[发明专利]电化学元件用电极的制造方法、电化学元件用电极和电化学元件

说明书

技术领域

本发明涉及能够在锂二次电池和电化学电容器中使用的电化学元件用电极的制造方法、电化学元件用电极和电化学元件。

背景技术

近年来，便携式设备不断向着小型化和多功能化发展，随之迫切期望作为便携式设备的电源的电池高容量化。当前作为负极活性物质主要使用的碳的理论容量为372mAh/g。作为能够实现比碳高的高容量化的活性物质，有望看到理论容量为4200mAh/g的硅。因此，较多地研究了以硅为主成分的电极材料和以硅为主成分的电极材料的结构。

其中之一是在集电体上作为以硅为主成分的膜而形成的活性物质层。作为该活性物质层的形成方法，研究了真空蒸镀法等真空处理(真空工艺)。

另一方面，为了生产性良好地制造锂电池的电极，存在将卷绕于辊的长的集电体箔卷绕于其他的辊的期间中形成活性物质层的方法，即所谓的卷对卷法。在该方法中，将卷绕于辊的长的集电体箔安装在设置于活性物质层的成膜工序的上游的放卷装置中，将其他的辊安装在设置于成膜工序的下游的卷取装置中。接着，在放出的集电体箔使活性物质层成膜，将得到的电极卷取于安装在卷取装置中的辊。

作为卷对卷法和真空处理而组合真空蒸镀法的情况下，存在蒸镀材料发生突沸，在电极表面形成突起物的课题。

蒸镀材料的突沸是坩埚内的蒸镀材料不气化，而是作为液体或固体飞出的现象，突沸的材料如果撞在已成膜的集电体箔和活性物质层上，则形成不希望的突起物。蒸镀材料的突沸，被认为是由于放入坩埚的蒸镀材料中含有杂质和坩埚内的温度不均匀等造成的，虽然能够减少突沸，但是难以消除。特别是在边补给蒸发材料边长时间地进行成膜的情况下难以消除突沸。

如果用存在突起物的电极制作电池，则电极表面的突起物比分隔体(厚度：约20μm)的厚度高的情况下，突起物贯通分隔体，可能导致正极与负极内部短路。因此，需要在形成电池前除去具有分隔体的厚度以上的高度的突起物。

作为除去电极表面的突起物的方法，提案有在电极上用拂拭布擦拭，并吸引除去脱落的物质的方法(例如参考专利文献1)。

另外，作为将附着于通过真空处理制造出的电极上的突起物除去的方法，公开有：检测电极表面的突起物，在极板开设贯通孔的方法(参照专利文献2)，和将突起物加压压碎的方法(参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-347504号公报

专利文献2：日本特开2006-277956号公报

专利文献3：日本特开2006-278170号公报

发明内容

发明要解决的课题

作为在卷绕电极之前除去突起物的方法，专利文献1中记载的用拂拭布擦拭表面的方法，对涂布有膏的类型的电极而言是有效的。但是，在真空蒸镀法中由于蒸镀材料突沸而形成的突起物，比膏涂布型的电极上的突起物硬，且集电体箔与活性物质层的结合力更强。如果使用强度低的材质的拂拭布，则由于布破损无法除去突起物。另一方面，如果使用强度高的材质的拂拭布，则虽然也存在挂上拂拭布的突起物脱落的情况下，但是会导致与突起物一起集电体箔裂开的情况。

另一方面，专利文献2、3中公开了真空蒸镀中所形成的突起物的除去方法。在专利文献2中，公开了使用传感器检测突起物，并开设贯通孔来除去突起物的方法，但是由于开设有贯通孔的周围的电极变得无法使用，所以造成成品率降低。进一步，由于需要由传感器检测突起物和针尖(pin-point)式穿孔，所以难以使工序高速化，生产速度会降低。另外，专利文献3中所示的将突起物加压压碎的方法，是通过加压来降低突起物的高度或者使突起物陷入集电体的方法，并没有除去突起物。

因此，本发明涉及制造电化学元件用电极，其目的在于提供容易且可靠地除去真空处理中产生的活性物质层表面的突起物的方法。

用于解决课题的方法

为了解决现有的课题，本发明的第一方面的一种电化学元件用电极的制造方法，包括：通过真空处理在集电体上形成能够吸藏和放出锂的活性物质层的第一工序；使上述活性物质层吸藏锂的第二工序；和将吸藏了锂的上述活性物质层表面的突起物除去的第三工序。

在本发明中，作为能够吸藏和放出锂的活性物质层，优选使用由能够吸藏和放出锂，进而由于锂的吸藏而膨胀(体积增加)的活性物质形成的活性物质层。从该观点出发，本发明中，活性物质优选包含硅、硅氧化物、或者含有硅的合金或化合物。

以上的硅和硅氧化物等，作为锂离子二次电池的高容量负极活性物质材料受到期待，能够大量吸藏锂，但是已知锂吸藏时膨胀。