JP2007042385A - Electrode for battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means of securing both electron conduction and lithium ion conduction for an electrode for a battery usable under high output conditions. <P>SOLUTION: In the electrode for a battery provided with a current collector, and an active material layer containing active material formed on the surface of the collector, a low-density area with comparatively low density and a high-density area with comparatively high density are made to exist in the active material layer. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電池用電極に関する。特に本発明は、電池用電極の出力特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 output characteristics 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 commercialization of these 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、集電体からの電子の活物質への伝導と、電解質層または活物質層に存在するリチウムイオンの活物質への伝導が両立しない虞がある。すなわち、均一な組成を有する活物質層において、活物質層の密度が比較的小さいと、活物質層中の活物質どうしが充分に接触できないため、活物質層における電子伝導が充分に行われない。この問題を解消するためには、導電助剤を添加するのが一般的である。   However, in response to the demand for higher performance of the battery, when the battery is charged and discharged at a higher output, in the active material layer having a uniform composition, the conduction of electrons from the current collector to the active material, There is a possibility that the conduction of lithium ions present in the electrolyte layer or the active material layer to the active material is not compatible. That is, in an active material layer having a uniform composition, if the density of the active material layer is relatively small, the active materials in the active material layer cannot be sufficiently in contact with each other. . In order to solve this problem, it is common to add a conductive additive.

導電助剤の添加によれば、活物質層における電子伝導は確保される。しかしながら、導電助剤の添加によって、逆にリチウムイオン伝導が阻害されてしまうという問題がある。また、現在では電池の出力密度を向上させるという観点から、活物質層を作製した電極をプレスする場合があるが、かようなプレス処理によって活物質層の密度を一律に大きくすると、同様にリチウムイオンの伝導経路が充分に確保されないという問題が生じる虞がある。   According to the addition of the conductive assistant, electronic conduction in the active material layer is ensured. However, there is a problem that lithium ion conduction is inhibited by the addition of the conductive aid. In addition, from the viewpoint of improving the output density of the battery, there are cases where the electrode on which the active material layer is produced is pressed. However, if the density of the active material layer is uniformly increased by such a pressing process, lithium is similarly applied. There is a possibility that a problem that the ion conduction path is not sufficiently secured may occur.

このように、電池用電極の活物質層において、電子伝導の確保とリチウムイオン伝導の確保とはトレードオフの関係にあり、活物質層全体の密度を一律にコントロールするのみではこの問題を解決するのは困難なのが現状である。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。   As described above, in the active material layer of the battery electrode, ensuring the electron conduction and ensuring the lithium ion conduction are in a trade-off relationship, and this problem can be solved only by uniformly controlling the density of the entire active material layer. The current situation is difficult. 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用いられうる電池用電極において、電子伝導およびリチウムイオン伝導の双方を充分に確保しうる手段を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide means for sufficiently ensuring both electronic conduction and lithium ion conduction in a battery electrode that can be used under high output conditions.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を行った。そしてその際に、電極の活物質層の密度を様々に制御することを試みた。その結果、電極の活物質層において、比較的密度の小さい領域と比較的密度の大きい領域とを併存させることで、上記のトレードオフの関係にあった問題の解決が図られることを見出し、本発明を完成させるに至った。   The present inventors have conducted intensive research to solve the above problems. At that time, various attempts were made to control the density of the active material layer of the electrode. As a result, it has been found that by coexisting a relatively low density region and a relatively high density region in the active material layer of the electrode, it is possible to solve the above-mentioned problem in the trade-off relationship. The invention has been completed.

すなわち本発明は、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、前記活物質層において、比較的密度の小さい低密度領域と、比較的密度の大きい高密度領域とが存在することを特徴とする、電池用電極である。   That is, the present invention provides a battery electrode having a current collector and an active material layer containing an active material formed on the surface of the current collector, and the active material layer has a relatively low density. The battery electrode is characterized in that a low density region and a high density region having a relatively high density exist.

本発明の電池用電極の活物質層には、密度の小さい領域と密度の大きい領域とが併存している。これにより、活物質層における電子伝導とリチウムイオン伝導との双方が充分に確保されうる。従って、本発明の電極は、電池の出力特性の向上に寄与しうる。   In the active material layer of the battery electrode of the present invention, a low density region and a high density region coexist. Thereby, both electronic conduction and lithium ion conduction in the active material layer can be sufficiently ensured. Therefore, the electrode of the present invention can contribute to the improvement of the output characteristics of the battery.

以下、本発明の実施の形態を説明するが、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、下記の形態のみに制限されることはない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, 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 embodiments.

(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、前記活物質層において、比較的密度の小さい低密度領域と、比較的密度の大きい高密度領域とが存在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 containing an active material formed on the surface of the current collector, wherein the active material layer has a relatively low density and a low density. The battery electrode is characterized in that a density region and a high-density region having a relatively high density exist.

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.

図1は、本発明の電池用電極の一実施形態を示す概略断面図である。図1に示す形態の電池用電極1は、集電体2の一方の面に活物質層3が形成されてなる電極である。なお、後述するように、電池用電極の組成は主に、電極活物質、導電助剤(特に、正極)およびバインダである。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of a battery electrode of the present invention. The battery electrode 1 having the form shown in FIG. 1 is an electrode in which an active material layer 3 is formed on one surface of a current collector 2. As will be described later, the composition of the battery electrode is mainly an electrode active material, a conductive additive (in particular, a positive electrode), and a binder.

