首页 / 电极和电池

电极和电池实质审查 发明

技术领域

[0001] 本公开涉及电极和电池。

相关背景技术

[0002] 近年来,随着个人计算机、移动电话等电子设备的迅速普及,作为其电源使用的电池的开发正在推进。另外,在汽车产业界,也正在推进用于混合动力车(HEV)、插电式混合动力车(PHEV)或电动汽车(BEV)的电池的开发。在各种电池中,锂离子二次电池具有能量密度高的优点。
[0003] 锂离子二次电池所代表的电池通常具有正极、负极以及配置在正极与负极之间的电解质层。正极通常具有正极集电体和含有正极活性物质的正极活性物质层。另外,负极通常具有负极集电体和含有负极活性物质的负极活性物质层。
[0004] 例如,日本特开2006‑054159公开了一种非水系二次电池用正极活性物质,其以镍和锂为主成分,由单晶且平均粒径为2~8μm的一次粒子构成。另外,日本特表2021‑507486公开了一种粉末状正极活性物质的调制方法,该粉末状正极活性物质包含含有多晶粒子的第1化合物粉末和含有单晶整体式粒子的第2化合物粉末。另外,日本特开2012‑084255公开了隔膜含有单晶一次粒子连结而成的多晶粒子作为耐热材料。

具体实施方式

[0026] 以下,对本公开的电极和电池详细说明。在本说明书中,在表现相对于某个构件配置其他构件的方式时,仅表述为"在其上"的情况下,只要没有特别说明,就包括:以与某个构件相接触的方式在其正上方配置其他构件、以及在某个构件的上方隔着别的构件配置其他构件这两种情况。
[0027] A.电极
[0028] 本公开的电极被用于电池。图1是例示本公开的电池的概略截面图。图1所示电池100具有正极10、负极20以及配置在正极10与负极20之间的电解质层30。正极10具有正极集电体1以及配置在正极集电体1与电解质层30之间的正极活性物质层2。另一方面,负极20具有负极集电体11以及配置在负极集电体11与电解质层30之间的负极活性物质层12。本公开中的电极可以是正极,可以是负极,也可以是正极和负极这两者。
[0029] 图2是说明本公开的电极活性物质层的说明图。图2中,例示了电极活性物质层是正极活性物质层的情况。正极活性物质层2含有单晶系电极活性物质和多晶系电极活性物质作为正极活性物质。关于它们的定义稍后叙述。另外,单晶系电极活性物质和多晶系电极活性物质均为锂过渡金属复合氧化物。
[0030] 如图2所示,正极活性物质层2具有第1层21和第2层22,第1层21包含正极集电体(未图示)相反侧的第1表面S1,第2层22包含正极集电体(未图示)侧的第2表面S2。另外,如图3所示,正极活性物质层2可以在第1层21与第2层22之间具有1层或2层以上的中间层23,也可以不具有。第1层21含有单晶系正极活性物质作为正极活性物质的主成分。另一方面,第2层22含有多晶系正极活性物质作为正极活性物质的主成分。
[0031] 根据本公开,通过在第1层中使用单晶系电极活性物质,并在第2层中使用多晶系电极活性物质,形成同时实现了电阻降低和循环特性提高的电极。如上所述,在使用单晶系电极活性物质的情况下,电极活性物质层的电阻容易变高。这是因为单晶系电极活性物质的微晶直径通常大于多晶系电极活性物质的微晶直径。具体而言,由于微晶直径越大,难以发生电极反应的粒子内部的影响就越大,因此电阻容易变高。另外,如上所述,在混合使用单晶系电极活性物质和多晶系电极活性物质的情况下,电流集中在电阻低的多晶系电极活性物质上,容易发生局部劣化。因此,循环特性容易下降。
[0032] 与此相对,在本公开中,在第1层中使用单晶系电极活性物质,并在第2层中使用多晶系电极活性物质。在第1层中,例如充电时与从电解质层移动来的Li发生许多反应,因此使用反应性更低(稳定性更高)的单晶系电极活性物质。其结果,循环特性提高。另一方面,在第2层中,例如充电时的Li移动距离长,电阻容易增加,因此使用电阻更低的多晶系电极活性物质。这样,考虑到对Li的稳定性和Li移动距离,通过在第1层中使用单晶系电极活性物质,并在第2层中使用多晶系电极活性物质,能够同时实现电阻降低和循环特性提高。
