TW201349650A - 集電體、電極結構體、非水電解質電池及蓄電構件 - Google Patents

集電體、電極結構體、非水電解質電池及蓄電構件 Download PDF

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Sohei Saito
Yukiou HONKAWA
Mitsuyuki Wasamoto
Tsugio Kataoka
Satoshi Yamabe
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Furukawa Sky Aluminum Corp
Nippon Foil Mfg
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Abstract

本發明提供可以賦與出色的關機功能的集電體、電極結構體、非水電解質電池及蓄電構件。本發明的集電體在導電性基材的至少一面具有樹脂層，所述樹脂層含有氟類樹脂和導電性粒子，且厚度為0.3~20μm，具備以下(1)~(3)中的至少1個特徵：(1)所述導電性粒子的平均粒徑為0.5~25μm，且所述樹脂層表面的所述導電性粒子的面積佔有率為10~50%，(2)所述樹脂層表面在20℃下的電阻為1.0~10Ω的同時，在加熱到220℃後的電阻為200~600Ω，(3)所述樹脂層表面在20℃下的電阻為1.8~9.7Ω的同時，在加熱到180℃後的電阻為209~532Ω。

Description

集電體、電極結構體、非水電解質電池及蓄電構件
本發明涉及安全性出色的集電體、電極結構體、非水電解質電池及蓄電構件(雙電荷層電容器、鋰離子電容器等)。
對用於車載等的鋰離子電池，需要賦與其在發生故障等意外事故時，自動且安全地停止充放電的所謂關機功能，在電池內部給分離器賦與該功能。分離器設計為在異常發熱時，可在110~140℃左右的溫度下融化而堵塞微細孔，通過阻斷Li離子等進出，使電池反應停止(關機)。但是，有時會出現由於分離器沒能完全關機而使得電池內部的溫度進一步上升，或者，由於受到電池外部溫度上升影響，而使得分離器融化而發生內部短路的情況。在這種情況下，電池已不能期待分離器的關機功能，電池會陷於被稱為熱破壞(Thermal runaway)的極危險的狀態。
為應對該種情況，現有技術中提出在集電體上形成正溫度係數電阻體的技術。作為在集電體上形成正溫度係數電阻體的技術，例如，專利文獻1公開一種利用導電層覆蓋集電體表面的技術，其中，該導電層包含電阻值隨著溫度上 升而增加的正溫度係數電阻體的功能的結晶熱塑性樹脂、導電劑及粘合劑。根據該技術，電池過充時的發熱使電池內部溫度達到結晶熱塑性樹脂的熔點時，導電層的電阻急速上升，進而阻斷通過集電體的電流，以此發揮關機功能。
【現有技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本專利 特開2001-357854號公報
專利文獻1所述的技術雖然在一定程度上發揮關機功能，但其實用化不足，有必要進一步增強關機功能。並且，為了增強關機功能而減少樹脂層中的導電材料量時，會使正常狀態的樹脂層的電阻變高，從而使混合動力車所需具備的高速率的放電容量維持率((5mA/cm2放電容量)/(0.25mA/cm2放電容量))，即，所謂的高倍率特性會降低。總之，不能兼備關機功能和高倍率特性。
本發明鑒於此種情況而完成，本發明提供一種兼備安全性出色的關機功能和出色的高倍率特性的集電體、電極結構體、非水電解質電池和蓄電構件。
通過使用如下的集電體，可獲得兼備安全性出色的關機功能和出色的高倍 率特性，且，充分可以實現實用化的非水電解質電池和蓄電構件。
即，根據本發明，提供一種含有導電性粒子，且，厚度為0.3~20μm，具備以下(1)~(3)中的至少1個特徵的集電體。
(1)所述導電性粒子的平均粒徑為0.5~25μm，且，所述樹脂層表面的所述導電性粒子的面積佔有率為10~50%。
(2)所述樹脂層表面在20℃下的電阻為1.0~10Ω的同時，在加熱成220℃後的電阻為200~600Ω。
(3)所述樹脂層表面在20℃下的電阻為1.8~9.7Ω的同時，在加熱成180℃後的電阻為209~532Ω。
本發明的發明人為獲得具備較高安全性的非水電解質電池等，通過努力讓用於非水電解質電池等的集電體兼備關機功能和出色的高倍率特性而進行銳意研究，發現使樹脂層的樹脂由氟類樹脂和導電性粒子構成，使該樹脂層的電阻適當化，是其兼備關機功能和出色的高倍率特性的必要條件。即，發現通過將樹脂的種類、導電性粒子的比例、樹脂層電阻控制在適當範圍，可獲得兼備關機功能和出色的高倍率特性的集電體。
