电极、电池及电极的制造方法技术

本发明专利技术涉及电极、电池及电极的制造方法，电极(10)具备集电体(5)和活性物质合剂层(11)，所述活性物质合剂层(11)位于集电体(5)上且包含第一粒子(3)、第二粒子(6)、第一活性物质粒子(1)和第二活性物质粒子(4)。活性物质合剂层(11)具有：位于集电体(5)上且包含第一粒子(3)和第一活性物质粒子(1)的第一合剂层(12)、和位于第一合剂层(12)上且包含第二粒子(6)和第二活性物质粒子(4)的第二合剂层(13)。在电极(10)的截面视图中，活性物质合剂层(11)在至少一部分具有第一活性物质粒子(1)和第二活性物质粒子(4)以不连续的状态相接的边界(11A)。(11A)。(11A)。

【技术实现步骤摘要】
电极、电池及电极的制造方法


[0001]本专利技术涉及电极、电池及电极的制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于个人电脑和移动电话等电子设备的轻量化和无线化等，要求开发能够反复使用的二次电池。另外，在电动汽车或混合动力汽车这样的汽车领域中，高容量的二次电池的开发也受到重视。作为二次电池，有镍镉电池、镍氢电池、铅蓄电池和锂离子电池等。其中，具有轻量、高电压和高能量密度这样的特征的锂离子电池的需求有增加的趋势。
[0003]锂离子电池包含正极层、负极层和配置于它们之间的电解质，作为电解质，例如使用使六氟磷酸锂等支持电解质溶解于有机溶剂而得到的电解液、或固体电解质。目前，广泛普及的锂离子电池由于使用含有有机溶剂的电解质而具有可燃性。因此，需要用于确保锂离子电池的安全性的材料、结构和系统。与此相对，认为通过使用不燃性的固体电解质作为电解质，可以期待能够简化锂离子电池的材料、结构和系统，能够实现增加能量密度、降低制造成本和提高生产率。以下，将使用了固体电解质的电池称为“全固体电池”。
[0004]为了实现全固体电池的高容量化，进行了提高电极中所含的活性物质的密度的努力。但是，通过使活性物质的密度增加，会产生充放电过程中的电池的性能劣化。例如，通过在充放电过程中活性物质粒子膨胀和收缩，活性物质粒子彼此的接点减少，从而离子和电子的传导性减少，产生电池的性能劣化。此外，如果电极内部应力由于膨胀和收缩而增加，则由于电极断裂或屈曲而导致内部短路，导致电池的电极性能和安全性降低。
[0005]在专利文献1中公开了如下结构的电极：为了解决由充放电循环导致的性能劣化，将电极的活性物质层制成层叠结构，将具有在厚度方向上粒径不同的活性物质粒子的活性物质层层叠。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2006
‑
210003号公报

技术实现思路

[0009]本专利技术的一个方式的电极具备：集电体；以及活性物质合剂层，上述活性物质合剂层具有第一合剂层和第二合剂层，上述第一合剂层位于上述集电体之上，包含第一粒子和第一活性物质粒子，上述第二合剂层位于上述第一合剂层之上，包含第二粒子和第二活性物质粒子，在上述电极的截面视图中，上述活性物质合剂层在至少一部分具有上述第一活性物质粒子和上述第二活性物质粒子以不连续的状态相接的上述第一合剂层与上述第二合剂层的边界。
[0010]本专利技术的一个方式的电极的制造方法包括：由第一粒子和第一活性物质粒子的第一混合体在集电体之上形成第一合剂涂覆膜；通过对上述第一合剂涂覆膜进行加压，使上述第一合剂涂覆膜的表面部中的上述第一活性物质粒子的一部分的表面变形而形成平坦
面；以及在加压后的上述第一合剂涂覆膜之上，由第二粒子与第二活性物质粒子的第二混合体形成第二合剂涂覆膜。
附图说明
[0011]图1是实施方式的电极的示意截面图。
[0012]图2是实施方式的正极的示意截面图。
[0013]图3是表示实施方式的第一正极合剂层与第二正极合剂层的边界附近的放大截面图。
[0014]图4是实施方式的全固体电池的示意截面图。
[0015]图5是用于说明实施方式的正极的制造方法的图。
[0016]图6是实施例中的正极活性物质合剂层的截面SEM图像。
[0017]图7是实施例中的第一正极合剂层与第二正极合剂层的边界附近的截面SEM图像。
[0018]图8是实施例中的正极活性物质合剂层的放大截面SEM图像。
[0019]图9示出表示根据实施例中的正极活性物质合剂层的截面SEM图像测量的数据的表1。
[0020]附图标记说明
[0021]1：第一活性物质粒子
[0022]1A：变形粒子
[0023]1B：非变形粒子
[0024]1C、23C、33C：平坦面
[0025]3：第一粒子
[0026]4：第二活性物质粒子
[0027]5：集电体
[0028]6：第二粒子
[0029]10：电极
[0030]11：活性物质合剂层
[0031]11A、20A、30A：边界
[0032]12：第一合剂层
[0033]13：第二合剂层
[0034]20：正极活性物质合剂层
[0035]21：第一正极合剂层
[0036]22：第二正极合剂层
[0037]23：第一正极活性物质粒子
[0038]23A：变形正极活性物质粒子
[0039]23B：非变形正极活性物质粒子
[0040]25、28、34、37、41：固体电解质
[0041]26：第二正极活性物质粒子
[0042]27：正极集电体
[0043]30：负极活性物质合剂层
[0044]31：第一负极合剂层
[0045]32：第二负极合剂层
[0046]33：第一负极活性物质粒子
[0047]33A：变形负极活性物质粒子
[0048]33B：非变形负极活性物质粒子
[0049]35：第二负极活性物质粒子
[0050]36：负极集电体
[0051]40：固体电解质层
[0052]50：正极
[0053]60：负极
[0054]100：全固体电池
具体实施方式
[0055]在专利文献1的结构中，能够一定程度地抑制由活性物质层的厚度方向的膨胀和收缩的不均导致的性能劣化，但有时由于膨胀和收缩而产生活性物质粒子的偏移，粒子接点减少。由于活性物质间的接点减少，离子传导和电子传导受到阻碍，电极性能劣化。
[0056]本专利技术是鉴于上述课题而完成的，提供通过抑制电极性能的劣化而具有优异的电极性能的电极等。
[0057](本专利技术的概要)
[0058]本专利技术的一个方式的概要如下。
[0059]本专利技术的一个方式的电极具备：集电体；以及活性物质合剂层，上述活性物质合剂具有第一合剂层和第二合剂层，上述第一合剂层位于上述集电体之上，包含第一粒子和第一活性物质粒子，上述第二合剂层位于上述第一合剂层之上，包含第二粒子和第二活性物质粒子，在上述电极的截面视图中，上述活性物质合剂层在至少一部分具有上述第一活性物质粒子与上述第二活性物质粒子以不连续的状态相接的上述第一合剂层与上述第二合剂层的边界。
[0060]根据本专利技术的一个方式，能够提供具有优异的电极性能的电极等。具体而言，在边界处存在第一合剂层中的第一活性物质粒子与第二合剂层中的第二活性物质粒子的接触部分。因此，即使在第一活性物质粒子和第二活性物质粒子由于膨胀和收缩等而分别在第一合剂层和第二合剂层中移动的情况下，由于存在于分别的合剂层中，所以膨胀和收缩难以同步，容易维持第一活性物质粒子与第二活性物质粒子的接点。此外，由于能够在边界吸收由第一活性物质粒子和第二活性物质粒子的膨胀和收缩引起的内部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极，其具备：集电体；以及活性物质合剂层，所述活性物质合剂层具有第一合剂层和第二合剂层，所述第一合剂层位于所述集电体之上，包含第一粒子和第一活性物质粒子，所述第二合剂层位于所述第一合剂层之上，包含第二粒子和第二活性物质粒子，在所述电极的截面视图中，所述活性物质合剂层在至少一部分具有所述第一活性物质粒子和所述第二活性物质粒子以不连续的状态相接的所述第一合剂层与所述第二合剂层的边界。2.根据权利要求1所述的电极，其中，所述第一活性物质粒子包含：在所述边界处具有面向所述第二合剂层的平坦面的变形粒子、和不具有所述平坦面的非变形粒子。3.根据权利要求2所述的电极，其中，在所述边界处，所述变形粒子的所述平坦面与所述第二活性物质粒子相接。4.根据权利要求2或3所述的电极，其中，所述变形粒子包含在所述电极的截面视图中所述平坦面的长度为所述非变形粒子的平均粒径以上的粒子。5.根据权利要求2～4中任一项所述的电极，其中，所述变形粒子包含在所述电极的截面视图中所述变形粒子的外周与该变形粒子的所述平坦面所成的角为90
°
以上的粒子。6.根据权利要求2～5中任一项所述的电极，其中，在所述电极的截面视图中，所述变形粒子的所述平坦面的Rz即最大高度为10以下。7.根据权利要求2～6中任一项所述的电极，其中，在所述电极的截面视图中，所述边界处的、所述平坦面的长度的合计相对于所述边界的长度的比例为80％以上。8.根据权利要求2～7中任一项所述的电极，其中，所述边界处的所述变形粒子间的平均粒子间距为所述非变形粒子的平均粒径的130％以下。9.根据权利要求2～8中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈部有未，土田修三，堀川晃宏，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：