燥，形成正极活性材料层(PAM 1)。类似地在正极集电箔的背面上形成正极活性材料层。随后，将正极集电箔和正极活性材料层整体压缩成形并进一步切割成预定形状以制备多个正极。
(电池的制备)
在制备负极和正极之后，以与实施例1相同的方式制备电解液和电池。使用所制备的电池，在与实施例1相同的条件下进行160℃加热试验。
[实施例5]
将石墨和作为粘合剂的聚丙烯酸以95:5的重量比混合在水溶液中，以制备负极活性材料层用浆料。除了使用该浆料形成负极活性材料层(NAM 2)之外，以与实施例4相同的方式制备负极，并进行负极的剥离试验。另外，除了使用上述负极之外，以与实施例4相同的方式制备电池，并进行160℃加热试验。
[实施例6]
将石墨、Si和作为粘合剂的聚丙烯酸以92:3:5的重量比混合于水溶液中，以制备负极活性材料层用浆料。除了使用该浆料形成负极活性材料层(NAM 3)之外，以与实施例4相同的方式制备负极，并进行剥离试验。另外，除了使用上述负极之外，以与实施例4相同的方式制备电池，并进行160℃加热试验。
[实施例7]
将氧化铝和作为粘合剂的聚丙烯酸(PAA)以93:7的重量比混合于水溶液中，以制备绝缘层用浆料。除了使用该浆料形成负极绝缘层(INS2)之外，以与实施例4相同的方式制备负极，并进行剥离试验。另外，除了使用上述负极之外，以与实施例4相同的方式制备电池，并进行160℃加热试验。
[实施例8]
将石墨和作为粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVdF)以95:5的重量比分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，以制备负极活性材料用浆料。将该浆料施涂到由铜制成的负极集电箔的表面上并干燥，形成负极活性材料层(NAM4)。类似地在负极集电箔的背面上形成负极活性材料层。
随后，将氧化铝和作为粘合剂的聚酰亚胺以90:10的重量比分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，以制备绝缘层用浆料。将该浆料施涂到负极活性材料层上并干燥以形成绝缘层(INS 3)。类似地在负极集电箔背面的负极活性材料层上形成绝缘层。接下来，将负极集电箔、负极活性材料层和绝缘层整体压缩成形并进一步切割成预定形状以制备多个负极。对于所制备的负极，以与实施例4相同的方式进行剥离试验。另外，除了使用上述负极之外，以与实施例4相同的方式制备电池，并进行160℃加热试验。
[实施例9]
将石墨、SiO和作为粘合剂的聚丙烯酸以28:67:5的重量比混合于水溶液中，以制备负极活性材料层用浆料。除了使用该浆料形成负极活性材料层(NAM 4)之外，以与实施例4相同的方式制备负极，并进行剥离试验。另外，除了使用上述负极之外，以与实施例4相同的方式制备电池，并进行160℃加热试验。
[比较例1]
将石墨、作为增稠剂的羧甲基甲基纤维素钠和作为粘合剂的苯乙烯-丁二烯橡胶以97.6:1.2:1.2的重量比混合于水溶液中，以制备负极活性材料层用浆料。除了使用该浆料形成负极活性材料层(NAM 5)之外，以与实施例4相同的方式制备负极，并进行负极的剥离试验。另外，除了使用上述负极之外，以与实施例4相同的方式制备电池，并进行160℃加热试验。
[比较例2]
将氧化铝和作为粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVdF)以97:3的重量比分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中以制备绝缘层用浆料。除了使用该浆料形成正极的绝缘层(INS 4)之外，以与实施例1相同的方式制备正极，并进行剥离试验。另外，除了使用上述正极之外，以与实施例1相同的方式制备电池，并进行160℃加热试验。
[比较例3]
以与实施例1相同的方式制备正极，不同之处在于通过使用如下绝缘层用浆料形成正极用绝缘层(INS 5)，其中氧化铝和作为粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVdF)以92:8的重量比分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，并且在正极活性材料层用浆料施涂到正极集电箔的两个表面上之后加入干燥工序和压缩成形工序。在所制备的正极上进行剥离试验。另外，除了使用上述正极之外，以与实施例1相同的方式制备电池，并进行160℃加热试验。
表1示出实施例1至8和比较例1至3的正极和负极的层配置、剥离试验结果以及160℃加热试验结果。
