測(cè)試電極漿料的方法和生產(chǎn)電極的方法
【專利說(shuō)明】測(cè)試電極漿料的方法和生產(chǎn)電極的方法
[0001]發(fā)明背景
1.發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及測(cè)定用于形成二次電池的電極漿料的質(zhì)量的測(cè)試方法和生產(chǎn)二次電池用電極的方法，所述方法涉及該測(cè)試。
[0003]2.相關(guān)技術(shù)描述
[0004]二次電池的電極包含集電器和在集電器上形成的活性材料層，其中集電器由具有良好導(dǎo)電率的金屬材料制成。在形成活性材料層的典型方法中，首先通過(guò)將活性材料和增稠劑在含水溶劑中捏合而制備初級(jí)捏合材料。然后將粘合劑加入初級(jí)捏合材料中，將所得物進(jìn)一步捏合，這樣制備漿料(電極漿料)形式的組合物(組合物還可以為淤漿形式的組合物或油墨形式的組合物；下文中同樣使用)。將集電器的表面用如上所述所得電極漿料涂覆，然后將電極漿料干燥，這樣形成活性材料層。
[0005]當(dāng)將電極漿料捏合時(shí)，活性材料顆粒在溶劑中相互碰撞，因此，活性材料顆?？赡芙?jīng)受破裂、成片、碎裂等。在這類情況下，活性材料顆粒表面上的反應(yīng)活性部位的數(shù)量增加，因此熱穩(wěn)定性或耐久性在一些情況下降低。即電極漿料的性能變化導(dǎo)致電極的定性變化，因此可對(duì)電池性能施以影響。因此，為了穩(wěn)定地生產(chǎn)具有良好電池性能的二次電池，需要使用更均勻的電極漿料。作為涉及該要求的技術(shù)，例如日本專利申請(qǐng)公開N0.2010-272287 (JP2010-272287A)公開了測(cè)試鋰二次電池的負(fù)極漿料的方法，其中使如上所述初級(jí)捏合材料經(jīng)受離心，收集上清液并由上清液的光譜分析結(jié)果評(píng)估(測(cè)定)初級(jí)捏合材料的質(zhì)量。
[0006]然而，當(dāng)采用連續(xù)捏合裝置如擠壓捏合裝置(擠壓捏合機(jī))時(shí)，由于設(shè)備的約束條件，難以收集初級(jí)捏合材料，且不能采用JP 2010-272287A中的方法。此外，根據(jù)發(fā)明人進(jìn)行的檢測(cè)，例如在使用水分散性粘合劑的情況下，當(dāng)測(cè)試粘合劑加入其中的電極漿料時(shí)，電極漿料的質(zhì)量不能用JP2010-272287A中的方法精確地測(cè)定。
[0007]發(fā)明概述
[0008]本發(fā)明提供可評(píng)估在將集電器用電極漿料涂覆使得形成具有良好電池性能的二次電池以前制備的電極漿料的質(zhì)量的測(cè)試方法。本發(fā)明還提供通過(guò)由上述測(cè)試方法篩選出來(lái)具有低質(zhì)量的電極漿料并采用具有高質(zhì)量的電極漿料而生產(chǎn)用于具有良好電池性能的二次電池的電極的方法。
[0009]本發(fā)明的第一方面涉及測(cè)試用于生產(chǎn)二次電池用電極的電極漿料的方法。該方法包括制備通過(guò)將至少活性材料顆粒和水分散性粘合劑顆粒在含水溶劑中捏合而得到的電極漿料；對(duì)電極漿料進(jìn)行離心并收集包含粘合劑顆粒和與活性材料顆粒分離的自由活性材料的上清液；和通過(guò)使用分光光度計(jì)測(cè)量上清液在評(píng)估波長(zhǎng)下的吸光度，其中評(píng)估波長(zhǎng)基于粘合劑顆粒的平均粒度與上清液的吸光度之間的關(guān)系測(cè)定，使得由粘合劑顆粒產(chǎn)生的吸光度在上清液的吸光度中的比例變成等于或小于30%，所述關(guān)系是預(yù)先測(cè)定的；和基于評(píng)估波長(zhǎng)下上清液的吸光度測(cè)定電極漿料的質(zhì)量。
[0010]根據(jù)上述方面的方法，可精確地評(píng)估在將集電器用電極漿料涂覆以前制備的電極漿料的質(zhì)量(即可精確地評(píng)估粘合劑加入其中的電極漿料的質(zhì)量)。即，通過(guò)測(cè)量上清液在基于粘合劑的平均粒度測(cè)定的評(píng)估波長(zhǎng)下的吸光度，可降低由粘合劑產(chǎn)生的吸光度。因此，可精確地測(cè)量由自由活性材料產(chǎn)生的吸光度，并且可精確地測(cè)定電極漿料的質(zhì)量。此外，根據(jù)本發(fā)明上述方面的方法，可得到即使在收集初級(jí)捏合材料方面存在困難，仍可評(píng)估電極漿料的質(zhì)量這一優(yōu)點(diǎn)。
[0011]可測(cè)定評(píng)估波長(zhǎng)，使得評(píng)估波長(zhǎng)滿足表達(dá)式W(nm)>Db(nm) X2.878+117.8，其中W表示評(píng)估波長(zhǎng)，且Dd表示粘合劑的平均粒度。當(dāng)如上所述測(cè)定評(píng)估波長(zhǎng)時(shí)，由粘合劑產(chǎn)生的吸光度可穩(wěn)定地降低，并且可更精確地測(cè)定電極漿料的質(zhì)量?？紤]通過(guò)一般分光光度計(jì)測(cè)量的波長(zhǎng)區(qū)域，評(píng)估波長(zhǎng)W可以為等于或小于900nm。
[0012]活性材料顆?？捎墒疾牧现瞥?。石墨基碳材料具有高度取向的碳六角形平面結(jié)構(gòu)，因此在捏合時(shí)容易出現(xiàn)出乎意料的破裂、碎裂等。因此，特別有用的是將本文所公開的技術(shù)應(yīng)用于該材料。
[0013]電極漿料可包含水溶性增稠劑。當(dāng)電極漿料包含增稠劑時(shí)，可生產(chǎn)具有較好耐久性的電極。此外，由于水溶性增稠劑的吸光度是極低的(基本為零)，質(zhì)量測(cè)定的精確性可保持在高水平。
[0014]可測(cè)量上清液在多個(gè)評(píng)估波長(zhǎng)下的多個(gè)吸光度，并可基于測(cè)量的上清液的多個(gè)吸光度測(cè)定電極漿料的質(zhì)量。當(dāng)使用多個(gè)測(cè)量點(diǎn)時(shí)，評(píng)估可以以較高的精確度進(jìn)行。
[0015]測(cè)定電極漿料的質(zhì)量可包括計(jì)算上清液的測(cè)量吸光度與參比值之間的差。在這種情況下，當(dāng)差等于或小于預(yù)定閾值時(shí)，確定電極漿料具有高質(zhì)量，且當(dāng)差大于預(yù)定閾值時(shí)，確定電極漿料具有低質(zhì)量。
[0016]本發(fā)明第二方面涉及生產(chǎn)二次電池用電極的方法，電極包含集電器和在集電器表面上的活性材料層。該方法包括通過(guò)將集電器的表面用電極漿料涂覆而形成活性材料層，其中電極漿料通過(guò)本文所公開的測(cè)試方法測(cè)定具有高質(zhì)量。如上所述，根據(jù)本文所公開的測(cè)試方法，可以以高精確度測(cè)定電極漿料的質(zhì)量。因此，可穩(wěn)定地生產(chǎn)具有良好電池性能的二次電池。附圖簡(jiǎn)述
[0017]下面參考附圖描述本發(fā)明示例實(shí)施方案的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)重要性，其中類似的數(shù)字表示類似的元件，且其中:
[0018]圖1示意性地顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案用于測(cè)量的電極漿料和試樣；
[0019]圖2為顯示評(píng)估波長(zhǎng)與吸光度之間的關(guān)系的圖；
[0020]圖3為顯示SBR的平均粒度與吸光度之間的關(guān)系的圖；
[0021]圖4為顯示當(dāng)使用4個(gè)評(píng)估波長(zhǎng)400nm、500nm、600mm和700nm時(shí)得到的吸光度的和的圖；
[0022]圖5為顯示當(dāng)使用兩個(gè)評(píng)估波長(zhǎng)800nm和900nm時(shí)得到的吸光度的和的圖；
[0023]圖6A-6F顯示由SBR產(chǎn)生的吸光度在總吸光度中的比例，并顯示當(dāng)使用具有不同平均粒度的SBR時(shí)得到的結(jié)果；和
[0024]圖7為顯示評(píng)估波長(zhǎng)的起點(diǎn)與SBR的平均粒度之間的關(guān)系的圖。
[0025]實(shí)施方案詳述
[0026]下文描述本發(fā)明的實(shí)施方案。此處，不包括在本說(shuō)明書中具體描述的內(nèi)容中并且是執(zhí)行本發(fā)明所必需的要素(例如涉及漿料或電極的制備的一般技術(shù))可認(rèn)為是由本領(lǐng)域技術(shù)人員基于相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的相關(guān)技術(shù)確定的設(shè)計(jì)要素。本發(fā)明可基于本說(shuō)明書的公開內(nèi)容和相關(guān)技術(shù)中的通常技術(shù)知識(shí)執(zhí)行。
[0027]在本說(shuō)明書中，“二次電池”集合性地指可重復(fù)充電和放電的電池。本文提到的二次電池的典型實(shí)例包括所謂的化學(xué)電池如鋰離子二次電池或鋰離子電容器，和所謂的物理電池如電雙層電容器。
[0028]在本說(shuō)明書中，“平均粒度”指相當(dāng)于來(lái)自通過(guò)激光衍射/光散射方法測(cè)量的體積基粒度分布中的小粒度側(cè)的50%累積值處的粒度的粒度(即平均粒度為50體積％ -平均粒度，其也稱為D5。值或中值直徑)。
[0029](電極漿料)首先描述構(gòu)成作為試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的電極漿料的材料?；旧?，電極漿料包含含水溶劑、活性材料顆粒和水分散性粘合劑顆粒
[0030]含水溶劑的實(shí)例包括水和包含水作為主要組分的混合溶劑。作為構(gòu)成混合溶劑的不同于水的溶劑，可適當(dāng)?shù)剡x擇和使用可與水均勻混合的一種或者兩種或更多種有機(jī)溶劑(例如較低級(jí)醇和較低級(jí)酮)。在溶劑中，優(yōu)選其中水占據(jù)含水溶劑總質(zhì)量的80質(zhì)量％或更多(優(yōu)選90質(zhì)量％或更多，更優(yōu)選95質(zhì)量％或更多)的含水溶劑。
[0031]作為活性材料顆粒，可使用相關(guān)技術(shù)中用作二次電池的正極活性材料或負(fù)極活性材料的材料中的一種或者兩種或更多種材料。
[0032]例如，在用于形成非水二次電池的負(fù)極的漿料(負(fù)極漿