CN108780876A - 电化学器件用电极、电化学器件、以及制造电化学器件用电极和电化学器件的方法 - Google Patents

电化学器件用电极、电化学器件、以及制造电化学器件用电极和电化学器件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电化学器件用电极(2)，其包含集电体(9)和活性物质层(10)，活性物质层(10)包括涂覆在集电体(9)上的活性物质，其中，活性物质层(10)包括紧密结合到集电体(9)的下活性物质层(10a)以及经由下活性物质层(10a)设置在集电体(9)上的上活性物质层(10b)。下活性物质层(10a)比上活性物质层(10b)薄。在集电体(9)的纵向方向上，上活性物质层(10b)的终止部与下活性物质层(10a)的终止部位置一致，或者位于下活性物质层(10a)的终止部之前。

Description

电化学器件用电极、电化学器件、以及制造电化学器件用电极 和电化学器件的方法
技术领域
本发明涉及电化学器件用电极、电化学器件、以及制造电化学器件用电极和电化学器件的方法。
背景技术
二次电池是一种典型类型的电化学器件，广泛用作蜂窝电话、数码相机、膝上型计算机、电动车辆和家庭能量储存***的电源。电化学器件可以大致分为卷绕式和层叠式。卷绕式电化学器件具有由一对长的正极片和负极片在二者之间介入有分隔件且二者彼此堆叠的状态下卷绕而成的结构。相比之下，层叠式电化学器件具有以下构造：多对电极片，即多个正极片和多个负极片彼此交替层叠，且分隔件介于所述两种电极之间。与需要一个长的正极片和一个长的负极片的卷绕式电化学器件相比，层叠的电化学器件需要多个小的正极片和多个小的负极片。
电化学器件用电极片包括在集电体上涂覆有活性物质的涂覆部和未涂覆活性物质以连接电极端子的未涂覆部。制造电极的典型方法包括以下步骤：通过相对于模头移动长的片状的集电体，并间歇地将浆料从模头(die head)喷射到集电体，从而形成活性物质层。在上述电极制造步骤之后，通过切割其上已形成活性物质层的集电体来获得单个电极。通过间歇涂覆工艺制造的活性物质层的周边部分的尺寸大于通过连续涂覆工艺制造的活性物质层的周边部分的尺寸，因此，实施了多种方案。作为这些方案之一，一种已知技术涉及以多层形成电极。
专利文献1公开了一种二次电池，其中电极具有两层构造的活性物质层。另外，专利文献2公开了使用多个模头。专利文献2中描述的发明不涉及制造在集电体上形成有活性物质层的电极。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2015/087657
专利文献2：日本未审专利申请公布No.2000-185254
发明内容
发明要解决的技术问题
在间歇涂覆工艺中，活性物质层的形成不会在停止从模头喷射活性物质浆料时立即结束，而是在喷射之后继续形成活性物质层。换句话说，即使在模头停止喷射活性物质之后，遗留在模头的喷射口中和周围的活性物质随着集电体的移动而被拉出并粘附到集电体。结果，形成的活性物质层比设计长度长。因此，从完成的电极上切除在停止喷射之后形成的过量活性物质层并将其丢弃。因此，丢弃的电极的数量增加，并且导致浪费的材料的大量增加，即制造成本的增加。
在专利文献1中描述的电极中，带式绝缘构件粘贴在涂覆部和未涂覆部之间的边界上。该结构实现了正极和负极的短路的防止。并且，电极构造为两层结构，以防止由这些绝缘构件造成的局部厚度增加。然而，在这种结构中也没有考虑到防止或减少以下情况：即使在喷射停止之后仍拉出活性物质，并且随后沿着集电体的纵向方向形成大于所需大小的活性物质层。结果，存在丢弃部分会增加的可能性，从而导致制造成本上升。专利文献2公开了在同一步骤中以多层的方式涂覆不同组分的涂覆液，但没有考虑在停止喷射之后抑制活性物质的拉出。
因此，本发明的目的是提供一种电化学器件用电极、以及制造电化学器件用电极的方法，其防止或减少在集电体上形成大于所需大小的活性物质层，并且通过减少丢弃部分来实现制造成本的降低。
用于解决问题的手段
在本发明的电化学器件用电极中，该电极包括集电体和由涂覆在所述集电体上的活性物质组成的活性物质层，所述活性物质层包括粘附到所述集电体的下活性物质层和形成在所述下活性物质层上的上活性物质层。所述下活性物质层的厚度小于所述上活性物质层的厚度。在所述集电体的纵向方向上，所述上活性物质层的终止部与所述下活性物质层的终止部位置一致，或者位于比所述下活性物质层的终止部更靠近起始部的一侧。
一种本发明的制造电化学器件用电极的方法，所述电化学器件用电极包括集电体和活性物质层，该方法包括：在所述集电体上形成下活性物质层；形成叠置在所述下活性物质层上的上活性物质层；以及切割形成有所述下活性物质层和所述上活性物质层的所述集电体；所述下活性物质层比所述上活性物质层薄。在形成所述上活性物质层时，将所述上活性物质层形成为使得在所述集电体的纵向方向上所述上活性物质层的终止部与所述下活性物质层的终止部位置一致，或者位于比所述下活性物质层的终止部更靠近起始部的一侧。
本发明的效果
本发明防止或减少在集电体上形成大于所需大小的活性物质层，并通过减少丢弃部分来实现制造成本的降低。
附图说明
图1a是示出了作为本发明的电化学器件的一例的二次电池的俯视图。
图1b是沿图1a的线A-A截取的截面图。
图2是图1a和图1b所示的二次电池正极的主要部分的放大图。
图3是示出了图1a和图1b所示的二次电池的负极的主要部分的放大图。
图4是示出了在本发明的制造电化学器件用电极的方法中使用的涂覆装置的示意图。
图5a是示出了图2所示的正极的下活性物质层的形成过程的放大图。
图5b是示出了图2所示的正极的上活性物质层的形成过程的放大图。
图6是示出了比较例的正极的活性物质层的形成过程的放大图。
图7是示出了用于制造图6所示的比较例的正极的切割过程的俯视图。
图8是示出了用于制造图2所示的正极的切割过程的俯视图。
图9是示出了根据本发明的另一示例性实施例的用于制造正极的切割过程的俯视图。
具体实施方式
参考附图描述本发明的示例性实施例。
二次电池的结构
图1a和图1b给出了作为本发明的电化学器件的一例的二次电池1的示意图。图1a是从二次电池1的主表面的垂直上方观看的俯视图，并且图1b是沿着图1a的线A-A截取的截面图。图2是正极2的放大图，并且图3是负极3的放大图。
本发明的二次电池1设置有多层电极体17，其中两种类型的电极(即，正极和负极3)交替地彼此层叠、且分隔件介于所述两种电极之间。该多层电极体17与电解液5一起容纳在外壳14的内部，外壳14由柔性膜6构成。正极端子7的一个端部连接到多层电极体17的正极2，并且负极端子8的一个端部连接到负极3。正极端子7的另一端部以及负极端子8的另一端部被引出到由柔性膜6构成的外壳14的外部。在图1b中，从图中省略了位于厚度方向的中央部分的层，并且示出了电解液5。尽管为了清楚起见，正极2、负极3、分隔件4和柔性膜6在图1b中示出为彼此不接触，但是这些部件彼此紧密接触地层叠。
正极2或负极3中的任一个或两个包括两层或更多层活性物质层。
每个正极2包括正极集电体9、以及涂覆在正极集电体9上的正极活性物质层10。在正极集电体9的正面和背面上，存在形成有正极活性物质层10的涂覆部、以及未形成正极活性物质层10的未涂覆部。虽然在图1a和图1b中没有详细示出，但是当正极活性物质层10由两层构成时，下活性物质层10a和上活性物质层10b被堆叠并构成两层构造，如图2所示，其中，下活性物质层10a的厚度小于上活性物质层10b的厚度，并且优选等于或小于20μm。类似地，负极3均包括负极集电体11、以及涂覆在负极集电体11上的负极活性物质层12。在负极集电体11的正面和背面上有涂覆部和未涂覆部。当负极活性物质层12由两层构成时，下活性物质层12a和上活性物质层12b堆叠并构成两层构造，其中，下活性物质层12a的厚度小于上活性物质层12b的厚度，并且优选不超过20μm。
每个未涂覆部9和11分别用作正极片和负极片，用于与正极端子7和负极端子8连接。在图1b的情况下，正极集电体9的未涂覆部在正极端子7的一个端部上聚集在一起以形成集合部，且该集合部介于金属片13和正极端子7之间，并且这些部分通过例如在这些部分彼此重叠的位置处进行超声波焊接而连接。类似地，负极集电体11的未涂覆部在负极端子8的一个端部上聚集在一起以形成集合部，该集合部介于金属片13和负极端子8之间，并且这些部分通过例如在这些部分彼此重叠的位置处进行超声波焊接而连接。正极端子7的另一个端部和负极端子8的另一个端部均延伸到由柔性膜6构成的外壳14的外部。
负极活性物质层12的外形尺寸优选比正极活性物质层10长，并且优选等于或小于分隔件4的外形尺寸。
在薄膜护套二次电池1中，多层电极体17从主表面的两侧被柔性膜6覆盖，并且在多层电极体17的外周的外侧处，重叠的柔性膜6结合在一起并密封。以这种方式，形成了容纳多层电极体17和电解液5的外壳14。通常，柔性膜6是将树脂层设置在作为基板的金属箔的两侧而得到的层叠膜，至少内侧的树脂层由热熔性树脂(如改性聚烯烃)制成。然后，由热熔性树脂构成的内侧树脂层在彼此直接接触的状态下被加热，从而熔合在一起以实现热焊接，并形成外周围密封的外壳14。
在本示例性实施例的二次电池中，可被认为是构成正极活性物质层10的活性物质的材料包括例如：层状的氧化物基材料，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2、Li2MO3–LiMO2或LiNi1/ 3Co1/3Mn1/3O2；尖晶石基材料，如LiMn2O4；橄榄石基材料，如LiMPO4；基于橄榄石-氟化物的材料，例如Li2MPO4F或Li2MSiO4F；以及氧化钒基材料，例如V2O5。在每种正极活性物质中，构成这些活性物质的一部分元素可以用另一种元素代替，或者Li可以是过量的组分。替代地，可以使用这些活性物质中的一种、两种或更多种的混合物。
可用作构成负极活性物质层12的活性物质的材料包括：碳材料，例如石墨、无定形碳、类金刚石碳、富勒烯、碳纳米管和碳纳米角；锂金属材料；合金材料，如硅或锡；基于氧化物的材料，例如Nb2O5或TiO2；或任何这些材料的复合物。
构成正极活性物质层10和负极活性物质层12的活性物质混合物是在每种前述活性物质中适当地添加有粘结剂或导电助剂而得到的物质。炭黑、碳纤维和石墨中的一种、或两种或更多种的组合可以用作导电助剂。另外，聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素、苯乙烯-丁二烯橡胶和改性丙烯腈橡胶颗粒可以用作粘结剂。
在正极活性物质层10和负极活性物质层12中的任一个中，由于层形成能力或制造工艺的变化而在每层中产生的不可避免的倾斜、不均匀或弯曲不存在问题。
铝、不锈钢、镍、钛或这些金属的合金可以用作正极集电体9，但优选铝。铜、不锈钢、镍、钛或这些金属的合金可以用作负极集电体11。
作为电解液5，可以使用有机溶剂中的一种、或两种或更多种的混合物，例如：环状碳酸酯，如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙烯酯和碳酸亚丁酯；链碳酸酯，如碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二丙酯(DPC)；脂肪族羧酸酯；γ-内酯，如γ-丁内酯；链醚；以及环醚。此外，锂盐也可以溶解在这些有机溶剂中。
