JP2009211949A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery in which rise in resistance is suppressed and short circuit is prevented, and which is superior in charge/discharge cycle characteristics, by enabling prevention of electrolytic solution shortage in an electrode layer, prevention of gap formation, and absorption of changes of the thickness of a cell. <P>SOLUTION: This nonaqueous electrolyte secondary battery includes a storage battery element equipped with a positive electrode, a negative electrode equipped with an active material containing an element to be alloyed with lithium, and a separator containing an electrolyte, and in which the separator has inclined reduced porosity toward a positive electrode side from a negative electrode side. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は非水電解質二次電池に関する。更に詳細には機能選定した多層セパレータを有する非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery. More particularly, the present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery having a multilayer separator whose function is selected.

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、携帯電話やノートパソコン等に使用される民生用リチウムイオン二次電池と比較して極めて高い出力特性、及び高いエネルギーを有することが求められている。従って、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。   As a secondary battery for driving a motor, it is required to have extremely high output characteristics and high energy as compared with a consumer lithium ion secondary battery used in a mobile phone, a notebook personal computer or the like. Therefore, lithium ion secondary batteries having the highest theoretical energy among all the batteries are attracting attention, and are currently being developed rapidly.

リチウムイオン二次電池は、一般に、バインダー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、バインダー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。   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 an electrolyte layer and accommodated in a battery case.

従来、リチウムイオン二次電池の負極には充放電サイクルの寿命やコスト面で有利な炭素・黒鉛系材料が用いられてきた。しかし、炭素・黒鉛系の負極材料ではリチウムイオンの黒鉛結晶中への吸蔵・放出により充放電がなされるため、最大リチウム導入化合物であるLiCから得られる理論容量372mAh/g以上の充放電容量が得られないという欠点がある。このため、炭素・黒鉛系負極材料で車両用途の実用化レベルを満足する容量、エネルギー密度を得るのは困難であると予想される。 Conventionally, carbon / graphite-based materials that are advantageous in terms of charge / discharge cycle life and cost have been used for negative electrodes of lithium ion secondary batteries. However, since carbon / graphite-based negative electrode materials are charged / discharged by occlusion / release of lithium ions into / from graphite crystals, the charge / discharge capacity of a theoretical capacity of 372 mAh / g or more obtained from LiC 6 which is the maximum lithium introduction compound. There is a disadvantage that cannot be obtained. For this reason, it is expected that it is difficult to obtain a capacity and energy density that satisfy the practical use level of the vehicle application with the carbon / graphite negative electrode material.

これに対し、負極にリチウムと合金化する材料を用いた電池は、従来の炭素・黒鉛系負極材料と比較しエネルギー密度が向上するため、車両用途における負極材料として期待されている。例えば、Si材料は、充放電において下記の反応式のように1molあたり4.4molのリチウムイオンを吸蔵放出し、Li22Siにおいては2000mAh/g程度もの理論容量を有する。 On the other hand, a battery using a material that is alloyed with lithium for a negative electrode is expected as a negative electrode material for a vehicle because the energy density is improved as compared with a conventional carbon / graphite negative electrode material. For example, the Si material occludes and releases 4.4 mol of lithium ions per mol as shown in the following reaction formula in charge and discharge, and Li 22 Si 5 has a theoretical capacity of about 2000 mAh / g.

Figure 2009211949
Figure 2009211949

しかし、負極にリチウムと合金化する材料を用いたリチウムイオン二次電池は、充放電時の正極および負極の膨張収縮が大きい。例えば、リチウムイオンを吸蔵した場合の体積膨張は、黒鉛では約1.2倍であるのに対し、Si材料では約4倍にも達する。従って、電極間の電解液不足が生じ、充放電の容量の低下を招きやすいといった欠点を有する。   However, a lithium ion secondary battery using a material that is alloyed with lithium for the negative electrode has a large expansion and contraction of the positive electrode and the negative electrode during charging and discharging. For example, the volume expansion when lithium ions are occluded is about 1.2 times that of graphite, but about 4 times that of Si material. Accordingly, there is a disadvantage that the electrolyte solution between the electrodes is insufficient, and the capacity of charge / discharge is liable to decrease.

このような充放電時における電解液不足を補う方法として、正負極間に配設されたセパレータの基材上に電解液保持層を形成することによって、正負極の膨潤による電極間の電解液の不足を補う方法が開示されている(特許文献1を参照)。
特開2002−8730号公報
As a method of compensating for the shortage of electrolyte during charging and discharging, an electrolyte holding layer is formed on the separator substrate disposed between the positive and negative electrodes, so that the electrolyte solution between the electrodes due to swelling of the positive and negative electrodes A method for compensating for the shortage is disclosed (see Patent Document 1).
JP 2002-8730 A

しかし、リチウム合金系負極材料はリチウムと合金を形成する際に炭素・黒鉛系負極材料に比べて大きな体積膨張を伴う。このため、したがって、特許文献1に開示される技術では、充放電時の膨張収縮による電極内での電解液が不足する問題を解決できないおそれがある。   However, the lithium alloy negative electrode material has a larger volume expansion than the carbon / graphite negative electrode material when forming an alloy with lithium. For this reason, the technique disclosed in Patent Document 1 may not solve the problem of insufficient electrolyte in the electrode due to expansion and contraction during charging and discharging.

そこで本発明の目的は、充放電時の電極内における電解液不足を解決することにより、電極の内部抵抗の上昇が抑制された非水電解質二次電池を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery in which an increase in internal resistance of an electrode is suppressed by solving a shortage of electrolytic solution in the electrode during charging and discharging.

本発明者らは上記課題を解決すべく、鋭意研究を行った。その結果、正極と負極との間に、負極側から正極側に向かって空孔率が傾斜減少した構造を有するセパレータを備えた蓄電素子を用いることで、上記課題が解決されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。   The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, it was found that the above problem can be solved by using a power storage element including a separator having a structure in which the porosity is decreased from the negative electrode side toward the positive electrode side between the positive electrode and the negative electrode. The present invention has been completed.

本発明によれば、負極と正極との間に位置するセパレータの空孔部分に電解液が保持されるため、セパレータから電極内への電解液の受給が可能となる。特に、セパレータが負極側から正極側に向かって空孔率が傾斜減少した構造を有するため、電極の膨張収縮が大きく、電解液不足の生じる負極側において電解液の保持量を十分に確保することができる。その結果、充放電時の膨張収縮による電解液の不足に陥ることなく、電極の抵抗の上昇を抑制でき、したがって、充放電サイクル特性に優れた非水電解液二次電池が得られる。   According to the present invention, since the electrolytic solution is held in the pore portion of the separator located between the negative electrode and the positive electrode, the electrolytic solution can be received from the separator into the electrode. In particular, since the separator has a structure in which the porosity is inclined to decrease from the negative electrode side to the positive electrode side, the expansion and contraction of the electrode is large, and a sufficient amount of electrolyte is retained on the negative electrode side where the electrolyte is insufficient. Can do. As a result, an increase in electrode resistance can be suppressed without falling short of the electrolyte due to expansion and contraction during charge and discharge, and thus a nonaqueous electrolyte secondary battery excellent in charge and discharge cycle characteristics can be obtained.

以下、添付した図面を参照して本発明を適用した好適な実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Hereinafter, preferred embodiments to which the present invention is applied will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the dimension ratio of drawing is exaggerated on account of description, and may differ from an actual ratio.

本発明の電池の種類は、特に制限されないが、例えば、非水電解質二次電池である。本発明の非水電解質二次電池の構造および形態は、積層型(扁平型)、巻回型(円筒型)電池など特に制限されず、従来公知のいずれの構造にも適用されうる。本発明では積層型(扁平型)の電池構造にすることが好ましい。巻回型(円筒型)電池構造は、正極および負極リード端子を取り出す部分のシール性を高めることが困難な場合がある。このため、電気自動車やハイブリッド電気自動車に搭載する高エネルギー密度、高出力密度の電池では、リード端子取り出し部位のシール性の長期の信頼性を確保できないおそれがある。これに対して積層型(扁平型)の構造は、簡単な熱圧着などのシール技術により長期信頼性を確保でき、コスト面や作業性の点で有利である。   The type of the battery of the present invention is not particularly limited, and is, for example, a nonaqueous electrolyte secondary battery. The structure and form of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention are not particularly limited, such as a stacked (flat) battery or a wound (cylindrical) battery, and can be applied to any conventionally known structure. In the present invention, it is preferable to have a laminated (flat type) battery structure. In the wound type (cylindrical) battery structure, it may be difficult to improve the sealing performance of the portion from which the positive electrode and the negative electrode lead terminal are taken out. For this reason, in a battery having a high energy density and a high output density mounted on an electric vehicle or a hybrid electric vehicle, there is a possibility that long-term reliability of the sealing performance of the lead terminal extraction site cannot be secured. On the other hand, the laminated type (flat type) structure is advantageous in terms of cost and workability because long-term reliability can be secured by a sealing technique such as simple thermocompression bonding.

非水電解質二次電池の電解質の形態で区別した場合にも、特に制限はない。例えば、非水電解液をセパレータに含浸させた液体電解質型電池、ポリマー電池とも称される高分子ゲル電解質型電池および固体高分子電解質(全固体電解質)型電池のいずれにも適用されうる。   There is no particular limitation even when distinguished by the form of the electrolyte of the nonaqueous electrolyte secondary battery. For example, the present invention can be applied to any of a liquid electrolyte type battery in which a separator is impregnated with a nonaqueous electrolytic solution, a polymer gel electrolyte type battery also called a polymer battery, and a solid polymer electrolyte (all solid electrolyte) type battery.

したがって、以下の説明では、代表的な実施形態として本発明の電池が積層型(扁平型)の非水電解質二次電池である場合を例に挙げて説明するが、本発明の技術的範囲は下記の形態のみに制限されない。   Therefore, in the following description, a case where the battery of the present invention is a laminated (flat) nonaqueous electrolyte secondary battery will be described as a representative embodiment, but the technical scope of the present invention is It is not limited only to the following forms.

本発明の代表的な一実施形態は正極と、リチウムと合金化する元素を含む活物質を備えた負極と、電解質を含むセパレータと、を備える蓄電素子を含み、前記セパレータが負極側から正極側に向かって空孔率が傾斜減少した構造を有する、非水電解質二次電池である。かような形態によれば、セパレータから電極内への電解液の受給が可能となるため、充放電サイクル特性に優れた非水電解質二次電池を得ることができる。   An exemplary embodiment of the present invention includes a power storage device that includes a positive electrode, a negative electrode including an active material including an element alloying with lithium, and a separator including an electrolyte, and the separator is from the negative electrode side to the positive electrode side. This is a non-aqueous electrolyte secondary battery having a structure in which the porosity decreases toward the bottom. According to such a form, since the electrolytic solution can be received from the separator into the electrode, a nonaqueous electrolyte secondary battery excellent in charge / discharge cycle characteristics can be obtained.

上述のように、本発明の非水電解質二次電池は、正極と負極とセパレータとからなる蓄電素子によって構成される。以下、本発明の非水電解質二次電池を構成する蓄電素子について図面を参照しながら説明する。   As described above, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is constituted by a power storage element including a positive electrode, a negative electrode, and a separator. Hereinafter, a power storage element constituting the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described with reference to the drawings.

[蓄電素子]
図1は、本発明の非水電解質二次電池を構成する蓄電素子を表す模式断面図である。本発明の非水電解質二次電池を構成する蓄電素子10は正極13と負極19とがセパレータ16を介して積層されてなる構造を有する。ここで、正極13は、正極合剤層12と正極集電体11とにより構成され、正極集電体11の片面に正極合剤層12が設けられた構造を有する。また、負極19は負極合剤層17と負極集電体18とにより構成され、負極集電体18の片面に負極合剤層17が設けられた構造を有する。
[Storage element]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a power storage element constituting the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention. The electricity storage element 10 constituting the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a structure in which a positive electrode 13 and a negative electrode 19 are laminated via a separator 16. Here, the positive electrode 13 includes a positive electrode mixture layer 12 and a positive electrode current collector 11, and has a structure in which the positive electrode mixture layer 12 is provided on one surface of the positive electrode current collector 11. The negative electrode 19 includes a negative electrode mixture layer 17 and a negative electrode current collector 18, and has a structure in which the negative electrode mixture layer 17 is provided on one surface of the negative electrode current collector 18.

