二次电池制造技术

本发明专利技术涉及的二次电池具备电极（10），所述电极（10）具有：电极集电体（12）、在电极集电体（12）的表面形成的电极活性物质层（14）、覆盖电极活性物质层（14）的表面的导电膜（16）、和用于绕过电极活性物质层（14）而将导电膜（16）与电极集电体（12）之间直接电连接的导通部（18）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有电极的二次电池，所述电极具备电极集电体和在该电极集电体的表面形成的电极活性物质层。
技术介绍
近年来，锂离子电池、镍氢电池等的二次电池作为车辆搭载用电源或者个人计算机和便携终端的电源其重要性在提高。特别是质量轻量且可得到高能量密度的锂二次电池，被期待作为可很好地用作为车辆搭载用高输出电源的电池。在这种二次电池的一个典型的构成中，具备下述电极，所述电极的构成为在导电性部件(电极集电体)上保持有能够可逆地吸藏和释放锂离子的材料(电极活性物质)。例如，作为用于正极中的电极集电体(正极集电体)的代表例，可举出以铝或铝合金为主体的片状或箔状的部件。另外，作为用于正极中的电极活性物质(正极活性物质)的代表例，可例示出含有锂和一种或两种以上的过渡金属元素作为构成金属元素的氧化物(锂过渡金属复合氧化物)。在作为正极活性物质使用锂过渡金属复合氧化物的情况下，该锂过渡金属复合氧化物由于电子传导性低，因此通常混合导电材料而使用。例如，在这种正极的一个典型的构成中，通过向作为正极活性物质的锂过渡金属复合氧化物中混合作为导电材料的碳粉末，并将其用粘合剂粘结于正极集电体的表面来形成。通过碳粉末的存在，在正极活性物质与正极集电体间形成导电通路(导电路径electrically conductive path),能够在正极活性物质与正极集电体之间进行电子的迁移(transfer)。作为与这种电极相关的现有技术，可举出例如专利文献I 3。在先技术文献专利文献专利文献I日本国专利申请公开第2003-157852号公报专利文献2日本国专利申请公开第2002-164050号公报专利文献3日本国专利申请公开第平11-144709号公报
技术实现思路
可是，在锂二次电池的用途中，有被设想通过高速率下的充放电(高输入输出)来使用的电池。作为车辆的动力源使用的锂二次电池(例如，作为动力源并用锂二次电池和如内燃机等那样工作原理不同的其他的动力源的混合动力车辆上所搭载的锂二次电池)，是被设想这样的使用方式的锂二次电池的代表例。在要求这样的高输入输出特性的锂二次电池中，从正极活性物质层的表层部到集电体(在正极活性物质层的厚度方向上从上到下)需要确保良好的电子传导的通路，因此较多地混入了导电材料。但是，若较多地混入导电材料，则与之相伴，电极的单位体积中所含的活性物质量变少，因此存在电极(进而，使用该电极构建的锂二次电池)的单位体积的容 量降低的课题。本专利技术的目的是解决上述课题。本专利技术所提供的二次电池，其具备电极，所述电极具有电极集电体；在上述电极集电体的表面形成的电极活性物质层；覆盖上述电极活性物质层的表面的导电膜；和用于绕过上述电极活性物质层(即，不经由电极活性物质层内的导电材料的导电通路，通过与电极活性物质层分体的其他部件)而将上述导电膜和上述电极集电体之间直接电连接的导通部。根据本专利技术的构成，具有覆盖电极活性物质层的表面的导电膜、和用于绕过电极活性物质层而将导电膜与电极集电体之间直接电连接的导通部，因此通过导电膜和导通部，也能够从电极活性物质层表层部集电。因此，电极的集电效率(电极活性物质与电极集电体间的电子迁移的容易度)提高，可以使采用该电极构建的锂二次电池的性能(例如高速率充放电特性)良好。在此公开的二次电池的优选的一方式中，上述导电膜是含有孔隙的多孔质膜。通过将导电膜多孔质化，电解液可在导电膜内通过。因此，即使在电极活性物质层的表面形成了导电膜的情况下也可使电解液充分渗透到电极活性物质层内。在此公开的二次电池的优选的一方式中，上述导电膜的厚度大约为IOOnm 3000nm左右。若导电膜的厚度过大，则电极活性物质层过于被覆盖，隔断离子，因此有时变为二次电池的能量密度降低的倾向，另外，有时该导电膜的强度容易不足。另一方面，如导电膜的厚度过小，则导电膜的面方向(横向)的电阻变大，因此有时得不到如上述那样的提高电极集电效率的效果。因此，导电膜的厚度为IOOnm 3000m较适当，优选为IOOnm 2000nm,更优选为IOOnm IOOOnm,特别优选为IOOnm 500nm。当在这样的导电膜厚度范围内时，可以制成为以高度的水准实现了高的机械强度和优异的导电性的导电膜。在此公开的二次电池的优选的一方式中，上述导电膜由具有导电性的金属碳化物、金属氮化物和阀金属(valve metal)之中的至少一种构成。作为具有导电性的金属碳化物，例如，可举出从W、Zr、T1、Nb、Ta、Cr和Mo中选择的至少一种金属的碳化物。另外，作为具有导电性的金属氮化物，例如，可举出从T1、Zr和Nb中选择的至少一种金属的氮化物。另外，作为具有导电性的阀金属，可举出从Hf、Al和Zr中选择的至少一种阀金属。这些材料，在导电率高、并 且在电池的使用范围内在电化学上稳定方面是优选的。在此公开的二次电池的优选的一方式中，上述导通部，以覆盖上述电极活性物质层的端部(侧面)并与上述电极集电体的表面接触的方式形成。另外，优选上述导通部由与上述导电膜相同的材料构成，并且与该导电膜一体地形成。该情况下，可以采用同一成膜过程(film formation process)简易地形成导电膜和导通部。在此公开的二次电池的优选的一方式中，上述电极具有覆盖上述导电膜的表面的绝缘膜。若用导电膜被覆电极活性物质层的表面，则电极的集电效率提高，但作为其相反的一面，会有在短路时在正极与负极间电流急剧地流动，产生发热等的不良现象的情况。根据上述构成，采用绝缘膜被覆了导电膜的表面，因此由于绝缘膜的存在，可以避免正极与负极的电接触，可以消除上述的发热等的不良情况。在此公开的二次电池的优选的一方式中，上述绝缘膜是含有孔隙的多孔质膜。通过将绝缘膜多孔质化，电解液可在绝缘膜内通过。因此，即使是在导电膜的表面形成了绝缘膜的情况下也能够使电解液充分渗透到电极活性物质层内。在此公开的二次电池的优选的一方式中，上述绝缘膜的厚度大约为IOnm IOOnm左右。若绝缘膜的厚度过大，则电极活性物质层过于被覆盖，隔断离子，因此有时变为二次电池的能量密度降低的倾向，另外，有时该绝缘膜的强度容易不足。另一方面，若绝缘膜的厚度过小，则有时不能避免正极与负极的电接触。因此，绝缘膜的厚度为IOnm IOOnm较适当，优选为20nm 90nm,更优选为30nm 80nm,特别优选为40nm 70nm。当在这样的绝缘膜厚度范围内时，可以制成为以高度的水准实现了高的机械强度和优异的防止短路效果的绝缘膜。在此公开的 二次电池的优选的一方式中，上述绝缘膜由具有绝缘性的金属氧化物、金属氮化物和碳质材料之中的至少一种构成。作为具有绝缘性的金属氧化物，例如，可举出从Al、Mg、Zr和Ti中选择的至少一种金属的氧化物。另外，作为具有绝缘性的金属氮化物,例如,可举出从S1、Cr、B和Al中选择的至少一种金属的氮化物。另外,作为具有绝缘性的碳质材料，例如，可举出类金刚石碳。这些材料，在电阻率高、并且在电池的使用范围内在电化学上稳定方面是优选的。在此公开的二次电池的优选的一方式中，上述绝缘膜由具有绝缘性的电极活性物质构成。该情况下，构成绝缘膜的电极活性物质有助于充放电，因此可以提高使用该电极构建的二次电池的能量密度。作为具有绝缘性的电极活性物质，例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种二次电池，其具备电极，所述电极具有 电极集电体； 在所述电极集电体的表面形成的电极活性物质层； 覆盖所述电极活性物质层的表面的导电膜；和 用于绕过所述电极活性物质层而将所述导电膜和所述电极集电体之间直接电连接的导通部。2.根据权利要求1所述的二次电池，所述导电膜是含有孔隙的多孔质膜。3.根据权利要求1或2所述的二次电池，所述导电膜的厚度为IOOnm 3000nm。4.根据权利要求1至3的任一项所述的二次电池，所述导电膜由具有导电性的金属碳化物、金属氮化物和阀金属之中的至少一种构成。5.根据权利要求4所述的二次电池，所述导电膜含有从W、Zr、T1、Nb、Ta、Cr和Mo中选择的至少一种金属的碳化物。6.根据权利要求4所述的二次电池，所述导电膜含有从T1、Zr和Nb中选择的至少一种金属的氮化物。7.根据权利要求4所述的二次电池，所述导电膜含有从Hf、Al和Zr中选择的至少一种阀金属。8.根据权利要求1至7的任一项所述的二次电池，所述导通部由与所述导电膜相同的材料构成，并且与该导电膜一体地形成。9.根据权利要求1至8的任一项所述的二次电池，所述导通部以覆盖所述电极活性物质层的端部并与所述电极集电体的表面接触的方式形成。10.根据权利要求1至9的任一项所述的二次电池，所述电极具有覆盖所述导电膜的表面的绝缘膜。11.根据权利要求10所述的二次电池，所述绝缘膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：内田阳三，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：