JP2009032398A - Electrode body for battery and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode body for a battery capable of managing to improve both energy density and high rate characteristics. <P>SOLUTION: The electrode body for a battery includes a standard collector layer, an electrode layer formed on one of the surfaces of the standard collector layer and containing an active material, and an inner side collector layer arranged inside the electrode layer and capable of permeating a metal ion. The standard collector layer and the inner side collector layer are electrically jointed outside the electrode layer. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、エネルギー密度向上およびハイレート特性向上を両立することができる電池用電極体、その電池用電極体を用いたリチウムイオン電池、および電池用電極体の製造方法に関する。   The present invention relates to a battery electrode body capable of achieving both improvement in energy density and high-rate characteristics, a lithium ion battery using the battery electrode body, and a method for producing the battery electrode body.

リチウムイオン電池等に用いられる電極体は、通常、金属箔からなる集電体と、その集電体上に形成され、活物質を含有する電極層(正極層または負極層)とを備えた構造を有している。従来、電池の高エネルギー密度化のために、電極層の膜厚を厚くし、エネルギー密度向上に寄与しない集電体およびセパレータの割合を相対的に減らす試みがなされている。その一方で、電極層の膜厚を厚くすると、内部抵抗が増加し、ハイレート特性が低下するという問題がある。このように、エネルギー密度とハイレート特性とはトレードオフの関係にあり、両立させることは困難であった。   An electrode body used for a lithium ion battery or the like is usually a structure including a current collector made of a metal foil and an electrode layer (positive electrode layer or negative electrode layer) formed on the current collector and containing an active material. have. Conventionally, in order to increase the energy density of batteries, attempts have been made to increase the film thickness of the electrode layer and relatively reduce the proportion of current collectors and separators that do not contribute to energy density improvement. On the other hand, when the film thickness of the electrode layer is increased, there is a problem that the internal resistance increases and the high-rate characteristics deteriorate. Thus, energy density and high rate characteristics are in a trade-off relationship, and it has been difficult to achieve both.

また従来、集電体に関する種々の研究がなされている。例えば特許文献1においては、金属箔に多数の穴をパンチング加工したリチウムイオン電池用集電体が開示されている。これは、貫通孔を有する集電体を用いることで、活物質の脱落を防止しサイクル性向上を図り、また貫通孔内部にも活物質を充填できることでエネルギー密度向上を図るものであった。しかしながら、貫通孔に充填できる活物質の量は限られていることから、エネルギー密度の大幅な向上は期待できず、さらに、電極層の膜厚を厚くすることによりエネルギー密度向上を図る場合には、従来と同様に、内部抵抗の増加を引き起こすといった問題があった。   Conventionally, various studies on current collectors have been made. For example, Patent Document 1 discloses a current collector for a lithium ion battery in which a number of holes are punched in a metal foil. This is to improve the energy density by using a current collector having a through hole to prevent the active material from falling off and improving the cycle performance, and also to fill the inside of the through hole with the active material. However, since the amount of active material that can be filled in the through-hole is limited, a significant improvement in energy density cannot be expected. In addition, when the energy density is increased by increasing the thickness of the electrode layer, As in the prior art, there is a problem of causing an increase in internal resistance.

なお、特許文献2においては、集電体を発泡金属とすることにより、内部抵抗低減やサイクル性向上を図った非水電解液系二次電池が開示されている。また、特許文献3〜5においては、貫通孔を有する集電体、およびそれを用いたリチウム二次電池等が開示されている。
特開平11−67222号公報 特開平9−213307号公報 特開平11−86869号公報 特開平11−97035号公報 特開2005−38612号公報
Patent Document 2 discloses a non-aqueous electrolyte secondary battery in which internal current is reduced and cycle performance is improved by using a current collector as a foam metal. Patent Documents 3 to 5 disclose a current collector having a through hole, a lithium secondary battery using the current collector, and the like.
JP-A-11-67222 Japanese Patent Laid-Open No. 9-213307 JP-A-11-86869 JP-A-11-97035 JP-A-2005-38612

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、エネルギー密度向上およびハイレート特性向上を両立することができる電池用電極体を提供することを主目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the battery electrode body which can make energy density improvement and high-rate characteristic improvement compatible.

上記課題を解決するために、本発明においては、基準集電体層と、上記基準集電体層の一方の表面に形成され、活物質を含有する電極層と、上記電極層内部に配置され、金属イオンが透過可能な内部集電体層とを有し、上記基準集電体層および上記内部集電体層が、上記電極層の外部で電気的に接合されていることを特徴とする電池用電極体を提供する。   In order to solve the above problems, in the present invention, a reference current collector layer, an electrode layer formed on one surface of the reference current collector layer, containing an active material, and disposed inside the electrode layer And an internal current collector layer that is permeable to metal ions, wherein the reference current collector layer and the internal current collector layer are electrically joined outside the electrode layer. A battery electrode body is provided.

本発明によれば、電極層内部に内部集電体層を設けることにより、電極層の膜厚が厚くなっても、レート特性が低下することを防止することができる。これにより、エネルギー密度向上およびレート特性向上を両立することができる。   According to the present invention, by providing the internal current collector layer inside the electrode layer, it is possible to prevent the rate characteristics from being deteriorated even when the electrode layer is thick. Thereby, both energy density improvement and rate characteristic improvement can be achieved.

上記発明においては、上記内部集電体層が、上記電極層内部に、所定の間隔を空けて2層以上配置されていることが好ましい。集電効率がさらに優れた電池用電極体を得ることができるからである。   In the above invention, it is preferable that two or more layers of the internal current collector layer are disposed in the electrode layer at a predetermined interval. This is because a battery electrode body with even better current collection efficiency can be obtained.

上記発明においては、上記基準集電体層の両面に、上記電極層が形成されていることが好ましい。例えば捲回型電池等に用いることができるからである。   In the said invention, it is preferable that the said electrode layer is formed on both surfaces of the said reference | standard collector layer. This is because it can be used for, for example, a wound battery.

上記発明においては、上記基準集電体層が、金属イオンが透過可能な集電体層であることが好ましい。集電効率が優れた電池用電極体を得ることができるからである。   In the said invention, it is preferable that the said reference | standard collector layer is a collector layer which can permeate | transmit a metal ion. This is because a battery electrode body with excellent current collection efficiency can be obtained.

また本発明においては、正極層および正極集電体を有する正極と、負極層および負極集電体を有する負極と、上記正極層および上記負極層の間に配置されたセパレータと、を有するリチウムイオン電池であって、上記正極および上記負極の少なくとも一方が、上述した電池用電極体であることを特徴とするリチウムイオン電池を提供する。   In the present invention, a lithium ion having a positive electrode having a positive electrode layer and a positive electrode current collector, a negative electrode having a negative electrode layer and a negative electrode current collector, and a separator disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer A battery is provided, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode is the above-described battery electrode body.

本発明によれば、正極および負極の少なくとも一方に、上述した電池用電極体を用いることにより、エネルギー密度およびハイレート特性の両方に優れたリチウムイオン電池を得ることができる。   According to the present invention, by using the battery electrode body described above for at least one of the positive electrode and the negative electrode, a lithium ion battery excellent in both energy density and high rate characteristics can be obtained.

また本発明においては、基準集電体層の表面に、活物質を含有する電極層形成用ペーストを塗布することにより、基準集電体層−電極層複合体を形成する基準集電体層−電極層複合体形成工程と、金属イオンが透過可能な内部集電体層の表面に、上記電極層形成用ペーストを塗布することにより、内部集電体層−電極層複合体を形成する内部集電体層−電極層複合体形成工程と、上記基準集電体層−電極層複合体および上記内部集電体層−電極層複合体を、上記内部集電体層が電極層内部に配置されるように重ねるラミネート工程と、上記基準集電体層および上記内部集電体層を電気的に接合する接合工程と、を有することを特徴とする電池用電極体の製造方法を提供する。   In the present invention, a reference current collector layer that forms a reference current collector layer-electrode layer composite by applying an electrode layer forming paste containing an active material to the surface of the reference current collector layer- The electrode layer composite forming step and the internal current collector layer-electrode layer composite forming the internal current collector layer by applying the electrode layer forming paste to the surface of the internal current collector layer through which metal ions can pass. The current collector layer-electrode layer composite forming step, the reference current collector layer-electrode layer composite, and the internal current collector layer-electrode layer composite, the internal current collector layer is disposed inside the electrode layer. A method of manufacturing a battery electrode body comprising: a laminating step of stacking as described above; and a joining step of electrically joining the reference current collector layer and the internal current collector layer are provided.

本発明によれば、エネルギー密度およびレート特性に優れた電池用電極体を得ることができる。   According to the present invention, a battery electrode body excellent in energy density and rate characteristics can be obtained.

本発明においては、たとえ電極層の膜厚が厚くなったとしてもハイレート特性が低下せず、エネルギー密度向上およびハイレート特性向上を両立できるという効果を奏する。   In the present invention, even if the film thickness of the electrode layer is increased, the high rate characteristic is not deteriorated, and an effect is achieved in which both energy density improvement and high rate characteristic improvement can be achieved.

以下、本発明の電池用電極体、リチウムイオン電池、および電池用電極体の製造方法について説明する。   Hereinafter, the battery electrode body, lithium ion battery, and battery electrode body manufacturing method of the present invention will be described.

A.電池用電極体
まず、本発明の電池用電極体について説明する。本発明の電池用電極体は、基準集電体層と、上記基準集電体層の一方の表面に形成され、活物質を含有する電極層と、上記電極層内部に配置され、金属イオンが透過可能な内部集電体層とを有し、上記基準集電体層および上記内部集電体層が、上記電極層の外部で電気的に接合されていることを特徴とするものである。
A. Battery Electrode Body First, the battery electrode body of the present invention will be described. The battery electrode body of the present invention includes a reference current collector layer, an electrode layer formed on one surface of the reference current collector layer, containing an active material, and disposed inside the electrode layer. A transmissive internal current collector layer, wherein the reference current collector layer and the internal current collector layer are electrically joined to each other outside the electrode layer.

本発明によれば、電極層内部に内部集電体層を設けることにより、電極層の膜厚が厚くなっても、レート特性が低下することを防止することができる。これにより、エネルギー密度向上およびレート特性向上を両立することができる。その結果、例えば本発明の電池用電極体をリチウム二次電池に用いることで、急速充電に適し、高出力化可能な電池とすることができる。さらに、本発明においては、基準集電体層および内部集電体層で集電を行い、それぞれを外部接合したものであるため、集電体の端面のみから集電する方法に比べて、より効率良く集電を行うことができるという利点を有する。   According to the present invention, by providing the internal current collector layer inside the electrode layer, it is possible to prevent the rate characteristics from being deteriorated even when the electrode layer is thick. Thereby, both energy density improvement and rate characteristic improvement can be achieved. As a result, for example, by using the battery electrode body of the present invention for a lithium secondary battery, a battery suitable for rapid charging and capable of increasing output can be obtained. Furthermore, in the present invention, current is collected at the reference current collector layer and the internal current collector layer, and each is externally joined. Therefore, compared to a method of collecting current from only the end face of the current collector, There is an advantage that current can be collected efficiently.

図1は、本発明の電池用電極体の一例を示す概略断面図である。図1に示される電池用電極体は、基準集電体層1と、基準集電体層1の一方の表面に形成され、活物質を含有する電極層2と、電極層2の内部に配置され、金属イオンが透過可能な貫通部を有する内部集電体層3と、基準集電体層1および内部集電体層2を、電極層2の外部で電気的に接合する電気接合部4と、を有するものである。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a battery electrode body of the present invention. The battery electrode body shown in FIG. 1 is formed on one surface of a reference current collector layer 1, a reference current collector layer 1, an electrode layer 2 containing an active material, and disposed inside the electrode layer 2. The electrical current collector 4 having a through-hole through which metal ions can be transmitted, and the electrical current junction 4 that electrically joins the reference current collector layer 1 and the internal current collector layer 2 outside the electrode layer 2 And.

1.電池用電極体の材料
本発明の電池用電極体の材料について、基準集電体層、電極層および内部集電体層に分けて説明する。
1. Material of Battery Electrode Body The material of the battery electrode body of the present invention will be described separately for a reference current collector layer, an electrode layer, and an internal current collector layer.

(1)基準集電体層
本発明に用いられる基準集電体層は、少なくとも一方の表面に、後述する電極層を担持するものである。上記基準集電体層の材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではなく、一般的なリチウムイオン電池等に用いられる集電体の材料と同様のものを用いることができる。具体的には、アルミニウム、銅、ステンレス、ニッケル、鉄およびチタン等を挙げることができる。例えば、本発明の電池用電極体がリチウムイオン電池の正極として用いられる場合は、基準集電体層の材料がアルミニウムであることが好ましい。一方、本発明の電池用電極体がリチウムイオン電池の負極として用いられる場合は、基準集電体層の材料が銅であることが好ましい。
(1) Reference current collector layer The reference current collector layer used in the present invention carries an electrode layer described later on at least one surface. The material of the reference current collector layer is not particularly limited as long as it has conductivity, and the same material as that of a current collector used for a general lithium ion battery or the like may be used. it can. Specific examples include aluminum, copper, stainless steel, nickel, iron, and titanium. For example, when the battery electrode body of the present invention is used as a positive electrode of a lithium ion battery, the material of the reference current collector layer is preferably aluminum. On the other hand, when the battery electrode body of the present invention is used as the negative electrode of a lithium ion battery, the material of the reference current collector layer is preferably copper.

上記基準集電体層は、箔状の集電体層であっても良く、金属イオンが透過可能な集電体層であっても良い。金属イオンが透過可能な集電体層については、後述する「(3)内部集電体層」で詳細に説明する。   The reference current collector layer may be a foil-like current collector layer or a current collector layer through which metal ions can pass. The current collector layer through which metal ions can be transmitted will be described in detail in “(3) Internal current collector layer” described later.