[0033] 1.电极活性物质层
[0034] 本公开的电极活性物质层含有单晶系电极活性物质和多晶系电极活性物质作为电极活性物质。另外,本公开的电极活性物质层具有第1层和第2层,第1层包含电极集电体相反侧的第1表面,第2层包含电极集电体侧的第2表面。
[0035] (1)电极活性物质
[0036] 本公开的电极活性物质可以是正极活性物质,也可以是负极活性物质。另外,电极活性物质层含有单晶系电极活性物质和多晶系电极活性物质作为电极活性物质。单晶系电极活性物质和多晶系电极活性物质的形状通常为粒状。在本公开中,"单晶系电极活性物质"是指一次粒径为1.5μm以上的电极活性物质。其中,优选单晶系电极活性物质的一次粒径为2.0μm以上且6.0μm以下。另一方面,在本公开中,"多晶系电极活性物质"是指一次粒径小于1.5μm的电极活性物质。其中,优选多晶系电极活性物质的一次粒径为0.5μm以上且小于1.0μm。一次粒径是指一次粒子的直径(最长径),由通过扫描型电子显微镜(SEM)观察得到的图像求出。一次粒子是指根据由SEM观察到的几何学形态判断,相当于基本粒子(ultimate particle)的粒子。基本粒子典型的是微晶(单晶)。单晶不仅包括理想的完全晶体,还包括具有晶格缺陷的晶体。另外,在单晶系电极活性物质中,也包含较少数(例如20以下,可以是10以下,也可以是5以下)的单晶接合而成的物质。另一方面,多晶系电极活性物质通常是多个(例如多于20个,也可以是100个以上)的单晶不规则地(随机地)接合而成的。
[0037] 本公开的单晶系电极活性物质是锂过渡金属复合氧化物。即,单晶系电极活性物1 1 1
质含有Li、M (M 是1种或2种以上的过渡金属)和O。作为过渡金属M ,例如可举出Ni、Co、Mn、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn。其中,优选单晶系电极活性物质含有Ni、Co、Mn中的至少一种作为过渡
1
金属。过渡金属M的一部分也可以被属于周期表第13族~第17族金属(包括准金属)取代。
作为属于周期表第13族~第17族金属的典型例,可举出Al。
[0038] 作为单晶系电极活性物质的具体例,可举出LiCoO2、LiMnO2、LiNiO2、Li(Ni,Co,Mn)O2、Li(Ni,Co,Al)O2等岩盐层状活性物质、LiMn2O4、Li(Ni0.5Mn1.5)O4、Li4Ti5O12等尖晶石型活性物质、LiFePO4、LiMnPO4、LiNiPO4、LiCoPO4等橄榄石型活性物质。
[0039] 本公开的多晶系电极活性物质是锂过渡金属复合氧化物。即,多晶系电极活性物2 2 2
质含有Li、M (M 是1种或2种以上的过渡金属)和O。作为过渡金属M ,例如可举出Ni、Co、Mn、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn。其中,多晶系电极活性物质优选含有Ni、Co、Mn中的至少一种作为过渡
1 2
金属。与上述过渡金属M相同,过渡金属M的一部分也可以被属于周期表第13族~第17族金属(包括准金属)取代。另外,多晶系电极活性物质的具体例也与上述单晶系电极活性物质的具体例相同。
[0040] 构成单晶系电极活性物质的构成元素和构成多晶系电极活性物质的构成元素优选相同。例如,在单晶系电极活性物质含有Li、Ni、Co、Mn、O作为构成元素的情况下,优选多晶系电极活性物质也含有Li、Ni、Co、Mn、O作为构成元素。另外,优选单晶系电极活性物质的组成与多晶系电极活性物质的组成相同。例如,在单晶系电极活性物质具有LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的组成的情况下,优选多晶系电极活性物质也具有LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的组成。
[0041] 例如,在单晶系电极活性物质和多晶系电极活性物质均含有Li、Ni、Co、Mn、O作为构成元素的情况下,在使用CuKα射线的X射线衍射(XRD)中,在2θ=18.5°~19.0°的位置出现典型峰。将该峰的半值宽度(半值总宽度)设为Hw,将单晶系电极活性物质的Hw设为Hw1,并将多晶系电极活性物质的Hw设为Hw2。Hw1通常小于Hw2。Hw1例如可以为0.8°以下。另一方面,Hw2例如可以大于0.8°。
[0042] (2)第1层
[0043] 本公开的第1层是在电极活性物质层中包含电极集电体相反侧的第1表面的层。第1表面通常是电极活性物质层的电解质层侧的表面。第1层含有单晶系电极活性物质作为电极活性物质的主成分。
[0044] 第1层可以仅含有1种单晶系电极活性物质,也可以含有2种以上单晶系电极活性物质。相对于第1层所含的全部电极活性物质,单晶系电极活性物质的比例例如大于50重量%,可以为70重量%以上,可以为90重量%以上,也可以为100重量%。
[0045] 第1层可以含有多晶系电极活性物质,也可以不含有。在前者的情况下,相对于第1层所含的全部电极活性物质,多晶系电极活性物质的比例例如为1重量%以上且小于50重量%,也可以为5重量%以上且40重量%以下。
[0046] 电极活性物质层在第1层中的比例没有特别限定,例如为40重量%以上,可以为60重量%以上,也可以为80重量%以上。
[0047] 第1层可以还含有导电材料。作为导电材料,例如可举出碳材料。作为碳材料,例如可举出炭黑等粒状碳材料、碳纤维、碳纳米管(CNT)、碳纳米纤维(CNF)等纤维状碳材料。作为炭黑,例如可举出乙炔黑(AB)、科琴黑(KB)、炉黑(FB)。另外,第1层也可以进一步含有粘合剂。作为粘合剂,例如可举出聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)等含氟粘合剂。另外,第1层通常含有后述的电解质。
[0048] 第1层优选含有纤维状碳材料作为导电材料的主成分。因为纤维状碳材料通常比粒状碳材料的比表面积大,与单晶系电极活性物质的接触良好。单晶系电极活性物质通常与多晶系电极活性物质相比,表面的凹凸少,因此难以与碳材料产生良好接触。与此相对,通过使用比表面积大的纤维状碳材料,纤维状碳材料与单晶系电极活性物质的接触变良好,电阻容易下降。纤维状碳材料相对于第1层所含的全部导电材料的比例例如大于50重量%,可以为70重量%以上,可以为90重量%以上,也可以为100重量%。
[0049] 第1层优选含有在单晶系电极活性物质的表面附着有纤维状碳材料的第1复合体。因为纤维状碳材料与单晶系电极活性物质的接触变得更良好。作为第1复合体的制作方法,可举出使用复合化处理装置将纤维状碳材料和单晶系电极活性物质复合化的方法。在第1复合体中,在单晶系电极活性物质的表面以分散状态附着有纤维状碳材料。纤维状碳材料在第1复合体中的比例例如为0.5重量%以上且5重量%以下,也可以为1重量%以上且3重量%以下。另外,第1复合体可以还含有上述粘合剂。
[0050] 第1层的厚度例如为1μm以上且500μm以下,可以为5μm以上且250μm以下,也可以为15μm以上且150μm以下。
[0051] (3)第2层
[0052] 本公开的第2层是在电极活性物质层中包含电极集电体侧的第2表面的层。第2层含有多晶系电极活性物质作为电极活性物质的主成分。
[0053] 第2层可以仅含有1种多晶系电极活性物质,也可以含有2种以上。相对于第2层所含的全部电极活性物质,多晶系电极活性物质的比例例如大于50重量%,可以为70重量%以上,可以为90重量%以上,也可以为100重量%。
[0054] 第2层可以含有单晶系电极活性物质,也可以不含有。在前者的情况下,相对于第2层所含的全部电极活性物质,单晶系电极活性物质的比例例如为1重量%以上且小于50重量%,也可以为5重量%以上且40重量%以下。
[0055] 电极活性物质层在第2层中的比例没有特别限定,例如为40重量%以上,可以为60重量%以上,也可以为80重量%以上。
[0056] 第2层也可以进一步含有上述导电材料。同样地,第2层也可以进一步含有上述粘合剂。另外,第2层通常含有后述电解质。
[0057] 第2层优选含有粒状碳材料作为导电材料的主成分。粒状碳材料通常比纤维状碳材料便宜。通常,多晶系电极活性物质与单晶系电极活性物质相比,表面的凹凸较多。因此,即使在使用比表面积小的粒状碳材料的情况下,多晶系电极活性物质与粒状碳材料的接触也变得良好。相对于第2层所含的全部导电材料,粒状碳材料的比例例如大于50重量%,可以为70重量%以上,可以为90重量%以上,也可以为100重量%。
[0058] 第2层优选含有在多晶系电极活性物质的表面附着有粒状碳材料的第2复合体。因为粒状碳材料与多晶系电极活性物质的接触变得更良好。关于第2复合体的制作方法,与上述第1复合体的制作方法相同。在第2复合体中,在多晶系电极活性物质的表面以分散状态附着有粒状碳材料。粒状碳材料在第2复合体中的比例例如为0.5重量%以上且5重量%以下,也可以为1重量%以上且3重量%以下。另外,第2复合体可以还含有上述粘合剂。
[0059] 第2层的厚度例如为1μm以上且500μm以下,可以为5μm以上且250μm以下,也可以为15μm以上且150μm以下。第2层和第1层的厚度的关系没有特别限定,第2层的厚度可以大于第1层的厚度,可以与第1层的厚度相同,也可以小于第1层的厚度。"第2层的厚度和第1层的厚度相同"是指两者的厚度之差的绝对值为3μm以下。
[0060] (4)电极活性物质层
[0061] 本公开的电极活性物质层至少具有第1层和第2层。电极活性物质层可以在第1层与第2层之间具有1层或2层以上的中间层。中间层含有电极活性物质。作为电极活性物质,中间层可以(i)仅含有单晶系电极活性物质,可以(ii)仅含有多晶系电极活性物质,也可以(iii)含有单晶系电极活性物质和多晶系电极活性物质这两者。
[0062] 在电极活性物质层具有中间层的情况下,优选电极活性物质层中的单晶系电极活性物质的重量比例从电极活性物质层的第1表面向第2表面阶段性地减少。即,将电极活性物质层所含的全部单晶系电极活性物质的重量设为100重量份,将第1层所含的单晶系电极活性物质的重量设为X重量份,将中间层所含的单晶系电极活性物质的重量设为Y重量份,并将第2层含有的单晶系电极活性物质设为Z重量份的情况下,X、Y和Z优选满足X>0、Y≥0、Z≥0、X>Y≥Z和X+Y+Z=100。另外,Y和Z也可以满足Y>Z。
[0063] 在电极活性物质层具有中间层的情况下,优选电极活性物质层中的多晶系电极活性物质的重量比例从电极活性物质层的第1表面向第2表面阶段性地增加。即,将电极活性物质层所含的全部多晶系电极活性物质的重量设为100重量份,将第1层所含的多晶系电极活性物质的重量设为P重量份,将中间层所含的多晶系电极活性物质的重量设为Q重量份,并将第2层所含的多晶系电极活性物质的重量设为R重量份时,P、Q和R优选满足P≥0、Q≥0、R>0、P≤Q
[0064] 电极活性物质层中的中间层除了电极活性物质以外,可以进一步含有导电材料和粘合剂中的至少一者。关于导电材料和粘合剂的详细情况,与上述内容相同,因此在此省略记载。另外,中间层通常含有后述的电解质。电极活性物质层的厚度例如为2μm以上且1000μm以下,可以为10μm以上且500μm以下,也可以为30μm以上且300μm以下。
[0065] 2.电极集电体
[0066] 本公开的电极集电体进行电极活性物质层的集电。电极集电体可以是正极集电体,也可以是负极集电体。作为正极集电体的材料,例如可举出SUS、铝、镍、铁、钛和碳。作为负极集电体的材料,例如可举出SUS、铜、镍和碳。另外,作为电极集电体的形状,例如可举出箔状、网状。
[0067] B.电池
[0068] 图1是例示本公开的电池的概略截面图。图1所示电池100具有正极10、负极20以及配置在正极10与负极20之间的电解质层30。正极10和负极20中至少一者相当于上述"A.电极"中记载的电极。
[0069] 根据本公开,正极和负极中的至少一者是上述电极,因此形成同时实现了电阻降和循环特性提高的电池。
[0070] 1.正极
[0071] 正极具有正极集电体和配置在正极集电体的靠电解质层侧的面上的正极活性物质层。本公开的正极优选相当于上述电极。另一方面,在本公开的正极不相当于上述电极的情况下,本公开的负极通常相当于上述电极。该情况下,正极可以使用以往的任意正极。
[0072] 2.负极
[0073] 负极具有负极集电体和配置在负极集电体的靠电解质层侧的面上的负极活性物质层。本公开的负极优选相当于上述电极。另一方面,在本公开的负极不相当于上述电极的情况下,本公开的正极通常相当于上述电极。该情况下,负极可以使用以往的任意负极。
[0074] 3.电解质层
[0075] 本公开的电解质层至少含有电解质。作为电解质,例如可举出液体电解质(电解液)、凝胶电解质、固体电解质。
[0076] 电解液例如具有锂盐和溶剂。作为锂盐,例如可举出LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6等无机锂盐;LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3等有机锂盐。作为溶剂,例如可举出碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)。溶剂可以仅为1种,也可以为2种以上。
[0077] 凝胶电解质通常通过向电解液添加聚合物而得到。作为聚合物,例如可举出聚环氧乙烷、聚环氧丙烷。作为固体电解质,例如可举出聚合物电解质等有机固体电解质;硫化物固体电解质、氧化物固体电解质等无机固体电解质。另外,电解质层的厚度例如为0.1μm以上且1000μm以下。电解质层也可以具有隔膜。
[0078] 4.电池
[0079] 本公开的电池典型的是锂离子二次电池。作为电池的用途,例如可举出混合动力车(HEV)、插电式混合动力车(PHEV)、电动汽车(BEV)、汽油汽车、柴油汽车等车辆的电源。另外,本公开的电池可以用作除车辆以外的移动体(例如铁路、船舶、飞机)的电源,也可以用作信息处理装置等电制品的电源。
[0080] 本公开不限定于上述实施方式。上述实施方式是例示,具有与本公开的权利要求书所记载的技术思想实质上相同的结构、发挥同样作用效果的技术方案,全都包含在本公开的技术范围内。
[0081] [合成例1]
[0082] 按照图4所示合成流程,合成多晶系正极活性物质。首先,作为原料,准备NiSO4、CoSO4和MnSO4,以NiSO4:CoSO4:MnSO4=1:1:1的摩尔比称量它们,在离子交换水中溶解以使得浓度成为30重量%,得到原料溶液(原料溶解)。接着,在反应容器中加入一定量的NH3水溶液,一边用搅拌器搅拌一边进行氮气置换,再加入NaOH将pH值调整为碱性。在将反应容器内控制为一定pH值的状态下滴加原料溶液和NH3水溶液,使过渡金属氢氧化物沉淀(晶析)。
[0083] 接着,通过过滤取出沉淀的过渡金属氢氧化物,然后使用羧甲基纤维素水溶液(CMC水溶液)进行洗涤(洗涤)。接着,通过过滤取出洗涤后的过渡金属氢氧化物,在120℃且16小时的条件下进行干燥(干燥)。接着,将干燥后的过渡金属氢氧化物和Li原料(Li2CO3)在研钵内混合(Li原料混合)。接着,使用马弗炉将得到的混合物在800℃~950℃下烧成10小时(烧成)。接着,使用喷射式粉碎机将得到的烧成物破碎,得到正极活性物质(LiNi1/3Co1/
3Mn1/3O2)。用扫描型电子显微镜(SEM)观察得到的正极活性物质,结果确认到其相当于多晶系正极活性物质。
[0084] [合成例2]