本発明の電池用電極(以下、単に「電極」とも称する)1は、図1に示すように、活物質層3において、活物質4や導電助剤(図示せず)、バインダ(図示せず)などが詰まっていない、比較的密度の小さい低密度領域(以下、「LD領域」とも称する)と、上記の成分が詰まった、比較的密度の大きい高密度領域(以下、「HD領域」とも称する)とが存在する点に特徴を有する。   As shown in FIG. 1, a battery electrode (hereinafter also simply referred to as “electrode”) 1 of the present invention includes an active material 4, a conductive additive (not shown), and a binder (not shown) in the active material layer 3. ) Or the like, and a low density region (hereinafter also referred to as “LD region”) having a relatively low density, and a high density region (hereinafter referred to as “HD region”) in which the above components are clogged. It has a feature in that it exists.

図1に示す形態においては、LD領域の厚さが、HD領域の厚さよりも大きい。また、図1に示す形態においては、LD領域とHD領域とが交互に存在している。図1に示すように、LD領域とHD領域とが交互に存在する形態としては、特に制限されないが、例えば、図2や図3に示す形態が挙げられる。図2および図3は、本発明の電極を電解質層側(集電体とは反対の側)から見た平面図である。図2に示す形態においては、正方形状のHD領域が、所定の間隔を置いて存在している。また、図3に示す形態においては、円状のHD領域が、同じく所定の間隔を置いて存在している。換言すれば、本発明の好ましい形態においては、LD領域またはHD領域の少なくとも一方が、規則的かつ周期的に存在する。なお、「規則的かつ周期的に存在する」とは、LD領域またはHD領域がある規則に従って配置され、さらにその規則が繰り返されて配置されることを意味する。この際、具体的な周期については特に制限されないが、本発明の作用効果を充分に得るという観点からは、LD領域および/またはHD領域の存在する周期は、好ましくは1mm以下であり、より好ましくは300μm以下であり、さらに好ましくは100μm以下である。   In the form shown in FIG. 1, the thickness of the LD region is larger than the thickness of the HD region. In the form shown in FIG. 1, LD regions and HD regions exist alternately. As shown in FIG. 1, the form in which the LD region and the HD region exist alternately is not particularly limited, and examples thereof include the forms shown in FIGS. 2 and 3. 2 and 3 are plan views of the electrode of the present invention as viewed from the electrolyte layer side (the side opposite to the current collector). In the form shown in FIG. 2, square HD regions exist at a predetermined interval. In the form shown in FIG. 3, circular HD areas are also present at predetermined intervals. In other words, in a preferred embodiment of the present invention, at least one of the LD region and the HD region exists regularly and periodically. Note that “exist regularly and periodically” means that the LD region or the HD region is arranged according to a certain rule, and the rule is arranged repeatedly. At this time, the specific period is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining the effect of the present invention sufficiently, the period in which the LD region and / or the HD region exists is preferably 1 mm or less, and more preferably Is 300 μm or less, more preferably 100 μm or less.

図4は、本発明の電極の他の実施形態を示す概略断面図である。図4に示す形態の電池用電極も、集電体2の一方の面に活物質層3が形成されてなり、LD領域とHD領域とが交互に存在している点では、図1に示す形態の電極と同様である。   FIG. 4 is a schematic sectional view showing another embodiment of the electrode of the present invention. The battery electrode of the form shown in FIG. 4 is also shown in FIG. 1 in that the active material layer 3 is formed on one surface of the current collector 2 and the LD region and the HD region exist alternately. It is the same as the electrode of the form.

ただし、図4に示す形態の電極は、図1に示す形態の電極とは異なり、LD領域とHD領域との厚さが略同一である。図4に示す形態の電極において、LD領域とHD領域とが交互に存在する形態も特に制限されないが、図1に示す形態の電極について上記で説明した図2や図3に示す形態が同様に例示されうる。   However, the electrode of the form shown in FIG. 4 differs from the electrode of the form shown in FIG. 1 in that the LD region and the HD region have substantially the same thickness. In the electrode of the form shown in FIG. 4, the form in which the LD region and the HD region are alternately present is not particularly limited, but the form shown in FIGS. 2 and 3 described above for the electrode of the form shown in FIG. Can be exemplified.

本発明の電極において、LD領域やHD領域は、図2や図3に示すように点在していてもよいが、直線状や網状に存在していてもよい。かような形態においても、隣接するLD領域どうし、および隣接するHD領域どうしの間隔は、好ましくは1mm以下であり、より好ましくは300μm以下であり、さらに好ましくは100μm以下である。   In the electrode of the present invention, the LD region and the HD region may be scattered as shown in FIGS. 2 and 3, but may be present in a linear shape or a net shape. Even in such a form, the interval between adjacent LD regions and between adjacent HD regions is preferably 1 mm or less, more preferably 300 μm or less, and even more preferably 100 μm or less.

本発明の電極によれば、活物質層においてLD領域とHD領域とが存在することにより、従来トレードオフの関係にあった活物質層における電子伝導とリチウムイオン伝導とが両立しうる。このメカニズムは完全には明らかとはなっていないが、以下のメカニズムが推定されている。すなわち、本発明の電極によれば、電子(e)は、図1や図4に実線で示すように、活物質4や導電助剤などの成分が密集しているHD領域を好んで移動する。換言すれば、HD領域が、電子伝導パスとして機能しうる。また、リチウムイオン(Li)は、図1や図4に破線で示すように、各成分が密集していないLD領域を好んで移動する。換言すれば、LD領域が、リチウムイオン伝導パスとして機能しうるのである。このように、本発明の電極においては電子伝導パスとリチウムイオン伝導パスが分離されていることで、従来問題となっていた電子とリチウムイオンとの伝導の両立が可能となるものと考えられる。なお、本発明の電極が、他のメカニズムによりかような問題の解決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。 According to the electrode of the present invention, the presence of the LD region and the HD region in the active material layer makes it possible to achieve both electron conduction and lithium ion conduction in the active material layer that have been in a trade-off relationship. Although this mechanism is not completely clear, the following mechanism is presumed. That is, according to the electrode of the present invention, the electrons (e ) move favorably in the HD region where components such as the active material 4 and the conductive auxiliary agent are concentrated, as indicated by solid lines in FIGS. To do. In other words, the HD region can function as an electron conduction path. Further, as shown by broken lines in FIGS. 1 and 4, lithium ions (Li + ) preferably move in the LD region where each component is not concentrated. In other words, the LD region can function as a lithium ion conduction path. As described above, in the electrode of the present invention, the electron conduction path and the lithium ion conduction path are separated from each other, so that it is possible to achieve both conduction of electrons and lithium ions, which has been a problem in the past. Even if the electrode of the present invention contributes to the solution of such a problem by other mechanisms, the technical scope of the present invention is not affected at all.

本発明の電池用電極は、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 battery electrode of the present invention 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、活物質層において、LD領域とHD領域とが存在す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 an LD region and an HD region exist in the active material layer. 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2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 2 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2上には、活物質層3が形成される。活物質層3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 3 is formed on the current collector 2. The active material layer 3 is a layer 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。場合によっては、2種以上の負極活物質が併用されてもよい
活物質の平均粒子径は特に制限されない。ただし、この平均粒子径が小さくなればなるほど、電子伝導パスが分断されやすくなる。従って、活物質の平均粒子径が小さいほど、本発明の作用効果は顕著に発揮されうる。かような観点から、活物質の平均粒子径は、好ましくは10μm以下であり、より好ましくは5μm以下であり、特に好ましくは1μm以下である。ただし、これらの範囲を外れる形態もまた、採用されうる。なお、本願において活物質の平均粒子径は、レーザ回折散乱法により測定された値を採用するものとする。
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. In some cases, two or more negative electrode active materials may be used in combination. The average particle diameter of the active material is not particularly limited. However, the smaller the average particle diameter, the more easily the electron conduction path is divided. Therefore, the smaller the average particle diameter of the active material, the more the effects of the present invention can be exhibited. From such a viewpoint, the average particle diameter of the active material is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, and particularly preferably 1 μm or less. However, forms outside these ranges can also be employed. In the present application, the average particle diameter of the active material is a value measured by a laser diffraction scattering method.

活物質層3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 layer 3 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 added to act on the crosslinkable group of the ion conductive polymer to 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3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 layer 3 is not particularly limited. The blending ratio can be adjusted by appropriately referring to known knowledge about lithium ion secondary batteries.

活物質層3にはLD領域とHD領域とが存在し、HD領域の密度はLD領域の密度よりも大きいことが必須であるが、それぞれの密度の具体的な値は特に制限されない。ただし一例を挙げると、LD領域の密度は、好ましくは1〜3g/cm程度であり、より好ましくは1.5〜2.5g/cmである。LD領域の密度が小さすぎると、結着力の低下によりサイクル性能が大幅に低減する虞がある。一方、LD領域の密度が大きすぎると、密度がHD領域とほとんど変わらなくなってしまい、リチウムイオンの透過性が低下する虞がある。ただし、これらの範囲を外れる形態もまた、採用されうる。 The active material layer 3 has an LD region and an HD region, and it is essential that the density of the HD region is larger than the density of the LD region, but the specific value of each density is not particularly limited. However, as an example, the density of the LD region is preferably about 1 to 3 g / cm 3 , and more preferably 1.5 to 2.5 g / cm 3 . If the density of the LD region is too small, the cycle performance may be significantly reduced due to a decrease in the binding force. On the other hand, if the density of the LD region is too large, the density is almost the same as that of the HD region, and the lithium ion permeability may be reduced. However, forms outside these ranges can also be employed.

一方、HD領域の密度は、好ましくは1.5〜3.5g/cm程度であり、より好ましくは2〜3g/cmである。HD領域の密度が小さすぎると、密度がLD領域とほとんど変わらなくなってしまい、電子の伝導性が低下する虞がある。一方、HD領域の密度が大きすぎると、完全に電解液が入り込めず、反応に関与しえない活物質が生じてしまう虞がある。ただし、これらの範囲を外れる形態もまた、採用されうる。ここで、HD領域の密度は、LD領域の密度と比較して0.5g/cm以上大きいことが好ましい。 On the other hand, the density of the HD region is preferably about 1.5 to 3.5 g / cm 3 , more preferably 2 to 3 g / cm 3 . If the density of the HD region is too small, the density is almost the same as that of the LD region, and there is a possibility that the electron conductivity is lowered. On the other hand, if the density of the HD region is too large, the electrolytic solution cannot completely enter, and an active material that cannot participate in the reaction may be generated. However, forms outside these ranges can also be employed. Here, the density of the HD region is preferably larger than the density of the LD region by 0.5 g / cm 3 or more.

なお、本願におけるLD領域やHD領域の「密度」は、活物質の目付け量とその厚みの実測値から算出された値を採用するものとする。   Note that the “density” of the LD region and HD region in the present application adopts a value calculated from an actual weight of the active material and a measured value of its thickness.

