CN1235298C - 多层电极构造体、用其的电池、双层电容器及这些的制法 - Google Patents

多层电极构造体、用其的电池、双层电容器及这些的制法 Download PDF

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Abstract

一种粘附性良好，电阻低的多层电极构造体、电池和电气双层电容器，是接连集电材料配置的第1电极层和第1电极层上配置的第2电极层为不同物质组成或不同配合比形成的多层电极构造体，使用该多层电极构造体的电池以及电气双层电容器。

Description

多层电极构造体、用其的电池、双层电容器及这些的制法
技术领域
本发明涉及一种多层电极构造体，使用它的电池或电气双层电容器的制造方法。
背景技术
迄今，制造电极构造体时，都在集电材料面上涂布包括电极材料、粉状导电物质、粘合剂和溶剂的混合物，附着一层电极层制成电极构造体。
<一>本发明是以制造具有多层电极层的多层电极构造体为目的。
<二>本发明是以获得附着性良好的多层电极构造体为目的。
<三>本发明是以获得电阻低的多层电极构造体为目的。
<四>本发明是以获得具有附着性良好并且电阻低的多层电极构造体的电池或电气双层电容器为目的。
发明内容
本发明的一种多层电极构造体，是一种在集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质构成的粘合剂和电极材料的电极层的多层电极构造体，其特征是接连集电材料配置的第1电极层和配置于第1电极层上的第2电极层是由不同的物质组成或不同的配合比形成；或者
一种多层电极构造体，是在集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质组成的粘合剂和电极材料的电极层的多层电极构造体，其特征是接连集电材料配置的第1电极层粘合剂的浓度比第1电极层上配置的第2电极层粘合剂的浓度相比大，粘合力强；或者
一种多层电极构造体，是在集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质组成的粘合剂和电极材料及粉状导电物质的电极层的多层电极构造体，其特征是接连集电材料配置的第1电极层与在第1电极层上配置的第2电极层相比，前者所用的粉状导电物质的浓度大，所以导电率高；或者
一种多层电极构造体，其特征是上述多层电极构造体中，至少一层电极层的电极材料用离子导电性聚合物覆盖；或者
一种多层电极构造体，其特征是上述多层电极构造体中，第1电极层以外的至少一层电极层的高分子粘合剂使用容易原纤化的粘合剂聚合物；或者
一种电池，是将集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质组成的粘合剂和电极材料及粉状导电物质的电极层的多层电极构造体作为电极并且在电极间配置电解质的电池，其特征是接连集电材料配置的第1电极层与在第1电极层上配置的第2电极层相比，前者所用的粘合剂的浓度和粉状导电物质的浓度大，因此前者的粘合剂的粘合力强并且导电率高；或者
一种电池，其特征是在接连电解质的电极层上使用的粘合剂跟电解质相同的聚合物或跟电解质亲和性高的粘合剂聚合物，所述聚合物为由溶解至少锂盐的聚合物构成；或者
一种电气双层电容器，是将集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质组成的粘合剂和电极材料及粉状导电物质的电极层的多层电极构造体作为电极并且在电极间配置电解质的电气双层电容器，其特征是接连集电材料配置的第1电极层粘合剂与在第1电极层上配置的第2电极层相比，前者所用的粘合剂的浓度和粉状导电物质的浓度大，因此前者的粘合剂的粘合力强并且导电率高；或者
一种电气双层电容器，其特征是在接连电解质的电极层上使用的粘合剂为跟电解质相同的聚合物或跟电解质亲和性高的粘合剂聚合物，所述聚合物由溶解至少锂盐的聚合物构成；或者
一种多层电极构造体的制造方法，是在集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质组成的粘合剂和电极材料的电极层的多层电极构造体制造方法，其特征是集电材料上涂布包括高分子粘合剂、电极物质和溶剂的混合物并干燥形成第1电极层，在第1电极层上涂布包括高分子粘合剂、电极物质和溶剂的混合物并干燥形成第2电极层，构成在第1电极层上叠层第2电极层，在调制所述混合物时，通过使形成第1电极层的混合物中的高分子粘合剂的浓度比形成第2电极层的混合物中的高分子粘合剂的浓度高，使得第1电极层的结合力比第2电极层的结合力强；或者
一种多层电极构造体的制造方法，是在集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质组成的粘合剂和电极材料及粉状导电物质的电极层的多层电极构造体制造方法，其特征是集电材料上涂布包括高分子粘合剂、电极物质、溶剂和粉状导电物质的混合物并干燥形成第1电极层，在第1电极层上涂布包括高分子粘合剂、电极物质、溶剂和粉状导电物质的混合物并干燥形成第2电极层，构成在第1电极层上叠层第2电极层，在调制所述混合物时，通过使形成第1电极层的混合物中的粉状导电物质的浓度比形成第2电极层的混合物中的粉状导电物质的浓度高，使得第1电极层的导电率比第2电极层的导电率变成高导电率；或者
一种多层电极构造体的制造方法，其特征是在第2电极层上涂布由粘合剂、电极物质和溶剂混合后的混合物，干燥后制成第3电极层，并构成在第2电极上叠层第3电极层，所述粘合剂为跟电解质相同的聚合物或跟电解质亲和性高的粘合剂聚合物，所述聚合物由溶解至少锂盐的聚合物构成；或者
一种多层电极构造体的制造方法，其特征是上述多层电极构造体的制造方法中，至少一层电极层的电极材料用离子导电性聚合物覆盖；或者
一种多层电极构造体的制造方法，其特征是上述多层电极构造体的制造方法中，第1电极层以外的至少一层电极层的高分子粘合剂使用容易原纤化的粘合剂聚合物；或者
一种多层电极构造体的制造方法，其特征是第1电极层含有支持电解盐的物质；或者
一种电池制造方法，是将在集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质组成的粘合剂和电极材料及粉状导电物质的电极层的多层电极构造体作为电极并且在电极间配置电解质的电池制造方法，其特征是在集电材料上涂布包括高分子粘合剂、电极物质、溶剂和粉状导电物质的混合物并干燥形成第1电极层，在第1电极层上涂布包括高分子粘合剂、电极物质、溶剂和粉状导电物质的混合物并干燥形成第2电极层，构成在第1电极层上叠层第2电极层，在调制所述混合物时，通过使形成第1电极层的混合物中的高分子粘合剂的浓度比形成第2电极层的混合物中的高分子粘合剂的浓度高，使得第1电极层的结合力比第2电极层的结合力强，在调制所述混合物时，通过使形成第1电极层的混合物中的粉状导电物质的浓度比形成第2电极层的混合物中的粉状导电物质的浓度高，使得第1电极层的导电率比第2电极层的导电率变成高导电率；或者
一种电气双层电容器制造方法，是将在集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质组成的粘合剂和电极材料及粉状导电物质的电极层的多层电极构造体作为电极并且在电极间配置电解质的电气双层电容器制造方法，其特征是集电材料上涂布包括高分子粘合剂、电极物质、溶剂和粉状导电物质的混合物并干燥后形成第1电极层，在第1电极层上涂布包括高分子粘合剂、电极物质、溶剂和粉状导电物质的混合物并干燥后形成第2电极层，构成在第1电极层上叠层第2电极层，在调制所述混合物时，通过使形成第1电极层的混合物中的高分子粘合剂的浓度比形成第2电极层的混合物中的高分子粘合剂的浓度高，使得第1电极层的结合力比第2电极层的结合力强，在调制所述混合物时，通过使形成第1电极层的混合物中的粉状导电物质的浓度比形成第2电极层的混合物中的粉状导电物质的浓度高，使得第1电极层的导电率比第2电极层的导电率变成高导电率。
附图说明
图1是表示各种多层电极构造体构造的图。
图2是表示另一个多层电极构造体构造的图。
图3是电极构造体的制造示意图。
图4是热风加热装置的示意图。
图5是红外线照射装置的示意图。
图6是热风和红外线使混合物干燥的说明图。
图7表示电池构造的图。
图8表示电气双层电容器构造的图。
图9表示剥离强度层面的图。
图10覆盖离子导电性聚合物的说明图。
图11是挤压滑动搅拌装置的说明图。
图12是密封装置的说明图。
具体实施方式
以下，用附图说明本发明的实施例。
《一》多层电极构造体
多层电极构造体使用在将电解质介于电极间的电气构件电极中。电气部件是电池的情况下，多层电极构造体可与电解质的离子之间进行电交接。电气部件是电气双层电容器的情况下，多层电极构造体是在表面积大的高表面积材料与电解质之间形成电气双层电容器的。
图1表示几个多层电极构造体的例子。图1(A)是用作电池正电极使用的，是集电材料13表面上附着由作为电极材料11的粉状电极活性物质、粉状导电物质14和粘合剂17(即，粘合剂、结合剂)构成电极层18的电极构造体1。电极层18成为多层，附图中由第1电极层181和第2电极层182构成，第1电极层181比第2电极层182增加了粉状导电物质14和粘合剂17的浓度。作为粉状电极活性物质，例如使用LiCoO2。图1(B)是已用离子导电性聚合物12覆盖着图1(A)的电极材料11的电极构造体。离子导电性聚合物12虽然也具有粘合剂的功能，但是在第1电极层181上，为了提高粘结性，混合有粘合剂17。第1电极层181比第2电极层182增加了粉状导电物质14的浓度。图1(C)是用作电池的负电极的，是集电材料13的表面上附着由作为电极材料11的粉状电极活性物质和粘合剂17构成的电极层18的电极构造体1。作为粉状电极活性物质，例如使用石墨粉末。第1电极层181比第2电极层182增加了粘合剂17的浓度。图1(D)是用离子导电性聚合物12覆盖图1(C)的电极材料的电极构造体。离子导电性聚合物12虽然也具有粘合剂的功能，但是在第1电极层181上，为了提高粘结性，混合了粘合剂17。图1(E)是用作电气双层电容器的电极构造体，是集电材料13的表面上附着由作为电极材料11的高表面积材料和粘合剂17构成的电极层18的电极构造体1。作为高表面积材料，例如使用活性碳。第1电极层181比第2电极层182增加了粘合剂17的浓度。图1(F)是用离子导电性聚合物12覆盖图1(E)的粉状活性炭的电极构造体。离子导电性聚合物12虽然也具有粘合剂的功能，但是在第1电极层181上，为了提高粘结性，混合了粘合剂17。另外，用离子导电性聚合物覆盖的电极材料以后再详细叙述。
《二》多层电极
多层电极是不同特性多层重叠的。使特性不同的方法有多种，除图1(A)～(F)以外，改变配合物质的配合比或种类。
图2(A)～(B)是使用粉状电极活性物质作为电极材料，并将以离子导电性聚合物12覆盖粉状电极活性物质的和不覆盖的电极构造体用于第1电极层和第2电极层的例子。图2(C)～(D)是使用活性炭作为电极材料，并将以离子导电性聚合物12覆盖活性炭的和不覆盖的电极构造体用于第1电极层和第2电极层的例子。
并且，在第2电极层上作为粘合剂，如使用原纤化容易的粘合剂聚合物，就可以用少量粘合剂结合电极材料或粉状导电物质。但是，原纤化容易的粘合剂聚合物跟集电材料结合力弱，因而使用于第1电极层以外。
并且，要是电极层中含有支持电解盐，Li离子密度将提高，Li离子的传递速度会加快。特别是，若进入第1电极层，则第1电极层Li离子的移动容易传递到第2电极层去。
并且，把多层电极构造体使用于电池或电气双层电容器等上时，在接连电解质的电极层中，可以使用跟该电解质相同的聚合物或亲和性高的粘合剂聚合物。例如，第2电极层上配置第3电极层，在第3电极层上也可以使用跟电解质相同的聚合物或亲和性高的粘合剂聚合物。
并且，或者使用牢固粘结集电材料的粘合剂聚合物、或者改变每个层中粉状导电物质的种类、或者改变粉状电极活性物质的平均粒径、或者使用离子导电性的粘合剂聚合物、或者使用作为电解质使用的离子导电性聚合物，用以上各种方法都可以改变多层的特性。
《三》多层电极构造体制造方法
图3表示多层电极构造体制造方法的例子。多层电极构造体1是用混合器3混合电极材料11、粉状导电物质14、粘合剂17和溶剂19，使其变成泥浆成为混合物31。将混合物31薄薄地涂布到集电材料13的表面上。涂布的装置有刮刀敷料器等。从涂布后的混合物中蒸发溶剂，使之干燥，作为第1电极层181附着于集电材料13而制成。在这里，蒸发溶剂使其干燥之际，利用热风加热装置或红外线照射装置对集电材料上的混合物31吹热风或照射红外线。接着，在第1电极层181上同样形成第2电极层182。另外，形成第2电极层时，也可以在第1电极层干燥处理之前进行。
热风加热装置6，例如图4的样子，用传送带63把由在集电材料13上涂布了电极层18构成的电极构造体移动到筐体62内，从热风吹出口61向电极层18吹出热风65，使电极层18里含有的溶剂蒸发。热风通过筐体的出口64向外部移送溶剂。
红外线照射装置5，例如图5的样子，用传送带58把在集电材料13涂布了电极层18移动到筐体54内，照射由红外线发生器51发生的红外线52。在筐体54与红外线发生器51之间配置透射红外线的红外线透射隔壁53。并且，在因蒸发的气体种类或浓度等对红外线发生器51不会发生问题时，就不用配置红外线透射隔壁53。从电极层18蒸发出的溶剂19，用红外线透射隔壁53跟红外线发生器51隔断。筐体54内充满的溶剂19浓度一升高到平衡浓度，就限制蒸发，因此用风扇56从筐体54内向溶剂回收器55吸引，进行回收。此时，为了使筐体54内的气压跟外面气压平衡，向筐体54内供应外气57，可是该外气57通过送风不是用于蒸发溶剂19，而是在打破溶剂浓度平衡的程度就可以。流速也取决于筐体54的大小，因而例如0.5m/分以下就行。另外，集电材料13的两面都涂布电极层18时，可以从电极构造体1的两面照射红外线。
红外线包括从接近可见光的近红外线到中红外线进而直至接近电波的远红外线，然而若不是由空气的热传播加热混合物，而是可以几乎不通过空气相距遥远地加热混合物，也可以使用任何的红外线。由于远红外线比近红外线透过混合物内部的比率高，所以能够加热内部。
作为蒸发溶剂19并使混合物31干燥的方法如果使用红外线，混合物31干燥起来的电极层18跟电极材料11良好附着，而且，电极层18的电阻会降低。图6强调地表示使覆盖于集电材料13的混合物中溶剂19蒸发时的混合物31内状态。
图6(A)的情况下，可以认为溶剂蒸发的机理如下。首先，热风65冲撞混合物表面，混合物31表面附近受热风迅速变暖，使表面附近的溶剂活跃蒸发，同时随热风65飞去。因此，表面附近的溶剂迅速蒸发，混合物内部或集电材料附近的溶剂向表面附近移动，使其补充。此时，溶剂中混合着的粘合剂或粉状导电物质跟溶剂一起向混合物31的表面附近运动。其结果，混合物的集电材料侧的粘合剂或粉状导电物质浓度变薄。
对此，在本发明图6(B)的情况下，可以认为溶剂蒸发的机理如下。首先，向混合物表面照射红外线52，红外线52透入到混合物内部，加热整个混合物。与此同时，由于没有吹出热风，所以溶剂徐徐从混合物表面蒸发。因此，粘合剂、粉状导电物质14的浓度全体变得均匀起来。其结果，混合物31干燥起来的电极层中，因为集电材料附近的粘合剂浓度不变薄，使电极层跟集电材料13附着良好。并且，集电材料附近的粉状导电物质浓度也不变薄，因而电极层的整个电阻(阻抗)降低。利用这种红外线的效果，在多层整个厚度厚时是特别有效的。
《四》集电材料
集电材料13只要是容易导电的物质就行，根据电气部件选择形状和材料，作为一例，把铝、铜等导电物质形成板状、箔或网状。在板状体或箔的集电材料情况下，根据电气部件的构造使用单面或两面。
紧贴集电材料13的电极层18，可以压紧到集电材料上使其更靠紧。为了使之紧贴，例如，用图12的这种贴紧装置4来进行。把由涂布混合物后的集电材料构成的电极构造体1夹到压力滚筒41之间，通过用压力装置43给倒转滚筒42施加压力使其旋转，就能够把电极层紧贴到集电材料上。
《五》电池
电池是将图1(A)或图1(B)的多层电极构造体作为正电极，将图1(C)或图1(D)的多层电极构造体作为负电极，形成其间配置电解物质的结构。图7表示将图1(B)的多层电极构造体作为正电极和将图1(D)的多层电极构造体作为负电极的电池例子。图7(A)是电解物质为电解液16的情况，电极间配置有隔板15。图7(B)表示电解物质为固体的离子导电性聚合物12的情况。隔板15是为了分开一对多层电极构造体1而配置，即使电解物质是固体等，也可根据需要加以使用。
《六》电气双层电容器
电气双层电容器是将图1(E)的多层电极构造体作为一对电极，或将图1(F)的多层电极构造体作为一对电极，形成其间配置电解物质的构成。以图8(A)示出采用图1(E)的多层电极构造体的电气双层电容器，以图8(B)示出采用图1(F)的多层电极构造体的电气双层电容器。图8(A)是电解物质为电解液16的情况，电极间配置有隔板15。图8(B)表示电解物质为固体的离子导电性聚合物12的情况。隔板15是为了分开一对多层电极构造体1而配置，即使电解物质是固体等，也可根据需要加以使用。
以下，说明多层电极构造体的实施例。
《一》多层电极构造体试料的制造
对4种多层电极构造体的试料1～4，用热风加热和红外线加热的二种加热方法使其干燥，测定其剥离强度和阻抗。各试料的多层电极材料、粉状导电物质、粘合剂、溶剂的材料以及比例都在表1里表示出来。试料的测定测出剥离强度和阻抗。表2里示出其结果。
                                             表1
  试料   电极物质组成(重量份)
  电极层   电极材料   粉状导电物质(碳黑)   粘合剂   电极厚度   溶剂(重量份)
  聚合物A1   聚四氟乙烯   PVDF
  1   第1   (活性炭)18   2   0.8   75   NMP(30)
  第2   (活性炭)18   2   0.6   250   NMP(34)
  2   第1   (活性炭)18   2   1.2   75   NMP(30)
  第2   (活性炭)18   2   0.8   0.24   250   NMP(34)
  3   第1   (活性炭)20   1   50   NMP(30)
  第2   (活性炭)20   0.5   250   NMP(34)
  4   第1   (LiCoO2)91   6   8   20   NMP(30)
  第2   (LiCoO2)91   6   3   60   NEK(20)+NMP(10)
  比较例1   第1   (活性炭)18   2   0.8   0.24   330   NMP(34)
  比较例2   第1   (LiCoO2)91   6   3   80   NEK(20)+NMP(10)
                                           表2
  试料   红外线加热   红外线加热
  干燥强度   剥离强度   阻抗   剥离强度   阻抗
  1   30V、1hr   a   0.1   b   0.5
  2   30V、1hr   a   0.15   b   0.7
  3   30V、1hr   a   0.7   b   6
  4   30V、1hr   a   0.9   b   2.3
  比较例1   30V、1hr   b   0.2   c   1.2
  比较例2   30V、1hr   b   2   c   6
热风加热装置使热风从热风吹出口吹向混合物的表面。热风被控制在大约80～200℃的温度下，约15～25m/分的流速。
红外线照射装置使用远红外线陶瓷板加热器PH-100、iPH100C(坂口电热株式会社制造)全部试料的红外线干燥条件是30V，1小时。
试料1是电容器用电极，第1电极层在作为电极材料原来酚醛的活性炭(关西化学(株)制造)中作为粉状导电物质添加碳黑，利用混合器进行干式混合。而后，作为粘合剂添加聚合物Al进行混合。进而，作为溶剂加上NMP(N甲基吡咯烷酮)进行混合。混合以后，用刮刀敷料器涂布到集电体上。用红外线或热风干燥试料。电极厚度为75μm。第2电极层，减少聚合物Al的比例，增加稀释溶剂的比例，在第1电极层上边大致用同样的方法形成。电极厚度为250μm。
试料2跟试料1大致同样制造，试料2的第2电极层，作为粘合剂加入聚合物Al并添加聚四氟乙烯。聚四氟乙烯是原纤化容易的聚合物。
试料3是电容器用电极，跟试料1或试料2大致同样制造，试料3的多层电极，第1电极层和第2电极层哪一层也不添加碳黑。并且，第1电极层添加聚合物Al作为粘合剂，第2电极层添加聚四氟乙烯。另外，聚合物Al是离子导电性聚合物原料，如表3所示。
表3
离子导电性聚合物原料(Al)San Nics
  物质名称   混合比(重量部分)
  三官能团(丙二醇·乙二醇)无序共聚物Sannics FA-103(PO/EO＝2/8，Mw＝3.282，三洋化成工业(株)制造) 8.36
  二官能团多元醇的1，4-丁二醇   0.34
  乙撑氰醇   1.27
  反应催化剂NC-IM(三共Airproductz(株)制造)   0.03
  合计   10
试料4是电池正电极用的电极构造体，第1电极层和第2电极层的哪一层都使用LiCoO2作为电极材料并使用碳黑作为粉状导电物质。第1电极层添加聚合物Al作为粘合剂，第2电极层添加PVDF。另外，PVDF(聚偏二氟乙烯)是原纤化容易的聚合物。作为溶剂，1第1电极层使用NMP(N甲基吡咯烷酮)，第2电极层使用NMP(N甲基吡咯烷酮)和MEK(丁酮)。
表1的比较例1是省去试料2的第1电极层，加厚第2电极层制成一层的例子，表1的比较例2是省去试料4的第1电极层，加厚第2电极层制成一层的例子。比较例1的情况，如表2所示，与试料2比较，无论用红外线加热还是用热风加热，剥离强度都小，并且，阻抗将增大。比较例2的情况，如表2所示，与试料4比较，无论用红外线加热还是用热风加热，剥离强度都小，并且，阻抗将增大。这样，在多层电极构造体中，可以获得既剥离强度又阻抗都比单层优良的特性。
《二》层电极构造体的试料测定结果
剥离强度的测定方法是：把纤维带粘贴到集电材料表面制成的电极层上，采用撕下来的办法，电极层粘附于纤维带从集电材料剥离。按照该剥离量就可以给剥离强度分等级。图9显示电极层粘附于纤维带上的状态(从照片发生的图)。图9(A)是描绘电极层的上层部分仅仅薄薄剥去一部的状态图(黑色部分为电极层剥去部分)，并作为等级a。图9(B)是描绘从电极层中层部分薄薄剥去的状态图(黑色部分为电极层剥去部分)，并作为等级b。图9(C)是描绘电极层从集电材料上完全剥离的状态图(黑色部分为电极层剥去部分)，并作为等级c。
阻抗测定法是：将集电体上形成的电极夹到直径2cm、厚度5mm的铜板间，从上下加4.5kg/cm2压力压紧，利用阻抗分析器，测定交流10K Hz的电阻值。
如果用同一试料批号对比红外线加热和热风加热的试料，无论哪一种试料，用红外线照射，剥离强度也全部是等级a，用温风加热全部是等级b，红外线照射一方具有1级上的剥离强度。并且，阻抗也是用红外线照射的一方阻抗小，特别，显示试料2用红外线照射一方，阻抗值小2个数量级。
以下，说明有关用离子导电性聚合物覆盖的电极材料。
《一》用离子导电性聚合物覆盖电极层