[0085] 除了将烧成温度变更为950℃~1100℃以外,进行与合成例1同样的操作,得到正极活性物质(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)。用扫描型电子显微镜(SEM)观察得到的正极活性物质,结果确认到其相当于单晶系正极活性物质。
[0086] [实施例1]
[0087] 使用合成例1中得到的多晶系正极活性物质和合成例2中得到的单晶系正极活性物质,制作电池。电池的制作方法如下所述。首先,将单晶系正极活性物质、导电材料(乙炔黑)和粘合剂(聚偏二氟乙烯)以按重量比计单晶系正极活性物质:导电材料:粘合剂=88:10:2的比例称量,将它们混合。向得到的混合物添加分散介质并搅拌,由此得到第1层用的正极浆料。
[0088] 接着,以按重量比计多晶系正极活性物质:导电材料:粘合剂=88:10:2的比例称量多晶系正极活性物质、导电材料(乙炔黑)和粘合剂(聚偏二氟乙烯),将它们混合。向得到的混合物添加分散介质并搅拌,由此得到第2层用的正极浆料。
[0089] 接着,使用薄膜涂布器(带膜厚调整功能、ALL GOOD株式会社),在正极集电体(Al箔)上连续涂敷第2层用的正极浆料和第1层用的正极浆料,在80℃下干燥5分钟。由此,得到具有正极集电体、第2层和第1层的正极结构体。将正极活性物质层所含的全部正极活性物质设为100重量份的情况下,第1层所含的单晶系正极活性物质为20重量份,第1层所含的多晶系正极活性物质为0重量份,第2层所含的单晶系正极活性物质为0重量份,第2层所含的多晶系正极活性物质为80重量份。正极活性物质层中的活性物质比率通过制作第1层和第2层时的浆料涂布量来调整。
[0090] 接着,混合负极活性物质(天然石墨)和粘合剂(SBR和CMC),向得到的混合物添加分散介质并搅拌,由此得到负极浆料。使用薄膜涂布器将得到的负极浆料涂敷到负极集电体上,然后在80℃下干燥5分钟。由此,得到具有负极集电体和负极层的负极结构体。
[0091] 使正极结构体中的正极层和负极结构体中的负极层隔着隔膜对置,进行卷绕,注入电解液,由此得到电池。作为电解液,使用在以EC:DMC:EMC=3:4:3的体积比含有EC、DMC和EMC的混合溶剂中溶解LiPF6使其达到1M的电解液。
[0092] [实施例2、3]
[0093] 除了将正极活性物质层中的活性物质比率变更为表1所示值以外,与实施例1同样地得到电池。
[0094] [实施例4]
[0095] 首先,将单晶系正极活性物质、多晶系正极活性物质、导电材料(乙炔黑)和粘合剂(聚偏二氟乙烯)以按重量比计单晶系正极活性物质:多晶系正极活性物质:导电材料:粘合剂=52.8:35.2:10:2的比例称量,将它们混合。向得到的混合物添加分散介质并搅拌,由此得到第1层用的正极浆料。
[0096] 接着,以按重量比计单晶系正极活性物质:多晶系正极活性物质:导电材料:粘合剂=35.2:52.8:10:2的比例称量单晶系正极活性物质、多晶系正极活性物质、导电材料(乙炔黑)和粘合剂(聚偏二氟乙烯),将它们混合。向得到的混合物添加分散介质并搅拌,由此得到第2层用的正极浆料。
[0097] 除了使用得到的第1层用的正极浆料和第2层用的正极浆料以外,与实施例2同样地得到电池。
[0098] [比较例1]
[0099] 除了使用第1层用的正极浆料代替第2层用的正极浆料以外,与实施例2同样地得到电池。
[0100] [比较例2]
[0101] 除了使用第2层用的正极浆料代替第1层用的正极浆料以外,与实施例2同样地得到电池。
[0102] [比较例3]
[0103] 除了使用第2层用的正极浆料代替第1层用的正极浆料并使用第1层用的正极浆料代替第2层用的正极浆料以外,与实施例3同样地得到电池。
[0104] [比较例4]
[0105] 以按重量比计单晶系正极活性物质:多晶系正极活性物质:导电材料:粘合剂=44:44:10:2的比例称量单晶系正极活性物质、多晶系正极活性物质、导电材料(乙炔黑)和粘合剂(聚偏二氟乙烯),将它们混合。向得到的混合物添加分散介质并搅拌,由此得到第1层用的正极浆料。进行同样的操作,得到第2层用的正极浆料。
