CN111868971B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
CN111868971B
CN111868971B CN201980018703.8A CN201980018703A CN111868971B CN 111868971 B CN111868971 B CN 111868971B CN 201980018703 A CN201980018703 A CN 201980018703A CN 111868971 B CN111868971 B CN 111868971B
Authority
CN
China
Prior art keywords
active material
binder
insulating layer
material layer
electrode
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.)
Active
Application number
CN201980018703.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111868971A (zh
Inventor
吉田登
乙幡牧宏
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 CN111868971A publication Critical patent/CN111868971A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111868971B publication Critical patent/CN111868971B/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
    • H01M4/36—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
    • H01M4/64—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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • 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
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • 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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • 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
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/443—Particulate material
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like 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
    • H01M2004/027—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
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

本发明的一个目的是提供一种电极，所述电极通过在集电器上形成活性材料层和绝缘层而获得，所述绝缘层具有足够的粘附力，并且所述电极能够在不显著改变制造工序的情况下制造。根据本发明的电极包含集电器110，形成在所述集电器110的至少一个表面上的活性材料层111，以及形成在所述活性材料层111的表面上的绝缘层112。活性材料层111包含活性材料和第一粘合剂。绝缘层112包含非导电粒子和第二粘合剂。活性材料层111与绝缘层112之间的界面区域中存在的所述界面区域的每单位厚度的第一粘合剂和第二粘合剂的量对活性材料层111中存在的所述活性材料层111的每单位厚度的第一粘合剂和第二粘合剂的量的比率，即界面粘合剂比，为85％以上。

Description

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
技术领域
本发明涉及在二次电池中使用的电极，特别是在活性材料层上具有绝缘层的电极，具有所述电极的二次电池及其制造方法。
背景技术
二次电池被广泛用作例如智能电话、平板电脑、笔记本电脑、数码相机等便携式电子装置的电源。此外，二次电池已经扩展其作为电动车辆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。
包括二次电池在内的常规电池具有如下结构，其中作为电极的正极和负极彼此相对，其间插入有隔膜。正极和负极各自具有片状集电器和形成在所述集电器的两个侧面上的活性材料层。所述隔膜用于防止正极和负极之间短路并有效地使离子在正极和负极之间移动。常规地，主要使用由聚丙烯或聚乙烯材料制成的聚烯烃类微孔隔膜作为隔膜。然而，聚丙烯和聚乙烯材料的熔点通常为110℃至160℃。因此，当聚烯烃类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，并且电极之间可能发生大面积的短路，这会导致电池冒烟和着火。
因此，为了改善二次电池的安全性，已知以下技术。专利文献1(日本特开2013-161771号公报)和专利文献2(重新公布的PCT国际公开2015/198519号)公开了一种电极，所述电极具有集电器、形成在集电器表面上的活性材料层、和形成在活性材料层表面上的绝缘层(保护层)。活性材料层包含活性材料和粘合剂，绝缘层包含绝缘粒子和粘合剂。此外，在引用文献1和2中描述的电极构造为使得粘合剂的浓度在其厚度方向上是不均匀的。特别地，在专利文献1中公开的电极中，为了增加电极膜和绝缘层之间的粘附性，绝缘层的粘合剂浓度在活性材料层的一侧比在与活性材料层相反的一侧高。专利文献1公开了这样的一种结构，所述结构可以通过以下步骤得到：施涂绝缘层用浆料，使含有固化液的溶剂与绝缘层用浆料接触从而使绝缘层用浆料固化，使固化的绝缘层用浆料干燥。
引文清单
专利文献
专利文献1：日本特开2013-161771号公报
专利文献2：重新公布的PCT国际公开2015/198519号
发明内容
技术问题
如专利文献1和2中所述的活性材料层和绝缘层堆叠在集电器上的结构通常通过以下步骤形成。首先，将活性材料层用浆料施涂至集电器上并干燥以形成活性材料层。之后，将绝缘层用浆料施涂至活性材料层的表面上并干燥以形成绝缘层。
然而，当通过这样的工序制造电极时，绝缘层对活性材料层的粘附性倾向于是弱的。如果绝缘层的粘附强度弱，则当在高温电池中面内方向上的收缩力作用于绝缘层时，或当向电池施加外力时，一部分绝缘层可能会从活性材料层上剥落，一部分活性材料层可能会暴露在外。活性材料层的暴露可能会导致正极和负极之间短路。
另一方面，在专利文献1所述的电极中，通过改变制造工序来改变绝缘层中的粘合剂浓度，并且改善绝缘层的粘附性。但是，在专利文献1中所述的制造方法中，与通常的制造方法相比工序数增加，这可能会导致制造效率降低，制造成本上升。
本发明的一个目的是提供一种在集电器上形成有活性材料层和绝缘层的电极、其制造方法等，其中所述绝缘层具有足够的粘附性并且所述电极能够在不显著改变制造工序的情况下制造。
问题的解决方案
根据本发明的用作二次电池的正极和负极的电极包含：
集电器；
活性材料层，形成在集电器的至少一个表面上，并包含活性材料和第一粘合剂；以及
绝缘层，形成在活性材料层的表面上，并包含非导电粒子和第二粘合剂，
其中，界面粘合剂比为85％以上，所述界面粘合剂比为活性材料层与绝缘层之间的界面区域中存在的所述界面区域的每单位厚度的粘合剂量对活性材料层中存在的所述活性材料层的每单位厚度的粘合剂量的比率。
根据本发明的用于制造用作二次电池的正极和负极的电极的方法包括以下步骤：
形成包含活性材料和第一粘合剂的活性材料层，以及
形成包含非导电粒子和第二粘合剂的绝缘层，
其中，所述形成绝缘层的步骤形成所述绝缘层，使得界面粘合剂比为85％以上，所述界面粘合剂比为活性材料层与绝缘层之间的界面区域中存在的所述界面区域的每单位厚度的粘合剂量对活性材料层中存在的所述活性材料层的每单位厚度的粘合剂量的比率。
发明的有益效果
根据本发明，可以通过限定相对于活性材料层中粘合剂量的活性材料层和绝缘层之间的界面处的粘合剂量来获得绝缘层对活性材料层的粘附性改善的电极。此外，这种电极能够在相对于一般的制造方法不显著改变制造工序的情况下制造。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的二次电池的分解透视图。
图2是图1中所示的电池元件的示意性截面图。
图3是示出图2中所示的正极和负极的构造的示意性截面图。
图4A是示出电池元件中的正极和负极的一个布置例的截面图。
图4B是示出电池元件中的正极和负极的另一个布置例的截面图。
图4C是示出电池元件中的正极和负极的另一个布置例的截面图。
图5是根据本发明的另一个实施方式的二次电池的分解透视图。
图6是示出通过截面SEM-EDX获得的沿电极的厚度方向的粘合剂分布的示例的图。
图6A是通过在活性材料用浆料上同时施涂固体含量比为50质量％并且粘度为20000mPa·s的绝缘层用浆料而获得的电极的截面SEM图像。
