JP5145794B2 - 電極の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の製造方法にて製造される電極が適用可能な蓄電デバイスは正負極の電極の他に、それら電極の間の絶縁を担保するセパレータ、電解液、ケース、電極端子などから構成される。電極は集電体とその表面に形成された電極合材層とをもつ。
集電体は薄膜基材とその表面に形成された導電体層とをもつ。集電体はその表面に形成された電極合材層に対して電子を授受する部材であり、電極合材層を付着形成できる面積・電極形状を保持するために必要な強度・電流を流すために必要な断面積を確保することを条件にできるだけ体積が小さくなることが適用される蓄電デバイスの体積エネルギー密度向上の観点から望ましい。
電極合材層は電極活物質を含み、必要に応じて、導電材(カーボンブラックなどの炭素材料が例示できる)や結着材(カルボキシメチルセルロースなどセルロース誘導体やポリフッ化ビニリデンなどの高分子化合物が例示できる)を含む。電極合材層は電極活物質などを適正な液体に溶解乃至分散させた電極合材ペーストとして集電体上に塗布し、乾燥させることで形成される。詳しくは後述する。
電極は電極合材層形成工程と電解重合工程とを有する。
電極合材層形成工程は粉末状の電極活物質、結着材、導電材等を水やNメチルピロリドン等の溶媒中で混合・分散した後、上述の集電体の表面に塗布・乾燥することで形成する。ここで、電極合材層の内部には溶媒の乾燥に伴い空隙が生じることになり、それら空隙のうちの一部乃至全部は外部に連通する。ここで、電極合材層はプレスなどにより圧縮することによって空隙の体積を減少させて嵩密度を大きくすることもできる。上記結着材としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、EPDM、SBR、NBR、フッ素ゴム等が例示できる。また導電材としては、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素粉末が例示できる。
電解重合工程は高分子活物質単量体を含む高分子活物質単量体含有溶液を電極合材層中の空隙に浸透させた状態で電位を印加する工程である。電解重合工程は高分子活物質単量体を溶解させた高分子活物質単量体含有溶液に電極を接触させた状態で電位を印加することで高分子活物質単量体を重合させ、この重合によって空隙内に高分子活物質が充填される。
薄膜基材としてのアルミニウム箔(厚み15μm、1N30、H材、日本製箔製)の表面をドライボックス中で研磨し、不動態皮膜を取り除いた後、大気に触れないようにしながら白金をスパッターコーティングして、表面に白金からなる導電体層を形成して集電体を製造した。
製造した集電体の表面にニッケル酸リチウム、ケッチェンブラック、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、カルボキシメチルセルロース(CMC)及びポリエチレンオキサイド(PEO)を水で分散した電極合材ペーストを塗布、乾燥した後、プレスして集電体の表面に電極合材層を形成した(電極合材層形成工程)。
化合物eは以下に示す方法にて合成した。
各実施例において採用した薄膜基材をそのまま集電体とした。
(2)正極形成
上記集電体の表面に、ニッケル酸リチウム、ケッチェンブラック、PTFE、CMC、PEOを水で分散した電極合材ペーストを上記集電体に塗布、乾燥した後、プレスし正極を作製し、本比較例の試験電極とした。
実施例1〜3及び比較例1〜3の電極の容量を測定した。正極としてそれぞれの試験電極を採用し、負極として金属リチウムを採用し、電解液として1molのLiBF4をエチレンカーボネート、エチルメチルカーボネートの混合溶液に溶解した溶液を採用し、セパレータとして微多孔性PEからなる薄膜を採用してコイン型電池を作成して、それぞれ各実施例及び比較例の試験電池とした。
Claims (4)
- アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金又はステンレスから形成される薄膜基材と、前記薄膜基材の表面に形成されている不動態被膜を除去すると共に前記表面に形成され且つ導電性材料を含む導電体層と、を有する集電体上に、外部に連通した空隙を内部にもち電極活物質を含む電極合材層を形成する工程と、
電池反応に寄与できるラジカルを有するラジカル高分子単量体を少なくとも含む高分子活物質単量体を含む溶液を前記電極合材層の前記空隙中に浸透させ且つ電位を印加することで前記高分子活物質単量体を電解重合させる重合工程とを有し、
前記導電性材料は白金、金、炭素材料、チタンカーバイド、チタンナイトライド、酸化亜鉛及び酸化チタンのうちの少なくとも1つからなることを特徴とする電極の製造方法。 - 前記集電体は、前記導電性材料から構成された導電性材料粉末を前記薄膜基材の表面に衝突させて前記導電体層を形成する工程により得られる請求項1又は2に記載の電極の製造方法。
- 前記薄膜基材と前記導電体層との間には、前記薄膜基材の表面から前記導電性材料が内部に拡散して形成された接合層を有する請求項1〜3のいずれかに記載の電極の製造方法。
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