上記基準集電体層の膜厚としては、所望の電子伝導性を確保することができれば特に限定されるものではないが、通常5μm〜20μmの範囲内であり、中でも10μm〜15μmの範囲内であることが好ましい。   The thickness of the reference current collector layer is not particularly limited as long as the desired electronic conductivity can be ensured, but is usually in the range of 5 μm to 20 μm, and particularly in the range of 10 μm to 15 μm. Preferably there is.

(2)電極層
次に、本発明に用いられる電極層について説明する。本発明に用いられる電極層は、上記基準集電体層の少なくとも一方の表面に形成され、活物質を含有する層である。用いられる活物質の種類は、本発明の電池用電極体が使用される電池の種類に応じて適宜選択される。
(2) Electrode layer Next, the electrode layer used for this invention is demonstrated. The electrode layer used in the present invention is a layer formed on at least one surface of the reference current collector layer and containing an active material. The type of active material used is appropriately selected according to the type of battery in which the battery electrode body of the present invention is used.

例えば、本発明の電池用電極体がリチウム二次電池の正極として用いられる場合は、電極層(正極層)は、通常、正極活物質、導電化材および結着材を含有する。上記正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出することができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、LiCoO、LiCoO、LiMn、LiNiO、LiFePO等を挙げることができ、中でもLiCoOが好ましい。上記導電化材としては、例えばカーボンブラック、アセチレンブラック等を挙げることができる。上記結着材としては、例えばポリビニリデンフロライド(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等を挙げることができる。 For example, when the battery electrode body of the present invention is used as a positive electrode of a lithium secondary battery, the electrode layer (positive electrode layer) usually contains a positive electrode active material, a conductive material, and a binder. The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium ions. Examples thereof include LiCoO 2 , LiCoO 4 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , and LiFePO 4. Among these, LiCoO 2 is preferable. Examples of the conductive material include carbon black and acetylene black. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE).

本発明においては、電極層内部に、後述する内部集電体層を配置する。内部集電体層を配置することにより、電極層の膜厚を厚くしてもレート特性の向上を図ることができ、レート特性向上およびエネルギー密度向上の両立を図ることができる。上記電極層の全体の膜厚としては、特に限定されるものではないが、例えば50μm〜200μmの範囲内、中でも100μm〜150μmの範囲内であることが好ましい。   In the present invention, an internal current collector layer described later is disposed inside the electrode layer. By disposing the internal current collector layer, the rate characteristics can be improved even when the electrode layer is thickened, and both the rate characteristics and the energy density can be improved. The total film thickness of the electrode layer is not particularly limited, but for example, it is preferably in the range of 50 μm to 200 μm, and more preferably in the range of 100 μm to 150 μm.

(3)内部集電体層
次に、本発明に用いられる内部集電体層について説明する。本発明に用いられる内部集電体層は、上記電極層内部に配置され、金属イオンが透過可能な集電体層である。本発明において、「電極層内部に配置される」とは、内部集電体層の少なくとも一部が、電極層の内部に存在することをいう。従って、例えば、内部集電体層が完全に電極層内部に埋没していても良く、内部集電体層の表面が電極層から露出していても良い。
(3) Internal current collector layer Next, the internal current collector layer used in the present invention will be described. The internal current collector layer used in the present invention is a current collector layer disposed inside the electrode layer and capable of transmitting metal ions. In the present invention, “disposed inside the electrode layer” means that at least a part of the internal current collector layer exists inside the electrode layer. Therefore, for example, the internal current collector layer may be completely embedded in the electrode layer, or the surface of the internal current collector layer may be exposed from the electrode layer.

上記内部集電体層の材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではなく、一般的なリチウムイオン電池等に用いられる集電体の材料と同様のものを用いることができる。具体例については、上記「(1)基準集電体層」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。本発明においては、上記内部集電体層および上記基準集電体層が同じ材料から形成されたものであっても良く、異なる材料から形成されたものであっても良い。   The material of the internal current collector layer is not particularly limited as long as it has conductivity, and the same material as that of a current collector used for a general lithium ion battery or the like may be used. it can. The specific example is the same as the content described in the above “(1) Reference current collector layer”, and thus the description thereof is omitted here. In the present invention, the internal current collector layer and the reference current collector layer may be formed from the same material or may be formed from different materials.

本発明において、内部集電体層は、金属イオンが透過可能な集電体層である。なお、ここでいう金属イオンとは、電池内部で電極間を移動する金属イオンをいう。具体的には、Liイオン、Naイオン、Alイオン、MgイオンおよびCsイオン等を挙げることができる。金属イオンを透過可能な集電体層の具体例としては、貫通部を有するもの等を挙げることができる。このような貫通部を有する内部集電体層としては、具体的には、図2に示すように、円状の貫通部を有するもの(図2(a))、スリット状の貫通部を有するもの(図2(b))、メッシュ状の貫通部を有するもの(図2(c))、および櫛状の貫通部を有するもの(図2(d))等を挙げることができる。   In the present invention, the internal current collector layer is a current collector layer capable of transmitting metal ions. In addition, metal ion here means the metal ion which moves between electrodes within a battery. Specifically, Li ion, Na ion, Al ion, Mg ion, Cs ion, etc. can be mentioned. Specific examples of the current collector layer that can transmit metal ions include those having a penetrating portion. Specifically, as shown in FIG. 2, the internal current collector layer having such a through portion has a circular through portion (FIG. 2 (a)), and has a slit-like through portion. And the like (FIG. 2B), those having a mesh-like through portion (FIG. 2C), and those having a comb-like through portion (FIG. 2D).

上記貫通部の大きさとしては、金属イオンが充分に透過できれば特に限定されるものではない。例えば、貫通部が円状である場合は、貫通部の直径が、100μm〜1mmの範囲内であることが好ましく、300μm〜0.5mmの範囲内であることがより好ましい。   The size of the penetrating portion is not particularly limited as long as metal ions can sufficiently permeate. For example, when the penetrating portion is circular, the diameter of the penetrating portion is preferably in the range of 100 μm to 1 mm, and more preferably in the range of 300 μm to 0.5 mm.

上記内部集電体層の膜厚としては、所望の電子伝導性を確保することができれば特に限定されるものではないが、通常10μm〜40μmの範囲内であり、中でも20μm〜30μmの範囲内であることが好ましい。   The thickness of the internal current collector layer is not particularly limited as long as desired electronic conductivity can be ensured, but is usually in the range of 10 μm to 40 μm, and in particular in the range of 20 μm to 30 μm. Preferably there is.

2.電池用電極体の構成
次に、本発明の電池用電極体の構成について説明する。本発明の電池用電極体は、基準集電体層と、上記基準集電体層の一方の表面に形成された電極層と、上記電極層内部に配置された内部集電体層とを有し、上記基準集電体層および上記内部集電体層が、上記電極層の外部で電気的に接合された構成を有している。
2. Next, the configuration of the battery electrode body of the present invention will be described. The battery electrode body of the present invention has a reference current collector layer, an electrode layer formed on one surface of the reference current collector layer, and an internal current collector layer disposed inside the electrode layer. The reference current collector layer and the internal current collector layer are electrically connected to each other outside the electrode layer.

