JPH11288707A - 電気化学的不活性粒子を含有するプライマー材料および電池用電極ならびにそれらの製造方法 - Google Patents
電気化学的不活性粒子を含有するプライマー材料および電池用電極ならびにそれらの製造方法Info
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- JPH11288707A JPH11288707A JP10285365A JP28536598A JPH11288707A JP H11288707 A JPH11288707 A JP H11288707A JP 10285365 A JP10285365 A JP 10285365A JP 28536598 A JP28536598 A JP 28536598A JP H11288707 A JPH11288707 A JP H11288707A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電極集電体と電極マトリックス成分間の界面抵
抗を著しく減少させたプライマーを提供する。 【解決手段】電池における電極の集電基板上に塗布する
プライマー材料であって、当該プライマー材料は液媒体
と当該液媒体と混合される電気化学的不活性粒子とから
成り、前記電気化学的不活性粒子の少なくとも一つは、
前記プライマー材料が前記集電体に効果的に塗布された
後かつ前記液媒体が少なくとも部分的に乾燥した後の前
記液媒体の厚さより大きな粒径を有することを特徴とす
るプライマー材料。
抗を著しく減少させたプライマーを提供する。 【解決手段】電池における電極の集電基板上に塗布する
プライマー材料であって、当該プライマー材料は液媒体
と当該液媒体と混合される電気化学的不活性粒子とから
成り、前記電気化学的不活性粒子の少なくとも一つは、
前記プライマー材料が前記集電体に効果的に塗布された
後かつ前記液媒体が少なくとも部分的に乾燥した後の前
記液媒体の厚さより大きな粒径を有することを特徴とす
るプライマー材料。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気化学的不活性
粒子を含有するプライマー材料および電池用電極ならび
にそれらの製造方法.に関し、詳しくは、集電基板と電
極マトリックス間の接着性を改善するための電気化学的
不活性粒子を含有するプライマー材料に関する。
粒子を含有するプライマー材料および電池用電極ならび
にそれらの製造方法.に関し、詳しくは、集電基板と電
極マトリックス間の接着性を改善するための電気化学的
不活性粒子を含有するプライマー材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】電極に使用される集電基板（以下「集電
体」と称す）と電極マトリックス材料（以下「電極マト
リックス」と称す）との間にプライマーを使用すること
は、当技術分野に於て知られている。炭素系溶液から成
る従来のプライマーを含む種々のタイプのプライマーが
使用されている。プライマーは、集電基板と電極マトリ
ックス材料との間の接着性を増大させ、２層間の界面抵
抗を減少させることが知られている。従って、集電体と
電極マトリックス材料との間の導電率が増し、電池の全
体容量とサイクル性 も増大する。
体」と称す）と電極マトリックス材料（以下「電極マト
リックス」と称す）との間にプライマーを使用すること
は、当技術分野に於て知られている。炭素系溶液から成
る従来のプライマーを含む種々のタイプのプライマーが
使用されている。プライマーは、集電基板と電極マトリ
ックス材料との間の接着性を増大させ、２層間の界面抵
抗を減少させることが知られている。従って、集電体と
電極マトリックス材料との間の導電率が増し、電池の全
体容量とサイクル性 も増大する。
【０００３】当該分野では、電極集電体と電極マトリッ
クス成分間の界面抵抗をなお一層減少させることが要望
されており、従来の炭素系溶液から成るプライマーでは
その要望が満たされなくなっている。
クス成分間の界面抵抗をなお一層減少させることが要望
されており、従来の炭素系溶液から成るプライマーでは
その要望が満たされなくなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電極
集電体と電極マトリックス成分間の界面抵抗を著しく減
少させたプライマーを提供することにある。
集電体と電極マトリックス成分間の界面抵抗を著しく減
少させたプライマーを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者らは鋭意検討した結果、特定の粒径を有す
る電気化学的不活性粒子をプライマー材料として使用す
ることにより、上記目的を達成出来ることを見い出し、
本発明を達成するに至った。
に、本発明者らは鋭意検討した結果、特定の粒径を有す
る電気化学的不活性粒子をプライマー材料として使用す
ることにより、上記目的を達成出来ることを見い出し、
本発明を達成するに至った。
【０００６】本発明の第一の要旨は、電池における電極
の集電基板上に塗布するプライマー材料であって、当該
プライマー材料は液媒体と当該液媒体と混合される電気
化学的不活性粒子とから成り、前記電気化学的不活性粒
子の少なくとも一つは、前記プライマー材料が前記集電
体に効果的に塗布された後かつ前記液媒体が少なくとも
部分的に乾燥した後の前記液媒体の厚さより大きな粒径
を有することを特徴とするプライマー材料に存する。
の集電基板上に塗布するプライマー材料であって、当該
プライマー材料は液媒体と当該液媒体と混合される電気
化学的不活性粒子とから成り、前記電気化学的不活性粒
子の少なくとも一つは、前記プライマー材料が前記集電