图6B是通过在活性材料用浆料上同时施涂固体含量比为33质量％并且粘度为2000mPa·s的绝缘层用浆料而获得的电极的截面SEM图像。
图7是用于制造具有图2所示结构的电极的电极制造设备的一个实施方式的示意图。
图7A是电极制造设备的另一个实施方式的示意图。
图7B是电极制造设备的另一个实施方式的示意图。
图8是示出配备有二次电池的电动车辆的一个实施方式的示意图。
图9是示出配备有二次电池的蓄电装置的一个示例的示意图。
图10是示出实施例1至3和比较例1中的界面粘合剂比与剥离量之间的关系的图。
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二次电池1的分解透视图，包括电池元件10和将电池元件10与电解液一起封装在内的壳。所述壳具有壳构件21、22，壳构件21、22在电池元件10的厚度方向上从两侧将其封装并密封其外周部，从而密封电池元件10和电解液。正极端子31和负极端子32分别连接至电池元件10，有部分突出于壳之外。
如图2所示，电池元件10具有如下构造，其中多个正极11和多个负极12被设置成彼此面对从而交替地定位。另外，隔膜13被设置在正极11和负极12之间，以确保正极11和负极12之间的离子传导，并防止正极11和负极12之间短路。然而，在本实施方式中，隔膜13不是必需的。
将进一步参照图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没有特别加以区分，但是所述结构可应用于正极11和负极12两者。正极11和负极12(在这些电极不加以区分的情况下统称为“电极”)包含可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优选在俯视图中形成为矩形形状，并且集电器110具有从形成活性材料层111的区域延伸出延伸部110a的形状。
在正极11和负极12层压的状态下，正极11的延伸部110a和负极12的延伸部110a形成在彼此不重叠的位置。然而，正极11的延伸部110a被定位成彼此重叠，并且负极12的延伸部110a也被定位成彼此重叠。在延伸部110a的这种布置下，在多个正极11中的每一个中，各延伸部110a被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，各延伸部110a被汇集并焊接在一起以形成负极极耳10b。正极端子31电连接至正极极耳10a，负极端子32电连接至负极极耳10b。
正极11和负极12中的至少一者进一步包含形成在活性材料层111上的绝缘层112。绝缘层112形成在俯视图中活性材料层111未暴露的区域中并且可以形成为覆盖延伸部110a的一部分。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上或仅形成在一个活性材料层111上。
具有这种结构的正极11和负极12的布置的一些示例示于图4A至4C中。在图4A所示的布置中，两侧都具有绝缘层112的正极11和不具有绝缘层的负极12交替层压。在图4B所示的布置中，仅在一侧上具有绝缘层112的正极11和负极12以使得各绝缘层112不彼此面对的方式交替层压。在图4C所示的布置中，两个表面上都具有绝缘层112的正极11和两个表面上都具有绝缘层112的负极12交替层压。
在图4A至4C所示的结构中，由于绝缘层112存在于正极11和负极12之间，因此能够省略隔膜13。正极11和负极12通过冲压等形成为预定形状，此时，可能产生大的毛刺。因此，当不需要隔膜时，为了防止正极11和负极12之间由于这种大的毛刺而短路，正极11和负极12优选在两侧都具有绝缘层112。
正极11和负极12的结构和布置不限于上述示例，并且可以进行各种修改，只要正极11和负极12布置为使得绝缘层112存在于正极11和负极12之间即可。例如，在图4A和4B所示的结构中，正极11和负极12之间的关系可以颠倒。
由于相较于具有卷绕结构的电池元件，所示具有平面层压结构的电池元件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)，因此电池元件10具有不易受因充电和放电而引起的电极体积变化影响的优点。也就是说，具有平面层压结构的电池元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在相反方向上引出，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可以从电池元件10的同一边引出。或者，虽然未示出，但是正极端子31和负极端子32也可以从电池元件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引出的方向相对应的位置处。
此外，在所示实施方式中，示出了具有含多个正极11和多个负极12的层压结构的电池元件10。然而，具有卷绕结构的电池元件可以具有一个正极11和一个负极12。
在下文中，将详细描述构成电池元件10的各部分和电解液。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。此外，绝缘层具有可以包含在正极和负极两者中的结构，并且绝缘层本身的结构和制造方法可以是通用的，不管它是包含在正极中还是包含在负极中。因此，将与正极和负极分开地描述绝缘层。
[1]负极
负极具有如下结构，其中，例如，负极活性材料通过负极粘合剂粘附至负极集电器，并且负极活性材料层压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，则任何能够随着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，负极也通过在集电器上设置负极活性材料层来构造。与正极类似，适当时负极也可以具有其它层。
所述负极活性材料没有特别限制，只要是能够吸收和解吸锂离子的材料即可，可以任意使用已知的负极活性材料。例如，优选使用碳质材料，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；钛酸锂等作为负极活性材料。其中，从良好的循环特性和安全性以及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，或者可以以任何组合和比率组合使用两种以上负极活性材料。
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，优选为15μm以上，通常为约50μm以下，优选为约30μm以下。此外，例如，通过将所述碳质材料用如沥青等有机物质涂布然后煅烧所述碳质材料而获得的材料、或通过使用CVD方法等在表面上形成无定形碳而获得的材料，也可以用作碳质材料。用于涂布的有机物质的示例包括从软沥青到硬沥青的煤焦油沥青；煤重质油，如干馏液化油；直馏重质油，如常压渣油和减压渣油；石油重质油，例如在原油、石脑油等热分解时作为副产物产生的分解重质油(例如，乙烯重馏分)。通过将这些重质油在200℃至400℃下蒸馏得到固体残余物然后将固体残余物粉碎至1μm至100μm的尺寸而获得的固体残余物也可以用作有机物质。另外，氯乙烯树脂、酚醛树脂、酰亚胺树脂等也可以用作有机物质。
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。金属的示例包括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。另外，这些金属或合金可含有一种以上非金属元素。
金属氧化物的示例包括硅氧化物、氧化铝、锡氧化物、铟氧化物、氧化锌、氧化锂及其复合物。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，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、硼和硫的一种以上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，通过利用气相沉积等用诸如碳的导电材料涂布所述金属或金属氧化物，能够类似地改善导电性。
碳的示例包括石墨、无定形碳、类金刚石碳、碳纳米管及其复合物。高结晶性石墨具有高导电性，并且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性优异。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，因此减轻整个负极的体积膨胀的效果高，并且几乎不会发生由于诸如晶粒边界和缺陷的不均匀性而引起的劣化。
所述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，通过使用大量金属和金属氧化物作为负极活性材料，能够改善电池的能量密度。为了实现高能量密度，优选负极活性材料中金属和/或金属氧化物的含量比高。较大量的金属和/或金属氧化物由于增加了负极整体的容量而是优选的。负极中金属和/或金属氧化物的含量优选为负极活性材料的0.01质量％以上，更优选为0.1质量％以上，进一步优选为1质量％以上。然而，与碳相比，所述金属和/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，所述负极活性材料中的所述金属和/或金属氧化物的量为99质量％以下，优选为90质量％以下，更优选为80质量％以下。如上所述，负极活性材料是能够随着负极中的充电和放电而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将上述负极活性材料压延成形而形成为片状电极，或者可以通过压缩成形而形成为颗粒状电极。然而，通常，负极活性材料层可以通过在集电器上施涂施涂液并干燥来形成，其中所述施涂液可以通过用溶剂将上述负极活性材料、粘合剂(粘结剂)、和必要时包含的各种助剂制成浆料来获得。
