[发明专利]电极及其制造方法、非水电解质二次电池和非水电解质

说明书

本申请是申请日为2009年6月10日、申请号为200910149007.9、发明名称为“具有多孔保护膜的电极及其制造方法、非水电解质二次电池”的专利申请的分案申请。

相关申请的引用

本申请包含涉及在于2008年6月11日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2008-152469中披露的主题，将其全部内容并入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及一种具有多孔保护膜的电极、非水电解质二次电池、以及用于制造具有多孔保护膜的电极的方法。特别地，本发明涉及一种具有多孔保护膜的电极、非水电解质二次电池、以及用于制造具有多孔保护膜的电极的方法，该电极包括其中活性物质层设置在集电体上的电极以及设置在活性物质层的表面上并包含细颗粒、粘结剂、表面活性剂和增稠剂的多孔保护膜。

背景技术

近年来，由于电子技术的进步，促进了电子设备的性能提高、小型化、以及可携带性提高。因此，对用于这样的电子设备的电池的能量密度的增加的要求变得增强。

关于在相关领域中用于这样的电子设备的二次电池，已经使用了含水电解液二次电池，例如镍-镉电池和铅电池。

这些二次电池呈现出低放电电压，因此从生产具有高能量密度的二次电池的观点来看是令人不满意的。

因此，最近已经进行了对作为镍-镉电池等的替代品的非水电解液二次电池的研究和开发。

上述非水电解液二次电池的实例包括其中使用碳材料作为负极活性物质、使用锂钴复合氧化物作为正极活性物质、以及通过将锂盐溶解在非水溶剂中来制备非水电解液的二次电池。

这种二次电池具有电池电压高并且自放电处于低水平的优点，从而可以实现高能量密度。在上述碳材料和锂钴复合氧化物实际上用作活性物质的情况下，它们被制成平均粒径为5～50μm的粉末，并且将该粉末分散到溶剂和粘结剂中，以便制备各负极混合物浆料和正极混合物浆料。随后，将各浆料涂覆至用作各集电体的金属箔上，以便形成负极活性物质层和正极活性物质层。通过分别在集电体上形成负极活性物质层和正极活性物质层而制备负极和正极，并将它们用隔膜隔开，然后使其在上述状态下容纳到电池壳中。

这里，关于上述非水电解液二次电池，应当注意到，由此使用的非水电解液的电导率比含水电解液的电导率小约两个数量级。

因此，期望优化电池的结构，使其适于电解质的移动。

因此，在上述非水电解液二次电池中，使用具有约10～50μm厚度的非常薄的隔膜作为用于隔开正极和负极的隔膜。

如上所述，关于非水电解液二次电池，通过将包含活性物质粉末的混合物浆料涂覆至集电体以便形成活性物质层而生产电极，然后将该电极容纳到电池壳中。

此时，使设置有活性物质层的电极经过各种步骤，例如，层压电极和隔膜的步骤以及切成预定电极形状的切割步骤，直到电极被容纳到电池壳中。

然而，在层压步骤和切割步骤中原电极带（raw electrode band）的移动过程中，存在以下问题：因为活性物质层与导向辊等接触，活性物质从活性物质层上脱落，并且脱落的活性物质的一部分再次粘附至电极的表面。此外，在将电极容纳到电池壳中的步骤中，存在以下问题：细金属颗粒侵入到电池中。而且，再次粘附至电极表面的脱落的活性物质以及侵入到电池中的细金属颗粒具有5～200μm的粒径，其大于或等于隔膜的厚度。因此，出现在组装的电池中它们穿透隔膜并引起物理内部短路的问题。

因此，日本未审查专利申请公开号7-220759提出了设置（disposition）通过将包含粘结剂和细颗粒的细颗粒浆料涂覆至负极活性物质层和正极活性物质层中的任何一个的表面上并进行干燥而生产的多孔保护膜。

此外，在相关领域中选择的多孔保护膜的透气度（air permeability）为约680s/100ml。

发明内容

然而，在日本未审查专利申请公开号7-220759中描述的非水电解液二次电池的安全性和循环特性是令人不满意的。

本发明解决了与相关领域的技术有关的上述和其他问题。期望提供一种具有多孔保护膜的电极，非水电解质二次电池以及用于制造具有多孔保护膜的电极的方法，它们可以实现极好的安全性和极好的放电容量保持率。

本发明的发明人进行了深入细致的研究以解决相关领域中的上述和其他问题。结果，本发明的发明人认识到，例如，通过使用包含细颗粒、粘结剂、表面活性剂和增稠剂的多孔保护膜形成浆料（porous protective film-forming slurry）在电极的表面上形成多孔保护膜，并完成了本发明。