JP2006210003A - Electrode for battery - Google Patents

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森 長山
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康彦 大澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means for an electrode of a battery used under high output condition capable of improving durability of the battery by relaxing unevenness of reaction generated along thickness direction of an activator layer. <P>SOLUTION: The electrode for the battery including a collector, and activator layers formed on the surface of the collector and including an activator increases the specific surface area of the activator from the surface side of the activator layer toward the collector side. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電池用電極に関する。特に本発明は、電池用電極の耐久性を向上させるための改良に関する。   The present invention relates to a battery electrode. In particular, the present invention relates to an improvement for improving the durability of a battery electrode.

近年、大気汚染や地球温暖化に対処するため、二酸化炭素量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用二次電池の開発が盛んに行われている。   In recent years, in order to cope with air pollution and global warming, reduction of the amount of carbon dioxide has been strongly desired. In the automobile industry, there is a great expectation for reducing carbon dioxide emissions by introducing electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV), and the development of secondary batteries for motor drive that holds the key to their practical application is thriving. Has been done.

モータ駆動用二次電池としては、全ての電池の中で最も高い理論エネルギーを有するリチウムイオン二次電池が注目を集めており、現在急速に開発が進められている。リチウムイオン二次電池は、一般に、バインダを用いて正極活物質等を正極集電体の両面に塗布した正極と、バインダを用いて負極活物質等を負極集電体の両面に塗布した負極とが、電解質層を介して接続され、電池ケースに収納される構成を有している(例えば、特許文献1を参照)。
特開2003−7345号公報
As a secondary battery for driving a motor, a lithium ion secondary battery having the highest theoretical energy among all the batteries is attracting attention, and is currently being developed rapidly. Generally, a lithium ion secondary battery includes a positive electrode in which a positive electrode active material or the like is applied to both surfaces of a positive electrode current collector using a binder, and a negative electrode in which a negative electrode active material or the like is applied to both surfaces of a negative electrode current collector using a binder. However, it has the structure connected through the electrolyte layer and accommodated in a battery case (for example, refer patent document 1).
JP 2003-7345 A

従来、リチウムイオン二次電池の電極を製造する際には、活物質やバインダなどを含む活物質スラリーを調製し、これを集電体の表面に塗布することによって、均一な組成を有する活物質層を形成するのが一般的である。   Conventionally, when manufacturing an electrode of a lithium ion secondary battery, an active material slurry containing an active material or a binder is prepared, and this is applied to the surface of a current collector, thereby providing an active material having a uniform composition. It is common to form layers.

かような手法により作製された電極を備える電池の充放電を行うと、それほど高くない出力で充放電を行う場合には、均一な組成を有する活物質層においても均一に充放電反応が進行しうる。   When charging / discharging a battery equipped with an electrode manufactured by such a method, when charging / discharging at a not so high output, even in an active material layer having a uniform composition, the charge / discharge reaction proceeds uniformly. sell.

しかしながら、電池に対する高性能化の要求に呼応して、より高い出力で電池の充放電を行うと、均一な組成を有する活物質層では均一に充放電反応が進行せず、活物質層の厚さ方向に沿って反応ムラが生じる場合がある。すなわち、充放電反応の進行が、電解質層により近い側(集電体からより遠い側)に位置する活物質に集中する。その結果、電解質層により近い側の活物質ほど多くの膨張および収縮を繰り返して優先的に劣化し、ひいては電池の耐久性が低下してしまう。また、電解質層からより遠い側(集電体により近い側)の活物質が充放電反応に有効に寄与できず、無駄が生じてしまう。なお、より一層の高出力化を念頭に開発が進められているバイポーラ電池において、上記のような問題は顕著である。   However, in response to the demand for higher performance of the battery, when the battery is charged and discharged at a higher output, the charge / discharge reaction does not proceed uniformly in the active material layer having a uniform composition, and the thickness of the active material layer Reaction unevenness may occur along the vertical direction. That is, the progress of the charge / discharge reaction is concentrated on the active material located on the side closer to the electrolyte layer (the side farther from the current collector). As a result, the active material closer to the electrolyte layer repeats more expansion and contraction and deteriorates preferentially, and as a result, the durability of the battery decreases. Moreover, the active material farther from the electrolyte layer (the side closer to the current collector) cannot effectively contribute to the charge / discharge reaction, resulting in waste. Note that the problems described above are significant in bipolar batteries that are being developed with higher output in mind.

そこで本発明は、高出力条件下において使用される電池用電極において、活物質層の厚さ方向に沿って生じる反応ムラを緩和し、電池の耐久性を向上させうる手段を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a means capable of alleviating reaction unevenness generated along the thickness direction of an active material layer and improving battery durability in a battery electrode used under high output conditions. And

本発明は、集電体と、前記集電体の表面に形成された、活物質を含む活物質層と、を有する電池用電極であって、前記活物質の比表面積が、前記活物質層の表面側から前記集電体側に向かって増加することを特徴とする、電池用電極である。   The present invention is a battery electrode having a current collector and an active material layer including an active material formed on a surface of the current collector, wherein the specific surface area of the active material is the active material layer It increases from the surface side of this to the said collector side, It is an electrode for batteries characterized by the above-mentioned.

また本発明は、第1の活物質を含む第1の活物質スラリーを調製する工程と、前記第1の活物質よりも比表面積の大きい第2の活物質を含む第2の活物質スラリーを調製する工程と、前記第2の活物質スラリーが前記集電体側に塗布されるように、前記第1の活物質スラリーおよび前記第2の活物質スラリーを集電体の表面に塗布することにより、塗膜を形成する工程と、を有する、電池用電極の製造方法である。   The present invention also provides a step of preparing a first active material slurry containing a first active material, and a second active material slurry containing a second active material having a specific surface area larger than that of the first active material. Applying the first active material slurry and the second active material slurry to the surface of the current collector so that the second active material slurry is applied to the current collector side; And a step of forming a coating film.

本発明の電池用電極の活物質層においては、活物質の比表面積が、活物質層の表面側から活物質層の集電体側に向かって増加している。これにより、高出力条件下での充放電においても、活物質層の厚さ方向に沿った反応ムラが緩和されうる。従って、本発明の電極は、電池の耐久性の向上に寄与しうる。   In the active material layer of the battery electrode of the present invention, the specific surface area of the active material increases from the surface side of the active material layer toward the current collector side of the active material layer. Thereby, even in charge / discharge under high output conditions, reaction unevenness along the thickness direction of the active material layer can be alleviated. Therefore, the electrode of the present invention can contribute to improvement of battery durability.

以下、本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

(第1実施形態)
(構成)
本発明は、集電体と、前記集電体の表面に形成された、活物質を含む活物質層と、を有する電池用電極であって、前記活物質の比表面積が、前記活物質層の表面側から前記集電体側に向かって増加することを特徴とする、電池用電極である。
(First embodiment)
(Constitution)
The present invention is a battery electrode having a current collector and an active material layer including an active material formed on a surface of the current collector, wherein the specific surface area of the active material is the active material layer It increases from the surface side of this to the said collector side, It is an electrode for batteries characterized by the above-mentioned.

上述したように、均一な組成の活物質層を有する従来の電極を用いて、高出力条件で電池の充放電を行うと、より電解質層に近い側の活物質に反応が集中するという反応ムラが生じる場合がある。これは以下の理由によるものと推測される。   As described above, when a conventional electrode having an active material layer having a uniform composition is used to charge and discharge a battery under high output conditions, the reaction unevenness is such that the reaction concentrates on the active material closer to the electrolyte layer. May occur. This is presumed to be due to the following reason.

すなわち、活物質層における物質移動に伴う抵抗は、主に電子の移動に伴う抵抗(電子移動抵抗)と、イオンの移動に伴う抵抗(イオン拡散抵抗)とに分けられる。また、電子移動抵抗は集電体側ほど小さく、電解質層側ほど大きい。これに対し、イオン拡散抵抗は電解質層側ほど小さく、集電体側ほど大きい。このように電子移動抵抗およびイオン拡散抵抗は、活物質層の厚さ方向に沿って逆の関係にあり、一見互いに相殺されるかのように思われる。しかしながら、イオン拡散抵抗は電子移動抵抗に比べてかなり大きい。このため、高出力条件下ではイオン拡散抵抗による影響が顕在化してしまい、よりイオン拡散抵抗の小さい電解質層側の活物質において、充放電反応が優先的に進行し、結果として反応ムラが生じてしまうのである。   That is, the resistance accompanying mass transfer in the active material layer is mainly divided into resistance due to electron movement (electron transfer resistance) and resistance accompanying ion movement (ion diffusion resistance). Further, the electron transfer resistance is smaller on the current collector side and larger on the electrolyte layer side. In contrast, the ion diffusion resistance is smaller on the electrolyte layer side and larger on the current collector side. As described above, the electron transfer resistance and the ion diffusion resistance are in an inverse relationship along the thickness direction of the active material layer, and seem to cancel each other at first glance. However, the ion diffusion resistance is considerably larger than the electron transfer resistance. For this reason, the effect of ion diffusion resistance becomes obvious under high output conditions, and the charge / discharge reaction proceeds preferentially in the active material on the side of the electrolyte layer with lower ion diffusion resistance, resulting in uneven reaction. It ends up.

本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を行った結果、活物質層に含まれる活物質の比表面積を制御することにより、反応ムラを緩和しうることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that reaction unevenness can be alleviated by controlling the specific surface area of the active material contained in the active material layer. It came to complete.

以下、本発明の電池用電極の構造について、図面を参照して説明する。なお、本発明においては、説明の都合上、図面が誇張されており、本発明の技術的範囲は、図面に掲示する形態に限定されない。また、図面以外の実施形態も採用されうる。   Hereinafter, the structure of the battery electrode of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present invention, the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and the technical scope of the present invention is not limited to the forms shown in the drawings. Also, embodiments other than the drawings may be employed.

本発明の好ましい形態では、図1に示すように、活物質層が、第1の活物質を含む第1の活物質層と、前記第1の活物質層よりも前記集電体側に配置された、前記第1の活物質よりも比表面積の大きい第2の活物質を含む第2の活物質層とが積層されてなる構成を有する。なお、本明細書において、電池用電極の活物質層に含まれる活物質、および後述する製造方法において調製される活物質スラリーに冠せられる「第1の」および「第2の」という語は、それぞれの活物質の比表面積、またはそれぞれの活物質スラリーに含まれる活物質の比表面積が異なることを示す目的で便宜的に用いられているに過ぎず、「第1」および「第2」という序列自体に格別の意味はない。また、「第1の」および「第2の」という語によって、活物質層に含まれる活物質の種類や電極の製造に用いられる活物質スラリーの種類がそれぞれ2種のみに限定されるわけではなく、それぞれ3種以上が用いられてもよいことは勿論である。   In a preferred embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the active material layer is disposed on the current collector side with respect to the first active material layer containing the first active material and the first active material layer. In addition, the second active material layer including a second active material having a specific surface area larger than that of the first active material is stacked. In the present specification, the terms “first” and “second” included in the active material contained in the active material layer of the battery electrode and the active material slurry prepared in the manufacturing method described later are These are merely used for the purpose of showing that the specific surface areas of the active materials or the specific surface areas of the active materials contained in the respective active material slurries are different. There is no special meaning in the order itself. In addition, the terms “first” and “second” do not limit the types of active materials contained in the active material layer and the types of active material slurries used to manufacture the electrodes to only two types, respectively. Of course, three or more of them may be used.

図1は、本発明の電池用電極の一実施形態を示す概略図である。図1に示す形態の電池用電極1は、集電体11の一方の面に正極活物質層13が形成され、他方の面に負極活物質層15が形成されてなるバイポーラ電極である。   FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the battery electrode of the present invention. The battery electrode 1 in the form shown in FIG. 1 is a bipolar electrode in which a positive electrode active material layer 13 is formed on one surface of a current collector 11 and a negative electrode active material layer 15 is formed on the other surface.

本実施形態では、正極活物質層13および負極活物質層15のそれぞれが、3つの層(13A、13Bおよび13C、並びに、15A、15Bおよび15C)により構成されている。そして、それぞれの活物質層(13、15)を構成する3つの層に含まれるそれぞれの活物質の平均粒子径が、活物質層(13、15)の表面側(すなわち、集電体11から最も遠い側)から集電体11側に向かって(正極活物質A(13a)→正極活物質B(13b)→正極活物質C(13c)、および負極活物質A(15a)→負極活物質B(15b)→負極活物質C(15c))減少している。これにより、活物質層(13、15)を構成する3つの層に含まれる活物質の比表面積が、活物質層の表面側から集電体11側に向かって増加している。   In the present embodiment, each of the positive electrode active material layer 13 and the negative electrode active material layer 15 is composed of three layers (13A, 13B and 13C, and 15A, 15B and 15C). And the average particle diameter of each active material contained in three layers which comprise each active material layer (13,15) is the surface side (namely, collector 11 from the active material layer (13,15)). From the farthest side to the current collector 11 side (positive electrode active material A (13a) → positive electrode active material B (13b) → positive electrode active material C (13c), and negative electrode active material A (15a) → negative electrode active material B (15b) → negative electrode active material C (15c)) decreases. Thereby, the specific surface area of the active material contained in three layers which comprise an active material layer (13,15) is increasing toward the collector 11 side from the surface side of the active material layer.

ところで、活物質層における内部抵抗には、上述した電子やイオンの移動に伴う抵抗に加えて、活物質表面での接触抵抗が含まれる。この接触抵抗は、反応に関与しうる活物質の表面積に反比例する。   By the way, the internal resistance in the active material layer includes contact resistance on the surface of the active material in addition to the above-described resistance due to movement of electrons and ions. This contact resistance is inversely proportional to the surface area of the active material that can participate in the reaction.

ここで、図1に示すように、集電体から遠い側(13A、15A)に比表面積の小さい(平均粒子径の大きい)活物質(13a、15a)を配置し、集電体に近い側(13C、15C)に比表面積の大きい(平均粒子径の小さい)活物質(13c、15c)を配置すると、集電体から遠い側(13A、15A)では接触抵抗が比較的大きくなり、集電体に近い側(13C、15C)では接触抵抗が比較的小さくなる。すなわち、高出力条件下において顕在化するイオン拡散抵抗の勾配とは逆向きに、活物質表面での接触抵抗の勾配が生じ、イオン拡散抵抗と接触抵抗とが相殺し合って、活物質層の内部抵抗が厚さ方向に沿って均一化されうる。その結果、高出力条件下における反応ムラが緩和されるのである。なお、本発明の電極が、他のメカニズムにより反応ムラの緩和に寄与していたとしても、本発明の技術的範囲は何ら影響を受けることはない。   Here, as shown in FIG. 1, the active material (13a, 15a) having a small specific surface area (large average particle diameter) is disposed on the side far from the current collector (13A, 15A), and the side closer to the current collector. When the active material (13c, 15c) having a large specific surface area (small average particle diameter) is disposed on (13C, 15C), the contact resistance becomes relatively large on the side farther from the current collector (13A, 15A). The contact resistance is relatively small on the side closer to the body (13C, 15C). That is, a contact resistance gradient on the surface of the active material occurs in the opposite direction to the ion diffusion resistance gradient that becomes apparent under high output conditions, and the ion diffusion resistance and the contact resistance cancel each other. The internal resistance can be made uniform along the thickness direction. As a result, reaction unevenness under high output conditions is alleviated. Even if the electrode of the present invention contributes to alleviation of reaction unevenness by other mechanisms, the technical scope of the present invention is not affected at all.

図1に示すようなバイポーラ電極は、例えば、バイポーラ型のリチウムイオン二次電池(以下、単に「バイポーラ電池」とも称する)に採用されうる。その他の電池に採用されても、勿論よい。   The bipolar electrode as shown in FIG. 1 can be employed in, for example, a bipolar lithium ion secondary battery (hereinafter also simply referred to as “bipolar battery”). Of course, it may be adopted for other batteries.

以下、リチウムイオン二次電池に採用される場合を例に挙げて、本発明の電池用電極の構成について説明する。本発明の電池用電極は、活物質層に含まれる活物質の比表面積が、活物質層の表面側から集電体側に向かって増加している点に特徴を有する。集電体、活物質、バインダ、支持塩(リチウム塩)、イオン伝導性ポリマー、その他必要に応じて添加される化合物の選択について、特に制限はない。使用用途に応じて、従来公知の知見を適宜参照することにより、選択すればよい。また、本発明の電池用電極は、正極および負極の双方に適用可能であるが、例えば正極に適用する場合には、集電体および活物質として、正極用の集電体および正極活物質として作用することが知られている化合物を採用すればよい。   Hereinafter, the configuration of the battery electrode of the present invention will be described by taking as an example a case where it is employed in a lithium ion secondary battery. The battery electrode of the present invention is characterized in that the specific surface area of the active material contained in the active material layer increases from the surface side of the active material layer toward the current collector side. There is no particular limitation on the selection of the current collector, active material, binder, supporting salt (lithium salt), ion-conducting polymer, and other compounds added as necessary. Depending on the intended use, it may be selected by appropriately referring to conventionally known knowledge. The battery electrode of the present invention can be applied to both the positive electrode and the negative electrode. For example, when applied to the positive electrode, the current collector and the active material are used as the current collector and the positive electrode active material for the positive electrode. A compound known to act may be employed.

[集電体]
集電体11は、アルミニウム箔、ニッケル箔、銅箔、ステンレス(SUS)箔など、導電性の材料から構成される。集電体の一般的な厚さは、1〜30μmである。ただし、この範囲を外れる厚さの集電体を用いてもよい。
[Current collector]
The current collector 11 is made of a conductive material such as an aluminum foil, a nickel foil, a copper foil, or a stainless steel (SUS) foil. The general thickness of the current collector is 1 to 30 μm. However, a current collector having a thickness outside this range may be used.

集電体の大きさは、電池の使用用途に応じて決定される。大型の電池に用いられる大型の電極を作製するのであれば、面積の大きな集電体が用いられる。小型の電極を作製するのであれば、面積の小さな集電体が用いられる。   The size of the current collector is determined according to the intended use of the battery. If a large electrode used for a large battery is manufactured, a current collector having a large area is used. If a small electrode is produced, a current collector with a small area is used.

[活物質層]
集電体11上には、活物質層(13、15)が形成される。活物質層(13、15)は、充放電反応の中心を担う活物質を含む層である。本発明の電極が正極として用いられる場合、活物質層は正極活物質を含む。一方、本発明の電極が負極として用いられる場合、活物質層は負極活物質を含む。
[Active material layer]
An active material layer (13, 15) is formed on the current collector 11. The active material layers (13, 15) are layers containing an active material that plays a central role in the charge / discharge reaction. When the electrode of the present invention is used as a positive electrode, the active material layer contains a positive electrode active material. On the other hand, when the electrode of the present invention is used as a negative electrode, the active material layer contains a negative electrode active material.

正極活物質としては、リチウム−遷移金属複合酸化物が好ましく、例えば、LiMnなどのLi−Mn系複合酸化物やLiNiOなどのLi−Ni系複合酸化物が挙げられる。場合によっては、2種以上の正極活物質が併用されてもよい。 As the positive electrode active material, a lithium-transition metal composite oxide is preferable, and examples thereof include a Li—Mn composite oxide such as LiMn 2 O 4 and a Li—Ni composite oxide such as LiNiO 2 . In some cases, two or more positive electrode active materials may be used in combination.

負極活物質としては、上記のリチウム遷移金属−複合酸化物や、カーボンが好ましい。カーボンとしては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛等の黒鉛系炭素材料、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、ハードカーボン等が挙げられる。   As the negative electrode active material, the above lithium transition metal-composite oxide or carbon is preferable. Examples of carbon include graphite-based carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, and expanded graphite, carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon, and hard carbon.

活物質層(13、15)には、必要であれば、その他の物質が含まれてもよい。例えば、バインダ、導電助剤、支持塩(リチウム塩)、イオン伝導性ポリマー等が含まれうる。また、イオン伝導性ポリマーが含まれる場合には、前記ポリマーを重合させるための重合開始剤が含まれてもよい。   The active material layers (13, 15) may contain other materials if necessary. For example, a binder, a conductive additive, a supporting salt (lithium salt), an ion conductive polymer, and the like can be included. When an ion conductive polymer is included, a polymerization initiator for polymerizing the polymer may be included.

バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、合成ゴム系バインダ等が挙げられる。   Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVdF) and a synthetic rubber binder.

導電助剤とは、活物質層の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電助剤としては、グラファイトなどのカーボン粉末や、気相成長炭素繊維(VGCF)等の種々の炭素繊維などが挙げられる。   A conductive support agent means the additive mix | blended in order to improve the electroconductivity of an active material layer. Examples of the conductive aid include carbon powder such as graphite and various carbon fibers such as vapor grown carbon fiber (VGCF).

支持塩(リチウム塩)としては、Li(CSON)(LiBETI)、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSO等が挙げられる。 Examples of the supporting salt (lithium salt) include Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N) (LiBETI), LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 and the like.

イオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)系およびポリプロピレンオキシド(PPO)系のポリマーが挙げられる。ここで、前記ポリマーは、本発明の電極が採用される電池の電解質層において用いられるイオン伝導性ポリマーと同じであってもよく、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。   Examples of the ion conductive polymer include polyethylene oxide (PEO) -based and polypropylene oxide (PPO) -based polymers. Here, the polymer may be the same as or different from the ion conductive polymer used in the electrolyte layer of the battery in which the electrode of the present invention is employed, but is preferably the same.

重合開始剤は、イオン伝導性ポリマーの架橋性基に作用して、架橋反応を進行させるために配合される。開始剤として作用させるための外的要因に応じて、光重合開始剤、熱重合開始剤などに分類される。重合開始剤としては、例えば、熱重合開始剤であるアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)や、光重合開始剤であるベンジルジメチルケタール(BDK)等が挙げられる。   The polymerization initiator is blended to act on the crosslinkable group of the ion conductive polymer and advance the crosslinking reaction. Depending on the external factor for acting as an initiator, it is classified into a photopolymerization initiator, a thermal polymerization initiator and the like. Examples of the polymerization initiator include azobisisobutyronitrile (AIBN), which is a thermal polymerization initiator, and benzyl dimethyl ketal (BDK), which is a photopolymerization initiator.

活物質層(13、15)に含まれる成分の配合比は、特に限定されない。配合比は、リチウムイオン二次電池についての公知の知見を適宜参照することにより、調整されうる。   The compounding ratio of the components contained in the active material layers (13, 15) is not particularly limited. The blending ratio can be adjusted by appropriately referring to known knowledge about lithium ion secondary batteries.

以下、本発明の電極の特徴的な構成について、詳細に説明する。すなわち、本発明の電極においては、活物質層に含まれる活物質の比表面積が、活物質層の表面側から集電体側に向かって増加する。かような形態によれば、上述したようなメカニズムにより反応ムラが緩和されうる。   Hereinafter, the characteristic structure of the electrode of the present invention will be described in detail. That is, in the electrode of the present invention, the specific surface area of the active material contained in the active material layer increases from the surface side of the active material layer toward the current collector side. According to such a form, the reaction unevenness can be reduced by the mechanism described above.

本発明の電極においては、活物質層に含まれる活物質の比表面積が活物質層の表面側から集電体側に向かって増加していればよく、その他の具体的な形態は特に制限されない。なお、「比表面積」とは、単位質量あたりの表面積であり、その単位は例えば[m/g]である。また、「活物質の比表面積が活物質の表面側から集電体側に向かって増加」しているか否かは、例えば、活物質層を、活物質の粒子径程度の厚さを有する集電体の面に平行な複数の切片にスライスし、各切片の所定の面積に含まれる活物質の比表面積を測定して、各切片間で比較することにより、判断されうる。その他の手法により判断されても、勿論よい。 In the electrode of the present invention, the specific surface area of the active material contained in the active material layer only needs to increase from the surface side of the active material layer toward the current collector side, and other specific forms are not particularly limited. The “specific surface area” is a surface area per unit mass, and the unit is, for example, [m 2 / g]. In addition, whether or not “the specific surface area of the active material increases from the surface side of the active material toward the current collector side” is, for example, that the active material layer is made of a current collector having a thickness approximately equal to the particle diameter of the active material. This can be determined by slicing into a plurality of sections parallel to the body surface, measuring the specific surface area of the active material contained in a predetermined area of each section, and comparing each section. Of course, it may be determined by other methods.

活物質層における活物質の形態の一例としては、まず、上記で図1を参照して説明したように、活物質の平均粒子径を調整することで、活物質の比表面積を制御する形態が挙げられる。なお、活物質の平均粒子径は、特に制限されないが、通常は0.5〜30μm程度である。ただし、この範囲を外れる活物質が用いられても、勿論よい。   As an example of the form of the active material in the active material layer, first, as described above with reference to FIG. 1, there is a form in which the specific surface area of the active material is controlled by adjusting the average particle diameter of the active material. Can be mentioned. The average particle diameter of the active material is not particularly limited, but is usually about 0.5 to 30 μm. However, it goes without saying that an active material outside this range may be used.

図2に示すように、活物質の表面状態を変化させることにより、活物質の比表面積の勾配を設けることも可能である。図2は、本発明の電池用電極の他の実施形態を示す概略図である。   As shown in FIG. 2, it is possible to provide a gradient of the specific surface area of the active material by changing the surface state of the active material. FIG. 2 is a schematic view showing another embodiment of the battery electrode of the present invention.

図2に示す形態の電極においても、正極活物質層13および負極活物質層15は、それぞれ3つの層(13A’、13B’、および13C’、並びに、15A’、15B’、および15C’)により構成されている。そして本形態において、それぞれの活物質層(13、15)を構成する3つの層に含まれるそれぞれの活物質の平均粒子径は各層間でほぼ同一である。しかしながら、各層に含まれる活物質の表面状態が異なる。すなわち、活物質層(13、15)を構成する3つの層に含まれる活物質の比表面積が、活物質層の表面側から集電体11側に向かって増加するように、活物質が表面処理されている。かような表面処理としては、例えば熱処理が挙げられる。一般に、活物質をより高温条件下で熱処理することにより、活物質の比表面積を減少させうる。従って、図2に示す形態の電極の製造時には、活物質層(13、15)を構成する3つの層に含まれるそれぞれの活物質を、活物質層(13、15)の表面側から集電体11側に向かって(正極活物質A’(13a’)→正極活物質B’(13b’)→正極活物質C’(13c’)、および負極活物質A’(15a’)→負極活物質B’(15b’)→負極活物質C’(15c’))、より低い温度で熱処理すればよい。可能であれば、熱処理以外の手段により得られる、比表面積の異なる活物質が用いられてもよい。   Also in the electrode of the form shown in FIG. 2, the positive electrode active material layer 13 and the negative electrode active material layer 15 are each composed of three layers (13A ′, 13B ′, and 13C ′, and 15A ′, 15B ′, and 15C ′). It is comprised by. And in this form, the average particle diameter of each active material contained in three layers which comprise each active material layer (13, 15) is substantially the same between each layer. However, the surface state of the active material contained in each layer is different. That is, the active material is on the surface so that the specific surface area of the active material included in the three layers constituting the active material layer (13, 15) increases from the surface side of the active material layer toward the current collector 11 side. Has been processed. An example of such surface treatment is heat treatment. In general, the specific surface area of the active material can be reduced by heat-treating the active material under higher temperature conditions. Therefore, at the time of manufacturing the electrode having the form shown in FIG. 2, each active material contained in the three layers constituting the active material layer (13, 15) is collected from the surface side of the active material layer (13, 15). Toward the body 11 (positive electrode active material A ′ (13a ′) → positive electrode active material B ′ (13b ′) → positive electrode active material C ′ (13c ′) and negative electrode active material A ′ (15a ′) → negative electrode active Substance B ′ (15b ′) → negative electrode active material C ′ (15c ′)) may be heat-treated at a lower temperature. If possible, active materials having different specific surface areas obtained by means other than heat treatment may be used.

以上のように、図2に示す形態の電極においても、活物質層の表面側から集電体側に向かって活物質の比表面積が増加する。このため、本形態においても、図1に示す形態について説明したのと同様のメカニズムにより活物質層の内部抵抗が厚さ方向に沿って均一化され、高出力条件下における反応ムラが緩和されうる。   As described above, also in the electrode having the form shown in FIG. 2, the specific surface area of the active material increases from the surface side of the active material layer toward the current collector side. For this reason, also in this embodiment, the internal resistance of the active material layer is made uniform along the thickness direction by the same mechanism as that described for the embodiment shown in FIG. 1, and reaction unevenness under high output conditions can be alleviated. .

図3に示すように、比表面積の異なる複数の活物質を採用し、これらの複数の活物質の配合比を変化させることにより、活物質の比表面積の勾配を設けてもよい。図3は、本発明の電池用電極のさらに他の実施形態を示す概略図である。   As shown in FIG. 3, a gradient of the specific surface area of the active material may be provided by employing a plurality of active materials having different specific surface areas and changing the blending ratio of the plurality of active materials. FIG. 3 is a schematic view showing still another embodiment of the battery electrode of the present invention.

図3に示す形態の電極においても、正極活物質層13および負極活物質層15は、それぞれ3つの層(13A”、13B”、および13C”、並びに、15A”、15B”、および15C”)により構成されている。ただし本形態においては、図1に示す形態で用いた、平均粒子径の異なる、正負それぞれ2種の活物質(正極活物質A(13a)および正極活物質C(13c)、並びに負極活物質A(15a)および負極活物質C(15c))を採用している。そして、活物質層(13、15)を構成する3つの層間でこれらの配合比を変化させている。具体的には、正極活物質層A”(13A”)および負極活物質層A”(15A”)に含まれる活物質は、すべて平均粒子径が大きい方の活物質(正極活物質Aまたは負極活物質A)である(A:C=100:0(質量%))。一方、正極活物質層C”(13C”)および負極活物質層C”(15C”)に含まれる活物質は、すべて平均粒子径が小さい方の活物質(正極活物質Cまたは負極活物質C)である(A:C=0:100(質量%))。そして、正極活物質層B”(13B”)および負極活物質層B”(15B”)には、上記の2種の活物質がそれぞれ等質量含まれる(A:C=50:50(質量%))。   Also in the electrode of the form shown in FIG. 3, the positive electrode active material layer 13 and the negative electrode active material layer 15 each have three layers (13A ″, 13B ″, and 13C ″, and 15A ″, 15B ″, and 15C ″). It is comprised by. However, in this embodiment, two types of positive and negative active materials (positive electrode active material A (13a) and positive electrode active material C (13c), and negative electrode active material A) used in the form shown in FIG. (15a) and negative electrode active material C (15c)) are employed. And these compounding ratios are changed between three layers which comprise an active material layer (13,15). Specifically, the active materials contained in the positive electrode active material layer A ″ (13A ″) and the negative electrode active material layer A ″ (15A ″) are all active materials having a larger average particle diameter (positive electrode active material A or negative electrode). Active material A) (A: C = 100: 0 (mass%)). On the other hand, the active materials contained in the positive electrode active material layer C ″ (13C ″) and the negative electrode active material layer C ″ (15C ″) are all active materials having a smaller average particle diameter (positive electrode active material C or negative electrode active material C). (A: C = 0: 100 (mass%)). The positive electrode active material layer B ″ (13B ″) and the negative electrode active material layer B ″ (15B ″) each contain the same amount of the above two active materials (A: C = 50: 50 (mass%) )).

正極活物質層B”(13B”)に含まれる活物質の平均粒子径は、正極活物質層A”(13A”)に含まれる活物質の平均粒子径と正極活物質層C”(13C”)に含まれる活物質の平均粒子径との間の値である。一方、負極活物質層B”(15B”)に含まれる活物質の平均粒子径は、負極活物質層A”(15B”)に含まれる活物質の平均粒子径と負極活物質層C”(15C”)に含まれる活物質の平均粒子径との間の値である。従って、図3に示す形態の電極においても、図1に示す形態と同様に、活物質層の表面側から集電体側に向かって活物質の平均粒子径が減少し、それに伴って活物質の比表面積が増加する。このため、本形態においても、図1に示す形態について説明したのと同様のメカニズムにより活物質層の内部抵抗が厚さ方向に沿って均一化され、高出力条件下における反応ムラが緩和されうる。   The average particle size of the active material contained in the positive electrode active material layer B ″ (13B ″) is equal to the average particle size of the active material contained in the positive electrode active material layer A ″ (13A ″) and the positive electrode active material layer C ″ (13C ″). It is a value between the average particle diameter of the active material contained in. On the other hand, the average particle diameter of the active material contained in the negative electrode active material layer B ″ (15B ″) is equal to the average particle diameter of the active material contained in the negative electrode active material layer A ″ (15B ″) and the negative electrode active material layer C ″ ( 15C ″) is a value between the average particle diameters of the active materials. Therefore, also in the electrode shown in FIG. 3, the average particle diameter of the active material decreases from the surface side of the active material layer toward the current collector side as in the case shown in FIG. Specific surface area increases. For this reason, also in this embodiment, the internal resistance of the active material layer is made uniform along the thickness direction by the same mechanism as that described for the embodiment shown in FIG. 1, and reaction unevenness under high output conditions can be alleviated. .

なお、平均粒子径の異なる複数の活物質の配合比を変化させる場合、その配合比の具体的な値は特に制限されず、活物質の平均粒子径(または比表面積)の所望の値を考慮して、適宜調整すればよい。   In addition, when changing the compounding ratio of a plurality of active materials having different average particle diameters, the specific value of the compounding ratio is not particularly limited, and a desired value of the average particle diameter (or specific surface area) of the active material is taken into consideration. Then, it may be adjusted as appropriate.

図3に示す形態では、平均粒子径の異なる複数の活物質の配合比を変化させることにより活物質の比表面積の勾配を設けたが、場合によっては、図4に示すように、図2に示す形態において採用した表面状態の異なる複数の活物質の配合比を変化させることにより活物質の比表面積の勾配を設けてもよい。   In the form shown in FIG. 3, the gradient of the specific surface area of the active material is provided by changing the blending ratio of a plurality of active materials having different average particle diameters. However, in some cases, as shown in FIG. You may provide the gradient of the specific surface area of an active material by changing the compounding ratio of the several active material from which the surface state employ | adopted in the form shown shows.

以上、正極活物質層13および負極活物質層15がそれぞれ3つの層から構成される場合を例に挙げて説明したが、活物質層(13、15)が複数の層からなる場合の層の数は特に制限されず、比表面積の所望の勾配や製造の容易さを考慮することにより、適宜決定されうる。それぞれの活物質層(13、15)を構成する層の数は、好ましくは2〜10層であり、より好ましくは2〜5層である。各活物質層を構成する層の数が10層を超えると、電極の製造が煩雑となる虞がある。ただし、場合によっては、10層を超える層により、活物質層を構成してもよい。なお、正極活物質層13と負極活物質層15とで、それぞれを構成する層の数は同一であってもよいし、異なっていてもよい。   As described above, the case where the positive electrode active material layer 13 and the negative electrode active material layer 15 are each composed of three layers has been described as an example. However, in the case where the active material layers (13, 15) are composed of a plurality of layers, The number is not particularly limited, and can be appropriately determined in consideration of a desired gradient of the specific surface area and ease of production. The number of layers constituting each active material layer (13, 15) is preferably 2 to 10 layers, more preferably 2 to 5 layers. If the number of layers constituting each active material layer exceeds 10, the production of the electrode may be complicated. However, in some cases, the active material layer may be formed of more than 10 layers. The number of layers constituting each of the positive electrode active material layer 13 and the negative electrode active material layer 15 may be the same or different.

活物質層を複数の層から構成する上記の形態では、活物質の比表面積が活物質層の表面側から集電体側に向かって離散的に変化する。ただし、可能であれば、活物質層を複数の層から構成せずに、図5に示すように活物質の比表面積を連続的に変化させることで、本発明の電極としてもよい。   In the above-described embodiment in which the active material layer is composed of a plurality of layers, the specific surface area of the active material changes discretely from the surface side of the active material layer toward the current collector side. However, if possible, the electrode of the present invention may be formed by continuously changing the specific surface area of the active material as shown in FIG. 5 without forming the active material layer from a plurality of layers.

(製造方法)
本願は、電池用電極の製造方法をも提供する。すなわち、本発明の第2は、第1の活物質を含む第1の活物質スラリーを調製する工程(第1の活物質スラリー調製工程)と、前記第1の活物質よりも比表面積の大きい第2の活物質を含む第2の活物質スラリーを調製する工程と、前記第2の活物質スラリーが前記集電体側に塗布されるように、前記第1の活物質スラリーおよび前記第2の活物質スラリーを集電体の表面に塗布することにより、塗膜を形成する工程と、を有する、電池用電極の製造方法である。かような方法によれば、図1〜図4に示す形態の電池用電極が製造されうる。
(Production method)
The present application also provides a method of manufacturing a battery electrode. That is, the second aspect of the present invention is a step of preparing a first active material slurry containing the first active material (first active material slurry preparation step), and a specific surface area larger than that of the first active material. A step of preparing a second active material slurry containing a second active material, and the first active material slurry and the second active material slurry so that the second active material slurry is applied to the current collector side. And a step of forming a coating film by applying an active material slurry to the surface of a current collector. According to such a method, the battery electrode having the configuration shown in FIGS. 1 to 4 can be manufactured.

以下、図1に示す形態の電極1において、正極活物質層13を製造する場合を例に挙げて、かような製造方法を工程順に詳細に説明し、負極活物質層15の製造については説明を省略する。なお、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、下記の形態のみには制限されない。   Hereinafter, in the electrode 1 having the configuration shown in FIG. 1, the manufacturing method of the negative electrode active material layer 15 will be described in detail in the order of steps, taking as an example the case of manufacturing the positive electrode active material layer 13. Is omitted. The technical scope of the present invention should be determined based on the description of the scope of claims, and is not limited to the following forms.

[第1の正極活物質スラリー調製工程]
本工程においては、所望の正極活物質、および必要に応じて他の成分(例えば、バインダ、導電助剤、支持塩(リチウム塩)、イオン伝導性ポリマー、重合開始剤など)を、溶媒中で混合して、第1の正極活物質スラリーを調製する。この第1の正極活物質スラリー中に配合される各成分の具体的な形態については、上記の本発明の電極の構成の欄において説明した通りであるため、ここでは詳細な説明を省略する。ただし、本工程において用いられる正極活物質(第1の正極活物質)の平均粒子径は、後述する[第2の正極活物質スラリー調製工程]において用いられる正極活物質(第2の正極活物質)の平均粒子径よりも大きい。なお、正極活物質の平均粒子径の具体的な値は特に制限されない。
[First positive electrode active material slurry preparation step]
In this step, a desired positive electrode active material and other components (for example, a binder, a conductive additive, a supporting salt (lithium salt), an ion conductive polymer, a polymerization initiator, etc.) are added in a solvent. The first positive electrode active material slurry is prepared by mixing. Since the specific form of each component blended in the first positive electrode active material slurry is as described in the column of the configuration of the electrode of the present invention, detailed description is omitted here. However, the average particle diameter of the positive electrode active material (first positive electrode active material) used in this step is the positive electrode active material (second positive electrode active material) used in the [second positive electrode active material slurry preparation step] described later. ) Larger than the average particle size. In addition, the specific value of the average particle diameter of the positive electrode active material is not particularly limited.

平均粒子径の異なる複数の正極活物質は、市販されている商品を購入することにより準備してもよいし、自ら調製することにより準備してもよい。かような正極活物質を自ら調製する手法としては、例えば、大きめの平均粒子径を有する正極活物質を粉砕して小さめの平均粒子径を有する活物質とする際に、粉砕条件(粉砕時間、ミルの方式など)を適宜変更するという手法が例示される。   A plurality of positive electrode active materials having different average particle diameters may be prepared by purchasing commercially available products, or may be prepared by preparing themselves. As a method for preparing such a positive electrode active material by itself, for example, when pulverizing a positive electrode active material having a larger average particle size to obtain an active material having a smaller average particle size, pulverization conditions (grinding time, An example is a method of appropriately changing the mill method.

なお、図2に示す形態の電極の製造を希望する場合には、例えば、一定の平均粒子径を有する正極活物質を準備し、複数の異なる条件で当該活物質を熱処理することにより、表面状態(すなわち、比表面積など)の異なる複数の正極活物質を調製することが可能である。この際に変化させうる熱処理条件としては、熱処理温度、熱処理時間、熱処理時のガス雰囲気などが挙げられる。熱処理条件の具体的な形態は特に制限されず、活物質の調製分野において従来公知の知見が適宜参照されうるが、一例を挙げると、400〜1500℃程度の温度で5分〜24時間程度熱処理を行えばよい。   When it is desired to manufacture an electrode having the form shown in FIG. 2, for example, a positive electrode active material having a certain average particle diameter is prepared, and the active material is subjected to heat treatment under a plurality of different conditions to thereby obtain a surface state. It is possible to prepare a plurality of positive electrode active materials having different specific surface areas (that is, specific surface areas and the like). Examples of heat treatment conditions that can be changed at this time include a heat treatment temperature, a heat treatment time, and a gas atmosphere during the heat treatment. The specific form of the heat treatment conditions is not particularly limited, and conventionally known knowledge can be appropriately referred to in the field of active material preparation. For example, the heat treatment is performed at a temperature of about 400 to 1500 ° C. for about 5 minutes to 24 hours. Can be done.

溶媒の種類や混合手段は特に制限されず、電極製造について従来公知の知見が適宜参照されうる。溶媒の一例を挙げると、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルホルムアミドなどが用いられうる。バインダとしてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を採用する場合には、NMPを溶媒として用いるとよい。   The kind of solvent and the mixing means are not particularly limited, and conventionally known knowledge about electrode production can be appropriately referred to. As an example of the solvent, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methylformamide and the like can be used. When adopting polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, NMP is preferably used as a solvent.

[第2の正極活物質スラリー調製工程]
本工程においても、上記の[第1の正極活物質スラリー調製工程]と同様に、正極活物質スラリーを調製する。その具体的な形態は、上記の[第1の正極活物質スラリー調製工程]とほとんど同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。ただし本工程において用いられる正極活物質(第2の正極活物質)の平均粒子径は、上記の[第1の正極活物質スラリー調製工程]において用いられる正極活物質(第1の正極活物質)の平均粒子径よりも小さい。換言すると、本工程において用いられる正極活物質(第2の正極活物質)の比表面積は、上記の[第1の正極活物質スラリー調製工程]において用いられる正極活物質(第1の正極活物質)の比表面積よりも大きい。
[Second cathode active material slurry preparation step]
Also in this step, a positive electrode active material slurry is prepared in the same manner as in the above [first positive electrode active material slurry preparation step]. Since the specific form is almost the same as the above [first positive electrode active material slurry preparation step], detailed description is omitted here. However, the average particle diameter of the positive electrode active material (second positive electrode active material) used in this step is the positive electrode active material (first positive electrode active material) used in the above [first positive electrode active material slurry preparation step]. It is smaller than the average particle diameter. In other words, the specific surface area of the positive electrode active material (second positive electrode active material) used in this step is equal to the positive electrode active material (first positive electrode active material) used in the above [first positive electrode active material slurry preparation step]. ) Greater than the specific surface area.

なお、図1に示すように3層から構成される正極活物質層を有する電極の製造を希望する場合には、上記の第1および第2の正極活物質スラリーに加えて、さらに第3の正極活物質スラリーを調製し、後述の塗布工程に用いればよい。この際、第3の正極活物質スラリーの調製に用いる正極活物質は、上記の[第2の正極活物質スラリー調製工程]において用いられる正極活物質(第2の正極活物質)よりも平均粒子径を小さく(比表面積を大きく)する。このことは第4以降の正極活物質スラリーについても同様であり、第n(nは2以上の整数)の正極活物質スラリーの調製に用いる正極活物質は、第(n−1)の正極活物質スラリーの調製に用いる正極活物質よりも平均粒子径を小さく(比表面積を大きく)すればよい。   When it is desired to manufacture an electrode having a positive electrode active material layer composed of three layers as shown in FIG. 1, in addition to the first and second positive electrode active material slurries, a third A positive electrode active material slurry may be prepared and used in a coating process described later. Under the present circumstances, the positive electrode active material used for preparation of the 3rd positive electrode active material slurry is an average particle rather than the positive electrode active material (2nd positive electrode active material) used in said [2nd positive electrode active material slurry preparation process]. Reduce the diameter (increase the specific surface area). The same applies to the fourth and subsequent positive electrode active material slurries. The positive electrode active material used for the preparation of the nth (n is an integer of 2 or more) positive electrode active material slurry is the (n-1) th positive electrode active material. What is necessary is just to make an average particle diameter smaller (large specific surface area) than the positive electrode active material used for preparation of a material slurry.

[塗布工程]
続いて、正極活物質層13を形成するための集電体11を準備する。本工程において準備する集電体の具体的な形態については、上記の本発明の電極の構成の欄において説明した通りであるため、ここでは詳細な説明を省略する。
[Coating process]
Subsequently, a current collector 11 for forming the positive electrode active material layer 13 is prepared. The specific form of the current collector prepared in this step is the same as that described in the column of the configuration of the electrode of the present invention, and a detailed description thereof will be omitted here.

続いて、上記で調製した複数の正極活物質スラリーを、より平均粒子径の小さい(比表面積の大きい)正極活物質を含む正極活物質スラリーが集電体側に塗布されるように、上記で準備した集電体11の表面に塗布する。すなわち、まず第3の正極活物質スラリーを集電体の表面に塗布し、塗膜を形成する。その後、乾燥処理を施す。これにより、塗膜中の溶媒が除去され、最も集電体側に位置する活物質層C(図1に示す13C)が形成される。   Subsequently, the plurality of positive electrode active material slurries prepared above are prepared as described above so that the positive electrode active material slurry containing the positive electrode active material having a smaller average particle diameter (large specific surface area) is applied to the current collector side. It is applied to the surface of the current collector 11. That is, first, the third positive electrode active material slurry is applied to the surface of the current collector to form a coating film. Thereafter, a drying process is performed. Thereby, the solvent in a coating film is removed and the active material layer C (13C shown in FIG. 1) located in the most current collector side is formed.

その後、第2の正極活物質スラリーおよび第1の正極活物質スラリーについても同様に、この順に塗布して塗膜を形成し、乾燥処理を施す。これにより、上記で形成した正極活物質層C(13C)に隣接する正極活物質層B(13B)、並びに前記正極活物質層B(13B)に隣接する正極活物質層A(13A)が形成される。こうして最終的に、図1に示す形態の電池用電極の正極活物質層が完成する。なお、第4以降の正極活物質スラリーを調製した場合には、第nの正極活物質スラリーが第(n−1)の正極活物質スラリーよりも集電体側に塗布されるように、各正極活物質スラリーを塗布し、乾燥させて、n層からなる正極活物質層を集電体の表面に形成する。   Thereafter, the second positive electrode active material slurry and the first positive electrode active material slurry are similarly applied in this order to form a coating film, and then subjected to a drying treatment. Thereby, the positive electrode active material layer B (13B) adjacent to the positive electrode active material layer C (13C) formed as described above and the positive electrode active material layer A (13A) adjacent to the positive electrode active material layer B (13B) are formed. Is done. Thus, finally, the positive electrode active material layer of the battery electrode in the form shown in FIG. 1 is completed. When the fourth and subsequent positive electrode active material slurries were prepared, each positive electrode was so applied that the nth positive electrode active material slurry was applied to the current collector side of the (n-1) positive electrode active material slurry. The active material slurry is applied and dried to form a positive electrode active material layer consisting of n layers on the surface of the current collector.

それぞれの正極活物質スラリーを塗布するための塗布手段も特に限定されない。例えば、コーターなどの一般的に用いられている手段が採用されうる。   The application means for applying each positive electrode active material slurry is not particularly limited. For example, a commonly used means such as a coater can be adopted.

より好ましい形態において、本発明の電池用電極の製造方法は、塗膜を形成する際にインクジェット方式を採用する。インクジェット方式を採用することで、極めて薄い塗膜(例えば、図1に示す13A、13B、および13Cのそれぞれを形成するための塗膜)が簡便に形成されうる。また、かような塗膜の厚さの均一性も向上しうる。以下、インクジェット方式を用いて正極活物質層を形成する手法について、詳細に説明する。   In a more preferred embodiment, the battery electrode manufacturing method of the present invention employs an ink jet method when forming a coating film. By adopting the inkjet method, an extremely thin coating film (for example, a coating film for forming each of 13A, 13B, and 13C shown in FIG. 1) can be easily formed. Moreover, the uniformity of the thickness of such a coating film can also be improved. Hereinafter, a method for forming a positive electrode active material layer using an inkjet method will be described in detail.

「インクジェット方式」とは、液体のインクをノズルから噴出させて、インクを対象物に付着させる印刷方式を意味する。インクジェット方式は、インクを噴出させる方式によって、ピエゾ方式、サーマルインクジェット方式、バブルジェット(登録商標)方式に分類される。   The “inkjet method” means a printing method in which liquid ink is ejected from a nozzle and ink is adhered to an object. The ink jet method is classified into a piezo method, a thermal ink jet method, and a bubble jet (registered trademark) method according to a method of ejecting ink.

ピエゾ方式は、インクを溜めるインク室の底に配置された、電流が流れることによって変形するピエゾ素子の変形によって、インクをノズルから噴出させる方式である。サーマルインクジェット方式は、発熱ヒーターによってインクを加熱し、インクが気化する際の水蒸気爆発のエネルギーでインクを噴出させる方式である。バブルジェット(登録商標)方式も、サーマルインクジェット方式と同様、インクが気化する際の水蒸気爆発のエネルギーでインクを噴出させる方式である。サーマルインクジェット方式とバブルジェット(登録商標)方式とは、加熱する部位が異なるが、基本的な原理は同じである。なお、インクジェット方式については、特に限定されない。また、使用するインクに応じて必要な改良を施してもよい。インクジェット方式は、現在において非常に広く知られた技術であるため、ここではインクジェット方式についての詳細な説明は省略する。   The piezo method is a method in which ink is ejected from nozzles by deformation of a piezo element that is arranged at the bottom of an ink chamber that stores ink and deforms when an electric current flows. The thermal ink jet method is a method in which ink is heated by an exothermic heater, and the ink is ejected by the energy of steam explosion when the ink is vaporized. The bubble jet (registered trademark) method is a method in which ink is ejected by the energy of steam explosion when the ink is vaporized, similarly to the thermal ink jet method. The thermal ink jet method and the bubble jet (registered trademark) method are different in the portion to be heated, but the basic principle is the same. The ink jet method is not particularly limited. Moreover, you may give a required improvement according to the ink to be used. Since the ink jet system is a technique that is very widely known at present, a detailed description of the ink jet system is omitted here.

インクジェット方式を用いて正極活物質層13を形成するには、まず、正極活物質層を形成するための正極活物質インク(具体的には、正極活物質層を構成する3つの層を形成するための正極活物質インク)を準備する。この正極活物質インクの組成は、特にインクの粘度をインクジェット方式に適した形態とするための処理がなされている(例えば、溶媒が比較的多く含まれる)ことを特徴とする以外は、上記で説明した正極活物質スラリーの組成とほとんど同じである。従って、「正極活物質インク」の概念は「正極活物質スラリー」の概念に包含されるものとし、正極活物質インクについての詳細な説明も、ここでは省略する。   In order to form the positive electrode active material layer 13 using the ink jet method, first, a positive electrode active material ink for forming the positive electrode active material layer (specifically, three layers constituting the positive electrode active material layer are formed). A positive electrode active material ink). The composition of the positive electrode active material ink is the above except that it is processed to make the ink viscosity suitable for the ink jet system (for example, it contains a relatively large amount of solvent). The composition of the positive electrode active material slurry described is almost the same. Therefore, the concept of “positive electrode active material ink” is included in the concept of “positive electrode active material slurry”, and a detailed description of the positive electrode active material ink is also omitted here.

正極活物質インク中に含有される成分の配合比は、特に限定されない。ただし、正極活物質インクの粘度は、インクジェット方式が適用できる程度に低くあるべきである。粘度を低く保つ方法としては、溶媒の配合量を増加させる方法、および、正極活物質インクの温度を上昇させる方法が挙げられる。ただし、溶媒の配合量を増加させすぎると、正極活物質層13における単位体積あたりの正極活物質の量が減少するので、溶媒の配合量は最低限に抑えるとよい。正極活物質インクにはイオン伝導性ポリマーが含まれうるが、当該ポリマーはインクの粘度を上昇させやすいので、留意すべきである。イオン伝導性ポリマーやその他の化合物を、粘度が低くなるように改良してもよい。なお、用いられる正極活物質インクの粘度は、特に限定されないが、好ましくは0.1〜10cP程度である。   The compounding ratio of the components contained in the positive electrode active material ink is not particularly limited. However, the viscosity of the positive electrode active material ink should be low enough to apply the ink jet method. Examples of the method for keeping the viscosity low include a method for increasing the amount of the solvent and a method for increasing the temperature of the positive electrode active material ink. However, if the amount of the solvent is excessively increased, the amount of the positive electrode active material per unit volume in the positive electrode active material layer 13 is decreased. Therefore, the amount of the solvent is preferably minimized. It should be noted that the positive electrode active material ink may include an ion conductive polymer, but the polymer tends to increase the viscosity of the ink. The ion conductive polymer and other compounds may be improved so as to reduce the viscosity. The viscosity of the positive electrode active material ink to be used is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 10 cP.

図1に示す形態の電極の正極活物質層13を形成するには、平均粒子径の異なる複数の正極活物質(例えば、第1の正極活物質、第2の正極活物質、および第3の正極活物質)のそれぞれを含む複数の正極活物質インクを調製し、上記と同様の順序によって、後述する手法により集電体の表面に塗布すればよい。   In order to form the positive electrode active material layer 13 of the electrode shown in FIG. 1, a plurality of positive electrode active materials having different average particle diameters (for example, a first positive electrode active material, a second positive electrode active material, and a third positive electrode active material) A plurality of positive electrode active material inks including each of the positive electrode active materials) may be prepared and applied to the surface of the current collector by the method described later in the same order as described above.

上記で準備した正極活物質インクを塗布するには、正極活物質層13を形成するための集電体11を準備する。準備する集電体11の具体的な形態については、既に説明した通りである。   In order to apply the positive electrode active material ink prepared above, a current collector 11 for forming the positive electrode active material layer 13 is prepared. The specific form of the current collector 11 to be prepared is as already described.

その後、正極活物質インクを印刷可能なインクジェット装置に集電体11を供給する。そして、集電体に対して、インクジェット方式により正極活物質インクを噴出させ、集電体11の表面に付着させる。インクジェット装置のノズルから噴出されるインクの量は、非常に微量であり、しかも、略等体積である。従って、正極活物質インクの付着によって形成される塗膜は、非常に薄く、かつ、均一である。また、インクジェット方式を用いれば、塗膜の厚さが、精密に制御されうる。さらに、インクジェット方式を用いれば、コンピュータ上で所定のパターンをデザインし、それを単に印刷するだけで、所望の形状の塗膜が形成される。1回の印刷では塗膜の厚さが不足する場合には、同一面に対して、2回以上印刷を繰り返せばよい。つまり、同じ活物質インクを、同一の箇所に重ねて印刷すればよい。これにより、所望の厚さを有する塗膜が形成される。   Thereafter, the current collector 11 is supplied to an ink jet apparatus capable of printing the positive electrode active material ink. Then, the positive electrode active material ink is ejected to the current collector by an ink jet method and is attached to the surface of the current collector 11. The amount of ink ejected from the nozzles of the ink jet apparatus is very small, and is approximately equal in volume. Therefore, the coating film formed by the adhesion of the positive electrode active material ink is very thin and uniform. Moreover, if the inkjet system is used, the thickness of the coating film can be precisely controlled. Furthermore, if an ink jet system is used, a predetermined pattern is designed on a computer, and a coating film having a desired shape is formed by simply printing the pattern. When the thickness of the coating film is insufficient in one printing, the printing may be repeated twice or more on the same surface. That is, the same active material ink may be printed in the same place. Thereby, a coating film having a desired thickness is formed.

塗膜を乾燥させるための乾燥手段も特に制限されず、電極製造について従来公知の知見が適宜参照されうる。例えば、加熱処理が例示される。乾燥条件(乾燥時間、乾燥温度など)は、正極活物質スラリーの塗布量やスラリー中の溶媒の揮発速度に応じて適宜設定されうる。   The drying means for drying the coating film is not particularly limited, and conventionally known knowledge about electrode production can be appropriately referred to. For example, heat treatment is exemplified. Drying conditions (drying time, drying temperature, etc.) can be appropriately set according to the coating amount of the positive electrode active material slurry and the volatilization rate of the solvent in the slurry.

塗膜が重合開始剤を含まない場合には、乾燥工程の完了とともに正極活物質層13が完成する。塗膜が重合開始剤を含む場合には、さらに重合工程を行うことで、塗膜中のイオン伝導性ポリマーが架橋性基によって架橋され、正極活物質層13が完成する。   When the coating film does not contain a polymerization initiator, the positive electrode active material layer 13 is completed with the completion of the drying step. When a coating film contains a polymerization initiator, the ion conductive polymer in a coating film is bridge | crosslinked by a crosslinkable group by performing a superposition | polymerization process, and the positive electrode active material layer 13 is completed.

重合工程における重合処理も特に制限されることはなく、従来公知の知見を適宜参照すればよい。例えば、塗膜が熱重合開始剤(AIBNなど)を含む場合には、塗膜に熱処理を施す。また、塗膜が光重合開始剤(BDKなど)を含む場合には、紫外光などの光を照射する。なお、熱重合のための熱処理は、上記の乾燥工程と同時に行われてもよいし、当該乾燥工程の前または後に行われてもよい。また重合処理は、正極活物質層を構成する各層のそれぞれを形成するごとに行われてもよいし、正極活物質層を構成する全ての層の形成後に行われてもよい。   The polymerization treatment in the polymerization step is not particularly limited, and conventionally known knowledge may be referred to as appropriate. For example, when the coating film contains a thermal polymerization initiator (AIBN or the like), the coating film is subjected to heat treatment. Moreover, when a coating film contains a photoinitiator (BDK etc.), light, such as an ultraviolet light, is irradiated. In addition, the heat processing for thermal polymerization may be performed simultaneously with said drying process, and may be performed before or after the said drying process. The polymerization treatment may be performed every time each layer constituting the positive electrode active material layer is formed, or may be performed after formation of all the layers constituting the positive electrode active material layer.

以上の操作を、平均粒子径の異なる複数の正極活物質をそれぞれ含む複数の正極活物質インクについて行うことにより、図1に示す形態の電極の正極活物質層13が形成されうる。   By performing the above operation on a plurality of positive electrode active material inks each including a plurality of positive electrode active materials having different average particle diameters, the positive electrode active material layer 13 of the electrode shown in FIG. 1 can be formed.

以上、正極活物質層13を集電体11の表面に形成する場合を例に挙げて説明したが、
負極活物質層15についても、正極活物質層13と同様の手法により、製造されうる。
As described above, the case where the positive electrode active material layer 13 is formed on the surface of the current collector 11 has been described as an example.
The negative electrode active material layer 15 can also be manufactured by the same method as the positive electrode active material layer 13.

塗膜は、製造される電極における集電体と活物質層との所望の配置形態に応じて、形成される。例えば、製造される電極がバイポーラ電極の場合、集電体の一方の面には正極活物質を含む塗膜が形成され、他方の面には負極活物質を含む塗膜が形成される。これに対し、バイポーラ型でない電極を製造する場合には、正極活物質または負極活物質のいずれか一方を含む塗膜が一の集電体の両面に形成される。   A coating film is formed according to the desired arrangement | positioning form of the electrical power collector and active material layer in the electrode manufactured. For example, when the manufactured electrode is a bipolar electrode, a coating film containing a positive electrode active material is formed on one surface of the current collector, and a coating film containing a negative electrode active material is formed on the other surface. On the other hand, when an electrode that is not a bipolar type is manufactured, a coating film containing either the positive electrode active material or the negative electrode active material is formed on both surfaces of one current collector.

(第2実施形態)
第2実施形態では、上記の第1実施形態の電池用電極を用いて、電池を構成する。
(Second Embodiment)
In 2nd Embodiment, a battery is comprised using the battery electrode of said 1st Embodiment.

すなわち、本発明の第3は、正極、電解質層、および負極がこの順に積層されてなる少なくとも1つの単電池層を有する電池であって、前記正極および前記負極の少なくとも一方が本発明の電極である、電池である。本発明の電極は、正極、負極、バイポーラ電極のいずれにも適用されうる。本発明の電極を、少なくとも1つの電極として含む電池は、本発明の技術的範囲に属する。ただし、好ましくは、電池を構成する電極の全てが本発明の電極である。かような構成を採用することにより、電池の耐久性を効果的に向上させうる。   That is, a third aspect of the present invention is a battery having at least one single cell layer in which a positive electrode, an electrolyte layer, and a negative electrode are laminated in this order, and at least one of the positive electrode and the negative electrode is an electrode of the present invention. There is a battery. The electrode of the present invention can be applied to any of a positive electrode, a negative electrode, and a bipolar electrode. A battery including the electrode of the present invention as at least one electrode belongs to the technical scope of the present invention. However, preferably, all of the electrodes constituting the battery are the electrodes of the present invention. By adopting such a configuration, the durability of the battery can be effectively improved.

本発明の電池は、バイポーラ型のリチウムイオン二次電池(以下、「バイポーラ電池」とも称する)でありうる。図6は、バイポーラ電池である、本発明の第3の電池を示す断面図である。以下、図6に示すバイポーラ電池を例に挙げて詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はかような形態のみに制限されない。   The battery of the present invention may be a bipolar lithium ion secondary battery (hereinafter also referred to as “bipolar battery”). FIG. 6 is a cross-sectional view showing a third battery of the present invention, which is a bipolar battery. Hereinafter, although the bipolar battery shown in FIG. 6 will be described in detail as an example, the technical scope of the present invention is not limited to such a form.

図6に示す本実施形態のバイポーラ電池10は、実際に充放電反応が進行する略矩形の電池要素21が、外装であるラミネートシート29の内部に封止された構造を有する。   The bipolar battery 10 of this embodiment shown in FIG. 6 has a structure in which a substantially rectangular battery element 21 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside a laminate sheet 29 that is an exterior.

図6に示すように、本実施形態のバイポーラ電池10の電池要素21は、平均粒子径の異なる3種の正極活物質をそれぞれ含む3層からなる正極活物質層13と、同じく平均粒子径の異なる3種の負極活物質をそれぞれ含む3層からなる負極活物質層15とが集電体11のそれぞれの面に形成されたバイポーラ電極(図1に示す形態のバイポーラ電極)を複数個有する。なお、図6においては、上述したように活物質層が3層からなるが、各活物質層は1層として図示されている。各バイポーラ電極は、電解質層17を介して積層されて電池要素21を形成する。この際、一のバイポーラ電極の正極活物質層13と前記一のバイポーラ電極に隣接する他のバイポーラ電極の負極活物質層15とが電解質層17を介して向き合うように、各バイポーラ電極および電解質層17が積層されている。   As shown in FIG. 6, the battery element 21 of the bipolar battery 10 of this embodiment includes a positive electrode active material layer 13 composed of three layers each including three types of positive electrode active materials having different average particle diameters, and the same average particle diameter. A negative electrode active material layer 15 composed of three layers each containing three different types of negative electrode active materials has a plurality of bipolar electrodes (bipolar electrodes of the form shown in FIG. 1) formed on each surface of the current collector 11. In FIG. 6, the active material layer is composed of three layers as described above, but each active material layer is illustrated as one layer. Each bipolar electrode is laminated via an electrolyte layer 17 to form a battery element 21. At this time, each bipolar electrode and electrolyte layer are arranged so that the positive electrode active material layer 13 of one bipolar electrode and the negative electrode active material layer 15 of another bipolar electrode adjacent to the one bipolar electrode face each other through the electrolyte layer 17. 17 are stacked.

そして、隣接する正極活物質層13、電解質層17、および負極活物質層15は、一つの単電池層19を構成する。従って、バイポーラ電池10は、単電池層19が積層されてなる構成を有するともいえる。また、単電池層19の外周には、隣接する集電体11間を絶縁するための絶縁層31が設けられている。なお、電池要素21の最外層に位置する集電体(最外層集電体)(11a、11b)には、片面のみに、正極活物質層13(正極側最外層集電体11a)または負極活物質層15(負極側最外層集電体11b)のいずれか一方が形成されている。   The adjacent positive electrode active material layer 13, electrolyte layer 17, and negative electrode active material layer 15 constitute one unit cell layer 19. Therefore, it can be said that the bipolar battery 10 has a configuration in which the single battery layers 19 are stacked. In addition, an insulating layer 31 for insulating adjacent current collectors 11 is provided on the outer periphery of the unit cell layer 19. The current collector (outermost layer current collector) (11a, 11b) located in the outermost layer of the battery element 21 has a positive electrode active material layer 13 (positive electrode side outermost layer current collector 11a) or a negative electrode only on one side. One of the active material layers 15 (negative electrode side outermost layer current collector 11b) is formed.

さらに、図6に示すバイポーラ電池10では、正極側最外層集電体11aが延長されて正極タブ25とされ、外装であるラミネートシート29から導出している。一方、負極側最外層集電体11bが延長されて負極タブ27とされ、同様にラミネートシート29から導出している。   Further, in the bipolar battery 10 shown in FIG. 6, the positive electrode side outermost layer current collector 11a is extended to form a positive electrode tab 25, which is led out from a laminate sheet 29 which is an exterior. On the other hand, the negative electrode side outermost layer current collector 11 b is extended to form a negative electrode tab 27, which is similarly derived from the laminate sheet 29.

以下、本実施形態のバイポーラ電池10を構成する部材について簡単に説明する。ただし、電極を構成する成分については上記で説明した通りであるため、ここでは説明を省略する。また、本発明の技術的範囲が下記の形態のみに制限されることはなく、従来公知の形態が同様に採用されうる。   Hereinafter, members constituting the bipolar battery 10 of the present embodiment will be briefly described. However, since the components constituting the electrode are as described above, the description thereof is omitted here. Further, the technical scope of the present invention is not limited to the following forms, and conventionally known forms can be similarly adopted.

[電解質層]
電解質層17を構成する電解質としては、液体電解質またはポリマー電解質が用いられうる。
[Electrolyte layer]
A liquid electrolyte or a polymer electrolyte can be used as the electrolyte constituting the electrolyte layer 17.

液体電解質は、可塑剤である有機溶媒に支持塩であるリチウム塩が溶解した形態を有する。可塑剤として用いられうる有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)やプロピレンカーボネート(PC)等のカーボネート類が例示される。また、支持塩(リチウム塩)としては、LiBETI等の電極の活物質層に添加されうる化合物が同様に採用されうる。   The liquid electrolyte has a form in which a lithium salt as a supporting salt is dissolved in an organic solvent as a plasticizer. Examples of the organic solvent that can be used as the plasticizer include carbonates such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC). Further, as the supporting salt (lithium salt), a compound that can be added to the active material layer of the electrode, such as LiBETI, can be similarly employed.

一方、ポリマー電解質は、電解液を含むゲル電解質と、電解液を含まない真性ポリマー電解質に分類される。   On the other hand, the polymer electrolyte is classified into a gel electrolyte containing an electrolytic solution and an intrinsic polymer electrolyte containing no electrolytic solution.

ゲル電解質は、イオン伝導性ポリマーからなるマトリックスポリマーに、上記の液体電解質が注入されてなる構成を有する。マトリックスポリマーとして用いられるイオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、およびこれらの共重合体等が挙げられる。かようなポリアルキレンオキシド系高分子には、リチウム塩などの電解質塩がよく溶解しうる。   The gel electrolyte has a configuration in which the above liquid electrolyte is injected into a matrix polymer made of an ion conductive polymer. Examples of the ion conductive polymer used as the matrix polymer include polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof. In such polyalkylene oxide polymers, electrolyte salts such as lithium salts can be well dissolved.

なお、電解質層17が液体電解質やゲル電解質から構成される場合には、電解質層17にセパレータを用いてもよい。セパレータの具体的な形態としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンからなる微多孔膜が挙げられる。   In the case where the electrolyte layer 17 is composed of a liquid electrolyte or a gel electrolyte, a separator may be used for the electrolyte layer 17. Specific examples of the separator include a microporous film made of polyolefin such as polyethylene or polypropylene.

真性ポリマー電解質は、上記のマトリックスポリマーに支持塩(リチウム塩)が溶解してなる構成を有し、可塑剤である有機溶媒を含まない。従って、電解質層17が真性ポリマー電解質から構成される場合には電池からの液漏れの心配がなく、電池の信頼性が向上しうる。   The intrinsic polymer electrolyte has a structure in which a supporting salt (lithium salt) is dissolved in the matrix polymer, and does not include an organic solvent that is a plasticizer. Therefore, when the electrolyte layer 17 is composed of an intrinsic polymer electrolyte, there is no fear of liquid leakage from the battery, and the reliability of the battery can be improved.

ゲル電解質や真性ポリマー電解質のマトリックスポリマーは、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度を発現しうる。架橋構造を形成させるには、適当な重合開始剤を用いて、高分子電解質形成用の重合性ポリマー(例えば、PEOやPPO)に対して熱重合、紫外線重合、放射線重合、電子線重合等の重合処理を施せばよい。   The matrix polymer of the gel electrolyte or the intrinsic polymer electrolyte can exhibit excellent mechanical strength by forming a crosslinked structure. In order to form a crosslinked structure, thermal polymerization, ultraviolet polymerization, radiation polymerization, electron beam polymerization, etc. are performed on a polymerizable polymer (for example, PEO or PPO) for forming a polymer electrolyte using an appropriate polymerization initiator. A polymerization treatment may be performed.

[絶縁層]
バイポーラ電池10においては、通常、各単電池層19の周囲に絶縁層31が設けられる。この絶縁層31は、電池内で隣り合う集電体11同士が接触したり、電池要素21における単電池層19の端部の僅かな不ぞろいなどによる短絡が起きたりするのを防止する目的で設けられる。かような絶縁層31の設置により、長期間の信頼性および安全性が確保され、高品質のバイポーラ電池10が提供されうる。
[Insulation layer]
In the bipolar battery 10, an insulating layer 31 is usually provided around each unit cell layer 19. The insulating layer 31 is provided for the purpose of preventing the adjacent current collectors 11 in the battery from contacting each other and short-circuiting due to a slight unevenness at the end of the battery cell layer 19 in the battery element 21. It is done. The installation of such an insulating layer 31 ensures long-term reliability and safety, and can provide a high-quality bipolar battery 10.

絶縁層31としては、絶縁性、固体電解質の脱落に対するシール性や外部からの水分の透湿に対するシール性(密封性)、電池動作温度下での耐熱性などを有するものであればよく、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂、ゴムなどが用いられうる。なかでも、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ(製膜性)、経済性などの観点から、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂が好ましい。   The insulating layer 31 only needs to have insulating properties, sealing properties against falling off of the solid electrolyte, sealing properties against moisture permeation from the outside (sealing properties), heat resistance under battery operating temperature, etc. Urethane resin, epoxy resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyimide resin, rubber and the like can be used. Of these, urethane resins and epoxy resins are preferred from the viewpoints of corrosion resistance, chemical resistance, ease of production (film forming properties), economy, and the like.

[タブ]
バイポーラ電池10においては、電池外部に電流を取り出す目的で、最外層集電体(11a、11b)に電気的に接続されたタブ(正極タブ25および負極タブ27)が外装であるラミネートシート29の外部に取り出される。具体的には、正極用最外層集電体11aに電気的に接続された正極タブ25と、負極用最外層集電体11bに電気的に接続された負極タブ27とが、ラミネートシート29の外部に取り出される。
[tab]
In the bipolar battery 10, the tab (positive electrode tab 25 and negative electrode tab 27) electrically connected to the outermost layer current collector (11a, 11b) is used for taking out the current outside the battery. Take out to the outside. Specifically, the positive electrode tab 25 electrically connected to the positive electrode outermost layer current collector 11 a and the negative electrode tab 27 electrically connected to the negative electrode outermost layer current collector 11 b are formed on the laminate sheet 29. Take out to the outside.

タブ(正極タブ25および負極タブ27)の材質は、特に制限されず、バイポーラ電池用のタブとして従来用いられている公知の材質が用いられうる。例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金等が例示される。なお、正極端子25と負極端子27とでは、同一の材質が用いられてもよいし、異なる材質が用いられてもよい。なお、本実施形態のように、最外層集電体(11a、11b)を延長することによりタブ(25、27)としてもよいし、別途準備したタブを最外層集電体に接続してもよい。   The material of the tabs (the positive electrode tab 25 and the negative electrode tab 27) is not particularly limited, and a known material conventionally used as a tab for a bipolar battery can be used. Examples thereof include aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof. The positive electrode terminal 25 and the negative electrode terminal 27 may be made of the same material or different materials. As in the present embodiment, the outermost layer current collectors (11a, 11b) may be extended to form tabs (25, 27), or a separately prepared tab may be connected to the outermost layer current collector. Good.

[外装]
バイポーラ電池10においては、使用時の外部からの衝撃や環境劣化を防止するために、電池要素21は、好ましくはラミネートシート29などの外装内に収容される。外装としては特に制限されず、従来公知の外装が用いられうる。自動車の熱源から効率よく熱を伝え、電池内部を迅速に電池動作温度まで加熱しうる点で、好ましくは、熱伝導性に優れた高分子−金属複合ラミネートシート等が用いられうる。
[Exterior]
In the bipolar battery 10, the battery element 21 is preferably housed in an exterior such as a laminate sheet 29 in order to prevent external impact and environmental degradation during use. The exterior is not particularly limited, and a conventionally known exterior can be used. A polymer-metal composite laminate sheet or the like excellent in thermal conductivity can be preferably used in that heat can be efficiently transferred from a heat source of an automobile and the inside of the battery can be rapidly heated to the battery operating temperature.

(第3実施形態)
第3実施形態では、上記の第2実施形態のバイポーラ電池を複数個、並列および/または直列に接続して、組電池を構成する。
(Third embodiment)
In the third embodiment, a plurality of the bipolar batteries of the second embodiment are connected in parallel and / or in series to constitute an assembled battery.

図7は、本実施形態の組電池を示す斜視図である。   FIG. 7 is a perspective view showing the assembled battery of the present embodiment.

