集電體,電極結(jié)構(gòu)體以及蓄電部件的制作方法
【專利說明】集電體，電極結(jié)構(gòu)體從及蓄電部件 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及集電體，電極結(jié)構(gòu)體W及蓄電部件（含非水電解質(zhì)電池，雙電層電容， 裡離子電容等）。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 用于車載等方面的裡離子電池在通常使用下遇到故障等意外情況時，對于高倍率 充放電特性（高倍率（hi曲rate)特性）來說，要求具有自發(fā)性且安全地停止充放電的 所謂關(guān)閉（Shutdown)功能（即PTC功能）。對于前者來說，現(xiàn)有技術(shù)中有；將活性物質(zhì)小 粒徑化或于集電體上形成導(dǎo)電層等技術(shù)；對于后者來說，作為提高電池安全性的手段有： 使用保險閥防止內(nèi)部壓力上升、裝上隨溫度上升電阻增加的PTC(?ositiveTemperature Coefficient)組件、或設(shè)置在發(fā)熱時阻止電流的裝置。有人提出方案，其設(shè)計思路為；將電 池PTC功能用于分離器是公知技術(shù)，高溫下烙融導(dǎo)致分離器的細微孔阻塞，通過阻止裡離 子從而在異常發(fā)熱時阻止電極反應(yīng)。但是有時候出現(xiàn)的情況是：由于分離器的不完全關(guān)閉 導(dǎo)致溫度進一步上升至分離器烙點溫度之上，或是外部溫度上升導(dǎo)致分離器烙化從而發(fā)生 內(nèi)部短路。在該些情況下，已經(jīng)不能期待分離器的關(guān)閉功能，電池會陷于熱破壞。
[0003] 在此，有人提出；通常使用時賦予充放電特性，在故障等意外事故時提高安全性 的技術(shù)。例如，專利文獻1中記載了：使用一種導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層中含有烙點為100°c~ 120°C的聚締姪系的結(jié)晶性熱塑性樹脂，溫度上升時，電阻為100QcmW上。 【【背景技術(shù)】文獻】 【專利文獻】
[0004]【專利文獻1】日本專利特開2001-357854號公報 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】 【發(fā)明要解決的課題】
[0005] 不過上述文獻記載的現(xiàn)有技術(shù)，高倍率充放電的所謂高倍率化i曲rate)特性不 充分，不適合常規(guī)的高倍率充放電。另外，初期（常溫下的）表面電阻大，有時候得不到充 分的初期電池特性。并且隨著溫度上升，電阻的增加變?。≒TC倍率?。?，有時候得不到足夠 的安全性。
[0006] 本發(fā)明鑒于上述情況而完成，其目的在于，提供一種集電體，電極結(jié)構(gòu)體，蓄電部 件化及集電體用組合物，將它們用于非水電解質(zhì)電池，雙電層電容，裡離子電容等蓄電部件 的電極結(jié)構(gòu)體時，初期（常溫下的）的表面電阻減少，從而既提高電池性能又因PTC功能而 提高安全性。 【為了解決課題的技術(shù)手段】
[0007] 本發(fā)明人為了解決上述課題進行了潛屯、研究，發(fā)現(xiàn)初期（常溫下）的表面電阻大 的原因是；PTC層的氣孔率大，氣孔阻礙了導(dǎo)電通路的形成。另外本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，隨著溫 度上升電阻增加大的原因是；因為在PTC層中使用可溶解于有機溶劑中的聚締姪類樹脂， 升溫時導(dǎo)電通路難W切斷。并且本發(fā)明人認識到使用具有下列特征的PTC層能夠解決上述 課題，從而做出了本發(fā)明。
[000引目P，根據(jù)本發(fā)明，提供一種集電體，其具有；導(dǎo)電性基材，W及在上述導(dǎo)電性基材的 至少在一面上設(shè)置的樹脂層。并且，上述樹脂層由糊形成，所述糊含有：聚締姪系乳膠粒子 和導(dǎo)電材。并且所述糊的單位面積重量是0. 1~20g/m2。另外所述樹脂層的氣孔率為10% (v/v)W下。
[0009] 所述集電體因為使用了聚締姪系乳膠粒子，氣孔率（v/v)為10%W下，用于非水 電解質(zhì)電池，雙電層電容，裡離子電容等蓄電部件的電極結(jié)構(gòu)體時，初期（常溫下）的表面 電阻降低，從而同時解決了 2個問題：使電池性能提高并且提高PTC功能的安全性。
[0010] 另外，本發(fā)明提供一種電極結(jié)構(gòu)體，具備；上述集電體、W及于上述集電體的樹脂 層上形成的活性物質(zhì)層或電極材層。
[0011] 所述電極結(jié)構(gòu)體因為使用了上述集電體，在用于非水電解質(zhì)電池，雙電層電容，裡 離子電容等蓄電部件時，初期（常溫下）的表面電阻降低，從而使電池性能提高并且提高 PTC功能的安全性。
[0012] 另外本發(fā)明提供一種使用上述電極結(jié)構(gòu)體的蓄電部件。
[0013] 上述蓄電部件，因為使用了上述電極結(jié)構(gòu)體，在用于非水電解質(zhì)電池，雙電層電 容，裡離子電容等蓄電部件時，初期（常溫下）的表面電阻降低，從而使電池性能提高并且 提高PTC功能的安全性。 【發(fā)明效果】
[0014] 本發(fā)明可W同時達到2個效果：降低初期（常溫下）的表面電阻，從而使電池性能 提高；并且提高PTC功能的安全性。 【【附圖說明】】
[0015] 圖1表示本發(fā)明的一實施方式的集電體結(jié)構(gòu)的剖面圖。 圖2表示本發(fā)明的一實施方式的電極結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)的剖面圖。 圖3表示本發(fā)明的一實施方式中使用的聚締姪系乳膠粒子結(jié)構(gòu)的模式圖。 圖4表示本發(fā)明的一實施方式的電極結(jié)構(gòu)體在常溫時其樹脂層內(nèi)部情況的模式圖。 圖5表示在本發(fā)明的一實施方式的電極結(jié)構(gòu)體在高溫時其樹脂層內(nèi)部情況的模式圖。 圖6表示在樹脂層的氣孔率時，電極結(jié)構(gòu)體在常溫時其樹脂層內(nèi)部情況的模式圖。 圖7表示在樹脂層中使用可溶于有機溶劑的聚締姪類樹脂時，電極結(jié)構(gòu)體在常溫時其 樹脂層內(nèi)部情況的模式圖。 圖8是表示在使用可溶于有機溶劑的聚締姪類樹脂時，電極結(jié)構(gòu)體在高溫時其樹脂層 內(nèi)部的情況的模式圖。 【【具體實施方式】】
[0016] 下面結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。另外在全部的付圖中，對于同樣的結(jié)構(gòu)要 素賦予同樣的符號，將適當(dāng)?shù)厥÷韵嚓P(guān)說明。
[0017] <整體結(jié)構(gòu)> 圖1表示本實施方式的集電體結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖1所示，本實施方式的集電體100 中，于導(dǎo)電性基材103的至少在一面上有導(dǎo)電性的樹脂層105。
[001引圖2是使用本實施方式的集電體而形成的電極結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)剖面圖。如圖2所示， 本實施方式的集電體100的樹脂層105上，借由形成活性物質(zhì)層或電極材層115,可W形成 電極結(jié)構(gòu)體117,合適的用于裡離子電池等非水電解質(zhì)電池、雙電層電容或裡離子電容。
[0019] <維持PTC功能的機制>
[0020] 圖3表示本發(fā)明的一實施方式中使用的聚締姪系乳膠粒子結(jié)構(gòu)的模式圖。本實施 方式中使用的聚締姪系乳膠粒子125是水系乳膠粒子。并且所述聚締姪系乳膠粒子125的 表面上附著有碳粉末等導(dǎo)電材121。
[0021] 圖4表示本發(fā)明的一實施方式的電極結(jié)構(gòu)體在常溫時其樹脂層內(nèi)部情況的模式 圖。本實施方式的集電體100的樹脂層105含有聚締姪系乳膠粒子125和導(dǎo)電材121。上 述導(dǎo)電材121，在通常使用時分布于聚締姪系乳膠粒子125的表面或間隙，相互連接形成貫 通樹脂層105的導(dǎo)通路而導(dǎo)電。目P，如圖3所示的聚締姪系乳膠粒子125互相重疊分布，導(dǎo) 電材121在表面或間隙中高效率地（最小限度的量）形成網(wǎng)絡(luò)，表現(xiàn)導(dǎo)電性。另外，在聚締 姪系乳膠粒子125的周圍存在有導(dǎo)電材121，導(dǎo)電性材121不進入聚締姪系乳膠粒子125的 內(nèi)部。另外，所述樹脂層105含有氣泡135,不過氣孔率為10% (v/v)W下，所W幾乎不妨 礙導(dǎo)電材121形成導(dǎo)電通路。目P，使用聚締姪系乳膠粒子125后，借由形成氣孔率10%W下 的樹脂層105,可W得到足夠的降低表面電阻的效果。
[0022] 圖5表示在本發(fā)明的一實施方式的電極結(jié)構(gòu)體在高溫時其樹脂層內(nèi)部情況的模 式圖。本實施方式的樹脂層105在發(fā)生意外事故時表現(xiàn)出PTC功能。樹脂層105的體積由 于聚締姪系乳膠粒子125膨脹而增加，樹脂層105中的導(dǎo)電材121的間隔擴大（樹脂層105 中的導(dǎo)電性微顆粒的密度減少），從而提高電阻W賦予PTC功能。目P，借由熱膨脹，聚締姪 系乳膠粒子125開始膨脹，斷開聚締姪系乳膠粒子125表面的導(dǎo)電材121網(wǎng)絡(luò)而提高電阻。 此時，如圖4所示的常溫時導(dǎo)電材121高效率地（最小限度的量）形成導(dǎo)電通路，溫度上升 時，聚締姪系乳膠粒子125膨脹，導(dǎo)致導(dǎo)電通路的容易被切斷。由此，本實施方式中，使用可 溶于有機溶劑的締姪類樹脂時，W較少的量可W得到足夠的電池性能W及PTC功能。
[0023] 對此，圖6表示在樹脂層的氣孔率大時，常溫時電極結(jié)構(gòu)體其樹脂層內(nèi)部情況的 模式圖。所述樹脂層105中氣孔率超過10% (v/v)，氣泡135妨礙了導(dǎo)電材121形成的導(dǎo) 電通路。目P，雖然使用了聚締姪系乳膠粒子125,因為形成了氣孔率超過10%的樹脂層105， 不能得到充分降低表面電阻的效果。
[0024] 另外，圖7表示在樹脂層中使用可溶于有機溶劑的聚締姪類樹脂時，電極結(jié)構(gòu)體 在常溫時其樹脂層內(nèi)部情況的模式圖。圖8是表示在使用可溶于有機溶劑的聚締姪類樹脂 時，電