なお、電気的な接合を行う方法は、特に限定されるものではなく、基準集電体層および内部集電体層を直接接合する方法であっても良く、基準集電体層および内部集電体層を接合リード等で接合する方法であっても良い。接合方法としては、具体的には、溶接による方法等を挙げることができる。   Note that a method for performing electrical joining is not particularly limited, and a method of directly joining the reference current collector layer and the internal current collector layer may be used. The reference current collector layer and the internal current collector may be used. A method of joining the body layers with a joining lead or the like may be used. Specific examples of the joining method include a welding method.

本発明においては、上記内部集電体層が、上記電極層内部に、所定の間隔を空けて2層以上配置されていることが好ましい。集電効率がさらに優れた電池用電極体を得ることができるからである。具体的には、図3(a)に示すように、電極層2の内部に、所定の間隔を空けて2つの内部集電体3a、3bを有する電池用電極体を挙げることができる。なお、図3(a)において、図1と重複する一部の符号については記載を省略する(後述する図3(b)〜(d)においても同様である。)。   In the present invention, it is preferable that two or more layers of the internal current collector layer are disposed inside the electrode layer with a predetermined interval. This is because a battery electrode body with even better current collection efficiency can be obtained. Specifically, as shown in FIG. 3A, a battery electrode body having two internal current collectors 3 a and 3 b with a predetermined interval inside the electrode layer 2 can be exemplified. In FIG. 3A, the description of some reference numerals overlapping with those in FIG. 1 is omitted (the same applies to FIGS. 3B to 3D described later).

上記のような電池用電極体において、基準集電体層と、上記基準集電体層に最も近い内部集電体層との距離は、特に限定されるものではないが、例えば25μm〜100μmの範囲内、中でも50μm〜75μmの範囲内であることが好ましい。なお、隣接する内部集電体層間の距離についても、上記範囲と同様であることが好ましい。また、電極層内部に配置される内部集電体層の数は、少なくとも1層以上であり、中でも2層以上であることが好ましく、特に2層または3層であることが好ましい。   In the battery electrode body as described above, the distance between the reference current collector layer and the internal current collector layer closest to the reference current collector layer is not particularly limited, and is, for example, 25 μm to 100 μm. It is preferable that it is in the range, especially in the range of 50 μm to 75 μm. The distance between adjacent internal current collector layers is preferably the same as the above range. Further, the number of the internal current collector layers arranged inside the electrode layer is at least one layer, preferably two layers or more, particularly preferably two layers or three layers.

本発明においては、上記基準集電体層の両面に、上記電極層が形成されていることが好ましい。例えば捲回型電池等に用いることができるからである。具体的には、図3(b)に示すように、基準集電体層1と、基準集電体層1の一方の表面に形成され、内部集電体層3が配置された電極層2aと、基準集電体層1の他方の表面に形成された電極層2bと、を有する電池用電極体を挙げることができる。   In the present invention, the electrode layer is preferably formed on both sides of the reference current collector layer. This is because it can be used for, for example, a wound battery. Specifically, as shown in FIG. 3 (b), the reference current collector layer 1 and an electrode layer 2a formed on one surface of the reference current collector layer 1 and having the internal current collector layer 3 disposed thereon. And an electrode layer 2 b formed on the other surface of the reference current collector layer 1.

さらに、本発明においては、上記基準集電体層の両面に形成された電極層の内部に、それぞれ内部集電体層が配置されていることが好ましい。集電効率がさらに優れた電池用電極体を得ることができるからである。具体的には、図3(c)に示すように、基準集電体層1の両面に形成された電極層2a、2bの内部に、それぞれ内部集電体層3a、3bが配置されている電池用電極体を挙げることができる。電極層2a、2b内部には、それぞれ所定の間隔を空けて2層以上の内部集電体層が配置されていても良い。   Furthermore, in the present invention, it is preferable that an internal current collector layer is disposed in each of the electrode layers formed on both surfaces of the reference current collector layer. This is because a battery electrode body with even better current collection efficiency can be obtained. Specifically, as shown in FIG. 3 (c), internal current collector layers 3a and 3b are arranged inside electrode layers 2a and 2b formed on both surfaces of the reference current collector layer 1, respectively. A battery electrode body can be mentioned. Two or more internal current collector layers may be disposed in the electrode layers 2a and 2b with a predetermined interval therebetween.

本発明においては、上記基準集電体層が、金属イオンが透過可能な集電体層であっても良い。具体的には、図3(d)に示すように、金属イオンが透過可能な集電体層である基準集電体層1と、基準集電体層1の一方の表面に形成され、内部集電体層3が配置された電極層2aと、基準集電体層1の他方の表面に形成された電極層2bと、を有する電池用電極体を挙げることができる。   In the present invention, the reference current collector layer may be a current collector layer capable of transmitting metal ions. Specifically, as shown in FIG. 3D, a reference current collector layer 1 that is a current collector layer through which metal ions can be transmitted, and one of the surfaces of the reference current collector layer 1 are formed. A battery electrode body having an electrode layer 2a on which the current collector layer 3 is disposed and an electrode layer 2b formed on the other surface of the reference current collector layer 1 can be exemplified.

本発明の電池用電極体の形状は、平板型であっても良く、捲回型であっても良い。さらに、本発明の電池用電極体は、電解液を使用する電池に用いても良く、電解液を使用しない電池に用いても良い。電解液を使用する電池としては、具体的には、水溶媒系電池および非水溶媒系電池を挙げることができる。電解液を使用しない電池としては、具体的には、全固体型電池等を挙げることができる。また、本発明の電池用電極体は、一次電池に用いても良く、二次電池に用いても良い。特に、本発明の電池用電極体は、リチウムイオン電池(リチウム一次電池およびリチウム二次電池)に用いることが好ましい。   The shape of the battery electrode body of the present invention may be a flat plate type or a wound type. Furthermore, the battery electrode body of the present invention may be used for a battery that uses an electrolytic solution, or may be used for a battery that does not use an electrolytic solution. Specific examples of the battery using the electrolytic solution include an aqueous solvent battery and a nonaqueous solvent battery. Specific examples of the battery that does not use the electrolyte include an all-solid battery. Moreover, the battery electrode body of the present invention may be used for a primary battery or a secondary battery. In particular, the battery electrode body of the present invention is preferably used for lithium ion batteries (lithium primary batteries and lithium secondary batteries).

B.リチウムイオン電池
次に、本発明のリチウムイオン電池について説明する。本発明のリチウムイオン電池は、正極層および正極集電体を有する正極と、負極層および負極集電体を有する負極と、上記正極層および上記負極層の間に配置されたセパレータと、を有するリチウムイオン電池であって、上記正極および上記負極の少なくとも一方が、上述した電池用電極体であることを特徴とするものである。
B. Next, the lithium ion battery of the present invention will be described. The lithium ion battery of the present invention includes a positive electrode having a positive electrode layer and a positive electrode current collector, a negative electrode having a negative electrode layer and a negative electrode current collector, and a separator disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer. In the lithium ion battery, at least one of the positive electrode and the negative electrode is the above-described battery electrode body.

本発明によれば、正極および負極の少なくとも一方に、上述した電池用電極体を用いることにより、エネルギー密度およびハイレート特性の両方に優れたリチウムイオン電池を得ることができる。さらに、上記電池用電極体は電子伝導性に優れていることから、急速充電に適し、高出力化可能なリチウム二次電池を得ることができるという利点を有する。   According to the present invention, by using the battery electrode body described above for at least one of the positive electrode and the negative electrode, a lithium ion battery excellent in both energy density and high rate characteristics can be obtained. Furthermore, since the battery electrode body is excellent in electronic conductivity, it has an advantage that a lithium secondary battery suitable for rapid charging and capable of high output can be obtained.

図4は、本発明のリチウムイオン電池の一例を示す概略断面図である。図4に示されるリチウムイオン電池は、基準集電体層1と、基準集電体層1の一方の表面に形成され、負極活物質を含有する電極層(負極層)2と、電極層2の内部に配置され、金属イオンが透過可能な内部集電体層3と、基準集電体層1および内部集電体層3を、電極層2の外部で電気的に接合する電気接合部4と、を有する電池用電極体10を用いたものであり、より具体的には、電池用電極体10と、正極層11および正極集電体12を有する正極と、電極層2および正極層11の間に配置されたセパレータ13と、を有するものである。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of the lithium ion battery of the present invention. The lithium ion battery shown in FIG. 4 includes a reference current collector layer 1, an electrode layer (negative electrode layer) 2 formed on one surface of the reference current collector layer 1 and containing a negative electrode active material, and an electrode layer 2. , An internal current collector layer 3 that is permeable to metal ions, and an electrical junction 4 that electrically joins the reference current collector layer 1 and the internal current collector layer 3 outside the electrode layer 2. More specifically, a battery electrode body 10, a positive electrode having a positive electrode layer 11 and a positive electrode current collector 12, an electrode layer 2, and a positive electrode layer 11 are used. And a separator 13 disposed between the two.

本発明に用いられる電池用電極体、およびリチウムイオン電池を構成するその他の部材については、上記「A.電池用電極体」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。また、用いられる電解液等についても一般的なリチウムイオン電池と同様であるので、ここでの説明は省略する。本発明においては、上記正極および上記負極の少なくとも一方が、上述した電池用電極体であれば良いが、中でも、上記正極および上記負極の両方が、上述した電池用電極体であることが好ましい。   The battery electrode body used in the present invention and other members constituting the lithium ion battery are the same as the contents described in the above-mentioned “A. Battery electrode body”, and thus the description thereof is omitted here. Further, since the electrolytic solution used is the same as that of a general lithium ion battery, description thereof is omitted here. In the present invention, at least one of the positive electrode and the negative electrode may be the above-described battery electrode body. Among them, both the positive electrode and the negative electrode are preferably the above-described battery electrode bodies.

また、本発明のリチウムイオン電池は、一次電池であっても良く、二次電池であっても良い。さらに、本発明のリチウムイオン電池の形状は、特に限定されるものではなく、円筒型、角型、ラミネート型およびコイン型等を挙げることができる。   The lithium ion battery of the present invention may be a primary battery or a secondary battery. Furthermore, the shape of the lithium ion battery of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, and a coin shape.

C.電池用電極体の製造方法
次に、本発明の電池用電極体の製造方法について説明する。本発明の電池用電極体の製造方法は、基準集電体層の表面に、活物質を含有する電極層形成用ペーストを塗布することにより、基準集電体層−電極層複合体を形成する基準集電体層−電極層複合体形成工程と、金属イオンが透過可能な内部集電体層の表面に、上記電極層形成用ペーストを塗布することにより、内部集電体層−電極層複合体を形成する内部集電体層−電極層複合体形成工程と、上記基準集電体層−電極層複合体および上記内部集電体層−電極層複合体を、上記内部集電体層が電極層内部に配置されるように重ねるラミネート工程と、上記基準集電体層および上記内部集電体層を電気的に接合する接合工程と、を有することを特徴とするものである。
C. Manufacturing method of battery electrode body Next, the manufacturing method of the battery electrode body of this invention is demonstrated. In the method for producing a battery electrode body according to the present invention, a reference current collector layer-electrode layer composite is formed by applying an electrode layer forming paste containing an active material to the surface of a reference current collector layer. By forming the reference current collector layer-electrode layer composite forming step and applying the electrode layer forming paste to the surface of the internal current collector layer through which metal ions can pass, the internal current collector layer-electrode layer composite An internal current collector layer-electrode layer composite forming step for forming a body, the reference current collector layer-electrode layer composite and the internal current collector layer-electrode layer composite, and the internal current collector layer It has a laminating process of stacking so as to be disposed inside the electrode layer, and a joining process of electrically joining the reference current collector layer and the internal current collector layer.

本発明によれば、エネルギー密度およびレート特性に優れた電池用電極体を得ることができる。さらに、例えば1つの基準集電体層−電極層複合体に対して、複数の内部集電体層−電極層複合体を用いて、同時にラミネートすることにより、エネルギー密度およびレート特性に優れた電池用電極体を、任意の膜厚で製造することができる。   According to the present invention, a battery electrode body excellent in energy density and rate characteristics can be obtained. Further, for example, a battery having excellent energy density and rate characteristics can be obtained by simultaneously laminating a plurality of internal current collector layer-electrode layer composites with respect to one reference current collector layer-electrode layer composite. The electrode body can be manufactured with an arbitrary film thickness.

図5は、本発明の電池用電極体の製造方法の一例を示す概略断面図である。図5に示される電池用電極体の製造方法は、基準集電体層1の表面に、活物質を含有する電極層形成用ペーストを塗布することにより電極層2を形成し、基準集電体層−電極層複合体21を形成する基準集電体層−電極層複合体形成工程(図5(a))と、金属イオンが透過可能な内部集電体3の表面に、電極層形成用ペーストを塗布することにより電極層2を形成し、内部集電体層−電極層複合体22を形成する内部集電体層−電極層複合体形成工程(図5(a))と、基準集電体層−電極層複合体21および内部集電体層−電極層複合体22を、内部集電体層3が電極層内部に配置されるように重ねるラミネート工程(図5(c))と、ラミネート工程後に、基準集電体層1および内部集電体層3を電気的に接合し、電気接合部4を形成する接合工程(図5(d))と、を有するものである。
以下、本発明の電池用電極層の製造方法について、工程ごとに説明する。なお、本発明に用いられる各部材については、上記「A.電池用電極体」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the method for producing the battery electrode body of the present invention. In the method for manufacturing the battery electrode body shown in FIG. 5, the electrode layer 2 is formed on the surface of the reference current collector layer 1 by applying an electrode layer forming paste containing an active material. A reference current collector layer-electrode layer composite forming step (FIG. 5A) for forming the layer-electrode layer composite 21 and an electrode layer forming surface on the surface of the internal current collector 3 through which metal ions can pass. An electrode layer 2 is formed by applying a paste, and an internal current collector layer-electrode layer composite forming step (FIG. 5A) for forming an internal current collector layer-electrode layer composite 22 (FIG. 5A), a reference current collection A laminating step (FIG. 5 (c)) for stacking the electric current layer-electrode layer composite 21 and the internal current collector layer-electrode layer composite 22 so that the internal current collector layer 3 is disposed inside the electrode layer; After the laminating process, the reference current collector layer 1 and the internal current collector layer 3 are electrically joined to form an electrical joint 4 That the bonding step (FIG. 5 (d)), and has a.
Hereafter, the manufacturing method of the electrode layer for batteries of this invention is demonstrated for every process. In addition, since it is the same as that of the content described in said "A. battery electrode body" about each member used for this invention, description here is abbreviate | omitted.