体に効果的に塗布された後かつ前記液媒体が少なくとも
部分的に乾燥した後の前記液媒体の厚さより大きな粒径
を有することを特徴とするプライマー材料に存する。
【０００７】本発明の第二の要旨は、集電基板と、当該
集電基板の表面の少なくとも一部に塗布されたプライマ
ー材料と、前記プライマー材料の少なくとも一部に接着
された電極マトリックスとから成る電池用電極であっ
て、前記プライマー材料が、厚みを有する塗布液媒体
と、少なくとも当該液媒体と電極マトリックスに対し不
活性である電気化学的不活性粒子とからなり、当該電気
化学的不活性粒子の少なくとも一つは、少なくとも部分
的に乾燥した後の前記液媒体の厚さより大きな粒径を有
し、前記電極マトリックスの少なくとも一部は、少なく
とも部分的に乾燥した液媒体の厚さより大きな粒径を有
する前記電気化学的不活性粒子の少なくとも一部を囲む
ことを特徴とする電池用電極に存する。
集電基板の表面の少なくとも一部に塗布されたプライマ
ー材料と、前記プライマー材料の少なくとも一部に接着
された電極マトリックスとから成る電池用電極であっ
て、前記プライマー材料が、厚みを有する塗布液媒体
と、少なくとも当該液媒体と電極マトリックスに対し不
活性である電気化学的不活性粒子とからなり、当該電気
化学的不活性粒子の少なくとも一つは、少なくとも部分
的に乾燥した後の前記液媒体の厚さより大きな粒径を有
し、前記電極マトリックスの少なくとも一部は、少なく
とも部分的に乾燥した液媒体の厚さより大きな粒径を有
する前記電気化学的不活性粒子の少なくとも一部を囲む
ことを特徴とする電池用電極に存する。
【０００８】本発明の第三の要旨は、集電基板に塗着す
る液媒体を調製する工程と、電気化学的不活性粒子を形
成する工程と、当該電気化学的不活性粒子を前記液媒体
と混合する工程とから成るプライマー材料の製造方法で
あって、前記電気化学的不活性粒子の少なくとも一つ
は、前記プライマー材料が前記集電基板に塗着され且つ
前記液媒体が少なくとも部分的に乾燥した後の前記液媒
体の厚さより大きな粒径を有することを特徴とするプラ
イマー材料の製造方法に存する。
る液媒体を調製する工程と、電気化学的不活性粒子を形
成する工程と、当該電気化学的不活性粒子を前記液媒体
と混合する工程とから成るプライマー材料の製造方法で
あって、前記電気化学的不活性粒子の少なくとも一つ
は、前記プライマー材料が前記集電基板に塗着され且つ
前記液媒体が少なくとも部分的に乾燥した後の前記液媒
体の厚さより大きな粒径を有することを特徴とするプラ
イマー材料の製造方法に存する。
【０００９】本発明の第四の要旨は、プライマー材料が
少なくとも部分的に乾燥された後その表面に於て制御さ
れた厚さを有する塗布液媒体の厚さより大きな粒径を有
する少なくとも一つの電気化学的不活性粒子を含有し、
集電基板表面の少なくとも一部にプライマー材料を塗布
する工程と、前記プライマー材料表面の少なくとも一部
に電極マトリックスを塗着する工程とから成る電池用電
極の製造方法であって、電極マトリックスが少なくとも
その一部で前記電気化学的不活性粒子の少なくとも一部
を取り囲むことによって、前記プライマー材料と電極マ
トリックス間の接着性を高め且つそれらの間の界面抵抗
を低下させることを特徴とする電池用電極の製造方法に
存する。
少なくとも部分的に乾燥された後その表面に於て制御さ
れた厚さを有する塗布液媒体の厚さより大きな粒径を有
する少なくとも一つの電気化学的不活性粒子を含有し、
集電基板表面の少なくとも一部にプライマー材料を塗布
する工程と、前記プライマー材料表面の少なくとも一部
に電極マトリックスを塗着する工程とから成る電池用電
極の製造方法であって、電極マトリックスが少なくとも
その一部で前記電気化学的不活性粒子の少なくとも一部
を取り囲むことによって、前記プライマー材料と電極マ
トリックス間の接着性を高め且つそれらの間の界面抵抗
を低下させることを特徴とする電池用電極の製造方法に
存する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を使用して詳
細に説明する。尚、以下に記載する実施態様は本発明の
原理の例示であるが、本発明は種々の実施態様を取り得
るため、本発明は以下の実施態様に限定されない。
細に説明する。尚、以下に記載する実施態様は本発明の
原理の例示であるが、本発明は種々の実施態様を取り得
るため、本発明は以下の実施態様に限定されない。
【００１１】図１に集電基板に塗布されたプライマー材
料の側面斜視図、図２に集電基板に塗布されたプライマ
ー材料の拡大断面図、図３は、集電基板に塗布されたプ
ライマー材料の正面略図を示す。図１〜３には、電極材
料塗布前の電極１０の状態を、集電基板１２とプライマ
ー１４とを含めて部分的に示している。プライマー１４
は液媒体１５と電気化学的不活性粒子１６とを含む。後
述の製造方法に於ても詳細に説明するが、液媒体は、グ
ラファイト、リチウムポリシリケート、カーボンブラッ
ク、水等の従来のプライマーベース材料を含んでもよ
い。
料の側面斜視図、図２に集電基板に塗布されたプライマ
ー材料の拡大断面図、図３は、集電基板に塗布されたプ
ライマー材料の正面略図を示す。図１〜３には、電極材
料塗布前の電極１０の状態を、集電基板１２とプライマ
ー１４とを含めて部分的に示している。プライマー１４
は液媒体１５と電気化学的不活性粒子１６とを含む。後
述の製造方法に於ても詳細に説明するが、液媒体は、グ
ラファイト、リチウムポリシリケート、カーボンブラッ
ク、水等の従来のプライマーベース材料を含んでもよ
い。
【００１２】電気化学的不活性粒子１６は、以下ガラス
ビーズを例として説明するが、完成電池の構成成分／化
合物に対して電気化学的に不活性の他の粒子、例えば適
当な粒径の微粉砕モレキュラーシーブやゼオライトを使