所述负极粘合剂没有特别限制，其示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、丙烯酸、丙烯酸钠、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等。除上述之外，还可以包括苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)等。当使用水性粘合剂如SBR乳液时，还可以使用增稠剂，如羧甲基纤维素(CMC)。从“足够的粘合强度”和“高能量”之间折衷的观点来看，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。可以将负极粘合剂混合并使用。
作为负极集电器的材料，可以任意使用已知的材料，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，从易加工性和成本的观点来看，特别优选铜。还优选负极集电器还预先进行表面粗糙化处理。此外，集电器的形状也是任意的，并且其示例包括箔状、平板状和网状。也可以使用穿孔型集电器，例如拉制金属或冲孔金属。
负极可以例如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。用于形成负极活性材料层的方法的示例包括刮刀法、模涂法、CVD法、溅射法等。在预先形成负极活性材料层之后，可以通过如气相沉积、溅射等的方法形成铝、镍或其合金的薄膜，以获得负极集电器。
为了降低阻抗，可以在含有负极活性材料的涂层中添加导电辅助材料。导电辅助材料的示例包括片状、煤烟子状、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(Showa Denko KK)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。作为一个示例，正极包含能够随着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层压在集电器上作为用正极粘合剂一体化的正极活性材料层的结构。在本发明的一个实施方式中，正极每单位面积的充电容量为3mAh/cm2以上，优选3.5mAh/cm2以上。从安全性等观点来看，正极每单位面积的充电容量优选为15mAh/cm2以下。此处，每单位面积的充电容量由活性材料的理论容量计算。即，通过(用于正极的正极活性材料的理论容量)/(正极的面积)计算正极每单位面积的充电容量。注意，正极的面积是指一个表面的面积，而不是正极的两个表面的面积。
本实施方式中的正极活性材料没有特别限制，只要是能够吸收和解吸锂的材料即可，并且可以从几个观点来选择。从高能量密度的观点来看，优选含有高容量化合物。高容量化合物的示例包括镍酸锂(LiNiO2)和通过用其它金属元素部分置换镍酸锂的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)
(条件为0≤x<1，0<y≤1.2，并且M是选自由Co、Al、Mn、Fe、Ti和B组成的组中的至少一种元素。)
从高容量的观点来看，Ni含量优选高，或者说，在式(A)中x小于0.5，更优选0.4以下。这类化合物的示例包括LiαNiβCoγMnδO2(0<α≤1.2，优选1≤α≤1.2，β+γ+δ＝1，β≥0.7且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)，特别是LiNiβCoγMnδO2(0.75≤β≤0.85，0.05≤γ≤0.15，0.10≤δ≤0.20)。更具体地，可以优选使用例如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Ni含量不超过0.5，或者说在式(A)中x为0.5以上。还优选特定过渡金属不超过一半。这类化合物的示例包括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)。更具体的示例包括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变化约10％的那些化合物)。
此外，可以使用两种以上由式(A)表示的化合物作为混合物，例如，还优选使用NCM532或NCM523与NCM433在9:1至1:9的范围内(典型示例为2:1)的混合物。此外，可以通过将式(A)中具有高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，如NCM433)的材料混合形成具有高容量和高热稳定性的电池。
除了上述正极活性材料之外，示例包括具有层状结构或尖晶石结构的锰酸锂，如LiMnO2、LixMn2O4(0<x<2)、Li2MnO3和LixMn1.5Ni0.5O4(0<x<2)；LiCoO2以及通过用其它金属部分置换这些过渡金属而获得的那些；基于这些锂过渡金属氧化物的化学计量组成，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等部分置换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中的一种，也可以组合使用两种以上。
如同在负极活性材料层的情况下一样，例如，所述正极活性材料层可以通过将上述正极活性材料压延成形而形成为片状电极，或者可以通过压缩成形而形成为颗粒状电极。然而，通常，可以通过在集电器上施涂施涂液并干燥来形成正极活性材料层，其中施涂液可以通过用溶剂将上述正极活性材料、粘合剂(粘结剂)和必要时包含的各种助剂制成浆料来获得。
可以使用与负极粘合剂类似的正极粘合剂。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，更优选聚偏二氟乙烯。从“足够的粘合强度”和“高能量”之间折衷的观点来看，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添加导电辅助材料。导电辅助材料的示例包括片状、煤烟子状、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，昭和电工公司制造的VGCF)等。
可以使用与负极集电器类似的正极集电器。特别地，作为正极，优选使用铝、铝合金、铁、镍、铬、钼型不锈钢的集电器。
为了降低阻抗，可以在包含正极活性材料的正极活性材料层中添加导电辅助材料。导电辅助材料的示例包括碳质微粒，例如石墨、炭黑和乙炔黑。
[3]绝缘层
绝缘层通过在上述正极和负极中被形成在活性材料层的表面上而与集电器和活性材料层一起形成为正极和负极的一部分。绝缘层的材料等将在下面详细描述。
(材料和制造方法等)
可以通过施涂用于绝缘层的浆料组合物以覆盖正极或负极的活性材料层的一部分并干燥和除去溶剂来形成绝缘层。尽管绝缘层可以仅形成在活性材料层的一侧上，但是通过在两侧形成绝缘层(特别是作为对称结构)存在能够减小电极翘曲的优点。
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”也可以称为“多孔绝缘层”。绝缘层用浆料包含非导电粒子(也称为非导电填料)和具有特定组成的粘合剂(粘结剂)，并且所述非导电粒子、粘合剂和任选成分作为固体成分均匀地分散在溶剂中。
期望所述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。作为所述非导电粒子，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电绝缘性的粒子。所述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。可以组合使用两种以上上述粒子作为所述非导电粒子。
无机粒子的示例包括无机氧化物粒子，例如氧化铝、硅氧化物、氧化镁、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，如氮化铝和氮化硼；共价晶体粒子，如硅、金刚石等；难溶的离子晶体粒子，如硫酸钡、氟化钙、氟化钡等；粘土微粒，如滑石和蒙脱石。根据需要，这些粒子可以进行元素置换、表面处理、固溶体化等，并且可以单独使用或者组合使用两种以上。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。
所述非导电粒子的形状没有特别限制，可以是球状、针状、棒状、纺锤状、板状等。
优选使用的板状非导电粒子、特别是无机粒子的示例包括各种市售产品，例如AGC硅技术公司(AGC Si-Tech Co.,Ltd.)制造的“SUNLOVELY”(SiO2)，石原产业公司(IshiharaSangyo Kaisha,Ltd.)制造的“NST-B 1”粉碎产品(TiO2)，堺化学工业公司(SakaiChemical Industry Co.,Ltd.)制造的板状硫酸钡“H系列”、“HL系列”，林化成公司(Hayashi Kasei Co.,Ltd.)制造的“Micron White”(滑石)，林化成公司制造的“Benger”(膨润土)，河合石灰工业公司(Kawaii Lime Industry Co.,Ltd.)制造的“BMM”和“BMT”(勃姆石)，河合石灰工业公司制造的“Serasur BMT-B”[氧化铝(Al2O3)]，Kinsei Matec公司制造的“Serath”(氧化铝)，住友化学公司(Sumitomo Chemical Co.,Ltd.)制造的“AKP系列”(氧化铝)和斐川矿业公司(Hikawa Mining Co.,Ltd.)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。