图1中，粉状电极活性物质11具有如LiCoO2那样由结合粒构成粒子的形状，并显示用离子导电性聚合物12覆盖的过程。所谓覆盖，就是在离子导电性聚合物12与粉状电极活性物质11整个表面之间处于接连着的状态使离子能够充分移动，离子导电性聚合物12覆盖在粉状电极活性物质11的表面，用离子导电性聚合物12掩盖。粉状电极活性物质11虽然粒子变成越细越有活性，可是因为用离子导电性聚合物12覆盖会抑制活性并成为稳定。如果覆盖的离子导电性聚合物12的厚度厚的话，导电率将降低，集电效率就会恶化，因而形成得薄些就好。另外，有关用离子导电性聚合物覆盖的电极构造体的发明，在本申请人在先申请的发明(特愿平11-262501号、特愿平11-262502号)中已有记载。
另外，所谓粉状电极活性物质11、粉状导电物质14等的粉状是指细小粒状物质。又叫做集聚许多物质的集合状态。按照场合，也称为细小粒状物质许多集合的状态。
《二》粉状电极活性物质
粉状电极活性物质可以使用离子可插入脱离的材料或π共轭导电性高分子材料等。例如，作为非水电解液电池的正电极使用的电极活性物质虽然没有特别限定，但是在可充电电池的情况下，可以使用锂离子可插入脱离的硫族化合物或含有锂的复合硫族化合物。
作为上述硫族化合物，可以举出FeS2、TiS2、MoS2、V2O5、V6O13、MnO2等。作为含有上述锂的复合硫族化合物，可以举出用LiCoO2、LixNiyM1-yO2(其中，M表示从过渡金属或Al中选择的至少一种以上的金属元素，最好表示从Co、Mn、Ti、Cr、V、Al中选择的至少一种以上的金属元素，而且是0.05≤x≤1.10、0.5≤y≤1.0)表示的锂复合氧化物、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4。这些是把锂、钴、镍、锰等的氧化物、盐类、或氢氧化物等作为初始原料，根据组成混合这些初始原料，在氧气氛下600℃～1000℃的温度范围内通过烧结而获得。
并且，作为水电解液电池的负电极使用的电极活性物质虽然没有特别限定，但是可以使用锂离子可插入脱离的材料，可以使用锂金属、锂合金(锂与铝、铅、铟等的合金)、碳质材料等。
并且，作为π共轭导电性高分子材料，可以举出聚乙炔类、聚苯胺类、聚吡咯类、聚噻吩类、聚-ρ(para)-苯撑类、聚咔唑类、聚氮烯类、硫磺聚合物类等。
特别，在非水电解液一次电池中，如果锂金属使用于负电极，就可获得大的电池容量。
并且，在非水电解液电池中，如果把可插入脱离锂的碳材料用于负电极，就可获得优良的循环寿命。作为碳材料虽然没有特别限定，但是可以举出热分解碳类、焦碳类(沥青焦碳、针状焦碳、石油焦碳等)、石墨类、玻璃状碳类、有机高分子化合物烧结体(在适当温度烧结酚醛树脂、呋喃树脂等碳化物)、碳纤维、活性炭等。
《三》粉状导电物质
粉状导电物质是提高电极构造体导电性的物质，虽然没有特别限定，但是可使用金属粉末、碳粉末等。特别，就碳粉末而言，碳黑等的热分解碳、以及其石墨化产品、人造和天然的鳞片状石墨粉、碳纤维及其石墨化产品等都适合。并且，也使用这些碳粉末的混合品。
《四》离子导电性聚合物
离子导电性聚合物能在0.1M(摩尔/1)以上浓度可以溶解以下举出的至少锂盐，而且，溶解了0.1M以上浓度锂盐的聚合物是在室温下显示10-8S(西门子)/cm电传导性的聚合物。另外，特别理想的是，离子导电性聚合物是至少溶解锂盐成0.8M～1.5M的浓度，并显示10-3S/cm～10-5S/cm电传导性。
所谓锂盐，使用将ClO4 -、CF3SO3 -、BF4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -、CF3CO2 -、(CF3SO3 -)2N-等作为阴离子的锂盐任一种以上。
离子导电性聚合物原料是从外部给予能量，通过聚合、交联等变成离子导电性聚合物，并且，其原料本身也是聚合物。所谓能量就是热、紫外线、光、电子射线等。
以下，说明用离子导电性聚合物覆盖电极材料的方法
《一》电极构造体的制造方法
用离子导电性聚合物覆盖电极材料的方法，如图10所示，使离子导电性聚合物和粉状电极活性物质相互挤压滑动。这时，规定离子导电性聚合物为微量，以离子导电性聚合物覆盖粉状电极活性物质粒子表面而没有空隙，并使粉状物质相互的间隙减少。
《二》挤压滑动
所谓挤压滑动是使离子导电性聚合物12和粉状物质11的混合物10一边相互挤压一边滑动(移动)的动作。对混合物加上外力，使混合物相互压紧，粒子旋转，如此重复而获得挤压滑动物。
《三》挤压滑动混匀装置
挤压滑动混匀装置，例如图11所示。把离子导电性聚合物12和粉状物质11的混合物10，或添加其化合物和溶剂等的混合物10装入容器21中，旋转主刀片22。容器21的底211与主刀片22的底面具有间隙，通过旋转主刀片22，一部分混合物10进入容器的底211与主刀片22之间，受挤压滑动并混匀。如此重复使离子导电性聚合物12覆盖到粉状物质上。挤压滑动混匀装置2的容器21内备有分散刀片23，高速旋转分散刀片23，分散挤压滑动后的混合物10。