セパレータ16は負極合剤面に接する第1のセパレータ15と正極合剤面に接する第2のセパレータ14との2層から構成されている。なお、図1においてセパレータ16は2層で構成されているが、セパレータ16は図示した2層形態のみに限定されるわけではなく、単層のセパレータで構成されていても、多層のセパレータで構成されていてもよい。   The separator 16 is composed of two layers of a first separator 15 in contact with the negative electrode mixture surface and a second separator 14 in contact with the positive electrode mixture surface. In FIG. 1, the separator 16 is composed of two layers. However, the separator 16 is not limited to the illustrated two-layer configuration, and may be composed of a single-layer separator or a multilayer separator. May be.

上記蓄電素子10を構成する各層間は接合用バインダー20により結合されていることが好ましい。かような構成とすることによって、電極を構成する各層間がバインダーにより接合されて一体化するため、耐振動性の向上した電池が得られる。   It is preferable that the respective layers constituting the power storage element 10 are bonded by a bonding binder 20. By adopting such a configuration, the respective layers constituting the electrode are joined and integrated by the binder, so that a battery having improved vibration resistance can be obtained.

本発明の非水電解質に用いられる蓄電素子は上記形態のみに制限されるわけでなく、従来公知の他の形態も用いられうるが、作業性、コスト面から、図1のように、積層型(円筒型)の形態であることが好ましい。すなわち、本発明に用いられる蓄電素子は正極と負極とをセパレータを介して積層されてなることが好ましい。一般に用いられる巻回型(円筒型)蓄電素子はテンションをかけて各電極およびセパレータが捲かれるため、電極およびセパレータの位置ズレは生じにくい。これに対して、積層型(扁平型)の蓄電素子は、タブ部を溶接しているのみで、各層が一体的に接続されているわけではないため、電極の膨張収縮を緩和できない場合には位置ズレや空隙の発生および蓄電素子形状の変形が生じるおそれがある。本実施形態に係る蓄電素子は、後述する機能選定されたセパレータの使用およびバインダーによる接合により、膨張収縮に対する追随性および各層間の密着性を向上することができるためこれらの問題を防止することが可能である。   The power storage element used for the non-aqueous electrolyte of the present invention is not limited to the above form, and other forms known in the art can also be used. However, from the viewpoint of workability and cost, as shown in FIG. A (cylindrical) form is preferable. That is, the power storage element used in the present invention is preferably formed by laminating a positive electrode and a negative electrode with a separator interposed therebetween. In a commonly used wound type (cylindrical) power storage element, each electrode and separator are rolled by applying tension, so that the positional deviation between the electrode and the separator hardly occurs. On the other hand, in the case of a stacked type (flat type) power storage element, only the tab portions are welded, and the layers are not integrally connected. There is a possibility that displacement, gaps, and deformation of the storage element shape may occur. The electricity storage device according to the present embodiment can prevent such problems because it can improve the followability to expansion and contraction and the adhesion between each layer by using a separator whose function is selected later and bonding with a binder. Is possible.

また、図1に示す蓄電素子は、セパレータ16と、セパレータ16の一方の面に形成された正極合剤層12と、セパレータ16の他方の面に形成された負極合剤層15と、から構成される単電池層が一つ含まれる。さらに、正極集電体11および負極集電体18の両面に単電池層を形成させ、図2または図3に示す蓄電素子(積層型)30または蓄電素子(双極型)40のように、複数の単電池層と複数の集電体との積層構造とすることができる。ここで、図3は双極型電極を用いた蓄電素子の例である。図3に示す蓄電素子40では、双極型電極用の集電体21の一方の面に正極合剤層12が、他方の面に負極合剤層15が形成された双極型電極22が用いられている。   1 includes a separator 16, a positive electrode mixture layer 12 formed on one surface of the separator 16, and a negative electrode mixture layer 15 formed on the other surface of the separator 16. One unit cell layer is included. Furthermore, a single battery layer is formed on both surfaces of the positive electrode current collector 11 and the negative electrode current collector 18, and a plurality of electric storage elements (stacked type) 30 or an electric storage element (bipolar type) 40 shown in FIG. The single cell layer and a plurality of current collectors can be laminated. Here, FIG. 3 shows an example of a power storage element using a bipolar electrode. 3 uses a bipolar electrode 22 in which a positive electrode mixture layer 12 is formed on one surface of a current collector 21 for a bipolar electrode, and a negative electrode mixture layer 15 is formed on the other surface. ing.

以下、本発明の蓄電素子10を構成する部材について説明するが、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, although the member which comprises the electrical storage element 10 of this invention is demonstrated, it is not restrict | limited only to the following form, A conventionally well-known form can be employ | adopted similarly.

[負極合剤層]
負極合剤層は負極活物質を含み、必要に応じて電気伝導性を高めるための導電剤、合剤用バインダー、電解質(ポリマーマトリックス、イオン伝導性ポリマー、電解液など)、イオン伝導性を高めるための電解質支持塩(リチウム塩)などをさらに含んで構成される。
[Negative electrode mixture layer]
The negative electrode mixture layer contains a negative electrode active material, and if necessary, a conductive agent for increasing electrical conductivity, a binder for the mixture, an electrolyte (polymer matrix, ion conductive polymer, electrolyte, etc.), and ion conductivity are increased. And further comprising an electrolyte supporting salt (lithium salt) for the purpose.

負極合剤層中に含まれる成分の配合比は特に限定されず、非水電解質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。また、合剤層の厚さについても特に制限はなく、非水電解質二次電池についての従来公知の知見が適宜参照されうる。一例を挙げると、合剤層の厚さは、2〜100μm程度である。   The compounding ratio of the components contained in the negative electrode mixture layer is not particularly limited, and can be adjusted by appropriately referring to known knowledge about the nonaqueous electrolyte secondary battery. Moreover, there is no restriction | limiting in particular also about the thickness of a mixture layer, The conventionally well-known knowledge about a nonaqueous electrolyte secondary battery can be referred suitably. For example, the thickness of the mixture layer is about 2 to 100 μm.

(負極活物質)
本発明の非水電解質二次電池に用いられる負極活物質はリチウムを可逆的に吸蔵および放出できるものであれば特に制限されないが、リチウムと合金化する元素を含むことが好ましい。リチウムと合金化する元素を用いることにより、従来の炭素系材料に比べて高いエネルギー密度を有する高容量の電池を得ることが可能となる。
(Negative electrode active material)
The negative electrode active material used in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited as long as it can reversibly occlude and release lithium, but preferably contains an element that forms an alloy with lithium. By using an element that forms an alloy with lithium, it is possible to obtain a high-capacity battery having a higher energy density than conventional carbon-based materials.

上記のリチウムと合金化する元素としては、以下に制限されることはないが、具体的には、Si、Ge、Sn、Pb、Al、In、Zn、H、Ca、Sr、Ba、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、Cd、Hg、Ga、Tl、C、N、Sb、Bi、O、S、Se、Te、Cl等が挙げられる。これらの中でも、容量およびエネルギー密度に優れた電池を構成できる観点から、Si、Ge、Sn、Pb、Al、In、およびZnからなる群より選択される少なくとも1種以上の元素を含むことが好ましく、SiまたはSnの元素を含むことが特に好ましい。これらは1種単独で使用しても良いし、2種以上を併用しても良い。   The element alloying with lithium is not limited to the following, but specifically, Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, Zn, H, Ca, Sr, Ba, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au, Cd, Hg, Ga, Tl, C, N, Sb, Bi, O, S, Se, Te, Cl, and the like. Among these, it is preferable that at least one element selected from the group consisting of Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, and Zn is included from the viewpoint that a battery having excellent capacity and energy density can be configured. It is particularly preferable to contain an element of Si, Sn. These may be used alone or in combination of two or more.

この他、グラファイト、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料、金属材料、リチウム−チタン複合酸化物(チタン酸リチウム:LiTi12)等のリチウム−移金属複合酸化物、およびその他の従来公知の負極活物質が使用可能である。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。 In addition, carbon materials such as graphite, soft carbon, and hard carbon, metal materials, lithium-transfer metal composite oxides such as lithium-titanium composite oxide (lithium titanate: Li 4 Ti 5 O 12 ), and other conventional materials A known negative electrode active material can be used. In some cases, two or more negative electrode active materials may be used in combination.

(導電剤)
導電剤とは、導電性を向上させるために配合される添加物をいう。本発明の非水電解質二次電池に用いられる導電剤は特に制限されず、従来公知のものを利用することができる。例えば、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、炭素繊維などの炭素材料が挙げられる。導電剤を含むと、合剤層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上に寄与しうる。
(Conductive agent)
The conductive agent refers to an additive blended to improve conductivity. The electrically conductive agent used for the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, and conventionally known ones can be used. Examples thereof include carbon materials such as carbon black such as acetylene black, graphite, and carbon fiber. When the conductive agent is included, an electronic network inside the mixture layer is effectively formed, which can contribute to improvement of the output characteristics of the battery.

(合剤用バインダー)
負極合剤層は合剤用バインダーを含んでもよい。本発明において、「合剤用バインダー」とは、活物質同士または活物質と集電体とを結着させて電極構造を維持する目的で合剤層に加えられるバインダーを意味し、後述する「接合用バインダー」と区別して使用される。
(Binder for mixture)
The negative electrode mixture layer may contain a mixture binder. In the present invention, the “mixture binder” means a binder added to the mixture layer for the purpose of binding the active materials or the active material and the current collector to maintain the electrode structure, which will be described later. Used separately from “bonding binder”.

本発明で用いることのできる合剤用バインダーとしては、以下に制限されることはないが、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ酢酸ビニル、ポリイミド、およびアクリル樹脂などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、およびユリア樹脂などの熱硬化性樹脂、ならびにスチレンブタジエンゴム(SBR)などのゴム系材料が挙げられる。   The binder for a mixture that can be used in the present invention is not limited to the following, but includes polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl acetate, polyimide, acrylic resin, and the like. Examples thereof include thermosetting resins such as thermoplastic resins, epoxy resins, polyurethane resins, and urea resins, and rubber-based materials such as styrene butadiene rubber (SBR).

(電解質・支持塩)
電解質としては、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)、それらの共重合体などのリチウム塩を含むイオン伝導性ポリマー(固体高分子電解質)などが挙げられるが、これらに制限されることはない。
(Electrolyte / Supporting salt)
Examples of the electrolyte include, but are not limited to, ion conductive polymers (solid polymer electrolytes) including lithium salts such as polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof. There is nothing.

支持塩(リチウム塩)としては、以下に制限されないが、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiAlCl、Li10l10、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSON、ビスペンタフルオロエチルスルホニルイミドリチウム(LiBETI)等が挙げられる。 The supporting salt (lithium salt), but are not limited to, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiAlCl 4, Li 2 B 10 C l10, LiCF 3 SO 3, Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, bispentafluoroethylsulfonylimide lithium (LiBETI), and the like.

[正極合剤層]
正極合剤層は正極活物質を含み、必要に応じて導電剤、合剤用バインダー、電解質、電解質支持塩などをさらに含んで構成される。正極合剤層の構成要素のうち、正極活物質以外は、上記で説明した内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。正極合剤層中に含まれる成分の配合比および正極合剤層の厚さについても特に限定されず、非水電解質二次電池についての従来公知の知見が適宜参照されうる。
[Positive electrode mixture layer]
The positive electrode mixture layer includes a positive electrode active material, and further includes a conductive agent, a binder for the mixture, an electrolyte, an electrolyte supporting salt, and the like as necessary. Since the components other than the positive electrode active material among the components of the positive electrode mixture layer are the same as those described above, the description thereof is omitted here. The compounding ratio of the components contained in the positive electrode mixture layer and the thickness of the positive electrode mixture layer are not particularly limited, and conventionally known knowledge about the nonaqueous electrolyte secondary battery can be appropriately referred to.

(正極活物質)
本発明の非水電解質二次電池の正極活物質は特にリチウムの吸蔵放出が可能な材料であれば限定されず、リチウムイオン二次電池に通常用いられる正極活物質を利用することができる。具体的には、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。
(Positive electrode active material)
The positive electrode active material of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited as long as it is a material capable of occluding and releasing lithium, and a positive electrode active material usually used for lithium ion secondary batteries can be used. Specifically, lithium-transition metal composite oxides are preferable, and examples thereof include Li—Mn composite oxides such as LiMn 2 O 4 and Li—Ni composite oxides such as LiNiO 2 . In some cases, two or more positive electrode active materials may be used in combination.

[集電体]
本発明で用いることのできる正極集電体および負極集電体としては、特に制限されるものではなく、従来公知のものを利用することができる。具体的には、鉄、クロム、ニッケル、マンガン、チタン、モリブデン、バナジウム、ニオブ、アルミニウム、銅、銀、金、白金およびカーボンからなる群より選択されてなる少なくとも1種の集電体材料で構成された集電体を用いることができる。集電体の厚さは、特に限定されないが、通常は1〜100μm程度である。
[Current collector]
The positive electrode current collector and the negative electrode current collector that can be used in the present invention are not particularly limited, and conventionally known ones can be used. Specifically, it is composed of at least one current collector material selected from the group consisting of iron, chromium, nickel, manganese, titanium, molybdenum, vanadium, niobium, aluminum, copper, silver, gold, platinum, and carbon. Current collectors can be used. Although the thickness of a collector is not specifically limited, Usually, it is about 1-100 micrometers.

[セパレータ]
本発明の非水電解質二次電池においては、正極と負極との間にセパレータが設けられる。本発明の非水電解質二次電池に用いられるセパレータは負極側から正極側に向かって空孔率が傾斜減少した構造を有することを特徴とする。なお、本発明において「傾斜減少した空孔率」とは、連続的または段階的に減少する空孔率をいう。
[Separator]
In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a separator is provided between the positive electrode and the negative electrode. The separator used in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a structure in which the porosity is decreased from the negative electrode side toward the positive electrode side. In the present invention, the “inclined porosity” refers to a porosity that decreases continuously or stepwise.

充放電時の体積膨張は正極に比べて負極が大きいため、電解液不足の問題は主に負極側で生じる。本発明のセパレータには電解液が含浸し、セパレータの空孔部分に電解液が保持されている。このため、セパレータは電極の膨張収縮によって不足した電解液の受給層として機能する。電解液の保持量を十分に確保できる空孔率の大きな材料を電解液不足の生じる負極側のセパレータとして配置することによって、電解液の不足に陥ることなく、電極の抵抗の上昇を抑制することが可能となる。   Since the negative electrode has a larger volume expansion during charging / discharging than the positive electrode, the problem of insufficient electrolyte is mainly caused on the negative electrode side. The separator of the present invention is impregnated with an electrolytic solution, and the electrolytic solution is held in the pores of the separator. For this reason, the separator functions as an electrolyte receiving layer that is insufficient due to the expansion and contraction of the electrode. By disposing a material with a high porosity that can secure a sufficient amount of electrolyte solution as a separator on the negative electrode side where electrolyte shortage occurs, the increase in electrode resistance is suppressed without falling short of electrolyte. Is possible.

また、空孔率の大きな材料はクッション性に富むため、負極側のセパレータの一部の空孔率を大きくすることによって、電極の膨張収縮に伴うセルの厚みの変化を吸収することが可能となる。すなわち、空孔率の大きなセパレータの一部がセル厚みの変化を吸収する緩衝層として機能しうる。さらに、空孔率の大きなセパレータ材料は柔軟性に富み、電極の膨張収縮に追随できるため、電極とセパレータとの間に部分的な空隙の発生をも抑制することができる。このように負極側のセパレータの空孔率を大きくすることで、負極側で生じる空隙の発生を効果的に防止することが可能となる。   In addition, since a material with a high porosity is rich in cushioning properties, it is possible to absorb changes in cell thickness due to electrode expansion and contraction by increasing the porosity of a part of the separator on the negative electrode side. Become. That is, a part of the separator having a large porosity can function as a buffer layer that absorbs changes in cell thickness. Furthermore, since the separator material having a high porosity is rich in flexibility and can follow the expansion and contraction of the electrode, it is possible to suppress the generation of a partial gap between the electrode and the separator. Thus, by increasing the porosity of the separator on the negative electrode side, it is possible to effectively prevent the generation of voids generated on the negative electrode side.

一方、一般に空孔率は小さいほど強度は大きくなる。正極側のセパレータの空孔率を小さくすることにより、両極の接触時の電流の短絡を防止する機能が発揮できるのに十分な強度を付与することが可能となる。   On the other hand, the strength generally increases as the porosity decreases. By reducing the porosity of the separator on the positive electrode side, it is possible to provide a strength sufficient to exhibit the function of preventing a short circuit of current when the two electrodes are in contact.

このように、本発明のセパレータは正極側の空孔率の小さな部分と負極側の空孔率の大きな部分とを併せ持つことによって、電解液受給層、緩衝層、空隙防止層、および短絡防止層としての機能を発揮できる。上記のように空孔率の傾斜の方向は負極側から正極側に向かって減少する方が効果的にこれらの機能を発揮できるため好ましいが、負極側から正極側に向かって増加するセパレータを用いることもできる。   Thus, the separator of the present invention has both a portion with a small porosity on the positive electrode side and a portion with a large porosity on the negative electrode side, thereby providing an electrolyte solution receiving layer, a buffer layer, a void prevention layer, and a short-circuit prevention layer. The function can be demonstrated. As described above, the direction of the inclination of the porosity is preferably reduced from the negative electrode side to the positive electrode side because these functions can be effectively exhibited, but a separator increasing from the negative electrode side to the positive electrode side is used. You can also

上記のセパレータは傾斜した空孔率を有するものであれば特に制限されず、単一のセパレータから構成されていても、複数のセパレータが積層された構成を有していてもよい。単一のセパレータを用いる場合には、例えば、空孔率が連続的または段階的に変化している単層の材料を用いればよい。また、空孔率の異なる複数のセパレータ材料を積層させて、段階的に空孔率を傾斜させた積層物を用いてもよい。所望の機能の付与および空孔率の調整が容易であるという観点から、好ましくは多層、より好ましくは2層で構成される。以下、セパレータが多層構造を有する場合について詳述するが、セパレータの形態はこれに限定されるわけではなく、上述した単層構造のセパレータも同様に用いられうる。   The separator is not particularly limited as long as it has an inclined porosity, and may be composed of a single separator or a structure in which a plurality of separators are laminated. In the case of using a single separator, for example, a single layer material whose porosity changes continuously or stepwise may be used. Moreover, you may use the laminated body which laminated | stacked the several separator material from which a porosity differs, and inclined the porosity in steps. From the viewpoint that it is easy to impart a desired function and adjust the porosity, it is preferably composed of multiple layers, more preferably two layers. Hereinafter, although the case where a separator has a multilayer structure is explained in full detail, the form of a separator is not necessarily limited to this, The separator of the single layer structure mentioned above can be used similarly.

本発明においてセパレータの空孔率とは、セパレータの体積に対する、セパレータ内部に存在する空孔(細孔)の総体積の割合を意味する。空孔率の測定方法は特に制限されないが、例えば最終製品のセパレータの嵩密度ρとセパレータを構成する原材料の真密度ρから下記式を用いて算出することができる。ここで「嵩密度」とはセパレータ内部の空孔を考慮した密度をいい、「真密度」とはセパレータを構成する原材料の空孔を考慮しない理論密度をいう。また、水銀圧入法による細孔分布測定などによりセパレータ内部に存在する空孔(微細孔)の体積を測定し、セパレータの体積に対する割合として求めることもできる。 In the present invention, the porosity of the separator means the ratio of the total volume of pores (pores) existing inside the separator to the volume of the separator. The method for measuring the porosity is not particularly limited. For example, the porosity can be calculated from the bulk density ρ of the final product separator and the true density ρ 0 of the raw material constituting the separator using the following formula. Here, “bulk density” refers to a density that takes into account the pores inside the separator, and “true density” refers to a theoretical density that does not consider the pores of the raw materials constituting the separator. Further, the volume of pores (micropores) existing in the separator can be measured by measuring the pore distribution by the mercury intrusion method, and obtained as a ratio to the volume of the separator.

Figure 2009211949
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Figure 2009211949
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セパレータの空孔率の傾斜の有無については、たとえば、走査型電子顕微鏡(SEM)等を用いたセパレータ断面の観察により確認が可能である。   Whether or not the porosity of the separator is inclined can be confirmed, for example, by observing the cross section of the separator using a scanning electron microscope (SEM) or the like.

本実施形態において、セパレータは負極合剤面に接合する第1のセパレータと正極合剤面に接合する第2のセパレータとを含む。また、本実施形態において、第1のセパレータの空孔率が第2のセパレータの空孔率より大きいことを特徴とする。かような形態においては、負極側の空孔率の大きな第1セパレータが電解液受給層、緩衝層、空隙防止層の役割を担い、一方正極側の空孔率の小さな第2セパレータが短絡防止層の役割を担うことが可能となる。   In the present embodiment, the separator includes a first separator that is bonded to the negative electrode mixture surface and a second separator that is bonded to the positive electrode mixture surface. In the present embodiment, the porosity of the first separator is larger than the porosity of the second separator. In such a configuration, the first separator having a large porosity on the negative electrode side serves as an electrolyte solution receiving layer, a buffer layer, and a void prevention layer, while the second separator having a small porosity on the positive electrode side prevents a short circuit. It becomes possible to play the role of the layer.

(第1セパレータ)
本実施形態において、第1セパレータは負極合剤面に接合するセパレータをいい、主に電解液受給層、緩衝層、空隙防止層の役割を担う層である。
(First separator)
In this embodiment, a 1st separator says the separator joined to a negative electrode mixture surface, and is a layer which mainly plays the role of an electrolyte solution receiving layer, a buffer layer, and a space | gap prevention layer.

本実施形態の第1のセパレータの空孔率は50%〜90%であることが好ましく、55%〜85%であることがより好ましく、60%〜80%であることが特に好ましい。負極側に配置されるセパレータがかかる範囲にあれば電解液不足による抵抗増加を抑制でき、電池のサイクル特性を向上させることが可能となる。さらに、上記範囲の空孔率を有するセパレータは柔軟性に富むため、電極の膨張収縮に伴うセルの厚みの変化を吸収でき、電極表面とセパレータ層との間の空隙発生を防止することが可能となる。   The porosity of the first separator of the present embodiment is preferably 50% to 90%, more preferably 55% to 85%, and particularly preferably 60% to 80%. If the separator arranged on the negative electrode side is within such a range, it is possible to suppress an increase in resistance due to insufficient electrolyte and to improve the cycle characteristics of the battery. Furthermore, since the separator having the porosity in the above range is rich in flexibility, it can absorb the change in cell thickness accompanying the expansion and contraction of the electrode, and can prevent the generation of voids between the electrode surface and the separator layer. It becomes.