[表1]
在表1中，正极栏代表“正极集电箔/正极活性材料层/绝缘层”的材料。类似地，负极栏代表“负极集电箔/负极活性材料层/绝缘层”的材料。PAM 1至PAM 3、NAM 1至NAM 5和INS 1至INS 5的细节如上述实施例1至9和比较例1至3中所述。
在实施例1至9的每一个中，在剥离试验中在集电箔与活性材料层之间发生剥离，并且其剥离强度为10mN/mm以上。此外，在160℃加热试验中未确认来自电池的发烟和着火。另一方面，在比较例2和3中，尽管剥离强度为10mN/mm以上，但在活性材料层与绝缘层之间发生剥离，并且在160℃加热试验中从电池发生发烟。在比较例1中，与实施例1至8中一样在集电箔与活性材料层之间发生剥离，但剥离强度相对较小，为9.2mN/mm，并且在加热试验中产生发烟。根据上述，发现通过配置在活性材料层上进一步具有绝缘层的电极，使得当进行90°剥离试验时，集电箔与活性材料层之间发生剥离并且其剥离强度为10mN/mm以上，即使电池的温度高，也能够有效地抑制发烟和发热。
这里，在比较例2和3中，将考虑在加热试验中发生发烟的机制。在比较例2和3中，在活性材料层与绝缘层之间发生剥离，这意味着活性材料层与绝缘层之间的粘附力低于活性材料层与集电箔之间的粘附力。在加热试验中，正极、负极和隔膜被加热，并且通过加热在隔膜上施加面内方向上的收缩力。同时，收缩力也作用在与隔膜接触的正极和负极上，从而被隔膜拉动。通过该收缩力，在负极中，绝缘层从活性材料层剥离，从而被隔膜拉动，并且活性材料层部分地暴露。结果，认为在正极与负极之间发生短路，导致发烟。
上述实施方式中的一些或全部也可以如下描述，但是本申请的公开内容不限于以下的其它示例性实施方式。
(其它示例性实施方式1)
一种电池用电极，包含：
集电器(110)，
形成在集电器(110)的至少一个表面上的活性材料层(111)，
在活性材料层(111)的表面上形成的绝缘层(112)，并且
其中当以100mm/分钟的剥离速度进行90°剥离试验时，集电器(110)与活性材料层(111)之间发生剥离并且其剥离强度为10mN/mm以上。
(其它示例性实施例2)
根据其它示例性实施方式1所述的电极，其中集电器(110)和活性材料层(111)是正极用集电器(110)和活性材料层(111)。
(其它示例性实施方式3)
根据其它示例性实施方式2所述的电极，其中所述正极用活性材料层(111)包含聚偏二氟乙烯作为粘合剂。
(其它示例性实施方式4)
根据其它示例性实施方式1所述的电极，其中集电器(110)和活性材料层(111)是负极用的集电器(110)和活性材料层(111)。
(其它示例实施方式5)
根据其它示例性实施方式4所述的电极，其中所述负极用活性材料层(111)包含苯乙烯-丁二烯橡胶、聚丙烯酸和聚偏二氟乙烯中的至少一种作为粘合剂。
(其它示例性实施方式6)
根据其它示例性实施方式1至5中的任一项所述的电极，其中活性材料层(111)包含N-甲基-2-吡咯烷酮。
(其它示例性实施方式7)
一种电池，包含：
至少一个正极(11)，
设置成面向正极(11)的至少一个负极(12)，并且
其中正极(11)和负极(12)中的至少一者包含集电器(110)、形成在集电器(110)的至少一个表面上的活性材料层(111)、以及形成在活性材料层(111)的表面上的绝缘层(112)，并且当以100mm/分钟的剥离速度进行90°剥离试验时，集电器(110)与活性材料层(111)之间发生剥离并且其剥离强度为10mN/mm以上。
(其它示例性实施方式8)
根据其它示例性实施方式7所述的电池，其中正极(11)和负极(12)被设置成彼此面对，绝缘层(112)插入其间。
(其它示例性实施方式9)
根据其它示例性实施方式7或8所述的电池，还包含设置在正极(11)与负极(12)之间的隔膜(13)。
(其它示例性实施方式10)
根据其它示例性实施方式7至9中的任一项所述的电池，其中活性材料层(111)包含聚偏二氟乙烯作为粘合剂。
(其它示例性实施方式11)
根据其它示例性实施方式7至10中的任一项所述的电池，其中活性材料层(111)包含N-甲基-2-吡咯烷酮。
(其它示例性实施方式12)
一种制造电池用电极的方法，所述方法包括：
在集电器(110)的至少一个表面上形成活性材料层(111)，
形成绝缘层(112)，使得绝缘层(112)最终层叠在活性材料层(111)的表面上，并且
其中确定活性材料层(111)的材料、活性材料层(111)的形成条件、绝缘层(112)的材料和绝缘层(112)的形成条件中的至少一者，使得当对所制得的电极以100mm/分钟的剥离速度进行90°剥离试验时，集电器(110)与活性材料层(111)之间发生剥离并且其剥离强度为10mN/mm以上。