当非导电粒子的形状是球状时，非导电粒子的平均粒径优选在0.005μm至10μm的范围内，更优选0.1μm至5μm，特别优选0.3μm至2μm。当非导电粒子的平均粒径在上述范围内时，容易控制多孔绝缘层用浆料的分散状态，从而易于制造具有均匀且预定的厚度的多孔绝缘层。另外，这种平均粒径具有以下优点。改善了对粘合剂的粘附性，并且即使在多孔绝缘层被卷绕时，也可以防止非导电粒子剥落，结果，即使多孔绝缘层变薄也能够实现足够的安全性。由于可以抑制多孔绝缘层中的粒子填充率的增加，因此可以抑制多孔绝缘层中的离子传导性的降低。此外，能够将多孔绝缘层制作得薄。
可以通过从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，并获得各粒子的当量圆直径的平均值，从而获得非导电粒子的平均粒径。
所述非导电粒子的粒径分布(CV值)优选为0.5％至40％，更优选0.5％至30％，特别优选0.5％至20％。通过将非导电粒子的粒径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的移动而导致的电阻增加。非导电粒子的粒径分布(CV值)可以通过以下方式来确定：用电子显微镜观察非导电粒子，测量200个以上粒子的粒径，确定平均粒径和粒径的标准偏差，并且计算(粒径的标准偏差)/(平均粒径)。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以用作粘合剂。作为分散或溶解在非水溶剂中的聚合物，可以使用聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚六氟丙烯(PHFP)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚全氟烷氧基氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等作为粘合剂，但不限于此。
另外，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成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，优选使用通过将诸如丙烯酸、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、丙烯酸丁酯的单体聚合而得到的均聚物。所述丙烯酸类树脂可以是通过将两种以上上述单体聚合而获得的共聚物。此外，可以将均聚物和共聚物中的两种以上混合。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，也可以组合使用两种以上。其中，优选使用丙烯酸类树脂。粘合剂的形式没有特别限制，可以直接使用粒子(粉末)形式的粒子，或者可以使用制备成溶液状态或乳液状态的粘合剂。可以以不同形式使用两种以上粘合剂。
根据需要，所述绝缘层可以包含上述非导电粒子和粘合剂以外的材料。这种材料的示例包括能够用作绝缘层用浆料的增稠剂的各种聚合物材料，这将在后面描述。特别地，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，但非导电粒子对整个绝缘层的比率合适地为约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％)，特别优选约90质量％至95质量％。
绝缘层中粘合剂的比率合适地为约1至30质量％以下，优选为5至20质量％以下。在含有无机粒子和粘合剂以外的绝缘层形成成分(例如增稠剂)的情况下，增稠剂的含量比优选为约10质量％以下，更优选约7质量％以下。如果粘合剂的比率太小，则绝缘层本身的强度(形状保持性)和对活性材料层的粘附性会降低，这可能导致诸如破裂和剥离的缺陷。如果粘合剂的比率太大，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，如果孔隙率太高，则由于施加至绝缘层的摩擦或冲击而会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、真比重和涂层厚度来计算。
所述绝缘层通常由均匀分散有非导电粒子的单层构成。然而，所述绝缘层可以由包含第一层和第二层的多层构成，所述第一层包含非导电粒子，所述第二层不含非导电粒子。在这种情况下，不包含非导电粒子的层可以被称为粘合剂层，因为该层的大部分由粘合剂构成。所述粘合剂层设置在活性材料层和包含非导电粒子的第一层之间。通过在绝缘层中包含粘合剂层，能够进一步改善活性材料层与绝缘层之间的粘附性。从改善两层之间的粘附性的观点出发，第一层所含的粘合剂和第二层所含的粘合剂优选含有相同的成分，更优选是相同的粘合剂。
(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，可以使用混合并分散有非导电填料、粘合剂和溶剂的糊状材料(包括浆料形式或墨形式，下同)。
用于绝缘层用浆料的溶剂包括水或主要含水的混合溶剂。作为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以上有机溶剂(低级醇、低级酮等)。或者，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，优选为整体浆料的50质量％以下，优选为30质量％以上。
将所述非导电粒子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、均质分散器(homodisper)、Disper Mill(注册商标)、Clearmix(注册商标)、Filmix(注册商标)、超声波分散机来进行。
对于施涂所述绝缘层用浆料的操作，可以使用常规的一般涂布单元而不受限制。例如，可以通过借助于合适的涂布装置(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预定量的绝缘层用浆料。当施涂具有高粘度的浆料时，其中，优选使用用泵将浆料挤出并施涂的狭缝涂布机和模涂机。
此后，可以通过借助于合适的干燥单元干燥涂料来除去绝缘层用浆料中的溶剂。
所述绝缘层用浆料的施涂程序包括同时施涂法和逐次施涂法。同时施涂法是如下方法：将活性材料层用浆料施涂在集电器上，在所施涂的活性材料层用浆料干燥之前，将所述活性材料层用浆料施涂在活性材料层用浆料上，然后，干燥活性材料层用浆料和绝缘层用浆料。逐次施涂法是如下方法：施涂活性材料层用浆料，干燥所施涂的活性材料层用浆料以形成活性材料层，然后，在所述活性材料层上施涂绝缘层用浆料，将其干燥以形成绝缘层。在逐次施涂法的情况下，可以在形成绝缘层之前包括将活性材料层加压的步骤。
(厚度)
所述绝缘层的厚度优选为1μm以上且30μm以下，更优选为2μm以上且15μm以下。
[4]界面粘合剂比
如上所述，所述活性材料层和所述绝缘层包含粘合剂。本实施方式的特征之一在于其具有特定的界面粘合剂比。
界面粘合剂比由活性材料层与绝缘层之间的界面区域中存在的所述界面区域的每单位厚度的粘合剂量Bt2对活性材料层中存在的所述活性材料层的每单位厚度的粘合剂量Bt1的比率来给出。即，界面粘合剂比由下式给出：
界面粘合剂比＝Bt2/Bt1。
此处，活性材料层中所含的粘合剂指定为第一粘合剂Ba，绝缘层中所含的粘合剂指定为第二粘合剂Bb，活性材料层的厚度指定为Ta，且界面区域的厚度指定为Tb。在形成绝缘层时，绝缘层中所含的第二粘合剂Bb渗透到活性材料层中，使得第一粘合剂Ba和第二粘合剂Bb都存在于活性材料层中。类似地，第一粘合剂Ba和第二粘合剂Bb也都存在于界面区域中。因此，活性材料层中存在的所述活性材料层的每单位厚度的粘合剂量Bt1可以用(Ba+Bb)/Ta表示。类似地，界面区域中存在的所述界面区域的每单位厚度的粘合剂量Bt2可以由(Ba+Bb)/Tb表示。第一粘合剂没有规定粘合剂的类型，而是指活性材料层中包含的所有类型的粘合剂。因此，所述第一粘合剂可以由一种粘合剂组成或者可以由多种粘合剂组成。第二粘合剂同样如此。
在本实施方式中，界面粘合剂比为85％以上。为了进一步改善活性材料层与绝缘层之间的粘附性，第一粘合剂和第二粘合剂优选含有相同的成分，更优选为相同的粘合剂。
通过如上所述规定界面粘合剂比，可以确保活性材料层与绝缘层之间足够的粘附性。结果，即使在高温下或当向电池施加外力时，所述绝缘层也不易从活性材料层上剥离，并且能够抑制正极与负极之间短路。
活性材料层与绝缘层之间的“界面区域(以下称为BA)”可以通过使用通过用SEM(扫描电子显微镜)将得到的电极的截面进行拍照而得到的截面SEM图像来定义。具体地，首先，由截面SEM图像确定活性材料层与绝缘层之间的界面(以下称为BS)。界面区域BA被定义为以界面BS为中心在厚度方向上具有6μm的范围的区域。
在确定界面BS时，当活性材料层中包含的活性材料和绝缘层中包含的非导电粒子作为层被清楚地分离时，优选地基于是否存在活性材料，将包含活性材料的层确定为活性材料层，将不包含活性材料的层确定为绝缘层。因此，即使在绝缘层具有包含非导电粒子的第一层和不包含非导电粒子的第二层(粘合剂层)时，也能够正确地确定活性材料层与绝缘层之间的界面BS。
然而，特别是当绝缘层由单层构成时，取决于电极的制造方法，活性材料层中包含的活性材料和绝缘层中包含的非导电粒子被混合，界面BS可能不能被清楚地确定。在这种情况下，将其中混合有活性材料和非导电粒子的混合层的厚度方向上的中心位置确定为活性材料层和绝缘层之间的界面BS。
另一方面，粘合剂量(包括第一粘合剂和第二粘合剂两者的粘合剂量)可以通过结合了SEM和EDX(能量色散X射线光谱法)的截面SEM-EDX来测量。具体地，在通过线扫描在厚度方向上扫描电极的截面的同时，用电子束照射电极以提取从粘合剂中包含的各元素发射的特征X射线，获得了例如如图6所示的粘合剂量A从电极表面起沿厚度方向D的分布。然后，将获得的分布与上文确定的界面BS和界面区域BA相关联，并且通过积分计算界面区域BA中的粘合剂量A。通过将计算出的界面区域BA中的粘合剂量A除以界面区域BA的厚度，计算出界面区域BA中存在的所述界面区域BA的每单位厚度的粘合剂量。
此外，在图6所示的粘合剂分布图中，由截面SEM图像确定集电器表面C的位置，并且从活性材料层与绝缘层之间的界面区域BA的活性材料层侧的端部到集电器表面C的范围被定义为活性材料层。通过积分计算所定义的活性材料层中包含的粘合剂量A，并且将计算出的粘合剂量A除以活性材料层的厚度，由此计算出活性材料层中存在的所述活性材料层的每单位厚度的粘合剂量。
将如上所述计算出的界面区域BA的粘合剂量除以活性材料层的粘合剂量。由此，获得了界面区域BA中存在的所述界面区域BA的每单位厚度的粘合剂量对活性材料层中存在的所述活性材料层的每单位厚度的粘合剂量的比率，即界面粘合剂比。
本实施方式的电极的特征在于粘合剂量的比率，而不是粘合剂本身的量。因此，在计算粘合剂量时，通过SEM-EDX提取的元素不必一定是第一粘合剂和第二粘合剂中包含的所有元素，而可以是第一粘合剂中包含的至少一种元素和第二粘合剂中包含的至少一种元素。当第一粘合剂和第二粘合剂包含共同的元素时，可以仅提取两者共同的一种元素。
可以通过适当地改变形成绝缘层的条件(包括施涂绝缘层用浆料的条件)来调节界面粘合剂比。界面粘合剂比的调节将在下面描述。
与逐次施涂的情况一样，当将绝缘层用浆料施涂在干燥的活性材料层上时，绝缘层用浆料中包含的粘合剂渗透到作为多孔体的活性材料层的孔中。认为，直到绝缘层用浆料干燥如果更多的粘合剂渗透到活性材料层用浆料的孔中，则界面区域中的粘合剂量减少，结果，界面粘合剂比变小。
作为减少绝缘层用浆料的粘合剂渗透到活性材料层的孔中的方法，可以主要考虑两种方法。第一种方法是在活性材料层用浆料干燥之前施涂绝缘层用浆料的方法，即同时施涂。第二种方法是在活性材料层的表面上设置粘合剂层以防止绝缘层用浆料渗透到活性材料层的孔中的方法。通过第二种方法获得的绝缘层是具有上述包含非导电粒子的第一层和作为粘合剂层的第二层的绝缘层。
然而，在同时施涂时，存在绝缘层用浆料和活性材料层用浆料在干燥前彼此混合的问题，因此，重要的是抑制它们的混合。为了抑制它们的混合，可以考虑两种主要方法。第一种方法是增加绝缘层用浆料的固体含量比，第二种方法是增加绝缘层用浆料的粘度。
通常，干燥浆料的容易程度取决于浆料中溶剂的量，并且认为溶剂量越小，浆料干燥得越快。因此，通过增加绝缘层用浆料的固体含量比并降低溶剂比，直到绝缘层用浆料干燥的时间变短，并且能够减少绝缘层用浆料和活性材料层用浆料的混合。当浆料中包含的填料(绝缘层用浆料中的非导电粒子等)的质量为Mi，粘合剂的质量为Mb，溶剂的质量为Ms时，浆料的固体含量比由(Mi+Mb)/(Mi+Mb+Ms)给出。
为了进一步抑制混合，绝缘层用浆料的固体含量比优选大于50质量％。
此外，通过增加绝缘层用浆料的粘度，能够抑制混合。为了进一步抑制混合，绝缘层用浆料的粘度优选为4000mPa·s以上。然而，如果粘度太高，则难以形成具有均匀厚度的绝缘层并且难以在施涂期间处理浆料。因此，为了确保绝缘层厚度的均匀性并确保绝缘层用浆料的良好的施涂性，绝缘层用浆料的粘度优选为200,000mPa·s以下。此处，粘度是在25℃下以1/秒的剪切速率测量的粘度。
作为参考，截面SEM图像的示例在图6A和6B中示出，图6A和6B是通过将具有不同固体含量比和粘度的绝缘层用浆料同时施涂在活性材料层用浆料上而获得的电极的图像。图6A是同时施涂固体含量比为50质量％、粘度为20000mPa·s的绝缘层用浆料获得的电极的截面SEM图像，活性材料层与绝缘层的混合极小。图6B是通过同时施涂固体含量比为33质量％、粘度为2000mPa·s的绝缘层用浆料获得的电极的截面SEM图像，活性材料层和绝缘层大量混合。
[5]电解液
电解液包括(但不特别限于)在电池的工作电位下稳定的非水电解液。非水电解液的具体示例包括非质子有机溶剂，例如环状碳酸酯，如碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸t-二氟亚乙酯(t-DFEC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸亚乙烯基酯(VC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)；链碳酸酯，如碳酸烯丙基甲酯(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；脂肪族羧酸酯，如甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸乙酯；环酯，如γ-丁内酯(GBL)。所述非水电解液可以单独使用，也可以组合使用两种以上的混合物。此外，可以使用含硫环状化合物，如环丁砜、氟化环丁砜、丙烷磺内酯或丙烯磺内酯。
电解液中包含的支持盐的具体示例包括但不特别限于锂盐，如LiPF6、LiAsF6、LiAlCl4、LiClO4、LiBF4、LiSbF6、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、Li(CF3SO2)2、LiN(CF3SO2)2。所述支持盐可以单独使用，也可以组合使用两种以上。
[6]隔膜
当电池元件10在正极11和负极12之间包含隔膜13时，隔膜没有特别限制，并且由诸如聚丙烯、聚乙烯、氟类树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、纤维素等制成的多孔膜或无纺布，以及其中诸如二氧化硅、氧化铝、玻璃的无机物质附着或粘合至由上述材料制成的基材上的制品以及单独由上述材料加工为无纺布或布的制品可以用作隔膜。隔膜的厚度可以是任意的。然而，从高能量密度的观点来看，优选薄隔膜，并且厚度可以为例如10μm至30μm。
本发明不限于上述锂离子二次电池，并且能够应用于任何电池。然而，由于在许多情况下在高容量电池中经常发生热问题，因此本发明优选应用于高容量电池，特别是锂离子二次电池。
接下来，将描述用于制造图3中所示的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”而没有特别区分，但正极11和负极12仅在要使用的材料、形状等方面不同，并且以下将对正极11和负极12进行说明。
电极最终具有其中活性材料层111和绝缘层112依次层压在集电器110上的结构。通过包括在集电器110上形成活性材料层111的步骤和在活性材料层111上形成绝缘层112的步骤的方法来制造这种层压结构。此处，活性材料层111包含活性材料和第一粘合剂，绝缘层112包含非导电粒子和第二粘合剂。特别在本实施方式中，在形成绝缘层的步骤中，形成绝缘层使得界面粘合剂比为85％以上，所述界面粘合剂比为活性材料层和绝缘层之间的界面区域中存在的所述界面区域的每单位厚度的第一粘合剂和第二粘合剂的量对活性材料层中存在的所述活性材料层的每单位厚度的第一粘合剂和第二粘合剂的量的比率。
形成活性材料层111的步骤可以包括施涂包含活性材料、第一粘合剂和第一溶剂的活性材料层用浆料的步骤，以及干燥所施涂的活性材料层用浆料的步骤。形成绝缘层112的步骤可以包括施涂包含非导电粒子、第二粘合剂和第二溶剂的绝缘层用浆料的步骤，以及干燥所施涂的绝缘层用浆料的步骤。优选地，施涂活性材料层用浆料的步骤和施涂绝缘层用浆料的步骤依次进行，并且干燥活性材料层用浆料的步骤和干燥绝缘层用浆料的步骤同时进行。因此，在活性材料用浆料干燥之前，将绝缘层用浆料施涂至活性材料层用浆料上，然后将两者干燥，使得形成活性材料层111的步骤和形成绝缘层112的步骤能够同时进行。
从活性材料层和绝缘层之间的粘附性的观点来看，优选活性材料层用浆料和绝缘层用浆料具有相同的粘合剂主要成分、相同的溶剂主要成分或相同的上述两者的主要成分。当活性材料层用浆料和绝缘层用浆料的粘合剂的主要成分和溶剂的主要成分中的至少一者相同时，活性材料层和绝缘层之间的粘附性得到改善。
为了制造电极，例如，可以使用图7所示的制造设备。图7所示的制造设备包含支承辊201、模涂机210和干燥机203。
支承辊201在如下状态下旋转，其中长集电器110卷绕在支承辊201的外周表面上，由此在集电器110的后表面得到支撑的同时，集电器110在支承辊201的旋转方向上进给。模涂机210具有第一模头211和第二模头212，第一模头211和第二模头212相对于支承辊201的外周表面在支承辊201的径向方向和圆周方向上彼此间隔开。
第一模头211用于在集电器110的表面上施涂活性材料层111并且相对于集电器110的进给方向位于第二模头212的上游侧。宽度与活性材料层111的施涂宽度相对应的排出口211a在第一模头211的面对支撑辊201的尖端处开口。活性材料层用浆料从排出口211a排出。通过将活性材料的粒子和粘合剂(粘结剂)分散在溶剂中来准备活性材料层用浆料，并将其供给至第一模头211。