[0106] 除了使用得到的第1层用的正极浆料和第2层用的正极浆料以外,与实施例2同样地得到电池。
[0107] [评价]
[0108] (初始电阻)
[0109] 将实施例1~4和比较例1~4中得到的电池充电至4.1V,然后放电至3.0V。然后,充电至3.7V,在60℃静置9小时。然后,在‑10℃以3.7V且1C测定10秒钟的充电电阻,求出初始电阻。将其结果示于表1。再者,表1中的初始电阻是以比较例1为100%时的相对值。
[0110] (容量维持率)
[0111] 将实施例1~4和比较例1~4中得到的电池在4.1V~3.0V、2C且60℃的条件下进行200次循环的充放电。通过将第200次循环的放电容量除以第1次循环的放电容量,求出容量维持率。将其结果示于表1。
[0112] 表1
[0113]
[0114] 如表1所示,实施例1~4与比较例1相比,初始电阻低,且容量维持率为同等程度。与此相对,比较例2~4与比较例1相比,虽然初始电阻低,但容量维持率大幅下降。这样,确认到在本公开中能够同时实现电阻降低和循环特性提高。
[0115] [参考例1]
[0116] 以按重量比计单晶系正极活性物质:导电材料:粘合剂=97.5:1.5:1的比例称量合成例2中制作出的单晶系正极活性物质、导电材料(乙炔黑、AB)和粘合剂(聚偏二氟乙烯),将它们投入到多用途小型混合粉碎机(MP混合机、日本焦炭工业制)中,在10,000rpm且10分钟的条件下复合化,制作第1复合体。
[0117] 接着,以按重量比计多晶系正极活性物质:导电材料:粘合剂=97.5:1.5:1的比例称量合成例1中制作出的多晶系正极活性物质、导电材料(乙炔黑)和粘合剂(聚偏二氟乙烯),将它们投入到多用途小型混合粉碎机(MP混合机、日本焦炭工业制)中,在10,000rpm且10分钟的条件下混合,制作第2复合体。
[0118] 接着,将第1复合体和第2复合体在研钵内混合5分钟。使用静电丝网成膜装置(ベルク工業制),将得到的混合物在正极集电体(Al箔、厚度12μm)上成膜。由此,制作具有正极集电体和粉体层的正极前体。制作条件是正极集电体与静电丝网的距离为1cm,成膜时施加1.5kV的电压。然后,用加热到160℃的2枚平板夹持正极前体,施加30秒的15吨载荷,使粘合剂软化或熔融。由此,在正极集电体上固定粉体层,得到评价用正极。
[0119] [参考例2]
[0120] 除了将第1复合体中的导电材料从乙炔黑(AB)变更为碳纳米管(CNT)以外,与参考例1同样地得到评价用正极。用SEM观察参考例2中制作的第1复合体(使用CNT)和参考例1中制作的第1复合体(使用AB)。其结果,确认到附着在单晶系正极活性物质表面的CNT的附着量比附着在单晶系正极活性物质表面的AB的附着量多。
[0121] [评价]
[0122] (电子电阻)
[0123] 使用电极电阻测定系统(HIOKI制RM2610)测定参考例1、2中得到的评价用正极的电子电阻。将其结果示于表2。再者,表2中的电子电阻是以参考例1为100%时的相对值。
[0124] (单电池电阻)
[0125] 使用参考例1、2中得到的评价用正极制作小型单电池,进行IV测定。具体而言,在0.3C、0.5C和1C的各电流I下放电10秒,测定电压下降量ΔV。根据电流I和ΔV的关系计算电阻(斜率)。将其结果示于表2。再者,表2中的单电池电阻是以参考例1为100%时的相对值。
[0126] 表2
[0127]   合剂层电阻(%) 单电池电阻(%)参考例1 100 100
参考例2 16.7 80.0
[0128] 如表2所示,参考例2与参考例1相比,电子电阻和单电池电阻低。认为这是因为参考例2中的导电材料(CNT)的附着量比参考例1中的导电材料(CNT)的附着量多,参考例2中的第1复合体的电子传导性比参考例1中的第1复合体的电子传导性高的缘故。

当前第1页 第1页 第2页 第3页
相关技术
大泽良辅发明人的其他相关专利技术