混合有导电材料的电极活性物质及其制造方法、电极结构、二次电池技术

本发明专利技术的目的在于提高电极活性物质间的导电性、提高电极活性物质与导电助剂间的导电性、提高电极活性物质与集电材料间的导电性。本发明专利技术的构成包括：由电极活性物质和导电材料与硬球搅拌混合而进行处理的混合有导电材料的电极活性物质、利用该混合有导电材料的电极活性物质的电极结构、二次电池、以及混合有导电材料的电极活性物质的制造方法。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
混合有导电材料的电极活性物质及其制造方法、电极结构、二次电池
本专利技术涉及电气部件的电极活性物质、电极结构和电池。
技术介绍
非水系电解质二次电池是化学电池，在充放电等过程中外加的电流由集电材料传递给正极层的正极材料，正极层的正极材料反应释放出离子，被负极层所吸附。相反，在放电时，负极层上吸附的离子被释放并返回到正极层。一般认为该反应时间决定充放电速度。另外，在二次电池中，把电极活性物质、导电助剂和粘合剂的混合物涂布在集电材料表面，通过粘合剂的粘合力在集电材料表面粘合电极活性物质和导电助剂而制造电极结构。于是，当为了提高电极结构的导电性而较多地放入导电助剂时，粘合剂的量变多，结果使电极结构的电阻增大。另外，有文献记载：不使用粘合剂而用蒸镀、溅射等方法将导电材料涂覆在电极活性物质上，并使由此得到的表面涂覆率成为40％～80％(参看特开2000-58063号公报)。可是，当涂覆的电极活性物质的表面高达40％～80％时，能否充分发挥电极活性物质的特性和功能便存在疑问。即，涂膜妨碍LiCoO2等电极活性物质产生的离子的释放和吸收，在电极活性物质的面上蒸镀、溅射形成的涂膜也被认为阻塞了电极活性物质的反应场所。另外，由于涂膜不会从电极活性物质表面突出出来，因此认为难以提高电极活性物质间的导电性。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提高电极活性物质间的导电性。本专利技术的另一个目的是提高电极活性物质与导电助剂间的导电-->性。本专利技术的再一个目的是提高电极活性物质与集电材料间的导电性。本专利技术的又一个目的是提供性能良好的电极结构。本专利技术的进一步的目的是提供具有电极结构的性能良好的电气部件。本专利技术人发现：通过由电极活性物质和导电材料与硬球一起进行搅拌和混合(搅拌混合)，能够制造混合有导电材料的、特性优异的电极活性物质。能够制造导电材料和电极活性物质相混合的混合有导电材料的电极活性物质、或者认为是结合着导电材料的混合有导电材料的电极活性物质或结合有导电材料的电极活性物质。由此可以认为在电池和电容器等电气部件的电极结构中，提高了电子和离子的导电性。通过在电极活性物质的周围混合或结合导电材料，可提高邻接的电极活性物质间的导电性，还能够提高电极活性物质和集电材料间的导电性。另外，由于不会用导电材料的涂膜涂覆电极活性物质，因此可以认为容易进行离子的释放和吸收，能够充分发挥电极活性物质的特性和功能。本专利技术涉及一种混合有导电材料的电极活性物质，其特征在于：电极活性物质和导电材料与硬球搅拌混合而进行处理。本专利技术还涉及一种电极结构，其特征在于：具备集电材料和电极层，其中所述电极层具有由电极活性物质和导电材料与硬球搅拌混合而进行处理的混合有导电材料的电极活性物质，并且在集电材料的面上形成有电极层。本专利技术还涉及一种二次电池，其特征在于：使用如下电极结构作为至少一方的电极，其中所述电极结构具备集电材料和电极层，而所述电极层具有由电极活性物质和导电材料与硬球搅拌混合而进行处理的混合有导电材料的电极活性物质，并且在集电材料的面上形成有该电极层。-->本专利技术还涉及一种混合有导电材料的电极活性物质的制造方法，其特征在于：电极活性物质和导电材料与硬球搅拌混合而进行处理。本专利技术还涉及一种集电结构，其特征在于：具备集电材料和集电层，其中所述集电层具有在电极活性物质的周围结合着海绵状的导电材料的混合有导电材料的电极活性物质，并且在集电材的面上配置着集电层。本专利技术还涉及一种集电结构，其特征在于：具备集电材料、具有导电助剂的集电层和具有结合着海绵状的导电材料的混合有导电材料的电极活性物质的锚固层(anchor layer)，混合有导电材料的电极活性物质侵入集电层，在集电材料的面上是集电层、在集电层的面上是锚固层这样以多层的形式进行配置。本专利技术还涉及一种电极结构，其特征在于：具备集电材料和电极层，其中所述电极层具有在电极活性物质的周围结合着海绵状的导电材料的混合有导电材料的电极活性物质，在导电材料的面上配置着电极层。本专利技术还涉及二次电池或电容器，其特征在于：具备一对电极结构，该对电极结构之中的一种电极结构在集电材料的面上具有电极层，而且所述电极层具有在电极活性物质的周围结合着海绵状的导电材料的混合有导电材料的电极活性物质，另一种电极结构具有集电材料，而且在所述一对电极结构之间具有电解质。附图说明图1是电极结构的说明图。图2是电池结构的说明图。图3是混合有导电材料的电极活性物质的制造装置(H型制造装置)的说明图。图4是其他的混合有导电材料的电极活性物质的制造装置(L型制造装置)的说明图。-->图5是LiMn2O4的电子显微镜照片(SEM)。图6是混合有导电材料的电极活性物质的电子显微镜照片(SEM)。图7是涂布装置和干燥装置的说明图。图8是加热装置和挤压装置的说明图。图9是烧杯式电池的说明图。图10是锂二次电池的充放电测定值的曲线图。图11是锂二次电池的充放电容量的曲线图。图12是正极结构的循环伏安曲线图。符号说明1电极结构；11电极层；12正极结构；13负极结构；2集电结构；21集电层；22锚固层；23导电助剂；24电极活性物质；25锚固物质；3集电材料；31氧化膜；4电池；41电解质；42隔膜；5结合有导电材料的电极活性物质的制造装置；51电极活性物质粉末；52导电材料粉末；53处理容器；6桶；61出入口；62盖；63硬球；64流动板；7干燥装置；71拆卷装置；72卷绕装置；73涂布装置；731刮刀涂布头；732混合物；74排气口；741热风喷嘴；75输送带；76移动辊；8挤压装置；81加热装置；82加热器；83挤压装置；84工作辊；85支撑辊；86压力装置；9烧杯式电池；91容器；92正极；93对电极；94参比电极；95电解液具体实施方式以下参看附图说明本专利技术的实施方案。<1>电池和电容器等电气部件的电极电池和电容器(双电层电容器(capacitor)、双电层电容器(condenser))的电极与离子之间可以进行电流的移交，或者可以吸引离子。因此例如如图1所示，将电极设计成在集电材料3的面上形成可移交离子的电极层11的电极结构1。电极结构1的种类有：如图-->1(A)所示，在集电材料3的面上形成电极层11；如图1(B)所示，在集电材料3的面上形成集电层21，再在其上面形成电极层11；或者如图1(C)所示，在集电材料3的面上形成集电层21，然后在其上面形成锚固层22，再在锚固层22的上面形成电极层11。另外，所谓面上，即可以与该面直接接触而配置，或也可以在与该面之间夹有其它层而配置。电池的正极结构12的电极层使用LiMn2O4等电极活性物质，在负极结构13的情况下，使用石墨和硬碳等电极活性物质。另外，电容器的正极结构的电极层和负极结构的电极层使用可大量附着锂等离子的高表面积的电极活性物质。电池4或电容器的结构例如如图2(B)所示，正极结构12和负极结构13通过隔膜42的分隔而相向配置，并在其间配置电解液等电解质41。<2>电极活性物质电极活性物质24是授受离子的物质，例如在锂电池的场合，作为正极活性物质有LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等锂活性物质。作为负极活性物质有碳系材料、锂金属等金属。作为电容器的电极活性物质24可使用高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合有导电材料的电极活性物质，其特征在于：电极活性物质和导电材料与硬球搅拌混合而进行处理。

【技术特征摘要】
JP 2002-6-4 163396/2002;JP 2002-6-7 167507/20021.一种混合有导电材料的电极活性物质，其特征在于：电极活性物质和导电材料与硬球搅拌混合而进行处理。2.根据权利要求1所述的混合有导电材料的电极活性物质，其特征在于：在电极活性物质的周围结合着导电材料。3.根据权利要求1所述的混合有导电材料的电极活性物质，其特征在于：电极活性物质是锰酸锂。4.一种电极结构，其特征在于：具备集电材料和电极层，其中所述电极层具有由电极活性物质和导电材料与硬球搅拌混合而进行处理的混合有导电材料的电极活性物质，并在集电材料的面上形成电极层。5.根据权利要求4所述的电极结构，其特征在于：与电极层接触的集电材料的表面具有凹部。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：清水达夫，桥本善三，
申请(专利权)人：伊藤忠商事株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]