储能器件用电极制造技术

本发明专利技术提供储能器件用电极，其具有：集电基板、在该集电基板的至少一面形成的包含碳纳米管的底涂层和在该底涂层的表面上形成的活性物质层，活性物质层不含导电助剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】储能器件用电极
本专利技术涉及储能器件用电极，更详细地说，涉及具有不含导电助剂的活性物质层和包含碳纳米管(CNT)的底涂层的储能器件用电极。
技术介绍
随着智能电话、数码相机、便携游戏机等便携电子设备的小型轻质化、高功能化的要求，近年来在积极地进行高性能电池的开发，能够通过充电反复使用的二次电池的需要在大幅地扩展。其中，锂离子二次电池具有高能量密度、高电压，另外，没有充放电时的记忆效应等，因此是现在最集中精力进行着开发的二次电池。另外，由于近年来的对环境问题的应对，电动汽车的开发也在活跃地进行，对于作为其动力源的二次电池，不断要求更高的性能。锂离子二次电池具有如下结构：将能够吸留和放出锂的正极和负极与介于它们之间的隔板容纳于容器内，在其中装满电解液(锂离子聚合物二次电池的情况下，代替液体电解液而使用凝胶状或全固体型的电解质)。正极和负极一般通过将包含能够吸留和放出锂的活性物质、主要由碳材料构成的导电材料、进而聚合物粘结剂的组合物在铜箔、铝箔等集电体上形成为层状而制作。该粘结剂用于将活性物质与导电材料粘接、进而将它们与金属箔粘接，已市售有聚偏氟乙烯(PVDF)等可溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)的氟系树脂、烯烃系聚合物的水分散体等。正极和负极中所含的导电材料也称为导电助剂，是为了提高活性物质层的导电性、顺利地进行电池充放电的重要的材料，另一方面，由于在电极中存在导电助剂，因此产生几个缺点。例如，用作导电助剂的碳材料经常使用乙炔黑等炭黑，但炭黑的堆积密度小，就包含其的活性物质层而言，其密度降低，结果导致电池的体积容量密度的降低。另外，由于在炭黑中存在细孔，因此粘结剂进入其中，结果有时集电体-活性物质层界面的密合性降低。进而，炭黑与活性物质相比，尺寸小，因此容易从电极滑落，有时招致电池的内部短路。因而，在使用了包含导电助剂的电极的二次电池中，有时发生各种问题。但是，为了防止这样的事态而在活性物质层中不添加导电助剂的情况下，虽然活性物质层的密度提高，但由于活性物质层的导电性低，因此产生无法进行充分的充放电的问题。另一方面，作为通过提高集电体与活性物质层之间的密合性，降低接触电阻从而使电池低电阻化的技术，开发了在集电体与活性物质层之间插入导电性的底涂层的方法。例如，专利文献1中，公开了如下技术：将以碳作为导电性填料的导电层作为底涂层，配设于集电基板与活性物质层之间，示出了通过使用具有这样的底涂层的复合集电体，从而能够减小集电基板和活性物质层间的接触电阻，并且也能够抑制高速放电时的容量减小，进而也能够抑制电池的劣化。另外，在专利文献2和专利文献3中也公开了同样的技术。进而，在专利文献4和专利文献5中，公开了以CNT作为导电性填料的底涂层。虽然使用这些各专利文献的技术能够实现电池的低电阻化，但这些文献的活性物质层含有导电助剂，因此有可能发生上述的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平9-097625号公报专利文献2：日本特开2000-011991号公报专利文献3：日本特开平11-149916号公报专利文献4：国际公开第2014/042080号专利文献5：国际公开第2015/029949号
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术鉴于这样的实际情况而完成，目的在于提供即使在活性物质层中不含导电助剂也防止电池的高电阻化、结果可提高电池的体积容量密度的储能器件用电极。用于解决课题的手段本专利技术人为了实现上述目的反复锐意研究，结果发现：通过使用在具有包含CNT作为导电材料的底涂层的集电基板的底涂层上形成不含导电助剂的活性物质层而成的电极，与使用了具有包含导电助剂的活性物质层的电极的情形相比，得到体积容量密度高的电池，完成了本专利技术。即，本专利技术提供下述储能器件用电极。1.储能器件用电极，其特征在于，具有：集电基板、在该集电基板的至少一面形成的包含CNT的底涂层和在该底涂层的表面上形成的活性物质层，上述活性物质层不含导电助剂。2.1的储能器件用电极，其中，上述底涂层包含CNT分散剂，该CNT分散剂由在侧链中含有噁唑啉基的聚合物构成。