分隔件4主要由树脂制的多孔薄膜、机织物或无纺布组成，并且可用作树脂组分的材料包括例如：聚烯烃树脂，如聚丙烯和聚乙烯；聚酯树脂；丙烯酸树脂；苯乙烯树脂；尼龙树脂；芳香族聚酰胺树脂和聚酰亚胺树脂。聚烯烃基微孔膜由于其优异的离子渗透性和其物理隔离正极和负极的能力而特别优选。另外，也可以在分隔件4上形成包含无机颗粒的层。可作为无机颗粒的材料包括绝缘氧化物、氮化物、硫化物和碳化物，并且其中包含TiO2或Al2O3的材料是优选的。
外壳14是由柔性膜6构成的轻质外壳，并且柔性膜6是层叠膜，该层叠膜设置有作为基板的金属箔并在该金属箔的两侧设置有树脂层。作为金属箔，可以选择具有阻隔性的材料以防止电解液5的泄漏或来自外部的水分渗入，并且可以使用诸如铝和不锈钢等材料。
在金属箔的至少一个表面上设置诸如改性聚烯烃之类的热熔树脂层。柔性膜6的热熔树脂层彼此相对布置，并且通过对容纳多层电极体17的部分的周边进行热熔融而形成外壳14。在与形成热熔树脂层6b的表面相对的表面上，可以设置诸如尼龙膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜或聚酯膜之类的树脂层作为外壳14的表面。
由铝或铝合金构成的材料可用作正极端子7。可用作负极端子8的材料包括铜、铜合金、镀镍铜、镀镍铜合金和镍。这些端子7和8的另一侧的端部被引出到外壳14的外部。密封材料18可以预先设置在各端子7和8的、与外壳14的外周的待热熔部分相对应的位置处。
金属片13防止正极集电体9或负极集电体11被损坏，并提高电极片与正极端子7或负极端子8之间的连接可靠性。金属片13优选地薄且坚固并且对电解液5具有抵抗力。可以考虑用于形成支撑片13的优选材料包括铝、镍、铜和不锈钢。
制造二次电池的方法
图4是示出了在本发明的制造电化学器件用电极的方法中使用的涂覆装置的示意图，更具体地，给出了模具涂覆机(die coater)的涂覆部的示意图。
在二次电池1的制造中，如图4所示，模具涂覆机包括两个模头15a和15b、以及用于传送集电体9或11以通过面对两个模头15a和15b的位置的传送装置16，用于制造图2和图3所示的电极2和3。
在图4中，每个模头15a和15b布置成使它们的喷射口面对圆柱形背辊16，并且正极集电体9或负极集电体11布置在模头15a、15b与背辊16之间。当集电体在一个方向上传送时，对其涂覆活性物质，由此活性物质层可以沿着纵向方向形成在集电体上。模头15a和15b不必布置在存在背辊16的位置处。模头15a和15b也可以布置在传送辊(图中未示出)之间的空间中的浮动位置处并可以在该浮动位置处执行涂覆。
下面以正极2为例进行说明。
图5a是形成了正极2的下活性物质层10a的状态的示意图，并且示出了涂覆的结束部分的放大视图。图5b是在下活性物质层10a上形成了上活性物质层10b的状态的示意图，并且示出了涂覆的结束部分的放大视图。
如图4所示，在传送正极集电体9的同时，从位于传送方向的上游侧的模头15a涂覆正极活性物质，以形成下活性物质层10a(参见图5a)。然后，从位于下游侧的模头15b涂覆正极活性物质，以在下活性物质层10a上形成上活性物质层10b。以这种方式，形成正极活性物质层10的两层结构(参见图5b)。通过将包含活性物质的浆料从图5a和图5b所示的两个模头15a和15b喷射到正被传送的正极集电体9上，从而在下活性物质层10a为湿的状态下连续形成上活性物质层10b，但也可以在一部分溶剂已蒸发的半干燥状态下形成上活性物质层10b。为了提高生产率，下活性物质层10a优选比上活性物质层10b薄。
然后，说明正极活性物质层10的两层结构的技术意义。
当从模头涂覆活性物质以在集电体9上形成活性物质层10时，在已形成预定长度的活性物质层10时，停止向模头中供应活性物质，但是此时不会立即停止从模头喷射活性物质。在停止向模头中供应活性物质之后，喷射量逐渐减少，直到喷射最终停止。形成在集电体9上的活性物质层10的厚度随着喷射量的减小而逐渐减小(图6所示的层厚减小部分R1)。尽管预期活性物质层10的形成在喷射停止的同时结束，但事实上，在喷射停止之后，活性物质层10的形成仍在继续。这是因为在喷射停止之后，模头的喷射口上和附近的剩余活性物质随着集电体的移动被拉出到集电体侧，并且粘附到集电体上。在喷射停止之后以这种方式形成活性物质层的部分在图6中示出为拉出部分R2。上述层厚减小部分R1和拉出部分R2形成活性物质层10的多余的较长的部分。该活性物质层10的过剩部分被切掉，并且作为不需要的部分丢弃。如图7所示，通过沿着切割线19切割形成有活性物质层10的集电体9来单个地形成正极2(切割线19是虚线，并不实际形成)。活性物质层10的拉出部分R2使活性物质层10具有大于所需长度的多余长度，并且由于活性物质的存在，它也不能用作电极片。因此，该拉出部分R2被除去。如图7所示，丢弃的拉出部分R2导致制造成本增加。另外，由集电体9制造的电极2的数量减少，并且使生产效率变差。这些拉出部分R2在活性物质层10的终止部(即，活性物质涂敷终止侧的端部)处产生。拉出部分不是在活性物质层10的起始部(即，如图2和图3的左侧所示，活性物质涂覆开始侧的端部)处产生的。在纵向方向上，下活性物质层10a的起始部和上活性物质层10b的起始部基本上彼此位置一致。活性物质层的起始部比较突然地启动而不会出现空间浪费。
本申请的发明人的研究发现，随着活性物质层10的厚度增加，终止部的拉出部分R2的长度变得更加显著。例如，如图6和图7所示，在形成约120μm厚度的活性物质层10的情况下，在停止喷射之后形成约5mm长度的拉出部分R2。相反，如果活性物质层10的厚度减小，则拉出部分R2的长度减小。例如，在形成约20μm的活性物质层10的情况下，拉出部分R2的长度为约1mm。
在本示例性实施例中，在集电体9上形成的活性物质层10制成两层构造，并且使下活性物质层10a的厚度小于上活性物质层10b的厚度。在形成的下活性物质层10a不厚于20μm的情况下，如上所述，拉出部分R2的长度变为约1mm。通过仅形成下活性物质层10a，不能确保要在集电体9上形成的活性物质层10的足够厚度，因此，在下活性物质层10a上形成上活性物质层10b，以形成厚度在设计范围内的活性物质层10。更具体地，如果设计正极2的正极活性物质层10的厚度为约120μm，则下活性物质层10a的厚度设计为20μm或更小，并且上活性物质层10b的厚度设计为100μm或更大。通过这种结构，下活性物质层10a的拉出部分R2被控制为约1mm。另一方面，上活性物质层10b相对较厚，结果，在停止从模头15b喷射之后形成的拉出部分R2的长度在活性物质直接涂覆到集电体箔上时可能为3mm-4mm。然而，通过在下活性物质层上形成上活性物质层10b，当俯视观察时，上活性物质层10b可以以不从下活性物质层10a的外侧突出的方式形成在下活性物质层10a上。
当通过沿着图8所示的切割线19切割而单个地获得正极2时，作为不必要部分丢弃的正极活性物质层10的量小并且制造成本降低到低水平。换句话说，具有3mm-4mm长度的上活性物质层10b的拉出部分R2的一部分叠置在下活性物质层10a的层厚减小部分R1上，并且落在正极活性物质层10的设计长度范围内。此外，该部分中的正极活性物质层10的厚度是上活性物质层10b的拉出部分R2的厚度和下活性物质层10a的层厚减少部分R1的厚度之和，由此正极活性物质层10的总厚度在设计范围内，作为正极2而起作用。因此，上活性物质层10b的拉出部分R2的一部分可用作正极活性物质层10的一部分，并且不需要从完成的电极移除。优选从完成的电极移除的部分仅是下活性物质层10a的拉出部分R2(具有约1mm的长度)，由此有效地利用集电体9和活性物质，并将制造成本控制在较低水平。下活性物质层10a的厚度优选不大于20μm或优选不大于活性物质的粒径(例如，10μm-15μm)的200％。此外，下活性物质层10a和上活性物质层10b的厚度比优选为1:5至1:7，换句话说，下活性物质层10a的厚度优选为上活性物质层10b的厚度的1/5至1/7。
因此，在本示例性实施例中，在从模头15b的喷射停止之后形成的上活性物质层10b的拉出部分R2被控制为在俯视观察时不从下活性物质层10a突出。换句话说，在集电体9的纵向方向上，上活性物质层10b的终止部被设计成与下活性物质层10a的终止部位置一致，或者上活性物质层10b的终止部与下活性物质层10a的终止部相比更靠近起始部的一侧。基于在停止活性物质喷射之后形成的部分的预期长度，通过早期停止喷射来实现该结构。换句话说，在包括拉出部分R2在内的下活性物质层10a的终止部到达与模头15b相向的位置的定时之前一时间间隔的定时处，执行形成上活性物质层10b的活性物质喷射的停止，该时间间隔等于或大于形成上活性物质层10b的拉出部分R2的时间间隔(在活性物质喷射终止之后继续形成上活性物质层10b的时间间隔)。替代地，在包括拉出部分R2在内的下活性物质层10a的终止部到达与模头15b相向的位置的定时之前一时间间隔的定时处，执行向模头15b的活性物质供应的停止，该时间间隔等于或大于从停止供应活性物质直到终止从模头15b喷射活性物质为止的时间间隔与形成上活性物质层10b的拉出部分R2的时间间隔(在活性物质喷射终止之后继续形成上活性物质层10b的时间间隔)的总和。当假设上活性物质层10b的涂覆厚度为100μm时，控制模头15b使得活性物质的喷射停止(层厚减小部分R1终止)在下活性物质层10a的终止部之前3mm的位置处。在上面的说明中通过示例描述的每层的厚度是完成状态的厚度(即，活性物质已经干燥和固化的状态的厚度)，涂覆的活性物质固化之前的厚度大于这个厚度。例如，当下活性物质层10a形成为20μm的厚度时，涂覆的活性物质固化之前的厚度为约35μm-40μm。当上活性物质层10b形成为100μm的厚度时，涂覆的活性物质固化之前的厚度控制在约150μm。
可以在正极集电体9的两个表面或一个表面上形成上述两层构造的正极活性物质层10，以制造图2所示的正极2。此外，可以采用负极3，其中如图4所示两层构造的负极活性物质层12如前述步骤那样形成在负极集电体11的两个表面上。如图1a和图1b所示，这些正极2和负极3在分隔件介于所述两种电极之间的状态下彼此交替堆叠，并连接到正极端子7和负极端子8。更具体地，多个正极2的正极集电体9紧密接触地叠置在正极端子7的一个端部上，并且将金属片13进一步配置在这些部件上，然后将这些部件聚集并接合在一起。尽管存在多种接合电极片和电极端子的方法，但通常采用通过超声波焊接的接合。换句话说，通过将角部(horn)和砧座(图中未示出)抵靠在夹紧有多个正极集电体的正极端子7和金属片13上，然后在施加压力的同时施加振动，可以进行超声波焊接。在负极3中，与正极2一样，叠置有多个负极集电体11的集合部被支撑片13和负极端子8夹紧，然后进行超声波焊接。在本示例性实施例中，在正极2和负极3中控制拉出部分R2，并且空间效率良好的、活性物质层10和12的起始部附近的集电体9和11的部分被用作电极片。
以这种方式，通过将正极端子7连接到正极2的未涂覆部(即正极集电体9)，并通过将负极端子8连接到负极3的未涂覆部(即负极集电体11)来制造多层电极体17。然后，通过柔性膜6从上方和下方覆盖多层电极体17的主表面。然后，在俯视观察时多层电极体17的外周外侧处，针对柔性膜6重叠的部分，除了一个部分之外对其他部分施加压力和热。然后，柔性膜6内侧的树脂层6b热熔合并接合在一起。此时，正极端子7和负极端子8通过预先设置的密封材料18固定到柔性膜6的外周。另一方面，在柔性膜6重叠的部分中，未施加压力和热的部分保持为开口部并且在随后步骤中用作注入口。通常，注入口形成在外壳14的边中的、除了布置正极端子7的边和布置负极端子8的边之外的任何一边的一部分中。然后，将电解液5从注入口注入到外壳14的内部中。注入口以外的边已经被密封，因此电解液5不会泄漏。此外，电解液5不会渗入柔性膜6自身重叠的部分。然后，将压力和热施加到注入口，并且将柔性膜6的内侧的树脂层6b热熔合并接合在一起。
图9示出了本发明的电化学器件用电极的另一示例性实施例。在该示例性实施例中，活性物质的终止部侧的集电体用作正极2和负极3中的电极片。因为如前所述终止部的拉出部分R2较小，所以可以在该终止部侧设置电极片。在该结构中，不除去下活性物质层10a的足够短的拉出部分R2，提高了制造效率。另外，当在这种结构中布置带式绝缘构件以覆盖活性物质层的终止部的边界部分时，在薄的拉出部分R2上布置绝缘构件，这会防止或减少由绝缘构件的厚度引起的整个多层电极体的厚度增加，并且因此有效地使用拉出部分R2。
在作为电化学器件的一例的锂离子二次电池中，充电时释放的锂离子被吸留在负极3中，但是如果负极3的充电容量C太小，则可能发生锂离子不能充分地吸留在负极中并且锂金属析出在负极3的表面上的问题。因此，众所周知，A/C比(即负极的充电容量A与正极的充电容量C的比)必须设计为大于1，以防止锂金属析出在负极3的表面上。该优选的A/C比在一对正极和负极彼此面对的整个区域中必须成立，并且不仅针对整体成立，而且针对局部也是成立的。结果，负极的面积必须设计得大于正极，使得正极的任何部分总是面对负极。因此，在正极2上存在大的拉出部分R2不是优选的。在本发明中，正极活性物质层10的拉出部分R2足够小，使得拉出部分形成在面对负极的位置，并且A/C平衡被保持为设计方式。因此，未涂覆部可以用作电极片。换句话说，电极片可以形成在正极活性物质层10的终止部侧，如图9所示。
在上述示例性实施例中，多层电极体17用作充电元件，在该充电元件中，多个正极2和多个负极3彼此交替地堆叠，且分隔件介于所述两种电极之间。然而，本发明也可以应用于以下充电元件：仅一个正极2和仅一个负极3彼此堆叠，且分隔件介于所述两种电极之间。此外，本发明特别适用于锂离子二次电池，但是当应用于除锂离子电池之外的二次电池、或者诸如电容(capacitor)或电容器(condenser)之类的除电池之外的电化学器件时，本发明也是有效的。
尽管参考本发明的示例实施例具体示出和描述了本发明，但是本发明不限于这些示例性实施例。本领域普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行形式和细节上的各种变化。
本申请要求基于2016年3月11日提交的日本专利申请No.2016-48644的优先权的权益，并且通过引用并入日本专利申请No.2016-48644的所有公开内容。
附图标记说明
1 二次电池
2 正极
3 负极
4 分隔件
5 电解液
6 柔性膜
7 正极端子
8 负极端子
9 正极集电体
10 正极活性物质层
11 负极集电体
12 负极活性物质层
13 金属片
14 外壳
15a，15b 模头
16 辊
17 多层电极体
18 密封材料
19 切割线

Claims (15)

1.一种电化学器件用电极，包括集电体和由涂覆在所述集电体上的活性物质组成的活性物质层，其中：
所述活性物质层包括粘附到所述集电体的下活性物质层和形成在所述下活性物质层上的上活性物质层；
所述下活性物质层的厚度小于所述上活性物质层的厚度；并且
在所述集电体的纵向方向上，所述上活性物质层的终止部与所述下活性物质层的终止部位置一致，或者位于比所述下活性物质层的终止部更靠近起始部的一侧。
2.根据权利要求1所述的电化学器件用电极，其中，在俯视观察时，所述上活性物质层的终止部不突出到所述下活性物质层的终止部的外侧。
3.根据权利要求1或2所述的电化学器件用电极，其中，所述下活性物质层的厚度为20μm或更小。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电化学器件用电极，其中，所述下活性物质层的厚度为所述活性物质的粒径的200％或更小。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电化学器件用电极，其中，所述下活性物质层与所述上活性物质层的厚度比为1:5至1:7。
