JP2004221064A - Electrochemical element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently provide an electrochemical element having a simple structure, high reliability, and a high electrical capacitance. <P>SOLUTION: This electrochemical element is a secondary battery having a group of electrodes 10 composed of (a) at least one first electrode 15a, (b) at least one second electrode 15b, and (c) a separator 16 intervening between the first electrode and the second electrode. The first electrode (a) is composed of a fist collector sheet 13a having a conductive part and an insulating part and at least one first electrode mix layer 14a carried by the sheet, and the second electrode (b) is composed of a second collector sheet 13b having a conductive part and an insulating part and at least one second electrode mix layer 14b carried by the sheet. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電気化学素子に関し、特にリチウムイオン二次電池などの高エネルギー密度を有する二次電池の極板群の改良に関する。   The present invention relates to an electrochemical device, and more particularly to an improvement in an electrode group of a secondary battery having a high energy density such as a lithium ion secondary battery.

電子・電気機器の小型化・軽量化に伴い、二次電池に対する小型化・軽量化への要望が強まってきている。一方、現行の二次電池は、内部構造が複雑であり、一定容積あたりの製品が有する電気容量を向上させるには限界がある。また、複雑な構造が、電池の信頼性の向上を妨げている面もある。例えば、電極に接続された集電タブまたは集電リードが、電極面における均一な電極反応を妨げる場合がある。また、万一、リードの切断面に通常よりも大きな金属バリが生じた場合には、内部短絡の発生が懸念される。   With the miniaturization and weight reduction of electronic and electric devices, demands for miniaturization and weight reduction of secondary batteries are increasing. On the other hand, the current secondary battery has a complicated internal structure, and there is a limit to improving the electric capacity of a product per fixed volume. In addition, the complicated structure hinders the improvement of battery reliability. For example, a current collecting tab or a current collecting lead connected to the electrode may prevent a uniform electrode reaction on the electrode surface. Also, if metal burrs larger than usual occur on the cut surface of the lead, there is a concern that an internal short circuit may occur.

二次電池は、正極、負極およびセパレータからなる極板群を有し、極板群には、積層型と捲回型がある。積層型の極板群は、正極と負極とをセパレータを介して交互に積層して得られる。また、捲回型の極板群は、長尺の正極と負極とをセパレータを介して捲回して得られる。これらの極板群は、通常、正極と負極の端部が面一に配列した側面を有する。このような側面から短絡を起こさずに電気を取り出すには、集電タブや集電リードが必要となる。   The secondary battery has an electrode group including a positive electrode, a negative electrode, and a separator. The electrode group includes a stacked type and a wound type. A stacked electrode plate group is obtained by alternately stacking a positive electrode and a negative electrode via a separator. Further, the wound electrode group is obtained by winding a long positive electrode and a negative electrode via a separator. These electrode plates usually have side surfaces on which the ends of the positive electrode and the negative electrode are arranged flush. In order to extract electricity from such a side without causing a short circuit, a current collecting tab and a current collecting lead are required.

そこで、電池の内部構造を簡略化する観点から、極板群の側面の1つから正極を突出させ、前記側面とは逆側の側面から負極を突出させ、集電タブや集電リードを介さずに、各側面から直接電気を取り出すことが提案されている。例えば、積層型の極板群を有する電池では、突出させた同一極性の極板を、所定の金属部材を用いて一体接合する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、捲回型の極板群を有する電池では、突出させた同一極性の極板の芯材と板状の集電板とを接合する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2001−126707号公報 特開2000−294222号公報
Therefore, from the viewpoint of simplifying the internal structure of the battery, the positive electrode protrudes from one of the side surfaces of the electrode plate group, and the negative electrode protrudes from the side surface opposite to the side surface. Instead, it is proposed to extract electricity directly from each side. For example, in a battery having a stacked electrode plate group, a technique has been proposed in which protruded electrode plates of the same polarity are integrally joined using a predetermined metal member (for example, see Patent Document 1). Further, in a battery having a wound electrode group, a technique has been proposed in which a protruding electrode material having the same polarity is joined to a plate-shaped current collector plate (for example, see Patent Document 2). .
JP 2001-126707 A JP 2000-294222 A

しかし、極板群の側面の1つから正極を突出させ、前記側面とは逆側の側面から負極を突出させる場合、1つずつ極板群を作製しなければならず、極板群の製造工程が複雑になる。すなわち、複数の極板群を同時に作製することができないという問題がある。   However, in the case where the positive electrode protrudes from one of the side surfaces of the electrode group and the negative electrode protrudes from the side surface opposite to the side surface, the electrode groups must be manufactured one by one. The process becomes complicated. That is, there is a problem that a plurality of electrode plate groups cannot be simultaneously manufactured.

本発明は、(a)少なくとも1つの第1電極、(b)少なくとも1つの第2電極、および(c)第1電極と第2電極との間に介在するセパレータからなる極板群を有する電気化学素子であって、前記第1電極(a)は、導電部と絶縁部とを有する第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、前記第2電極(b)は、導電部と絶縁部とを有する第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなる電気化学素子に関する。   The present invention relates to an electric power having an electrode group including (a) at least one first electrode, (b) at least one second electrode, and (c) a separator interposed between the first electrode and the second electrode. A chemical element, wherein the first electrode (a) comprises a first current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion, and at least one first electrode mixture layer carried on the first current collector sheet; The electrode (b) relates to an electrochemical device comprising a second current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion and at least one second electrode mixture layer carried on the second current collector sheet.

前記第1集電体シートの導電部は前記極板群の第1側面において第1端子と接続され、前記第2集電体シートの導電部は前記極板群の第2側面において第2端子と接続され、前記第1集電体シートの絶縁部が前記第2側面に配され、前記第2集電体シートの絶縁部が前記第1側面に配されていることが好ましい。
前記第1側面および前記第2側面以外の前記極板群の側面にも、前記第1集電体シートの絶縁部および前記第2集電体シートの絶縁部が配されていてもよい。
The conductive portion of the first current collector sheet is connected to a first terminal on a first side surface of the electrode plate group, and the conductive portion of the second current collector sheet is a second terminal on a second side surface of the electrode plate group. Preferably, the insulating portion of the first current collector sheet is provided on the second side surface, and the insulating portion of the second current collector sheet is provided on the first side surface.
An insulating portion of the first current collector sheet and an insulating portion of the second current collector sheet may be arranged on the side surfaces of the electrode plate group other than the first side surface and the second side surface.

すなわち、前記極板群は、前記第1側面および前記第2側面以外に、前記第1集電体シートの絶縁部および/または前記第2集電体シートの絶縁部が配されている側面を有することができる。
前記第1側面と前記第2側面とは、互いに前記極板群の反対側に位置することが好ましい。
That is, the electrode group includes a side surface on which the insulating portion of the first current collector sheet and / or the insulating portion of the second current collector sheet are arranged, in addition to the first side surface and the second side surface. Can have.
It is preferable that the first side surface and the second side surface are located on opposite sides of the electrode plate group.

前記第1側面には、前記第1端子と前記第2電極とを絶縁するための第1絶縁材料部を設けることができる。また、前記第2側面には、前記第2端子と前記第1電極とを絶縁するための第2絶縁材料部を設けることができる。   A first insulating material portion for insulating the first terminal and the second electrode may be provided on the first side surface. Further, a second insulating material portion for insulating the second terminal and the first electrode can be provided on the second side surface.

本発明は、また、第1電極と第2電極とをセパレータを介して捲回した捲回型極板群を有する電気化学素子であって、前記第1電極は、導電部と絶縁部とを有する第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、前記第2電極は、導電部と絶縁部とを有する第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなり、前記第1集電体シートの導電部が前記極板群の第1底面において第1端子と接続され、前記第2集電体シートの導電部が前記極板群の第2底面において第2端子と接続され、前記第1集電体シートの絶縁部が前記第2底面に配され、前記第2集電体シートの絶縁部が前記第1底面に配されている電気化学素子に関する。   The present invention is also an electrochemical device having a wound electrode plate group in which a first electrode and a second electrode are wound with a separator interposed therebetween, wherein the first electrode includes a conductive portion and an insulating portion. Comprising a first current collector sheet having at least one first electrode mixture layer supported thereon, wherein the second electrode has a second current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion and is supported by the second current collector sheet. And a conductive portion of the first current collector sheet is connected to a first terminal on a first bottom surface of the electrode plate group, and a conductive portion of the second current collector sheet is formed. Is connected to a second terminal on a second bottom surface of the electrode plate group, an insulating portion of the first current collector sheet is arranged on the second bottom surface, and an insulating portion of the second current collector sheet is connected to the first terminal. The present invention relates to an electrochemical device arranged on a bottom surface.

本発明は、また、第1電極と第2電極とをセパレータを介して捲回した捲回型極板群を有する電気化学素子であって、前記第1電極は、導電部と絶縁部とを有する第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、前記第2電極は、導電部と絶縁部とを有する第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなり、前記第1集電体シートの導電部が前記極板群の第1底面において第1端子と接続され、前記第2集電体シートの導電部が前記極板群の第2底面において第2端子と接続され、前記第1集電体シートの絶縁部が前記第2底面に配され、前記第2集電体シートの絶縁部が前記第1底面に配され、前記第1底面には、前記第1端子と前記第2電極とを絶縁するための第1絶縁材料部が設けられており、前記第2底面には、前記第2端子と前記第1電極とを絶縁するための第2絶縁材料部が設けられている電気化学素子に関する。   The present invention is also an electrochemical device having a wound electrode plate group in which a first electrode and a second electrode are wound with a separator interposed therebetween, wherein the first electrode includes a conductive portion and an insulating portion. Comprising a first current collector sheet having at least one first electrode mixture layer supported thereon, wherein the second electrode has a second current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion and is supported by the second current collector sheet. And a conductive portion of the first current collector sheet is connected to a first terminal on a first bottom surface of the electrode plate group, and a conductive portion of the second current collector sheet is formed. Is connected to a second terminal on a second bottom surface of the electrode plate group, an insulating portion of the first current collector sheet is arranged on the second bottom surface, and an insulating portion of the second current collector sheet is connected to the first terminal. A first bottom surface for insulating the first terminal and the second electrode from each other; And an insulating material part is provided, wherein the second bottom surface, an electrochemical device in which the second insulating material portion for insulating the first electrode and the second terminal is provided.

本発明は、また、複数の第1電極と複数の第2電極とをセパレータを介して交互に積層した極板群を有する電気化学素子であって、前記複数の第1電極は、それぞれ導電部と絶縁部とを有する第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、前記複数の第2電極は、それぞれ導電部と絶縁部とを有する第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなり、前記第1集電体シートの導電部が前記極板群の第1側面において第1端子と接続され、前記第2集電体シートの導電部が前記極板群の第2側面において第2端子と接続され、前記第1集電体シートの絶縁部が前記第2側面に配され、前記第2集電体シートの絶縁部が前記第1側面に配されている電気化学素子に関する。   The present invention is also an electrochemical device having an electrode group in which a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes are alternately stacked with a separator interposed therebetween, wherein the plurality of first electrodes are each a conductive part. A first current collector sheet having at least one first electrode mixture layer supported on the first current collector sheet, and a plurality of second electrodes each having a conductive portion and an insulating portion. An electrical conductor sheet and at least one second electrode mixture layer carried on the electrical conductor sheet, wherein a conductive portion of the first current collector sheet is connected to a first terminal on a first side surface of the electrode plate group; A conductive portion of the second current collector sheet is connected to a second terminal on a second side surface of the electrode group; an insulating portion of the first current collector sheet is disposed on the second side surface; The present invention relates to an electrochemical device in which an insulating portion of a sheet is disposed on the first side surface.