1.基準集電体層−電極層複合体形成工程
本発明における基準集電体層−電極層複合体形成工程は、基準集電体層の表面に、活物質を含有する電極層形成用ペーストを塗布することにより、基準集電体層−電極層複合体を形成する工程である。
1. Reference current collector layer-electrode layer composite formation step In the reference current collector layer-electrode layer composite formation step in the present invention, an electrode layer forming paste containing an active material is applied to the surface of the reference current collector layer. This is a step of forming a reference current collector layer-electrode layer composite.

電極層形成用ペーストは、活物質を少なくも含有するものであり、必要に応じて、導電化材および結着材等を含有していても良い。電極層形成用ペーストに用いられる溶媒は、一般的なリチウムイオン電池等の電極層を形成するために用いられる溶媒と同様のものを用いることができる。   The electrode layer forming paste contains at least an active material, and may contain a conductive material, a binder, and the like as necessary. As the solvent used for the electrode layer forming paste, the same solvent as used for forming an electrode layer of a general lithium ion battery or the like can be used.

本発明においては、基準集電体層の少なくとも一方の表面に、電極層形成用ペーストを塗布する。目的とする電池用電極体の構成に応じて、基準集電体層の両面に、電極層形成用ペーストを塗布しても良い。電極層形成用ペーストを塗布する方法としては、所望の電極層を得ることができる方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、スプレー法、浸漬法、ディスペンス法およびブレードコート法等を挙げることができる。本発明においては、電極層形成用ペーストを塗布した後に、電極層を乾燥する乾燥処理、および電極密度を向上させるプレス処理を行うことが好ましい。   In the present invention, the electrode layer forming paste is applied to at least one surface of the reference current collector layer. Depending on the configuration of the target battery electrode body, electrode layer forming paste may be applied to both surfaces of the reference current collector layer. The method for applying the electrode layer forming paste is not particularly limited as long as a desired electrode layer can be obtained. For example, a spray method, a dipping method, a dispensing method, a blade coating method, etc. Can be mentioned. In this invention, after apply | coating the paste for electrode layer formation, it is preferable to perform the drying process which dries an electrode layer, and the press process which improves an electrode density.

本工程により得られる基準集電体層−電極層複合体において、基準集電体層上に形成される電極層の膜厚は、特に限定されるものではないが、例えば25μm〜100μmの範囲内、中でも50μm〜75μmの範囲内であることが好ましい。   In the reference current collector layer-electrode layer composite obtained by this step, the film thickness of the electrode layer formed on the reference current collector layer is not particularly limited, but is, for example, in the range of 25 μm to 100 μm. Especially, it is preferable that it exists in the range of 50 micrometers-75 micrometers.

2.内部集電体層−電極層複合体形成工程
本発明における内部集電体層−電極層複合体形成工程は、金属イオンが透過可能な内部集電体層の表面に、上記電極層形成用ペーストを塗布することにより、内部集電体層−電極層複合体を形成する工程である。
2. Internal current collector layer-electrode layer composite formation step The internal current collector layer-electrode layer composite formation step in the present invention comprises the above electrode layer forming paste on the surface of the internal current collector layer through which metal ions can permeate. Is a step of forming an internal current collector layer-electrode layer composite.

本発明においては、内部集電体層の少なくとも一方の表面に、電極層形成用ペーストを塗布する。必要に応じて、内部集電体層の両面に、電極層形成用ペーストを塗布しても良い。電極層形成用ペーストを塗布する方法、乾燥処理およびプレス処理については、上述した基準集電体層−電極層複合体形成工程と同様であるので、ここでの説明は省略する。   In the present invention, the electrode layer forming paste is applied to at least one surface of the internal current collector layer. If necessary, an electrode layer forming paste may be applied to both surfaces of the internal current collector layer. The method for applying the electrode layer forming paste, the drying process, and the pressing process are the same as those in the above-described reference current collector layer-electrode layer complex forming step, and thus the description thereof is omitted here.

本工程により得られる内部集電体層−電極層複合体において、基準集電体層上に形成される電極層の膜厚は、特に限定されるものではないが、例えば25μm〜100μmの範囲内、中でも50μm〜75μmの範囲内であることが好ましい。   In the internal current collector layer-electrode layer composite obtained by this step, the thickness of the electrode layer formed on the reference current collector layer is not particularly limited, but for example within the range of 25 μm to 100 μm. Especially, it is preferable that it exists in the range of 50 micrometers-75 micrometers.

3.ラミネート工程
本発明におけるラミネート工程は、上記基準集電体層−電極層複合体および上記内部集電体層−電極層複合体を、上記内部集電体層が電極層内部に配置されるように重ねる工程である。
3. Laminating step The laminating step in the present invention is carried out by using the reference current collector layer-electrode layer composite and the internal current collector layer-electrode layer composite so that the internal current collector layer is disposed inside the electrode layer. It is a process of overlapping.

本発明において、基準集電体層−電極層複合体および内部集電体層−電極層複合体をラミネートする際の加熱温度としては、特に限定されるものではないが、通常100℃〜250℃の範囲内であり、中でも150℃〜200℃の範囲内であることが好ましい。さらに、ラミネートする際に印加する圧力としては、特に限定されるものではないが、通常0.1MPa〜1MPaの範囲内であり、中でも0.3MPa〜0.7MPaの範囲内であることが好ましい。なお、ラミネート時間は特に限定されるものではなく、上記の複合体が所望の接着強度を有する程度に接着されるまで行うことが好ましい。   In the present invention, the heating temperature for laminating the reference current collector layer-electrode layer composite and the internal current collector layer-electrode layer composite is not particularly limited, but is usually 100 ° C to 250 ° C. It is preferable that it is in the range of 150 to 200 degreeC. Furthermore, the pressure applied when laminating is not particularly limited, but is usually in the range of 0.1 MPa to 1 MPa, and preferably in the range of 0.3 MPa to 0.7 MPa. The laminating time is not particularly limited, and it is preferable that the lamination is performed until the composite is bonded to a degree having a desired adhesive strength.