上記第1のセパレータは不織布からなることが好ましい。不織布は製造方法や原料を選択することにより厚みや空隙率などの特性を容易に所望の範囲にすることができるため、負極の膨張収縮に対応した物性選択が可能である。また、不織布は電解液の保液性、含浸性、スポンジ効果に優れるため、電極の膨張収縮の際の緩衝層、電解液の受給層としての機能を発揮できる。なお、本発明において、「不織布」とは繊維を熱・機械的または化学的な作用によって接着または絡み合わせる事で布にしたものを指す。   The first separator is preferably made of a nonwoven fabric. Non-woven fabrics can easily have properties such as thickness and void ratio within a desired range by selecting a production method and raw materials, so that physical properties corresponding to the expansion and contraction of the negative electrode can be selected. In addition, since the nonwoven fabric is excellent in electrolyte retention, impregnation and sponge effect, it can function as a buffer layer and an electrolyte receiving layer when the electrode is expanded and contracted. In the present invention, the term “nonwoven fabric” refers to a fabric obtained by bonding or intertwining fibers by thermal / mechanical or chemical action.

本発明で用いられる不織布としては、繊維がランダムに結合されたものが好ましい。当該不織布は強度や伸びなどに方向性を持たないので、当該不織布からなるセパレータは電極の膨張収縮に対して柔軟に対応できる。このため、セル抵抗増加をもたらすセパレータと電極層間の空隙の発生を抑制することができる。これに対して、従来公知のセパレータ材である多孔質フィルムは強度や伸びに対して方向性を有するため、膨張収縮に対する柔軟性が小さく、空隙が発生しやすい。また、空孔率が大きくかつ高強度である多孔質フィルムの作製は困難である。このように、不織布を採用したセパレータは、従来の多孔質フィルムなどのセパレータを用いた場合と比較して、電極の膨張収縮への追随性に加えて、コスト面にも優れるため有利である。   The nonwoven fabric used in the present invention is preferably one in which fibers are bonded at random. Since the nonwoven fabric has no directionality in strength, elongation, etc., the separator made of the nonwoven fabric can flexibly cope with the expansion and contraction of the electrode. For this reason, generation | occurrence | production of the space | gap between the separator and electrode layer which brings about cell resistance increase can be suppressed. On the other hand, since the porous film which is a conventionally known separator material has directionality with respect to strength and elongation, the flexibility with respect to expansion and contraction is small, and voids are easily generated. Moreover, it is difficult to produce a porous film having a high porosity and high strength. Thus, a separator employing a non-woven fabric is advantageous because it is superior in terms of cost in addition to the ability to follow the expansion and contraction of the electrode as compared with the case of using a separator such as a conventional porous film.

上記不織布としては以下に制限されることはないが、レーヨン、ガラス不織布、ポリエステル、アラミド、ポリイミド、綿、アセテート、セラミックなどが挙げられる。これらの中でも特に、紙系のセルロースレーヨン系からなる不織布が好ましい。   Examples of the nonwoven fabric include, but are not limited to, rayon, glass nonwoven fabric, polyester, aramid, polyimide, cotton, acetate, and ceramic. Among these, a nonwoven fabric made of a paper-based cellulose rayon is particularly preferable.

(第2セパレータ)
本実施形態において、第2セパレータは正極合剤面に接合するセパレータ層をいい、主に短絡防止機能を有する層である。
(Second separator)
In this embodiment, a 2nd separator says the separator layer joined to a positive electrode mixture surface, and is a layer which has a short circuit prevention function mainly.

本実施形態の第2のセパレータの空孔率は30%〜49%であることが好ましく、35%〜45%であることがより好ましい。空孔率が50%以上であるセパレータは短絡防止機能が低くなるため好ましくない。正極側に配置されるセパレータが上記範囲にあれば、短絡防止として十分な突き刺し強度を有するため、短絡防止機構として機能することが可能である。   The porosity of the second separator of this embodiment is preferably 30% to 49%, and more preferably 35% to 45%. A separator having a porosity of 50% or more is not preferable because the short-circuit preventing function is lowered. If the separator arranged on the positive electrode side is in the above range, it has a sufficient puncture strength as a short circuit prevention, and can function as a short circuit prevention mechanism.

上記第2のセパレータは微多孔質フィルムからなることが好ましい。上記微多孔質フィルムとしては特に制限されず、一般にリチウムイオン電池に使用されるものが採用されうる。具体的には、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)などのポリオレフィン、PP/PE/PPの3層構造をした積層体、ポリイミド、アラミドが挙げられる。   The second separator is preferably made of a microporous film. The microporous film is not particularly limited, and those generally used for lithium ion batteries can be adopted. Specific examples include polyolefins such as polypropylene (PP) and polyethylene (PE), laminates having a three-layer structure of PP / PE / PP, polyimide, and aramid.

上記セパレータの微細孔の径は、最大で1μm以下(通常、微多孔膜では0.1μm以下の孔径である)であることが望ましい。微多孔質フィルムなどからなる第2のセパレータは、過充電時により電池内の温度が上昇した場合のシャットダウン機構として機能しうる。シャットダウン機構とは、電池が発熱した場合に、微多孔質フィルムのポリマーが溶融または軟化してセパレータ内の微細孔が閉塞し、イオン透過性をなくすことにより電池の充放電を停止させる機構である。このように、シャットダウン機能を備えた微多孔質フィルムを第2セパレータとして用いることで、電池が発熱した場合、過充電を停止できる非水電解質二次電池が提供される。   The fine pore diameter of the separator is desirably 1 μm or less at the maximum (usually, the pore diameter is 0.1 μm or less for the microporous membrane). The second separator made of a microporous film or the like can function as a shutdown mechanism when the temperature in the battery rises due to overcharging. The shutdown mechanism is a mechanism that stops charging / discharging of the battery by melting or softening the polymer of the microporous film and closing the micropores in the separator when the battery generates heat, thereby eliminating ion permeability. . Thus, the nonaqueous electrolyte secondary battery which can stop an overcharge when a battery heat | fever-generates is provided by using the microporous film provided with the shutdown function as a 2nd separator.

セパレータの厚みについては、特に制限されないが、上記第1のセパレータの厚みが上記第2のセパレータの厚みより大きいことが好ましい。第1セパレータの厚みが第2セパレータの厚み以上であれば、負極の膨張収縮に対応した保液量を確保でき、各セパレータの厚みおよび空孔率を検討することにより、最適なセパレータの選択が可能となる。   The thickness of the separator is not particularly limited, but the thickness of the first separator is preferably larger than the thickness of the second separator. If the thickness of the first separator is equal to or greater than the thickness of the second separator, the amount of liquid retained corresponding to the expansion and contraction of the negative electrode can be secured, and the optimum separator can be selected by examining the thickness and porosity of each separator. It becomes possible.

具体的には、第1セパレータの厚みは20〜50μmであることが好ましく、25〜45μmであることがより好ましい。第1セパレータの厚みが上記範囲である場合には、負極の膨張収縮時の電極厚みの変化の吸収および電解質の保液量の確保が可能となる。厚さが20μm未満では電解質の保持性が悪化し、50μmを超える場合には抵抗が増大する。   Specifically, the thickness of the first separator is preferably 20 to 50 μm, and more preferably 25 to 45 μm. When the thickness of the first separator is within the above range, it is possible to absorb the change in the electrode thickness when the negative electrode expands and contracts and to secure the amount of electrolyte retained. When the thickness is less than 20 μm, the electrolyte retention deteriorates, and when it exceeds 50 μm, the resistance increases.

一方、第2セパレータの厚みは5〜19μmであることが好ましく、8〜16μmであることがより好ましい。かかる範囲にあれば短絡防止に十分な強度を確保できる。また、セパレータの厚みが薄いほど活物質の充填量が増加するため、セルのエネルギー密度が大きくなる。本発明においては、第2セパレータの厚みを19μm以下に薄くすることによって、エネルギー密度の向上が図られる。   On the other hand, the thickness of the second separator is preferably 5 to 19 μm, and more preferably 8 to 16 μm. If it exists in this range, sufficient intensity | strength can be ensured for short circuit prevention. Moreover, since the filling amount of the active material increases as the thickness of the separator decreases, the energy density of the cell increases. In the present invention, the energy density can be improved by reducing the thickness of the second separator to 19 μm or less.

このように、第1セパレータおよび第2セパレータの厚みを上記範囲に調整することで、負極の膨張収縮により不足した電解液の受給および短絡防止の機能を持たせつつ、セルのエネルギー密度を確保することができる。   In this way, by adjusting the thicknesses of the first separator and the second separator to the above range, the energy density of the cell is ensured while having the functions of receiving the electrolyte that is insufficient due to the expansion and contraction of the negative electrode and preventing short circuit. be able to.

上記のように、本発明に用いられるセパレータは、非水電解質二次電池において電解液受給層、セルの厚みの変化の緩衝層、空隙防止層、短絡防止層、異常時対策層としての機能を有する。なお、上記第1セパレータと第2セパレータとの間にさらにセパレータを積層させて多層としてもよいし、空孔率の傾斜した単一の材料に上記第1セパレータおよび第2セパレータの機能を付与したものを用いてもよい。   As described above, the separator used in the present invention functions as an electrolyte solution receiving layer, a cell thickness change buffer layer, a void prevention layer, a short-circuit prevention layer, and an abnormality countermeasure layer in a non-aqueous electrolyte secondary battery. Have. In addition, a separator may be further laminated between the first separator and the second separator to form a multilayer, or the functions of the first separator and the second separator are given to a single material having an inclined porosity. A thing may be used.

(電解質)
電解質(具体的には、リチウム塩)は、充放電時に正負極間を移動するリチウムイオンのキャリアーとしての機能を有する。本発明の非水電解質二次電池において、上記セパレータには電解質が含浸されて保持されている。セパレータに含浸させることのできる電解質としては、充放電時に正負極間を移動するリチウムイオンのキャリアーとしての機能を有するものであれば特に制限されず、液体電解質またはポリマー電解質が用いられうる。
(Electrolytes)
The electrolyte (specifically, lithium salt) functions as a lithium ion carrier that moves between the positive and negative electrodes during charge and discharge. In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the separator is impregnated with an electrolyte and held. The electrolyte that can be impregnated in the separator is not particularly limited as long as it has a function as a lithium ion carrier that moves between positive and negative electrodes during charge and discharge, and a liquid electrolyte or a polymer electrolyte may be used.

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)、プロピレンカーボネート(PC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)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、Li(CFSON、Li(CSON、LiPF、LiBF、LiAsF、LiTaF、LiClO、LiCFSO等の電極の合剤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), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), and diethyl carbonate (DEC). As the supporting salt (lithium salt), Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2) 2 N, LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiClO 4, LiCF 3 Compounds that can be added to the electrode mixture layer, such as SO 3, can be employed as well.

一方、ポリマー電解質は、電解液を含むゲルポリマー電解質(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 polymer electrolyte containing an electrolytic solution (gel electrolyte) and an intrinsic polymer electrolyte containing no electrolytic solution.

ゲルポリマー電解質は、イオン伝導性ポリマーからなるマトリックスポリマー(ホストポリマー)に、上記の液体電解質が注入されてなる構成を有する。電解質としてゲルポリマー電解質を用いることで電解質の流動性がなくなり、導電性高分子膜などの集電体層への電解質の流出をおさえ、各層間のイオン伝導性を遮断することが容易になる点で優れている。マトリックスポリマー(ホストポリマー)として用いられるイオン伝導性ポリマーとしては、特に限定されない。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)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(PVDF−HFP)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)およびこれらの共重合体等が挙げられる。ここで、上記のイオン伝導性ポリマーは、正極合剤層および負極合剤層において電解質とし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。電解液(電解質塩および可塑剤)の種類は特に制限されず、上記で例示したリチウム塩などの電解質塩およびカーボネート類などの可塑剤が用いられうる。   The gel polymer electrolyte has a configuration in which the liquid electrolyte is injected into a matrix polymer (host polymer) made of an ion conductive polymer. By using a gel polymer electrolyte as the electrolyte, the fluidity of the electrolyte is lost, and it is easy to cut off the ionic conductivity between each layer by suppressing the outflow of the electrolyte to the current collector layer such as a conductive polymer film. Is excellent. The ion conductive polymer used as the matrix polymer (host polymer) is not particularly limited. For example, polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polyvinylidene fluoride (PVDF), a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVDF-HFP), polyethylene glycol (PEG), polyacrylonitrile (PAN), Examples thereof include polymethyl methacrylate (PMMA) and copolymers thereof. Here, the ion conductive polymer may be the same as or different from the ion conductive polymer used as the electrolyte in the positive electrode mixture layer and the negative electrode mixture layer, but is preferably the same. . The type of the electrolytic solution (electrolyte salt and plasticizer) is not particularly limited, and an electrolyte salt such as the lithium salt exemplified above and a plasticizer such as carbonates may be used.