《四》容器
容器21是挤压滑动混合物10并装入用于搅拌的混合物10的容器。容器21的底面具有一部分较低的低部2111，从低部2111沿着周边部分具有逐渐升高的倾斜。例如，中央部分低，沿周边具有上升的梯度。例如形成研钵状的底211，其低部2111的角度例如为120度。容器底211具有耐磨耗性，例如，使用SUS，并用钨或碳化物喷镀形成。另外，也可以在底面上形成多个这样的低部2111。
《五》主刀片
主刀片22是对容器21的底面共同发生作用，挤压滑动混合物并进行搅拌的。主刀片22，例如正如图11(B)的那样，将轴安装到对应于容器21的低部2111的位置，从低部2111沿容器的底向上曲折。主刀片22的刀刃数，如图(B)所示，从中央部分安装2片，也可以多于2片，10片以上也行，要由混合物的量或种类决定。
驱动主刀片的主轴221的主马达222的转速，挤压滑动时，是低速，例如为120RMP以下。
容器21的底面与主刀片22底面的间隙狭窄能进行混合物挤压滑动的程度，其间隙例如为15mm以下。该间隙距离取决于挤压滑动混匀装置2的容量、主刀片的形状等。
主刀片22的行进方向(挤压滑动方向)的面这样形成，使其对容器21底面的挤压角称为锐角。例如，如图11(C)的那样，主刀片22的剖面为倒台形的情况下，挤压角加工成3度～70度。并且，主刀片22的剖面，如图11(D)的那样，也可以是圆形、圆角形状等。主刀片的材料性质具有耐磨耗性，例如，使用SUS，并以钨或碳化物喷射形成。
同主刀片22的行进方向(挤压滑动方向)相反方向的面，对底面大致形成垂直，或钝角。因此，如果使主轴221倒转的话，就可以使混合物10集中到主轴221的周围。
另外，底面上若具有多个低部2111，则主刀片22的中心部也要配置在与其个数对应的低部位置。
《六》分散刀片
分散刀片23是分散用主刀片22挤压滑动的混合物10的。分散刀片23配置于能够分散混合物10的位置，以1000～4000转/分的高速旋转。通过高速旋转，使粉状物质11的粒子表面上包覆的离子导电性聚合物12或其原料，均匀地分散成全体粉状物质。
发明效果
本发明可获得如下效果。
《一》可以得到对集电材料粘附性良好的多层电极构造体。
《二》可以得到电阻低的多层电极构造体。
《三》可以得到粘附性良好并且电阻低的多层电极层的电池、电气双层电容器。

Claims (17)

1、一种多层电极构造体，是在集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质组成的粘合剂和电极材料的电极层的多层电极构造体，其特征是，
接连集电材料配置的第1电极层和配置于第1电极层上的第2电极层是由不同的物质组成或不同的配合比形成。
2、一种多层电极构造体，是在集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质组成的粘合剂和电极材料的电极层的多层电极构造体，其特征是，
与第1电极层上配置的第2电极层比接连集电材料配置的第1电极层的粘合剂的粘合力要强。
3、一种多层电极构造体，是在集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质组成的粘合剂和电极材料及粉状导电物质的电极层的多层电极构造体，其特征是，
与第1电极层上配置的第2电极层比接连集电材料配置的第1电极层的导电率要高。
4、根据权利要求1～3任一项所述的多层电极构造体，其特征是至少一层电极层的电极材料是用离子导电性聚合物覆盖的。
5、根据权利要求1～3任一项所述的多层电极构造体，其特征是上述第1电极层以外的至少一层电极层的高分子粘合剂使用原纤化容易的粘合剂聚合物。
6、一种电池，是将集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质组成的粘合剂和电极材料及粉状导电物质的电极层的多层电极构造体作为电极并且在电极间配置有电解质的电池，其特征是
接连集电材料配置的第1电极层比第1电极层上配置的第2电极层增加了粘合剂和粉状导电物质的浓度，使第1电极层比第2电极层的粘合力强，而且导电率高。
7、根据权利要求6所述的电池，其特征是在接连电解质的电极层中使用的粘合剂为跟电解质相同的聚合物或跟电解质亲和性高的粘合剂聚合物，所述聚合物由溶解至少锂盐的聚合物构成。
8、一种电气双层电容器，是将集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质组成的粘合剂和电极材料及粉状导电物质的电极层的多层电极构造体作为电极并且在电极间配置电解质的电气双层电容器，其特征是，