用してもよい。本発明の好ましい実施態様に於て、ガラ
スビーズとしてはソーダ石灰ガラスから調製されたもの
が好ましく、Ｐｏｔｔｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉ
ｎｃ．（ペンシルバニア州Ｖａｌｌｅｙ Ｆｏｒｇｅ）
から市販品として入手出来る。ガラスビーズは、グラフ
ァイトに匹敵する密度を有すると供に、集電基板上への
塗布前に液媒体中における粒子の沈澱を最小限に抑制し
得るので好ましい。
ビーズを例として説明するが、完成電池の構成成分／化
合物に対して電気化学的に不活性の他の粒子、例えば適
当な粒径の微粉砕モレキュラーシーブやゼオライトを使
用してもよい。本発明の好ましい実施態様に於て、ガラ
スビーズとしてはソーダ石灰ガラスから調製されたもの
が好ましく、Ｐｏｔｔｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉ
ｎｃ．（ペンシルバニア州Ｖａｌｌｅｙ Ｆｏｒｇｅ）
から市販品として入手出来る。ガラスビーズは、グラフ
ァイトに匹敵する密度を有すると供に、集電基板上への
塗布前に液媒体中における粒子の沈澱を最小限に抑制し
得るので好ましい。
【００１３】図４に、集電基板１２と、集電基板１２の
表面１８の少なくとも一部に塗布されるプライマー１４
と、電極マトリックス材料２０とから成る本発明による
電極１０の断面図を示す。図１と図３で示す様に、電気
化学的不活性粒子１６の少なくとも一つが、厚さ「Ａ」
（図２）を有し、その厚さ「Ａ」は、塗布乾燥された液
媒体１５の隣接部分の厚さ「Ｂ」よりも大きい。すなわ
ち、乾燥後の液媒体の厚さは、電気化学的不活性粒子１
６の粒径より小さくなる部分を有する。従って、複数の
突起２８を有する表面２２を有するプライマ塗布層が形
成される。図４から分かる様に、電気化学的不活性粒子
１６は必ずしも液媒体１５によって完全に覆われる必要
はない。電気化学的不活性粒子１６は、少なくとも乾燥
プライマーによって覆われる部分と、電極マトリックス
２０中に突出する部分とを有する（図４参照）。
表面１８の少なくとも一部に塗布されるプライマー１４
と、電極マトリックス材料２０とから成る本発明による
電極１０の断面図を示す。図１と図３で示す様に、電気
化学的不活性粒子１６の少なくとも一つが、厚さ「Ａ」
（図２）を有し、その厚さ「Ａ」は、塗布乾燥された液
媒体１５の隣接部分の厚さ「Ｂ」よりも大きい。すなわ
ち、乾燥後の液媒体の厚さは、電気化学的不活性粒子１
６の粒径より小さくなる部分を有する。従って、複数の
突起２８を有する表面２２を有するプライマ塗布層が形
成される。図４から分かる様に、電気化学的不活性粒子
１６は必ずしも液媒体１５によって完全に覆われる必要
はない。電気化学的不活性粒子１６は、少なくとも乾燥
プライマーによって覆われる部分と、電極マトリックス
２０中に突出する部分とを有する（図４参照）。
【００１４】電極マトリックス２０は任意の従来材料か
ら構成することも出来るが、以下では単に例示として、
酸化リチウムコバルト、導電性添加剤、可塑剤、アクリ
ルモノマー及び熱重合開始剤から成る電極マトリックス
材料に関して説明する。
ら構成することも出来るが、以下では単に例示として、
酸化リチウムコバルト、導電性添加剤、可塑剤、アクリ
ルモノマー及び熱重合開始剤から成る電極マトリックス
材料に関して説明する。
【００１５】集電基板１２の被覆に電気化学的不活性粒
子１６を有するプライマー１４を使用することによっ
て、プライマーと電極マトリックス材料との間の接着性
が増大する。この接着性の増加は、これら２層間の界面
抵抗を減少させて、導電率を最適化する。この結果、従
来のプライマーを使用して製造される電極と比べて容
量、サイクル性および電気化学的安定性に優れた電池を
形成することが出来る。
子１６を有するプライマー１４を使用することによっ
て、プライマーと電極マトリックス材料との間の接着性
が増大する。この接着性の増加は、これら２層間の界面
抵抗を減少させて、導電率を最適化する。この結果、従
来のプライマーを使用して製造される電極と比べて容
量、サイクル性および電気化学的安定性に優れた電池を
形成することが出来る。
【００１６】当業者に公知の様に、電極は、アノード又
はカソードを包含する。プライマー１４及び電極１０の
製造方法を図５に示す。この製造方法は、液媒体１５を
調製する工程と、電気化学的不活性粒子１６を形成する
工程と、それらを混合してプライマー１４を製造する工
程から成る。液媒体１５は、ＫＳ−６グラファイト、Ｘ
Ｃ−７２Ｒカーボンブラック及びリチウムポリシリケー
トの（当業者に公知の様に）分散混合物から成るのが好
ましい。この分散方法としては、混合物中にセラミック
粉砕用ディスクを配置し、混合物とディスクをジャー内
に配置した後、ジャーをボールミルに据え付けて分散混
合する方法等の多くの従来方法を使用することが出来
る。また、液媒体は、１ｍｍのＺｒＯ2ビーズとアトリ
ッター又はビードミル等とを組み合わせた 粉砕装置を
使用して分散させることも出来る。更に、表面活性剤を
使用して液媒体の炭素成分の分散を促進することも出来
る。
はカソードを包含する。プライマー１４及び電極１０の
製造方法を図５に示す。この製造方法は、液媒体１５を
調製する工程と、電気化学的不活性粒子１６を形成する
工程と、それらを混合してプライマー１４を製造する工
程から成る。液媒体１５は、ＫＳ−６グラファイト、Ｘ
Ｃ−７２Ｒカーボンブラック及びリチウムポリシリケー
トの（当業者に公知の様に）分散混合物から成るのが好
ましい。この分散方法としては、混合物中にセラミック
粉砕用ディスクを配置し、混合物とディスクをジャー内
に配置した後、ジャーをボールミルに据え付けて分散混
合する方法等の多くの従来方法を使用することが出来
る。また、液媒体は、１ｍｍのＺｒＯ2ビーズとアトリ
ッター又はビードミル等とを組み合わせた 粉砕装置を
使用して分散させることも出来る。更に、表面活性剤を
使用して液媒体の炭素成分の分散を促進することも出来
る。
【００１７】次いで、電気化学的不活性粒子１６を形成
する。この際、形成粒子は、集電体にプライマー材料を
塗布し少なくとも部分的に乾燥した後の液媒体の厚さよ
り大きな粒径を有する。また、電気化学的不活性粒子１
６は従来の入手可能なガラスビーズでもよいが、他の電
気化学的不活性粒子も使用してもよい。
する。この際、形成粒子は、集電体にプライマー材料を
塗布し少なくとも部分的に乾燥した後の液媒体の厚さよ
り大きな粒径を有する。また、電気化学的不活性粒子１
６は従来の入手可能なガラスビーズでもよいが、他の電
気化学的不活性粒子も使用してもよい。
【００１８】液媒体１５と電気化学的不活性粒子１６を
調製した後、２つの成分を混合しプライマー１４（完成
品）を形成する。プライマー材料は、後の使用のために
貯蔵してもよいし、電池用の電極を製造するために集電
基板１２に塗布してもよい（図６及び図７）。
調製した後、２つの成分を混合しプライマー１４（完成
品）を形成する。プライマー材料は、後の使用のために
貯蔵してもよいし、電池用の電極を製造するために集電
基板１２に塗布してもよい（図６及び図７）。
【００１９】実際には、図６と図７に示す様に、プライ
マー１４は従来の塗布方法で集電基板１２の表面１８に
塗布される。好ましい実施態様では、プライマー１４
は、保持容器４７からポンプホース４６を介して集電基
板１２の表面１８にポンプ送出される。図７で分かる様
に、プライマーは、集電基板１２とローラー４２との接
触前後に集電基板１２に直接塗布してもよいし、プライ
マーをローラー上に塗布した後、集電基板表面１８にロ
ーラー塗布してもよい。
マー１４は従来の塗布方法で集電基板１２の表面１８に
塗布される。好ましい実施態様では、プライマー１４
は、保持容器４７からポンプホース４６を介して集電基
板１２の表面１８にポンプ送出される。図７で分かる様
に、プライマーは、集電基板１２とローラー４２との接
触前後に集電基板１２に直接塗布してもよいし、プライ
マーをローラー上に塗布した後、集電基板表面１８にロ
ーラー塗布してもよい。
【００２０】図６で分かる様に、保持容器４７はミキサ
ー４４を備える。ミキサーはプライマー１４を撹拌状態
に保つと共に、容器から集電基板１２にポンプ送出され
るときに、より均一な組成を保つ働きをする。
ー４４を備える。ミキサーはプライマー１４を撹拌状態
に保つと共に、容器から集電基板１２にポンプ送出され
るときに、より均一な組成を保つ働きをする。
【００２１】集電基板１２の表面１８にプライマー材料
を塗布した後、塗布された集電基板１２は分配バー５２
の下方を通過させる。分配バー５２は集電基板１２の幅
にわたって延びており、集電基板表面１８のわずか上方
に配置される。分配バー５２はプライマー材料を集電基
板１２の表面上に均一に延展する働きをする。効果的に
塗布されると、不活性粒子が存在しない塗布プライマー
部分またはより小さな粒子を含有する塗布プライマー部
分の厚さよりも大きな粒径を有する電気化学的不活性粒
子１６によって、複数の突起２８（図１と図２参照）を
有するプライマー塗布表面が形成される。塗布された電
気化学的不活性粒子と液媒体間の前記構成により、効果
的に制御された厚さを有するプライマー表面が形成され
る。
を塗布した後、塗布された集電基板１２は分配バー５２
の下方を通過させる。分配バー５２は集電基板１２の幅
にわたって延びており、集電基板表面１８のわずか上方
に配置される。分配バー５２はプライマー材料を集電基
板１２の表面上に均一に延展する働きをする。効果的に
塗布されると、不活性粒子が存在しない塗布プライマー
部分またはより小さな粒子を含有する塗布プライマー部
分の厚さよりも大きな粒径を有する電気化学的不活性粒
子１６によって、複数の突起２８（図１と図２参照）を
有するプライマー塗布表面が形成される。塗布された電
気化学的不活性粒子と液媒体間の前記構成により、効果
的に制御された厚さを有するプライマー表面が形成され
る。
【００２２】プライマー１２が集電体基板１２の表面１
８に効果的に塗布されると、プライマー塗液は少なくと
も部分的に乾燥される。好ましい実施態様では、プライ
マー塗布された集電体を金属ホットプレート５６上に搬
送して乾燥を行う。ホットプレートは、塗布プライマー
の揮発成分を蒸発させるために３００℃に加熱してもよ
い。勿論、他の従来の加熱方法を使用してもよい。例え
ば、下地集電基板とプライマー材料を、必要な硬化／乾
燥時間、オーブンを通過させることによってプライマー
を熱硬化させることも出来る。
８に効果的に塗布されると、プライマー塗液は少なくと
も部分的に乾燥される。好ましい実施態様では、プライ
マー塗布された集電体を金属ホットプレート５６上に搬
送して乾燥を行う。ホットプレートは、塗布プライマー
の揮発成分を蒸発させるために３００℃に加熱してもよ
い。勿論、他の従来の加熱方法を使用してもよい。例え
ば、下地集電基板とプライマー材料を、必要な硬化／乾
燥時間、オーブンを通過させることによってプライマー
を熱硬化させることも出来る。
【００２３】プライマー塗布された集電体をホットプレ
ートにて乾燥した後、集電体は塗布ラインの非加熱部を
移動して冷却されてから、コア巻取りリール６２に巻き
取られる。最終的に、プライマー塗布された集電体のロ
ールは、３８５℃の高温オーブン中で２時間処理され
る。
ートにて乾燥した後、集電体は塗布ラインの非加熱部を
移動して冷却されてから、コア巻取りリール６２に巻き
取られる。最終的に、プライマー塗布された集電体のロ
ールは、３８５℃の高温オーブン中で２時間処理され
る。
【００２４】この時点で、集電体ロールを貯蔵するか又
は更に別の製造プロセス、例えば、電極の製造に使用す
ることが出来る。また、本発明の好ましい実施態様に於
ては、プライマーコート層の乾燥後、電極マトリックス
材料２０（図５）を、プライマー塗布表面２９の少なく
とも一部に塗布する。プライマーへの電極／マトリック
スの塗布には、多くの従来公知の方法を使用することが
出来る。
は更に別の製造プロセス、例えば、電極の製造に使用す
ることが出来る。また、本発明の好ましい実施態様に於
ては、プライマーコート層の乾燥後、電極マトリックス
材料２０（図５）を、プライマー塗布表面２９の少なく
とも一部に塗布する。プライマーへの電極／マトリック
スの塗布には、多くの従来公知の方法を使用することが
出来る。
【００２５】次いで、電極マトリックス材料を、熱硬化
（この用語は当業者に公知である）する。塗布プライマ
ー１４は、硬化塗液から突起状に突出した電気化学的不
活性粒子によって、効果的に制御された厚さを有する。
従って、電極マトリックス２０の少なくとも一部は、突
出する突起２８を取り囲む（図４参照）。この構成によ
って、電極マトリックスとプライマー材料の表面間の接
着性が高められ、それらの間の界面抵抗を減少させる。
この界面抵抗の減少によって、導電率の大きな電極が形
成される。
（この用語は当業者に公知である）する。塗布プライマ
ー１４は、硬化塗液から突起状に突出した電気化学的不
活性粒子によって、効果的に制御された厚さを有する。
従って、電極マトリックス２０の少なくとも一部は、突
出する突起２８を取り囲む（図４参照）。この構成によ
って、電極マトリックスとプライマー材料の表面間の接
着性が高められ、それらの間の界面抵抗を減少させる。
この界面抵抗の減少によって、導電率の大きな電極が形
成される。
【００２６】電極マトリックスをプライマー材料表面に
効果的に接着した後、得られた電極１０を巻取りリール
６２に巻取る。次いで電極１０は、貯蔵されるか又は更
に別の製造プロセス、例えば、電池の製造に於て電解液
と組み合わせて使用してもよい。
効果的に接着した後、得られた電極１０を巻取りリール
６２に巻取る。次いで電極１０は、貯蔵されるか又は更
に別の製造プロセス、例えば、電池の製造に於て電解液
と組み合わせて使用してもよい。
【００２７】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施
例に限定されるものではない。本発明に於て、電極マト
リックスとプライマー材料間の接着性が、従来のプライ
マーを使用した場合に比べて増加したことを示すため
に、以下の実施例および比較例を行なった。
するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施
例に限定されるものではない。本発明に於て、電極マト
リックスとプライマー材料間の接着性が、従来のプライ
マーを使用した場合に比べて増加したことを示すため
に、以下の実施例および比較例を行なった。
【００２８】実施例１ 幅４．０インチ、厚さ２５ミクロンのアルミニウム集電
体上にプライマー塗液滴下した後、４フィート／毎分の
ウェブ速度で＃２０Ｍａｙｅｒ ロッドの下を通過させ
て、プライマーコートの厚さを設定した。プライマー塗
液としては、６ミクロングラファイトカーボン（Ｔｉｍ
ｃａｌ ＫＳ−６）８．８重量％、リチウムポリシリケ
ート（Ａｌｄｒｉｃｈ）２０％溶液２９．３重量％、３
５ミクロンのソーダ石灰ガラスビーズ（Ｐｔｔｅｒ Ｉ
ｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．）２．７重量％、エアゾ
ール９７２ヒュームドシリカ０．９重量％、蒸留水５
７．９重量％及びＴＸ−１００湿潤剤０．４重量％から
成るプライマー塗液を使用した。
体上にプライマー塗液滴下した後、４フィート／毎分の
ウェブ速度で＃２０Ｍａｙｅｒ ロッドの下を通過させ
て、プライマーコートの厚さを設定した。プライマー塗
液としては、６ミクロングラファイトカーボン（Ｔｉｍ
ｃａｌ ＫＳ−６）８．８重量％、リチウムポリシリケ
ート（Ａｌｄｒｉｃｈ）２０％溶液２９．３重量％、３
５ミクロンのソーダ石灰ガラスビーズ（Ｐｔｔｅｒ Ｉ
ｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．）２．７重量％、エアゾ
ール９７２ヒュームドシリカ０．９重量％、蒸留水５
７．９重量％及びＴＸ−１００湿潤剤０．４重量％から
成るプライマー塗液を使用した。
【００２９】次に、集電体上にプライマー塗布したアル
ミニウム集電体を３００℃に加熱した４フィートの金属
表面の上を通過させて、プライマーの揮発成分を蒸発さ
せた。次いで、プライマー塗布した集電体を冷却した
後、コア状に巻き上げて、３８５℃の高温オーブン中で
２時間処理した。乾燥後のプライマー層は、ＫＳ−６グ
ラファイト４５重量％、ＸＣ−７２Ｒカーボンブラック
５重量％、ガラスビーズ１４重量％及びリチウムポリシ
リケート３６重量％から成る最終組成を有していた。
ミニウム集電体を３００℃に加熱した４フィートの金属
表面の上を通過させて、プライマーの揮発成分を蒸発さ
せた。次いで、プライマー塗布した集電体を冷却した
後、コア状に巻き上げて、３８５℃の高温オーブン中で
２時間処理した。乾燥後のプライマー層は、ＫＳ−６グ
ラファイト４５重量％、ＸＣ−７２Ｒカーボンブラック
５重量％、ガラスビーズ１４重量％及びリチウムポリシ
リケート３６重量％から成る最終組成を有していた。
【００３０】次いで、プライマー塗布した集電体上に電
極マトリックスを塗布した。電極マトリックスとして
は、ＬｉＣｏＯ2７０重量％、電子導電性添加剤５重量
％、可塑剤（プロピレンカーボネート）２１．９重量
％、アクリルモノマー３．１重量％、ポリエチレンオキ
シド０．７７重量％及び熱重合開始剤０．１重量％を含
有する陰極ペーストを使用した。マトリックスの厚さを
測定したところ、１７５ミクロンであった。プライマー
塗布した集電体に電極マトリックスを塗布した後、電極
マトリックスを１００℃で１０分間熱硬化させた。
極マトリックスを塗布した。電極マトリックスとして
は、ＬｉＣｏＯ2７０重量％、電子導電性添加剤５重量
％、可塑剤（プロピレンカーボネート）２１．９重量
％、アクリルモノマー３．１重量％、ポリエチレンオキ
シド０．７７重量％及び熱重合開始剤０．１重量％を含
有する陰極ペーストを使用した。マトリックスの厚さを
測定したところ、１７５ミクロンであった。プライマー
塗布した集電体に電極マトリックスを塗布した後、電極
マトリックスを１００℃で１０分間熱硬化させた。
【００３１】次に、上記で作成された電極体を、４２×
６０ｍｍ2のサイズを有する２つの電極に切断し、厚さ
約５０ミクロンのポリマー電解層を各電極の表面に塗布
した。次に、４０×５０ｍｍ2の開口部を形成している
厚さ２５ミクロンのポリプロピレンフィルムマスクを介
して、２つの電極を分離した状態で結合した。最後に、
２つのＡｌ接点を各電極にスポット溶接し、アルミメッ
キされたポリプロピレンバッグの中に真空シールした
後、Ａｌ接点の各端部を電気接続用としてバッグの外に
引き出した。
６０ｍｍ2のサイズを有する２つの電極に切断し、厚さ
約５０ミクロンのポリマー電解層を各電極の表面に塗布
した。次に、４０×５０ｍｍ2の開口部を形成している
厚さ２５ミクロンのポリプロピレンフィルムマスクを介
して、２つの電極を分離した状態で結合した。最後に、
２つのＡｌ接点を各電極にスポット溶接し、アルミメッ
キされたポリプロピレンバッグの中に真空シールした
後、Ａｌ接点の各端部を電気接続用としてバッグの外に
引き出した。
【００３２】電池の抵抗値を、ゾーラトロン（Ｓｏｌａ
ｔｒｏｎ）ＦＲＡ１２５０／ＥＣＩ１２８６を使用し
て、６０ＫＨｚないし１Ｈｚの周波数範囲で測定した。
電池の総内部抵抗はわずか１．３Ωであり、従来のプラ
イマー材料を使った電池の総内部抵抗よりも相当低いこ
とが確認された。
ｔｒｏｎ）ＦＲＡ１２５０／ＥＣＩ１２８６を使用し
て、６０ＫＨｚないし１Ｈｚの周波数範囲で測定した。
電池の総内部抵抗はわずか１．３Ωであり、従来のプラ
イマー材料を使った電池の総内部抵抗よりも相当低いこ
とが確認された。
【００３３】比較例１ プライマー塗液として、従来のポリシリケートとグラフ
ァイトの混合体を使用した以外は、実施例１と同様の操
作によりプライマーを塗布した集電体を得た。得られた
乾燥プライマー層は、Ｔｉｍｃａｌ ＫＳ−６グラファ
イトカーボン６２重量％とリチウムポリシリケート３８
重量％から成る組成を有していた。
ァイトの混合体を使用した以外は、実施例１と同様の操
作によりプライマーを塗布した集電体を得た。得られた
乾燥プライマー層は、Ｔｉｍｃａｌ ＫＳ−６グラファ
イトカーボン６２重量％とリチウムポリシリケート３８
重量％から成る組成を有していた。
【００３４】次いで、実施例１と同様の操作により電極
体を作成し、更に電池を作成した。電池の抵抗値を、実
施例１と同様の操作により測定した結果、電池の総内部
抵抗は４．８Ωであった。
体を作成し、更に電池を作成した。電池の抵抗値を、実
施例１と同様の操作により測定した結果、電池の総内部
抵抗は４．８Ωであった。
【００３５】上記の記載と図面は、単に発明の例示であ
り、本発明はその要旨を逸脱することなく、種々の修正
と変更を行なうことが可能である。
り、本発明はその要旨を逸脱することなく、種々の修正
と変更を行なうことが可能である。
【００３６】
【発明の効果】本発明のプライマーは、電極集電体の電
極マトリックス成分間の界面抵抗を著しく減少させるこ
とが出来、さらに電池の全体容量とサイクル性も増大さ
せることが出来、その工業的価値は高い。
極マトリックス成分間の界面抵抗を著しく減少させるこ
とが出来、さらに電池の全体容量とサイクル性も増大さ
せることが出来、その工業的価値は高い。
【図１】集電基板に塗布されたプライマー材料の側面斜
視図
視図
【図２】集電基板に塗布されたプライマー材料の拡大断
面図
面図
【図３】集電基板に塗布されたプライマー材料の正面略
図
図
【図４】本発明による電極の断面図
【図５】図４の４−４線に沿った電極の断面図
【図６】本発明による電池に使用するプライマー材料の
製造方法および電極の製造方法を示す略図
製造方法および電極の製造方法を示す略図
【図７】集電基板に対するプライマー材料の塗布方法を
示す拡大斜視図
示す拡大斜視図
１０：電極 １２：集電基板 １４：プライマー １５：液媒体 １６：電気化学的不活性粒子 １８：集電基板の表面 ２０：電極マトリックス ２２：プライマ塗布層表面 ２８：突起 ４２：ローラー ４４：ミキサー ４６：ポンプホース ４７：保持容器 ５２：分配バー ５６：金属ホットプレート ６２：コア巻取りリール
Claims (14)
- 【請求項１】 電池における電極の集電基板上に塗布す
るプライマー材料であって、当該プライマー材料は液媒
体と当該液媒体と混合される電気化学的不活性粒子とか
ら成り、前記電気化学的不活性粒子の少なくとも一つ
は、前記プライマー材料が前記集電体に効果的に塗布さ
れた後かつ前記液媒体が少なくとも部分的に乾燥した後
の前記液媒体の厚さより大きな粒径を有することを特徴
とするプライマー材料。 - 【請求項２】 前記電気化学的不活性粒子が、ガラスビ
ーズ、微粉砕モレキュラーシーブ又はゼオライトから成
る請求項１に記載のプライマー材料。 - 【請求項３】 前記液媒体が炭素性材料から成る請求項
