[发明专利]电极用复合粒子材料、电极板以及它们的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及例如用作锂离子单电池等的构成材料的电极用复合粒子材料、电极板以及它们的制造方法。

背景技术

以前，在例如锂离子单电池以及组电池中，已知作为正极活性物质使用钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂等，这样的正极活性物质是将作为导电材料的碳材料、或粘接剂、溶剂混合形成膏剂状并涂布在集电用金属箔上成形为片状，作为电极而使用。

具体地来说，作为例如用于形成锂离子单电池以及组电池的正极的正极材料，有将钴酸锂(LiCoO₂)、碳黑、以及聚偏氟乙烯等粘接剂、以及用于将这些材料制成浆料状的1—甲基—2—吡咯烷酮等溶剂混炼成浆料状而制造得到的。另外，上述材料中，钴酸锂是半导体，其自身也具有某种程度的导电性，但为了进一步提高电极的导电性而添加上述碳黑。将像这样得到的正极材料涂敷在铝箔的两面，制造成正极。

但是，将上述正极活性物质、导电剂、粘接剂、溶剂混合成膏剂状的物质是经过规定的时间而混炼的，在此时，有时各自的原料会部分凝聚，原料的混合不能充分地进行。像这样如果在原料中残存未混合的部分，正极活性物质与导电剂没有均匀地混合，则电极的导电性不能提高，而且会有损电池性能。

另外，在制造正极材料时，如果原料发生凝聚，则混合物的表观密度变低，在这种情况下，电极的内部残存很多间隙，会发生吸水性变高这样的不良现象。也就是说，在锂离子单电池中，作为电解液大多使用LiPF₆或LiBF₄，在这样的情况下，水和电解质发生反应游离出氢氟酸(HF)，该氢氟酸与锂或正极活性物质发生反应使电池容量降低、或者发生循环劣化。

另一方面，作为上述导电材料，大多使用石墨，导电材料是赋予电极以导电性的材料，但对电池容量没有贡献，因此希望通过添加尽可能少的量来达到所希望的导电性。然而，已知石墨的添加量如果过少，则难以使活性物质稳定，得到高导电性，在这样的情况下，尝试用粒径小的碳黑来代替石墨。但是现实情况是，虽然粒径小的碳材料渗入活性物质粒子之间，可以认为有助于高的导电性，但粒径小的碳材料的比表面积大、容易吸收溶剂，因此混炼时使粘性上升，上述碳材料与上述活性物质难以良好地混炼，反而使导电性降低。

因此，尝试通过对构成上述电极板的活性物质以及导电材料和粘接剂一边施加加压力及剪切力一边进行混炼从而使其复合化，得到电极用复合粒子材料，并且通过将得到的上述电极用复合粒子材料与溶剂混炼成膏剂状，从而解决上述问题(参见特开2000—123876号公报)。

但是，虽然通过上述方法可以得到充分混炼了的电极用复合粒子材料，但使用该电极用复合粒子材料制成的电池在容量、导电性、初期电压等性能方面仍然有改善的余地。

发明内容

因此，本发明鉴于上述现状，其目的在于提供一种通过改善电极用复合粒子材料的特性、改良电极板，从而使电池性能得以提高的技术。

为了达到此目的，本发明的电极用复合粒子材料的特征结构在于：相对于将选自以钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、以及它们中的至少一种作为主成分的固溶体中的至少一种粉状物作为主成分的正极活性物质，混合0.5～6wt％的BET比表面积为29m²/g以上的碳材料，使上述碳材料粘附在上述正极活性物质的表面，进行复合化处理。另外，上述碳材料优选为将选自碳黑、碳纳米管、碳纳米纤维中的至少一种作为主成分，另外，上述碳材料的BET比表面积与上述正极活性物质的BET比表面积的比表面积之比优选为1～12。

另外，为了达到上述目的，本发明的电极板的特征结构在于：将上述电极用复合粒子材料混炼成膏剂状而得到的膏剂材料涂布在集电用金属箔上形成片状。

另外，为了达到上述目的，本发明的锂离子单电池或锂离子组电池的特征结构在于：具备上述电极板。

另外，本发明的电极用复合粒子材料的制造方法的特征结构在于：相对于将选自以钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、以及它们中的至少一种作为主成分的固溶体中的至少一种粉状物作为主成分的正极活性物质，混合0.5～6wt％的BET比表面积为29～800m²/g的碳材料，同时施加加压力以及剪切力，进行使上述碳材料粘附在上述正极活性物质的表面的复合化处理。

另外，本发明的电极板的制造方法的特征结构在于：将上述电极用复合粒子材料与溶剂一起混炼，形成膏剂材料，将该膏剂材料涂布在集电用金属箔上形成片状。