本発明は、また、複数の第1電極と複数の第2電極とをセパレータを介して交互に積層した極板群を有する電気化学素子であって、前記複数の第1電極は、それぞれ導電部と絶縁部とを有する第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、前記複数の第2電極は、それぞれ導電部と絶縁部とを有する第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなり、前記第1集電体シートの導電部が前記極板群の第1側面において第1端子と接続され、前記第2集電体シートの導電部が前記極板群の第2側面において第2端子と接続され、前記第1集電体シートの絶縁部が前記第2側面に配され、前記第2集電体シートの絶縁部が前記第1側面に配され、前記第1側面には、前記第1端子と前記第2電極とを絶縁するための第1絶縁材料部が設けられており、前記第2側面には、前記第2端子と前記第1電極とを絶縁するための第2絶縁材料部が設けられている電気化学素子に関する。   The present invention is also an electrochemical device having an electrode group in which a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes are alternately stacked with a separator interposed therebetween, wherein the plurality of first electrodes are each a conductive part. A first current collector sheet having at least one first electrode mixture layer supported on the first current collector sheet, and a plurality of second electrodes each having a conductive portion and an insulating portion. An electrical conductor sheet and at least one second electrode mixture layer carried on the electrical conductor sheet, wherein a conductive portion of the first current collector sheet is connected to a first terminal on a first side surface of the electrode plate group; A conductive portion of the second current collector sheet is connected to a second terminal on a second side surface of the electrode group; an insulating portion of the first current collector sheet is disposed on the second side surface; An insulating portion of the sheet is disposed on the first side surface, and the first side surface has the A first insulating material portion for insulating the terminal from the second electrode is provided, and a second insulating material portion for insulating the second terminal from the first electrode is provided on the second side surface. The present invention relates to an electrochemical device provided with:

本発明は、また、複数の第1電極と複数の第2電極とをセパレータを介して交互に積層した極板群を有する電気化学素子であって、前記複数の第1電極は、それぞれ導電部と絶縁部とを有する第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、前記複数の第2電極は、それぞれ導電部と絶縁部とを有する第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなり、前記第1集電体シートの導電部が前記極板群の第1側面において第1端子と接続され、前記第2集電体シートの導電部が前記極板群の第2側面において第2端子と接続され、前記第1集電体シートの絶縁部が前記極板群の前記第1側面以外の全側面に配され、前記第2集電体シートの絶縁部が前記極板群の前記第2側面以外の全側面に配されている電気化学素子に関する。   The present invention is also an electrochemical device having an electrode group in which a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes are alternately stacked with a separator interposed therebetween, wherein the plurality of first electrodes are each a conductive part. A first current collector sheet having at least one first electrode mixture layer supported on the first current collector sheet, and a plurality of second electrodes each having a conductive portion and an insulating portion. An electrical conductor sheet and at least one second electrode mixture layer carried on the electrical conductor sheet, wherein a conductive portion of the first current collector sheet is connected to a first terminal on a first side surface of the electrode plate group; (2) The conductive portion of the current collector sheet is connected to the second terminal on the second side surface of the electrode plate group, and the insulating portion of the first current collector sheet is provided on all side surfaces other than the first side surface of the electrode plate group. An insulating portion of the second current collector sheet is disposed on the second side of the electrode plate group. An electrochemical element which is arranged on all sides except.

本発明は、また、複数の第1電極と複数の第2電極とをセパレータを介して交互に積層した極板群を有する電気化学素子であって、前記複数の第1電極は、それぞれ導電部と絶縁部とを有する第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、前記複数の第2電極は、それぞれ導電部と絶縁部とを有する第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなり、前記第1集電体シートの導電部が前記極板群の第1側面において第1端子と接続され、前記第2集電体シートの導電部が前記極板群の第2側面において第2端子と接続され、前記第1集電体シートの絶縁部が前記極板群の前記第1側面以外の全側面に配され、前記第2集電体シートの絶縁部が前記極板群の前記第2側面以外の全側面に配され、前記第1側面には、前記第1端子と前記第2電極とを絶縁するための第1絶縁材料部が設けられており、前記第2側面には、前記第2端子と前記第1電極とを絶縁するための第2絶縁材料部が設けられている電気化学素子に関する。   The present invention is also an electrochemical device having an electrode group in which a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes are alternately stacked with a separator interposed therebetween, wherein the plurality of first electrodes are each a conductive part. A first current collector sheet having at least one first electrode mixture layer supported on the first current collector sheet, and a plurality of second electrodes each having a conductive portion and an insulating portion. An electrical conductor sheet and at least one second electrode mixture layer carried on the electrical conductor sheet, wherein a conductive portion of the first current collector sheet is connected to a first terminal on a first side surface of the electrode plate group; (2) The conductive portion of the current collector sheet is connected to the second terminal on the second side surface of the electrode plate group, and the insulating portion of the first current collector sheet is provided on all side surfaces other than the first side surface of the electrode plate group. An insulating portion of the second current collector sheet is disposed on the second side of the electrode plate group. The first side surface is provided with a first insulating material portion for insulating the first terminal from the second electrode, and the second side surface includes the first insulating material portion. The present invention relates to an electrochemical device provided with a second insulating material portion for insulating two terminals and the first electrode.

前記第1集電体シートおよび前記第2集電体シートは、それぞれ樹脂シートおよびその表面に設けられた導電層からなることが好ましい。また、前記第1集電体シートおよび前記第2集電体シートの絶縁部は、それぞれの樹脂シートの一端部からなり、前記第1集電体シートおよび前記第2集電体シートの導電部は、それぞれの導電層からなることが好ましい。   It is preferable that the first current collector sheet and the second current collector sheet each include a resin sheet and a conductive layer provided on the surface thereof. In addition, the insulating portions of the first current collector sheet and the second current collector sheet each include one end of a resin sheet, and the conductive portions of the first current collector sheet and the second current collector sheet. Is preferably composed of respective conductive layers.

前記第1端子および前記第2端子は、例えば、前記第1側面および前記第2側面にそれぞれ金属被膜を配することにより設けることができる。前記第1集電体シートの絶縁部は、前記第2端子に固定することが可能であり、前記第2集電体シートの絶縁部は、前記第1端子に固定することが可能である。   The first terminal and the second terminal can be provided by, for example, disposing a metal coating on the first side surface and the second side surface, respectively. The insulating part of the first current collector sheet can be fixed to the second terminal, and the insulating part of the second current collector sheet can be fixed to the first terminal.

本発明によれば、正極端子や負極端子の構造が簡略であり、集電タブや集電リードを用いる必要はない。従って、小型で、構造が簡略であり、信頼性が高く、高い電気容量を有する電気化学素子を提供することができる。また、本発明によれば、同時に複数の電気化学素子を効率的に製造することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the structure of a positive electrode terminal and a negative electrode terminal is simple, and it is not necessary to use a current collection tab or a current collection lead. Therefore, it is possible to provide an electrochemical device having a small size, a simple structure, high reliability, and high electric capacity. Further, according to the present invention, a plurality of electrochemical devices can be efficiently manufactured at the same time.

図1に、本発明に係る積層型極板群の一例の縦断面図を示す。この極板群10は、交互に積層された複数の第1電極15aと複数の第2電極15bからなり、第1電極15aと第2電極15bとの間には、セパレータ16が介在している。   FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of an example of a laminated electrode group according to the present invention. The electrode plate group 10 includes a plurality of first electrodes 15a and a plurality of second electrodes 15b that are alternately stacked, and a separator 16 is interposed between the first electrodes 15a and the second electrodes 15b. .

第1電極15aは、第1集電体シート13aおよび2つの第1電極合剤層14aからなり、第1集電体シート13aは、樹脂シート11aおよびその両面に設けられた所定の形状パターンを有する導電層12aからなる。すなわち、第1集電体シート13aは、導電層の形状パターンに応じて、導電部と絶縁部とを有する。   The first electrode 15a includes a first current collector sheet 13a and two first electrode mixture layers 14a. The first current collector sheet 13a has a predetermined shape pattern provided on the resin sheet 11a and both surfaces thereof. Of the conductive layer 12a. That is, the first current collector sheet 13a has a conductive portion and an insulating portion according to the shape pattern of the conductive layer.

図1においては、樹脂シートの一端部11xを除く全面もしくは端部11xと図1の紙面裏表に位置する端部を除く全面に導電層が設けられている。導電層の上には、第1電極合剤層が設けられている。図1の第1集電体シートにおいては、導電層を有さない樹脂シートの端部11xもしくは端部11xと図1の紙面裏表に位置する端部が絶縁部として機能する。端部11xの反対側に位置する導電層の端部12xには、導電層の露出部が残されている。   In FIG. 1, the conductive layer is provided on the entire surface except for one end 11x of the resin sheet or on the entire surface except for the end 11x and the end located on the front and back of FIG. The first electrode mixture layer is provided on the conductive layer. In the first current collector sheet of FIG. 1, the end 11x or the end 11x of the resin sheet having no conductive layer and the end located on the front and back of FIG. 1 function as an insulating portion. An exposed portion of the conductive layer is left at an end 12x of the conductive layer located on the opposite side of the end 11x.

樹脂シートの厚さは、例えば0.5〜500μmであることが好ましい。また、導電層の厚さは、0.01〜100μmであることが好ましい。第1電極合剤層の厚さは、特に限定されないが、例えば1〜1000μmであることが好ましい。   The thickness of the resin sheet is preferably, for example, 0.5 to 500 μm. Further, the thickness of the conductive layer is preferably 0.01 to 100 μm. The thickness of the first electrode mixture layer is not particularly limited, but is preferably, for example, 1 to 1000 μm.

樹脂シートとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのオレフィン系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリアリレートなどのエステル系ポリマー、ポリフェニレンサルファィドなどのチオエーテル系ポリマー、ポリスチレンなどの芳香族ビニル系ポリマー、ポリイミド、アラミド樹脂などの窒素含有ポリマー、ポリ4フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素ポリマーなどを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせたコポリマー、ポリマーアロイ、ポリマーブレンドなどを用いてもよい。   Examples of the resin sheet include olefin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, and polymethylpentene; ester-based polymers such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycyclohexylene dimethylene terephthalate, and polyarylate; and thioether-based polymers such as polyphenylene sulfide. Polymers, aromatic vinyl polymers such as polystyrene, nitrogen-containing polymers such as polyimide and aramid resin, and fluoropolymers such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride can be used. These may be used alone, or a copolymer, a polymer alloy, a polymer blend or the like in which two or more kinds are combined may be used.

平坦な表面を有する通常の樹脂シートを用いてもよく、穿孔体、ラス体、多孔質体、ネット、発泡体、織布、不織布などを用いてもよい。また、表面に凹凸を有する樹脂シートを用いることもできる。   A normal resin sheet having a flat surface may be used, or a perforated body, lath body, porous body, net, foam, woven fabric, nonwoven fabric, or the like may be used. Alternatively, a resin sheet having irregularities on the surface can be used.