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、電解質として真性ポリマー電解質を用いることで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, by using an intrinsic polymer electrolyte as the electrolyte, there is no fear of liquid leakage from the battery, and the battery reliability can be improved.

ゲルポリマー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 gel polymer electrolyte or intrinsic polymer electrolyte can express 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.

[接合用バインダー]
前記蓄電素子の各層間は接合用バインダーにより接合され一体化されていることが好ましい。本発明において、「接合用バインダー」とは、蓄電素子を構成する正極、負極、およびセパレータとを接合させて電極構造を維持する目的で各構成層間に加えられるバインダーを意味し、前述した「合剤用バインダー」と区別して使用される。
[Binder for bonding]
It is preferable that the respective layers of the electricity storage element are joined and integrated by a joining binder. In the present invention, the “bonding binder” means a binder added between the constituent layers for the purpose of maintaining the electrode structure by bonding the positive electrode, the negative electrode, and the separator constituting the energy storage device. It is used separately from “binder for agent”.

蓄電素子の各層間を接合用バインダーにより一体化させることにより、電極の膨張収縮とセパレータが同期することが可能となり、空隙防止効果および電極とセパレータの結着性が向上する。また、かかる蓄電素子においては、電極の膨張収縮時とセパレータとが同期するため、電解質受給層としての機能をより効果的に発揮できる。その結果、サイクル特性および耐振動性の向上した非水電解質二次電池が得られる。   By integrating the respective layers of the energy storage device with a bonding binder, the expansion and contraction of the electrode and the separator can be synchronized, and the void prevention effect and the binding property between the electrode and the separator are improved. Moreover, in this electrical storage element, since the separator is synchronized with the expansion and contraction of the electrode, the function as the electrolyte receiving layer can be more effectively exhibited. As a result, a nonaqueous electrolyte secondary battery having improved cycle characteristics and vibration resistance can be obtained.

本発明で用いることのできる接合用バインダーとしては、特に制限されず、リチウムイオン電池の電極作製用バインダーとして従来用いられる公知の材料が用いられうる。具体的には、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ酢酸ビニル、ポリイミド、およびアクリル樹脂などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、およびユリア樹脂などの熱硬化性樹脂、ならびにスチレンブタジエンゴム(SBR)などのゴム系材料などが挙げられる。中でも、PVDF、PTFE、SBR、アクリル、ポリイミドが好ましい。また、接合用バインダーは、正極および負極に使用する合剤用バインダーと同じであっても、異なってもよいが、同じである方が、接合しやすく、結着性が大きいため好ましい。   The bonding binder that can be used in the present invention is not particularly limited, and known materials that are conventionally used as a binder for producing an electrode of a lithium ion battery can be used. Specifically, thermoplastic resins such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl acetate, polyimide, and acrylic resin, and thermosetting resins such as epoxy resin, polyurethane resin, and urea resin And rubber-based materials such as styrene butadiene rubber (SBR). Among these, PVDF, PTFE, SBR, acrylic, and polyimide are preferable. The bonding binder may be the same as or different from the binder for the mixture used for the positive electrode and the negative electrode. However, the same binder is preferable because it is easy to bond and has high binding properties.

接合用バインダーの塗布形態としては、電極面の全面に塗布するのではなく、格子状または網目状に塗布することが好ましい。接合用バインダーが緻密かつ全面に電極面に塗布されると、イオンや電子の透過が阻害され、電池の出力が低下するおそれがある。したがって、接合用バインダーを格子状または網目状に塗布することで、塗布形成される接合用バインダーの層の空孔率をセパレータ材と同程度またはより大きくすることが望ましい。電極面の全面に接合バインダーを塗布する場合には、例えば、セパレータ面に接合用バインダーを塗布することにより、塗布形成される接合用バインダー層の空孔率をセパレータ材と同程度とすることが望ましい。   As a coating mode of the bonding binder, it is preferable that the bonding binder is applied not in the entire surface of the electrode but in a lattice shape or a mesh shape. When the bonding binder is densely applied to the entire electrode surface, the transmission of ions and electrons is hindered, and the battery output may be reduced. Therefore, it is desirable to apply the bonding binder in a lattice shape or a mesh shape so that the porosity of the bonding binder layer formed by coating is equal to or larger than that of the separator material. In the case where the bonding binder is applied to the entire surface of the electrode surface, for example, by applying the bonding binder to the separator surface, the porosity of the bonding binder layer to be formed can be made the same as that of the separator material. desirable.

接合用バインダーの塗布量については、各層間の接着性が確保でき、電池の出力が低下しない限り特に制限されず、塗布するバインダー溶液の濃度に応じて適宜調整される。   The amount of the binder to be applied is not particularly limited as long as the adhesion between the layers can be secured and the output of the battery is not lowered, and is appropriately adjusted according to the concentration of the binder solution to be applied.

本発明による蓄電素子の構成は、積層型電池にも双極型電池にも適用することができる。以下に、本発明の非水電解質二次電池の構造について説明する。   The structure of the electricity storage device according to the present invention can be applied to both stacked batteries and bipolar batteries. Below, the structure of the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention is demonstrated.

[電池の構造]
本発明の非水電解質二次電池は、上記の蓄電素子によって構成される。
[Battery structure]
The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is constituted by the above-described power storage element.

[積層型電池]
本発明の電池は、積層型の非水電解液二次電池(以下、「積層型電池」とも称する)でありうる。
[Stacked battery]
The battery of the present invention may be a laminated nonaqueous electrolyte secondary battery (hereinafter also referred to as “laminated battery”).

一の集電体の両面とそれぞれ電気的に結合した正極合剤層を有する正極と、他の集電体の両面とそれぞれ電気的に結合した負極合剤層を有する負極と、前記正極および前記負極の間に配置されたセパレータと、が交互に積層されてなる非水電解液二次電池である。   A positive electrode having a positive electrode mixture layer electrically coupled to both sides of one current collector, a negative electrode having a negative electrode mixture layer electrically coupled to both sides of the other current collector, the positive electrode and the A non-aqueous electrolyte secondary battery in which separators arranged between negative electrodes are alternately stacked.

図4は、本発明の積層型の非水電解液二次電池の概要を示す断面図である。以下、図4に示す積層型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。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing an outline of the multilayer nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention. Hereinafter, the multilayer battery shown in FIG. 4 will be described in detail as an example, but the technical scope of the present invention is not limited to such a form.

図4に示す本実施形態の積層型電池100は、実際に充放電反応が進行する略矩形の蓄電素子170が、外装であるラミネートシート220の内部に封止された構造を有する。   The stacked battery 100 of this embodiment shown in FIG. 4 has a structure in which a substantially rectangular power storage element 170 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside a laminate sheet 220 that is an exterior.

図4に示すように、本実施形態の積層型電池100の蓄電素子170は、複数の単電池層160を含む。単電池層160は、セパレータ130と、セパレータ130の一方の面に形成された正極合剤層120と、セパレータ130の他方の面に形成された負極合剤層150と、から構成される。そして、各正極合剤層120間には正極集電体110が配置され、各負極合剤層150間には負極集電体140が配置される。すなわち、蓄電素子170は、複数の単電池層160および複数の各集電体(正極集電体110および負極集電体140)から構成される。また、図4に示す形態において、セパレータ130は、電解質を保持している。   As shown in FIG. 4, the storage element 170 of the stacked battery 100 of this embodiment includes a plurality of single battery layers 160. The unit cell layer 160 includes a separator 130, a positive electrode mixture layer 120 formed on one surface of the separator 130, and a negative electrode mixture layer 150 formed on the other surface of the separator 130. A positive electrode current collector 110 is disposed between the positive electrode mixture layers 120, and a negative electrode current collector 140 is disposed between the negative electrode mixture layers 150. That is, the power storage element 170 includes a plurality of single battery layers 160 and a plurality of current collectors (the positive electrode current collector 110 and the negative electrode current collector 140). In the form shown in FIG. 4, the separator 130 holds an electrolyte.

そして、正極集電体110および負極集電体140は、それぞれ正極タブ180および負極タブ190に電気的に接続される。そして蓄電素子170は、これらの正極タブ180および負極タブ190が外部に導出するように、外装であるラミネートシート220により封止されている。   The positive electrode current collector 110 and the negative electrode current collector 140 are electrically connected to the positive electrode tab 180 and the negative electrode tab 190, respectively. The power storage element 170 is sealed with a laminate sheet 220 as an exterior so that the positive electrode tab 180 and the negative electrode tab 190 are led out to the outside.

なお、図4に示す積層型電池100においては、正極合剤層120が負極合剤層150よりも一回り大きいが、かような形態のみには制限されない。負極合剤層150と同じかまたは一回り小さい正極合剤層120もまた、用いられうる。   In the stacked battery 100 shown in FIG. 4, the positive electrode mixture layer 120 is slightly larger than the negative electrode mixture layer 150, but is not limited to such a form. A positive electrode mixture layer 120 that is the same as or slightly smaller than the negative electrode mixture layer 150 may also be used.

以下、本実施形態の積層型電池100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 stacked battery 100 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.

[タブ]
積層型電池100では、電池外部に電流を取り出す目的で、それぞれの正極集電体110(110aを含む)および負極集電体140に電気的に接続されたタブ(正極タブ180および負極タブ190)が外装であるラミネートシート220の外部に取り出される。具体的には、それぞれの正極集電体110、110aに電気的に接続された正極タブ180と、それぞれの負極集電体140に電気的に接続された負極タブ190とが、外装であるラミネートシート220の外部に取り出される。
[tab]
In the stacked battery 100, tabs (positive electrode tab 180 and negative electrode tab 190) electrically connected to the positive electrode current collector 110 (including 110 a) and the negative electrode current collector 140 for the purpose of extracting current to the outside of the battery. Is taken out of the laminate sheet 220 which is an exterior. Specifically, a laminate in which a positive electrode tab 180 electrically connected to each of the positive electrode current collectors 110 and 110a and a negative electrode tab 190 electrically connected to each of the negative electrode current collectors 140 are exteriors. It is taken out of the sheet 220.

タブ(正極タブ180および負極タブ190)を構成する材料は特に制限されず、積層型電池用のタブとして従来用いられている公知の材料が用いられうる。タブの構成材料としては、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180と負極タブ190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。接続方法としては、本実施形態のように、別途準備したタブ(180、190)を集電体(110、140)に接続してもよいし、集電体を延長することによりタブとしてもよい。また、集電体(110、140)とタブ(180、190)との間を正極端子リード200、負極端子リード210を介して電気的に接続してもよい。   The material constituting the tabs (the positive electrode tab 180 and the negative electrode tab 190) is not particularly limited, and a known material conventionally used as a tab for a stacked battery can be used. Examples of the constituent material of the tab include aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof. The positive electrode tab 180 and the negative electrode tab 190 may be made of the same material or different materials. As a connection method, a separately prepared tab (180, 190) may be connected to the current collector (110, 140) as in this embodiment, or a tab may be formed by extending the current collector. . Further, the current collector (110, 140) and the tab (180, 190) may be electrically connected via the positive terminal lead 200 and the negative terminal lead 210.

[外装]
非水電解質二次電池では、使用時の外部からの衝撃や環境劣化を防止するために、蓄電素子(電池要素)全体を電池外装材ないし電池ケースに収容するのが望ましい。外装材としては、従来公知の金属缶ケースを用いることができほか、アルミニウムを含むラミネートシートを用いた蓄電素子(電池要素)を覆うことができる袋状のケースを用いることができる。
[Exterior]
In a non-aqueous electrolyte secondary battery, it is desirable to accommodate the entire power storage element (battery element) in a battery exterior material or battery case in order to prevent external impact and environmental degradation during use. As the exterior material, a conventionally known metal can case can be used, and a bag-like case that can cover a storage element (battery element) using a laminate sheet containing aluminum can be used.

金属缶ケースタイプの外装体は強度を有するため、缶内の蓄電素子が多少膨張収縮しても吸収でき、セルの厚み変化は生じない。また、缶の材質、板厚の設計および外装缶と蓄電素子のクリアランス等を検討することにより、所望の強度および大きさを有する缶ケースを得ることが可能である。   Since the metal can case type exterior body has strength, it can be absorbed even if the electricity storage element in the can expands and contracts somewhat, and the thickness of the cell does not change. In addition, a can case having a desired strength and size can be obtained by studying the design of the can, the thickness of the can, the clearance between the outer can and the storage element, and the like.

一方、車載用大型電池においては、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。   On the other hand, in a large vehicle battery, a polymer-metal composite laminate sheet excellent in thermal conductivity is preferable in that heat can be efficiently transmitted from a heat source of an automobile and the inside of the battery can be quickly heated to the battery operating temperature. Etc. can be used.

上記高分子−金属複合ラミネートシートとしては、特に制限されず、高分子フィルム間に金属フィルムを配置し全体を積層一体化してなる従来公知のものを使用することができる。具体的には、高分子フィルムからなる外装保護層(ラミネート最外層)、金属フィルム層、高分子フィルムからなる熱融着層(ラミネート最内層)のように配置し全体を積層一体化してなるものが挙げられる。   The polymer-metal composite laminate sheet is not particularly limited, and a conventionally known sheet formed by arranging a metal film between polymer films and laminating and integrating the whole can be used. Specifically, it is arranged as an outer protective layer (laminated outermost layer) made of a polymer film, a metal film layer, a heat-sealing layer (laminated innermost layer) made of a polymer film, and the whole is laminated and integrated. Is mentioned.

中でも、特に、形状の自由度の高いアルミラミネートフィルムの外装体を用いることが好ましい。本発明において、「アルミラミネート」とはアルミニウムを含む積層物をいう。ラミネートタイプの外装体を使用する場合には蓄電素子の厚み変化が直接外装体に反映され、外装体自身も膨張収縮されるため、膨張収縮時に外装体にピンホールが開いたりし、水分混入により信頼性が低下する可能性がある。したがって、形状の自由度の高いアルミラミネートフィルムを使用することで、これらの問題を解決でき、熱伝導性と信頼性に優れるため、好ましい。   Among these, it is particularly preferable to use an aluminum laminate film exterior body having a high degree of freedom in shape. In the present invention, “aluminum laminate” refers to a laminate containing aluminum. When using a laminate type outer package, the change in the thickness of the electricity storage element is directly reflected in the outer package, and the outer package itself expands and contracts. Reliability may be reduced. Therefore, it is preferable to use an aluminum laminate film having a high degree of freedom because it can solve these problems and is excellent in thermal conductivity and reliability.

アルミラミネートフィルムの具体的な形態としては、例えば、ポリプロピレン(PP)、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる3層構造のラミネートフィルム等が挙げられるが、これらに何ら制限されるものではない。   Specific examples of the aluminum laminate film include, but are not limited to, a three-layer laminate film in which polypropylene (PP), aluminum, and nylon are laminated in this order.

[双極型電池]
本発明の電池は、双極型の非水電解液二次電池(以下、「双極型電池」とも称する)でありうる。
[Bipolar battery]
The battery of the present invention may be a bipolar non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter also referred to as “bipolar battery”).

集電体の一方の面と電気的に結合した正極合剤層を有する正極と、前記集電体のもう一方の面と電気的に結合した負極合剤層を有する負極と、正極および負極の間に配置されたセパレータと、が交互に積層されてなる非水電解液二次電池である。   A positive electrode having a positive electrode mixture layer electrically coupled to one surface of the current collector, a negative electrode having a negative electrode mixture layer electrically coupled to the other surface of the current collector, and a positive electrode and a negative electrode This is a non-aqueous electrolyte secondary battery in which separators disposed between them are alternately stacked.

双極型電池は、積層型電池に比して一層の高出力密度および高電圧を有しうる利点があるため好ましい。積層型電池は正極および負極のそれぞれからリード線をとり、当該リード線を介して隣の電池と接続される。このため、リード線の長さに相当して電子の伝導パスが長くなり、電池の出力が低くなる。これに対して双極型電池は、集電体を介して縦方向(電極の積層方向)に電流が流れるため、電子の伝導パスを短くでき、高出力になる。   Bipolar batteries are preferred because they have the advantage of having a higher power density and higher voltage than stacked batteries. A stacked battery takes lead wires from each of a positive electrode and a negative electrode, and is connected to an adjacent battery via the lead wires. For this reason, the conduction path of electrons becomes longer corresponding to the length of the lead wire, and the output of the battery is lowered. On the other hand, in the bipolar battery, current flows in the vertical direction (electrode stacking direction) through the current collector, so that the electron conduction path can be shortened and the output is high.

図5は本発明の双極型の非水電解質二次電池の概要を示す断面図である。   FIG. 5 is a sectional view showing an outline of the bipolar nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention.

図5に示す本実施形態の双極型電池300は、実際に充放電反応が進行する略矩形の蓄電素子370が、外装であるラミネートシート420の内部に封止された構造を有する。   The bipolar battery 300 of the present embodiment shown in FIG. 5 has a structure in which a substantially rectangular power storage element 370 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside a laminate sheet 420 that is an exterior.

図5に示すように、本実施形態の双極型電池300の蓄電素子370は、複数の双極型電極340を含む。双極型電極340は、集電体310の片面に正極合剤層320を設け、他方の面に負極合剤層330を設けた構造を有している。すなわち、双極型電池300は、集電体310の一方の面上に正極合剤層320を有し、他方の面上に負極合剤層330を有する双極型電極340を、セパレータ350を介して複数枚積層した構造の蓄電素子370を具備してなるものである。また、図5に示す形態において、セパレータ350は、電解質を保持している。   As shown in FIG. 5, the storage element 370 of the bipolar battery 300 of this embodiment includes a plurality of bipolar electrodes 340. The bipolar electrode 340 has a structure in which the positive electrode mixture layer 320 is provided on one surface of the current collector 310 and the negative electrode mixture layer 330 is provided on the other surface. That is, the bipolar battery 300 includes a bipolar electrode 340 having a positive electrode mixture layer 320 on one surface of the current collector 310 and a negative electrode mixture layer 330 on the other surface through the separator 350. The power storage device 370 has a structure in which a plurality of layers are stacked. In the form shown in FIG. 5, the separator 350 holds an electrolyte.

隣接する正極合剤層320、セパレータ350および負極合剤層330は、一つの単電池層(=電池単位ないし単セル)360を構成する。従って、双極型電池300は、単電池層360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360からの電解液の漏れによる液絡を防止するために単電池層360の周辺部には絶縁層(シール部)430が配置されている。絶縁層(シール部)430を設けることによって、隣接する集電体310間を絶縁し、隣接する電極(正極320および負極330)間の接触による短絡を防止することができる。   The adjacent positive electrode mixture layer 320, separator 350, and negative electrode mixture layer 330 constitute one single battery layer (= battery unit or single cell) 360. Therefore, it can be said that the bipolar battery 300 has a configuration in which the single battery layers 360 are stacked. In addition, an insulating layer (seal part) 430 is disposed in the periphery of the unit cell layer 360 in order to prevent liquid junction due to leakage of the electrolyte from the unit cell layer 360. By providing the insulating layer (seal portion) 430, the adjacent current collectors 310 can be insulated from each other, and a short circuit due to contact between the adjacent electrodes (the positive electrode 320 and the negative electrode 330) can be prevented.

さらに、正極側の最外層集電体310aは、電気的に接続された正極タブ380に、負極側の最外層集電体310bは、電気的に接続された負極タブ390に接続される。そして、これらの正極タブ380および負極タブ390が外部に導出するように、蓄電素子370が、ラミネートシート420からなる外装材内に封止されている。なお、最外層集電体(310a、310b)とタブ(380、390)との間を正極端子リード400、負極端子リード410を介して電気的に接続してもよい。   Further, the outermost layer current collector 310a on the positive electrode side is connected to the positive electrode tab 380 that is electrically connected, and the outermost layer current collector 310b on the negative electrode side is connected to the negative electrode tab 390 that is electrically connected. And the electrical storage element 370 is sealed in the exterior material which consists of the laminate sheet 420 so that these positive electrode tabs 380 and negative electrode tabs 390 may lead out outside. The outermost layer current collectors (310a, 310b) and the tabs (380, 390) may be electrically connected via the positive terminal lead 400 and the negative terminal lead 410.

以下、本実施形態の双極型電池300を構成する部材について簡単に説明するが、上記双極型電池の構成要素のうち、電極を構成する成分、タブおよび外装については上記に記載した内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。   Hereinafter, the members constituting the bipolar battery 300 of the present embodiment will be briefly described. Among the components of the bipolar battery, the components, tabs, and exterior that constitute the electrodes are the same as those described above. Since there is, description is abbreviate | omitted here.

[絶縁層]
双極型電池300においては、通常、各単電池層360の周囲に絶縁層(シール部)430が設けられる。この絶縁層(シール部)430は、電池内で隣り合う集電体310同士が接触したり、蓄電素子370における単電池層360の端部の僅かな不揃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430の設置により、長期間の信頼性および安全性が確保され、高品質の双極型電池300が提供されうる。
[Insulation layer]
In the bipolar battery 300, an insulating layer (seal part) 430 is usually provided around each single cell layer 360. This insulating layer (seal part) 430 prevents the adjacent current collectors 310 in the battery from contacting each other and short-circuiting due to slight irregularities at the ends of the unit cell layer 360 in the power storage element 370. It is provided for the purpose. By providing such an insulating layer 430, long-term reliability and safety are ensured, and a high-quality bipolar battery 300 can be provided.

このように、双極型電池は単電池層の周囲に絶縁層(シール部)を設けた電極が積層されたセル構造を有するため、セルの厚みの変化、すなわちセル内の集電体の追動は絶縁層(シール部)の破断等をもたらし、電池の信頼性が低下するおそれがある。本発明の双極型電池においては、セパレータがセルの厚みの変化を吸収する緩衝層として機能する。このため、リチウム合金系負極材料を用いた場合にも、セルの厚みの変化がほとんど生じず、信頼性の高い双極型電池が提供されうる。さらに、セル内の各層が接合用バインダーで接合されている場合には電極の膨張収縮へセパレータが追随しやすいためセルの厚みの変化を低減でき、より一層優れた信頼性および耐振動性を有する双極型電池が得られる。   As described above, since the bipolar battery has a cell structure in which an electrode provided with an insulating layer (seal part) is stacked around a single battery layer, a change in cell thickness, that is, a follow-up of a current collector in the cell. May cause breakage of the insulating layer (seal portion), and may reduce the reliability of the battery. In the bipolar battery of the present invention, the separator functions as a buffer layer that absorbs changes in cell thickness. For this reason, even when a lithium alloy negative electrode material is used, the cell thickness hardly changes, and a highly reliable bipolar battery can be provided. Furthermore, when each layer in the cell is bonded with a bonding binder, the separator can easily follow the expansion and contraction of the electrode, so that the change in the cell thickness can be reduced, and the reliability and vibration resistance are further improved. A bipolar battery is obtained.