(其它示例性实施方式13)
根据其它示例性实施方式12所述的制造电极的方法，
其中形成活性材料层(111)的步骤包括：
施涂其中活性材料和粘合剂被分散在溶剂中的活性材料层用混合物，
在所述混合物被施涂之后干燥所述活性材料层用混合物，以及
在所述混合物被干燥后对所述活性材料层用混合物进行压缩成形，并且
其中形成绝缘层(112)的步骤包括：
施涂其中绝缘材料和粘合剂被分散在溶剂中的绝缘层用混合物，
在所述混合物被施涂之后干燥所述绝缘层用混合物，以及
在所述混合物被干燥后对所述绝缘层用混合物进行压缩成形。
(其它示例性实施方式14)
根据其它示例性实施方式13所述的制造电极的方法，
其中施涂所述活性材料层用混合物的步骤、
干燥所述活性材料层用混合物的步骤、
对所述活性材料层用混合物进行压缩成形的步骤、
施涂所述绝缘层用混合物的步骤、
干燥所述绝缘层用混合物的步骤、和
对所述绝缘层用混合物进行压缩成形的步骤
按此顺序进行。
(其它示例性实施方式15)
根据其它示例性实施方式13所述的制造电极的方法，
其中施涂所述活性材料层用混合物的步骤、
干燥所述活性材料层用混合物的步骤、
施涂所述绝缘层用混合物的步骤、和
干燥所述绝缘层用混合物的步骤
按此顺序进行，并且
其中对所述活性材料层用混合物进行压缩成形的步骤和对所述绝缘层用混合物进行压缩成形的步骤是在干燥所述绝缘层用混合物的步骤之后同时进行的。
(其它示例性实施方式16)
根据其它示例性实施方式13所述的制造电极的方法，
其中施涂所述活性材料层用混合物的步骤和
施涂所述绝缘层用混合物的步骤
按此顺序进行，
干燥所述活性材料层用混合物的步骤和干燥所述绝缘层用混合物的步骤是在施涂所述绝缘层用混合物的步骤之后同时进行的，并且
对所述活性材料层用混合物进行压缩成形的步骤和对所述绝缘层用混合物进行压缩成形的步骤是在其后同时进行的。
(其它示例性实施方式17)
根据其它示例性实施方式13至16中的任一项所述的制造电极的方法，其中所述活性材料层用混合物包含聚偏二氟乙烯作为粘合剂。
(其它示例性实施方式18)
根据其它示例性实施方式13至17中的任一项所述的制造电极的方法，其中所述活性材料层用混合物包含N-甲基-2-吡咯烷酮作为溶剂。
符号说明
1 电池
10 电极组件
10a 正极极耳
10b 负极极耳
11 正极
12 负极
13 隔膜
21、22 壳体构件
31 正极端子
32 负极端子
110 集电器
110a 延伸部
111 活性材料层
112 绝缘层
201 支撑辊
210、220 模涂机
211、212、221 模头
211a、212a、221a 排出口

Claims (18)

1.一种电池用电极，包含：
集电器，
形成在所述集电器的至少一个表面上的活性材料层，
形成在所述活性材料层的表面上的绝缘层，并且
其中当以100mm/分钟的剥离速度进行90°剥离试验时，所述集电器与所述活性材料层之间发生剥离并且其剥离强度为10mN/mm以上。
2.根据权利要求1所述的电极，其中所述集电器和所述活性材料层是正极用集电器和活性材料层。
3.根据权利要求2所述的电极，其中所述正极用活性材料层包含聚偏二氟乙烯作为粘合剂。
4.根据权利要求1所述的电极，其中所述集电器和所述活性材料层是负极用的集电器和活性材料层。
5.根据权利要求4所述的电极，其中所述负极用活性材料层包含苯乙烯-丁二烯橡胶、聚丙烯酸和聚偏二氟乙烯中的至少一种作为粘合剂。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电极，其中所述活性材料层包含N-甲基-2-吡咯烷酮。
7.一种电池，包含：
至少一个正极，
设置成面向所述正极的至少一个负极，并且
其中所述正极和所述负极中的至少一者包含集电器、形成在所述集电器的至少一个表面上的活性材料层、和形成在所述活性材料层的表面上的绝缘层，并且当以100mm/分钟的剥离速度进行90°剥离试验时，所述集电器与所述活性材料层之间发生剥离并且其剥离强度为10mN/mm以上。
8.根据权利要求7所述的电池，其中所述正极和所述负极被设置成彼此面对，所述绝缘层插入其间。
9.根据权利要求7或8所述的电池，还包含设置在所述正极与所述负极之间的隔膜。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的电池，其中所述活性材料层包含聚偏二氟乙烯作为粘合剂。
11.根据权利要求7至10中的任一项所述的电池，其中所述活性材料层包含N-甲基-2-吡咯烷酮。
12.一种制造电池用电极的方法，所述方法包括：
在集电器的至少一个表面上形成活性材料层，
形成绝缘层，使得所述绝缘层最终层叠在所述活性材料层的表面上，并且
其中确定所述活性材料层的材料、所述活性材料层的形成条件、所述绝缘层的材料和所述绝缘层的形成条件中的至少一者，使得当对所制得的电极以100mm/分钟的剥离速度进行90°剥离试验时，所述集电器与所述活性材料层之间发生剥离并且其剥离强度为10mN/mm以上。
13.根据权利要求12所述的制造电极的方法，
其中形成所述活性材料层的步骤包括：
施涂其中活性材料和粘合剂被分散在溶剂中的活性材料层用混合物，
在所述混合物被施涂之后干燥所述活性材料层用混合物，以及
在所述混合物被干燥后对所述活性材料层用混合物进行压缩成形，并且
其中形成所述绝缘层的步骤包括：
施涂其中绝缘材料和粘合剂被分散在溶剂中的绝缘层用混合物，
在所述混合物被施涂之后干燥所述绝缘层用混合物，以及
在所述混合物被干燥后对所述绝缘层用混合物进行压缩成形。
14.根据权利要求13所述的制造电极的方法，
其中施涂所述活性材料层用混合物的步骤、
干燥所述活性材料层用混合物的步骤、
对所述活性材料层用混合物进行压缩成形的步骤、
施涂所述绝缘层用混合物的步骤、
干燥所述绝缘层用混合物的步骤、和
对所述绝缘层用混合物进行压缩成形的步骤
按此顺序进行。
15.根据权利要求13所述的制造电极的方法，
其中施涂所述活性材料层用混合物的步骤、
干燥所述活性材料层用混合物的步骤、
施涂所述绝缘层用混合物的步骤、和
干燥所述绝缘层用混合物的步骤
按此顺序进行，并且
其中对所述活性材料层用混合物进行压缩成形的步骤和对所述绝缘层用混合物进行压缩成形的步骤是在干燥所述绝缘层用混合物的步骤之后同时进行的。
16.根据权利要求13所述的制造电极的方法，
其中施涂所述活性材料层用混合物的步骤和
施涂所述绝缘层用混合物的步骤
按此顺序进行，
干燥所述活性材料层用混合物的步骤和干燥所述绝缘层用混合物的步骤是在施涂所述绝缘层用混合物的步骤之后同时进行的，并且
对所述活性材料层用混合物进行压缩成形的步骤和对所述绝缘层用混合物进行压缩成形的步骤是在其后同时进行的。
17.根据权利要求13至16中的任一项所述的制造电极的方法，其中所述活性材料层用混合物包含聚偏二氟乙烯作为粘合剂。
18.根据权利要求13至17中的任一项所述的制造电极的方法，其中所述活性材料层用混合物包含N-甲基-2-吡咯烷酮作为溶剂。
CN201780028890.9A 2016-05-25 2017-05-18 电池用电极、设置有该电极的电池以及制造该电极的方法 Active CN109075311B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-104345 2016-05-25
JP2016104345 2016-05-25
PCT/JP2017/018650 WO2017204077A1 (ja) 2016-05-25 2017-05-18 電池用電極、該電極を備えた電池および前記電極の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109075311A true CN109075311A (zh) 2018-12-21
CN109075311B CN109075311B (zh) 2022-03-15

Family

ID=60412312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780028890.9A Active CN109075311B (zh) 2016-05-25 2017-05-18 电池用电极、设置有该电极的电池以及制造该电极的方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20200303743A1 (zh)
JP (1) JP7006590B2 (zh)
CN (1) CN109075311B (zh)
WO (1) WO2017204077A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210036330A1 (en) * 2018-03-12 2021-02-04 Nec Corporation Electrode for secondary battery, secondary battery using the electrode and method for manufacturing thereof
WO2024033741A1 (ja) * 2022-08-10 2024-02-15 株式会社半導体エネルギー研究所 電池および二次電池の作製方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11288741A (ja) * 1998-02-05 1999-10-19 Denso Corp リチウム二次電池及びリチウム二次電池用電極の製造方法
US5981107A (en) * 1996-12-17 1999-11-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Lithium ion secondary battery and method of fabricating thereof
CN1273439A (zh) * 1999-03-30 2000-11-15 株式会社东芝 二次电池
US20020018930A1 (en) * 1996-12-04 2002-02-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Lithium ion secondary battery and method of fabricating thereof
JP2007188868A (ja) * 2005-12-12 2007-07-26 Toray Ind Inc 電池用電極およびその製造方法、ならびに二次電池
JP2008159410A (ja) * 2006-12-25 2008-07-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水系二次電池用正極板およびこれを用いた非水系二次電池
CN101378135A (zh) * 2007-08-28 2009-03-04 索尼株式会社 非水电解质二次电池和电极制造方法
CN101425608A (zh) * 2007-10-31 2009-05-06 索尼株式会社 二次电池
CN102132443A (zh) * 2008-10-31 2011-07-20 日立麦克赛尔株式会社 非水二次电池
CN103155216A (zh) * 2011-10-03 2013-06-12 日立麦克赛尔株式会社 耐热性多孔质膜、非水电池用隔膜以及非水电池
JP2014203676A (ja) * 2013-04-05 2014-10-27 株式会社ダイセル 電極一体型セパレータ及びその製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3721044B2 (ja) * 1999-03-30 2005-11-30 株式会社東芝 二次電池
US20050130042A1 (en) * 2003-12-11 2005-06-16 Byd America Corporation Materials for positive electrodes of lithium ion batteries and their methods of fabrication
JP4524713B2 (ja) * 2008-11-06 2010-08-18 トヨタ自動車株式会社 リチウム二次電池とその利用
WO2012012713A2 (en) * 2010-07-23 2012-01-26 University Of Delaware Lithium batteries having anodes based on polythiocyanogen
JP6003041B2 (ja) * 2011-11-10 2016-10-05 日産自動車株式会社 耐熱絶縁層付セパレータ
JP6057137B2 (ja) * 2014-04-18 2017-01-11 トヨタ自動車株式会社 非水電解質二次電池用の正極とその製造方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020018930A1 (en) * 1996-12-04 2002-02-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Lithium ion secondary battery and method of fabricating thereof
US5981107A (en) * 1996-12-17 1999-11-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Lithium ion secondary battery and method of fabricating thereof