導電層には、構成された電池において化学変化を起こさない電子伝導体を特に限定なく用いることができる。なお、第1電極が正極である場合には、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、炭素などを用いることができ、特に、アルミニウム、アルミニウム合金などが好ましい。また、第1電極が負極である場合には、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銅合金、チタンなどを用いることができ、特に、銅、銅合金などが好ましい。   For the conductive layer, an electronic conductor that does not cause a chemical change in the configured battery can be used without particular limitation. When the first electrode is a positive electrode, for example, stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, titanium, carbon, or the like can be used, and particularly, aluminum, an aluminum alloy, or the like is preferable. When the first electrode is a negative electrode, for example, stainless steel, nickel, copper, a copper alloy, titanium, or the like can be used, and particularly, copper, a copper alloy, or the like is preferable.

導電層を形成する方法は、特に限定されないが、例えば導電性材料を樹脂シートに蒸着させることに形成することができる。その際、所定の形状パターンの蒸着膜が形成されるように、樹脂シートに所定形状の開口部を有するマスクを被せてから蒸着を行うことが好ましい。   The method for forming the conductive layer is not particularly limited. For example, the conductive layer can be formed by depositing a conductive material on a resin sheet. At that time, it is preferable to perform the vapor deposition after covering the resin sheet with a mask having an opening of a predetermined shape so that a vapor deposition film having a predetermined shape pattern is formed.

図1の極板群には、2種類の第2電極15b、15b’が含まれている。2つの第1電極15aで挟持されている内部の第2電極15bは、極板群における配置が逆であること以外、第1電極15aと同様の構造を有する。すなわち、内部の第2電極15bは、第2集電体シート13bおよび2つの第2電極合剤層14bからなり、第2集電体シート13bは、樹脂シート11bおよびその両面に設けられた所定の形状パターンを有する導電層12bからなる。第2集電体シートは、導電層の形状パターンに応じた導電部と絶縁部とを有する。   The electrode group of FIG. 1 includes two types of second electrodes 15b and 15b '. The inner second electrode 15b sandwiched between the two first electrodes 15a has the same structure as the first electrode 15a, except that the arrangement in the electrode group is reversed. That is, the inner second electrode 15b is composed of the second current collector sheet 13b and the two second electrode mixture layers 14b, and the second current collector sheet 13b is formed of the resin sheet 11b and the predetermined surfaces provided on both surfaces thereof. Of the conductive layer 12b having the following shape pattern. The second current collector sheet has a conductive part and an insulating part according to the shape pattern of the conductive layer.

図1の第2集電体シートにおいては、導電層を有さない樹脂シートの端部11yもしくは端部11yと図1の紙面裏表に位置する端部が絶縁部として機能する。端部11yの反対側に位置する導電層の端部12yには、導電層の露出部が残されている。   In the second current collector sheet of FIG. 1, the end 11y of the resin sheet having no conductive layer or the end 11y and the end located on the front and back of FIG. 1 function as an insulating portion. An exposed portion of the conductive layer is left at an end 12y of the conductive layer located on the opposite side of the end 11y.

一方、最外部の2つの第2電極15b’は、樹脂シート11bの両面ではなく、片面に導電層12bと第2電極合剤層14bが設けられていること以外、内部の第2電極と同様の構造を有する。   On the other hand, the outermost two second electrodes 15b 'are the same as the inner second electrodes except that the conductive layer 12b and the second electrode mixture layer 14b are provided on one surface, not on both surfaces of the resin sheet 11b. It has the structure of

第1集電体シートの導電層の露出部は、前記極板群の第1側面、すなわち図1左側に配されており、その反対側の絶縁部は、前記極板群の第2側面、すなわち図1右側に配されている。図1では、第1側面と前記第2側面とが、互いに前記極板群の反対側に位置しているが、第1側面と前記第2側面の配置は、これに限定されるわけではない。一方、第2集電体シートの導電層の露出部は、前記極板群の第1側面に配されており、その反対側の絶縁部は、前記極板群の第2側面に配されている。   The exposed portion of the conductive layer of the first current collector sheet is disposed on the first side surface of the electrode plate group, that is, on the left side of FIG. 1. That is, they are arranged on the right side of FIG. In FIG. 1, the first side surface and the second side surface are located on opposite sides of the electrode plate group, but the arrangement of the first side surface and the second side surface is not limited to this. . On the other hand, the exposed portion of the conductive layer of the second current collector sheet is disposed on the first side surface of the electrode plate group, and the insulating portion on the opposite side is disposed on the second side surface of the electrode plate group. I have.

すなわち、図1では、同様の構造を有する第1電極と第2電極とが、互いに逆向きに配置されている。従って、第1集電体シートの導電層の露出部は、第2集電体シートの絶縁部と隣接し、第2集電体シートの導電層の露出部は、第1集電体シートの絶縁部と隣接している。このような配置であれば、第1電極と第2電極との短絡を防止することが容易である。また、複数の第1集電体シートまたは第2集電体シートの導電層の露出部を互いに接続し、並列接続の高容量電池を得ることも容易である。ただし、短絡を確実に防止する観点からは、幅0.001mm以上、好ましくは0.1mm以上の絶縁部を電極に設けることが好ましい。   That is, in FIG. 1, the first electrode and the second electrode having the same structure are arranged in opposite directions. Therefore, the exposed portion of the conductive layer of the first current collector sheet is adjacent to the insulating portion of the second current collector sheet, and the exposed portion of the conductive layer of the second current collector sheet is formed of the first current collector sheet. Adjacent to the insulation. With such an arrangement, it is easy to prevent a short circuit between the first electrode and the second electrode. In addition, it is easy to connect the exposed portions of the conductive layers of the plurality of first current collector sheets or the second current collector sheets to each other and obtain a high-capacity battery connected in parallel. However, from the viewpoint of reliably preventing a short circuit, it is preferable to provide the electrode with an insulating portion having a width of 0.001 mm or more, preferably 0.1 mm or more.

複数の第1集電体シートおよび第2集電体シートの導電層の露出部は、それぞれどのような方法で接続してもよい。例えば、図1に示すように、導電性材料で第1側面と第2側面を被覆する方法を好ましく用いることができる。導電性材料の被膜の厚さは、例えば0.01〜1mm程度で十分である。この場合、導電性材料と導電層の露出部とを接続すると同時に、導電性材料を第1端子17aまたは第2端子17bとして用いることができる。良好な集電状態を得るためには、導電層の露出部と導電性材料との接触面積が大きい方が好ましく、導電層の露出部が導電性材料の被膜の内部に0.001〜1mmの深さまで食い込んでいることが好ましい。   The exposed portions of the conductive layers of the plurality of first current collector sheets and the second current collector sheets may be connected by any method. For example, as shown in FIG. 1, a method of covering the first side surface and the second side surface with a conductive material can be preferably used. The thickness of the coating of the conductive material is, for example, about 0.01 to 1 mm. In this case, the conductive material can be used as the first terminal 17a or the second terminal 17b while connecting the conductive material to the exposed portion of the conductive layer. In order to obtain a good current collection state, it is preferable that the contact area between the exposed portion of the conductive layer and the conductive material is large, and the exposed portion of the conductive layer has a thickness of 0.001 to 1 mm inside the coating of the conductive material. It is preferable to penetrate to the depth.

このような第1端子と第1側面との間および第2端子と第2側面との間には、第1端子と第2電極とを絶縁するための第1絶縁材料部18aおよび第2絶縁材料部18bが設けられていることが好ましい。第1側面には、第2集電体シートの絶縁部が配され、第2側面には、第1集電体シートの絶縁部が配されているため、絶縁材料部を設けなくても短絡を防止することは容易であるが、絶縁材料部を設けることで二次電池の信頼性は大幅に向上する。絶縁材料部の厚さは、特に限定されないが、0.001mm以上、さらには0.01mm以上であることが好ましい。   Between the first terminal and the first side surface and between the second terminal and the second side surface, a first insulating material portion 18a for insulating the first terminal from the second electrode and a second insulating material are provided. It is preferable that the material portion 18b is provided. Since the insulating portion of the second current collector sheet is disposed on the first side surface and the insulating portion of the first current collector sheet is disposed on the second side surface, short-circuiting can be performed without providing an insulating material portion. It is easy to prevent this, but the reliability of the secondary battery is greatly improved by providing the insulating material portion. The thickness of the insulating material portion is not particularly limited, but is preferably 0.001 mm or more, and more preferably 0.01 mm or more.

絶縁材料部を形成する方法は、特に限定されないが、例えばスクリーン印刷法により、ペースト状もしくは液状の絶縁材料を所定位置に塗布することにより、形成することができる。また、フィルム状もしくはテープ状の絶縁材料を所定位置に貼り付けたりすることにより、絶縁材料部を形成することができる。   The method for forming the insulating material portion is not particularly limited, but the insulating material portion can be formed by, for example, applying a paste or liquid insulating material to a predetermined position by a screen printing method. Further, the insulating material portion can be formed by attaching a film-shaped or tape-shaped insulating material to a predetermined position.

絶縁材料部に用いる絶縁材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ガラス組成物、セラミックスなどが挙げられる。また、織布や不織布に樹脂を含浸させた複合物などを用いることもできる。熱硬化性樹脂を用いる場合には、樹脂の塗膜を加熱して硬化させる工程を要する。   Examples of the insulating material used for the insulating material portion include a thermoplastic resin, a thermosetting resin, a glass composition, and a ceramic. Further, a composite material in which a woven fabric or a nonwoven fabric is impregnated with a resin can be used. When a thermosetting resin is used, a step of heating and curing the resin coating film is required.

絶縁材料部に用いることのできる樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのオレフィン系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリカーボネートなどのエステル系ポリマー、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドなどのエーテル系ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなどのスルホン系ポリマー、ポリアクリロニトリル、AS樹脂、ABS樹脂などのアクリロニトリル系ポリマー、ポリフェニレンサルファィドなどのチオエーテル系ポリマー、ポリスチレンなどの芳香族ビニル系ポリマー、ポリイミド、アラミド樹脂などの窒素含有ポリマー、ポリ4フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素ポリマー、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル系ポリマーなどを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせたコポリマー、ポリマーアロイ、ポリマーブレンドなどを用いてもよい。また、加熱やUV照射により重合固化して得られるポリマーを用いてもよい。   Examples of resins that can be used for the insulating material portion include olefin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, and polymethylpentene; polyethylene-based terephthalate, polybutylene terephthalate, polycyclohexylene dimethylene terephthalate, polyarylate, and ester-based polymers such as polycarbonate; Ether polymers such as ethylene oxide, polypropylene oxide, polyacetal, polyphenylene ether, polyetheretherketone, and polyetherimide; sulfone polymers such as polysulfone and polyethersulfone; acrylonitrile polymers such as polyacrylonitrile, AS resin and ABS resin; and polyphenylene Thioether polymers such as sulfide, aromatic vinyl polymers such as polystyrene Chromatography, polyimide, nitrogen-containing polymer, such as aramid resin, polytetrafluoroethylene, fluorine polymers such as polyvinylidene fluoride, acrylic polymers such as polymethyl methacrylate and the like. These may be used alone, or a copolymer, a polymer alloy, a polymer blend or the like in which two or more kinds are combined may be used. Further, a polymer obtained by polymerization and solidification by heating or UV irradiation may be used.

図1では、第1電極合剤層よりも第2電極合剤層の方が、大きな面積を有している。リチウムイオン二次電池の場合、第1電極合剤層を正極とし、第2電極合剤層を負極とするこのような構造を採用することが好ましい。一方、第1電極合剤層を負極とし、第2電極合剤層を正極とする場合には、第2電極合剤層よりも第1電極合剤層の面積を大きくすることが好ましい。   In FIG. 1, the second electrode mixture layer has a larger area than the first electrode mixture layer. In the case of a lithium ion secondary battery, it is preferable to adopt such a structure in which the first electrode mixture layer is used as a positive electrode and the second electrode mixture layer is used as a negative electrode. On the other hand, when the first electrode mixture layer is a negative electrode and the second electrode mixture layer is a positive electrode, the area of the first electrode mixture layer is preferably larger than that of the second electrode mixture layer.

次に、積層型極板群の製造法の一例について、図2を参照しながら説明する。
(イ)第1電極の作製
まず、所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート21aを準備する。次いで、樹脂シート21aの両面の同じ位置に、複数の所定の形状パターンの導電層を設ける。例えば、所定形状の導電層を、図2に示すように複数行、複数列に樹脂シート上に形成する。このような導電層は、例えば、樹脂シートにマトリックス状の開口部を有するマスクを被せ、開口部から露出する樹脂シート部分に金属を蒸着させることにより、得ることができる。
Next, an example of a method for manufacturing a laminated electrode group will be described with reference to FIG.
(A) Preparation of First Electrode First, a resin sheet 21a large enough to provide a desired number of current collector sheets is prepared. Next, a plurality of conductive layers having a predetermined shape pattern are provided at the same position on both surfaces of the resin sheet 21a. For example, conductive layers of a predetermined shape are formed on a resin sheet in a plurality of rows and a plurality of columns as shown in FIG. Such a conductive layer can be obtained, for example, by covering a resin sheet with a mask having a matrix-shaped opening and vapor-depositing metal on the resin sheet portion exposed from the opening.

ここでは、1つの導電層を2つの集電体シートに跨るように形成する場合について説明する。すなわち、2n個の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シートを用いる場合、樹脂シートの片面あたり、n個の導電層が形成される。   Here, a case where one conductive layer is formed so as to straddle two current collector sheets will be described. That is, when a resin sheet having a size capable of providing 2n current collector sheets is used, n conductive layers are formed on one surface of the resin sheet.

次に、各導電層の上に、第1電極合剤層22aを2つずつ形成する。2つの第1電極合剤層の間には、合剤を有さない導電層の露出部23aを残しておく。図2には、3行3列の電極合剤層が描かれているが、通常はより大きな集電体シート上に、より多くの導電層と電極合剤層が形成される。   Next, two first electrode mixture layers 22a are formed on each conductive layer. An exposed portion 23a of the conductive layer having no mixture is left between the two first electrode mixture layers. Although FIG. 2 illustrates the electrode mixture layers in three rows and three columns, usually, more conductive layers and electrode mixture layers are formed on a larger current collector sheet.

第1電極合剤層は、第1電極合剤からなるペーストを、導電層の中央部を除く全面に塗工することにより形成される。塗工方法は特に限定されないが、スクリーン印刷、パターン塗工などを採用することが好ましい。このとき合剤からなるペーストが塗工されなかった導電層の露出部は、極板群の構成後には、第1端子との接続部24aとなる。   The first electrode mixture layer is formed by applying a paste made of the first electrode mixture to the entire surface of the conductive layer except for the central portion. The coating method is not particularly limited, but it is preferable to adopt screen printing, pattern coating, or the like. At this time, the exposed portion of the conductive layer on which the paste made of the mixture has not been applied becomes a connection portion 24a to the first terminal after the electrode plate group is formed.

第1電極合剤は、第1電極の活物質、導電材、結着剤などを、分散媒と混合することにより調製される。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜をローラで圧延して、合剤密度が高められる。   The first electrode mixture is prepared by mixing an active material of the first electrode, a conductive material, a binder and the like with a dispersion medium. Thereafter, the paste coating is dried, and the dried coating is rolled with a roller to increase the mixture density.

第1電極がリチウムイオン二次電池の正極である場合、活物質としては、例えば、リチウム含有遷移金属酸化物を好ましく用いることができる。リチウム含有遷移金属酸化物としては、例えば、LixCoOz、LixNiOz、LixMnOz、LixCoyNi1-yz、LixCof1-fz、LixNi1-yyz(M=Ti、V、Mn、Fe)、LixCoaNibcz(M=Ti、Mn、Al、Mg、Fe、Zr)、LixMn24、LixMn2(1-y)2y4(M=Na、Mg、Sc、Y、Fe、Co、Ni、Ti、Zr、Cu、Zn、Al、Pb、Sb)などを挙げることができる。ただし、x値は電池の充放電により、0≦x≦1.2の範囲で変化する。また、0≦y≦1、0.9≦f≦0.98、1.9≦z≦2.3、a+b+c=1、0≦a≦1、0≦b≦1、0≦c<1である。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 When the first electrode is the positive electrode of a lithium ion secondary battery, for example, a lithium-containing transition metal oxide can be preferably used as the active material. Examples of the lithium-containing transition metal oxides, for example, Li x CoO z, Li x NiO z, Li x MnO z, Li x Co y Ni 1-y O z, Li x Co f V 1-f O z, Li x Ni 1-y M y O z (M = Ti, V, Mn, Fe), Li x Co a Ni b M c O z (M = Ti, Mn, Al, Mg, Fe, Zr), Li x Mn 2 O 4 , Li x Mn 2 (1-y) M 2y O 4 (M = Na, Mg, Sc, Y, Fe, Co, Ni, Ti, Zr, Cu, Zn, Al, Pb, Sb) and the like be able to. However, the x value changes in the range of 0 ≦ x ≦ 1.2 due to charging and discharging of the battery. Also, 0 ≦ y ≦ 1, 0.9 ≦ f ≦ 0.98, 1.9 ≦ z ≦ 2.3, a + b + c = 1, 0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, and 0 ≦ c <1. is there. These may be used alone or in combination of two or more.

第1電極がリチウムイオン二次電池の負極である場合、活物質としては、例えば、リチウム、リチウム合金、金属間化合物、炭素材料、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な有機化合物や無機化合物、金属錯体、有機高分子化合物などを好ましく用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   When the first electrode is a negative electrode of a lithium ion secondary battery, examples of the active material include lithium, a lithium alloy, an intermetallic compound, a carbon material, an organic compound or an inorganic compound capable of inserting and extracting lithium ions, and a metal complex. And an organic polymer compound can be preferably used. These may be used alone or in combination of two or more.

炭素材料としては、コークス、熱分解炭素、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、黒鉛化メソフェーズ小球体、気相成長炭素、ガラス状炭素、炭素繊維(ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、セルロース系、気相成長系)、不定形炭素、有機化合物焼成体などが挙げられる。これらのうちでは、特に、天然黒鉛や人造黒鉛が好ましい。   Carbon materials include coke, pyrolytic carbon, natural graphite, artificial graphite, mesocarbon microbeads, graphitized mesophase microspheres, vapor-grown carbon, glassy carbon, carbon fibers (polyacrylonitrile, pitch, cellulose, Vapor-phase growth system), amorphous carbon, and an organic compound fired body. Among these, natural graphite and artificial graphite are particularly preferred.

導電材には、例えば、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、黒鉛などが用いられる。また、結着剤には、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、アクリル系樹脂、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンターポリマーなどを用いることができる。   As the conductive material, for example, carbon black such as acetylene black, graphite, or the like is used. Further, as the binder, for example, a fluororesin such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, an acrylic resin, styrene butadiene rubber, ethylene propylene terpolymer and the like can be used.

次に、極板群を構成した場合に第2集電体シートの導電層の露出部と隣接することになる第1電極合剤層の周縁部に沿って、絶縁材料を塗工する。ここでもパターン塗工を行うことが好ましい。第1電極合剤層の周縁部のその他の部分にも、絶縁材料を被覆してもよいが、第1集電体シートの導電層の露出部の全体が覆われないようにする。図1のような極板群を得る場合には、第1電極合剤層の周縁部のうち、少なくとも導電層の露出部側の反対側に、絶縁材料を塗工する。なお、絶縁材料の塗工は必ずしも必要ではなく、任意に行えばよい。ここで塗工した絶縁樹脂は、極板群において、第1絶縁材料部を形成する。   Next, an insulating material is applied along the peripheral portion of the first electrode mixture layer that is adjacent to the exposed portion of the conductive layer of the second current collector sheet when the electrode plate group is formed. Here, it is preferable to perform pattern coating. Other portions of the peripheral portion of the first electrode mixture layer may be coated with an insulating material, but the entire exposed portion of the conductive layer of the first current collector sheet is not covered. When obtaining the electrode plate group as shown in FIG. 1, an insulating material is applied to at least the side of the peripheral portion of the first electrode mixture layer opposite to the exposed portion of the conductive layer. The application of the insulating material is not always necessary, and may be arbitrarily performed. The insulating resin applied here forms the first insulating material portion in the electrode plate group.

(ロ)第2電極の作製
両面に第2電極合剤層を有する第2電極は、第1電極と同様の方法で作製することができる。すなわち、所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート21bの両面の同じ位置に、複数の所定の形状パターンの導電層を設け、各導電層の上に、第2電極合剤層22bを2つずつ形成する。2つの第2電極合剤層の間には、合剤を有さない導電層の露出部23bを残しておく。このとき合剤からなるペーストが塗工されなかった導電層の露出部は、極板群の構成後には、第2端子との接続部24bとなる。また、片面だけに第2電極合剤層を有する第2電極についても、他方の面に導電層、第2電極合剤層および絶縁材料を設けないこと以外、上記と同様の方法で作製することができる。
(B) Preparation of second electrode The second electrode having the second electrode mixture layers on both surfaces can be prepared in the same manner as the first electrode. That is, a plurality of conductive layers of a predetermined shape pattern are provided at the same position on both sides of a resin sheet 21b having a size capable of providing a desired number of current collector sheets, and a second electrode mixture layer is provided on each conductive layer. 22b are formed two by two. An exposed portion 23b of the conductive layer having no mixture is left between the two second electrode mixture layers. At this time, the exposed portion of the conductive layer on which the paste made of the mixture has not been applied becomes a connection portion 24b with the second terminal after the electrode group is formed. In addition, the second electrode having the second electrode mixture layer only on one side is manufactured in the same manner as described above, except that the conductive layer, the second electrode mixture layer, and the insulating material are not provided on the other side. Can be.

(ハ)極板群の作製
作製された複数の第1電極からなる集合体と複数の第2電極からなる集合体とを、セパレータを介して積層する。このとき、第1電極の第1電極合剤層22aと第2電極の第2電極合剤層22bとが互いに対面するようにこれらを積層する。また、第1電極における導電層の露出部23aおよび絶縁材料が、それぞれ第2電極における絶縁材料および導電層の露出部23bと対面するように両極板を配置する。そして、両最外面に、片面だけに第2電極合剤層を有する一対の第2電極を配し、これらで内側の電極を挟持し、全体をプレスする。その結果、複数の極板スタックからなる集合体が得られる。
(C) Manufacture of Electrode Plate Group The manufactured assembly composed of a plurality of first electrodes and the assembly composed of a plurality of second electrodes are laminated via a separator. At this time, these are laminated so that the first electrode mixture layer 22a of the first electrode and the second electrode mixture layer 22b of the second electrode face each other. In addition, the bipolar plate is arranged such that the exposed portion 23a of the conductive layer and the insulating material in the first electrode face the insulating material and the exposed portion 23b of the conductive layer in the second electrode, respectively. Then, on both outermost surfaces, a pair of second electrodes having a second electrode mixture layer only on one side are arranged, the inner electrodes are sandwiched by these, and the whole is pressed. As a result, an assembly including a plurality of electrode plate stacks is obtained.

セパレータには、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系ポリマーやガラス繊維などからなる織布や不織布を用いることができる。また、固体電解質やゲル電解質をセパレータとして用いることもできる。   A woven or nonwoven fabric made of an olefin polymer such as polyethylene or polypropylene, glass fiber, or the like can be used for the separator. Further, a solid electrolyte or a gel electrolyte can be used as the separator.

固体電解質には、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドなどをマトリックス材料として用いることができる。また、ゲル電解質としては、例えば、後述の非水電解液をポリマー材料からなるマトリックスに保持させたものを用いることができる。マトリックスを形成するポリマー材料には、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマーなどを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、特に、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー、ポリフッ化ビニリデンとポリエチレンオキサイドとの混合物を用いることが好ましい。   For the solid electrolyte, for example, polyethylene oxide, polypropylene oxide, or the like can be used as a matrix material. As the gel electrolyte, for example, a gel electrolyte in which a non-aqueous electrolyte solution described later is held in a matrix made of a polymer material can be used. As the polymer material forming the matrix, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is particularly preferable to use a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, or a mixture of polyvinylidene fluoride and polyethylene oxide.

次に、複数の極板スタックからなる集合体を、極板スタックごとに分割する。このとき、第1電極および第2電極は、図2に示す矢印方向に沿って切断される。導電層の露出部に対応する集電体シートの切断部は、端子との接続部24a、24bとなり、その反対側の樹脂シートの露出部に対応する切断部25a、25bは絶縁部となる。   Next, an assembly including a plurality of electrode stacks is divided for each electrode stack. At this time, the first electrode and the second electrode are cut along the arrow direction shown in FIG. The cut portions of the current collector sheet corresponding to the exposed portions of the conductive layer become the connection portions 24a and 24b to the terminals, and the cut portions 25a and 25b corresponding to the exposed portions of the resin sheet on the opposite side become the insulating portions.

従来から一般的に用いられている金属箔からなる集電体の場合、切断時に生じる金属バリが問題となる。金属バリは、セパレータを突き破り、内部短絡を引き起こす大きな原因となるからである。従って、金属バリの発生を防ぐことが重要となるが、金属バリを生じることなく金属箔を切断することは著しく困難である。一方、樹脂シートからなる集電体シートを用いる場合、切断面のほとんどが樹脂で占められているため、金属バリを生じることがない。従って、電気化学素子の信頼性を大幅に向上させることができる。   In the case of a current collector made of a metal foil that has been generally used in the past, metal burrs generated during cutting pose a problem. This is because metal burrs break through the separator and are a major cause of causing an internal short circuit. Therefore, it is important to prevent the generation of metal burrs, but it is extremely difficult to cut the metal foil without generating metal burrs. On the other hand, when a current collector sheet made of a resin sheet is used, since most of the cut surface is occupied by the resin, metal burrs do not occur. Therefore, the reliability of the electrochemical device can be greatly improved.

次に、第1集電体シートの導電層の露出部と第2集電体シートの絶縁部とが交互に配列する側面を、金属で被覆する。例えば、溶融もしくは半溶融状態の金属微粒子を前記側面に吹き付けることにより、前記側面を金属で被覆することができる。前記側面おいて、第2電極の端面には絶縁材料が塗工されているため、金属被膜と第2電極との短絡は起こらない。こうして形成された金属被膜は、第1集電体シートの導電層の露出部とだけ電気的に接続される。第2集電体シートの導電層の露出部と第1集電体シートの絶縁部とが交互に配列する側面についても、上記と同様に金属で被覆する。   Next, a side surface on which the exposed portions of the conductive layer of the first current collector sheet and the insulating portions of the second current collector sheet are alternately arranged is covered with a metal. For example, the side surface can be coated with a metal by spraying molten or semi-molten metal fine particles on the side surface. Since the insulating material is applied to the end surface of the second electrode on the side surface, a short circuit between the metal film and the second electrode does not occur. The metal film thus formed is electrically connected only to the exposed portion of the conductive layer of the first current collector sheet. The side surface on which the exposed portions of the conductive layer of the second current collector sheet and the insulating portions of the first current collector sheet are alternately arranged is also covered with metal in the same manner as described above.

ここで、端子が正極端子となる場合には、上記金属微粒子としてアルミニウム粉末を用いることが好ましい。また、端子が負極端子となる場合には、上記金属微粒子として銅粉末を用いることが好ましい。   Here, when the terminal is a positive electrode terminal, it is preferable to use aluminum powder as the metal fine particles. When the terminal is a negative electrode terminal, it is preferable to use copper powder as the metal fine particles.

第1集電体シートの導電層と電気的に接続された金属の被膜および第2集電体シートの導電層と電気的に接続された金属の被膜は、それぞれ第1端子および第2端子として機能する。一方、端子を有さない極板群の側面は、そのままの状態でもよいが、できれば多孔質な絶縁材料で被覆することが好ましい。   The metal film electrically connected to the conductive layer of the first current collector sheet and the metal film electrically connected to the conductive layer of the second current collector sheet serve as a first terminal and a second terminal, respectively. Function. On the other hand, the side surface of the electrode group having no terminal may be left as it is, but it is preferable that the side surface is covered with a porous insulating material if possible.

図3に示されるような複数の第1電極からなる集合体と複数の第2電極からなる集合体を用いて、極板群の集合体を得ることもできる。このような第1電極からなる集合体を得る場合、所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート31aの両面の同じ位置に、複数行の帯状の導電層を形成する。このような導電層は、例えば、樹脂シートに帯状の開口部を有するマスクを被せ、開口部から露出する樹脂シート部分に金属を蒸着させることにより、得ることができる。ここでも、1つの帯状導電層を2つの帯状集電体シートに跨るように形成する。すなわち、2n個の帯状集電体シートを与え得る大きさの樹脂シートを用いる場合、樹脂シートの片面あたり、n個の帯状導電層を形成する。   An assembly of electrode plates can also be obtained using an assembly consisting of a plurality of first electrodes and an assembly consisting of a plurality of second electrodes as shown in FIG. When obtaining such an aggregate including the first electrodes, a plurality of rows of strip-shaped conductive layers are formed at the same position on both surfaces of the resin sheet 31a having a size capable of providing a desired number of current collector sheets. Such a conductive layer can be obtained, for example, by covering a resin sheet with a mask having a strip-shaped opening and depositing a metal on the resin sheet portion exposed from the opening. Also in this case, one strip-shaped conductive layer is formed so as to straddle two strip-shaped current collector sheets. That is, when a resin sheet having a size capable of providing 2n strip-shaped current collector sheets is used, n strip-shaped conductive layers are formed on one surface of the resin sheet.

次に、各帯状導電層の上に、帯状の第1電極合剤層32aを2つずつ形成する。2つの帯状第1電極合剤層32aの間には、合剤を有さない導電層の露出部33aを残しておく。帯状の第1電極合剤層32aは、上記と同様の第1電極合剤からなるペーストを、導電層の中央部を除く全面に塗工することにより形成される。塗工方法は積層型極板群の場合と同様である。このときペーストが塗工されなかった導電層の露出部33aは、第1端子との接続部34aとなる。   Next, two strip-shaped first electrode mixture layers 32a are formed on each strip-shaped conductive layer. An exposed portion 33a of the conductive layer having no mixture is left between the two band-shaped first electrode mixture layers 32a. The strip-shaped first electrode mixture layer 32a is formed by applying a paste made of the same first electrode mixture as described above to the entire surface of the conductive layer except for the central portion. The coating method is the same as in the case of the laminated electrode group. At this time, the exposed portion 33a of the conductive layer on which the paste is not applied becomes a connection portion 34a with the first terminal.

また、第2電極からなる集合体を得る場合、所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート31bの両面の同じ位置に、複数行の帯状の導電層を設け、各導電層の上に、帯状の第2電極合剤層32bを2つずつ形成する。2つの帯状の第2電極合剤層の間には、合剤を有さない導電層の露出部33bを残しておく。このとき合剤からなるペーストが塗工されなかった導電層の露出部は、極板群の構成後には、第2端子との接続部34bとなる。   Further, when obtaining an aggregate composed of the second electrodes, a plurality of rows of strip-shaped conductive layers are provided at the same position on both surfaces of the resin sheet 31b having a size capable of providing a desired number of current collector sheets. Two strip-shaped second electrode mixture layers 32b are formed on each. An exposed portion 33b of the conductive layer having no mixture is left between the two band-shaped second electrode mixture layers. At this time, the exposed portion of the conductive layer on which the paste made of the mixture is not applied becomes a connection portion 34b with the second terminal after the electrode group is formed.

このような極板群の集合体を、図3に示す矢印方向に沿って、極板スタックごとに分割すると、導電層の露出部に対応する集電体シートの切断部は、端子との接続部34a、34bとなり、その反対側の樹脂シートの露出部に対応する切断部35a、35bは絶縁部となり、他の切断部においては合剤の断面が露出することになる。この場合、合剤の断面が露出する極板群の側面は、多孔質な絶縁材料で封止することが好ましい。   When such an assembly of electrode plates is divided for each electrode plate stack in the direction of the arrow shown in FIG. 3, the cut portion of the current collector sheet corresponding to the exposed portion of the conductive layer is connected to the terminal. The cut portions 35a and 35b corresponding to the exposed portions of the resin sheet on the opposite side become the insulating portions, and the cross sections of the mixture are exposed at the other cut portions. In this case, it is preferable to seal the side surface of the electrode plate group from which the cross section of the mixture is exposed with a porous insulating material.

本発明に係る極板群は、必要に応じて所定形状のケースに所定の電解液とともに収容される。ケースには、例えばステンレス鋼板、アルミニウム板などを所定形状に加工したもの、両面に樹脂被膜を有するアルミニウム箔(アルミニウムラミネートシート)、樹脂ケースなどが用いられる。ケースの形状、材質などは特に限定されない。電解液は、電池の種類に応じて異なるが、電気化学素子がリチウムイオン二次電池である場合、電解液には、非水溶媒にリチウム塩を溶解させたものが用いられる。電解液におけるリチウム塩濃度は、例えば0.5〜1.5mol/Lとすることが好ましい。   The electrode plate group according to the present invention is accommodated in a case having a predetermined shape together with a predetermined electrolyte as needed. As the case, for example, a stainless steel plate, an aluminum plate or the like processed into a predetermined shape, an aluminum foil (aluminum laminated sheet) having a resin coating on both surfaces, a resin case, or the like is used. The shape and material of the case are not particularly limited. The electrolytic solution varies depending on the type of the battery, but when the electrochemical element is a lithium ion secondary battery, a solution obtained by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent is used as the electrolytic solution. The lithium salt concentration in the electrolytic solution is preferably, for example, 0.5 to 1.5 mol / L.

非水溶媒には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネートなどの非環状カーボネート、蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの脂肪族カルボン酸エステル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどのγ−ラクトン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタンなどの非環状エーテル、テトラヒドロフラン、2−メチル−テトラヒドロフランなどの環状エーテル、ジメチルスルホキシド、1,3−ジオキソラン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリオクチルなどのアルキルリン酸エステルやそれらのフッ化物などを用いることができる。これらは複数種を組み合わせて用いることが好ましい。特に、環状カーボネートと非環状カーボネートを含む混合物、環状カーボネートと非環状カーボネートと脂肪族カルボン酸エステルを含む混合物などが好ましい。   Non-aqueous solvents include non-aqueous solvents such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and cyclic carbonates such as vinylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, ethyl propyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, and dipropyl carbonate. Aliphatic carbonates such as cyclic carbonate, methyl formate, methyl acetate, methyl propionate and ethyl propionate; γ-lactones such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone; 1,2-dimethoxyethane; Acyclic ethers such as ethoxyethane and ethoxymethoxyethane, cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 2-methyl-tetrahydrofuran, dimethylsulfoxy , 1,3-dioxolane, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, alkyl phosphate esters and their fluorides, such as trioctyl phosphate can be used. These are preferably used in combination of a plurality of types. In particular, a mixture containing a cyclic carbonate and an acyclic carbonate, a mixture containing a cyclic carbonate, an acyclic carbonate, and an aliphatic carboxylic acid ester are preferable.

リチウム塩には、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCl、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiN(CF3SO22、Li210Cl10、LiN(C25SO22、LiPF3(CF33、LiPF3(C253などを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよいが、少なくともLiPF6を用いることが好ましい。 Lithium salts include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCl, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , Li 2 B 10 Cl 10 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more, but it is preferable to use at least LiPF6.

上記のような製造法によれば、例えば縦1〜300mm、幅1〜300mm、厚さ0.01〜20mmの範囲であれば、任意の大きさの極板群を効率よく製造することができる。   According to the above-described manufacturing method, for example, an electrode group having an arbitrary size can be efficiently manufactured within a range of 1 to 300 mm in length, 1 to 300 mm in width, and 0.01 to 20 mm in thickness. .

次に、本発明に係る捲回型極板群の製造法の一例について説明する。図4は、第1電極を中心に描かれた捲回型極板群の部分的な概念図であり、更に外周側の合剤層や極板等は省略されている。   Next, an example of a method for manufacturing a wound electrode group according to the present invention will be described. FIG. 4 is a partial conceptual diagram of the wound electrode group drawn around the first electrode, and further, the outermost mixture layer, the electrode plate, and the like are omitted.

(イ)第1電極および第2電極の作製
捲回型極板群に用いる第1電極および第2電極は、帯状の形状を有すること以外、積層型極板群に用いる第1電極および第2電極と同様の構造を有する。従って、第1電極および第2電極の製造法は、積層型の場合とほぼ同様である。例えば、図3に示したのと同様の第1電極および第2電極からなる集合体をそれぞれ作製する。次に、上記と同様に、電極合剤層の周縁部のうち、少なくとも導電層の露出部側の反対側に、絶縁材料を塗工する。この部分は、極板群において、対極の導電層の露出部と隣接することになる。
(A) Production of first electrode and second electrode The first electrode and the second electrode used for the wound electrode group have a strip shape, and the first electrode and the second electrode used for the stacked electrode group are different from each other. It has the same structure as the electrodes. Therefore, the manufacturing method of the first electrode and the second electrode is almost the same as the case of the stacked type. For example, the same aggregates of the first electrode and the second electrode as shown in FIG. 3 are manufactured. Next, in the same manner as described above, an insulating material is applied on at least the side of the peripheral portion of the electrode mixture layer opposite to the exposed portion side of the conductive layer. This portion is adjacent to the exposed portion of the conductive layer of the counter electrode in the electrode plate group.

(ロ)極板群の作製
第1電極からなる集合体と第2電極からなる集合体とを、セパレータ40を介して捲回する。このとき、帯状の第1電極合剤層32aと第2電極合剤層32bとが互いに対面するように電極を配置する。また、第1電極における導電層の露出部および絶縁材料が、それぞれ第2電極における絶縁材料および導電層の露出部と対面するように両極板を配置する。その結果、交互に逆向きに配列した複数の捲回型極板群からなる長尺筒状の集合体が得られる。
(B) Preparation of Electrode Group An assembly made of the first electrode and an assembly made of the second electrode are wound via the separator 40. At this time, the electrodes are arranged such that the strip-shaped first electrode mixture layer 32a and the second electrode mixture layer 32b face each other. The bipolar plates are arranged such that the exposed portion of the conductive layer and the insulating material of the first electrode face the insulating material and the exposed portion of the conductive layer of the second electrode, respectively. As a result, a long cylindrical aggregate composed of a plurality of wound electrode plates that are alternately arranged in the opposite direction is obtained.

次に、長尺筒状の集合体を、極板群ごとに分割する。このような極板群の一方の側面(底面)には、第1集電体シートの導電層の露出部と第2集電体シートの絶縁部とが交互に、同心円状に配列しており、他方の側面(底面)には、第2集電体シートの導電層の露出部と第1集電体シートの絶縁部とが交互に、同心円状に配列している。   Next, the long cylindrical aggregate is divided for each electrode plate group. On one side surface (bottom surface) of such an electrode plate group, exposed portions of the conductive layer of the first current collector sheet and insulating portions of the second current collector sheet are alternately and concentrically arranged. On the other side (bottom), exposed portions of the conductive layer of the second current collector sheet and insulating portions of the first current collector sheet are alternately and concentrically arranged.

第1集電体シートの導電層の露出部が配列している底面および第2集電体シートの導電層の露出部が配列している底面を、上記と同様に、それぞれ金属で被覆することにより、第1端子41および第2端子42を形成することができる。   Covering the bottom surface where the exposed portions of the conductive layers of the first current collector sheet are arranged and the bottom surface where the exposed portions of the conductive layers of the second current collector sheet are arranged with metal in the same manner as described above. Thereby, the first terminal 41 and the second terminal 42 can be formed.

上述のように、第1端子側の第2電極の端面に絶縁材料を塗工することにより、金属の被膜と第2電極との短絡を確実に防止でき、第2端子側の第1電極の端面に絶縁材料を塗工することにより、金属の被膜と第1電極との短絡を確実に防止できる。   As described above, by applying an insulating material to the end face of the second electrode on the first terminal side, a short circuit between the metal film and the second electrode can be reliably prevented, and the first electrode on the second terminal side can be prevented. By coating the end face with an insulating material, a short circuit between the metal film and the first electrode can be reliably prevented.

本実施例では、以下の要領で積層型のリチウムイオン二次電池を作製した。
(イ)第1電極の作製
横198mm、縦282mm、厚さ7μmのポリエチレンテレフタレート(以下、PETという)のシートを準備した。次いで、マトリックス状の開口部を有するマスクを用いて、PETシートの両面の同じ位置に、3行6列に配列する複数の矩形(65mm×46mm)の銅の蒸着膜を形成した。銅の蒸着膜の厚さは、0.1μmとした。
In this example, a stacked lithium ion secondary battery was manufactured in the following manner.
(A) Preparation of First Electrode A sheet of polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) having a width of 198 mm, a length of 282 mm, and a thickness of 7 μm was prepared. Next, a plurality of rectangular (65 mm × 46 mm) copper vapor-deposited films arranged in three rows and six columns were formed at the same position on both sides of the PET sheet using a mask having a matrix-shaped opening. The thickness of the copper deposition film was 0.1 μm.

次に、活物質の球状黒鉛(黒鉛化メソフェーズ小球体)100重量部と、結着剤のスチレンブタジエンゴム3重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第1電極合剤からなるペーストを調製した。そして、ペーストを各蒸着膜の中央部を除く全面に塗工した。その結果、各蒸着膜の上に、32mm×46mmの第1電極合剤層が2つずつ形成された。2つの第1電極合剤層の間には、幅1mmの溝状に、合剤を有さない銅の蒸着膜の露出部を残した。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ70μmになるまでローラで圧延した。   Next, 100 parts by weight of spherical graphite (graphitized mesophase small spheres) as an active material, 3 parts by weight of styrene-butadiene rubber as a binder, and an appropriate amount of a carboxymethylcellulose aqueous solution as a dispersion medium are mixed to form a first mixture. A paste comprising the electrode mixture was prepared. Then, the paste was applied to the entire surface except for the central part of each vapor-deposited film. As a result, two 32 mm x 46 mm first electrode mixture layers were formed on each of the deposited films. Between the two first electrode mixture layers, an exposed portion of a copper vapor-deposited film having no mixture was left in a groove shape having a width of 1 mm. Thereafter, the coating film of the paste was dried, and the dried coating film was rolled with a roller until the thickness became 70 μm.

次に、第1電極合剤層の周縁部のうち、蒸着膜の露出部に隣接する部分の反対側の部分に、絶縁材料として、幅0.3mmのポリフッ化ビニリデンを塗工した。こうして、両面に6行6列の第1電極合剤層を有する第1電極の集合体を得た。   Next, in the peripheral portion of the first electrode mixture layer, a portion opposite to the portion adjacent to the exposed portion of the deposited film was coated with polyvinylidene fluoride having a width of 0.3 mm as an insulating material. Thus, an assembly of first electrodes having first electrode mixture layers in 6 rows and 6 columns on both surfaces was obtained.

(ロ)第2電極の作製
横198mm、縦282mm、厚さ7μmのPETシートを準備した。次いで、マトリックス状の開口部を有するマスクを用いて、PETシートの両面の同じ位置に、3行6列に配列する複数の矩形(64mm×45mm)のアルミニウムの蒸着膜を形成した。Al蒸着膜の厚さは、0.1μmとした。
(B) Preparation of second electrode A PET sheet having a width of 198 mm, a length of 282 mm, and a thickness of 7 μm was prepared. Next, a plurality of rectangular (64 mm × 45 mm) aluminum vapor-deposited films arranged in three rows and six columns were formed at the same position on both sides of the PET sheet using a mask having a matrix-shaped opening. The thickness of the Al deposited film was 0.1 μm.

次に、活物質のコバルト酸リチウム(LiCoO2)100重量部と、導電材のアセチレンブラック3重量部と、結着剤のポリフッ化ビニリデン7重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第2電極合剤からなるペーストを調製した。そして、ペーストを各蒸着膜の中央部を除く全面に塗工した。その結果、各蒸着膜の上に、31mm×45mmの第2電極合剤層が2つずつ形成された。2つの第2電極合剤層の間には、幅2mmの溝状に、合剤を有さないAlの蒸着膜の露出部を残した。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ70μmになるまでローラで圧延した。 Next, 100 parts by weight of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) as an active material, 3 parts by weight of acetylene black as a conductive material, 7 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and an appropriate amount of carboxymethyl cellulose aqueous solution as a dispersion medium were prepared. Was mixed to prepare a paste composed of the second electrode mixture. Then, the paste was applied to the entire surface except for the central part of each vapor-deposited film. As a result, two second electrode mixture layers each having a size of 31 mm × 45 mm were formed on each deposited film. Between the two second electrode mixture layers, an exposed portion of a vapor-deposited Al film having no mixture was left in a groove shape having a width of 2 mm. Thereafter, the coating film of the paste was dried, and the dried coating film was rolled with a roller until the thickness became 70 μm.