絶縁層としては、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い。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、または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、ウレタン樹脂またはエポキシ樹脂が好ましい。   Any insulating layer may be used as long as it has insulating properties, sealing properties against falling off of the solid electrolyte, sealing properties against moisture permeation from the outside (sealing properties), heat resistance at the battery operating temperature, and the like. For example, urethane resin, epoxy resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyimide resin, or rubber can be used. Of these, urethane resins or epoxy resins are preferred from the viewpoints of corrosion resistance, chemical resistance, ease of production (film forming properties), economy, and the like.

[電池の製造方法]
本実施形態の積層型電池および双極型電池の製造方法としては、特に制限されるものではなく、従来公知の方法を適用して作製することができる。
[Battery manufacturing method]
The manufacturing method of the stacked battery and bipolar battery of the present embodiment is not particularly limited, and can be manufactured by applying a conventionally known method.

例えば、積層型電池の場合には、まず、活物質、導電剤およびバインダーなどの電極材料を含む電極スラリーの混合物をスラリー粘度調製溶媒に分散して正極活物質スラリーおよび負極活物質スラリーを調製し、集電体の両面に上記スラリーを塗布する。   For example, in the case of a stacked battery, first, a positive electrode active material slurry and a negative electrode active material slurry are prepared by dispersing a mixture of electrode slurries containing electrode materials such as an active material, a conductive agent and a binder in a slurry viscosity adjusting solvent. The slurry is applied to both sides of the current collector.

スラリー粘度調製溶媒としては、特に制限されることはないが、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などが挙げられる。スラリーはホモジナイザーまたは混練装置などを用いて溶媒および固形分よりインク化される。スラリーを集電体に塗布するための塗布手段も特に限定されないが、例えば、自走型コータ、ドクターブレード法、スプレー法などの一般に用いられる手段が採用されうる。   The slurry viscosity adjusting solvent is not particularly limited, and examples thereof include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). The slurry is converted into ink from the solvent and the solid content using a homogenizer or a kneader. The application means for applying the slurry to the current collector is not particularly limited, and generally used means such as a self-propelled coater, a doctor blade method, and a spray method may be employed.

続いて、集電体の表面に形成された塗膜を乾燥させる。これにより、塗膜中の溶媒が除去される。塗膜を乾燥させるための乾燥手段も特に制限されず、電極製造について従来公知の知見が適宜参照されうる。例えば、加熱処理が例示される。乾燥条件(乾燥時間、乾燥温度など)は、スラリーの塗布量やスラリー粘度調製溶媒の揮発速度に応じて適宜設定されうる。得られた乾燥物はプレスすることによって電極の密度や厚みが調整され、正極および負極が得られる。   Subsequently, the coating film formed on the surface of the current collector is dried. Thereby, the solvent in a coating film is removed. The drying means for drying the coating film is not particularly limited, and conventionally known knowledge about electrode production can be appropriately referred to. For example, heat treatment is exemplified. Drying conditions (drying time, drying temperature, etc.) can be appropriately set according to the coating amount of the slurry and the volatilization rate of the slurry viscosity adjusting solvent. The obtained dried product is pressed to adjust the density and thickness of the electrode, and a positive electrode and a negative electrode are obtained.

その後、正極と負極がセパレータを介して対向するように積層させることにより、単電池を作製するとよい。そして、単電池の数が所望の数となるまでセパレータおよび電極の積層を繰り返す。かような製造方法によれば、より簡便な手法によってセパレータの形成が可能であり、かつ、セパレータと合剤層との密着性が高い蓄電素子が作製されうる。   Then, it is good to produce a single cell by laminating | stacking so that a positive electrode and a negative electrode may oppose through a separator. Then, the stacking of separators and electrodes is repeated until the number of single cells reaches a desired number. According to such a manufacturing method, a separator can be formed by a simpler method, and an electricity storage element having high adhesion between the separator and the mixture layer can be manufactured.

なお、蓄電素子の各層間をバインダーにより接合して一体化させる場合には、バインダーをNMPなどの溶媒に分散させて調整した接合用バインダー溶液を、セパレータまたは接合層の表面にバーコーター、ディスペンサ等を用いて塗布し、乾燥させればよい。   In addition, when bonding each layer of an electrical storage element with a binder and integrating, the binder solution for joining adjusted by disperse | distributing a binder to solvents, such as NMP, a bar coater, a dispenser, etc. on the surface of a separator or a joining layer It is sufficient to apply and dry using

そして、各正極と負極を束ねてリードを溶接して、この積層体を正負極のリードを取り出した構造にて、アルミニウムのラミネートフィルムバッグに収めて、注液機により電解液を注液して、減圧下で端部をシールして電池とする。   Then, each positive electrode and negative electrode are bundled and leads are welded, and this laminate is placed in an aluminum laminate film bag with a structure in which the positive and negative electrode leads are taken out, and an electrolytic solution is injected with a liquid injector. The end is sealed under reduced pressure to obtain a battery.

上記では電解質が液体電解質である場合の積層型電池を例に挙げて説明したが、ゲル電解質や真性ポリマー電解質を用いた場合の積層型電池およびここで挙げた電解質を用いた双極電池の作製についても、公知の技術を参照して実施可能であり、ここでは省略する。   In the above description, the laminated battery in which the electrolyte is a liquid electrolyte has been described as an example. However, regarding the production of a laminated battery using a gel electrolyte or an intrinsic polymer electrolyte and a bipolar battery using the electrolyte mentioned here However, it can be implemented with reference to known techniques and is omitted here.

[組電池]
本発明の電池の複数個を、並列および/または直列に接続して、組電池としてもよい。本発明の電池は負極電極の膨張収縮が生じた場合においても、機能選定されたセパレータが緩衝層としての役割を行うため、セルとしての厚み増減がほとんどない。このため、リチウム合金系負極材料を用いた場合においても、従来電池と同様に組電池化が可能である。
[Battery]
A plurality of the batteries of the present invention may be connected in parallel and / or in series to form an assembled battery. In the battery of the present invention, even when the negative electrode expands and contracts, the function-selected separator functions as a buffer layer, so that there is almost no increase or decrease in thickness as a cell. For this reason, even when a lithium alloy negative electrode material is used, an assembled battery can be formed in the same manner as a conventional 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500は、上記の実施形態に記載の積層型電池100が複数個接続されることにより構成される。各積層型電池100の正極タブ180および負極タブ190がバスバーを用いて接続されることにより、各積層型電池100が接続されている。組電池500の一の側面には、組電池500全体の電極として、電極ターミナル(520、530)が設けられている。   As shown in FIG. 6, the assembled battery 500 is configured by connecting a plurality of the stacked batteries 100 described in the above embodiment. Each stacked battery 100 is connected by connecting the positive electrode tab 180 and the negative electrode tab 190 of each stacked battery 100 using a bus bar. On one side surface of the assembled battery 500, electrode terminals (520, 530) are provided as electrodes of the entire assembled battery 500.

組電池500を構成する複数個の積層型電池100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500の長期信頼性が向上しうる。   A connection method for connecting the plurality of stacked batteries 100 constituting the assembled battery 500 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 500 can be improved.

本発明の組電池500によれば、組電池500を構成する個々の積層型電池100が充放電サイクル特性に優れることから、充放電サイクル特性に優れる組電池が提供されうる。   According to the assembled battery 500 of the present invention, since the individual stacked batteries 100 constituting the assembled battery 500 are excellent in charge / discharge cycle characteristics, an assembled battery excellent in charge / discharge cycle characteristics can be provided.

なお、組電池500を構成する積層型電池100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。これにより、容量および電圧を自由に調節することが可能となる。   In addition, the connection of the stacked batteries 100 constituting the assembled battery 500 may be all connected in parallel, or may be connected in series, or a combination of series connection and parallel connection. May be. As a result, the capacity and voltage can be freely adjusted.

[車両]
本発明の電池は、上述した積層型電池100、双極型電池300、または組電池500をモータ駆動用電源として車両に搭載されうる。積層型電池100、双極型電池300、または組電池500をモータ用電源として用いる車両としては車輪をモータによって駆動する自動車、および他の車両(例えば電車)が挙げられる。上記の自動車としては、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がある。これにより、従来に比して高寿命で信頼性の高い車両を製造することが可能となる。
[vehicle]
The battery of the present invention can be mounted on a vehicle using the above-described stacked battery 100, bipolar battery 300, or assembled battery 500 as a motor driving power source. Examples of the vehicle using the stacked battery 100, the bipolar battery 300, or the assembled battery 500 as a motor power source include an automobile whose wheels are driven by a motor, and other vehicles (for example, a train). Examples of the automobile include a complete electric car that does not use gasoline, a hybrid automobile such as a series hybrid automobile and a parallel hybrid automobile, and a fuel cell automobile. As a result, it is possible to manufacture a vehicle having a longer life and higher reliability than conventional ones.

参考までに、図7に、組電池を搭載する自動車の概略図を示す。自動車600に搭載される組電池500は、上記で説明したような特性を有する。このため、組電池500を搭載する自動車600は充放電サイクル特性に優れた車両となる。   For reference, FIG. 7 shows a schematic diagram of an automobile equipped with an assembled battery. The assembled battery 500 mounted on the automobile 600 has the characteristics as described above. For this reason, the automobile 600 equipped with the assembled battery 500 is a vehicle having excellent charge / discharge cycle characteristics.

以上、本発明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。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but 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.

以下、本発明による二次電池の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、活物質の平均粒子径および電極密度は、以下に記載の方法でそれぞれ測定した。   Hereinafter, the effect of the secondary battery according to the present invention will be described using the following examples and comparative examples, but the technical scope of the present invention is not limited to these examples. The average particle diameter and electrode density of the active material were measured by the methods described below.

(積層型電池)
[実施例1]
(正極の作製)
正極活物質としてLiNiO(86質量%)、導電剤としてアセチレンブラック(6質量%)、およびバインダーとしてPVDF(8質量%)を、スラリー粘度調整溶媒であるNMPの適量に分散させ、正極活物質スラリーを調製した。
(Stacked battery)
[Example 1]
(Preparation of positive electrode)
LiNiO 2 (86% by mass) as a positive electrode active material, acetylene black (6% by mass) as a conductive agent, and PVDF (8% by mass) as a binder are dispersed in an appropriate amount of NMP as a slurry viscosity adjusting solvent, and the positive electrode active material A slurry was prepared.

集電体として、厚さ20μmのアルミニウム箔を準備し、集電体の両面に上記で作製したスラリーを塗布した。次いで、60℃雰囲気下で乾燥後プレスすることで片面の合剤層厚みが130μmの正極を作製した。   As the current collector, an aluminum foil having a thickness of 20 μm was prepared, and the slurry prepared above was applied to both surfaces of the current collector. Next, a positive electrode having a one-sided mixture layer thickness of 130 μm was produced by drying and pressing in a 60 ° C. atmosphere.

得られた正極を、電極部サイズが34mm×24mmとなるように、アルミニウム端子と溶接するタブ部を残して打ち抜き、積層用の正極を作製した。   The obtained positive electrode was punched out so that the electrode portion size was 34 mm × 24 mm, leaving a tab portion to be welded to the aluminum terminal, and a positive electrode for lamination was produced.

(負極の作製)
負極活物質としてSiO(87質量%)、導電剤としてアセチレンブラック(3質量%)、およびバインダーとしてPVDF(10質量%)を、スラリー粘度調整溶媒であるNMPの適量に分散させ、負極活物質スラリーを調製した。
(Preparation of negative electrode)
SiO (87% by mass) as a negative electrode active material, acetylene black (3% by mass) as a conductive agent, and PVDF (10% by mass) as a binder are dispersed in an appropriate amount of NMP as a slurry viscosity adjusting solvent, and a negative electrode active material slurry Was prepared.

集電体として、厚さ10μmの銅箔を準備し、集電体の両面に上記で作製したスラリーを塗布した。次いで、60℃雰囲気下で乾燥後プレスすることで片面の合剤層厚みが30μmの負極を作製した。   A copper foil having a thickness of 10 μm was prepared as a current collector, and the slurry prepared above was applied to both surfaces of the current collector. Next, a negative electrode having a thickness of 30 μm on one side of the mixture layer was prepared by pressing after drying in an atmosphere of 60 ° C.

