本发明专利技术提供了一种集电体，其内阻和制造成本可降低；电极；以及非水电解质二次电池。本发明专利技术涉及一种用作集电体的三维网状金属多孔体，其由片状三维网状金属多孔体制成；使用该多孔体的电极；以及包括该电极的非水电解质二次电池。该片状三维网状金属多孔体的孔隙率为90％至98％，该片状三维网状金属多孔体的30％累积孔径(D30)为20μm-100μm，其中该30％累积孔径是通过利用泡孔法进行孔径测量而计算的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了一种集电体，其内阻和制造成本可降低；电极；以及非水电解质二次电池。本专利技术涉及一种用作集电体的三维网状金属多孔体，其由片状三维网状金属多孔体制成；使用该多孔体的电极；以及包括该电极的非水电解质二次电池。该片状三维网状金属多孔体的孔隙率为90％至98％，该片状三维网状金属多孔体的30％累积孔径(D30)为20μm-100μm，其中该30％累积孔径是通过利用泡孔法进行孔径测量而计算的。【专利说明】集电体用三维网状金属多孔体、电极以及非水电解质二次电池
本专利技术涉及电极和具有三维网状金属多孔体的集电体、以及具有该电极的二次电池。
技术介绍
近年来，需要用作便携电子设备(例如移动电话和智能电话)以及均具有发动机作为动力源的电动汽车和混合动力汽车的电源的电池具有高能量密度。 已对可获得高能量密度的电池进行了研究，这些电池包括(例如)二次电池，如以高容量为特征的非水电解质二次电池。在这种二次电池中，由于锂为具有小原子量和高电离能的物质，因此在所有领域中对锂二次电池作为能够获得高能量密度的电池进行了积极研究。 目前，作为锂二次电池的正极，其中使用了锂金属氧化物和锂金属磷酸盐的电极已投入实际应用或者正在进行商品化，锂金属氧化物包括钴酸锂、锰酸锂和镍酸锂，锂金属磷酸盐包括磷酸锂铁。合金电极以及含有碳、尤其是石墨作为主要成分的电极被用作负极。通过将锂盐溶解于有机溶剂中而获得的非水电解质溶液通常被用作为电解质。此外，溶胶电解质溶液和固体电解质也正在引起人们的关注。 为了获得高容量二次电池，提出了使用具有三维网状结构的集电体作为锂二次电池用集电体。由于该集电体具有三维网状结构，因此与活性材料接触的表面积增加。因而，根据该集电体，可降低锂二次电池的内阻并提高电池效率。此外,根据该集电体,可改善电解质溶液的流通性并防止电流集中以及Li枝状晶体的形成(Li枝状晶体的形成为常见问题)。因此可提高电池的可靠性。此外，根据该集电体，可抑制发热并提高电池的输出。此夕卜，由于集电体的骨架表面凹凸不平，因此该集电体能够提高活性材料的保持力、抑制活性材料的脱落、确保获得大的比表面积、提高活性材料利用效率并提供具有更高容量的电池。 专利文献I披露了将阀金属用作多孔集电体，其中该阀金属具有形成于铝、钽、铌、钛、铪、锆、锌、钨、铋和锑中的任意一种单质、或者其合金或不锈合金的表面上的氧化物覆膜。 专利文献2披露了将金属多孔体用作集电体，其中该金属多孔体通过如下方式形成:通过非电解镀覆、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、金属涂覆和石墨涂覆对具有三维网络结构的合成树脂的骨架表面进行一次导电处理，随后通过电镀对骨架表面进行金属化处理。 据认为，通用锂系二次电池用正极的集电体材料优选为铝。然而，由于铝的标准电极电位低于氢，因此在水溶液中，在镀铝之前会发生水的电解。因此，难以在水溶液中进行镀铝。因此，在专利文献3披露的专利技术中，使用了铝多孔体作为电池用集电体，其中该铝多孔体是通过利用熔融盐镀覆在聚氨酯泡沫的表面上形成铝覆膜，然后除去聚氨酯泡沫而获得的。 目前的锂离子二次电池使用了有机电解质溶液作为电解质溶液。然而，尽管有机电解质溶液展现出了高离子传导性，但是有机电解质溶液为易燃液体。因此，当有机电解质溶液被用作电池的电解质溶液时，则需要为锂离子二次电池安装保护电路。此外，当使用有机电解质溶液作为电解质溶液时，金属负极会因负极与有机电解质溶液间的反应而钝化，从而导致阻抗增加。由此，电流集中于阻抗低的部分，从而生成枝状晶体。此外，枝状晶体穿过位于正极和负极之间的隔板。因此，易于发生电池内部短路的情况。 因此，为了进一步提高锂离子二次电池的安全性并增强其性能，并解决上述问题，研究了使用更安全的无机固体电解质代替有机电解质溶液的锂离子二次电池。由于无机固体电解质通常不易燃且具有高耐热性，因此人们期望研制出采用无机固体电解质的锂二次电池。 例如，专利文献4披露了采用锂离子传导性硫化物陶瓷作为全固态电池的电极，其中锂离子传导性硫化物陶瓷包含Li2S和P2S5,并且其组成为含有82.5摩尔％至92.5摩尔％的Li2S、以及7.5摩尔％至17.5摩尔％的P2S5。 另外，专利文献5披露了使用高离子传导性离子玻璃作为固体电解质，其中在该高传导性离子玻璃中，离子液体被导入由式MaX-MbY (其中，M为碱金属原子，X和Y分别选自SO4, BO3> PO4, GeO4, W04、MoO4, Si04、NO3> BS3、PS4, SiS4 和 GeS4, “a” 为 X 阴离子的价数，“b”为Y阴离子的价数)表示的离子玻璃中。 另外，专利文献6披露了这样一种全固态锂二次电池，其包括:正极，其含有选自由过渡金属氧化物和过渡金属硫化物构成的组中的化合物作为正极活性材料；含有Li2S的锂离子传导性玻璃固体电解质；以及负极，其含有与锂形成合金的金属作为活性材料，其中正极活性材料和负极活性材料中的至少一者含有锂。 此外，专利文献7披露了为了提高全固态电池中电极材料层的柔软性和机械强度以抑制电极材料的缺乏和开裂以及电极材料与集电体间的剥离，并且为了改善集电体与电极材料之间的接触性以及电极材料之间的接触性，使用了电极材料片作为全固态锂离子电池的电极材料，其中该电极材料片是通过将无机固体电解质插入具有三维网络结构的多孔金属片的孔中形成的。 常规的三维网状金属多孔体通常是通过这样的方式制得的:利用聚氨酯泡沫作为基材并在基材表面上形成金属覆膜，然后从所得金属-基材复合物中除去聚氨酯泡沫。 然而，存在这样的情况:使用如此制得的三维网状金属多孔体作为电极用集电体的锂离子二次电池会表现出高内阻，因此锂离子二次电池的输出未得到提高。由于为了降低内阻，需要向这种锂离子二次电池中一同添加导电助剂和活性材料，因而出现了高成本方面的问题。 引用列表 专利文献1:日本特开第2005-78991号公报 专利文献2:日本特开平第7-22021号公报 专利文献3:TO2011/118460 专利文献4:日本特开第2001-250580号公报 专利文献5:日本特开第2006-156083号公报 专利文献6:日本特开平第8-148180号公报 专利文献7:日本特开第2010-40218号公报
技术实现思路
本专利技术的目的是降低诸如具有三维网状金属多孔体作为集电体的锂二次电池之类的二次电池的内阻，并且通过无需添加导电助剂来降低电池的制造成本。 本专利技术人为了解决上述问题进行了潜心研究，结果发现:通过在二次电池中使用具有特定孔径的三维网状金属多孔体作为集电体可解决上述问题。由此，在这些发现的引导下完成了本专利技术。 因此，本专利技术涉及如下所述的电池中电极集电体用三维网状金属多孔体、具有三维网状金属多孔体的电极、以及具有该电极的二次电池。 (I) 一种集电体用三维网状金属多孔体，包括片状三维网状金属多孔体，其中该片状三维网状金属多孔体的孔隙率为90%以上98%以下，并且通过利用泡点法进行微细孔径测量而计算得到的所述片状三维网状金属多孔体的30%累积孔径(D30)为20 μ m以上100 μ m以下 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种集电体用三维网状金属多孔体，包括片状三维网状金属多孔体，其中该片状三维网状金属多孔体的孔隙率为90％以上98％以下，并且通过利用泡点法进行微细孔径测量而计算得到的所述片状三维网状金属多孔体的30％累积孔径(D30)为20μm以上100μm以下。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：西村淳一，后藤和宏，细江晃久，吉田健太郎，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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