电极的制造方法技术

本发明专利技术涉及电极制造方法，包括：过程(A)，制造电极混合物，其包含含有电极活性材料、粘合剂、具有酸性官能团的水溶性聚合物和含水分散介质的颗粒；和过程(B)，通过辊轧在集电体上成型所述电极混合物。过程(A)包括形成含有所述电极活性材料、所述粘合剂和所述分散介质的颗粒的过程(AX)和将所述具有酸性官能团的水溶性聚合物添加至所述颗粒的过程(AY)。

Method for manufacturing electrode

The present invention relates to a method for manufacturing the electrode, including: process (A), manufacturing electrode mixture, comprising electrode active material containing, adhesives, with acidic functional groups of water-soluble polymers and aqueous dispersion medium particles; and process (B), by rolling on a current collector forming the electrode mixture. Process (A) process with the electrode active material, the binder and the dispersion medium particles formed (AX) process and the acidic functional groups with water soluble polymer added to the particles (AY).

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电极的制造方法。专利技术背景非水电解质二次电池，如锂离子二次电池用于混合动力车(HV)、插电式混合动力车(PHV)、电动车(EV)等。非水电解质二次电池包括正极和负极(它们形成一对电极)、将电极互相隔离的隔片和非水电解质。作为用于非水电解质二次电池的电极(正极或负极)的结构，包括由金属箔等形成的集电体和在其上形成并含有电极活性材料的电极层(电极活性材料层)的结构是已知的。在相关技术中，例如通过将含有正极活性材料如含锂复合氧化物、导电剂如炭粉、粘合剂如聚偏二氟乙烯(PVDF)和分散介质如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)的糊状电极混合物施加到集电体如铝箔上并干燥和压制所得物来制造正极活性材料层。在正极活性材料层的制造过程中，为了抑制由于使用有机分散介质如NMP带来的环境影响和成本，考虑使用水作为分散介质。在使用水作为电极混合物的分散介质的电极制造方法中，有可能由于电极活性材料和水的反应而从电极活性材料中洗脱锂离子等并可能提高电极混合物的pH。在将具有提高的pH的电极混合物施加到集电体上时，集电体有可能被腐蚀。集电体的腐蚀有可能导致电池电阻提高，诸如此类。在日本专利申请公开No.2011-192644(JP2011-192644A)中，公开了含有锂复合金属氧化物、导电剂、具有酸性官能团的水溶性聚合物和水的电极混合物(权利要求1)。作为具有酸性官能团的水溶性聚合物，可以使用羧甲基淀粉、磷酸淀粉、藻酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和聚苯乙烯磺酸(权利要求3)。通过使用具有酸性官能团的水溶性聚合物，可以中和由电极活性材料和水的反应造成的电极混合物的pH提高(段落0011)。在JP2011-192644A的实施例1中，通过制备含有导电剂(乙炔黑和石墨)、增稠剂(羧甲基纤维素(CMC))和水的糊、向其中加入锂复合金属氧化物并搅拌所得物、向其中加入聚丙烯酸(PA)并搅拌所得物来制造电极混合物。为了有效抑制由电极混合物的pH提高造成的集电体腐蚀，需要在电极混合物与集电体之间的接触界面处存在足量的具有酸性官能团的水溶性聚合物。但是，在JP2011-192644A中描述的方法中，具有酸性官能团的水溶性聚合物基本均匀分散在电极混合物中。因此，为了使足量的具有酸性官能团的水溶性聚合物存在于电极混合物与集电体之间的接触界面，需要提高具有酸性官能团的水溶性聚合物的添加量。但是，当提高具有酸性官能团的水溶性聚合物的添加量时，电极活性材料被具有酸性官能团的水溶性聚合物涂布，并存在电池电阻提高的趋势。此外，在JP2011-192644A中描述的方法中，制造糊状电极混合物。因此，电极混合物中的含湿量高，并且有可能无法抑制电极混合物中的电极活性材料和水之间的反应本身。
技术实现思路
本专利技术提供一种制造电极的方法，其中可以使用含有水作为分散介质的电极混合物在低成本和低环境影响下制造电极，可以抑制电极混合物中的电极活性材料和水之间的反应，可以抑制电极混合物的pH提高，并可以抑制由电极混合物的pH提高造成的集电体腐蚀和电池电阻提高。根据本专利技术的一个方面，电极的制造方法包括：制造电极混合物，其包含含有电极活性材料、粘合剂、具有酸性官能团的水溶性聚合物和含水分散介质的颗粒；和通过辊轧在集电体上成型所述电极混合物。电极混合物的制造包括形成含有所述电极活性材料、所述粘合剂和所述分散介质的颗粒，并将所述具有酸性官能团的水溶性聚合物添加至所述颗粒。由于可以有效抑制电极混合物的pH提高并可以有效抑制电池电阻提高，因此在所述水溶性聚合物的添加过程中，在所述电极混合物的固体内容物中，所述具有酸性官能团的水溶性聚合物的量可以为0.2质量％至1.0质量％。在所述颗粒的形成过程中，可以形成具有100微米或更大的中值直径D50的颗粒。在本说明书中，“中值直径D50”是指粒径分布中的一粒径，直径大于该中值直径D50的粒子的质量为所有粒子的质量的50％。所述具有酸性官能团的水溶性聚合物可以是选自羧甲基淀粉、磷酸淀粉、藻酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和聚苯乙烯磺酸的至少一种类型。本专利技术中的电极制造方法也可适用于例如电极活性材料含有含锂复合氧化物的情况。本专利技术中的电极制造方法也可适用于例如非水电解质二次电池的电极。根据本专利技术的所述方面，可以提供电极的制造方法，其中可以使用含有水作为分散介质的电极混合物在低成本和低环境影响下制造电极，可以抑制电极混合物中的电极活性材料和水之间的反应，可以抑制电极混合物的pH提高，并可以抑制由电极混合物的pH提高造成的集电体腐蚀和电池电阻提高。附图说明下面参考附图描述本专利技术的示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业意义，其中类似数字是指类似元件，且其中：图1A是例示根据本专利技术的一个实施方案的非水电解质二次电池的构造实例的示意性全图；图1B是图1A的非水电解质二次电池中的电极层压件的示意性截面图；图1C是根据本专利技术的实施方案的电极的示意性截面图；图2是根据本专利技术的实施方案的成膜装置的示意图；图3A是例示实施例1中的正极混合物的制造方法的流程图；图3B是例示对比例3中的正极混合物的制造方法的流程图；图3C是例示对比例4中的正极混合物的制造方法的流程图；图4A是实施例3和4中的正极集电体成型侧的表面的SEM照片；图4B是对比例1和2中的正极集电体成型侧的表面的SEM照片；且图5是显示实施例和对比例的制造条件和评估的表。具体实施方式本专利技术涉及具有集电体和在集电体的至少一个表面上形成的电极层的电极的制造方法。作为电极，使用电池的正极或负极等。作为电池，使用非水电解质二次电池，如锂离子二次电池。“非水电解质二次电池”参考附图描述根据本专利技术的一个实施方案的非水电解质二次电池的构造。图1A是这一实施方案的非水电解质二次电池的示意性全图。图1B是电极层压件的示意性截面图。图1C是根据本专利技术的实施方案的电极的示意性截面图。图1C中所示的电极是非水电解质二次电池中的正极或负极。如图1A中所示，在这一实施方案的非水电解质二次电池1中，将电极层压件20和非水电解质(省略了附图标记)装在外壳体(exteriorbody)(电池容器)11中。在外壳体11的外表面上提供用于外部连接的两个外部端子(正极端子和负极端子)12。如图1B中所示，在电极层压件20中，将一对电极21与介于它们之间以在它们之间绝缘的隔片22层压。这对电极21包括正极21A和负极21B。如图1C中所示，在电极21(正极21A或负极21B)中，在集电体110的至少一个表面上形成电极层120。在所示实例中，在集电体110的一个表面上形成电极层120。在这一实施方案中，集电体110是金属箔等，电极层120是含有电极活性材料(正极活性材料或负极活性材料)的电极活性材料层。作为非水电解质二次电池，使用锂离子二次电池等。下面以锂离子二次电池为例描述主要组成元件。(正极)正极包括集电体和在集电体的至少一个表面上形成的含有正极活性材料的电极层。使用电极混合物形成电极层。作为正极集电体，优选使用铝箔等。正极混合物含有正极活性材料和粘合剂作为固体组分。在采用本专利技术的电极制造方法的情况中，正极混合物进一步含有具有酸性官能团的水溶性聚合物作为固体组分。正极混合物可视需要进一步含有导电剂和/或增稠剂作为固体组分本文档来自技高网...

【技术保护点】
电极的制造方法，其特征在于包括：制造电极混合物，其包含含有电极活性材料、粘合剂、具有酸性官能团的水溶性聚合物和含水分散介质的颗粒；和通过辊轧在集电体上成型所述电极混合物，其中所述电极混合物的制造包括形成含有所述电极活性材料、所述粘合剂和所述分散介质的颗粒，并将所述具有酸性官能团的水溶性聚合物添加至所述颗粒。

【技术特征摘要】
2015.02.18 JP 2015-0299481.电极的制造方法，其特征在于包括：制造电极混合物，其包含含有电极活性材料、粘合剂、具有酸性官能团的水溶性聚合物和含水分散介质的颗粒；和通过辊轧在集电体上成型所述电极混合物，其中所述电极混合物的制造包括形成含有所述电极活性材料、所述粘合剂和所述分散介质的颗粒，并将所述具有酸性官能团的水溶性聚合物添加至所述颗粒。2.根据权利要求1的制造方法，其中在所述水溶性聚合物的添加过程中，在所述电极混合物的固体内...

【专利技术属性】
技术研发人员：上薗知之，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP