電化學電容器電極的製造方法

2023-06-04 02:46:21 2

專利名稱：電化學電容器電極的製造方法
技術領域：
本發明涉及電化學電容器電極的製造方法，更具體地，本發明涉及製造通過在集電器上塗布可極化電極層而形成的電化學電容器電極的方法。
背景技術：
近年來，雙電層電容器和其它電化學電容器作為小型的輕量化電池而受到關注，並且能夠從中獲得相對較大的容量。雙電層電容器不像常見的二次電池那樣利用化學反應，並且其特徵是具有非常快速地充放電的能力，這是因為它是直接在電極上儲存電荷的一類電池。
通過利用該特徵，可以高度期待使用該電池例如作為用於行動裝置(小型電子設備)等的備用電源、作為用於電動汽車和混合動力式汽車的輔助電源和作為其它形式的電源，並且正在進行各種形式的研究以改善該類電池的性能。
雙電層電容器具有下述基本結構在其間夾有隔板的一對其中形成有可極化電極層的集電器之間充入電解液。在集電器上形成可極化電極層的最簡單的已知方法是將這些部件層壓在一起的方法，但該方法的問題在於難以使可極化電極層足夠薄，並且無法獲得集電器與可極化電極層之間的充分粘合。
為解決上述問題，不將集電器與可極化電極層層壓在一起，而是將用於可極化電極層的塗布液塗布於集電器上，優選通過乾燥該流體而將可極化電極層形成於集電器上。參見日本特開平8-253305、特開平11-97306和特開平11-345747。
當通過塗布形成可極化電極層時，取決於所用的溶劑，可極化電極層中會出現裂紋。而且，即使所用溶劑經過適當選擇，取決於用於可極化電極層的塗布液的粘度，厚度也會變得更加不均勻，並且會出現其它問題而使電化學電容器的特性惡化。

發明內容
因而本發明的目的是提供一種電化學電容器電極的製造方法，通過優化所述的用於可極化電極層的塗布液的材料特性和物理特性而使該電化學電容器電極具有良好的特性。
本發明的上述目的和其它目的可以通過電化學電容器電極的製造方法得以實現，該方法包括下述步驟製備包含多孔顆粒、氟類粘合劑、能夠溶解所述氟類粘合劑的良溶劑和不能溶解所述氟類粘合劑的不良溶劑的用於可極化電極層的塗布液；以所述塗布液塗布集電器從而在集電器上形成可極化電極層，其中所述用於可極化電極層的塗布液的粘度設定為0.5Pa·s～3.5Pa·s，所述良溶劑(GS)與所述不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)為60/40～80/20。
根據本發明，對用於可極化電極層的塗布液的物理特性和材料進行最優化。因而，能夠防止可極化電極層中出現裂紋並防止可極化電極層厚度上出現較大的不均勻性。
在本發明中，良溶劑優選包括甲基異丁基酮。用於可極化電極層的塗布液還優選包含導電性輔助劑。
在本發明中，所述方法還包括在所述集電器上形成所述可極化電極層之前在所述集電器上形成底塗層的步驟。底塗層能夠改善可極化電極層與集電器之間的物理結合和電結合。


本發明的上述目的和其它目的、特徵及優點將參考本發明的結合附圖的以下詳細描述而變得更為顯而易見，其中圖1是顯示根據本發明的優選實施方式的方法製造的雙電層電容器電極的結構的示意性透視圖；圖2是說明使用兩個如圖1中所示的雙電層電容器電極製造雙電層電容器的方法；圖3是顯示具有底塗層的雙電層電容器電極的結構的示意性透視圖；圖4是描述本發明的優選實施方式的雙電層電容器電極的製造方法的流程圖；圖5是說明製備用於可極化電極層的塗布液的方法的示意圖；圖6是說明將圖1中所示的雙電層電容器電極從電極片上切出的方法的示意圖；和圖7是說明使用圖1中所示的雙電層電容器電極製造高容量雙電層電容器的方法的示意圖，其中可極化電極層形成於集電器的兩側。
具體實施例方式
下面將參考附圖對本發明的優選實施方式進行詳細說明。
圖1是顯示根據本發明的優選實施方式的方法製造的雙電層電容器電極的結構的示意性透視圖。
如圖1中所示，由本實施方式的方法製造的雙電層電容器電極10配有具有電子傳導性的集電器12、和形成於集電器12上的具有電子傳導性的可極化電極層16。集電器12配有作為引線的引出電極12a。