本発明においては、1つの基準集電体層−電極層複合体に対して、複数の内部集電体層−電極層複合体を用いて、同時にラミネートすることが好ましい。これにより、内部集電体層が所定の間隔を空けて2層以上配置された電極層を得ることができるからである。具体的には、図6(a)に示すように、1つの基準集電体層−電極層複合体21に対して、2つの内部集電体層−電極層複合体22を用い、内部集電体層3が電極層2の内部に配置されるようにラミネートする。これにより、図6(b)に示すように、内部集電体層3が所定の間隔を空けて2層配置された電極層2を得ることができる。   In the present invention, it is preferable to laminate a plurality of internal current collector layer-electrode layer composites simultaneously with respect to one reference current collector layer-electrode layer composite. This is because it is possible to obtain an electrode layer in which two or more internal current collector layers are arranged at a predetermined interval. Specifically, as shown in FIG. 6A, two internal current collector layer-electrode layer composites 22 are used for one reference current collector layer-electrode layer composite 21, and the internal current collector is used. Lamination is performed so that the electric conductor layer 3 is disposed inside the electrode layer 2. Thereby, as shown in FIG.6 (b), the electrode layer 2 by which the internal collector layer 3 was arrange | positioned two layers at predetermined intervals can be obtained.

4.接合工程
本発明における接合工程は、上記基準集電体層および上記内部集電体層を電気的に接合する工程である。本発明における接合工程は、通常、上記ラミネート工程に行われる。
4). Joining Step The joining step in the present invention is a step of electrically joining the reference current collector layer and the internal current collector layer. The joining step in the present invention is usually performed in the laminating step.

電気的な接合を行う方法は、特に限定されるものではなく、基準集電体層および内部集電体層を直接接合する方法であっても良く、基準集電体層および内部集電体層を接合リード等で接合する方法であっても良い。接合方法としては、具体的には、溶接による方法等を挙げることができる。   The method of performing electrical joining is not particularly limited, and may be a method of directly joining the reference current collector layer and the internal current collector layer. The reference current collector layer and the internal current collector layer may be used. It is also possible to use a method of joining these with a joining lead or the like. Specific examples of the joining method include a welding method.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

以下に実施例を示して本発明をさらに具体的に説明する。
[実施例1]
n−メチルピロリドン溶液5重量部に、結着材であるポリビニリデンフロライド(PVDF)を5重量部添加し、3分間プロペラ撹拌を行った。次に、導電化材であるアセチレンブラックを2重量部添加し、10分間プロペラ撹拌を行った。次に、メソポーラスシリカを8重量部添加し、10分間プロペラ撹拌を行った。次に、正極活物質であるLiNiO粉末を85重量部添加し、10分間プロペラ撹拌を行った。これにより、正極層形成用ペーストを得た。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[Example 1]
5 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder was added to 5 parts by weight of the n-methylpyrrolidone solution, and propeller stirring was performed for 3 minutes. Next, 2 parts by weight of acetylene black as a conductive material was added, and propeller stirring was performed for 10 minutes. Next, 8 parts by weight of mesoporous silica was added, and propeller stirring was performed for 10 minutes. Next, 85 parts by weight of LiNiO 2 powder as the positive electrode active material was added, and propeller stirring was performed for 10 minutes. Thus, a positive electrode layer forming paste was obtained.

次に、正極層形成用ペーストを、厚さ15μmのAl集電体上にドクターブレードにより塗布し、80℃で30分間乾燥させた。次に、ロールプレス機にてプレスを行った。最後に電極面積3cmとなるように打ち抜き、基準集電体層−電極層複合体(電極A)を得た。 Next, the positive electrode layer forming paste was applied onto a 15 μm thick Al current collector with a doctor blade and dried at 80 ° C. for 30 minutes. Next, it pressed with the roll press machine. Finally, punching was performed so as to have an electrode area of 3 cm 2 to obtain a reference current collector layer-electrode layer composite (electrode A).

次に、正極層形成用ペーストを、厚さ15μmのAlパンチングメタルの集電体上にドクターブレードにより塗布し、80℃で30分間乾燥させた。次に、ロールプレス機にてプレスを行った。最後に電極面積2cmとなるように打ち抜き、内部集電体層−電極層複合体(電極B)を得た。 Next, the positive electrode layer forming paste was applied onto a 15 μm thick Al punching metal current collector with a doctor blade and dried at 80 ° C. for 30 minutes. Next, it pressed with the roll press machine. Finally, punching was performed so that the electrode area was 2 cm 2 to obtain an internal current collector layer-electrode layer composite (electrode B).

次に、得られた電極Aを用い、中央に電極面積2cm分だけ残し、周りの電極層を剥離した。このようにして得られた電極Aと上記の電極Bとを、図5(c)のように重ねてラミネートした。最後に、電極Aの基準集電体層と、電極Bの内部集電体層とを超音波溶接にて接合することにより、本発明の電池用電極体(正極)を得た。 Next, using the obtained electrode A, the electrode area was left at the center for 2 cm 2 and the surrounding electrode layers were peeled off. The electrode A thus obtained and the above-mentioned electrode B were overlapped and laminated as shown in FIG. Finally, the reference current collector layer of the electrode A and the internal current collector layer of the electrode B were joined by ultrasonic welding to obtain the battery electrode body (positive electrode) of the present invention.

得られた正極と、負極として用意したLi金属と、市販のセル(日本トムセル社製)とを用いて測定用セルを得た。なお、セパレータには、厚さ25μmのポリエチレン(PE)製微多孔膜を用いた。電解液には、エチレンカーボネート(EC)およびジエチルカーボネート(DEC)を体積比率3:7で混合した混合溶媒に、支持塩として六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を濃度1mol/Lで溶解したものを用いた。 A measurement cell was obtained using the obtained positive electrode, Li metal prepared as the negative electrode, and a commercially available cell (manufactured by Nippon Tom Cell). The separator was a microporous film made of polyethylene (PE) having a thickness of 25 μm. In the electrolytic solution, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved as a supporting salt at a concentration of 1 mol / L in a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed at a volume ratio of 3: 7. Things were used.

[比較例1〜3]
正極層形成用ペーストの組成および目付量を表1のように変化させたこと、ならびに電極Bを用いず電極Aのみを用いたこと以外は、実施例1と同様にして測定用セルを得た。
[Comparative Examples 1-3]
A measurement cell was obtained in the same manner as in Example 1, except that the composition and basis weight of the positive electrode layer forming paste were changed as shown in Table 1, and only the electrode A was used without using the electrode B. .

[評価]
実施例1および比較例1〜3で得られた測定用セルのエネルギー密度および容量維持率を評価した。まず、以下のSOC(state of charge)調整を行い、次にエネルギー密度および容量維持率を測定した。
[Evaluation]
The energy density and capacity retention rate of the measurement cells obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated. First, the following SOC (state of charge) adjustment was performed, and then the energy density and capacity retention rate were measured.

(1)SOC調整
SOC調整の条件を以下に示す。
(a)充電:電流(活物質1gに対して15mA)、電圧4.3V、CCモード
(b)休止:5分
(c)放電:電流(活物質1gに対して15mA)、電圧3.0V、CCモード
(d)休止:5分
この(a)〜(d)を3サイクル行った。その後、エネルギー密度および容量維持率を評価するために、それぞれ下記の条件で充放電(サイクル1およびサイクル2)を行った。
(1) SOC adjustment Conditions for SOC adjustment are shown below.
(A) Charging: Current (15 mA for 1 g of active material), voltage 4.3 V, CC mode (b) Pause: 5 minutes (c) Discharge: Current (15 mA for 1 g of active material), voltage 3.0 V CC mode (d) Pause: 5 minutes These (a) to (d) were performed for 3 cycles. Then, in order to evaluate an energy density and a capacity | capacitance maintenance factor, charging / discharging (cycle 1 and cycle 2) was performed on the following conditions, respectively.

(2)エネルギー密度
サイクル1
(e)充電:電流(活物質1gに対して15mA)、電圧4.3V、CCCVモード、24時間
(f)休止:2時間
(g)放電:電流(活物質1gに対して15mA)、電圧3.0V、CCモード
(h)休止:5分
このサイクル1の充放電カーブよりエネルギー量を算出し、下記式により、エネルギー密度(mWh/cc)を求めた。
(2) Energy density Cycle 1
(E) Charging: Current (15 mA for 1 g of active material), voltage 4.3 V, CCCV mode, 24 hours (f) Pause: 2 hours (g) Discharge: Current (15 mA for 1 g of active material), voltage 3.0 V, CC mode (h) Pause: 5 minutes The amount of energy was calculated from the charge / discharge curve of this cycle 1, and the energy density (mWh / cc) was determined by the following formula.

Figure 2009032398
Figure 2009032398

(2)容量維持率
サイクル2
(e)充電:電流(活物質1gに対して15mA)、電圧4.3V、CCCVモード、24時間
(f)休止:2時間
(g)放電:電流(活物質1gに対して1500mA)、電圧3.0V、CCモード
(h)休止:5分
このサイクル2の放電容量と、上述したサイクル1の放電容量とを用いて、下記式により、容量維持率(%)を求めた。得られた結果を表1に示す。
(2) Capacity maintenance rate Cycle 2
(E) Charging: current (15 mA for 1 g of active material), voltage 4.3 V, CCCV mode, 24 hours (f) pause: 2 hours (g) Discharge: current (1500 mA for 1 g of active material), voltage 3.0 V, CC mode (h) Pause: 5 minutes Using the discharge capacity of cycle 2 and the discharge capacity of cycle 1 described above, the capacity retention rate (%) was determined by the following equation. The obtained results are shown in Table 1.

Figure 2009032398
Figure 2009032398

Figure 2009032398
Figure 2009032398

実施例1は、エネルギー密度および容量維持率(レート特性)の両方が優れていた。比較例1および比較例2は、容量維持率が低い結果となった。比較例3では、エネルギー密度が小さい結果となった。これより、実施例1においては、容量維持率を低下させずに、エネルギー密度を向上でき、これらを両立できることが明らかになった。   Example 1 was excellent in both energy density and capacity retention rate (rate characteristics). Comparative Example 1 and Comparative Example 2 resulted in a low capacity retention rate. In Comparative Example 3, the energy density was small. From this, in Example 1, it became clear that an energy density can be improved and these can be made compatible, without reducing a capacity | capacitance maintenance factor.

本発明の電池用電極体の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the battery electrode body of this invention. 本発明に用いられる内部集電体層を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the internal electrical power collector layer used for this invention. 本発明の電池用電極体の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the battery electrode body of this invention. 本発明のリチウムイオン電池の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the lithium ion battery of this invention. 本発明の電池用電極体の製造方法の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the battery electrode body of this invention. 本発明の電池用電極体の製造方法の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the manufacturing method of the battery electrode body of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 … 基準集電体層
2 … 電極層
3 … 内部集電体層
4 … 電気接合部
10 … 電池用電極体
11 … 正極層
12 … 正極集電体
13 … セパレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reference | standard collector layer 2 ... Electrode layer 3 ... Internal collector layer 4 ... Electrical junction 10 ... Battery electrode body 11 ... Positive electrode layer 12 ... Positive electrode collector 13 ... Separator

Claims (6)

基準集電体層と、前記基準集電体層の一方の表面に形成され、活物質を含有する電極層と、前記電極層内部に配置され、金属イオンが透過可能な内部集電体層とを有し、
前記基準集電体層および前記内部集電体層が、前記電極層の外部で電気的に接合されていることを特徴とする電池用電極体。
A reference current collector layer, an electrode layer formed on one surface of the reference current collector layer, containing an active material, an internal current collector layer disposed inside the electrode layer and capable of transmitting metal ions; Have
The battery electrode body, wherein the reference current collector layer and the internal current collector layer are electrically joined to each other outside the electrode layer.
前記内部集電体層が、前記電極層内部に、所定の間隔を空けて2層以上配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電池用電極体。   2. The battery electrode body according to claim 1, wherein two or more layers of the internal current collector layer are disposed in the electrode layer at a predetermined interval. 前記基準集電体層の両面に、前記電極層が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池用電極体。   The battery electrode body according to claim 1, wherein the electrode layer is formed on both surfaces of the reference current collector layer. 前記基準集電体層が、金属イオンが透過可能な集電体層であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載の電池用電極体。   The battery electrode body according to any one of claims 1 to 3, wherein the reference current collector layer is a current collector layer through which metal ions can be transmitted. 正極層および正極集電体を有する正極と、負極層および負極集電体を有する負極と、前記正極層および前記負極層の間に配置されたセパレータと、を有するリチウムイオン電池であって、
前記正極および前記負極の少なくとも一方が、請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載の電池用電極体であることを特徴とするリチウムイオン電池。
A positive electrode having a positive electrode layer and a positive electrode current collector, a negative electrode having a negative electrode layer and a negative electrode current collector, and a separator disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer,
5. The lithium ion battery according to claim 1, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode is the battery electrode body according to claim 1.
基準集電体層の表面に、活物質を含有する電極層形成用ペーストを塗布することにより、基準集電体層−電極層複合体を形成する基準集電体層−電極層複合体形成工程と、
金属イオンが透過可能な内部集電体層の表面に、前記電極層形成用ペーストを塗布することにより、内部集電体層−電極層複合体を形成する内部集電体層−電極層複合体形成工程と、
前記基準集電体層−電極層複合体および前記内部集電体層−電極層複合体を、前記内部集電体層が電極層内部に配置されるように重ねるラミネート工程と、
前記基準集電体層および前記内部集電体層を電気的に接合する接合工程と、
を有することを特徴とする電池用電極体の製造方法。
Reference current collector layer-electrode layer composite forming step of forming a reference current collector layer-electrode layer composite by applying an electrode layer forming paste containing an active material to the surface of the reference current collector layer When,
Internal current collector layer-electrode layer composite that forms an internal current collector layer-electrode layer composite by applying the electrode layer forming paste to the surface of the internal current collector layer that is permeable to metal ions Forming process;
Laminating the reference current collector layer-electrode layer composite and the internal current collector layer-electrode layer composite so that the internal current collector layer is disposed inside the electrode layer; and
A bonding step of electrically bonding the reference current collector layer and the internal current collector layer;
The manufacturing method of the battery electrode body characterized by having.
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