並且，將具備上述(1)~(3)的任意特徵的集電體以獨立形式表示如下。
(1)導電性基材的至少一面具備樹脂層的集電體，該集電體的特徵為，所述樹脂層含有氟類樹脂和平均粒徑為0.5~25μm的導電性粒子，厚度為0.3~20μm，所述樹脂層表面的所述導電性粒子的面積佔有率為10~50%。
(2)導電性基材的至少一面具備樹脂層的集電體，該集電體的特徵為，所述 樹脂層含有氟類樹脂和導電性粒子，厚度為0.3~20μm，所述樹脂層表面在20℃下的電阻為1.0~10Ω的同時，在加熱到220℃後的電阻為200~600Ω。
(3)導電性基材的至少一面具備樹脂層的集電體，該集電體的特徵為，所述樹脂層含有氟類樹脂和導電性粒子，厚度為0.3~20μm，所述樹脂層表面在20℃下的電阻為1.8~9.7Ω的同時，在加熱到180℃後的電阻為209~532Ω。
1‧‧‧集電體
3‧‧‧導電性基材
5‧‧‧樹脂層(集電體用樹脂層)
7‧‧‧電極結構體
9‧‧‧活性物質層或電極材料層
11‧‧‧導電性粒子
圖1是表示作為本發明的一實施方式的集電體結構的截面圖。
圖2是表示使用作為本發明的一實施方式的集電體所形成的電極結構體的結構的截面圖。
圖3是表示作為本發明的一實施方式的樹脂層中的導電性粒子的狀態的說明圖。
圖4是表示作為本發明的一實施方式的集電體的關機功能機制的說明圖(發揮關機功能之前的狀態)。
圖5是表示作為本發明的一實施方式的集電體的關機功能機制的說明圖(發揮關機功能時的狀態)。
以下，結合圖1~圖5對本發明一實施方式的集電體進行說明。
如圖1所示，本發明的集電體1是在導電性基材3的至少一面上具備有導 電性的樹脂層(集電體用樹脂層)5的集電體1，樹脂層5含有氟類樹脂和導電性粒子，且厚度為0.3~20μm。並且，該集電體1具備以下(1)~(3)中的至少1個特徵。即，可以僅具有(1)~(3)中的任意1個特徵，也可以具有任意2個特徵，也可具有全部3個特徵。
(1)所述導電性粒子的平均粒徑為0.5~25μm，且在上述樹脂層表面上的所述導電性粒子的面積佔有率為10~50%。
(2)所述樹脂層表面在20℃下的電阻為1.0~10Ω的同時，加熱到220℃後的電阻為200~600Ω。
(3)所述樹脂層表面在20℃下的電阻為1.8~9.7Ω的同時，加熱到180℃後的電阻為209~532Ω。
並且，如圖2所示，在本發明的集電體1的樹脂層5上，通過形成活性物質層或電極材料層9，而形成適合作為鋰離子電池等非水電解質電池用、雙電層電容器用、或者鋰離子電容器用的電極結構體7。
以下，對各構成要素進行詳細的說明。
(1)導電性基材
作為本發明的導電性基材，可使用非水電解質電池用、雙電層電容器用、或鋰離子電容器用的各種金屬箔。具體而言，可使用正極用、負極用的各種金屬箔，例如，可使用鋁、鋁合金、銅、不銹鋼、鎳等。其中，考慮到高導電性和成本，優選的是鋁、鋁合金、銅，更優選的是鋁合金。對導電性基材的厚度，沒有特別的限制，優選的厚度為5μm以上50μm以下。如果厚度薄於5μm，有 時會出現由於箔的強度不足，使樹脂層等的形成變難的情況。另一方面，如果超過50μm，必須使其他構成要素，特別是使活性物質層或者電極材料層相應變薄，特別是將非水電解質電池、雙電層電容器或鋰離子電容器等作為蓄電構件時，必須使電池內的活性物質層的容量變少，因而有時會出現無法獲得必要且充分的容量的情況。
(2)樹脂層
本發明在導電性基材之上形成有添加導電性粒子的樹脂層。本發明的樹脂層，在將集電體作為正極用而使用時，特別優選的是以區別於活性物質層的方式構成，由此可以提高導電性基材和活性物質層的密合性。本發明的集電體可通過用於非水電解質電池、蓄電部等，賦與安全性極高的關機功能和出色的高倍率特性，作為安全性出色的集電體很好地使用。
本發明的樹脂層的樹脂必須為氟類樹脂。在此，所謂氟類樹脂係指作為樹脂的主要成分必須含有氟樹脂的樹脂，還可以包括所含有的樹脂成分全部為氟類樹脂的情況。
<氟類樹脂>
本發明中，如上所述的氟類樹脂是作為樹脂成分含有氟樹脂的樹脂，可以為僅僅由氟樹脂組成，也可以為含有氟樹脂和其他樹脂。氟樹脂是含氟的樹脂，可列示為，聚偏二氟乙烯(PVDF；poly(vinylidene fluoride))、聚四氯乙烯(PTFE)、四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯六氟丙烯共聚物 (FEP)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)，四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、三氟氯乙烯-乙烯共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯(PVF)等的氟樹脂及其衍生物、PCTFE、四氟乙烯等的氟烯烴與環己基乙烯基醚和羧酸脂肪酸進行共聚而產生的氟共聚物等。並且，可以單獨使用1種，也可以組合使用2種以上，特別是在本發明推薦使用聚偏二氟乙烯類樹脂，具體而言，從確保非水電解質電池及蓄電構件在兼備安全性極強的關機功能和出色的高倍率特性兩方面性能的角度考慮，優選的是聚偏二氟乙烯(PVDF)和丙烯酸變性聚偏二氟乙烯(M-PVDF)。
本發明的氟類樹脂中，如果將全體樹脂成分作為100質量%時，可使用100質量%的氟樹脂，也可並用其他樹脂成分，並用的情況下，相對于全體樹脂成分至少含有40質量%以上的氟樹脂，優選含有50質量%以上。如果氟樹脂的添加量過少，不能有效控制下述導電性粒子，從而會使確保兼備關機功能與出色的高倍率特性變得困難。作為氟樹脂的比例，具體而言，例如為40、50、60、70、80、90、100質量%，也可在此處所示的任意2個數值的範圍內。
氟類樹脂的重量平均分子量，例如為3萬~100萬，具體而言，例如為3萬、4萬、5萬、6萬、7萬、8萬、9萬、10萬、15萬、20萬、30萬、40萬、50萬、60萬、70萬、80萬、90萬、100萬，也可在此處所示任意2個數值間的範圍內。重量平均分子量係指根據GPC(凝膠滲透色譜)測量出的數值。
氟類樹脂優選為含有羧基或羧酸酯基(以下，僅稱為“酯基”)。因為，據此可提高基材與樹脂層的密合性。並且，當氟類樹脂含有酯基時，可提高氟類 樹脂與導電性粒子(例：碳粒子)的密合性。
氟類樹脂中，對於含有羧基(-COOH)或酯基(-COOR、R是例如碳數為1~5的碳氫化合物)的形態沒有特別限定，例如，氟樹脂可以為含羧基或酯基的單體與含氟單體的共聚物，氟類樹脂也可以為氟樹脂與含有羧基或酯基的樹脂的混合物，氟樹脂也可以為由於羧基或酯基的化合物發生變性的狀態。對於氟樹脂變性的方法沒有特別限定，但是作為一例，如日本專利特開2002-304997號所示，向氟樹脂照射放射線使氟原子脫離而生成自由基，通過在該狀態下混合氟樹脂與含有羧基或酯基的化合物，將含有羧基或酯基的化合物接枝聚合於氟樹脂的方法。對氟類樹脂中相對於氟原子數的羧基或酯基的數的比值沒有特別限定，但是例如應為0.1~5，優選為0.5~2。具體而言，該比值可以為0.1、0.2、0.5、1、1.5、2、3、4、5，也可以為在此處所例示的任意兩個數值之間範圍內。作為含有羧基或酯基的單體(或化合物)，可列舉，丙烯酸、異丁烯酸，或這些物質的酯(例子：甲基丙烯酸甲酯)等。
本發明的樹脂層5的厚度可推薦為0.3~20μm。如果小於0.3μm，則在異常發熱時，電阻不能充分降低，有時會出現無法發揮關機功能的情況。如果超過20μm，則在正常狀態下的電阻變高，有時會出現高速率時性能降低的情況。樹脂層5的厚度，例如為0.3、0.5、1、2、5、10、15、20μm，也可以在此處例示的任意2個數值的範圍內。
<導電性粒子>
本發明的樹脂層5由於絕緣性強，因此為了賦與電子傳導性而必須添加導電性粒子11(參照圖3及圖4)。作為用於本發明的導電性粒子11，可使用公知的碳粉末、金屬粉末等，其中優選為碳粉末。作為碳粉末，可使用乙炔黑、副產炭黑、爐法炭黑、碳納米管、各種石墨粒子等。
導電性粒子11在樹脂層5的內部，以各個粒子相互組成為一體的二次凝集物的狀態存在(參照圖3及圖4)，在本發明中，導電性粒子11的平均粒徑優選為0.5~25μm。不滿0.5μm時，不能獲得充分的電池性能，超過25μm時，會出現不能充分發揮關機效果的情況。導電性粒子11的平均粒徑，例如可通過使用EPMA(電子探針微量分析儀)或FE-EPMA(電解放射型電子探針微量分析儀)的元素映射來進行測量。由於從樹脂層表面進行氟的映射時，只能在導電性粒子的局部測出氟，因此，可以通過測量不能測出氟的部分的直徑，來測量出導電性粒子11的一次粒子或二次粒子的平均粒徑。不能測出氟的部分為非圓形時，可將測量最大徑和最小徑並進行平均的數值作為粒徑。作為導電性粒子的平均粒徑，具體而言，例如為0.5、1、2、5、10、15、20、25μm，也可以為在此例示的任意2個數值範圍內。
並且，在本發明中，樹脂層5表面的導電性粒子11的面積佔有率推薦為10~50%。不滿10%時，在正常狀態下的電阻不能充分降低，可能會出現高速率時容量降低等的問題。超過50%時，溫度上升時可能會出現不能發揮關機功能的情況。如圖3的俯視圖所示，其表示從樹脂層5的表面側(基材3的相對側)看到樹脂層5時的、導電性粒子11所占面積(黑色部分的面積)的比例。
圖4是存在於樹脂層5內的表示導電性粒子11的一例的截面圖。在樹脂層5內存在大量的導電性粒子11，其中，有一定比例的粒子的粒徑比樹脂層5的層厚大，因此，如圖4所示，通過接觸於導電性基材3，賦與樹脂層5適度的導電性。
如圖4所示，通常情況下，導電性粒子11與導電性基材3相接觸。然而，在由於故障或過充電等原因使溫度過度上升的情況下，樹脂層5的氟類樹脂會隨著溫度膨脹。導電性粒子11和導電性基材3由於密合性低，會因氟類樹脂的膨脹而使導電性粒子11從導電性基材3推起而分離(參照圖5)。導電性粒子11從導電性基材3分離而導致電流難以流動，電流完全不流動時會發揮關機功能。但是，導電性粒子11中，也會存在氟類樹脂即使膨脹也難以從基材脫離的情況，如果導電性粒子11的面積佔有率過高，則會出現膨脹後的樹脂層5的電阻不能充分提高，此時也不能適當發揮關機功能。因此，優選的是設置導電性粒子11的面積佔有率的上限。並且，如果導電性粒子11的面積佔有率過低，則，通常情況下會出現樹脂層5的電阻不能充分降低的情況。因此，在本發明中，為了在通常情況下可達到充分低的電阻值，且能適當發揮關機功能，推薦將導電性粒子11的面積佔有率規定為10~50%，優選為20~40%。
對導電性粒子11的添加量沒有特別限定，但是，相對於樹脂層5的樹脂成分100質量份的添加量為20~100質量份為佳，25~70質量份為更佳，30~50質量份為最佳。如果不滿20質量份，則樹脂層5的體積固有電阻會變高，可能 會出現不能獲得作為集電體必須的導電性的情況。如果超過100質量份，則可能會出現與導電性基材3的密合性降低，通過由電池的充放電發生的活性物質的膨脹收縮，使活性物質層從集電體剝離的情況。
作為本發明的導電性粒子的分散狀態，例如，可使用如下分散方法實現。以往，導電材料的分散著眼於細緻均勻地實施分散，但是在本發明中優選的是適當凝集的分散狀態，下面對其方法進行說明。作為分散機器可使用分散機(DISPER)、行星攪拌機、球磨機等，以下將對使用分散機的情況進行說明。
本發明的導電性粒子的分散狀態，可通過向氟類樹脂溶液中預分散導電性粒子之後，再進行本分散而實現。在預分散中，相對於樹脂固態部分100質量份，向氟類樹脂溶液添加導電性粒子30~120質量份，以轉數1000~5000rpm攪拌5~60分鐘而製得預分散塗料。預分散中的導電性粒子量如果少於30質量份，則會出現本分散後的粒徑變得過小的情況，如果大於120質量份，則可能會出現本分散後的粒徑變得過大的情況。預分散的轉數如果低於1000rpm，可能會出現本分散後的粒徑變得過大的情況，如果高於5000rpm，可能會出現本分散後的粒徑變得過小的情況。預分散的攪拌時間如果不到5分鐘，則可能會出現本分散後的粒徑變得過大的情況，如果超過60分鐘，可能會出現本分散後的粒徑變得過小的情況。
然後，在本分散中，向預分散糊劑中添加氟類樹脂溶液，相對于樹脂固態成分100質量份，添加20~100質量份的導電性粒子。本分散以轉數2000~ 7000rpm攪拌10~120分鐘。本分散中的轉數如果低於2000rpm，則可能會出現粒徑變得過大的情況，如果高於7000rpm，則可能會出現粒徑變得過小的情況。本分散中的攪拌時間如果不到10分鐘，可能會出現粒徑變得過大的情況，如果超過120分鐘，可能會出現粒徑變得過小的情況。
並且，相對於導電性粒子11的平均粒徑的樹脂層5的厚度的比(樹脂層厚度(μm)/導電性粒子的平均粒徑(μm))的值，優選為0.2~5，更優選為0.5~2，最優選為0.8~1.2。如果該值過大，則樹脂層5的導電性容易變得不足，如果該值過小，則不能充分發揮關機效果。具體而言，該值例如為0.2、0.5、0.8、1、1.2、1.5、2、3、4、5，也可以為在此例示的任意2個數值範圍內。
在本發明中，作為所述樹脂層表面的電阻，優選為，(1)在20℃下為1.0~10Ω的同時，在加熱成220℃後為200~600Ω，和/或，(2)在20℃下為1.8~9.7Ω的同時，在加熱成180℃後為209~532Ω。如果不具有此種電阻差，就不能兼備關機功能與高倍率特性的兩方面的特徵。而且，表面的電阻可使用公知的測量方法測量，例如，可使用三菱化學制的“Loresta”，並以2端子法進行測量。在此，所謂的加熱後，係指對集電體以220℃或180℃加熱1小時之後，在室溫下溫度穩定後的狀態。本發明的電阻可以利用公知方法進行測量，例如，在220℃或180℃下測量電阻時，向達到220℃或180℃的溫度的空氣爐中放入作為測量對象的集電體，經過1小時後之後從爐中取出，並在該集電體達到室溫的狀態下進行測量。至於集電體的電阻值的變化而言，升溫後再進行冷卻也其電阻也幾乎無變化，因此，在本發明中以上述方法進行測量。
本發明的集電體的製造方法，可以利用現有方法在導電性基材上形成樹脂層，並沒有特別限定，但是，在形成樹脂層之前，對導電性基材實施可提高密合性的預處理也非常有效。特別是在採用以滾軋製造的金屬箔時，有時會出現軋製油或磨損粉殘留的情況，有時會出現樹脂層的密合性變差的情況，但是在該種情況下，可通過進行脫脂等方式來消除軋製油和磨損粉，從而可提高樹脂層的密合性。並且，在形成樹脂層之前，對導電性基材進行類似於電暈放電處理等乾式活性化處理，從而可以提高與樹脂層之間的密合性。
對樹脂層的形成方法沒有特別限定，但是，優選的是以上述方法將調節好導電性粒子添加量及平均粒徑的糊劑等塗布在導電性基材上，再進行燒結的方法。作為塗布方法，可使用輥塗、凹版塗布、縫模塗布等方法，但是沒有特別限定。燒結溫度作為導電性基材的到達溫度優選為90~130℃，燒結時間優選為5~120秒。
電極結構體
通過在本發明的集電體的至少一面形成活性物質層或電極材料層，可獲得本發明的電極結構體。在後面對形成電極材料層的蓄電構件用電極結構體進行說明。首先，形成有活性物質層的電極結構體，可使用該電極結構體和分離器、非水電解質溶液等，製得非水電解質電池用，例如，鋰離子二次電池用的電極結構體(包括電池用零部件)。在本發明的非水電解質電池用電極結構體及非水電解質電池中，集電體以外的部件可以採用公知的非水電池用部件。
在此，作為本發明中的電極結構體而形成的活性物質層，可以為以往作為非水電解質電池用所提出物質。例如，作為正極，可通過在使用鋁的本發明集電體上，作為活性物質使用LiCoO2、LiMnO2、LiNiO2等，作為導電性粒子使用乙炔黑等的碳黑，將這些物質分散于作為粘合劑PVDF或水分散型PTFE的糊劑進行塗敷、乾燥，獲得本發明的正極結構體。
作為負極的電極結構體時，可通過在作為導電性基材使用銅的本發明的集電體上，作為活性物質例如使用碳黑(black lead)、石墨(graphite)、中間相碳微球(Mesocarbon microbeads)等，將這些物質分散于作為增粘劑的CMC之後，將與作為粘合劑的SBR混合的糊劑作為活性物質層形成用材料進行塗布、乾燥，從而獲得本發明的負極結構體。
非水電解質電池
本發明也可為非水電解質電池。在這種情況下，除使用本發明的集電體以外沒有特別限定。例如，可通過將浸漬含非水電解質的非水電解質電池用電解液的分離器夾在以本發明的集電體作為構成要素的所述正極結構體和負極結構體之間，構成本發明的非水電解質電池。非水電解質及分離器可使用作為公知的非水電解質電池用的物質。電解液作為溶媒，可使用黑金剛石類或內酯類等，例如，可使用將作為電解質的LiPF6或LiBF4溶解於EC(碳酸乙烯酯)和EMC(碳酸甲乙酯)的混合液中而獲得的物質。作為分離器，例如，可使用具有聚烯烴制的微孔的膜。
蓄電構件(雙電層電容器、鋰離子電容器等)
一般來講，雙電層電容器較二次電池安全，但是從提升高倍率特性等的目的考慮，可適用本發明的集電體。作為本發明的雙電層電容器、鋰離子電容器等，可以將本發明的集電體適用於需要以大電流密度高速充放電的雙電層電容器或鋰離子電容器等的蓄電構件。本發明的蓄電構件用電極結構體是可通過在本發明的集電體上形成電極材料層而獲得，可使用該電極結構體與分離器(separator)、電解液等，製造雙電層電容器和鋰離子電容器等蓄電構件。在本發明的電極結構體及蓄電構件中，集電體以外的部件可使用公知的雙電層電容器用或鋰離子電容器用的部件。
作為電極材料層，正極、負極均可使用由電極材料、導電性粒子、粘合劑構成的物質。在本發明中，可通過在本發明集電體的至少一面形成所述電極材料層而作為電極結構體之後，獲得蓄電構件。在此，作為電極材料，可採用現有的作為雙電層電容器用、鋰離子電容器用電極材料使用的材料。例如，可使用活性炭、石墨等的碳粉末或碳纖維。作為導電性粒子，可使用乙炔黑等碳黑。作為粘合劑，例如可使用PVDF(聚偏二氟乙烯)、SBR(苯乙烯-丁二烯橡膠)、水分散型PTFE等。並且，本發明的蓄電構件，可通過在本發明的電極結構體上夾持並固定分離器，使電解液浸透分離器，以此構成雙電層電容器或鋰離子電容器。作為分離器，例如，可使用具有聚烯烴制的微孔的膜或雙電層電容器用紡織布等。電解液作為溶媒例如可使用碳酸鹽類(carbonate)或內酯類，電解質作為陽離子可使用四乙基鹽，三乙基鹽等，作為陰離子可使用六氟化磷酸鹽、四氟化硼酸鹽等。鋰離子電容器通過組合鋰離子電池的負極和雙電層電容器的正極而獲得。在這些製造方法中，除使用本發明的集電體以外，可利用公知的 方法進行，沒有特別限定。
【實施例】
接下來，通過本發明的實施例及比較例具體說明本發明，但是本發明並不限定於下列實施例。
<集電體的製造>
氟類樹脂是通過用分散機以表1所示的條件，對將如表1所示的各種樹脂溶解於NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的樹脂液實施預分散及本分散，作成塗料。預分散時的導電性粒子的添加量是將相對于樹脂固態成分100質量份的添加量以質量份來記載。並且，在本分散中，添加樹脂液使相對于樹脂固態成分100質量份的導電性粒子的添加量成為如表1所示的值之後，進行了攪拌。作為丙烯酸樹脂，是將丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸乙酯/丙烯醯胺，以10/10/80進行共聚的水系乳膠塗料。使用該塗料，以表1所示的條件，對厚度為20μm的鋁箔(JIS A1085)的兩面進行塗敷，而製得集電體。表1中的任意一個溫度均為基材到達溫度。
【表1】
在表1的樹脂的欄中，PVDF意味著聚偏二氟乙烯，M-PVDF意味著丙烯酸變性聚偏二氟乙烯。在導電性粒子的種類的欄中，AB係指乙炔黑，KB係指副產炭黑，FB係指爐法炭黑，AG係指土狀石墨(amorphous graphite)。導電性粒子的混合量是相對於樹脂的固態成分100質量份的值。“平均粒徑”的欄係指導電性粒子的平均粒徑。
<導電性粒子的平均粒徑>
作為導電性粒子的平均粒徑的計算，通過以FE-EPMA對樹脂層表面實施氟的映射(mapping)，將檢測不出氟的部分(丙烯酸樹脂為檢測不出氧的部分)判斷為導電性粒子，測量10個粒徑(非圓形的情況下為最大徑和最小徑的平均)並進行平均而算出。
<導電性粒子的面積佔有率的測量方法>
作為導電性粒子的面積佔有率的計算，通過以FE-EPMA對樹脂層表面實施氟的映射，將檢測不出氟的部分(丙烯酸樹脂為檢測不出氧的部分)判斷為導電性粒子，從在邊長為500μm的正方形區域中的導電性粒子所占的面積算出。
<樹脂層的厚度測量>
樹脂層的厚度，通過以FE-SEM(場發射掃描式電子顯微鏡)觀察樹脂總截面，測量了不存在粒徑超過膜厚1/3的導電性粒子的部分的樹脂層厚度。
<樹脂層的電阻>
在20℃、180℃、220℃下，使用三菱化學制“Loresta”，以2端子法進行測量。20℃下的電阻值是在保持20℃的室內進行測量，180℃、220℃下的電阻值的測量是裝入達到該些溫度的空氣爐中，並經過1小時之後，分別從該爐取出，並在20℃的室溫下溫度穩定之後，進行測量。
<容量維持率>
(1)電池的製造
(正極)在具有以所述方法製造的樹脂層的集電體上塗敷活性物質糊劑(LiMn2O4/AB/PVDF=89.5/5/5.5、溶媒NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮))後，進行乾燥。然後進行衝壓，形成厚度為60μm的活性物質層。
(負極)在厚度為10μm的銅箔上塗敷活性物質糊劑(MCMB(中間相炭微球)/AB/PVDF=93/2/5、溶劑NMP)後，進行乾燥。然後進行衝壓，形成厚度為40μm的活性物質層。
(圓筒型鋰離子電池(Φ 18mm×軸向長度65mm)的製造)
捲繞該正極、負極、電解液(1M LiPF6、EC(碳酸乙烯酯)/MEC(碳酸甲乙酯)=3/7)、分離器(厚度為25μm，微孔聚乙烯膜)，對各極熔接簧片並連接於各極端子，並插入於外殼。
(2)容量維持率的測量(高倍率特性)
使用該電池，以0.25mA/cm2和4.2V定電流定電壓充電後，以0.25mA/cm2和5mA/cm2進行定電流放電，由各自的放電容量算出容量維持率=(5mA/cm2放電 容量)/(0.25mA/cm2放電容量)。如果容量維持率為0.8以上，則可在高速率下的使用。
<過充電試驗>