對集電器12的材料不作具體限定，只要該材料是能夠將電荷充分傳送至可極化電極層16的優良導體即可，可以使用在用於雙電層電容器的電極中使用的已知的集電器材料，其例子為鋁(Al)。儘管在本發明中未做具體限定，但集電器12的表面12b優選已經進行了粗糙化處理，由此可以改善集電器12與可極化電極層16之間的粘合。
對使集電器12的表面粗糙化的方法不作具體限定，但可以是通過用酸和其它化學品進行化學蝕刻使表面粗糙化的方法。蝕刻深度優選設定為約3μm～7μm。這是因為下述事實，即如果蝕刻得過淺，則基本會喪失改善粘合的效果，相反，如果蝕刻得過深，則難以均勻塗布可極化電極層16。沒有特別要求對集電器12的背面進行被粗糙化，但當如下所述將可極化電極層16形成於集電器12的兩個表面上時，集電器12的兩個表面都必須進行粗糙化。
對集電器12的厚度也不作具體限定，但為了減小將製得的雙電層電容器的尺寸，優選在能夠確保足夠的機械強度的範圍內將厚度設定得儘可能小。更具體地，當使用鋁(Al)作為集電器12的材料時，厚度優選設定為大於或等於10μm且小於或等於100μm，甚至更優選大於或等於15μm且小於或等於50μm。如果將由鋁(Al)構成的集電器12的厚度設定在該範圍內，則可以在確保足夠的機械強度的同時使最終製得的雙電層電容器更小。
可極化電極層16是形成於集電器12上並有助於儲存和釋放電荷的層。作為構成材料，可極化電極層16至少包含具有電子傳導性的多孔顆粒和能夠將多孔顆粒彼此粘合的粘合劑，並優選包含具有電子傳導性的導電性輔助劑。構成可極化電極層16的多孔顆粒、粘合劑以及其它成分的具體材料將在下面進行描述。
考慮到確保更小且更輕量化的雙電層電容器電極10，可極化電極層16的厚度優選為50μm～200μm，更優選為80μm～150μm。通過將可極化電極層16的厚度設定在上述範圍內可以得到最終製得的更小的更輕量化的雙電層電容器。
具有該結構的雙電層電容器電極10的總厚度(最大膜厚)優選為65μm～250μm，更優選為100μm～180μm。通過將厚度設定在該範圍內可以得到最終製得的更小的更輕量化的雙電層電容器。
上面描述的是通過本發明的優選實施方式的製造方法製得的雙電層電容器電極10的結構。
當使用該雙電層電容器電極10製造實際的雙電層電容器時，如圖2中所示，將隔板20插入至一對雙電層電容器電極10之間，將該結構體放入殼體(未示出)中，通過用電解液充滿殼體而完成該產品。由此得到端子為引出電極12a(集電器12的一部分)的雙電層電容器。
隔板20是將可極化電極層16和16在物理上隔開、同時允許電解液在可極化電極層16和16之間移動的膜。隔板20優選由絕緣的多孔體形成，可以使用的材料的例子包括由聚乙烯、聚丙烯或聚烯烴構成的層積膜；由上述樹脂的混合物構成的拉伸膜；或由選自纖維素、聚酯和聚丙烯的至少一種構成材料構成的纖維非織造物。對隔板20的厚度不作具體限定，但優選大於或等於15μm且小於或等於200μm，更優選大於或等於30μm且小於或等於100μm。
在該情況中可以使用在已知的雙電層電容器中所使用的電解液。例如，可以使用水性電解液或其中採用有機溶劑的電解液。
然而，由於電容器的耐受電壓因低電化學分解電壓而受到限制，因此用在雙電層電容器中的電解液優選是其中採用有機溶劑的電解液(非水性電解液)。對電解液的具體類型不作限制，但優選考慮溶質的溶解性、離解度以及流體的粘度來選擇電解液。
特別優選的是具有高導電性和高電勢窗(高分解開始電壓)的電解液。典型例子包括將諸如四乙銨四氟硼酸鹽等季銨鹽溶解在碳酸丙烯酯、碳酸二乙烯酯、乙腈或其它有機溶劑中所得到的溶液。在該情況中，必須嚴格控制水分所造成的汙染。
如圖3中所示，底塗層14可以布置在集電器12與可極化電極層16之間以改善這些部件之間的物理結合和電結合。底塗層14優選使用具有高導電性的材料以防止內電阻的增加。底塗層14可以包含導電性顆粒和能夠導電性顆粒粘合在一起的粘合劑。
底塗層14的總厚度優選儘可能的小，從防止雙電層電容器電極10的內電阻增加的角度考慮，厚度優選在允許集電器12與可極化電極層16可充分粘合的範圍內儘可能的小。具體地，厚度優選大於或等於0.2μm且小於或等於10μm。
下面將要詳細描述本發明的優選實施方式的製造方法。