3.2的储能器件用电极，其中，上述聚合物通过对由下述式(1)表示的噁唑啉单体进行自由基聚合而得到。[化1](式中，X表示含有聚合性碳-碳双键的基团，R1～R4相互独立地表示氢原子、卤素原子、碳数1～5的直链状、分支状或环状的烷基、碳数6～20的芳基、或碳数7～20的芳烷基。)4.1～3的任一项的储能器件用电极，其中，上述活性物质层包含磷酸铁锂、锰酸锂、钛酸锂或氧化钛作为活性物质。5.4的储能器件用电极，其中，上述氧化钛为具有青铜型的结晶结构的氧化钛。6.1～5的任一项的储能器件用电极，其中，上述活性物质层包含苯乙烯-丁二烯橡胶作为粘结剂，包含羧甲基纤维素的盐作为增稠剂。7.储能器件，其具有1～6的任一项的储能器件用电极。8.7的储能器件，其为锂离子二次电池。专利技术的效果本专利技术的储能器件用电极尽管使用了没有使用导电助剂的活性物质层，该导电助剂是提高活性物质层的导电性、对于电池的顺利的充放电重要的材料，但应用其的储能器件可进行充分的充放电，具有比使用了导电助剂的情形还高的体积容量密度。本专利技术的储能器件用电极由于没有使用具有使电极密度降低、使活性物质层的密合性降低、从电极滑落而引起内部短路等各种问题的导电助剂，因此能够避免由导电助剂引起的电池的体积容量密度的降低、内部短路等问题。具体实施方式[储能器件用电极]本专利技术的储能器件用电极具有：集电基板、在该集电基板的至少一面形成的包含CNT的底涂层和在该底涂层的表面上形成的活性物质层，活性物质层不含导电助剂。作为本专利技术中的储能器件，例如可列举出锂二次电池、锂离子二次电池、质子聚合物电池、镍氢电池、双电层电容器、铝固体电容器、电解电容器、铅蓄电池等各种储能器件。本专利技术的电极能够特别地适合用于锂离子二次电池、双电层电容器。[集电基板]作为上述集电基板，可从以往用作储能器件电极的集电基板的集电基板中适当地选择，例如能够使用铝、铜、镍、金、银和它们的合金、碳材料、金属氧化物、导电性聚合物等的薄膜。这些中，从导电性、质量、成本等方面出发，优选使用由铝、铝合金等制成的金属箔。对上述集电基板的厚度并无特别限定，在本专利技术中优选1～100μm。[底涂层]上述底涂层包含CNT，根据需要还包含CNT分散剂和/或基体聚合物。上述底涂层优选使用包含CNT和溶剂以及根据需要使用的CNT分散剂和/或基体聚合物的含有CNT的组合物(分散液)制作。CNT一般采用电弧放电法、化学气相沉积法(CVD法)、激光烧蚀法等制作，本专利技术中所使用的CNT可采用任何方法得到。另外，在CNT中有将1张碳膜(石墨烯片)卷绕成圆筒状的单层CNT(SWCNT)和将2张石墨烯片卷绕成同心圆状的2层CNT(DWCNT)和将多个石墨烯片卷绕成同心圆状的多层CNT(MWCNT)，在本专利技术中均能够使用，能够将它们1种单独地使用或者将2种以上组合使用。再有，在采用上述方法制作SWCNT、DWCNT或MWCNT时，有时镍、铁、钴、钇等催化剂金属也残存，因此有时需要用于将该杂质除去的精制。对于杂质的除去，与采用硝酸、硫酸等的酸处理一起进行超声波处理是有效的。但是，对于使用硝酸、硫酸等的酸处理而言，有可能破坏构成CNT的π共轭体系，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.储能器件用电极，其特征在于，具有：集电基板、在该集电基板的至少一面形成的包含碳纳米管的底涂层和在该底涂层的表面上形成的活性物质层，所述活性物质层不含导电助剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.07 JP 2016-0018621.储能器件用电极，其特征在于，具有：集电基板、在该集电基板的至少一面形成的包含碳纳米管的底涂层和在该底涂层的表面上形成的活性物质层，所述活性物质层不含导电助剂。2.根据权利要求1所述的储能器件用电极，其中，所述底涂层包含碳纳米管分散剂，该碳纳米管分散剂由在侧链中含有噁唑啉基的聚合物构成。3.根据权利要求2所述的储能器件用电极，其中，所述聚合物通过对由下述式(1)表示的噁唑啉单体进行自由基聚合而得到，式中，X表示含有聚合性碳-碳双键的基团，R1～R4相互独立地表示氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴野佑纪，畑中辰也，吉本卓司，
申请(专利权)人：日产化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP