TW550848B - Multi-layered electrode structural body, cell using same, dual-layer capacitor and manufacturing method for same - Google Patents

Multi-layered electrode structural body, cell using same, dual-layer capacitor and manufacturing method for same Download PDF

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Tatsuo Shimizu
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Nisshin Spinning
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Description

550848 五、發明說明（1) 技術領域 利用該構造體的電 本發明涉及一種多層電極構造體 池或電氣雙層電容器的製造方法。 背景技術 迄今，製造電極構造體時，都在集電材料面上塗布包 括電極材料、粉狀導電物質、钻合劑和溶劑的混合物，附 著一層電極層製成電極構造體。 〈一〉本發明是以製造具有多層電極層的多層電極構 造體為目的。 〈二〉本發明是以獲得附著性良好的多層電極構造體 為目的。 〈三〉本發明是以獲得電阻低的多層電極構造體為目 的。 〈四〉本發明是以獲得具有附著性良好並且電阻低的 多層電極構造體的電池或電氣雙層電容器為目的。 發明内容 本發明的一種多層電極構造體，是一種在集電材料上 多層疊層具有至少由高分子物質構成的粘合劑和電極材料 的電極層的多層電極構造體，其特徵是接連集電材料配置 的第1電極層和配置於第1電極層上的第2電極層是由不 同的物質組成或不同的配合比形成；或者 一種多層電極構造體，是在集電材料上多層疊層具有
第4頁 550848 五、發明說明（2) 至少由高分子物質組成的粘合 層電極構造體，其特徵是接連 粘合劑比第1電極層上配置的 強；或者 一種多層電極構造體，是 至少 質的 置的 導電 中， 蓋； 中， 用容 子物 的多 池， 極層 電率 由高分子物質組成 電極層的多層電極 第1電極層與在第1 率高；或者 一種多 至少一 或者 一種多 第1電 易原纖 一種電 質組成 層電極 其特徵 上配置 高；或 一種電 層電極構造 層電極層的 電解質相同 一種電 層電極 極層以 化的粘池，是 的粘合 構造體 是接連 的第2 者 池，其 的或親 氣雙層 構造 外的 合劑 將集 劑和 作為 集電 電極 特徵 和性 電容 的粘合 構造體 電極層 體，其 電極材 體，其 至少一 聚合物 電材料 電極材 電極並 材料配 層相比 是在接 高的粘 器，是 劑和電極材料的電 集電材料配置的第 第2電極層相比， 在集電材料上多層 劑和電極材料及粉 ，其特徵是接連集 上配置的第2電極 特徵是上述多層電 料用離子導電性聚 特徵是上述多層電 層電極層的高分子 ;或者 上多層疊層具有至 料及粉狀導電物質 且在電極間配置電 置的第1電極層與 ，粘合劑的粘合力 極層的多 1電極層 粘合力 疊層具有 狀導電物 電材料配 層相比， 極構造體 合物覆 極構造體 粘合劑使 少由高分 的電極層 解質的電 在第1電 強並且導 連電解質的電極層上使用跟 合劑；或者 將集電材料上多層疊層具有
第5頁 550848 五、發明說明（3) 至少由高分 質的電極層 電解質的電 第1電極層 比，粘合劑 一種電 層上使用跟 一種多 層具有 層的多 包括高 第1電 電極物 層電極 第2電 一種多 層具有 導電物 集電材 狀導電 層上塗 物質的 混合粉 導電率 層疊 電極 塗布 形成 劑、 層疊 力比 層疊 粉狀 徵是 和粉 電極 導電 層， 層的 子物質組成的粘合劑和電極材料及粉狀導電物 的多層電極構造體作為電極並且在電極間配置 氣雙層電容器，其特徵是接連集電材料配置的 粘合劑與在第1電極層上配置的第2電極層相 的粘合力強並且導電率高；或者 氣雙層電容器，其特徵是在接連電解質的電極 電解質相同的或親和性高的粘合劑；或者 層電極構造體的製造方法，是在集電材料上多 至少由高分子物質組成的钻合劑和電極材料的 層電極構造體製造方法，其特徵是集電材料上 分子钻合劑、電極物質和溶劑的混合物並乾燥 極層，在第1電極層上塗布包括高分子枯合 質和溶劑的混合物並乾燥形成第2電極層，多 層，混合高分子粘合劑使得第1電極層的結合 極層的結合力強；或者 層電極構造體的製造方法，是在集電材料上多 至少由高分子物質組成的枯合劑和電極材料及 質的電極層的多層電極構造體製造方法，其特 料上塗布包括高分子粘合劑、電極物質、溶劑 物質的混合物並乾燥形成第1電極層，在第1 布包括高分子粘合劑、電極物質、溶劑和粉狀 混合物並乾燥形成第2電極層，多層疊層電極 狀導電物質使得第1電極層的導電率比第2電極 變成高導電率；或者
第6頁 550848 五、發明說明（4) 一種多層電極構造體的製 極層上塗布高分子枯合劑、電 物，使其結合力比第2電極層高 第3電極層，並多層疊層電極 一種多層電極構造體的製 電極構造體的製造方法中，至 離子導電性聚合物覆蓋；或者 一種多層電極構造體的製 電極構造體的製造方法中，第 極層的高分子粘合劑使用容易 者 一種多層電極構造體的製 層的粉狀導電物質含有支援電 一種電池製造方法，是將 至少由高分子物質組成的粘合 質的電極層的多層電極構造體 電解質的電池製造方法，其特 高分子粘合劑、電極物質、溶 並乾燥形成第1電極層，在第 粘合劑、電極物質、溶劑和粉 形成第2電極層，多層疊層電 得第1電極層的結合力比第2 狀導電物質使得第1電極層的 率變成高導電率；或者 造方法，其特徵是在第2電 極物質和溶劑混合後的混合 分子粘合劑強，乾燥後製成 層；或者 造方法，其特徵是上述多層 少一層電極層的電極材料用 造方法，其特徵是上述多層 1電極層以外的至少一層電 原纖化的粘合劑聚合物；或 其特徵 質；或 料上多 材料及 並且在 電材料 導電物 上塗布 質的混 合高分 結合力 第2電 是第1 者 層疊層 粉狀導 電極間 上塗布 質的混 包括高 合物並 子粘合 強’混 極層的 電極 具有 電物 配置 包括 合物 分子 乾燥 劑使 合粉 導電 造方 解鹽 在集 劑和 作為 徵是 劑和 1電 狀導 極層 電極 導電 法， 的物 電材 電極 電極 在集 粉狀 極層 電物 ，混 層的 率比
第7頁 550848 五、發明說明（5) 層疊層 粉狀導 電極間 集電材 狀導電 極層上 電物質 層，混 極層的 電率比 種電 具有 電物 配置 料上 物質 塗布 的混 合高 結合 第2 氣雙層 至少由 質的電 電解質 塗布包 的混合 包括高 合物並 分子粘 力強， 電極層 電容器 高分子 極層的 的電氣 括南分 物並乾 分子枯 乾燥後 合劑使 混合粉 的導電 製造 物質 多層 雙層 子粘 燥後 合劑 形成 得第 狀導 率變 方法， 組成的 電極構 電容器 合劑、 形成第 、電極 第2電 1電極 電物質 成南導 是將在集 枯合劑和 造體作為 製造方法 電極物質 1電極層 物質、溶 極層，多 層的結合 使得第1 電率。 電材料 電極材 電極並 ，其特 、溶劑 ，在第 劑和粉 層疊層 力比第 電極層 上多 料及 且在 徵是 和粉 1電 狀導 電極 2電 的導 具體實施例 以下，用附圖說明本發明的實施例。 《一》 多層電極構造體 多層電極構造體使用在將電解質介於電極間的電氣構 件電極中。電氣部件是電池的情況下，多層電極構造體可 與電解質的離子之間進行電交接。電氣部件是電氣雙層電 容器的情況下，多層電極構造體是在表面積大的高表面積 材料與電解質之間形成電氣雙層電容器的。 圖1表示幾個多層電極構造體的例子。圖1 ( A )是 用作電池正電極使用的，是集電材料1 3表面上附著由作 為電極材料1 1的粉狀電極活性物質、粉狀導電物質1 4
第8頁 550848 五、發明說明（6) 和粘合劑1 7 (即，粘合劑、結合劑）構成電極層18的電 極構造體1 。電極層1 8成為多層，附圖中由第1電極層 181和第2電極層182構成，第1電極層181比第 . 2電極層1 8 2增加了粉狀導電物質1 4和粘合劑1 7的濃 度。作為粉狀電極活性物質，例如使用L i C 〇〇2。圖1 ' (B) 是已用離子導電性聚合物12覆蓋著圖1(A)的 、 電極材料1 1的電極構造體。離子導電性聚合物1 2雖然 / 也具有粘合劑的功能，但是在第1電極層1 8 1上，為了 提高粘結性，混合有粘合劑1 7 。第1電極層1 8 1比第 2電極層1 8 2增加了粉狀導電物質1 4的濃度。圖1 (C) 是用作電池的負電極的，是集電材料1 3的表面上 φ 附著由作為電極材料1 1的粉狀電極活性物質和粘合劑1 7構成的電極層1 8的電極構造體1 。作為粉狀電極活性 物質，例如使用石墨粉末。第1電極層1 8 1比第2電極 層1 8 2增加了粘合劑1 7的濃度。圖1 ( D )是用離子 導電性聚合物1 2覆蓋圖1 ( C )的電極材料的電極構造 體。離子導電性聚合物1 2雖然也具有粘合劑的功能，但 是在第1電極層1 8 1上，為了提高粘結性，混合了粘合 劑1 7 。圖1 ( E )是用作電氣雙層電容器的電極構造 體，是集電材料1 3的表面上附著由作為電極材料1 1的 高表面積材料和粘合劑1 7構成的電極層1 8的電極構造 體1 。作為高表面積材料，例如使用活性碳。第1電極層鲁 1 8 1比第2電極層1 8 2增加了粘合劑1 7的濃度。圖 1(F)是用離子導電性聚合物1 2覆蓋圖1 (E)的粉狀 〃
第9頁 550848 五、發明說明（7) 活性炭的電極構造體。離子導電性聚合物1 2雖然也具有 粘合劑的功能，但是在第1電極層1 8 1上，為了提高粘 結性，混合了粘合劑1 7 。另外，用離子導電性聚合物覆 蓋的電極材料以後再詳細敘述。 《二》 多層電極 多層電極是不同特性多層重疊的。使特性不同的方法 有多種，除圖1 ( A )〜（F )以外，改變配合物質的配 合比或種類。 圖2 ( A )〜（B )是使用粉狀電極活性物質作為電
極材料，並將以離子導電性聚合物1 2覆蓋粉狀電極活性 物質的和不覆蓋的電極構造體用於第1電極層和第2電極 層的例子。圖2 ( C )〜（D )是使用活性炭作為電極材 料，並將以離子導電性聚合物1 2覆蓋活性炭的和不覆蓋 的電極構造體用於第1電極層和第2電極層的例子。 並且，在第2電極層上作為粘合劑，如使用原纖化容 易的枯合劑聚合物，就可以用少量枯合劑結合電極材料或 粉狀導電物質。但是，原纖化容易的粘合劑聚合物跟集電 材料結合力弱，因而使用於第1電極層以外。
並且，要是電極層中含有支持電解鹽，Li離子密度 將提高，L i離子的傳遞速度會加快。特別是，若進入第 1電極層，則第1電極層L i離子的移動容易傳遞到第2 電極層去。 並且，把多層電極構造體使用於電池或電氣雙層電容 器等上時，在連接電解質的電極層中，可以使用跟該電解
第10頁 550848 五、發明說明（8) 質相同的聚合物或親和性高的粘合劑聚合物。例如，第2 電極層上配置第3電極層，在第3電極層上也可以使用跟 電解質相同的聚合物或親和性高的粘合劑聚合物。 並且，或者使用牢固粘結集電材料的粘合劑聚合物、 或者改變每個層中粉狀導電物質的種類、或者改變粉狀電 極活性物質的平均粒徑、或者使用離子導電性的粘合劑聚 合物、或者使用作為電解質使用的離子導電性聚合物，用 以上各種方法都可以改變多層的特性。 《三》多層電極構造體製造方法
圖3表示多層電極構造體製造方法的例子。多層電極 構造體1是用混合器3混合電極材料1 1 、粉狀導電物質 1 4、枯合劑1 7和溶劑1 9 ，使其變成泥漿成為混合物 3 1 。將混合物3 1薄薄地塗布到集電材料1 3的表面 上。塗布的裝置有刮刀敷料器等。從塗布後的混合物中蒸 發溶劑，使之乾燥，作為第1電極層1 8 1附著於集電材 料1 3而製成。在這裏，蒸發溶劑使其乾燥之際，利用熱 風加熱裝置或紅外線照射裝置對集電材料上的混合物3 1 吹熱風或照射紅外線。接著，在第1電極層1 8 1上同樣 形成第2電極層1 82 。另外，形成第2電極層時，也可 以在第1電極層乾燥處理之前進行。
熱風加熱裝置6 ，例如圖4的樣子，用傳送帶6 3把 由在集電材料13上塗布了電極層18構成的電極構造體 移動到筐體6 2内，從熱風吹出口 6 1向電極層18吹出 熱風6 5 ，使電極層1 8裏含有的溶劑蒸發。熱風通過筐體
第11頁 550848 五、發明說明（9) 的出口 6 4向外部移送溶劑。 紅外線照射裝置5 ，例如圖5的樣子，用傳送帶5 8 把在集電材料1 3塗布了電極層1 8移動到筐體5 4内， 照射由紅外線發生器5 1發生的紅外線5 2。在筐體5 4 與紅外線發生器5 1之間配置透射紅外線的紅外線透射隔 壁5 3 。並且，在因蒸發的氣體種類或濃度等對紅外線發 生器5 1不會發生問題時，就不用配置紅外線透射隔壁5 3 。從電極層1 8蒸發出的溶劑1 9 ，用紅外線透射隔壁
5 3跟紅外線發生器5 1隔斷。筐體5 4内充滿的溶劑1 9濃度一升高到平衡濃度，就限制蒸發，因此用風扇5 6 從筐體5 4内向溶劑回收器5 5吸引，進行回收。此時， 為了使筐體5 4内的氣壓跟外面氣壓平衡，向筐體5 4内供應 外氣5 7，可是該外氣5 7通過送風不是用於蒸發溶劑1 9 ，而是在打破溶劑濃度平衡的程度就可以。流速也取 決於筐體5 4的大小，因而例如0. 5 m /分以下就行。另 外，集電材料1 3的兩面都塗布電極層1 8時，可以從電 極構造體1的兩面照射紅外線。
紅外線包括從接近可見光的近紅外線到中紅外線進而 直至接近電波的遠紅外線，然而若不是由空氣的熱傳播加 熱混合物，而是可以幾乎不通過空氣相距遙遠地加熱混合 物，也可以使用任何的紅外線。由於遠紅外線比近紅外線 透過混合物内部的比率高，所以能夠加熱内部。 作為蒸發溶劑1 9並使混合物3 1乾燥的方法如果使 用紅外線，混合物3 1乾燥起來的電極層1 8跟電極材料
第12頁 550848 五、發明說明（ίο) 1 1良好附著，而且，電極層1 8的電阻會降低。圖6強 調地表示使覆蓋於集電材料1 3的混合物中溶劑1 9蒸發 時的混合物3 1内狀態。 圖6 ( A )的情況下，可以認為溶劑蒸發的機理如
下。首先，熱風6 5衝撞混合物表面，混合物3 1表面附近 受熱風迅速變暖，使表面附近的溶劑活躍蒸發，同時隨熱 風6 5飛去。因此，表面附近的溶劑迅速蒸發，混合物内 部或集電材料附近的溶劑向表面附近移動，使其補充。此 時，溶劑中混合著的粘合劑或粉狀導電物質跟溶劑一起向 混合物3 1的表面附近運動。其結果，混合物的集電材料 侧的粘合劑或粉狀導電物質濃度變薄。
對此，在本發明圖6 ( B )的情況下，可以認為溶劑蒸 發的機理如下。首先，向混合物表面照射紅外線5 2，紅外 線5 2透入到混合物内部，加熱整個混合物。與此同時， 由於沒有吹出熱風，所以溶劑徐徐從混合物表面蒸發。因 此，粘合劑、粉狀導電物質1 4的濃度全體變得均勾起 來。其結果，混合物3 1乾燥起來的電極層中，因為集 電材料附近的粘合劑濃度不變薄，使電極層跟集電材料1 3附著良好。並且，集電材料附近的粉狀導電物質濃度也 不變薄，因而電極層的整個電阻降低。利用這種紅外線的 效果，在多層整個厚度厚時是特別有效的。 《四》 集電材料 集電材料1 3只要是容易導電的物質即可，根據電氣 部件選擇形狀和材料為例，把鋁、銅等導電物質形成板
第13頁 550848 電 據 根 下 況 情 料 材 一£一&0 集 的。 箔面 或兩 體或 狀面 板單 在用 。使 狀造 ⑻網構 或的 明 說箔件 明 P 發 立口 、」狀氣 五 料 材 電靠 集更 貼其 緊使 上 料 緊 8 1± 層 極 ^¾ 的 3 材 集 到 緊 壓 以 可 這 的 2 1± 圖 用 如 例 貼 緊 之 使 了 為 成置 構裝 料力 材壓 電用 集過 的通 後， 物間 合之 混1 布4 塗筒 由滾 把力 。壓 行到 進夾 來1 4體 置造 裝構 緊極 貼電 種的 層 極 把 夠 能 就 轉 旋 其 使 力 壓 加 施 2 0 4上 筒料 滾材 轉電 倒集 給到 3貼 4緊 池 ^¾ 1 圖 圖或 或 幻C /(V 1± 1± 圖圖 將將 是， 池極 >電電 五 正 {為 作 體 造 構 極 電 層 多 的 Β
體 造 構 極 電 層 多 的 D Γν IX 將} 示D 表C 7 1 圖圖 。將 構和 結極 一 fv6- 質正 物為 解作 電體 置造 配構 間極 其電 成層 形多 ，的 極} 電B 負C 為1 作圖 是 。2 x\y -Ιο 1± A 1物 {板合 7隔聚 圖有性 。置電 子配導 例間子 池極離 ^¾ #^ν 的，體 極況固 電情為 負的質 為6物 作1解 體液電 造解示 構電表 極為} 電質B 層物C 多解7 的電圖 配 而。 1用 體使 造以 構加 極要 ^¾^¾ ^H^¾ 層據 多根 對可 一也 開， 分等 了體 為固 是是 5質 1物 板解 隔電 。使 況即 情， 的置 六 口少口 容 層 雙 氣 ι^βο 層 雙 氣 電 圖 等 是 器 容
作 體 造 構 極 1^80 T^or 層 多 的 E ，其 極成 電形 對， 一極 為電 對出 1 示 為} 作A 體C 造8 構 tal 極以 電。 層成 多構 λ、4 白 白 3質 F物 C解 L^6- u 圖置 將配 電或間 以氣 ，電 器的 容體 電造 層構 雙極 氣電 電層 的多 體的 造} 構F 極C 一&J ^Bu 層圖 多用 的採 }出 E示 () 1 B 圖 用8 採圖
第14頁 550848 五、發明說明（12) 雙層電容器 況’電極間 固體的離子 開一對多層 等，也可根 以下， 《一》多層 對4種 紅外線加熱 電阻。各試 溶劑的材料 出剝離強度 。圖8 (A)是電解物質為電解液1 6的情 配置有隔板1 5 。圖8 (B)表示電解物質為 導電性聚合物1 2的情況。隔板1 5是為了分 電極構造體1而配置，即使電解物質是固體 據需要加以使用。 說明多層電極構造體的實施例。 電極構造體試料的製造 多層電極構造體的試料1〜4 ，用熱風加熱和 的二種加熱方法使其乾燥，測定其剝離強度和 料的多層電極材料、粉狀導電物質、粘合劑、 以及比例都在表1裏表示出來。試料的測定測 和電阻。表2裏示出其結果。 表 1
試料 1 i極物質組成（重量份） 電極 層 電極 材料 粉狀導電 物質 (碳黑） 粘合劑 電極 厚度 溶劑 (重量份） 聚合物 A1 聚四氟X 乙烯 PVDF 1 第1 (活性炭） 18 2 0.8 75 NMPC30) 第2 (活性炭） 18 2 0.6 250 NMPC34) 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 NMPC34) 第15頁 550848 五、發明說明（13) 3 第1 (活^生炭） 20 1 50 NMP(30) 第2 (活性炭） 20 0.5 250 NMP(34) 4 第1 (LiCo02) 91 6 8 20 NMP(30) 第2 (LiCo02) 91 6 3 60 NEK(20)+NMP (10) 比較例 1 第1 (活性炭） 18 2 0.8 0. 24 330 NMP(34) 比較例 2 第1 (LiCo02) 91 6 3 80 NEK(20)+NMP (10)
表 一· 試料 紅外線加熱 紅外線加熱 乾燥強度 剝離強度 阻抗 剝離強度 阻抗 1 30V 、 Ihr A 0.1 b 0.5 2 30V 、 Ihr A 0.15 b 0.7 3 30V 、 Ihr A 0.7 b 6 4 30V 、 Ihr A 0.9 b 2.3 比較例1 30V 、 Ihr B 0.2 c 1.2 比較例2 30V 、 Ihr B 2 c 6
imi 第16頁 550848 五、發明說明（14) 熱風加熱裝置使熱風從熱風吹出口吹向混合物的表 面。熱風被控制在大約8 0〜2 0 0 ° C的溫度下，約1 5〜2 5 m/分的流速。 ^ 紅外線照射裝置使用遠紅外線陶瓷板加熱器P Η — 1 00、iPHl 00C (阪口電熱株式會社製造）全部試料 ' 的紅外線乾燥條件是3 0 V，1小時。 ' 試料1是電容器用電極，第1電極層在作為電極材料 _ 原來酚醛的活性炭（關西化學（株）製造）中作為粉狀導 ％ 電物質添加碳黑，利用混合器進行幹式混合。而後，作為 粘合劑添加聚合物A1進行混合。進而，作為溶劑加上N Μ P ( N甲基吣ti咯烷酮）進行混合。混合以後，用刮刀 φ 敷料器塗布到集電體上。用紅外線或熱風乾燥試料。電極 厚度為7 5仁m。第2電極層，減少聚合物A1的比例，增 加稀釋溶劑的比例，在第1電極層上邊大致用同樣的方法 形成。電極厚度為250 /zm。 試料2跟試料1大致同樣製造5試料2的弟2電極 層，作為枯合劑加入聚合物A1並添加聚四氟乙烯。聚四 氟乙烯是原纖化容易的聚合物。 試料3是電容器用電極，跟試料1或試料2大致同樣 製造，試料3的多層電極，第1電極層和第2電極層哪一 層也不添加碳黑。並且，第1電極層添加聚合物A1作為 粘合劑，第2電極層添加聚四氟乙烯。另外，聚合物A 1 _ 是離子導電性聚合物原料，如表3所示。
第17頁 550848 五、發明說明（15) 表3 離子導電性聚合物原料（Al) San Nics 物質名稱 混合比（重量部分） 三官能團（丙二醇·乙二醇）無序共聚物 Sannics FA—103 (PO/EO—2/ 8，Mw= 3 2 8 2，三洋化成工業（株） 製造） 8.3 6 二官能團多元醇的1，4 —丁二醇 0. 34 乙撐氰醇 1.2 7 反應催化劑N C —I Μ (三共Airproductz (株）製造） 0. 03 合計 10 試料4是電池正電極用的電極構造體，第1電極層和 第2電極層的哪一層都使用LiC〇〇2作為電極材料並使 用碳黑作為粉狀導電物質。第1電極層添加聚合物A 1作 為粘合劑，第2電極層添加P V D F 。另外，P V D F (聚偏二氟乙烯）是原纖化容易的聚合物。作為溶劑，1第 1電極層使用Ν Μ P ( N甲基讣匕咯烷酮），第2電極層使 用Ν Μ P ( Ν曱基蛇匕咯烷酮）和Μ Ε Κ (丁酮）。 表1的比較例1是省去試料2的第1電極層，加厚第 2電極層製成一層的例子，表1的比較例2是省去試料4
第18頁 550848 五、發明說明（16) 的第1電極層，加厚第2電極層製成一層的例子。比較例 1的情況，如表2所示，與試料2比較，無論用紅外線加 熱還是用熱風加熱，剝離強度都小，並且，電阻將增大。. 比較例2的情況，如表2所示，與試料4比較，無論用紅 外線加熱還是用熱風加熱，剝離強度都小，並且，電阻將 ' 增大。這樣，在多層電極構造體中，可以獲得既剝離強度 ’ 又電阻都比單層優良的特性。 - 《二》 層電極構造體的試料測定結果 ~ 剝離強度的測定方法是：把纖維帶粘貼到集電材料表 面製成的電極層上，採用撕下來的辦法，電極層粘附於纖 維帶從集電材料剝離。按照該剝離量就可以給剝離強度分 φ 等級。圖9顯示電極層粘附於纖維帶上的狀態（從照片發 生的圖）。圖9 ( A )是描繪電極層的上層部分僅僅薄薄 剝去一部的狀態圖（黑色部分為電極層剝去部分），並作 為等級a。圖9 ( B )是描繪從電極層中層部分薄薄剝去 的狀態圖（黑色部分為電極層剝去部分），並作為等級 b。圖9 ( C )是描繪電極層從集電材料上完全剝離的狀 態圖（黑色部分為電極層剝去部分），並作為等級c。 電阻測定法是：將集電體上形成的電極夾到直徑 2cm、厚度5mm的銅板間，從上下加4. 5kg/cm2壓力壓 緊，利用電阻分析器，測定交流1 0 Κ Η z的電阻值。 如果用同一試料批號對比紅外線加熱和熱風加熱的試馨 料，無論哪一種試料，用紅外線照射，剝離強度也全部是 等級a，用溫風加熱全部是等級b，紅外線照射一方具有 /
第19頁 550848 五、發明說明（17) 1級上的剝離強度。並且，電阻也是用紅外線照射的一方 電阻小，特別，顯示試料2用紅外線照射一方，電阻值小 2個數量級。 . 以下，說明有關用離子導電性聚合物覆蓋的電極材 料。 · · 《一》 用離子導電性聚合物覆蓋電極層 ％ 圖1中，粉狀電極活性物質1 1具有如L i C 〇〇2由 · 結合粒構成粒子的形狀，並顯示用離子導電性聚合物1 2 覆蓋的過程。所謂覆蓋，就是在離子導電性聚合物1 2與 粉狀電極活性物質1 1整個表面之間處於接連著的狀態使 離子能夠充分移動，離子導電性聚合物1 2覆蓋在粉狀電鲁 極活性物質1 1的表面，用離子導電性聚合物1 2掩蓋。粉 狀電極活性物質1 1雖然粒子變成越細越有活性，可是因 為用離子導電性聚合物1 2覆蓋會抑制活性並成為穩定。 如果覆蓋的離子導電性聚合物1 2的厚度厚的話，導電率 將降低，集電效率就會惡化，因而以較薄為佳。另外，有 關用離子導電性聚合物覆泛的電極構造體的發明，在本申 請人在先申請的發明（特願平1 1 — 2 5 0 1號、特願平 11 一 262502號）中已有記載。 另外，所謂粉狀電極活性物質1 1 、粉狀導電物質1 4等的粉狀是指細小粒狀物質。又叫做集聚許多物質的集 合狀態。按照不同情況，也稱為細小粒狀物質許多集合的 ® 狀態。 《二》 粉狀電極活性物質 /
第20頁 550848 五、發明說明（18) 粉狀電極活性物質可以使用離子可插入脫離的材料或 7Γ共軛導電性高分子材料等。例如，作為非水電解液電池 的正電極使用的電極活性物質雖然沒有特別限定，但是在 可充電電池的情況下，可以使用鋰離子可插入脫離的硫族 化合物或含有經的複合硫族化合物。 作為上述硫族化合物，可以舉出FeS2、Ti S2、Mo S2、V2〇5、 V6〇i3、Mn〇2等。作為含有上述鋰的 複合硫族化合物，可以舉出用LiCo〇2 'LixNiyl^—y〇 2 (其中，Μ表示從過渡金屬或A1中選擇的至少一種以 上的金屬元素，最好表示從Co、Mn、Ti、Cr、V、A 1中選擇的至少一種以上的金屬元素，而且是0.05SxS 1. 10、0. 0)表示的鋰複合氧化物、Li N i Ο L i Μ η Ο L i Μη9 〇 4 這些是把鋰 鈷 鎳、錳等的氧化物、鹽類、或氫氧化物等作為初始原料， 根據組成混合這些初始原料，在氧氣氛下6 0 0 ° C〜1 0 0 0 ° C的溫度範圍内通過燒結而獲得。 並且，作為水電解液電池的負電極使用的電極活性物 質雖然沒有特別限定，但是可以使用鋰離子可插入脫離的 枋料，可以使用鐘金屬、鋰合金（經與銘、錯、銦等的合 金）、碳質材料等。 並且，作為7Γ共軛導電性高分子材料，可以舉出聚乙 炔類、聚苯胺類、聚咯類、聚專吩類、聚一p ( para ) —苯撐類、聚4唑類、聚氮烯類、硫磺聚合物類等。 特別，在非水電解液一次電池中，如果鋰金屬使用於
第21頁 550848 五、發明說明（19) 負電極，就可獲得大的電池容量。 並且，在非水電解液電池中，如果把可插入脫離鋰的 碳材料用於負電極，就可獲得優良的循環壽命。作為碳材 . 料雖然沒有特別限定，但是可以舉出熱分解碳類、焦碳類 (瀝青焦碳、針狀焦碳、石油焦碳等）、石墨類、玻璃狀 ' 碳類、有機高分子化合物燒結體（在適當溫度燒結酚醛樹 ~ 脂、 喃樹脂等碳化物）、碳纖維、活性炭等。 · 《三》粉狀導電物質 粉狀導電物質是提高電極構造體導電性的物質，雖然 沒有特別限定，但是可使用金屬粉末、碳粉末等。特別， 就碳粉末而言，碳黑等的熱分解碳、以及其石墨化產品、_ 人造和天然的鱗片狀石墨粉、碳纖維及其石墨化產品等都 適合。並且，也使用這些碳粉末的混合品。 《四》 離子導電性聚合物 離子導電性聚合物能在0 . 1 Μ (摩爾/ 1 )以上濃度 可以溶解以下舉出的至少鋰鹽，而且，溶解了 〇. 1Μ以 上濃度鋰鹽的聚合物是在室溫下顯示1 0 — 8 S (西門子） /cm電傳導性的聚合物。另外，特別理想的是，離子導電 性聚合物是至少溶解鋰鹽成0 . 8 Μ〜1 . 5 Μ的濃度，並 顯示1 0 一 3 S / cm〜1 〇 - 5 S / cm電傳導性。 所謂鋰鹽，使用將Cl〇4—、CF3S〇3—、B F4—、P F6— 、AsF6_、 SbF6— 、CF3C〇2-、 ( C F 3 S 0 · 3 - ) 2 N —等作為陰離子的鋰鹽任一種以上。 離子導電性聚合物原料是從外部給予能量，通過聚 /
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Claims (1)

  1. 550848 六、申請專利範圍 1 、一種多層電極構造體，是在集電材料上多層疊層具有 至少由高分子物質組成的钻合劑和電極材料的電極層的多 層電極構造體，其特徵是：接連集電材料配置的第1電極 . 層和配置於第1電極層上的第2電極層是由不同的物質組 成或不同的配合比形成。 ~ 2 、一種多層電極構造體，是在集電材料上多層疊層具有 / 至少由高分子物質組成的钻合劑和電極材料的電極層的多 ，· 層電極構造體，其特徵是：與第1電極層上配置的第2電 極層比接連集電材料配置的第1電極層的粘合劑的粘合力 要強。 3、 一種多層電極構造體，是在集電材料上多層疊層具有馨 至少由高分子物質組成的粘合劑和電極材料及粉狀導電物 質的電極層的多層電極構造體，其特徵是：與第1電極層 上配置的第2電極層比接連集電材料配置的第1電極層的 導電率要高。 4、 根據申請專利範圍1 、2或3項所述的多層電極構造 體，其特徵是至少一層電極層的電極材料是用離子導電性 聚合物覆蓋的。 5 、根據申請專利範圍1 、2或3任一項所述的多層電極 構造體，其特徵是上述第1電極層以外的至少一層電極層 的高分子粘合劑使用原纖化容易的粘合劑聚合物。 6 、一種電池，是將集電材料上多層疊層具有至少由高分 ® 子物質組成的粘合劑和電極材料及粉狀導電物質的電極層 的多層電極構造體作為電極並且在電極間配置有電解質的 —
    第30頁 550848 六、申請專利範圍 電池，其特徵是：接連集電材料配置的第1電極層比第1 電極層上配置的第2電極層，粘合劑的粘合力強，而且導 電率高。 . 7、根據申請專利範圍6所述的電池，其特徵是在接連電 解質的電極層上使用跟電解質相同的或親和性高的粘合 ’ u 劑。 ' 8 、一種電氣雙層電容器，是將集電材料上多層疊層具有 -至少由高分子物質組成的粘合劑和電極材料及粉狀導電物 質的電極層的多層電極構造體作為電極並且在電極間配置 電解質的電氣雙層電容器，其特徵是： 接連集電材料配置的第1電極層比第1電極層上配置的第 · 2電極層，粘合劑的粘合力強，而且導電率高。 9 、根據申請專利範圍8所述的電氣雙層電容器，其特徵 是在接連電解質的電極層上使用跟電解質相同的或親和性 高的粘合劑。 1 0 、一種多層電極構造體製造方法，是在集電材料上多 層疊層具有至少由高分子物質組成的粘合劑和電極材料的 電極層的多層電極構造體製造方法，其特徵是：集電材料 上塗布包括高分子粘合劑、電極物質和溶劑的混合物，乾 燥後形成第1電極層；第1電極層上塗布包括高分子粘合 劑、電極物質和溶劑的混合物，乾燥後形成第2電極層， 並多層疊層電極層；以及混合高分子粘合劑，使其第1電肇 極層的結合力比第2電極層的結合力強。 1 1 、一種多層電極構造體的製造方法，是在集電材料上 /
    第31頁
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