圖4是描述本發明的優選實施方式的雙電層電容器電極10的製造方法的流程圖。下面將參考該流程圖描述該實施方式的雙電層電容器電極10的製造方法。
首先製備作為可極化電極層16的材料的塗布液，即，用於可極化電極層16的塗布液Y(步驟S10)。
按下述方式製備用於可極化電極層的塗布液Y。首先，如圖5中所示，將多孔顆粒50、粘合劑52和溶劑54放入配有攪拌單元36的混合設備34中。然後通過用攪拌單元36攪拌各成分來製備用於可極化電極層的塗布液Y。
用於可極化電極層的塗布液Y的製備優選包括捏合操作和/或稀釋混合操作。此處所稱的術語「捏合」是指通過攪拌將材料與液體以相對較高的粘度狀態捏合在一起，術語「稀釋混合」是指將溶液等添加至經捏合的液體中並以相對較低的粘度狀態將混合物混合。對這些操作的時間和溫度不作具體限定，但從獲得均勻的分散狀態的角度考慮，捏合時間優選約為30分鐘～2小時，捏合時的溫度優選約為40℃～80℃，稀釋混合時間優選約為1小時～5小時，稀釋混合時的溫度優選約為20℃～50℃。
對用於可極化電極層的塗布液Y中所包含的多孔顆粒50不作具體限定，只要該多孔顆粒具有有助於儲存和釋放電荷的電子傳導性即可。該顆粒的例子是顆粒或纖維形式的再生炭(reactivated carbon)等。可以使用苯酚類活性炭或椰殼活性炭等。多孔顆粒的平均粒徑優選為3μm～20μm，通過使用BET吸附等溫線由氮吸附等溫線測定的BET比表面積優選大於或等於1500m2/g，更優選為2000m2/g～2500m2/g。使用該多孔顆粒50可以獲得較高的體積容量。
用於可極化電極層的塗布液Y中所包含的粘合劑52必須是能夠粘合多孔顆粒50的粘合劑。必須使用聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、氟橡膠或其它氟類粘合劑。這是由於下述事實，即纖維素類粘合劑和丙烯酸粘合劑由於C-F和C-H鍵能的差異、以及其它因素而在電化學上比氟類粘合劑差。在這些氟類粘合劑中特別優選氟橡膠。這是由於下述事實，也就是即使用量很少，使用氟橡膠也能夠使多孔顆粒充分粘合；可極化電極層16的塗布膜的強度因此得到增強，雙層界面的尺寸得到改善，並且體積容量增大。而且，氟橡膠是電化學穩定的。
氟橡膠的例子包括偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟丙烯(VDF-HFP-TFE)共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯(VDF-HFP)共聚物、偏二氟乙烯-五氟丙烯(VDF-PFP)共聚物、偏二氟乙烯-五氟丙烯-四氟乙烯(VDF-PFP-TFE)共聚物、偏二氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚-四氟乙烯(VDF-PFMVE-TFE)共聚物、偏二氟乙烯-氯代三氟乙烯(VDF-CTFE)共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物和丙烯-四氟乙烯共聚物。
其中特別優選為選自由VDF、HFP和TFE組成的組中的至少兩種進行共聚的氟橡膠。特別優選為上述組中三種共聚的VDF-HFP-TFE共聚物，原因是粘合性和耐化學性能夠得到進一步的改善。
用於可極化電極層的塗布液Y中所包含的溶劑54必須是由甲基乙基酮(MEK)、甲基異丁基酮(MIBK)、或其它酮類溶劑或其它良溶劑與碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯或其它不良溶劑構成的混合溶劑。良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的所需的重量比(GS/PS)將在下文進行說明。
根據需要優選將導電性輔助劑56添加至用於可極化電極層的塗布液Y中。對導電性輔助劑56不作具體限定，只要其具有允許電荷在集電器12與可極化電極層16之間充分移動的電子傳導性即可。該輔助劑的例子是炭黑和石墨。
可以使用的炭黑的例子包括乙炔黑、科琴黑和爐黑。但其中優選使用乙炔黑。炭黑的平均粒徑優選為25nm～50nm。通過使用BET吸附等溫線由氮吸附等溫線測定的BET比表面積優選大於或等於50m2/g，更優選為50m2/g～140m2/g。