１又は２に記載のプライマー材料。 - 【請求項４】 集電基板と、当該集電基板の表面の少な
くとも一部に塗布されたプライマー材料と、前記プライ
マー材料の少なくとも一部に接着された電極マトリック
スとから成る電池用電極であって、前記プライマー材料
が、厚みを有する塗布液媒体と、少なくとも当該液媒体
と電極マトリックスに対し不活性である電気化学的不活
性粒子とからなり、当該電気化学的不活性粒子の少なく
とも一つは、少なくとも部分的に乾燥した後の前記液媒
体の厚さより大きな粒径を有し、前記電極マトリックス
の少なくとも一部は、少なくとも部分的に乾燥した液媒
体の厚さより大きな粒径を有する前記電気化学的不活性
粒子の少なくとも一部を囲むことを特徴とする電池用電
極。 - 【請求項５】 前記電気化学的不活性粒子が、ガラスビ
ーズ、微粉砕モレキュラーシーブ又はゼオライトから成
る請求項４に記載の電池用電極。 - 【請求項６】 前記液媒体が炭素性材料から成る請求項
４又は５に記載の電池用電極。 - 【請求項７】 前記電極がカソードとアノードの少なく
とも一方である請求項４〜６の何れかに記載の電池用電
極。 - 【請求項８】 集電基板に塗着する液媒体を調製する工
程と、電気化学的不活性粒子を形成する工程と、当該電
気化学的不活性粒子を前記液媒体と混合する工程とから
成るプライマー材料の製造方法であって、前記電気化学
的不活性粒子の少なくとも一つは、前記プライマー材料
が前記集電基板に塗着され且つ前記液媒体が少なくとも
部分的に乾燥した後の前記液媒体の厚さより大きな粒径
を有することを特徴とするプライマー材料の製造方法。 - 【請求項９】 前記電気化学的不活性粒子が、ガラスビ
ーズ、微粉砕モレキュラーシーブ又はゼオライトから成
る請求項８に記載の製造方法。 - 【請求項１０】 前記液媒体が炭素性材料から成る請求
項８又は９に記載の製造方法。 - 【請求項１１】 プライマー材料が少なくとも部分的に
乾燥された後その表面に於て制御された厚さを有する塗
布液媒体の厚さより大きな粒径を有する少なくとも一つ
の電気化学的不活性粒子を含有し、集電基板表面の少な
くとも一部にプライマー材料を塗布する工程と、前記プ
ライマー材料表面の少なくとも一部に電極マトリックス
を塗着する工程とから成る電池用電極の製造方法であっ
て、電極マトリックスが少なくともその一部で前記電気
化学的不活性粒子の少なくとも一部を取り囲むことによ
って、前記プライマー材料と電極マトリックス間の接着
性を高め且つそれらの間の界面抵抗を低下させることを
特徴とする電池用電極の製造方法。 - 【請求項１２】 前記プライマー材料を塗布する工程に
先立ち、前記プライマー材料を撹拌する工程を更に含む
請求項１１に記載の製造方法。 - 【請求項１３】 前記電気化学的不活性粒子が、ガラス
ビーズ、微粉砕モレキュラーシーブ又はゼオライトから
成る請求項１１又は１２に記載の製造方法。 - 【請求項１４】 前記プライマー材料が炭素性流体を含
有する請求項１１〜１３の何れかに記載の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US6230497P | 1997-10-17 | 1997-10-17 | |
| US60/062:304 | 1997-10-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11288707A true JPH11288707A (ja) | 1999-10-19 |
| JP4325815B2 JP4325815B2 (ja) | 2009-09-02 |
Family
ID=22041615
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28536598A Expired - Fee Related JP4325815B2 (ja) | 1997-10-17 | 1998-10-07 | 電気化学的不活性粒子を含有するプライマー材料および電池用電極ならびにそれらの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6087045A (ja) |
| JP (1) | JP4325815B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012173213A1 (ja) * | 2011-06-16 | 2012-12-20 | 株式会社神戸製鋼所 | 電極材料およびその製造方法 |
| JP2013110103A (ja) * | 2011-06-16 | 2013-06-06 | Kobe Steel Ltd | 電極材料 |
| JP2015109270A (ja) * | 2013-10-22 | 2015-06-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 電極、二次電池およびその製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| FR2790330B1 (fr) * | 1999-02-25 | 2001-05-04 | Cit Alcatel | Electrode positive de generateur electrochimique rechargeable au lithium a collecteur de courant en aluminium |
| US6416901B1 (en) * | 1999-07-06 | 2002-07-09 | Mitsubishi Chemical Corporation | Electrochemical cell having an interface modifying component and associated fabrication process |
| US6358650B2 (en) * | 1999-07-28 | 2002-03-19 | Mitsubishi Chemical Corporation | Current collector having a uniformly applied lithium polysilicate primer and associated fabrication process |
| DE10342974A1 (de) * | 2003-09-17 | 2005-04-14 | Wühr, Manfred, Dr. | Primer zur Verwendung in einer elektrochemischen Zelle |
| DE112005000660T5 (de) * | 2004-03-22 | 2007-02-08 | Kla-Tencor Technologies Corp., Milpitas | Methoden und Systeme zum Messen einer Eigenschaften eines Substrats oder zur Vorbereitung eines Substrats zur Analyse |
| DE102008000113A1 (de) | 2008-01-21 | 2009-07-23 | Dilo Trading Ag | Anoden- und Kathodenmassen zur Verwendung in einer Lithium-Ionen-Polymer-Zelle und Verwendung der Zellen |
| DE102008000947A1 (de) | 2008-04-02 | 2009-10-08 | Dilo Trading Ag | Elektroden und Verwenden der Elektroden für Lithium-Ionen-Polymerzellen |
| WO2016064949A1 (en) * | 2014-10-23 | 2016-04-28 | Sion Power Corporation | Ion-conductive composite for electrochemical cells |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5387479A (en) * | 1993-06-16 | 1995-02-07 | Valence Technology, Inc. | Electrodes for rechargeable lithium batteries |
| US5437941A (en) * | 1993-09-24 | 1995-08-01 | Motorola, Inc. | Thin film electrical energy storage device |
| DE69409936T2 (de) * | 1993-12-29 | 1998-12-10 | Tdk Corp., Tokio/Tokyo | Lithiumsekundärzelle |
| US5588971A (en) * | 1994-10-19 | 1996-12-31 | Arthur D. Little, Inc. | Current collector device and method of manufacturing same |
| US5578396A (en) * | 1994-10-19 | 1996-11-26 | Arthur D. Little, Inc. | Current collector device |
| US5580686A (en) * | 1995-10-13 | 1996-12-03 | Arthur D. Little, Inc. | Electrolytic cell and electrolytic process |
-
1998
- 1998-07-09 US US09/112,421 patent/US6087045A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-07 JP JP28536598A patent/JP4325815B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| WO2012173213A1 (ja) * | 2011-06-16 | 2012-12-20 | 株式会社神戸製鋼所 | 電極材料およびその製造方法 |
| JP2013110089A (ja) * | 2011-06-16 | 2013-06-06 | Kobe Steel Ltd | 電極材料の製造方法 |
| JP2013110103A (ja) * | 2011-06-16 | 2013-06-06 | Kobe Steel Ltd | 電極材料 |
| US9871254B2 (en) | 2011-06-16 | 2018-01-16 | Kobe Steel, Ltd. | Electrode material and manufacturing method thereof |
| JP2015109270A (ja) * | 2013-10-22 | 2015-06-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 電極、二次電池およびその製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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