[发明专利]锂离子电池材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料的制造方法。

背景技术

以前，这种锂离子电池材料的制造技术按以下方式进行。例如，用来形成锂电池的正极的正极材料，是将钴酸锂(LiCoO₂)等正极活性物质和碳等导电剂和聚偏氟乙烯等粘接剂、以及用于将这些材料形成为浆料状的1—甲基—2—吡咯烷酮等溶剂混炼而制造的。其中，钴酸锂是半导体，其本身有一定程度的导电性，但是为进一步提高电极的导电性而添加上述碳等。另一方面，用来形成锂电池的负极的负极材料是将碳等负极活性物质以及聚偏氟乙烯等粘接剂、溶剂混炼，最终形成料浆状的物质。在像这样得到的料浆状物质中，将正极材料涂在铝箔的两面，负极材料涂在铜箔的两面，从而制造出正极和负极。

但是，在利用如上所述的传统的锂离子电池的制造方法的时候，有如下的不良现象发生。比方说在制造正极材料的时候，将导电剂、粘接剂、溶剂和上述正极活性物质混合在一起形成粘土状物质，经过规定的时间对该粘土状物质进行混炼。但是，在那时，各自的原料有部分凝聚起来，出现了原料的混合不够充分的情况。这样未混合的部分残留在原料里，正极活性物质和导电剂没有被适当地混合，则使电极的导电性不能提高，这样就会损害电池性能。另一方面，在如上所述传统的方法制造负极材料的时候，发生了填充率达到一定以上高度就不能再提高的不良现象。也就是说，一般构成负极材料的碳等的表面有许多孔部，或者全体形状有棱角，因此在规定的容积里填充的碳量被限制，电池容量的提高也有了一定的界限。

另外，作为正极材料以及负极材料制造时的共同点，如果原料凝聚起来，则混合物的表观密度降低，在这种情况下，电极的内部残留有许多的缝隙，有吸水性高的不良现象。也就是说，在锂离子电池中，作为电解液经常利用LiPF₆或LiBF₄，在这种情况下，水和电解质发生反应游离出氢氟酸(HF)，该氢氟酸和锂离子或正极活性物质发生反应会使电池容量降低，或者发生循环劣化。

发明内容

本发明的目的是消除如上所述的传统的问题，并且提供一种能使电池性能提高的锂离子电池材料的制造方法。

(方法1)本发明的锂离子电池的制造方法，正如技术方案1所示，其特征在于，将由钴酸锂、以及锰酸锂、镍酸锂的各粉体中的任何一种构成的正极活性物质和由乙炔黑及碳、石墨的各粉体中的至少一种构成的导电剂、和由聚偏氟乙烯的粉体构成的粘接剂混合，一边施加加压力和剪切力，使所述导电剂和所述粘接剂粘附在所述正极活性物质的表面以进行复合化处理后，投入溶剂并进行混炼，从而得到正极材料。

按照本发明，能够对正极活性物质和导电剂、粘接剂施加加压力以及剪切力，使导电剂和粘接剂融合在正极活性物质的表面，形成复合颗粒。在这里，“复合化处理”是指对由多个原料混合而成的物质施加加压力和剪切力，使其他的原料融合在特定的原料表面、形成为一体化的处理。由此，各种材料的分布变得均匀，材料的成品率就能提高，而且处理品的表观密度变高，容积密度和体积能量密度也变高。另外，如果处理品的表观密度变高，这些正极材料以及负极材料的BET比表面积降低，并且以后得到的正极板或者负极板的吸水性也变小，因此可抑制如上所述的从前那样电解液的分解。还有，这里所说的“BET比表面积”是通过吸附法的一种即BET法测量了试料的比表面积。也就是说，使吸附占有面积已知的分子吸附在试料粉体的表面，从其吸附量求出试料的比表面积。

(方法2)在本发明的锂离子电池材料的制造方法中，正如技术方案2所示，一边将由氧化钴或者氧化锰、氧化镍的各粉体中的任何一种构成的第1原料、和由碳酸锂的粉体构成的第2原料混合，一边施加加压力及剪切力，将所述第1原料和所述第2原料精密地混合，从而制造上述正极活性物质。

按照本发明，通过将第1原料和第2原料混合并施加加压力和剪切力，能精密地混合两者。这里所说的“精密混合”是指使不同种类的原料混合为以单个颗粒的水平均匀地分散了的状态。例如，在制造锂离子电池的时候，在混合了作为第1原料的氧化钴和作为第2原料的碳酸锂之后，对其进行烧制，生成作为正极活性物质的钴酸锂，如果上述的精密混合可能的话，就能进行均匀的烧制，能提高电池材料的性能。

(方法3)本发明的锂离子电池材料的制造方法，正如技术方案3所示，其特征在于，一边将由碳、以及石墨、并多苯芳烃类高分子材料的各粉体中的至少一种构成的负极活性物质、和由聚偏氟乙烯的粉体构成的粘接剂混合，一边施加加压力和剪切力，使所述粘接剂粘附在所述负极活性物质的表面以进行复合化处理后，投入溶剂并进行混炼，从而得到负极材料。