[发明专利]非水电解液二次电池用电极及非水电解液二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解液二次电池用正极及非水电解液二次电池。

背景技术

作为非水电解质二次电池，锂二次电池被实际应用并得到广泛普及。而且近年来，锂二次电池不仅作为便携式电子设备用的小型电池，还作为车载用、太阳光发电系统用、夜间电力贮存用等电力贮存用的大容量的装置而受到瞩目。

如下制造二次电池的电极(正极及负极)：将包含活性物质和粘合剂的膏体涂敷到长条状的金属箔等集电体上的单面或双面而形成涂膜，使该涂膜干燥，接着在对干燥的该涂膜进行冲压使其卷绕后，根据需要将其切断成预定宽度或预定长度。所制造的电极经由隔膜层叠而形成长方形或卷绕状的层叠体后，被插入电池容器中。另外，膏体中根据需要添加有导电材料。

若要将该现有的制造方法应用于电力贮存用的大容量的二次电池，则为了确保大容量，需要增加层叠数或卷绕数，结果要大量使用集电体、隔膜，存在制造成本增加的问题。

对此，研究了通过使用粒径小的活性物质来确保大容量的方法。在该方法中，伴随着活性物质的小粒子化，导电材料量也增加，粘合剂量也不可避免地增加，因而存在电极的电阻增大的问题。对此，提出了控制电极的空隙率和细孔径来抑制电极的电阻增大的方法(例如，专利文献1)。

另一方面，若使涂膜的厚度加厚而增加活性物质量，则能够通过更少的层叠数或卷绕数来制造层叠体，能够削减集电体、隔膜的数量，因此能够实现制造成本的降低。另外，由于不需要使用粒径小的活性物质，因而不需要制造粒径小的活性物质所需的多余的成本。然而，在该方法中，随着涂膜厚度的加厚而存在充放电率特性下降的问题。

专利文献1：日本特开2010-15904号公报

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种即使加厚涂膜的厚度也能够实现优良的充放电率特性的非水电解液二次电池用电极及使用该电极的非水电解液二次电池。

电极的电阻依赖于构成材料自身的电阻、材料间的接触电阻(特别是活性物质和导电材料之间的接触电阻)、锂离子的扩散电阻等，但由于构成材料自身的电阻固定，因而，为了降低电池的内部电阻，通常研究活性物质和导电材料之间的接触电阻以及锂离子的扩散电阻的降低，特别是研究具有比接触电阻大的电阻值的扩散电阻的降低。若增加电极内的空隙从而增加电解液的保持量，则能够降低锂离子的扩散电阻，因此，一般情况下，如专利文献1所记载的那样，将空隙率设定在预定的范围内，从而实现扩散电阻的降低。然而，现有的方法存在难以确保活性物质和导电材料之间的导电通路的问题。特别是，若加厚活性物质层的涂膜的厚度以增加活性物质量，则导电材料的量也随活性物质量增加，因而不易在确保空隙率的同时确保活性物质和导电材料之间的导电通路。

本申请发明人着眼于活性物质的容积与导电材料的容积，发现了以下情况而完成了本发明：通过将根据活性物质的平均粒径D50算出的活性物质容积与根据导电材料的平均粒径D50算出的导电材料容积的和维持在预定范围内，并且将活性物质层的空隙容积维持在预定范围内，即使加厚活性物质层的涂膜的厚度，也能够降低电极的内部电阻，从而获得优良的充放电率特性。

即，本发明的非水电解液二次电池用电极具有集电体和活性物质层，所述集电体具有相对的一对主面，所述活性物质层至少具有活性物质、粘合剂及导电材料，该活性物质层形成于上述集电体的至少一个主面上，该非水电解液二次电池用电极的特征在于，集电体的每单位面积的、根据活性物质的平均粒径D50算出的活性物质容积与根据导电材料的平均粒径D50算出的导电材料容积的和为9.70×10^-3～24.6×10^-3cm³/cm²，集电体的每单位面积的活性物质层的空隙容积为6.00×10^-3～20.0×10^-3cm³/cm²。

另外，本发明的非水电解液二次电池的特征在于，包括上述本发明的非水电解液二次电池用电极。

根据本发明，能够提供即使加厚涂膜的厚度也能够实现优良的充放电率特性的非水电解液二次电池用电极及使用该电极的非水电解液二次电池。

关于本发明的效果，通过将活性物质的容积与导电材料的容积的和维持在预定范围内，能够降低活性物质和导电材料之间的接触电阻，确保充分的导电通路，并且通过将活性物质层的空隙容积维持在预定范围内，能够降低锂离子的扩散电阻。

具体实施方式