並且，石墨的例子包括天然石墨、人造石墨和膨脹石墨，特別優選使用人造石墨。石墨的平均粒徑優選為4μm～6μm。BET比表面積優選大於或等於10m2/g，更優選為15m2/g～30m2/g。
對用於可極化電極層的塗布液Y中所包含的多孔顆粒50、粘合劑52和溶劑54，以及可選地添加的導電性輔助劑56的比例不作具體限定，但用於可極化電極層的塗布液Y的粘度必須為0.5Pa·s～3.5Pa·s。良溶劑(GS)和不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)必須為60/40～80/20。
為有效防止可極化電極層16中出現裂紋、並且為使可極化電極層16的表面光滑，這些條件是所要求的條件。換言之，如果用於可極化電極層的塗布液Y的GS/PS的比率小於60/40，則由於粘合劑52的溶解不夠充分會導致可極化電極層16中出現裂紋的可能性增加，如果用於可極化電極層的塗布液Y的GS/PS的比率大於80/20，或如果用於可極化電極層的塗布液Y的粘度小於0.5Pa·s或超過3.5Pa·s，則可極化電極層16的表面特性會由於塗布條件的惡化而下降，並且易於在膜的厚度上出現可觀的不均勻性。
相反，當用於可極化電極層的塗布液Y滿足上述條件時，能夠抑制此類缺陷的出現，可以形成優異的可極化電極層16。特別是，用於可極化電極層的塗布液Y的粘度優選為1.0Pa·s～1.5Pa·s，GS/PS的比率優選為約70/30。因而能夠形成甚至更好的可極化電極層16。
因而，必須選擇用於可極化電極層的塗布液Y中所包含的多孔顆粒50、粘合劑52和溶劑54、以及可選地添加的導電性輔助劑56的材料和比率以滿足上述條件。
在由此製備用於可極化電極層的塗布液Y(步驟S10)之後，隨後通過在集電器12的表面12b上塗布用於可極化電極層的塗布液Y而形成塗布膜(步驟S11)，將該塗布膜中所包含的溶劑54通過乾燥除去(步驟S12)。
可以採用已知的塗布方法而不作具體限定地來塗布用於可極化電極層的塗布液Y。可以採用的方法的例子包括擠出噴嘴、擠出層壓、刮刀式凹版輥塗、迴轉輥塗、塗抹器塗布、吻合塗布、棒塗、絲網印刷。在這些方法中，優選使用擠出噴嘴法，這是因為要特別考慮塗布液的粘度、塗布液中的變化(在開放式方法中由於溶液的揮發存在粘度增大的趨勢)、以及可極化電極層16的厚度穩定性。
可以通過加熱規定長度的時間來乾燥塗布膜。乾燥具體可以在70℃～130℃下進行0.1分鐘～10分鐘。通過上述過程可以得到可極化電極層16層壓在集電器12上的電極片。
下面，使用輥壓機對電極片進行壓延，由此對可極化電極層16進行壓制(步驟S13)。設計該步驟是通過對可極化電極層16進行壓制來增大體積容量，並且優選將壓延工序重複數次以增大體積容量。
然後如圖6所示將經壓延的電極片60切割成所需尺寸和形狀(步驟S14)，從而完成圖1中所示的雙電層電容器電極10。之後如圖2所示將隔板20插入至一對這樣的雙電層電容器電極10之間，並將該單元放入殼體(未示出)中。然後使該殼體充滿電解液以完成雙電層電容器。
因而，在本實施方式中，用於可極化電極層的塗布液Y的粘度為0.5Pa·s～3.5Pa·s，或優選為1.0Pa·s～1.5Pa·s，並且良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)為60/40～80/20，或優選約為70/30。因而，乾燥後的可極化電極層16中不易出現由於粘合劑52的溶解不足而導致的裂紋，並且防止了由於塗布條件惡化造成的可極化電極層16的厚度明顯變得不均勻。
在上述實施方式中，可極化電極層16僅形成在集電器12的一側，但如果這些成分形成在集電器12的兩側，則可以將隔板20插在大量雙電層電容器電極10的各層之間，可以交替地引出集電器12的引出電極12a來製造具有更大容量的雙電層電容器，如圖7中所示。
本發明決不限於上述實施方式，而是可以在如權利要求中所敘述的本發明的範圍內進行各種改進，這些改進自然是包含在本發明的範圍之內。
例如，通過本發明製得的電化學電容器電極可以用作用於雙電層電容器的電極、以及用於準電容電容器(pseudo-capacity capacitor)、準電容器(pseudo capacitor)、氧化還原電容器和各種其它電化學電容器的電極。
實施例下面將對本發明的實施例進行描述，但本發明決不以任何方式受限於這些實施例。
實施例1通過使用行星式分散器使87重量份粒狀活性炭(產品名RP-20，Kuraray Chemical製造)和3重量份作為導電性輔助劑的乙炔黑(產品名Denka Black，Denki Kagaku Kogyo製造)混合15分鐘製備用於可極化電極層的塗布液Y中所用的多孔顆粒。再向全部重量的混合物中添加10重量份作為粘合劑的氟橡膠(產品名Viton-GF，DuPont Dow Elastomer製造)、51.1重量份作為溶劑MIBK(良溶劑)和81重量份碳酸丙烯酯(不良溶劑)，並用行星式分散器將混合物捏合45分鐘。
此外，將137.9重量份作為溶劑的MIBK(良溶劑)添加至混合物中，將混合物攪拌4小時以製備用於可極化電極層的塗布液Y。良溶劑(GS)和不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)為70/30。
所得用於可極化電極層的塗布液Y的粘度隨後用下述方法測定。首先，用粘度計(產品名MR-300，Rheology製造)作為測量設備測定剪切速率。然後，通過用Ostwald流動公式由所測定的剪切速率在剪切速率為10S-1時計算粘度(V10)。
＝k·[剪切速率]n用作測量夾具的是錐體半徑為39.97mm且錐板夾角為1.92°的錐板。使用直徑為1.6mm的線並在300S-1的最大剪切速率下連續進行測量。測量在25℃下進行並在採集塗布液(25℃)2分鐘後開始。
作為該測量的結果，所得用於可極化電極層的塗布液Y的粘度為1.2Pa·s。
下面，利用擠出噴嘴法在16m/min的速率下將所得用於可極化電極層的塗布液Y塗布於作為集電器的鋁箔的表面上以形成厚度為115μm的可極化電極層，並在120℃下在乾燥爐中乾燥該層。使用厚度為20μm的鋁箔。
由此完成實施例1的電極片樣品。
實施例2除了在製備實施例1的用於可極化電極層的塗布液Y時在保持粘度為1.2Pa·s的同時改變溶劑的比率以使良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)為60/40之外，以與實施例1相同的方式製造實施例2的電極片樣品。
實施例3除了在製備實施例1的用於可極化電極層的塗布液Y時在保持粘度為1.2Pa·s的同時改變溶劑的比率以使良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)為80/20之外，以與實施例1相同的方式製造實施例3的電極片樣品。
實施例4除了在製備實施例1的用於可極化電極層的塗布液Y時在使良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)保持在70/30的同時改變溶劑的量以使粘度為0.5Pa·s之外，以與實施例1相同的方式製造實施例4的電極片樣品。
實施例5除了在製備實施例1的用於可極化電極層的塗布液Y時在使良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)保持在70/30的同時改變溶劑的量以使粘度為3.3Pa·s之外，以與實施例1相同的方式製造實施例5的電極片樣品。
實施例6除了在製備實施例1的用於可極化電極層的塗布液Y時改變溶劑的量以使粘度為0.5Pa·s並使良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)為80/20之外，以與實施例1相同的方式製造實施例6的電極片樣品。
實施例7除了在製備實施例1的用於可極化電極層的塗布液Y時改變溶劑的量以使粘度為3.3Pa·s並使良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)為80/20之外，以與實施例1相同的方式製造實施例7的電極片樣品。
實施例8除了在製備實施例1的用於可極化電極層的塗布液Y時改變溶劑的量以使粘度為0.5Pa·s並使良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)為60/40之外，以與實施例1相同的方式製造實施例8的電極片樣品。
實施例9除了在製備實施例1的用於可極化電極層的塗布液Y時改變溶劑的量以使粘度為3.3Pa·s並使良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)為60/40之外，以與實施例1相同的方式製造實施例9的電極片樣品。
比較例1除了在製備實施例1的用於可極化電極層的塗布液Y時在保持粘度為1.2Pa·s的同時改變溶劑的比率以使良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)為50/50之外，以與實施例1相同的方式製造比較例1的電極片樣品。
比較例2除了在製備實施例1的用於可極化電極層的塗布液Y時在保持粘度為1.2Pa·s的同時改變溶劑的比率以使良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)為90/10之外，以與實施例1相同的方式製造比較例2的電極片樣品。
比較例3除了在製備實施例1的用於可極化電極層的塗布液Y時在使良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)保持在70/30的同時改變溶劑的量以使粘度為0.3Pa·s之外，以與實施例1相同的方式製造比較例3的電極片樣品。
比較例4除了在製備實施例1的用於可極化電極層的塗布液Y時在使良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)保持在70/30的同時改變溶劑的量以使粘度為4.0Pa·s之外，以與實施例1相同的方式製造比較例4的電極片樣品。
比較例5除了在製備實施例1的用於可極化電極層的塗布液Y時改變溶劑的量以使粘度為0.3Pa·s並使良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)為90/10之外，以與實施例1相同的方式製造比較例5的電極片樣品。
比較例6除了在製備實施例1的用於可極化電極層的塗布液Y時改變溶劑的量以使粘度為4.0Pa·s並使良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)為90/10之外，以與實施例1相同的方式製造比較例6的電極片樣品。
比較例7除了在製備實施例1的用於可極化電極層的塗布液Y時改變溶劑的量以使粘度為0.3Pa·s並使良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)為50/50之外，以與實施例1相同的方式製造比較例7的電極片樣品。
比較例8除了在製備實施例1的用於可極化電極層的塗布液Y時改變溶劑的量以使粘度為4.0Pa·s並使良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)為50/50之外，以與實施例1相同的方式製造比較例8的電極片樣品。
表1顯示了實施例1～9和比較例1～8中所用的用於可極化電極層層的塗布液Y的粘度和重量比(GS/PS)。
表1

裂紋的存在對於實施例1～9的電極片樣品和比較例1～8的電極片樣品的塗布膜中的裂紋，以目測檢查可極化電極層。
結果，如表1中所示，在實施例1～9的電極片樣品的可極化電極層中未觀察到裂紋，但在比較例1、7和8的電極片樣品的可極化電極層中觀察到了裂紋。據認為這是由於在比較例1、7和8中所使用的用於可極化電極層的塗布液Y的GS/PS比(＝50/50)過低(也就是說良溶劑的量相對於不良溶劑來說不足)造成的。
膜厚不均勻性的評價通過測定實施例1～9的電極片樣品和比較例2～6的電極片樣品的可極化電極層的厚度來評價塗布膜厚度的不均勻性。比較例1、7和8的電極片樣品未包含在膜厚不均勻性的評價之內，其原因是在可極化電極層中觀察到了裂紋。
該測定在寬度方向上的10個位置和長度方向上的10個位置共20個位置進行，評價最大厚度與最小厚度間的差值(厚度高差)。
評價結果同樣見表1。在實施例1～9的電極片樣品中，厚度高差小於或等於6μm，特別是實施例1和2中的厚度高差非常好；即，如表1中所示厚度高差為3μm。
相反，在比較例2～6的電極片樣品中的厚度高差相當顯著，證實塗布膜中存在很大的厚度不均勻性。據認為這是由於在比較例2～6中所使用的用於可極化電極層的塗布液Y的粘度和GS/PS比率中的至少一個因素不夠好造成的。
總結因此可以確定只要用於可極化電極層的塗布液Y的粘度為0.5Pa·s～3.5Pa·s，並且良溶劑(GS)與不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)為60/40～80/20，則可極化電極層不會出現裂紋並且可極化電極層的厚度上沒有明顯的不均勻性。另一方面，可以證實當上述條件不被滿足時，會出現裂紋，厚度不均勻性增大，並且會遇到其它問題。
權利要求
1.一種製造電化學電容器電極的方法，該方法包括下述步驟製備用於可極化電極層的塗布液，該用於可極化電極層的塗布液包含多孔顆粒、氟類粘合劑、能夠溶解所述氟類粘合劑的良溶劑和不能溶解所述氟類粘合劑的不良溶劑；和以所述塗布液塗布集電器從而在所述集電器上形成可極化電極層，其中，所述用於可極化電極層的塗布液的粘度設定為0.5Pa·s～3.5Pa·s，所述良溶劑(GS)與所述不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)設定為60/40～80/20。
2.如權利要求1所述的製造電化學電容器電極的方法，其中所述良溶劑包括甲基異丁基酮。
3.如權利要求1所述的製造電化學電容器電極的方法，其中所述用於可極化電極層的塗布液還包含導電性輔助劑。
4.如權利要求2所述的製造電化學電容器電極的方法，其中所述用於可極化電極層的塗布液還包含導電性輔助劑。
5.如權利要求1所述的製造電化學電容器電極的方法，所述方法還包括在所述集電器上形成所述可極化電極層之前在所述集電器上形成底塗層的步驟。
6.如權利要求2所述的製造電化學電容器電極的方法，所述方法還包括在所述集電器上形成所述可極化電極層之前在所述集電器上形成底塗層的步驟。
7.如權利要求3所述的製造電化學電容器電極的方法，所述方法還包括在所述集電器上形成所述可極化電極層之前在所述集電器上形成底塗層的步驟。
8.如權利要求5～7任一項所述的製造電化學電容器電極的方法，其中所述底塗層通過以至少包含導電性顆粒、粘合劑和溶劑的用於底塗層的塗布液塗布所述集電器而形成，所述用於底塗層的塗布液的粘度設定為0.15Pa·s～0.75Pa·s並且所述導電性顆粒(P)和所述粘合劑(B)的重量比(P/B)設定為20/80～40/60。
9.如權利要求8所述的製造電化學電容器電極的方法，其中所述導電性顆粒包括乙炔黑。
10.如權利要求8所述的製造電化學電容器電極的方法，其中所述粘合劑是氟類粘合劑。
11.如權利要求8所述的製造電化學電容器電極的方法，其中所述溶劑包含能夠溶解所述粘合劑的良溶劑和不能溶解所述粘合劑的不良溶劑。
12.如權利要求8所述的製造電化學電容器電極的方法，其中所述溶劑包括甲基異丁基酮。
全文摘要
本發明提供了一種方法，該方法可用於優化用於可極化電極層的塗布液的物理特性，該可極化電極層形成在集電器上。進行第一步驟以製備包含多孔顆粒、氟類粘合劑、能夠溶解所述氟類粘合劑的良溶劑和不能溶解所述氟類粘合劑的不良溶劑的塗布液。進行第二步驟從而用所述塗布液塗布集電器以在集電器上形成可極化電極層。所述用於可極化電極層的塗布液的粘度設定為0.5Pa·s～3.5Pa·s，所述良溶劑(GS)與所述不良溶劑(PS)的重量比(GS/PS)設定為60/40～80/20。因此可以防止出現可極化電極層中的裂紋和可極化電極層厚度上較大的不均勻性。
文檔編號C09J127/12GK1866431SQ20061008256
公開日2006年11月22日 申請日期2006年5月17日 優先權日2005年5月17日
發明者檜圭憲, 一木剛, 江元和敏, 佐佐木武彥, 村上顯一, 小山茂樹, 巖井田學 申請人:Tdk株式會社, 本田技研工業株式會社