6.一种电化学器件，包括：
多层电极体，由正极和负极以及分隔件制成，所述正极和所述负极由根据权利要求1至5中任一项所述的电化学器件用电极制成，所述分隔件布置在所述正极与所述负极之间；
外壳，容纳所述多层电极体；以及
电解液，与所述多层电极体一起容纳在所述外壳的内部。
7.一种制造电化学器件用电极的方法，所述电化学器件用电极包括集电体和活性物质层，所述方法包括：
在所述集电体上形成下活性物质层；
形成叠置在所述下活性物质层上的上活性物质层；以及
切割形成有所述下活性物质层和所述上活性物质层的所述集电体；
其中：
所述下活性物质层比所述上活性物质层薄；并且
在形成所述上活性物质层时，将所述上活性物质层形成为使得在所述集电体的纵向方向上所述上活性物质层的终止部与所述下活性物质层的终止部位置一致，或者位于比所述下活性物质层的终止部更靠近起始部的一侧。
8.根据权利要求7所述的制造电化学器件用电极的方法，其中：
在形成所述上活性物质层时，将所述上活性物质层形成为使得在俯视观察时所述上活性物质层的终止部不突出到所述下活性物质层的终止部的外侧。
9.根据权利要求7或8所述的制造电化学器件用电极的方法，其中：
在所述集电体上形成所述下活性物质层时，从模头朝向所述集电体喷射活性物质；并且
在形成所述上活性物质层时，从下游侧模头朝向在形成有所述下活性物质层的状态下正在被传送的所述集电体喷射活性物质，所述下游侧模头与形成所述下活性物质层时使用的上游侧模头相比位于所述集电体的传送方向上的下游侧，并且
所述活性物质被形成在所述下活性物质层上。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的制造电化学器件用电极的方法，其中：
在形成所述下活性物质层时，所述下活性物质层的厚度形成为20μm或更小。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的制造电化学器件用电极的方法，其中：
在形成所述下活性物质层时，所述下活性物质层的厚度形成为活性物质的粒径的200％或更小。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的制造电化学器件用电极的方法，其中：
在形成所述下活性物质层时，所述下活性物质层的厚度形成为所述上活性物质层的厚度的1/5至1/7。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的制造电化学器件用电极的方法，其中：
在形成所述上活性物质层时，活性物质的喷射在比所述下活性物质层的终止部到达与所述模头相向的位置的定时早一时间间隔的定时处停止，所述时间间隔等于或大于在活性物质喷射终止之后继续形成所述上活性物质层的时间间隔。
14.根据权利要求13所述的制造电化学器件用电极的方法，其中：
在形成所述上活性物质层时，活性物质向所述模头的供应在比所述下活性物质层的终止部到达与所述模头相向的位置的定时早一时间间隔的定时处停止，所述时间间隔等于或大于从活性物质的供应停止直到喷射结束为止的时间间隔与在活性物质的喷射结束之后继续形成所述上活性物质层的时间间隔的总和。
15.一种制造电化学器件的方法，包括：
通过根据权利要求7至14中任一项所述的制造电化学器件用电极的方法来制造正极和负极；
通过使分隔件介于所述正极和所述负极之间并将所述正极和所述负极交替地层叠在一起来形成多层电极体；以及
将所述多层电极体与电解液一起容纳在外壳的内部。
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