第二模头212用于在活性材料层111的表面上施涂绝缘层112，并且相对于集电器110的进给方向位于第一模头211的下游侧。宽度与绝缘层112的施涂宽度相对应的排出口212a在第二模头212的面对支承辊201的尖端处开口。绝缘层用浆料从排出口212a排出。通过将非导电粒子和粘合剂(粘结剂)分散在溶剂中来准备绝缘层用浆料，并将其供给至第二模头212。
溶剂用于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，能够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，并且所得层含有微量N-甲基-2-吡咯烷酮。
干燥机203用于从分别从第一模头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蒸发溶剂。通过蒸发溶剂干燥浆料，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7中所示的制造设备制造电极的工序。为了便于说明，将活性材料层用浆料和由其得到的活性材料层描述为“活性材料层111”而不加以区分。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，通过使用第一模头211将用溶剂制成浆料的活性材料层111间歇地施涂至在支承辊201上支撑并进给的长集电器110的表面上。结果，在集电器110的进给方向上活性材料层111的浆料被间隔地施涂至集电器110。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被施涂成矩形，所述矩形具有与集电器110的进给方向平行的纵向长度和沿与其垂直的方向的横向长度。
接下来，当施涂的活性材料层111的在集电器110的进给方向上的前端被进给至面对第二模头212的排出口212a的位置时，通过使用第二模头212将用溶剂制成浆料的绝缘层112间歇地施涂至活性材料层111。在活性材料层111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。通过用第二模头212间歇地施涂绝缘层112，绝缘层112被施涂成矩形，所述矩形具有与集电器110的进给方向平行的纵向长度和沿与其垂直的方向的横向长度。
在本实施方式中，第一模头211和第二模头212的排出口211a和212a具有相同的宽度(在与集电器110的进给方向垂直的方向上的尺寸)，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被进给至干燥机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。由此，活性材料层用浆料和绝缘层用浆料得以干燥。在蒸发溶剂之后，集电器110被进给至辊压机，在此活性材料层111和绝缘层112被压缩成形。由此，活性材料层111的形成与绝缘层112的形成同时进行。
最后，通过诸如冲压的适当方法将集电器110切割成所需形状。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。
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，使用如图7所示的模涂机210，所述模涂机210具备具有排出口211a和212a的两个模头211和212。然而，如图7A所示，活性材料层111和绝缘层112可以通过使用模涂机220施涂至集电器110，所述模涂机220具有单个模头221，所述模头221具有两个排出口221a和221b。
两个排出口221a和221b间隔地布置在支承辊201的旋转方向，即，集电器110的进给方向上。所述活性材料层用浆料由位于集电器110的进给方向上游侧的排出口221a施涂，所述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被间歇地施涂至集电器110的表面且绝缘层112被施涂至活性材料层111表面的结构。
作为模涂机的又一个实施方式，也可以使用图7B中所示的模涂机220。图7B所示的模涂机220具有第一支承辊201a和第二支承辊201b，并且第一模头231和第二模头232对应于它们中的每一个而布置。活性材料层111由位于集电器110的传送方向的上游侧的第一模头231施涂，绝缘层112由位于下游侧的第二模头232施涂。即使采用这样的构造，也能够获得活性材料层111被间歇地施涂至集电器110的表面且绝缘层112被施涂至活性材料层111的表面的结构。
当使用如图7B所示的具有多个支承辊201a和201b的模涂机220时，可以布置位于第一支承辊201a上游的第一传感器240a、位于第一支承辊201a与第二支承辊201b之间的第二传感器240b、和位于第二支承辊201b下游的第三传感器240c。这些传感器240a、240b和240c例如可以是膜厚度计，从而能够测量活性材料层111的厚度和绝缘层112的厚度。活性材料层111的厚度可以从第二传感器240b的测量结果与第一传感器240a的测量结果之间的差获得，绝缘层112的厚度可以从第三传感器240c获得的测量结果和第二传感器240b获得的测量结果之间的差获得。
作为膜厚度计，可以使用已知的膜厚度计，例如辐射(α射线、γ射线、X射线)膜厚度计和激光膜厚度计。膜厚度计理想地是非接触型的。另外，作为膜厚度计，可以使用反射型或透射型。
此外，在上述实施方式中，已经描述了将活性材料层111和绝缘层112施涂至集电器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。在集电器110的两个表面上都形成活性材料层111和绝缘层112之后，将集电器110进给至辊压机，在此活性材料层111和绝缘层112被压缩。
在上述实施方式中，已经针对电极及其制造方法描述了第一层是活性材料层，第二层是绝缘层的情况。然而，第一层和第二层的组合不受限制。
例如，第一层可以是高粘附活性材料层，其中粘合剂量与通常相比增加，第二层可以是高能量密度活性材料层。在这种层结构下，可以在抑制活性材料层从集电器脱落的同时，改善电池的能量密度。当第一层是导电材料量与通常相比增加的低电阻活性材料层，或者由导电材料和粘合剂制成的导电层，并且第二层是高能量密度活性材料层时，能够改善电池的能量密度和充电/放电输出密度。
此外，通过本发明获得的电池可以用于各种用途。下面描述一些示例。
[电池组]
可以组合多个电池以形成电池组。例如，所述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/或并联连接的构造。可以根据电池组的目标电压和容量适当地选择电池的串联数和并联数。
[车辆]
上述电池或其电池组可以用于车辆。可以使用电池或电池组的车辆的示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)，两轮车辆(自行车和三轮车))。注意，根据本实施方式的车辆不限于汽车，并且所述电池也可以是其它车辆、例如电气列车等移动体的各种电源。作为这类车辆的一个示例，图8示出了电动车辆的示意图。图8所示的电动车辆300具有电池组310，其被构造为通过将多个上述电池串联和并联连接来满足所需的电压和容量。
[蓄电装置]
上述电池或其电池组可以用于蓄电装置。使用二次电池或其电池组的蓄电装置的示例包括如下蓄电装置，其连接在向普通家庭供给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；以及用于大规模电力存储的蓄电装置，用于在由于诸如光伏发电的可再生能源引起的随时间变化大的电力输出进行稳定。在图9中示意性地示出了这种蓄电装置的一个示例。图9中所示的蓄电装置301具有电池组311，其被构造为通过将多个上述电池串联和并联连接来满足所需的电压和容量。
[其它]
此外，上述电池或其电池组可以用作移动装置(例如移动电话、笔记本电脑等)的电源。
[实施例]
<正极活性材料层用浆料的制备>
以90:5:5的质量比称取作为正极活性材料的锂镍复合氧化物(LiNi0.80Mn0.15Co0.05O2)、作为导电助剂的炭黑以及作为粘合剂(第一粘合剂)的聚偏二氟乙烯(PVdF)，使用N-甲基吡咯烷酮作为溶剂将其捏合，以获得正极活性材料层用浆料。
<绝缘层用浆料的制备>
以预定的质量比称取作为非导电粒子的氧化铝(住友化学公司制造的AKP-3000)和作为粘合剂(第二粘合剂)的聚偏二氟乙烯(PVdF)，并使用N-甲基吡咯烷酮作为溶剂将其捏合，以获得绝缘层用浆料。
<粘合剂浆料的制备>
使用N-甲基吡咯烷酮作为溶剂溶解作为粘合剂(第二粘合剂)的聚偏二氟乙烯(PVdF)以制备粘合剂浆料。粘合剂浆料中的粘合剂浓度为10重量％。
<正极的制备>
准备厚度为20μm的铝箔作为集电器。将正极活性材料层用浆料施涂在铝箔上，在正极活性材料层用浆料干燥之前，将绝缘层用浆料施涂在正极活性材料层用浆料上。使用对于一个支承辊具有两个模头的一辊二模头型模涂机来施涂正极活性材料层用浆料和绝缘层用浆料。将施涂的正极活性材料用浆料和绝缘层用浆料干燥并压制以制备正极。
此处，针对2种正极(实施例1、2)中的每一种制备了2至4个正极，其中改变了绝缘层用浆料的粘合剂浓度和制造工序。粘合剂浓度由Mb/(Mi+Mb)给出，其中Mi是绝缘层用浆料中包含的非导电粒子的质量，而Mb是粘合剂的质量。另外，作为实施例3，制备了两个正极，其中改变了正极活性材料层用浆料和绝缘层用浆料的施涂条件，并且在两层之间形成粘合剂层。在实施例3中，干燥所施涂的正极活性材料用浆料，然后施涂粘合剂浆料并干燥，并在其上进一步施涂绝缘层用浆料并干燥，最后将其整体加压以制备正极。此外，在实施例3中，施涂粘合剂浆料使得干燥后的厚度为1.5μm。作为比较例1，制备了用于正极活性材料用浆料和绝缘层用浆料的涂布条件不同的两个正极。在比较例1中，将施涂的正极活性材料用浆料干燥，然后施涂绝缘层用浆料并干燥，最后，整体进行加压，制备正极。
<评价>
对制得的实施例1至3和比较例1，确定界面粘合剂比。通过上述截面SEM-EDX确定界面粘合剂比。然而，由于第一粘合剂和第二粘合剂都使用了聚偏二氟乙烯，因此通过EDX仅提取氟，并且由氟的量确定界面粘合剂比。另外，对制得的实施例1至3和比较例1进行胶带剥离试验，以评价绝缘层的粘附性。胶带剥离试验如下进行。
在制备的正极中，准备处于加压成形前状态的电极，进行胶带剥离试验，计算剥离量。在胶带剥离试验中，将玻璃纸胶带切成20mm×30mm，将20mm×20mm的区域粘附至电极，并通过用手指按压来固定粘附的表面。当剥离胶带时，将未粘附至电极的20mm×10mm的区域用作提起边缘。利用提起边缘剥离胶带，并测量绝缘层的剥离量。剥离胶带时，将能够目视确认活性材料层的部分判断为绝缘层被剥离的部分，将绝缘层被剥离的部分的面积除以胶带的粘附面积(20mm×20mm)来计算剥离量(％)。
表1示出了实施例1至3和比较例1的主要制造条件、界面粘合剂比和剥离试验结果。另外，由于各实施例和比较例各自制备了2至4个，因此表1中通过分支数来区分。
[表1]
另外，图10示出了实施例1至3和比较例1中获得的界面粘合剂比与剥离量之间的关系。图10中所示的图是通过用三次多项式近似曲线将实施例1至3和比较例1中获得的结果进行近似而获得的图。
从表1和图10可以得出以下结论。
剥离量取决于界面粘合剂比，并且当界面粘合剂比高时，剥离量降低。特别地，当界面粘合剂比为85％以上时，剥离量极小。剥离量小意味着绝缘层对活性材料层的粘附性高。因此，通过将界面粘合剂比设定为85％以上，能够确保绝缘层对活性材料层的高粘附性，由此，能够抑制因绝缘层从活性材料层剥离而引起的活性材料层与绝缘层之间的短路。
上面已经详细描述了本发明。本说明书公开了在以下的其它示例性实施方式中描述的发明。然而，本说明书的公开内容不限于以下进一步的示例性实施方式。
[其它示例性实施方式1]
一种用作二次电池的正极和负极的电极，包含：
集电器；
活性材料层，形成在集电器的至少一个表面上，并包含活性材料和第一粘合剂；以及
绝缘层，形成在活性材料层的表面上，并包含非导电粒子和第二粘合剂，
其中，界面粘合剂比为85％以上，所述界面粘合剂比为所述活性材料层与所述绝缘层之间的界面区域中存在的所述界面区域的每单位厚度的粘合剂量对所述活性材料层中存在的所述活性材料层的每单位厚度的粘合剂量的比率。
[其它示例性实施方式2]
根据其它示例性实施方式1所述的电极，其中所述第一粘合剂和所述第二粘合剂包含相同的元素。
[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，其中所述第一粘合剂和所述第二粘合剂是相同的粘合剂。
[其它示例性实施方式4]
根据其它示例性实施方式2或3所述的电极，其中所述第一粘合剂和所述第二粘合剂包含氟。
[其它示例性实施方式5]
根据其它示例性实施方式4所述的电极，其中所述第一粘合剂和所述第二粘合剂是聚偏二氟乙烯。
[其它示例性实施方式6]
根据其它示例性实施方式1至5中任一项所述的电极，其中所述绝缘层具有包含所述非导电粒子的第一层和不包含所述非导电粒子的第二层，并且所述第二层设置在所述活性材料层与所述第一层之间。
[其它示例性实施方式7]
一种具有根据其它示例性实施方式1至6中任一项所述的电极作为正极和负极的二次电池，包含：
至少一个正极，
至少一个负极，
电解液，以及
将所述正极和所述负极与所述电解液一起封装的壳。
[其它示例性实施方式8]
一种制造用作二次电池的正极和负极的电极的方法，所述方法包括以下步骤：
形成包含活性材料和第一粘合剂的活性材料层，以及
形成包含非导电粒子和第二粘合剂的绝缘层，
其中，所述形成绝缘层的步骤形成所述绝缘层，使得界面粘合剂比为85％以上，所述界面粘合剂比为所述活性材料层与所述绝缘层之间的界面区域中存在的所述界面区域的每单位厚度的粘合剂量对所述活性材料层中存在的所述活性材料层的每单位厚度的粘合剂量的比率。
[其它示例性实施方式9]
根据其它示例性实施方式8所述的制造电极的方法，其中，所述形成活性材料层的步骤包括以下步骤：
施涂包含所述活性材料、所述第一粘合剂和第一溶剂的活性材料层用浆料，以及
干燥所施涂的活性材料层用浆料，且
其中所述形成绝缘层的步骤包括以下步骤：
施涂包含所述非导电粒子、所述第二粘合剂和第二溶剂的绝缘层用浆料，以及
干燥所施涂的绝缘层用浆料。
[其它示例性实施方式10]
根据其它示例性实施方式9所述的制造电极的方法，其中，依次进行所述施涂活性材料层的步骤和所述施涂绝缘层用浆料的步骤，并且
其中，同时进行所述干燥活性材料层用浆料的步骤和所述干燥绝缘层用浆料的步骤，由此同时进行所述形成活性材料层的步骤和所述形成绝缘层的步骤。
[其它示例性实施方式11]
根据其它示例性实施方式8至10中任一项所述的制造电极的方法，其中，所述第一粘合剂和所述第二粘合剂包含相同的元素。
[其它示例性实施方式12]
根据其它示例性实施方式11所述的制造电极的方法，其中，所述第一粘合剂和所述第二粘合剂是相同的粘合剂。
[其它示例性实施方式13]
根据其它示例性实施方式11或12所述的制造电极的方法，其中所述第一粘合剂和所述第二粘合剂包含氟。
[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，其中所述第一粘合剂和所述第二粘合剂为聚偏二氟乙烯。
[其它示例性实施方式15]
一种用于制造二次电池的方法，所述方法包括以下步骤：
通过根据其它示例性实施方式8至14中任一项所述的制造方法制造正极和负极，
将正极和负极布置为彼此面对以形成电池元件，并且
将所述电池元件与电解液一起封装在壳中。
本申请基于2018年3月12日提交的日本申请特愿2018-043757要求优先权，并且其全部公开内容并入本文。
尽管已经参考示例性实施方式和实施例描述了本发明，但是本发明不限于上述示例性实施方式和实施例。在本发明的范围内，可以将本领域技术人员能够理解的各种修改添加到本发明的构造和细节中。
工业适用性
根据本发明的电池能够用于例如任何需要电源的工业领域和涉及电能的输送、储存和供给的工业领域。具体地说，它可以用于移动装置如移动电话和笔记本电脑的电源；包括电动汽车、混合动力汽车、电动摩托车和电动辅助自行车等电动车辆，火车，卫星和潜艇等移动或运输介质的电源；诸如UPS的备用电源；以及用于储存由太阳能发电、风力发电等产生的电力的蓄电装置；等。
符号说明
10 电池元件
10a 正极极耳
10b 负极极耳
11 正极
12 负极
13 隔膜
21、22 壳构件
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

Claims (10)

1.一种用作二次电池的正极和负极的电极，包含：
集电器；
活性材料层，形成在所述集电器的至少一个表面上，并包含活性材料和第一粘合剂；以及
绝缘层，形成在所述活性材料层的表面上，并包含非导电粒子和第二粘合剂，
其中，界面粘合剂比为85％以上，所述界面粘合剂比为所述活性材料层与所述绝缘层之间的界面区域中存在的所述界面区域的每单位厚度的粘合剂质量对所述活性材料层中存在的所述活性材料层的每单位厚度的粘合剂质量的比率，
所述界面区域为以界面BS为中心在厚度方向上具有6μm的范围的区域，所述界面BS为由所述电极的截面的扫描电子显微镜图像确定的所述活性材料层与所述绝缘层之间的界面，
其中所述界面粘合剂比由Bt2/Bt1给出，其中Bt1为所述活性材料层的每单位厚度的所述第一粘合剂和所述第二粘合剂的质量，Bt2为所述界面区域中所述界面区域的每单位厚度的所述第一粘合剂和所述第二粘合剂的质量。
2.根据权利要求1所述的电极，其中所述第一粘合剂和所述第二粘合剂包含氟。
3.根据权利要求2所述的电极，其中所述第一粘合剂和所述第二粘合剂是聚偏二氟乙烯。
4.根据权利要求1所述的电极，其中，所述绝缘层具有包含所述非导电粒子的第一层和不包含所述非导电粒子的第二层，并且所述第二层设置在所述活性材料层与所述第一层之间。
5.一种具有根据权利要求1至4中任一项所述的电极作为正极和负极的二次电池，包含：
至少一个正极，
至少一个负极，
电解液，以及
将所述正极和所述负极与所述电解液一起封装的壳。
6.一种制造用作二次电池的正极和负极的电极的方法，所述方法包括以下步骤：
形成包含活性材料和第一粘合剂的活性材料层，以及
形成包含非导电粒子和第二粘合剂的绝缘层，
其中，所述形成绝缘层的步骤形成所述绝缘层使得界面粘合剂比为85％以上，所述界面粘合剂比为所述活性材料层与所述绝缘层之间的界面区域中存在的所述界面区域的每单位厚度的粘合剂质量对所述活性材料层中存在的所述活性材料层的每单位厚度的粘合剂质量的比率，
所述界面区域为以界面BS为中心在厚度方向上具有6μm的范围的区域，所述界面BS为由所述电极的截面的扫描电子显微镜图像确定的所述活性材料层与所述绝缘层之间的界面，
其中所述界面粘合剂比由Bt2/Bt1给出，其中Bt1为所述活性材料层的每单位厚度的所述第一粘合剂和所述第二粘合剂的质量，Bt2为所述界面区域中所述界面区域的每单位厚度的所述第一粘合剂和所述第二粘合剂的质量。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述形成活性材料层的步骤包括以下步骤：
施涂包含所述活性材料、所述第一粘合剂和第一溶剂的活性材料层用浆料，以及
干燥所施涂的活性材料层用浆料，且
其中所述形成绝缘层的步骤包括以下步骤：
施涂包含所述非导电粒子、所述第二粘合剂和第二溶剂的绝缘层用浆料，以及
干燥所施涂的绝缘层用浆料。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，依次进行所述施涂活性材料层用浆料的步骤和所述施涂绝缘层用浆料的步骤，并且
其中，同时进行所述干燥所施涂的活性材料层用浆料的步骤和所述干燥所施涂的绝缘层用浆料的步骤，由此同时进行所述形成活性材料层的步骤和所述形成绝缘层的步骤。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一粘合剂和所述第二粘合剂包含氟。
10.一种制造二次电池的方法，所述方法包括以下步骤：
通过根据权利要求6至9中任一项所述的方法来制造正极和负极，
将所述正极和所述负极布置为彼此面对以形成电池元件，并且
将所述电池元件与电解液一起封装在壳中。
CN201980018703.8A 2018-03-12 2019-02-07 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 Active CN111868971B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018043757 2018-03-12
JP2018-043757 2018-03-12
PCT/JP2019/004457 WO2019176393A1 (ja) 2018-03-12 2019-02-07 二次電池用電極、該電極を用いた二次電池およびそれらの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111868971A CN111868971A (zh) 2020-10-30
CN111868971B true CN111868971B (zh) 2023-07-25

Family

ID=67908096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980018703.8A Active CN111868971B (zh) 2018-03-12 2019-02-07 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

Country Status (4)

Country Link
US (1) US12021241B2 (zh)
JP (1) JP7156363B2 (zh)
CN (1) CN111868971B (zh)
WO (1) WO2019176393A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11831042B2 (en) * 2021-05-26 2023-11-28 Ford Global Technologies, Llc Multi-tab battery cells for improved performance

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1816922A (zh) * 2003-12-12 2006-08-09 松下电器产业株式会社 用于锂离子二次电池的电极,使用该电极的锂离子二次电池,和所述电池的制备方法
JP2010073339A (ja) * 2008-09-16 2010-04-02 Panasonic Corp 非水電解質二次電池およびその電極
CN104064705A (zh) * 2014-06-09 2014-09-24 东莞市魔方新能源科技有限公司 一种锂离子二次电池用复合隔膜、其制造方法及含该隔膜的电化学装置
CN104769754A (zh) * 2013-05-08 2015-07-08 株式会社Lg化学 包含绝缘层的电极结构体、其制造方法及包含所述电极结构体的电化学器件
WO2017204077A1 (ja) * 2016-05-25 2017-11-30 日本電気株式会社 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

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5882721A (en) * 1997-05-01 1999-03-16 Imra America Inc Process of manufacturing porous separator for electrochemical power supply
JP2002025620A (ja) 2000-07-12 2002-01-25 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2004327183A (ja) 2003-04-23 2004-11-18 Mitsubishi Electric Corp 電池及びその製造方法
KR101488850B1 (ko) 2007-08-21 2015-02-02 에이일이삼 시스템즈 인코포레이티드 전기화학전지용 분리막 및 이의 제조방법
JP2013161771A (ja) 2012-02-09 2013-08-19 Hitachi Ltd リチウムイオン二次電池及びその製造方法
KR101511732B1 (ko) 2012-04-10 2015-04-13 주식회사 엘지화학 다공성 코팅층이 형성된 전극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자
WO2015198519A1 (ja) 2014-06-26 2015-12-30 株式会社豊田自動織機 蓄電装置用電極、蓄電装置及び蓄電装置用電極の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1816922A (zh) * 2003-12-12 2006-08-09 松下电器产业株式会社 用于锂离子二次电池的电极,使用该电极的锂离子二次电池,和所述电池的制备方法
JP2010073339A (ja) * 2008-09-16 2010-04-02 Panasonic Corp 非水電解質二次電池およびその電極
CN104769754A (zh) * 2013-05-08 2015-07-08 株式会社Lg化学 包含绝缘层的电极结构体、其制造方法及包含所述电极结构体的电化学器件
CN104064705A (zh) * 2014-06-09 2014-09-24 东莞市魔方新能源科技有限公司 一种锂离子二次电池用复合隔膜、其制造方法及含该隔膜的电化学装置
WO2017204077A1 (ja) * 2016-05-25 2017-11-30 日本電気株式会社 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

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019176393A1 (ja) 2019-09-19
JPWO2019176393A1 (ja) 2021-02-18
US12021241B2 (en) 2024-06-25
CN111868971A (zh) 2020-10-30
US20210036330A1 (en) 2021-02-04
JP7156363B2 (ja) 2022-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110495024B (zh) 制造二次电池用电极的方法和制造二次电池的方法
US10910635B2 (en) Method for manufacturing electrode for secondary battery and method for manufacturing secondary battery
US20210408608A1 (en) Electrode assembly and manufacturing method therefor
US20200028199A1 (en) Secondary battery and method for manufacturing the same
US11233296B2 (en) Electrode assembly and manufacturing method therefor
US20230253566A1 (en) Electrode for battery, battery having electrode and method for manufacturing electrode and battery having electrode
EP3605713A1 (en) Lithium ion secondary battery
CN111386616B (zh) 制造二次电池用电极的方法和制造二次电池的方法
WO2018180372A1 (ja) 二次電池およびその製造方法
US20240047692A1 (en) Secondary battery and method for manufacturing the same
CN111868971B (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
JP6699351B2 (ja) 電極の製造方法および電極の検査方法

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