図1に示すようにLD領域とHD領域とで厚さが異なる場合、それぞれの具体的な厚さの値は特に制限されない。ただし一例を挙げると、図1に示すようにHD領域の厚さがLD領域よりも小さい場合、HD領域の厚さは、好ましくは1〜100μm程度であり、より好ましくは5〜50μmである。HD領域の厚さが小さすぎると、容量が低下するか、密度が大きくなる虞がある。一方、HD領域の厚さが大きすぎると、LD領域との差がなくなるか、密度が小さくなる虞がある。また、かような形態において、LD領域の厚さは、好ましくは5〜200μm程度であり、より好ましくは10〜100μmである。LD領域の厚さが小さすぎると、HD領域との差がなくなるか、密度が大きくなる虞がある。一方、LD領域の厚さが大きすぎると、活物質が電極から脱落しやすくなりサイクル劣化が生じる虞がある。   As shown in FIG. 1, when the LD region and the HD region have different thicknesses, the specific thickness values are not particularly limited. However, as an example, when the thickness of the HD region is smaller than the LD region as shown in FIG. 1, the thickness of the HD region is preferably about 1 to 100 μm, more preferably 5 to 50 μm. If the thickness of the HD region is too small, the capacity may decrease or the density may increase. On the other hand, if the thickness of the HD region is too large, there is a possibility that the difference from the LD region is eliminated or the density is decreased. In such a form, the thickness of the LD region is preferably about 5 to 200 μm, more preferably 10 to 100 μm. If the thickness of the LD region is too small, there is a possibility that the difference from the HD region is eliminated or the density is increased. On the other hand, if the thickness of the LD region is too large, the active material tends to fall off the electrode, and cycle deterioration may occur.

(製造方法)
本発明の電池用電極の製造方法は特に制限されず、電池用電極の製造分野において従来公知の知見を適宜参照することにより、本発明の電極は製造されうる。以下、図1に示すようにLD領域とHD領域とで厚さの異なる活物質層を有する電極(1)と、図4に示すようにLD領域とHD領域とで厚さが略同一の活物質層を有する電極(2)とに分けて、その製造方法を簡単に説明する。
(Production method)
The method for producing the battery electrode of the present invention is not particularly limited, and the electrode of the present invention can be produced by appropriately referring to conventionally known knowledge in the field of battery electrode production. Hereinafter, an electrode (1) having active material layers having different thicknesses in the LD region and the HD region as shown in FIG. 1, and an active region having substantially the same thickness in the LD region and the HD region as shown in FIG. The manufacturing method will be briefly described separately for the electrode (2) having a material layer.

電極(1)は、例えば、活物質を含む活物質スラリーを調製し、当該活物質スラリーを集電体の表面に塗布することにより、塗膜を形成し、さらに、所望の溝を有する金型を用いて塗膜をパターニングすることにより、作製されうる。以下、かような製造方法を工程順に詳細に説明する。   The electrode (1) is, for example, a mold having an active material, forming an active material slurry, applying the active material slurry to the surface of the current collector to form a coating film, and further having a desired groove It can be produced by patterning the coating film using Hereinafter, such a manufacturing method will be described in detail in the order of steps.

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、活物質スラリーを調製する。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。なお、正極を作製するにはスラリー中に正極活物質を添加し、負極を作製するにはスラリー中に負極活物質を添加すべきであることは当然である。   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. Mix to prepare an active material slurry. The specific form of each component blended in the active material slurry is as described in the column of the configuration of the electrode of the present invention, and thus detailed description thereof is omitted here. In addition, it is natural that a positive electrode active material should be added to the slurry to produce the positive electrode, and a negative electrode active material should be added to the slurry to produce the negative electrode.

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.

続いて、活物質層3を形成するための集電体2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。   Subsequently, a current collector 2 for forming the active material layer 3 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、上記で調製した活物質スラリーを、上記で準備した集電体2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、活物質層となるべき塗膜が形成される。形成される塗膜の厚さは特に制限されないが、通常は10〜100μm程度である。   Subsequently, the active material slurry prepared above is applied to the surface of the current collector 2 prepared above to form a coating film. Thereafter, a drying process is performed. Thereby, the solvent in a coating film is removed and the coating film which should become an active material layer is formed. Although the thickness of the coating film to be formed is not particularly limited, it is usually about 10 to 100 μm.

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 the active material slurry is not particularly limited. For example, a commonly used means such as a coater can be adopted.

その後、金型を準備する。この金型は、上記で得られた塗膜の表面に所望のパターンを形成する目的で用いられる。具体的には、金属製の金型基板の表面に、塗膜の表面へのパターニングを希望する形状を有する金型を準備する。例えば、図2や図3に示す形態の電極の形成を所望する場合には、図2や図3におけるHD領域に対応する箇所が突出してなる凸部を有する金型を準備すればよい。金型の有する凸部の具体的な形態は特に制限されず、作製を希望する電極の形状に合わせて適宜設定されうる。ただし、上述したように、HD領域は1mm以下の間隔で隣接していることが好ましいことから、凸部もまた、1mm以下の間隔で隣接しているとよい。また、凸部の高さ(LD領域の面に対するHD領域の深さに相当)も特に制限されないが、通常は1〜200μm程度であり、好ましくは5〜100μmである。また、上述したように、凸部は線状や網状に形成されたものであってもよい。   Thereafter, a mold is prepared. This mold is used for the purpose of forming a desired pattern on the surface of the coating film obtained above. Specifically, a mold having a shape desired to be patterned on the surface of the coating film is prepared on the surface of a metal mold substrate. For example, when it is desired to form an electrode having the form shown in FIGS. 2 and 3, a mold having a projecting portion in which a portion corresponding to the HD region in FIGS. 2 and 3 protrudes may be prepared. The specific form of the convex portion of the mold is not particularly limited, and can be appropriately set according to the shape of the electrode desired to be manufactured. However, as described above, since the HD regions are preferably adjacent to each other with an interval of 1 mm or less, the convex portions are also preferably adjacent to each other with an interval of 1 mm or less. Further, the height of the convex portion (corresponding to the depth of the HD region with respect to the surface of the LD region) is not particularly limited, but is usually about 1 to 200 μm, preferably 5 to 100 μm. Further, as described above, the convex portion may be formed in a linear shape or a net shape.

続いて、上記で集電体表面に塗膜が形成されてなる積層体と、上記で準備した金型とを、塗膜と金型の凸部側とが向き合うように重ね合わせ、プレスすることにより、金型の有するパターンに従って、塗膜の表面がパターニングされうる。すなわち、金型の凸部に沿って凹部が形成され、この凹部がHD領域となる。   Subsequently, the laminate in which the coating film is formed on the surface of the current collector and the mold prepared above are overlapped and pressed so that the coating film and the convex side of the mold face each other. Thus, the surface of the coating film can be patterned according to the pattern of the mold. That is, a concave portion is formed along the convex portion of the mold, and this concave portion becomes the HD region.

この際、プレス手段については特に制限されず、従来公知の手段が適宜採用されうる。プレス手段の一例を挙げると、カレンダーロール、平板プレスなどが挙げられる。   At this time, the pressing means is not particularly limited, and conventionally known means can be appropriately employed. If an example of a press means is given, a calendar roll, a flat plate press, etc. will be mentioned.

以上、金型を用いて電極(1)を作製する好ましい形態について詳細に説明したが、その他の製造方法によっても、電極(1)は製造可能である。例えば、先端の尖っていない細い棒で塗膜の表面に多数の凹部(すなわち、HD領域)を形成することによって、電極(1)を形成してもよい。   As mentioned above, although the preferable form which produces an electrode (1) using a metal mold | die was demonstrated in detail, the electrode (1) can be manufactured also with another manufacturing method. For example, the electrode (1) may be formed by forming a large number of recesses (that is, HD regions) on the surface of the coating film with a thin rod having no sharp tip.

続いて、図4に示す形態の電極(2)の製造方法について、説明する。電極(2)は、活物質スラリーを集電体に塗布する際に、LD領域に対応する箇所には薄く塗布し(すなわち、薄い塗膜を形成し)、HD領域に対応する箇所には濃く塗布し(すなわち、厚い塗膜を形成し)、最終的に塗膜全体をプレスすることにより、製造可能である。   Then, the manufacturing method of the electrode (2) of the form shown in FIG. 4 is demonstrated. When the active material slurry is applied to the current collector, the electrode (2) is thinly applied to a portion corresponding to the LD region (that is, a thin coating film is formed), and is dark in a portion corresponding to the HD region. It can be manufactured by applying (ie, forming a thick coating) and finally pressing the entire coating.

従って、活物質スラリー調製工程については上記と同様であるため、ここでは説明を省略する。   Therefore, since the active material slurry preparation step is the same as described above, the description thereof is omitted here.

電極(1)の上述した製造方法では、調製した活物質スラリーを集電体に均一に塗布している。これに対し、電極(2)を製造する際には、箇所によってスラリー塗布量に濃淡が生じる。よって、電極(2)の製造時に活物質スラリーを塗布する際には、一般的なコーターにより均一な塗膜を形成した後に、スプレー噴霧やインクジェット方式を用いてさらに塗布することが有効である。スプレー噴霧によれば、簡便な手法によりスラリーの濃淡を生じさせることが可能である。また、インクジェット方式を用いると、微細な濃淡を高精度に生じさせることが可能である。この際、スプレー噴霧やインクジェット方式による2回目の塗布は、1回目の塗布により形成された塗膜を乾燥させた後に行うとよい。   In the manufacturing method of the electrode (1) described above, the prepared active material slurry is uniformly applied to the current collector. On the other hand, when manufacturing the electrode (2), the amount of slurry applied varies depending on the location. Therefore, when applying the active material slurry during the production of the electrode (2), it is effective to form a uniform coating film with a general coater and then apply it further using a spray or ink jet method. According to spray atomization, the density of the slurry can be generated by a simple method. In addition, when an ink jet method is used, it is possible to generate fine shading with high accuracy. At this time, the second application by spraying or an ink jet method is preferably performed after drying the coating film formed by the first application.

上述したような手法によれば、一見図1に示すような塗膜が形成される。この製造方法では、この塗膜の全体に対して、平板プレス処理を施す。これにより、図4に示すような電極が形成されうる。   According to the method described above, a coating film as shown in FIG. 1 is formed at first glance. In this manufacturing method, a flat plate press treatment is performed on the entire coating film. Thereby, an electrode as shown in FIG. 4 can be formed.

(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5は、バイポーラ電池である、本発明の電池を示す断面図である。以下、図5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. 5 is a cross-sectional view showing a battery of the present invention which is a bipolar battery. Hereinafter, although the bipolar battery shown in FIG. 5 will be described in detail as an example, the technical scope of the present invention is not limited to such a form.

図5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 the present embodiment shown in FIG. 5 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5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、LD領域とHD領域とが存在する正極活物質層13と、同じくLD領域とHD領域とが存在する負極活物質層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を複数個有する。なお、図5においては、上述したように電極の活物質層にLD領域およびHD領域が存在するが、各活物質層は単なる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. 5, the battery element 21 of the bipolar battery 10 of the present embodiment includes a positive electrode active material layer 13 in which an LD region and an HD region exist, and a negative electrode active material layer in which an LD region and an HD region also exist. 15 has a plurality of bipolar electrodes formed on each surface of the current collector 11. In FIG. 5, although the LD region and the HD region exist in the active material layer of the electrode as described above, each active material layer is illustrated as a single 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 such 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5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。   Furthermore, in the bipolar battery 10 shown in FIG. 5, 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 that 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、正極タブ25と負極タブ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. Note that the same material may be used for the positive electrode tab 25 and the negative electrode tab 27, or different materials may be used. 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.

本実施形態のバイポーラ電池10によれば、本発明の電極が集電体11の両面に形成されてなるバイポーラ電極が採用されている。このため、本実施形態のバイポーラ電池は出力特性に優れる。   According to the bipolar battery 10 of the present embodiment, a bipolar electrode in which the electrode of the present invention is formed on both surfaces of the current collector 11 is employed. For this reason, the bipolar battery of this embodiment is excellent in output characteristics.

ここで、上述したような本発明の作用効果は、高出力条件下において用いられる二次電池において特に顕著に発現しうる。従って、本発明の二次電池は、高出力条件下において用いられることが好ましい。具体的には、本発明の二次電池は、好ましくは20C以上、より好ましくは50C以上、さらに好ましくは100C以上の出力を必要とする条件下において用いられる。   Here, the operational effects of the present invention as described above can be particularly remarkably exhibited in a secondary battery used under high output conditions. Therefore, the secondary battery of the present invention is preferably used under high output conditions. Specifically, the secondary battery of the present invention is used under conditions that require an output of preferably 20 C or higher, more preferably 50 C or higher, and even more preferably 100 C or higher.

(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6は、本実施形態の組電池を示す斜視図である。   FIG. 6 is a perspective view showing the assembled battery of the present embodiment.

図6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. 6, 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が出力特性に優れることから、出力特性に優れる組電池が提供されうる。   According to the assembled battery 40 of the present embodiment, each bipolar battery 10 constituting the assembled battery 40 is excellent in output characteristics, and therefore, an assembled battery excellent in output characteristics 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、輸送機関を構成する。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輸送機関としては、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のほか、列車、二輪車、船舶、航空機などが挙げられる。
(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 transportation system. As a transportation system 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, a wheel motor is used. In addition to cars driven by, trains, motorcycles, ships, aircraft and the like.

参考までに、図7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、上記で説明したような特性を有する。このため、組電池40を搭載する自動車50は出力特性に優れ、長期間にわた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. 7 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 has the characteristics as described above. For this reason, the automobile 50 equipped with the assembled battery 40 has excellent output characteristics and can provide sufficient output even after being used for a long period of time.

以上のように、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、以上の説明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8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。なお、図8に示すリチウムイオン二次電池60においては、負極活物質層15が正極活物質層13よりも一回り小さいが、かような形態のみには制限されない。正極活物質層13と同じかまたは一回り大きい負極活物質層15もまた、用いられうる。   As described above, some preferred embodiments of the present invention have been described. However, 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 above description, a 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 a bipolar battery. A non-type lithium ion secondary battery may be used. For reference, FIG. 8 is a cross-sectional view showing an outline of a lithium ion secondary battery 60 that is not bipolar. In the lithium ion secondary battery 60 shown in FIG. 8, the negative electrode active material layer 15 is slightly smaller than the positive electrode active material layer 13, but is not limited to such a form. A negative electrode active material layer 15 that is the same as or slightly larger than the positive electrode active material layer 13 may also be used.

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:1μm)(85質量部)、導電助剤であるアセチレンブラック(10質量部)、およびバインダであるポリフッ化ビニリデン(PVdF)(5質量部)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を調製した。
<Example 1>
<Preparation of positive electrode>
Spinel-type lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) (average particle size: 1 μm) (85 parts by mass) as a positive electrode active material, acetylene black (10 parts by mass) as a conductive auxiliary agent, and polyvinylidene fluoride as a binder ( PVdF) (5 parts by mass) 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.

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。次いでこの塗膜を乾燥させた。   On the other hand, an aluminum foil (thickness: 20 μm) was prepared as a positive electrode current collector. The positive electrode active material slurry prepared above was applied to one surface of the prepared current collector by a doctor blade method to form a coating film. The coating film was then dried.

<負極の作製>
負極活物質であるグラファイト(平均粒子径:1μm)(90質量部)、およびバインダであるポリフッ化ビニリデン(PVdF)(10質量部)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を調製した。
<Production of negative electrode>
Graphite (average particle size: 1 μm) (90 parts by mass) as a negative electrode active material and polyvinylidene fluoride (PVdF) (10 parts by mass) as a binder are mixed, and then N-methyl-2 as a slurry viscosity adjusting solvent. -An appropriate amount of pyrrolidone (NMP) was added to prepare a negative electrode active material slurry.

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。次いでこの塗膜を乾燥させた。   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 prepared above was applied to one surface of the prepared current collector by the doctor blade method to form a coating film. The coating film was then dried.

さらに、ニッケル箔(厚さ:200μm)の表面に、幅50μm×深さ50μmの帯状の溝が50μmおきに形成されてなる金型を準備した。   Further, a mold was prepared in which strip-like grooves each having a width of 50 μm and a depth of 50 μm were formed on the surface of a nickel foil (thickness: 200 μm) every 50 μm.

準備した金型とともに、上記で作製した活物質層の塗膜が形成されてなる各電極の前駆体をそれぞれロールプレス機にかけて、各電極の活物質層の塗膜上に微細な溝構造を形成し、各電極を完成させた。得られた電極の厚さを電子顕微鏡写真から測定したところ、溝部(高密度領域)の厚さは17μmであり、溝が存在しない部位(低密度領域)の厚さは28μmであった。   Along with the prepared mold, each electrode precursor formed with the active material layer coating film prepared above is subjected to a roll press to form a fine groove structure on the active material layer coating film of each electrode. Then, each electrode was completed. When the thickness of the obtained electrode was measured from an electron micrograph, the thickness of the groove (high density region) was 17 μm, and the thickness of the portion where the groove did not exist (low density region) was 28 μm.

<実施例2>
金型として、ニッケル箔(厚さ:200μm)の表面に、幅25μm×深さ25μmの帯状の溝が25μmおきに形成されてなるもの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、試験用セルを作製した。なお、実施例1と同様に、得られた電極の厚さを測定したところ、溝部(高密度領域)の厚さは17μmであり、溝が存在しない部位(低密度領域)の厚さは28μmであった。
<Example 2>
The same as in Example 1 above, except that a metal foil having a width of 25 μm and a depth of 25 μm is formed every 25 μm on the surface of a nickel foil (thickness: 200 μm) is used. A test cell was produced by the method. As in Example 1, when the thickness of the obtained electrode was measured, the thickness of the groove (high density region) was 17 μm, and the thickness of the portion where the groove was not present (low density region) was 28 μm. Met.

<実施例3>
上記の実施例1と同様に、各電極の集電体上に、活物質層の塗膜を形成し、これを乾燥させた。
<Example 3>
As in Example 1 above, a coating film of the active material layer was formed on the current collector of each electrode and dried.

次いで、得られた各活物質層の塗膜の表面に、塗膜を形成するのに用いた活物質スラリーをそれぞれスプレー噴霧し、活物質スラリーの液滴を付着させた。付着した液滴のサイズおよび液滴間の間隔を電子顕微鏡写真から測定したところ、それぞれ約70μmおよび約90μmであった。   Subsequently, the active material slurry used to form the coating film was sprayed on the surface of the coating film of each of the obtained active material layers, and droplets of the active material slurry were adhered. The size of the adhered droplets and the interval between the droplets were measured from electron micrographs, which were about 70 μm and about 90 μm, respectively.

液滴が付着した塗膜をロールプレス機によりプレスし、略均一な厚さ(21μm)を有する活物質層有する各電極を完成させた。   The coating film to which the droplets adhered was pressed by a roll press machine to complete each electrode having an active material layer having a substantially uniform thickness (21 μm).

<比較例1>
金型を用いずにロールプレス機にかけたこと以外は、上記の実施例1と同様の手法により、各電極を作製した。得られた各電極の厚さを電子顕微鏡写真から測定したところ、20μmであった。
<Comparative Example 1>
Each electrode was produced by the same method as in Example 1 except that it was applied to a roll press without using a mold. It was 20 micrometers when the thickness of each obtained electrode was measured from the electron micrograph.

<比較例2>
金型を用いずにロールプレス機にかけた後、再度ロールプレス機にかけたこと以外は、上記の実施例1と同様の手法により、各電極を作製した。得られた各電極の厚さを電子顕微鏡写真から測定したところ、17μmであった。
<Comparative example 2>
Each electrode was produced in the same manner as in Example 1 above, except that it was applied again to the roll press machine after using the roll press machine without using the mold. It was 17 micrometers when the thickness of each obtained electrode was measured from the electron micrograph.

<比較例3>
ロールプレス機にかけず、得られた塗膜をそのまま活物質層としたこと以外は、上記の実施例1と同様の手法により、各電極を作製した。得られた各電極の厚さを電子顕微鏡写真から測定したところ、28μmであった。
<Comparative Example 3>
Each electrode was produced by the same method as in Example 1 except that the obtained coating film was used as an active material layer as it was without applying a roll press. It was 28 micrometers when the thickness of each obtained electrode was measured from the electron micrograph.

<試験用セルの作製>
試験用セルの正極および負極として用いるために、上記の各実施例および各比較例で作製した正極および負極を、ポンチを用いてそれぞれ68mm角および70mm角に打ち抜いた。
<Production of test cell>
For use as a positive electrode and a negative electrode of a test cell, the positive electrode and the negative electrode prepared in each of the above Examples and Comparative Examples were punched into 68 mm square and 70 mm square using punches, respectively.

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(EC)とジエチルカーボネート(DEC)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 an electrolytic solution was prepared that the LiPF 6 is equal volume mixture of lithium salt of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) was dissolved in a concentration of 1M.

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(正極にはアルミニウム端子、負極にはニッケル端子)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 (aluminum terminal for the positive electrode and a nickel terminal for the negative electrode) is connected to the negative electrode and the positive electrode, respectively, and the battery element is placed in an aluminum laminate film so that the current extraction terminal is exposed to the outside. The test cell was produced by sealing in a vacuum.

<試験用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10個ずつ同一の試験用セルを作製し、それぞれの試験用セルに対して、30mAの定電流にて10回充放電を行い、その際の放電容量を測定した。また、試験用セルの内部抵抗の指標として、1kHzの周波数での交流インピーダンスを測定した。
<Evaluation of battery characteristics of test cell>
For each of the above examples and comparative examples, 10 identical test cells were prepared, and each test cell was charged and discharged 10 times at a constant current of 30 mA, and the discharge capacity at that time Was measured. Further, AC impedance at a frequency of 1 kHz was measured as an index of the internal resistance of the test cell.

その後、定電位(4.2V)に保持し、次いで300mAの定電流で放電した際の放電容量を測定した。以上の各測定値について得られた結果を、それぞれ10個の試験用セルの平均値として、下記の表1に示す。   Then, the discharge capacity when it was kept at a constant potential (4.2 V) and then discharged at a constant current of 300 mA was measured. The results obtained for each of the above measured values are shown in Table 1 below as average values of 10 test cells.

Figure 2007042385
Figure 2007042385

各実施例と比較例との比較から、電極の活物質層において、低密度領域と高密度領域とを併存させることにより、電極における内部抵抗値が低い値に抑えられ(すなわち、電子伝導が充分に確保され)うる。この電子伝導は、主に高密度領域により担われているものと推測される。また、本発明の電極によれば、高出力条件下における容量もまた、高い値に維持され(すなわち、リチウムイオン伝導が充分に確保され)うる。このリチウムイオン伝導は、主に低密度領域により担われているものと推測される。   From the comparison between each example and the comparative example, in the active material layer of the electrode, by coexisting the low density region and the high density region, the internal resistance value in the electrode can be suppressed to a low value (that is, the electron conduction is sufficient). Secured). This electron conduction is presumed to be mainly carried by the high-density region. In addition, according to the electrode of the present invention, the capacity under high output conditions can also be maintained at a high value (that is, lithium ion conduction is sufficiently ensured). This lithium ion conduction is presumed to be mainly carried by the low density region.

このように、本発明の電極は、従来トレードオフの関係にあった電子伝導の確保とリチウムイオン伝導の確保との両立を可能としうる。その結果、電池の出力特性の向上に有効に寄与しうる。   Thus, the electrode of the present invention can make it possible to ensure both electron conduction and lithium ion conduction, which have been in a trade-off relationship. As a result, it can contribute effectively to the improvement of the output characteristics of the battery.

本発明の電池用電極の一実施形態(第1実施形態)を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one Embodiment (1st Embodiment) of the battery electrode of this invention. 本発明の電池用電極の一実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows one 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平面図である。It is a top view 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断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows other embodiment of the electrode for batteries 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 電極、
2 集電体、
3 活物質層、
4 活物質、
10 バイポーラ電池、
11 集電体、
11a、11b 最外層集電体、
13 正極活物質層、
15 負極活物質層、
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、
42、43 電極ターミナル、
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、
HD 高密度(HD)領域、
LD 低密度(LD)領域。
1 electrode,
2 current collector,
3 active material layer,
4 active materials,
10 Bipolar battery,
11 Current collector,
11a, 11b outermost layer current collector,
13 positive electrode active material layer,
15 negative electrode active material layer,
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,
42, 43 electrode terminals,
50 cars,
60 Lithium ion secondary battery that is not bipolar,
HD high density (HD) area,
LD Low density (LD) region.

Claims (14)

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、
前記活物質層において、比較的密度の小さい低密度領域と、比較的密度の大きい高密度領域とが存在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 the active material layer includes a low density region having a relatively low density and a high density region having a relatively high density.
前記低密度領域の厚さが、前記高密度領域の厚さよりも大きい、請求項1に記載の電池用電極。   The battery electrode according to claim 1, wherein a thickness of the low density region is larger than a thickness of the high density region. 前記低密度領域と前記高密度領域との厚さが略同一である、請求項1に記載の電池用電極。   The battery electrode according to claim 1, wherein the low density region and the high density region have substantially the same thickness. 前記低密度領域および/または前記高密度領域が、電極の厚さ方向から見て点在している、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電池用電極。   The battery electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the low-density region and / or the high-density region are scattered in the thickness direction of the electrode. 前記低密度領域および/または前記高密度領域が、電極の厚さ方向から見て線状に存在している、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電池用電極。   The battery electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the low density region and / or the high density region are present in a linear shape when viewed from the thickness direction of the electrode. 前記低密度領域および/または前記高密度領域が、電極の厚さ方向から見て網状に存在している、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電池用電極。   The battery electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the low density region and / or the high density region are present in a net shape when viewed from the thickness direction of the electrode. 前記低密度領域と前記高密度領域とが、規則的かつ周期的に存在する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電池用電極。   The battery electrode according to claim 1, wherein the low density region and the high density region exist regularly and periodically. 前記低密度領域および/または前記高密度領域が1mm以下の周期で規則的かつ周期的に存在する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電池用電極。   The battery electrode according to any one of claims 1 to 7, wherein the low density region and / or the high density region are regularly and periodically present at a cycle of 1 mm or less. 前記活物質の平均粒子径が10μm以下である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の電池用電極。   The battery electrode according to claim 1, wherein the active material has an average particle size of 10 μm or less. 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1〜9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 1-9.
非水電解質電池である、請求項10に記載の電池。   The battery according to claim 10, 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10または11に記載の電池。   The battery according to claim 10 or 11, which is a bipolar lithium ion secondary battery. 請求項10〜12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 10-12. 請求項10〜12のいずれか1項に記載の電池、または請求項13に記載の組電池を搭載した輸送機関。   A transportation vehicle equipped with the battery according to any one of claims 10 to 12, or the assembled battery according to claim 13.
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