JPH11288741A (ja) * 1998-02-05 1999-10-19 Denso Corp リチウム二次電池及びリチウム二次電池用電極の製造方法
CN1273439A (zh) * 1999-03-30 2000-11-15 株式会社东芝 二次电池
JP2007188868A (ja) * 2005-12-12 2007-07-26 Toray Ind Inc 電池用電極およびその製造方法、ならびに二次電池
JP2008159410A (ja) * 2006-12-25 2008-07-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水系二次電池用正極板およびこれを用いた非水系二次電池
CN101378135A (zh) * 2007-08-28 2009-03-04 索尼株式会社 非水电解质二次电池和电极制造方法
CN101425608A (zh) * 2007-10-31 2009-05-06 索尼株式会社 二次电池
CN102132443A (zh) * 2008-10-31 2011-07-20 日立麦克赛尔株式会社 非水二次电池
CN103155216A (zh) * 2011-10-03 2013-06-12 日立麦克赛尔株式会社 耐热性多孔质膜、非水电池用隔膜以及非水电池
JP2014203676A (ja) * 2013-04-05 2014-10-27 株式会社ダイセル 電極一体型セパレータ及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20230253566A1 (en) 2023-08-10
US20200303743A1 (en) 2020-09-24
CN109075311B (zh) 2022-03-15
WO2017204077A1 (ja) 2017-11-30
JPWO2017204077A1 (ja) 2019-03-22
JP7006590B2 (ja) 2022-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10910635B2 (en) Method for manufacturing electrode for secondary battery and method for manufacturing secondary battery
CN110495024B (zh) 制造二次电池用电极的方法和制造二次电池的方法
JP7443378B2 (ja) プレリチウム化エネルギー貯蔵デバイスのための組成物及び方法
CN109478676B (zh) 电极组件及其制造方法
JP7014164B2 (ja) 電極アセンブリおよびその製造方法
JP4992203B2 (ja) リチウムイオン二次電池
US20230253566A1 (en) Electrode for battery, battery having electrode and method for manufacturing electrode and battery having electrode
CN111386616B (zh) 制造二次电池用电极的方法和制造二次电池的方法
CN113471569B (zh) 极片、电化学装置和电子装置
CN110462910A (zh) 二次电池及其制造方法
WO2012086186A1 (ja) 非水電解質二次電池用正極および非水電解質二次電池
JP6237777B2 (ja) 負極活物質、それを用いた負極、及びリチウムイオン二次電池
JP2004296305A (ja) リチウムイオン２次電池
JP7127638B2 (ja) 二次電池およびその製造方法
JP6699351B2 (ja) 電極の製造方法および電極の検査方法
CN111868971A (zh) 用于二次电池的电极、使用所述电极的二次电池及其制造方法
US20220328894A1 (en) Production method for recyclable electrode active material for lithium ion battery, production method for solution containing metal ion, and lithium ion battery

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant