[发明专利]电池用电极、电池、电池用电极的制造方法及制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及适用于例如锂离子二次电池的化学电池的电池用电极的结构以及制造该电池用电极的技术。

背景技术

例如，如锂离子二次电池的化学电池的结构为，分别具有集电体层以及活性物质层的正极电极和负极电极隔着电解质层相向。作为这些电极的制造方法有，在发挥集电体的功能的导电体例如金属箔的表面上涂敷含有活性物质材料的涂敷液。以往，在这种制造方法中，通常进行在集电体的表面均匀地涂敷涂敷液的所谓实心涂敷。另一方面，本申请申请人之前公开了在专利文献1（日本特开2011-258367号公报）所记载的技术，作为为了使活性物质层的表面积增加来提高充放电特性，形成表面具有凹凸的立体结构的活性物质层的方法。

专利文献1所记载的技术采用喷嘴扫描方式作为涂敷方式。具体地说，一边使排列有多个喷出口的喷嘴相对于发挥集电体的功能的基材移动，一边从各喷出口连续地喷出含有活性物质材料的涂敷液，从而在基材表面上呈线状涂敷涂敷液。由此，形成沿着基材表面排列多个线状的活性物质图案的、所谓线与间距结构的活性物质层。在这样的结构中，例如与由实心涂敷形成的活性物质层相比，即使使用活性物质量相同，表面积（更严格地说，与电解质层相接触的表面的面积）更大，因此能够构成充放电特性更良好的电极。

在工业中制造具有上述那样的结构的电极以及利用该电极的电池时，在上述专利文献1所记载的以往技术中存在改进的余地。即，在完成利用上述结构的电极的电池之前的制造工序中，可能存在几个对电极施加垂直于电极的主面的方向上的按压力的工序。例如，作为用于大规模生产电极的方法，可以考虑到如下的所谓辊到辊（roll too roll）方式，即，一边以恒定速度拉出呈长形片状且卷绕成滚筒状的基材，一边进行涂敷，然后将涂敷后的基材再次卷取成滚筒状。此时，会对被夹持在重合的基材之间的活性物质层施加按压力。另外例如，为了使活性物质层的密度变高，有时对通过涂敷形成的活性物质层进行冲压处理。而且，例如，在正负电极之间夹持电解质层来形成电池时，正负电极也相互进行按压。

为了提高电池的充放电特性，优选活性物质图案的高宽比（图案高度与图案宽度的比）大。在上述以往技术中，能够形成这样的高宽比大的图案，另一方面，这样高宽比大的图案存在因受到高度方向上的按压而容易产生压曲或倒塌等问题。但是，在上述现有技术中，并未充分考虑到这一点。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供能够获取良好的高速充放电特性又能够有效地防止因按压而导致的压曲或倒塌的电池用电极及其制造技术。

为了达到上述目的，在本发明的电池用电极的一个方式中，其特征在于，

具有：基材，发挥集电体的功能，活性物质层，是由活性物质材料形成的多条活性物质线排列而成，多条活性物质线分别以沿着规定的延伸设置方向呈线状延伸的方式形成在基材的表面上；活性物质线包括：第一线，与延伸设置方向相垂直的截面的宽度为第一宽度，第二线，与延伸设置方向相垂直的截面的宽度为大于第一宽度的第二宽度，并且该第二线的距基材表面的高度为第一线的高度以上。

在这样构成的发明中，形成在基材表面上活性物质层具有混有宽度窄的第一线和宽度更宽的第二线的结构。并且，距基材表面的第二线的高度为第一线的高度以上。

宽度比较窄的第一线能够使相对于构成该线的活性物质的量而言表面积比较大，因此能够提高电池的充放电特性。另一方面，针对来自与基材的表面相垂直的方向即活性物质线的高度方向的按压力，通过将负载分散在宽度比较宽的第二线上来防止压曲或倒塌，从而能够提高耐久性。

这样，本发明的电池用电极具有混有实现高速充放电的第一线和实现相对按压力的耐力的第二线的活性物质层，因此能够获取良好的充放电特性，又能够有效地防止因按压而导致的压曲或倒塌。此外，就第一线以及第二线各自的线宽度、它们的排列而言，能够按照所需的电气特性、机械强度来设定为各种方式。

另外，在本发明的电池的一个方式中，其特征在于，具有：正极电极，具有正极集电体以及正极活性物质层，负极电极，具有负极集电体以及负极活性物质层，电解质层，其设置在正极电极和负极电极之间；正极电极以及负极电极中的至少一个电极具有与上述任一电池用电极相同的结构。通过利用本发明的电池用电极，能够制造具有该电池用电极所具备的高速充放电特性的电池，防止在制造电池的过程中因按压而损坏该特性。即，本发明的电池具有优异的充放电特性。另外，在构成为电池之后也发挥该电池用电极的相对按压力的耐久性，因此能够形成针对外力的耐性高的电池。