図7に示すように、組電池40は、上記の第2実施形態のバイポーラ電池が複数個接続されることにより構成される。具体的には、各バイポーラ電池10の正極タブ25および負極タブ27がバスバーを用いて接続されることにより、各バイポーラ電池10が接続されている。組電池40の一の側面には、組電池40全体の電極として、電極ターミナル(42、43)が設けられている。   As shown in FIG. 7, the assembled battery 40 is configured by connecting a plurality of the bipolar batteries of the second embodiment. Specifically, each bipolar battery 10 is connected by connecting the positive electrode tab 25 and the negative electrode tab 27 of each bipolar battery 10 using a bus bar. On one side surface of the assembled battery 40, electrode terminals (42, 43) are provided as electrodes of the entire assembled battery 40.

組電池40を構成する複数個のバイポーラ電池10を接続する際の接続方法は特に制限されず、従来公知の手法が適宜採用されうる。例えば、超音波溶接、スポット溶接などの溶接を用いる手法や、リベット、カシメなどを用いて固定する手法が採用されうる。かような接続方法によれば、組電池40の長期信頼性が向上しうる。   The connection method when connecting the plurality of bipolar batteries 10 constituting the assembled battery 40 is not particularly limited, and a conventionally known method can be appropriately employed. For example, a technique using welding such as ultrasonic welding or spot welding, or a technique of fixing using rivets, caulking, or the like can be employed. According to such a connection method, the long-term reliability of the assembled battery 40 can be improved.

本実施形態の組電池40によれば、組電池40を構成する個々のバイポーラ電池10が耐久性に優れることから、耐久性に優れる組電池が提供されうる。   According to the assembled battery 40 of this embodiment, since each bipolar battery 10 which comprises the assembled battery 40 is excellent in durability, the assembled battery excellent in durability can be provided.

なお、組電池40を構成するバイポーラ電池10の接続は、複数個全て並列に接続してもよく、また、複数個全て直列に接続してもよく、さらに、直列接続と並列接続とを組み合わせてもよい。   The connection of the bipolar batteries 10 constituting the assembled battery 40 may be all connected in parallel, all may be connected in series, or a combination of series connection and parallel connection may be used. Also good.

(第4実施形態)
第4実施形態では、上記の第2実施形態のバイポーラ電池10、または第3実施形態の組電池40をモータ駆動用電源として搭載して、車両を構成する。バイポーラ電池10または組電池40をモータ用電源として用いる車両としては、例えば、ガソリンを用いない完全電気自動車、シリーズハイブリッド自動車やパラレルハイブリッド自動車などのハイブリッド自動車、および燃料電池自動車などの、車輪をモータによって駆動する自動車が挙げられる。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, the bipolar battery 10 of the second embodiment or the assembled battery 40 of the third embodiment is mounted as a motor driving power source to constitute a vehicle. As a vehicle using the bipolar battery 10 or the assembled battery 40 as a motor power source, for example, a complete electric vehicle that does not use gasoline, a hybrid vehicle such as a series hybrid vehicle or a parallel hybrid vehicle, and a fuel cell vehicle, etc., wheels are driven by a motor. A driving car can be mentioned.

参考までに、図8に、組電池40を搭載する自動車50の概略図を示す。自動車50に搭載される組電池40は、上述したように、耐久性に優れる。このため、組電池40を搭載する自動車50は耐久性に優れ、長期間に渡って使用した後であっても充分な出力を提供しうる。   For reference, FIG. 8 shows a schematic diagram of an automobile 50 on which the assembled battery 40 is mounted. The assembled battery 40 mounted on the automobile 50 is excellent in durability as described above. For this reason, the automobile 50 equipped with the assembled battery 40 is excellent in durability, and can provide a sufficient output even after being used for a long period of time.

以上、本発明の幾つかの好適な実施形態について示したが、本発明は、以上の実施形態に限られるものではなく、当業者によって種々の変更、省略、および追加が可能である。例えば、上記の第2実施形態ではバイポーラ型のリチウムイオン二次電池(バイポーラ電池)を例に挙げて説明したが、本発明の電池の技術的範囲がバイポーラ電池のみに制限されることはなく、例えば、バイポーラ型でないリチウムイオン二次電池であってもよい。参考までに、図9に、バイポーラ型でないリチウムイオン二次電池60の概要を示す断面図を示す。   Although several preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications, omissions, and additions can be made by those skilled in the art. For example, in the second embodiment, the bipolar lithium ion secondary battery (bipolar battery) has been described as an example. However, the technical scope of the battery of the present invention is not limited to the bipolar battery. For example, a non-bipolar lithium ion secondary battery may be used. For reference, FIG. 9 is a cross-sectional view showing an outline of a lithium ion secondary battery 60 that is not bipolar.

本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例に示す形態のみに制限されるわけではない。   The effects of the present invention will be described using the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to only the forms shown in the following examples.

実施例1
<正極の作製>
正極活物質であるスピネル型マンガン酸リチウム(LiMn)(平均粒子径:0.6μm、比表面積:9.5m/g)(80g)、導電助剤であるアセチレンブラック(10g)、およびバインダであるポリフッ化ビニリデン(PVdF)(10g)を混合し、次いでスラリー粘度調整溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を適量添加して、正極活物質スラリーCを調製した。
Example 1
<Preparation of positive electrode>
Spinel-type lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) (average particle size: 0.6 μm, specific surface area: 9.5 m 2 / g) (80 g) as a positive electrode active material, acetylene black (10 g) as a conductive auxiliary agent, Then, polyvinylidene fluoride (PVdF) (10 g) as a binder was mixed, and then an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a slurry viscosity adjusting solvent was added to prepare a positive electrode active material slurry C.

続いて、正極活物質として、LiMn(平均粒子径:1.4μm、比表面積:3.6m/g)を用いたこと以外は、上記の正極活物質スラリーCの調製と同様の手法により、正極活物質スラリーBを調製した。 Subsequently, as the positive electrode active material, LiMn 2 O 4 (average particle size: 1.4 μm, specific surface area: 3.6 m 2 / g) was used, except that it was the same as the preparation of the positive electrode active material slurry C described above. The positive electrode active material slurry B was prepared by the method.

さらに、正極活物質として、LiMn(平均粒子径:3.2μm、比表面積:1.7m/g)を用いたこと以外は、上記の正極活物質スラリーCの調製と同様の手法により、正極活物質スラリーAを調製した。 Furthermore, the same method as the preparation of the positive electrode active material slurry C described above, except that LiMn 2 O 4 (average particle size: 3.2 μm, specific surface area: 1.7 m 2 / g) was used as the positive electrode active material. Thus, a positive electrode active material slurry A was prepared.

一方、正極用の集電体として、アルミニウム箔(厚さ:20μm)を準備した。準備した集電体の一方の表面に、上記で調製した正極活物質スラリーCをドクターブレード法により塗布し、塗膜を形成させた。次いでこの塗膜を130℃にて10分間乾燥させて、集電体の表面に正極活物質層C(厚さ:10μm)を形成させた。   On the other hand, an aluminum foil (thickness: 20 μm) was prepared as a positive electrode current collector. The positive electrode active material slurry C prepared above was applied to one surface of the prepared current collector by the doctor blade method to form a coating film. Subsequently, this coating film was dried at 130 ° C. for 10 minutes to form a positive electrode active material layer C (thickness: 10 μm) on the surface of the current collector.

上記で形成した正極活物質層Cの表面に、上記で調製した正極活物質スラリーBをドクターブレード法により塗布し、塗膜を形成させた。次いでこの塗膜を130℃にて10分間乾燥させて、正極活物質層Cの上層に正極活物質層Bを形成させた。   The positive electrode active material slurry B prepared above was applied to the surface of the positive electrode active material layer C formed above by a doctor blade method to form a coating film. Next, this coating film was dried at 130 ° C. for 10 minutes to form the positive electrode active material layer B on the positive electrode active material layer C.

上記で形成した正極活物質層Bの表面に、上記で調製した正極活物質スラリーAをドクターブレード法により塗布し、塗膜を形成させた。次いでこの塗膜を130℃にて10分間乾燥させて、正極活物質層Bの上層に正極活物質層Aを形成し、正極を完成させた。   The positive electrode active material slurry A prepared above was applied to the surface of the positive electrode active material layer B formed as described above by a doctor blade method to form a coating film. Next, this coating film was dried at 130 ° C. for 10 minutes to form the positive electrode active material layer A on the positive electrode active material layer B, thereby completing the positive electrode.

<負極の作製>
負極活物質であるハードカーボン(平均粒子径:0.7μm、比表面積:15.6m/g)(90g)、およびバインダであるポリフッ化ビニリデン(PVdF)(10g)を混合し、次いでスラリー粘度調整溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を適量添加して、負極活物質スラリーCを調製した。
<Production of negative electrode>
Hard carbon (average particle size: 0.7 μm, specific surface area: 15.6 m 2 / g) (90 g) as a negative electrode active material, and polyvinylidene fluoride (PVdF) (10 g) as a binder are mixed, and then the slurry viscosity An appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a adjusting solvent was added to prepare a negative electrode active material slurry C.

続いて、負極活物質として、ハードカーボン(平均粒子径:1.4μm、比表面積:8.3m/g)を用いたこと以外は、上記の負極活物質スラリーCの調製と同様の手法により、負極活物質スラリーBを調製した。 Subsequently, by the same method as the preparation of the negative electrode active material slurry C described above, except that hard carbon (average particle size: 1.4 μm, specific surface area: 8.3 m 2 / g) was used as the negative electrode active material. A negative electrode active material slurry B was prepared.

さらに、負極活物質として、ハードカーボン(平均粒子径:4.0μm、比表面積:2.9m/g)を用いたこと以外は、上記の負極活物質スラリーCの調製と同様の手法により、負極活物質スラリーAを調製した。 Furthermore, except that hard carbon (average particle size: 4.0 μm, specific surface area: 2.9 m 2 / g) was used as the negative electrode active material, the same procedure as in the preparation of the negative electrode active material slurry C was performed. A negative electrode active material slurry A was prepared.

一方、負極用の集電体として、銅箔(厚さ:20μm)を準備した。準備した集電体の一方の表面に、上記で調製した負極活物質スラリーCをドクターブレード法により塗布し、塗膜を形成させた。次いでこの塗膜を130℃にて10分間乾燥させて、集電体の表面に負極活物質層C(厚さ:10μm)を形成させた。   On the other hand, a copper foil (thickness: 20 μm) was prepared as a current collector for the negative electrode. The negative electrode active material slurry C prepared above was applied to one surface of the prepared current collector by the doctor blade method to form a coating film. Next, this coating film was dried at 130 ° C. for 10 minutes to form a negative electrode active material layer C (thickness: 10 μm) on the surface of the current collector.

上記で形成した負極活物質層Cの表面に、上記で調製した負極活物質スラリーBをドクターブレード法により塗布し、塗膜を形成させた。次いでこの塗膜を130℃にて10分間乾燥させて、負極活物質層Cの上層に負極活物質層Bを形成させた。   The negative electrode active material slurry B prepared above was applied to the surface of the negative electrode active material layer C formed above by a doctor blade method to form a coating film. Next, this coating film was dried at 130 ° C. for 10 minutes to form the negative electrode active material layer B on the negative electrode active material layer C.

上記で形成した負極活物質層Bの表面に、上記で調製した負極活物質スラリーAをドクターブレード法により塗布し、塗膜を形成させた。次いでこの塗膜を130℃にて10分間乾燥させて、負極活物質層Bの上層に正極活物質層Aを形成し、負極を完成させた。   The negative electrode active material slurry A prepared above was applied to the surface of the negative electrode active material layer B formed above by the doctor blade method to form a coating film. Next, this coating film was dried at 130 ° C. for 10 minutes to form the positive electrode active material layer A on the negative electrode active material layer B, thereby completing the negative electrode.

<試験用コインセルの作製>
試験用コインセルの正極および負極として用いるために、上記で作製した正極および負極を、ポンチを用いてそれぞれ15mmφおよび16mmφに打ち抜いた。
<Production of test coin cell>
In order to use as a positive electrode and a negative electrode of a test coin cell, the positive electrode and the negative electrode prepared above were punched to 15 mmφ and 16 mmφ, respectively, using a punch.

さらに、セパレータとしてポリプロピレン微多孔膜(厚さ:15μm)を準備した。また、電解液として、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの等体積混合液にリチウム塩であるLiPFを1Mの濃度に溶解させたものを準備した。 Furthermore, a polypropylene microporous film (thickness: 15 μm) was prepared as a separator. Further, as the electrolytic solution, a LiPF 6 is a lithium salt was prepared which is dissolved in a concentration of 1M in an equal volume mixture of ethylene carbonate and propylene carbonate.

上記で得られた負極、セパレータ、および正極をこの順に積層し、セパレータに電解液を注入した。次いで、負極および正極にそれぞれ電流取り出し用端子を接続し、電流取り出し用端子が外部に露出するように電池要素をアルミニウム製のラミネートフィルム中に入れ、真空に封止して、試験用コインセルを作製した。   The negative electrode, separator, and positive electrode obtained above were laminated in this order, and the electrolyte was injected into the separator. Next, a current extraction terminal is connected to each of the negative electrode and the positive electrode, and the battery element is placed in an aluminum laminate film so that the current extraction terminal is exposed to the outside, and sealed in a vacuum to produce a test coin cell. did.

<実施例2>
正極活物質スラリーC、B、およびAを調製する際に、正極活物質として、LiMn(平均粒子径:1.5μm、比表面積:6.4m/g)、LiMn(平均粒子径:1.4μm、比表面積:3.6m/g)、およびLiMn(平均粒子径:1.2μm、比表面積:2.5m/g)をそれぞれ用い、さらに負極活物質スラリーC、B、およびAを調製する際に、負極活物質として、ハードカーボン(平均粒子径:1.4μm、比表面積:12.6m/g)、ハードカーボン(平均粒子径:1.4μm、比表面積:8.3m/g)、およびハードカーボン(平均粒子径:1.6μm、比表面積:4.5m/g)をそれぞれ用いたこと以外は、上記の実施例1と同様の手法により、試験用コインセルを作製した。
<Example 2>
In preparing the positive electrode active material slurries C, B, and A, LiMn 2 O 4 (average particle diameter: 1.5 μm, specific surface area: 6.4 m 2 / g), LiMn 2 O 4 ( Average particle diameter: 1.4 μm, specific surface area: 3.6 m 2 / g), and LiMn 2 O 4 (average particle diameter: 1.2 μm, specific surface area: 2.5 m 2 / g), respectively, In preparing the material slurries C, B, and A, as the negative electrode active material, hard carbon (average particle size: 1.4 μm, specific surface area: 12.6 m 2 / g), hard carbon (average particle size: 1. 4 μm, specific surface area: 8.3 m 2 / g), and hard carbon (average particle size: 1.6 μm, specific surface area: 4.5 m 2 / g), respectively, except that each was used. Test coin cell It was produced.

<実施例3>
正極活物質スラリーC、A、およびBを調製する際に、正極活物質として、LiMn(平均粒子径:1.4μm、比表面積:6.4m/g)、LiMn(平均粒子径:1.2μm、比表面積:2.5m/g)、および前記の2種のLiMnの等質量混合物をそれぞれ用い、さらに負極活物質スラリーC、A、およびBを調製する際に、負極活物質として、ハードカーボン(平均粒子径:1.4μm、比表面積:12.6m/g)、ハードカーボン(平均粒子径:1.6μm、比表面積:4.5m/g)、および前記の2種のハードカーボンの等質量混合物をそれぞれ用いたこと以外は、上記の実施例1と同様の手法により、試験用コインセルを作製した。
<Example 3>
In preparing the positive electrode active material slurries C, A, and B, LiMn 2 O 4 (average particle diameter: 1.4 μm, specific surface area: 6.4 m 2 / g), LiMn 2 O 4 ( Average particle diameter: 1.2 μm, specific surface area: 2.5 m 2 / g), and an equal mass mixture of the above-mentioned two kinds of LiMn 2 O 4 , respectively, and further preparing negative electrode active material slurries C, A, and B when, as a negative electrode active material, hard carbon (average particle diameter: 1.4 [mu] m, a specific surface area: 12.6m 2 / g), hard carbon (average particle diameter: 1.6 [mu] m, a specific surface area: 4.5 m 2 / A test coin cell was prepared in the same manner as in Example 1 except that g) and the above-mentioned two kinds of hard carbon equimolar mixtures were used.

<比較例1>
正極活物質スラリーC、B、およびAを調製する際に、正極活物質として、いずれもLiMn(平均粒子径:1.4μm、比表面積:3.6m/g)を用い、さらに負極活物質スラリーC、B、およびAを調製する際に、負極活物質として、いずれもハードカーボン(平均粒子径:1.4μm、比表面積:8.3m/g)を用いたこと以外は、上記の実施例1と同様の手法により、試験用コインセルを作製した。
<Comparative Example 1>
When preparing the positive electrode active material slurries C, B, and A, LiMn 2 O 4 (average particle size: 1.4 μm, specific surface area: 3.6 m 2 / g) was used as the positive electrode active material, When preparing the negative electrode active material slurries C, B, and A, except that hard carbon (average particle size: 1.4 μm, specific surface area: 8.3 m 2 / g) was used as the negative electrode active material. A test coin cell was produced in the same manner as in Example 1 above.

<試験用コインセルの電池特性の評価>
上記の各実施例および比較例について、それぞれ5個ずつ同一の試験用コインセルを作製し、それぞれの試験用コインセルに対して、2.5〜4.2Vの電圧で10C定電流サイクル試験を行い、初回放電時の放電容量、並びに、充放電サイクル1回経過後、100回経過後、200回経過後、および500回経過後の放電容量を測定し、5個の試験用コインセルの平均値として、容量維持率を算出した。その結果を下記の表1に示す。
<Evaluation of battery characteristics of test coin cell>
For each of the above examples and comparative examples, five identical test coin cells were prepared, and a 10C constant current cycle test was performed on each test coin cell at a voltage of 2.5 to 4.2 V. The discharge capacity at the time of the first discharge, as well as the discharge capacity after 1 charge / discharge cycle, after 100 times, after 200 times, and after 500 times are measured, and the average value of the five test coin cells is as follows: The capacity maintenance rate was calculated. The results are shown in Table 1 below.

Figure 2006210003
Figure 2006210003

各実施例と比較例との比較から、活物質の比表面積を、活物質層の表面側から集電体側に向かって増加させることにより、充放電サイクル経過後の電池の容量が高い値に維持されることがわかる。これは、活物質層の厚さ方向に沿って生じる反応ムラが緩和されることによるものと推測される。   From the comparison between each example and the comparative example, by increasing the specific surface area of the active material from the surface side of the active material layer toward the current collector side, the battery capacity after the charge / discharge cycle has been maintained at a high value. You can see that This is presumed to be due to the mitigation of the reaction unevenness that occurs along the thickness direction of the active material layer.

従って、本発明の電極は、電池の耐久性の向上に有効に寄与しうる。   Therefore, the electrode of the present invention can effectively contribute to the improvement of battery durability.

本発明の電池用電極の一実施形態(第1実施形態)を示す概略図である。It is the schematic which shows one Embodiment (1st Embodiment) of the electrode for batteries of this invention. 本発明の電池用電極の他の実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows other embodiment of the battery electrode of this invention. 本発明の電池用電極のさらに他の実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows other embodiment of the battery electrode of this invention. 本発明の電池用電極のさらに他の実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows other embodiment of the battery electrode of this invention. 本発明の電池用電極のさらに他の実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows other embodiment of the battery electrode of this invention. 第2実施形態のバイポーラ電池の好ましい一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows preferable one Embodiment of the bipolar battery of 2nd Embodiment. 第3実施形態の組電池を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the assembled battery of 3rd Embodiment. 第3実施形態の組電池を搭載する第4実施形態の自動車の概略図である。It is the schematic of the motor vehicle of 4th Embodiment carrying the assembled battery of 3rd Embodiment. バイポーラ型でないリチウムイオン二次電池の概要を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline | summary of the lithium ion secondary battery which is not a bipolar type.

符号の説明Explanation of symbols

1 バイポーラ電極、
10 バイポーラ電池、
11 集電体、
13 正極活物質層、
13A、13B、13C、13A’、13B’、13C’、13A”、13B”、13C” 正極活物質層を構成する層、
13a、13b、13c、13a’、13b’、13c’、13a”、13b”、13c” 正極活物質、
15 負極活物質層、
15A、15B、15C、15A’、15B’、15C’、15A”、15B”、15C” 負極活物質層を構成する層、
15a、15b、15c、15a’、15b’、15c’、15a”、15b”、15c” 負極活物質、
17 電解質層、
19 単電池層、
21 電池要素、
25 正極タブ、
27 負極タブ、
29 ラミネートシート、
31 絶縁層、
33 正極集電体、
35 負極集電体、
40 組電池、
50 自動車、
60 バイポーラ型でないリチウムイオン二次電池。
1 Bipolar electrode,
10 Bipolar battery,
11 Current collector,
13 positive electrode active material layer,
13A, 13B, 13C, 13A ′, 13B ′, 13C ′, 13A ″, 13B ″, 13C ″ layers constituting the positive electrode active material layer,
13a, 13b, 13c, 13a ′, 13b ′, 13c ′, 13a ″, 13b ″, 13c ″ positive electrode active material,
15 negative electrode active material layer,
15A, 15B, 15C, 15A ′, 15B ′, 15C ′, 15A ″, 15B ″, 15C ″ layers constituting the negative electrode active material layer,
15a, 15b, 15c, 15a ′, 15b ′, 15c ′, 15a ″, 15b ″, 15c ″ negative electrode active material,
17 electrolyte layer,
19 cell layer,
21 battery elements,
25 positive electrode tab,
27 negative electrode tab,
29 Laminate sheet,
31 insulating layer,
33 positive electrode current collector,
35 negative electrode current collector,
40 battery packs,
50 cars,
60 Lithium ion secondary battery that is not bipolar.

Claims (11)

集電体と、前記集電体の表面に形成された、活物質を含む活物質層と、を有する電池用電極であって、
前記活物質の比表面積が、前記活物質層の表面側から前記集電体側に向かって増加することを特徴とする、電池用電極。
A battery electrode having a current collector and an active material layer containing an active material formed on a surface of the current collector,
The battery electrode, wherein a specific surface area of the active material increases from a surface side of the active material layer toward the current collector side.
前記活物質層が、
第1の活物質を含む第1の活物質層と、
前記第1の活物質層よりも前記集電体側に配置された、前記第1の活物質よりも比表面積の大きい第2の活物質を含む第2の活物質層と、
が積層されてなる構成を有する、請求項1に記載の電池用電極。
The active material layer is
A first active material layer containing a first active material;
A second active material layer including a second active material having a specific surface area larger than that of the first active material, disposed closer to the current collector than the first active material layer;
The battery electrode according to claim 1, which has a configuration in which are stacked.
前記第2の活物質の平均粒子径が前記第1の活物質の平均粒子径よりも小さい、請求項2に記載の電池用電極。   The battery electrode according to claim 2, wherein an average particle diameter of the second active material is smaller than an average particle diameter of the first active material. 正極、電解質層、および負極がこの順に積層されてなる少なくとも1つの単電池層を有する電池であって、
前記正極または前記負極の少なくとも一方が、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電池用電極である、電池。
A battery having at least one single cell layer in which a positive electrode, an electrolyte layer, and a negative electrode are laminated in this order,
The battery whose at least one of the said positive electrode or the said negative electrode is a battery electrode of any one of Claims 1-3.
非水電解質電池である、請求項4に記載の電池。   The battery according to claim 4, which is a nonaqueous electrolyte battery. バイポーラ型リチウムイオン二次電池である、請求項4または5に記載の電池。   The battery according to claim 4 or 5, which is a bipolar lithium ion secondary battery. 請求項4〜6のいずれか1項に記載の電池を用いた組電池。   The assembled battery using the battery of any one of Claims 4-6. 請求項4〜6のいずれか1項に記載の電池、または請求項7に記載の組電池を搭載する車両。   A vehicle on which the battery according to any one of claims 4 to 6 or the assembled battery according to claim 7 is mounted. 第1の活物質を含む第1の活物質スラリーを調製する工程と、
前記第1の活物質よりも比表面積の大きい第2の活物質を含む第2の活物質スラリーを調製する工程と、
前記第2の活物質スラリーが前記集電体側に塗布されるように、前記第1の活物質スラリーおよび前記第2の活物質スラリーを集電体の表面に塗布することにより、塗膜を形成する工程と、
を有する、電池用電極の製造方法。
Preparing a first active material slurry containing a first active material;
Preparing a second active material slurry containing a second active material having a specific surface area larger than that of the first active material;
A coating film is formed by applying the first active material slurry and the second active material slurry to the surface of the current collector so that the second active material slurry is applied to the current collector side. And a process of
The manufacturing method of the electrode for batteries which has these.
前記第2の活物質の平均粒子径が前記第1の活物質の平均粒子径よりも小さい、請求項9に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 9, wherein an average particle diameter of the second active material is smaller than an average particle diameter of the first active material. 前記塗膜の形成がインクジェット方式を用いて行われる、請求項9または10に記載の製造方法。   The manufacturing method of Claim 9 or 10 with which the formation of the said coating film is performed using an inkjet system.
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