接连集电材料配置的第1电极层比第1电极层上配置的第2电极层增加了粘合剂和粉状导电物质的浓度，使第1电极层比第2电极层的粘合力强，而且导电率高。
9、根据权利要求8所述的电气双层电容器，其特征是在接连电解质的电极层中使用的粘合剂为跟电解质相同的聚合物或跟电解质亲和性高的粘合剂聚合物，所述聚合物由溶解至少锂盐的聚合物构成。
10、一种多层电极构造体制造方法，是在集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质组成的粘合剂和电极材料的电极层的多层电极构造体制造方法，其特征是，
集电材料上涂布包括高分子粘合剂、电极物质和溶剂的混合物，干燥后形成第1电极层；
第1电极层上涂布包括高分子粘合剂、电极物质和溶剂的混合物，干燥后形成第2电极层，并构成在第1电极层上叠层第2电极层；以及
在调制所述混合物时，通过使形成第1电极层的混合物中的高分子粘合剂的浓度比形成第2电极层的混合物中的高分子粘合剂的浓度高，使第1电极层的结合力比第2电极层的结合力强。
11、一种多层电极构造体的制造方法，是在集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质组成的粘合剂和电极材料及粉状导电物质的电极层的多层电极构造体制造方法，其特征是，
在集电材料上涂布包括高分子粘合剂、电极物质、溶剂和粉状导电物质的混合物，干燥后并形成第1电极层；
第1电极层上涂布包括高分子粘合剂、电极物质、溶剂和粉状导电物质的混合物，干燥后形成第2电极层，并构成在第1电极层上叠层第2电极层；以及
在调制所述混合物时，通过使形成第1电极层的混合物中的粉状导电物质的浓度比形成第2电极层的混合物中的粉状导电物质的浓度高，使第1电极层的导电率比第2电极层的导电率成为高导电率。
12、根据权利要求10或11所述的多层电极构造体的制造方法，其特征是，
在第2电极层上涂布粘合剂、电极物质和溶剂混合后的混合物，干燥后制成第3电极层，并构成在第2电极层上叠层第3电极层，所述粘合剂为跟电解质相同的聚合物或跟电解质亲和性高的粘合剂聚合物，所述聚合物由溶解至少锂盐的聚合物构成。
13、根据权利要求10或11所述多层电极构造体的制造方法中，其特征是至少一层电极层的电极材料是用离子导电性聚合物覆盖。
14、根据权利要求10或11所述多层电极构造体的制造方法中，其特征是第1电极层以外的至少一层电极层的高分子粘合剂，使用原纤化容易的粘合剂聚合物。
15、根据权利要求10或11所述多层电极构造体的制造方法中，其特征是第1电极层含有支持电解盐的物质。
16、一种电池的制造方法，是将在集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质组成的粘合剂和电极材料及粉状导电物质的电极层的多层电极构造体作为电极并且在电极间配置电解质的电池制造方法，其特征是，
集电材料上涂布包括高分子粘合剂、电极物质、溶剂和粉状导电物质的混合物并干燥后形成第1电极层；
第1电极层上涂布包括高分子粘合剂、电极物质、溶剂和粉状导电物质的混合物，干燥后形成第2电极层，并构成在第1电极层上叠层第2电极层；以及
在调制所述混合物时，通过使形成第1电极层的混合物中的高分子粘合剂的浓度比形成第2电极层的混合物中的高分子粘合剂的浓度高，使得第1电极层的结合力比第2电极层的结合力强，和在调制所述混合物时，通过使形成第1电极层的混合物中的粉状导电物质的浓度比形成第2电极层的混合物中的粉状导电物质的浓度高，使得第1电极层的导电率比第2电极层的导电率成为高导电率。
17、一种电气双层电容器制造方法，是将在集电材料上多层叠层具有至少由高分子物质组成的粘合剂和电极材料及粉状导电物质的电极层的多层电极构造体作为电极并且在电极间配置电解质的电气双层电容器制造方法，其特征是
集电材料上涂布包括高分子粘合剂、电极物质、溶剂和粉状导电物质的混合物并干燥后形成第1电极层；
第1电极层上涂布包括高分子粘合剂、电极物质、溶剂和粉状导电物质的混合物，干燥后形成第2电极层，并构成在第1电极层上叠层第2电极层；以及
在调制所述混合物时，通过使形成第1电极层的混合物中的高分子粘合剂的浓度比形成第2电极层的混合物中的高分子粘合剂的浓度高，使得第1电极层的结合力比第2电极层的结合力强，和在调制所述混合物时，通过使形成第1电极层的混合物中的粉状导电物质的浓度比形成第2电极层的混合物中的粉状导电物质的浓度高，使得第1电极层的导电率比第2电极层的导电率变成高导电率。
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