[发明专利]正极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用作非水电解质电池的正极层的正极部件以及用于制备该正极部件的方法。

背景技术

诸如便携设备之类的相对较小的电气设备采用非水电解质电池作为电源，其中所述的非水电解质电池包括具有正极集电体和正极活性材料层的正极层、具有负极集电体和负极活性材料层的负极层、以及置于这些电极层之间的电解质层。在非水电解质电池中，特别是，借助于锂离子在正极与负极之间的移动来充电和放电的锂离子电池具有优异的充电-放电特性。例如，专利文献1公开了采用氧化锂烧结体作为正极活性材料层的锂离子电池。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本未审查的专利申请公开No.8-180904

发明内容

技术问题

然而，存在这样的情况：其中，采用烧结体作为正极活性材料层的这种锂离子电池不具有足够高的放电容量。这是因为在正极活性材料层中，正极活性材料的颗粒边界处电子传导性和锂离子传导性低。

在采用烧结体的锂离子电池中，由该烧结体构成的正极活性材料层因充电和放电而反复地膨胀和收缩，该正极活性材料层可能因开裂等而破损，或者接合在一起的正极活性材料层和正极集电体可能彼此分离。因此，随着电池的充电放电重复进行，电池的放电容量趋向于下降，即电池的循环特性变差。特别是，当电池以高电流密度使用时，这种问题趋于变得严重。

在这种情况下进行了本发明的研究，本发明的目的是提供一种用于制备放电容量高且循环特性优异的非水电解质电池的正极部件、以及用于制备这种正极部件的方法。

解决问题的方案

(1)本发明的正极部件是用作非水电解质电池的正极层的正极部件，该正极部件包括由金属构成的正极集电体以及允许在正极活性材料部分与正极集电体之间进行电子转移的正极活性材料部分。所述正极部件中的正极活性材料部分包括正极活性材料粒子组和固定该组粒子的固体电解质。在正极活性材料部分中彼此相邻的正极活性材料粒子的轮廓的一部分彼此相一致。

在本发明的构造中，在正极活性材料部分中，布置在已经塑性变形的正极活性材料粒子之间的空隙内的固体电解质允许锂离子在彼此靠近的活性材料粒子之间传导。与粒子内部的锂离子传导性相比，在彼此接触的正极活性材料粒子之间的界面处锂离子传导性固有地极低。因此，其中粒子彼此只是简单地接触的构造导致形成锂离子传导性低的正极部件。相反，如在其中固体电解质被布置在粒子之间的空隙内的本发明正极部件中，锂离子能够顺利地在彼此靠近的粒子之间传导，因而可以提高电池的放电容量。应当指出，当活性材料粒子被烧结时，与其中粒子彼此只是简单接触的构造相比，在颗粒边界处的锂离子传导性高；然而，与其中固体电解质被布置在粒子之间的本发明构造相比，锂离子传导性是低的。

在本发明的构造中，因正极活性材料膨胀和收缩而产生的应力可以被布置在正极活性材料粒子之间的空隙内的固体电解质所吸收。因此，当本发明的正极部件用于非水电解质电池时，可以增强电池的循环特性。

此外，在本发明的构造中，在本发明正极部件的正极活性材料部分中，活性材料粒子已经发生塑性变形，从而使所述粒子的轮廓的一部分彼此相一致。因而，提高了粒子之间的锂离子传导性。因此，当本发明的正极部件用于非水电解质电池时，可以抑制该电池中内阻的增加，并且可以提高该电池的放电容量。此外，塑性变形造成在正极活性材料粒子中出现开裂，并且所述开裂可以吸收因电池充电和放电所致的粒子膨胀和收缩。

就所用集电体的形式而言，本发明的正极部件可以大体上划分成两种构造。在下文(2)至(7)中描述第一形式和与之相关的制备方法。在下文(8)至(13)中描述第二形式和与之相关的制备方法。

(2)在本发明正极部件的第一构造中，正极集电体是实心板，并且正极活性材料部分为布置在正极集电体表面上的层。

当正极活性材料部分形成为层时，通过简单地改变该层的厚度，可以容易地调节在正极活性材料部分中所含有的正极活性材料的量。

(3)在包括板状正极集电体的本发明正极部件中，该正极集电体的表面的算术平均粗糙度Ra(日本工业标准(JIS)B0601 2001)优选为100nm或更大。

在这种构造中，由于其上形成有层状正极活性材料部分的正极集电体的表面具有复杂的不规则形状结构，故该表面的表面积(即集电面积)变大，因而电池的电流密度可以提高。此外，电极活性材料部分与正极集电体之间的密着性因锚固效应而增强，因而电池的循环特性可以增强。