第2電極合剤層の周縁部のうち、蒸着膜の露出部に隣接する部分の反対側の部分に、絶縁材料として、幅0.3mmのポリフッ化ビニリデンを塗工した。こうして、両面に6行6列の第2電極合剤層を有する第2電極の集合体を得た。   A portion of the peripheral portion of the second electrode mixture layer opposite to the portion adjacent to the exposed portion of the deposited film was coated with polyvinylidene fluoride having a width of 0.3 mm as an insulating material. In this way, an aggregate of the second electrodes having the second electrode mixture layers of 6 rows and 6 columns on both surfaces was obtained.

一方、片面だけに第2電極合剤層を有する第2電極についても、他方の面に導電層、第2電極合剤層および絶縁材料を設けないこと以外、上記と同様の方法で作製した。   On the other hand, a second electrode having a second electrode mixture layer only on one side was produced in the same manner as described above, except that the conductive layer, the second electrode mixture layer and the insulating material were not provided on the other side.

(ハ)極板群の作製
両面に第1電極合剤層を有する第1電極からなる集合体2つで、両面に第2電極合剤層を有する第2電極からなる集合体1つを、セパレータを介して挟持した。このとき、第1電極合剤層と第2電極合剤層とが互いに対面するように、また、第1電極における蒸着膜の露出部およびポリフッ化ビニリデンが、それぞれ第2電極におけるポリフッ化ビニリデンおよび蒸着膜の露出部と対面するように、両極板を配置した。そして、両最外面に、片面だけに第2電極合剤層を有する一対の第2電極を配し、これらで内側の電極を挟持し、全体をプレスした。その結果、複数の極板スタックからなる集合体が得られた。
(C) Preparation of Electrode Group Two sets of first electrodes having first electrode mixture layers on both surfaces and one assembly of second electrodes having second electrode mixture layers on both surfaces are provided. It was sandwiched via a separator. At this time, the first electrode mixture layer and the second electrode mixture layer face each other, and the exposed portion of the vapor-deposited film and the polyvinylidene fluoride on the first electrode correspond to the polyvinylidene fluoride and the polyvinylidene fluoride on the second electrode, respectively. The bipolar plates were arranged so as to face the exposed portions of the deposited film. Then, on both outermost surfaces, a pair of second electrodes having a second electrode mixture layer only on one side were arranged, the inner electrode was sandwiched by these, and the whole was pressed. As a result, an aggregate composed of a plurality of electrode plate stacks was obtained.

次に、切断位置を、第1電極における蒸着膜の露出部の中心、第2電極における蒸着膜の露出部の中心に対応させて、複数の極板スタックからなる集合体を極板スタック毎に分割した。その結果、一連の塗工・積層工程により、一度に36個もの極板スタックを得ることができた。   Next, the cutting position is set to correspond to the center of the exposed portion of the deposited film on the first electrode and the center of the exposed portion of the deposited film on the second electrode. Divided. As a result, as many as 36 electrode plate stacks could be obtained at one time by a series of coating and laminating steps.

第1集電体シートの銅の蒸着膜の露出部と第2集電体シートのPET樹脂部とが交互に配列する側面に、半溶融状態の銅微粒子を吹き付けた。その結果、前記側面に、厚さ0.5mmの銅膜が形成された。このとき、銅の蒸着膜の露出部が、銅膜の内部に深さ0.2mmまで食い込んでいた。この銅膜は、そのまま負極端子として用いることができる。   Copper fine particles in a semi-molten state were sprayed on the side surfaces of the first current collector sheet where the exposed portions of the copper vapor-deposited film and the PET resin portions of the second current collector sheet were alternately arranged. As a result, a copper film having a thickness of 0.5 mm was formed on the side surface. At this time, the exposed portion of the copper vapor deposition film had penetrated into the copper film to a depth of 0.2 mm. This copper film can be used as a negative electrode terminal as it is.

次に、第2集電体シートのAlの蒸着膜の露出部と第1集電体シートのPET樹脂部とが交互に配列する側面に、半溶融状態のアルミニウム微粒子を吹き付けた。その結果、前記側面に、厚さ0.5mmのアルミニウム膜が形成された。このとき、Alの蒸着膜の露出部が、アルミニウム膜の内部に深さ0.2mmまで食い込んでいた。このアルミニウム膜は、そのまま正極端子として用いることができる。   Next, aluminum particles in a semi-molten state were sprayed onto the side surfaces of the second current collector sheet where the exposed portions of the deposited Al film and the PET resin portions of the first current collector sheet were alternately arranged. As a result, an aluminum film having a thickness of 0.5 mm was formed on the side surface. At this time, the exposed portion of the deposited Al film had penetrated into the aluminum film to a depth of 0.2 mm. This aluminum film can be used as it is as a positive electrode terminal.

こうして得られた極板群の銅膜と、アルミニウム膜とに、それぞれリード線を接続し、外部の充放電装置を用いて、充放電試験を行った。ここで用いた電解液は、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを体積比30:70で混合した混合溶媒に、LiPF6を1モル/Lの濃度で溶解して調製した。 Lead wires were respectively connected to the copper film and the aluminum film of the electrode group thus obtained, and a charge / discharge test was performed using an external charge / discharge device. The electrolyte used here was prepared by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) mixed at a volume ratio of 30:70.

[評価]
充放電は、20℃雰囲気中で行った。
充電および放電は、それぞれ電極面積に対して2.5mA/cm2の電流モードで行った。充電終止電圧は4.2Vとした。放電終止電圧は3.0Vとした。上記条件によって得られた電気容量は900mAhであった。また、実施例1のリチウムイオン二次電池を落下させて機械的衝撃を与えても、内部短絡に由来する電圧降下などの異常は認められなかった。
[Evaluation]
The charge and discharge were performed in a 20 ° C. atmosphere.
Charging and discharging were performed in a current mode of 2.5 mA / cm 2 with respect to the electrode area, respectively. The charge termination voltage was set to 4.2V. The discharge end voltage was 3.0 V. The electric capacity obtained under the above conditions was 900 mAh. Further, even when the lithium ion secondary battery of Example 1 was dropped and subjected to mechanical shock, no abnormality such as a voltage drop due to an internal short circuit was found.

比較として、従来から用いられている銅箔からなる芯材を用いて負極を作製し、アルミニウム箔からなる芯材を用いて正極を作製したところ、同様の容量の電池を得るためには、電池の容積が実施例1のリチウムイオン二次電池の1.2倍となった。このことから、本発明によれば、電気化学素子の容量あたりのエネルギー密度を、従来よりも高められることが明らかとなった。   As a comparison, a negative electrode was manufactured using a core material made of a conventionally used copper foil, and a positive electrode was manufactured using a core material made of an aluminum foil. Was 1.2 times that of the lithium ion secondary battery of Example 1. From this, it has been clarified that according to the present invention, the energy density per capacity of the electrochemical element can be increased as compared with the related art.

本発明の電気化学素子は、携帯電話、携帯情報端末機器、カムコーダ、パーソナルコンピュータ、PDA、携帯音響機器、電気自動車、ロードレベリング用電源などの機器の電源として好適である。   The electrochemical device of the present invention is suitable as a power source for devices such as a mobile phone, a personal digital assistant, a camcorder, a personal computer, a PDA, a portable audio device, an electric vehicle, and a power source for road leveling.

本発明に係る積層型極板群の縦断面図である。It is a longitudinal section of the lamination type electrode group concerning the present invention. 第1電極からなる集合体と第2電極からなる集合体の切断箇所を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the cut part of the assembly which consists of a 1st electrode, and the assembly which consists of a 2nd electrode. 別の第1電極からなる集合体と別の第2電極からなる集合体の切断箇所を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the cut part of the assembly which consists of another 1st electrode, and the assembly which consists of another 2nd electrode. 本発明に係る捲回型極板群の縦断面概念図である。It is a longitudinal section conceptual diagram of a winding type electrode group concerning the present invention.

符号の説明Explanation of reference numerals

10 極板群
11a、b 樹脂シート
11x、y 樹脂シートの端部
12a、b 導電層
12x、y 導電層の端部
13a 第1集電体シート
13b 第2集電体シート
14a 第1電極合剤層
14b 第2電極合剤層
15a 第1電極
15b、b’ 第2電極
16 セパレータ
17a 第1端子
17b 第2端子
18a 第1絶縁材料部
18b 第2絶縁材料部
21a、b 樹脂シート
22a 第1電極合剤層
22b 第2電極合剤層
23a、b 導電層の露出部
24a 第1端子との接続部
24b 第2端子との接続部
25a、b 樹脂シートの露出部に対応する切断部
31a、b 樹脂シート
32a 帯状の第1電極合剤層
32b 帯状の第2電極合剤層
33a、b 導電層の露出部
34a 第1端子との接続部
34b 第2端子との接続部
35a、b 樹脂シートの露出部に対応する切断部
40 セパレータ
41 第1端子
42 第2端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electrode group 11a, b Resin sheet 11x, y Resin sheet end 12a, b Conductive layer 12x, y Conductive layer end 13a First current collector sheet 13b Second current collector sheet 14a First electrode mixture Layer 14b Second electrode mixture layer 15a First electrode 15b, b 'Second electrode 16 Separator 17a First terminal 17b Second terminal 18a First insulating material portion 18b Second insulating material portion 21a, b Resin sheet 22a First electrode Mixture layer 22b Second electrode mixture layer 23a, b Exposed portion of conductive layer 24a Connection portion to first terminal 24b Connection portion to second terminal 25a, b Cut portion 31a, b corresponding to exposed portion of resin sheet Resin sheet 32a Strip-shaped first electrode mixture layer 32b Strip-shaped second electrode mixture layer 33a, b Exposed portion of conductive layer 34a Connection portion with first terminal 34b Connection portion with second terminal 35a, b Resin Cutting unit 40 the separator 41 first terminal 42 second terminal corresponding to the exposed portion of the over bets

Claims (12)

(a)少なくとも1つの第1電極、(b)少なくとも1つの第2電極、および(c)第1電極と第2電極との間に介在するセパレータからなる極板群を有する電気化学素子であって、
前記第1電極(a)は、導電部と絶縁部とを有する第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、
前記第2電極(b)は、導電部と絶縁部とを有する第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなる電気化学素子。
An electrochemical device having (a) at least one first electrode, (b) at least one second electrode, and (c) an electrode group including a separator interposed between the first electrode and the second electrode. hand,
The first electrode (a) includes a first current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion, and at least one first electrode mixture layer carried on the first current collector sheet,
The second electrode (b) is an electrochemical element comprising a second current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion, and at least one second electrode mixture layer carried on the second current collector sheet.
前記第1集電体シートの導電部が前記極板群の第1側面において第1端子と接続され、前記第2集電体シートの導電部が前記極板群の第2側面において第2端子と接続され、前記第1集電体シートの絶縁部が前記第2側面に配され、前記第2集電体シートの絶縁部が前記第1側面に配されている請求項1記載の電気化学素子。   A conductive portion of the first current collector sheet is connected to a first terminal on a first side surface of the electrode plate group, and a conductive portion of the second current collector sheet is connected to a second terminal on a second side surface of the electrode plate group. 2. The electrochemical device according to claim 1, wherein an insulating portion of the first current collector sheet is disposed on the second side surface, and an insulating portion of the second current collector sheet is disposed on the first side surface. 3. element. 前記第1側面および前記第2側面以外の前記極板群の側面に、前記第1集電体シートの絶縁部および前記第2集電体シートの絶縁部が配されている請求項2記載の電気化学素子。   The insulating portion of the first current collector sheet and the insulating portion of the second current collector sheet are arranged on a side surface of the electrode plate group other than the first side surface and the second side surface. Electrochemical element. 前記極板群が、前記第1側面および前記第2側面以外に、前記第1集電体シートの絶縁部および/または前記第2集電体シートの絶縁部が配されている側面を有する請求項2記載の電気化学素子。   The said electrode group has a side which the insulating part of the said 1st current collector sheet and / or the insulating part of the said 2nd current collector sheet | seat is arrange | positioned other than the said 1st side surface and the said 2nd side surface. Item 3. An electrochemical device according to Item 2. 前記第1側面と前記第2側面とが、互いに前記極板群の反対側に位置する請求項2記載の電気化学素子。   The electrochemical device according to claim 2, wherein the first side surface and the second side surface are located on opposite sides of the electrode group. 前記第1側面には、前記第1端子と前記第2電極とを絶縁するための第1絶縁材料部が設けられており、前記第2側面には、前記第2端子と前記第1電極とを絶縁するための第2絶縁材料部が設けられている請求項2記載の電気化学素子。   A first insulating material portion for insulating the first terminal and the second electrode is provided on the first side surface, and the second terminal, the first electrode, and the second side surface are provided on the second side surface. The electrochemical device according to claim 2, further comprising a second insulating material portion for insulating the element. 第1電極と第2電極とをセパレータを介して捲回した極板群を有する電気化学素子であって、
前記第1電極は、導電部と絶縁部とを有する第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、
前記第2電極は、導電部と絶縁部とを有する第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなり、
前記第1集電体シートの導電部が前記極板群の第1底面において第1端子と接続され、
前記第2集電体シートの導電部が前記極板群の第2底面において第2端子と接続され、
前記第1集電体シートの絶縁部が前記第2底面に配され、
前記第2集電体シートの絶縁部が前記第1底面に配されている電気化学素子。
An electrochemical device having an electrode group in which a first electrode and a second electrode are wound with a separator interposed therebetween,
The first electrode includes a first current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion, and at least one first electrode mixture layer supported on the first current collector sheet,
The second electrode includes a second current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion, and at least one second electrode mixture layer carried on the second current collector sheet,
A conductive portion of the first current collector sheet is connected to a first terminal on a first bottom surface of the electrode plate group;
A conductive portion of the second current collector sheet is connected to a second terminal on a second bottom surface of the electrode plate group;
An insulating portion of the first current collector sheet is disposed on the second bottom surface;
An electrochemical device wherein an insulating portion of the second current collector sheet is disposed on the first bottom surface.
第1電極と第2電極とをセパレータを介して捲回した極板群を有する電気化学素子であって、
前記第1電極は、導電部と絶縁部とを有する第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、
前記第2電極は、導電部と絶縁部とを有する第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなり、
前記第1集電体シートの導電部が前記極板群の第1底面において第1端子と接続され、
前記第2集電体シートの導電部が前記極板群の第2底面において第2端子と接続され、
前記第1集電体シートの絶縁部が前記第2底面に配され、
前記第2集電体シートの絶縁部が前記第1底面に配され、
前記第1底面には、前記第1端子と前記第2電極とを絶縁するための第1絶縁材料部が設けられており、
前記第2底面には、前記第2端子と前記第1電極とを絶縁するための第2絶縁材料部が設けられている電気化学素子。
An electrochemical device having an electrode group in which a first electrode and a second electrode are wound with a separator interposed therebetween,
The first electrode includes a first current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion, and at least one first electrode mixture layer supported on the first current collector sheet,
The second electrode includes a second current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion, and at least one second electrode mixture layer carried on the second current collector sheet,
A conductive portion of the first current collector sheet is connected to a first terminal on a first bottom surface of the electrode plate group;
A conductive portion of the second current collector sheet is connected to a second terminal on a second bottom surface of the electrode plate group;
An insulating portion of the first current collector sheet is disposed on the second bottom surface;
An insulating portion of the second current collector sheet is disposed on the first bottom surface;
A first insulating material portion for insulating the first terminal and the second electrode from each other on the first bottom surface;
An electrochemical device, wherein a second insulating material portion for insulating the second terminal and the first electrode is provided on the second bottom surface.
複数の第1電極と複数の第2電極とをセパレータを介して交互に積層した極板群を有する電気化学素子であって、
前記複数の第1電極は、それぞれ導電部と絶縁部とを有する第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、
前記複数の第2電極は、それぞれ導電部と絶縁部とを有する第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなり、
前記第1集電体シートの導電部が前記極板群の第1側面において第1端子と接続され、
前記第2集電体シートの導電部が前記極板群の第2側面において第2端子と接続され、
前記第1集電体シートの絶縁部が前記第2側面に配され、
前記第2集電体シートの絶縁部が前記第1側面に配されている電気化学素子。
An electrochemical device having an electrode group in which a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes are alternately stacked with a separator interposed therebetween,
The plurality of first electrodes include a first current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion, and at least one first electrode mixture layer supported on the first current collector sheet,
The plurality of second electrodes each include a second current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion, and at least one second electrode mixture layer carried on the second current collector sheet,
A conductive portion of the first current collector sheet is connected to a first terminal on a first side surface of the electrode plate group;
A conductive portion of the second current collector sheet is connected to a second terminal on a second side surface of the electrode plate group;
An insulating portion of the first current collector sheet is disposed on the second side surface;
An electrochemical device wherein an insulating portion of the second current collector sheet is disposed on the first side surface.
複数の第1電極と複数の第2電極とをセパレータを介して交互に積層した極板群を有する電気化学素子であって、
前記複数の第1電極は、それぞれ導電部と絶縁部とを有する第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、
前記複数の第2電極は、それぞれ導電部と絶縁部とを有する第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなり、
前記第1集電体シートの導電部が前記極板群の第1側面において第1端子と接続され、
前記第2集電体シートの導電部が前記極板群の第2側面において第2端子と接続され、
前記第1集電体シートの絶縁部が前記第2側面に配され、
前記第2集電体シートの絶縁部が前記第1側面に配され、
前記第1側面には、前記第1端子と前記第2電極とを絶縁するための第1絶縁材料部が設けられており、
前記第2側面には、前記第2端子と前記第1電極とを絶縁するための第2絶縁材料部が設けられている電気化学素子。
An electrochemical device having an electrode group in which a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes are alternately stacked with a separator interposed therebetween,
The plurality of first electrodes include a first current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion, and at least one first electrode mixture layer supported on the first current collector sheet,
The plurality of second electrodes each include a second current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion, and at least one second electrode mixture layer carried on the second current collector sheet,
A conductive portion of the first current collector sheet is connected to a first terminal on a first side surface of the electrode plate group;
A conductive portion of the second current collector sheet is connected to a second terminal on a second side surface of the electrode plate group;
An insulating portion of the first current collector sheet is disposed on the second side surface;
An insulating portion of the second current collector sheet is disposed on the first side surface;
A first insulating material portion for insulating the first terminal and the second electrode from each other on the first side surface;
An electrochemical device, wherein a second insulating material portion for insulating the second terminal and the first electrode is provided on the second side surface.
複数の第1電極と複数の第2電極とをセパレータを介して交互に積層した極板群を有する電気化学素子であって、
前記複数の第1電極は、それぞれ導電部と絶縁部とを有する第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、
前記複数の第2電極は、それぞれ導電部と絶縁部とを有する第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなり、
前記第1集電体シートの導電部が前記極板群の第1側面において第1端子と接続され、
前記第2集電体シートの導電部が前記極板群の第2側面において第2端子と接続され、
前記第1集電体シートの絶縁部が前記極板群の前記第1側面以外の全側面に配され、
前記第2集電体シートの絶縁部が前記極板群の前記第2側面以外の全側面に配されている電気化学素子。
An electrochemical device having an electrode group in which a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes are alternately stacked with a separator interposed therebetween,
The plurality of first electrodes include a first current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion, and at least one first electrode mixture layer supported on the first current collector sheet,
The plurality of second electrodes each include a second current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion, and at least one second electrode mixture layer carried on the second current collector sheet,
A conductive portion of the first current collector sheet is connected to a first terminal on a first side surface of the electrode plate group;
A conductive portion of the second current collector sheet is connected to a second terminal on a second side surface of the electrode plate group;
Insulating portions of the first current collector sheet are arranged on all side surfaces other than the first side surface of the electrode plate group,
An electrochemical device in which insulating portions of the second current collector sheet are arranged on all side surfaces of the electrode plate group except the second side surface.
複数の第1電極と複数の第2電極とをセパレータを介して交互に積層した極板群を有する電気化学素子であって、
前記複数の第1電極は、それぞれ導電部と絶縁部とを有する第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、
前記複数の第2電極は、それぞれ導電部と絶縁部とを有する第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなり、
前記第1集電体シートの導電部が前記極板群の第1側面において第1端子と接続され、
前記第2集電体シートの導電部が前記極板群の第2側面において第2端子と接続され、
前記第1集電体シートの絶縁部が前記極板群の前記第1側面以外の全側面に配され、
前記第2集電体シートの絶縁部が前記極板群の前記第2側面以外の全側面に配され、
前記第1側面には、前記第1端子と前記第2電極とを絶縁するための第1絶縁材料部が設けられており、
前記第2側面には、前記第2端子と前記第1電極とを絶縁するための第2絶縁材料部が設けられている電気化学素子。
An electrochemical device having an electrode group in which a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes are alternately stacked with a separator interposed therebetween,
The plurality of first electrodes include a first current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion, and at least one first electrode mixture layer supported on the first current collector sheet,
The plurality of second electrodes each include a second current collector sheet having a conductive portion and an insulating portion, and at least one second electrode mixture layer carried on the second current collector sheet,
A conductive portion of the first current collector sheet is connected to a first terminal on a first side surface of the electrode plate group;
A conductive portion of the second current collector sheet is connected to a second terminal on a second side surface of the electrode plate group;
Insulating portions of the first current collector sheet are arranged on all side surfaces other than the first side surface of the electrode plate group,
Insulating portions of the second current collector sheet are disposed on all side surfaces except the second side surface of the electrode plate group,
A first insulating material portion for insulating the first terminal and the second electrode from each other on the first side surface;
An electrochemical device, wherein a second insulating material portion for insulating the second terminal and the first electrode is provided on the second side surface.
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