集電體,電極結構體和蓄電部件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及集電體，電極結構體和蓄電部件（包括非水電解質電池、雙電層電容、 裡離子電容器等）。
【背景技術】
[0002] 在用于車載等方面的裡離子電池中，通常使用時，高速充放電特性（高速率特 性）需要在出故障等意外情況下，給予自發(fā)且安全地停止充放電的所謂關機功能（PTC功 能）。前者中有活性物質的小粒徑化和在集電體上形成導電層的技術等，后者中作為提 高電池安全性的手段，W保險閥防止內部壓力上升，或設置隨著溫度上升電阻值增加的 PTC任ositive Temperature Coefficient)單元，還有設置發(fā)熱時切斷電流的裝置。作為電 池的PTC功能，被賦予分離器中是為人所知的，其設計是；在110~140°C左右烙化，細微孔 阻塞，遮斷裡離子從而在異常發(fā)熱時阻止電極反應。但是，依靠分離器，關閉不完全，溫度繼 續(xù)上升超過分離器的烙點時，由于外部溫度的上升，分離器融化而發(fā)生內部短路的情況也 是有的。該種情況下，已經不能再指望分離器的關閉功能了，電池將迅速發(fā)熱。
[0003] 在此，有人提出技術方案，其目的是；通常使用時用于給予充放電特性，在遇到故 障等意外事故時提高安全性。例如，專利文獻1中記載了；導電層中烙化開始溫度在130°c W上而小于155°C，使用a晶和P晶的質量比（a/P)為0.35~0.56的聚偏氣己締，讓 溫度上升時電阻增加。
[0004] 在專利文獻2中記載了；使用導電層，該導電層含有烙點為100°C~120°C的聚締 姪系的結晶熱塑性樹脂，溫度上升時電阻達到100 Q cm W上。 【【背景技術】文獻】 【專利文獻】
[0005] 【專利文獻1】日本專利特開2012-104422號公報 【專利文獻2】日本專利特開2001-357854號公報

【發(fā)明內容】
【發(fā)明要解決的課題】
[0006] 然而，上述文獻記載的現有技術，在W下所述幾點中仍有改善的余地，在給予確保 安全性方面存在問題。
[0007] 第一，在專利文獻1中，依賴使用于導電層的樹脂的結晶狀態(tài)，由于涂布活性物質 層時的加熱溫度或為除去水分的干燥工序等的電極的熱歷史，結晶狀態(tài)變化，出現電阻值 難W增大的情況是有的。
[000引第二，專利文獻2中高速充放電的所謂高速率特性不足，不合適通常的高速充放 電。另外，所用的樹脂因為是熱塑性樹脂，在涂布活性物質時等達到100°c W上的話，無論是 否有電解液，由于電極層的膨脹，電阻增加，樹脂進一步烙化時，與烙化前的狀態(tài)不同，因此 生產時不能上升到100°c W上，出現生產率顯著低下的情況是有的。
[0009] 本發(fā)明鑒于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種性能優(yōu)良的集電體，該集電體是： 在用于非水電解質電池，雙電層電容，裡離子電容器等蓄電部件的電極結構體上時，確保發(fā) 揮PTC功能能W保證安全性，并且高速充放電、壽命化長、安全性好、生產率高。 【為了解決課題的技術手段】
[0010] 根據本發(fā)明，提供一種具有在基材和基材的至少一面上形成的導電性樹脂層的 集電體，其特征在于：該樹脂層包括樹脂和導電材料，該集電體浸泡于非水電解質中，W 5°C /分鐘的速率升溫，在集電體的溫度-電阻曲線上，溫度T下的電阻RT和T-10°C下的 電阻值町了_1。>，在滿足巧m/Rtt_iw)〉1.5的溫度Ta，和高于化的溫度中首次出現滿足巧m/ R(t_ic〇) <1. 5的溫度化中，將化下的電阻值Ria和比化低l〇°C下的電阻值R (Tb-io)之間的電 阻值W最小二乘法得到直線，和W 25°C到40°C間的電阻值W最小二乘法得到的直線，W兩 直線的交點作為PTC的發(fā)現溫度時，該樹脂層，（1)在PTC的發(fā)現溫度中，由于該樹脂層的 非水解電解液，溶脹度在1% W上1000% W下，且（2)PTC表現溫度為65°C到200°C。
[0011] 根據該構成，在用于非水電解質電池，雙電層電容，裡離子電容器等蓄電部件的電 極結構時，確保發(fā)揮PTC功能W保證安全性，并且高速充放電、壽命化長、安全性好、生產率 局。
[0012] 另外，根據本發(fā)明，提供一種電極結構體，其特征在于，具備；在上述的集電體和該 集電體的樹脂層上形成的活性物質層或電極材料層。
[0013] 根據該構成，因為使用了上述集電體，得到了一種集電構造體，該集電構造體在用 于非水電解質電池，雙電層電容，裡離子電容器等蓄電部件上時，確保發(fā)揮PTC功能W保證 安全性，并且高速充放電、壽命化長、安全性好、生產率高。
[0014] 另外，根據本發(fā)明，提供一種蓄電部件，該蓄電部件的特征為用于上述的電極結構 體。
[0015] 根據該構成，因為使用了上述電極結構體，得到確保發(fā)揮了 PTC功能W保證安全 性、并且高速充放電、壽命化長、安全性好、生產率高的非水電解質電池、雙電層電容、裡離 子電容器等蓄電部件。 【發(fā)明效果】
[0016] 根據本發(fā)明，在用于非水電解質電池，雙電層電容，裡離子電容器等蓄電部件的電 極結構體上時，得到了確保發(fā)揮了 PTC功能W保證安全性、并且高速充放電、壽命化長、安 全性好、生產率高的集電體。
【附圖說明】
[0017] 【圖1】表示本發(fā)明的一個實施方案的集電體結構的斷面圖。 【圖2】表示使用本發(fā)明的一個實施方案的集電體形成的電極結構體的結構斷面圖。 【圖3】是說明本發(fā)明的一個實施方案的集電體的溫度化和溫度化的求解方法的概念 圖。 【圖4】是說明本發(fā)明的一個實施方案的集電體的PTC表現溫度的求解方法的概念圖。
【具體實施方式】
[001引 W下，關于本發(fā)明的實施方案，結合【附圖說明】。另外，在全部的圖中，在同樣的構成 要素中使用同樣的符號，適當地省略說明。
[0019] 圖1是表示本實施例的集電體結構的斷面圖。如圖1所示，本實施方案的集電體 1，在導電性基材3的至少一面有導電性的樹脂層5。
[0020] 圖2是表示使用本實施方案的集電體形成的電極結構體的結構斷面圖。如圖2所 示，本實施例的集電體1的樹脂層5上，形成活性物質層或電極材料層9,從而形成用于裡離 子電池等非水電解質用電池、雙電層電容用、或裡離子電容器的適宜的電極結構體7。
[0021] 本實施方案的集電體1的樹脂層5包括樹脂和導電材料。該導電材料，通常使用 時互相連接形成貫通樹脂層5的導通路，使電流導通。本實施方案的樹脂層5,在發(fā)生意外 事故時表現PTC功能。PTC功能是通過樹脂層的體積膨脹而增加，使樹脂層中的導電材料的 間隔擴大（減少樹脂層中的導電性微顆粒的密度）W提高電阻，從而可W賦予PTC功能。 [002引（1. PTC 功能） 本發(fā)明的集電體樹脂層的PTC功能，根據PTC的表現溫度而被優(yōu)化。在此關于PTC表 現溫度，用圖3和圖4來說明。首先圖3是為了說明本實施方案的集電體的溫度化和溫度 化的求解方法的概念圖。如該圖所示，該樹脂層5浸泡于非水電解質，在W 5°C /分的速度 升溫的集電體的溫度-電阻曲線上，溫度T下的電阻Rt和在T-10°C下的電阻R 將滿 足化陽/町1_1。>)〉1. 5的溫度設為Ta。另外，將在高于溫度Ta的溫度中首次出現滿足化m/ Rn_K0)<1.5的溫度，設為化。
[0023] 圖4是為了說明本實施方案的集電體的PTC表現溫度的求解方法的概念圖。如該 圖所示，在化下電阻Rt。和比化低10°c的溫度下的電阻R ub_K〇之間的電阻W最小二乘法 得到直線，將從25°C到40°C之間的電阻W最小二乘法得到直線，兩直線交點（圖中在〇圈 內的2條線的交點）作為本發(fā)明的PTC的發(fā)現溫度。
[0024] 重復的說明一下，本實施方案中，使用溫度（°C )-電阻（Q ? cm2)的按W下的步 驟求得PTC的發(fā)現溫度。T的R設為Rt，T-10°C的R設為。 ① ：Rt大于R (T-1。)的1. 5倍時的溫度設為化。 ② ：其次RT不到町t_k〇的1. 5倍時的溫度設為化，比化低10°C的點的溫度設為 化-10。 ⑨：將①和②表示點的范圍內，用最小二乘法畫直線。 ④：25°C和40°C的范圍內的電阻值，用最小二乘法畫直線。 ⑥：⑨和④的直線的交點作為PTC表現溫度。
[0025] 并且本實施方案的集電體，滿足W下2個條件。 (1) 在PTC表現溫度中，根據該樹脂層的非水電解質的膨脹度是1 % W上1000 % W下。 (2) PTC表現溫度是從65 °C到200 °C。
[0026] 滿足上述2個條件，如后述的實施例所示，通常使用時可W最低限度的抑制導電 性的降低，升溫時根據非水電解質，在適當的溫度范圍內膨脹，利用PTC功能讓內部電阻可 W急劇上升，得到安全性高的集電體。目P，在用于非水電解質電池，雙電層電容，裡離子電容 器等蓄電部件的電極結構體上時，得到：確保發(fā)揮PTC功能保證安全性、并且高速充放電、 壽命長、生產率高的集電體。
[0027] PTC功能指的是正溫度特性，本實施方案中包括隨溫度上升電阻值增大的功能。電 池內部的電阻中，主要有集電體1的電阻、樹脂層5的電阻、活性物質層的電阻、電解質的電 阻、還有在各個界面上的電阻，為了發(fā)現本實施方案的PTC功能，在升溫時需要其中的至少 一處W上的電阻上升。在升溫時樹脂層5中的樹脂由于電解質而膨脹1%W上時，樹脂層中 的體積增加，和通常相比樹脂層中的導電材料的密度減少，樹脂層中的電阻提高。另外，由 于樹脂