使用所述電池，使充電電壓達到4.2V為止以1.5mA/cm2定電流定電壓充電後，向充滿電狀態的電池進一步以5A充電到250%，調查電池動態。
本發明的實施例中，對所有的電池進行過充電之後，均沒有出現異常，可知，伴隨過充電的發熱會使樹脂層的電阻充分上升，進而使電流降低到安全的區域。進而，本發明的實施例中，所有的電池的容量維持率均高，可知，能夠以高速率充分進行使用。另一方面，比較例1、比較例3、比較例4、比較例7的電池中產生煙。其原因有可能是因為即使過充電而發熱，樹脂層的電阻也不會充分降低，從而發生電解液的降解等現象，因此產生煙。並且，比較例2、比較例5、比較例6，並不能適用于需要高倍率特性的HEV等。
3‧‧‧導電性基材
11‧‧‧導電性粒子

Claims (10)

  1. 一種集電體，在導電性基材的至少一面具有樹脂層，其特徵在於：所述樹脂層含有氟類樹脂和導電性粒子，且厚度為0.3~20μm，具有以下(1)~(3)中的至少一個特徵：(1)所述導電性粒子的平均粒徑為0.5~25μm，且在所述樹脂層表面的所述導電性粒子的面積佔有率為10~50%，(2)所述樹脂層表面在20℃下的電阻為1.0~10Ω的同時，在加熱到220℃後的電阻為200~600Ω，(3)所述樹脂層表面在20℃下的電阻為1.8~9.7Ω的同時，在加熱到180℃後的電阻為209~532Ω。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的集電體，其具有上述(1)的特徵。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的集電體，其具有上述(2)的特徵。
  4. 如申請專利範圍第1項~第3項的任意1項所述的集電體，其具有上述(3)的特徵。
  5. 一種集電體，在導電性基材的至少一面具有樹脂層，其特徵在於：所述樹脂層含有氟類樹脂、和平均粒徑為0.5~25μm的導電性粒子，且厚度為0.3~20μm，所述樹脂層表面的所述導電性粒子的面積佔有率為10~50%。
  6. 如申請專利範圍第1項~第5項中的任意1項所述的集電體，其中， 所述氟類樹脂含有羧基或羧酸酯基。
  7. 如申請專利範圍第1項~第6項中的任意1項所述的集電體，其中，所述氟類樹脂含有聚偏二氟乙烯。
  8. 一種電極結構體，其具備：在申請專利範圍第1項~第7項中的任意一項所述的集電體的所述樹脂層上具備活性物質層或電極材料層。
  9. 一種非水電解質電池或蓄電構件，其具備：如申請專利範圍第1項~第8項中所述的電極結構體。
  10. 一種非水電解質電池或蓄電構件，其中，具備如申請專利範圍第9項所述的電極結構體，且容量維持率為80%以上。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150294802A1 (en) * 2012-07-13 2015-10-15 Furukawa Electric., Ltd. Current collector, electrode structure and non-aqueous electrolyte battery or electrical storage device
EP2922123A4 (en) * 2012-11-19 2016-06-15 Furukawa Electric Co Ltd COLLECTOR, ELECTRODE, SECONDARY CELL AND CONDENSER
JP2019133739A (ja) * 2016-05-16 2019-08-08 Jsr株式会社 蓄電デバイス用集電体および蓄電デバイス用集電体の製造方法
US10707531B1 (en) 2016-09-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
JP6838521B2 (ja) * 2017-08-10 2021-03-03 トヨタ自動車株式会社 全固体電池および負極
US11742492B2 (en) * 2018-03-09 2023-08-29 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Secondary battery positive electrode, secondary battery positive electrode current collector, and secondary battery
US11018344B2 (en) 2018-09-10 2021-05-25 Showa Denko K.K. Current collector for electrical storage device, method for producing the same, and coating liquid used in said production method
KR102568634B1 (ko) * 2021-09-01 2023-08-22 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드 양극 집전체, 이차전지 및 전력 장치

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001357854A (ja) 2000-06-13 2001-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水系二次電池
JP3982221B2 (ja) 2001-02-01 2007-09-26 三菱マテリアル株式会社 リチウムイオンポリマー二次電池及び該電池の密着層に用いる結着剤の合成方法
KR20030086354A (ko) * 2001-04-10 2003-11-07 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 리튬 이온 폴리머 2차 전지, 그 전지용 전극 및 그 전지의밀착층에 사용하는 결착제 중의 고분자 화합물의 합성 방법
JP2003217596A (ja) * 2002-01-21 2003-07-31 Tookan:Kk アルカリ乾電池
JP4281329B2 (ja) * 2002-11-08 2009-06-17 ソニー株式会社 非水電解質電池
TWI226352B (en) * 2003-09-24 2005-01-11 Polytronics Technology Corp Over-current protection device and conductive polymer composition thereof
JP2005191423A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Tdk Corp キャパシタ用電極
JP4776918B2 (ja) * 2004-12-24 2011-09-21 日立マクセルエナジー株式会社 非水電解液二次電池
WO2006132474A1 (en) * 2005-06-04 2006-12-14 Ls Cable Ltd. Ptc powder, lithium secondary battery having ptc powder and manufacturing method thereof
JP2008243708A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池および非水電解質二次電池の製造方法
JP4957680B2 (ja) * 2008-08-26 2012-06-20 ソニー株式会社 非水電解質二次電池用の多孔性保護膜層付き電極、及び非水電解質二次電池
JP2011029079A (ja) * 2009-07-28 2011-02-10 Sharp Corp 非水電解質二次電池
WO2011037124A1 (ja) * 2009-09-25 2011-03-31 ダイキン工業株式会社 リチウム二次電池の正極集電積層体
US20120015245A1 (en) * 2010-07-15 2012-01-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method of electrode of power storage device, electrode of power storage device, and power storage device
US8840687B2 (en) * 2010-08-23 2014-09-23 Corning Incorporated Dual-layer method of fabricating ultracapacitor current collectors

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