得られた負極を、電極部サイズが36mm×26mmとなるように、溶接するタブ部を残して打ち抜き、積層用の負極を作製した。   The obtained negative electrode was punched out so that the electrode portion size was 36 mm × 26 mm, leaving a tab portion to be welded, and a negative electrode for lamination was produced.

(セパレータの準備)
負極合剤層に対向するセパレータ(第1セパレータ)として、微多孔質膜(厚さ:25μm、空孔率:41%)を準備した。また、正極合剤層に対向するセパレータ(第2セパレータ)として、微多孔質膜(厚さ:12μm、空孔率:40%)を準備した。
(Preparation of separator)
A microporous film (thickness: 25 μm, porosity: 41%) was prepared as a separator (first separator) facing the negative electrode mixture layer. Moreover, a microporous film (thickness: 12 μm, porosity: 40%) was prepared as a separator (second separator) facing the positive electrode mixture layer.

(蓄電素子の作製)
上記で調整した正極9枚、負極10枚、第1セパレータ20枚、および第2セパレータ20枚を位置ズレが生じないように治具を用いて、下記のように正極と負極がセパレータを介して対向するように積層させることにより、蓄電素子を完成させた。なお、両端は第1セパレータ、第2セパレータを積層させた。
(Production of electricity storage element)
Using a jig so that positional deviation does not occur between the 9 positive electrodes, 10 negative electrodes, 20 first separators, and 20 second separators adjusted as described above, the positive electrode and the negative electrode pass through the separators as follows. The power storage device was completed by laminating so as to face each other. In addition, the 1st separator and the 2nd separator were laminated | stacked on both ends.

Figure 2009211949
Figure 2009211949

(評価用セルの作製)
上記で作製した蓄電素子の正極にアルミニウム製タブリードを、負極にニッケル製タブリードを、超音波溶接にて接続させた。次いで、当該蓄電素子を、蓄電素子のサイズに成形されたアルミラミネートフィルムの外装の内部に入れ、電解液を注液する1辺を残し、残り3辺を熱融着して袋状にした。その内部に、所定量の電解液を注入して含浸させた後、残りの1辺を真空封止して評価用セルを作製した。
(Production of evaluation cell)
An aluminum tab lead was connected to the positive electrode of the electricity storage device prepared above, and a nickel tab lead was connected to the negative electrode by ultrasonic welding. Next, the power storage element was placed inside the exterior of an aluminum laminate film formed to the size of the power storage element, leaving one side for pouring the electrolyte, and heat-sealing the remaining three sides to form a bag. A predetermined amount of electrolytic solution was injected and impregnated therein, and the remaining one side was vacuum-sealed to produce an evaluation cell.

なお、電解液は、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)との等体積混合液(EC:DMC=1:1(体積比))にリチウム塩であるLiPFが1Mの濃度に溶解した溶液を用いた。 Incidentally, the electrolyte, an equal volume mixture of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) LiPF 6 is a lithium salt is dissolved in a concentration of 1M to (EC:: DMC = 1 1 ( volume ratio)) The solution was used.

[実施例2]
蓄電素子の作製時に負極合剤層に対向するセパレータ(第1セパレータ)として、微多孔質膜(厚さ:25μm、空孔率:51%)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして評価用セルを作製した。
[Example 2]
Except that a microporous film (thickness: 25 μm, porosity: 51%) was used as a separator (first separator) facing the negative electrode mixture layer at the time of production of the electricity storage device, the same as in Example 1. Thus, an evaluation cell was produced.

[実施例3]
蓄電素子の作製時に負極合剤層に対向するセパレータ(第1セパレータ)として、微多孔質膜(厚さ:25μm、空孔率:58%)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして評価用セルを作製した。
[Example 3]
Except that a microporous film (thickness: 25 μm, porosity: 58%) was used as a separator (first separator) facing the negative electrode mixture layer during production of the electricity storage device, the same as in Example 1. Thus, an evaluation cell was produced.

[実施例4]
蓄電素子の作製時に負極合剤層に対向するセパレータ(第1セパレータ)として、微多孔質膜(厚さ:31μm、空孔率:70%)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして評価用セルを作製した。
[Example 4]
Except that a microporous film (thickness: 31 μm, porosity: 70%) was used as a separator (first separator) facing the negative electrode mixture layer during production of the electricity storage device, the same as in Example 1. Thus, an evaluation cell was produced.

[実施例5]
蓄電素子の作製時に負極合剤層に対向するセパレータ(第1セパレータ)として、微多孔質膜(厚さ:34μm、空孔率:80%)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして評価用セルを作製した。
[Example 5]
Except that a microporous film (thickness: 34 μm, porosity: 80%) was used as a separator (first separator) facing the negative electrode mixture layer at the time of producing the electricity storage device, the same as in Example 1. Thus, an evaluation cell was produced.

[実施例6]
蓄電素子の作製時に負極合剤層に対向するセパレータ(第1セパレータ)として、セルロースレーヨン系不織布(厚さ:30μm、空孔率:66%)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして評価用セルを作製した。
[Example 6]
As in Example 1, except that a cellulose rayon nonwoven fabric (thickness: 30 μm, porosity: 66%) was used as the separator (first separator) facing the negative electrode mixture layer during the production of the electricity storage device. Thus, an evaluation cell was produced.

[実施例7]
(正極および負極の作製とセパレータの準備)
実施例1と同様にして正極および負極を作製した。負極合剤層に対向するセパレータ(第1セパレータ)としてセルロースレーヨン系不織布(厚さ:30μm、空孔率:66%)を、正極合剤層に対向するセパレータ(第2セパレータ)として微多孔質膜(厚さ:12μm、空孔率:40%)を準備した。
[Example 7]
(Preparation of positive electrode and negative electrode and preparation of separator)
A positive electrode and a negative electrode were produced in the same manner as in Example 1. Cellulose rayon nonwoven fabric (thickness: 30 μm, porosity: 66%) as a separator (first separator) facing the negative electrode mixture layer, and microporous as a separator (second separator) facing the positive electrode mixture layer A film (thickness: 12 μm, porosity: 40%) was prepared.

(正極単体素子の作製)
バーコーターを用い、第2セパレータ2枚の片面に接合用バインダー溶液を塗布し、当該塗布面を正極の両面に密着させた。得られた積層体を、加圧下60℃雰囲気下で乾燥させることにより、正極単体素子を作製した。なお、接合用バインダー溶液は、PVDF(5質量%)をNMP(95質量%)に溶解させたものを使用した。
(Preparation of single element of positive electrode)
Using a bar coater, the bonding binder solution was applied to one surface of two second separators, and the coated surface was brought into close contact with both surfaces of the positive electrode. The obtained laminate was dried in an atmosphere of 60 ° C. under pressure to produce a positive electrode single element. In addition, the binder solution for joining used what melt | dissolved PVDF (5 mass%) in NMP (95 mass%).

(負極単体素子の作製)
バーコーターを用い、第1セパレータ2枚の片面に接合用バインダー溶液を塗布し、当該塗布面を負極の両面に密着させた。得られた積層体を、加圧下60℃雰囲気下で乾燥させることにより、負極単体素子を作製した。なお、接合用バインダー溶液は、PVDF(5質量%)をNMP(95質量%)に溶解させたものを使用した。
(Preparation of negative electrode element)
Using a bar coater, the bonding binder solution was applied to one side of the two first separators, and the applied side was brought into close contact with both sides of the negative electrode. The obtained laminate was dried in an atmosphere at 60 ° C. under pressure to produce a single element for negative electrode. In addition, the binder solution for joining used what melt | dissolved PVDF (5 mass%) in NMP (95 mass%).

(蓄電素子の作成)
上記で作製した正極単体素子上に上記で用いた接合用バインダー溶液を、スプレー法により塗布し、その表面に負極単体素子を密着させ、加圧下60℃雰囲気下で乾燥させることにより、正極/負極素子を作製した。
(Creation of electricity storage element)
The bonding binder solution used above is applied by spraying onto the positive electrode element produced above, the negative electrode element is adhered to the surface thereof, and dried in an atmosphere of 60 ° C. under pressure, whereby the positive electrode / negative electrode An element was produced.

上記の工程を繰り返し、正極単体素子9枚および負極単体素子10枚を、部材の位置ズレが生じないように治具を用いて、下記のように積層し、各層間がバインダーで接合された蓄電素子を完成させた。なお、両端は第2セパレータを積層させ、接合させた。   The above process is repeated, and nine positive electrode single elements and ten negative electrode single elements are stacked as follows using a jig so as not to cause misalignment of members, and each layer is bonded with a binder. The device was completed. In addition, the 2nd separator was laminated | stacked and joined to both ends.

Figure 2009211949
Figure 2009211949

(評価用セルの作製)
上記で作製した蓄電素子を用いて、実施例1と同様の手順で評価用セルを作製した。
(Production of evaluation cell)
An evaluation cell was produced in the same procedure as in Example 1 using the electricity storage device produced above.

[比較例1]
(正極および負極の作製とセパレータの準備)
実施例1と同様にして正極および負極を作成した。セパレータとして、微多孔質膜(厚さ:25μm、空孔率:40%)を準備した。
[Comparative Example 1]
(Preparation of positive electrode and negative electrode and preparation of separator)
A positive electrode and a negative electrode were prepared in the same manner as in Example 1. A microporous membrane (thickness: 25 μm, porosity: 40%) was prepared as a separator.

(蓄電素子の作製)
上記で調整した正極9枚、負極10枚、およびセパレータ20枚を位置ズレが生じないように治具を用いて、下記のように正極と負極がセパレータを介して対向するように積層させることにより、蓄電素子を完成させた。
(Production of electricity storage element)
By stacking the 9 positive electrodes, 10 negative electrodes, and 20 separators adjusted as described above, using a jig so that positional displacement does not occur, the positive electrode and the negative electrode face each other with the separator interposed therebetween, as described below. The power storage device was completed.

Figure 2009211949
Figure 2009211949

(評価用セルの作製)
上記で作製した蓄電素子を用いて、実施例1と同様の手順で評価用セルを作製した。
(Production of evaluation cell)
An evaluation cell was produced in the same procedure as in Example 1 using the electricity storage device produced above.

[比較例2]
蓄電素子の作製時にセパレータとしてセルロースレーヨン系不織布(厚さ:40μm、空孔率:66%)を使用したこと以外は、比較例1と同様にして評価用セルを作製した。
[Comparative Example 2]
An evaluation cell was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that a cellulose rayon nonwoven fabric (thickness: 40 μm, porosity: 66%) was used as a separator during the production of the electricity storage device.

[比較例3]
蓄電素子の作製時に負極合剤層に対向するセパレータ(第1セパレータ)として、微多孔質膜(厚さ:12μm、空孔率:40%)を使用した。また、正極合剤層に対向するセパレータ(第2セパレータ)として、セルロースレーヨン系不織布(厚さ:30μm、空孔率:66%)を使用した。上記以外は実施例1と同様にして評価用セルを作製した。
[Comparative Example 3]
A microporous film (thickness: 12 μm, porosity: 40%) was used as a separator (first separator) facing the negative electrode mixture layer during the production of the storage element. In addition, a cellulose rayon nonwoven fabric (thickness: 30 μm, porosity: 66%) was used as a separator (second separator) facing the positive electrode mixture layer. An evaluation cell was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.

(評価)
(充放電サイクル試験)
上記の方法で作製した各評価用セルについて、25℃の雰囲気下、定電流定電圧方式(CCCV、電流:0.5C、電圧:4.2V)で3時間充電した後、定電流(CC、電流:0.5C)で2.5Vまで放電し、放電後30分間休止させた。この充放電過程を1サイクルとし、50サイクルの充放電試験をおこない、容量保持率を調べた。結果を下記の表4に示す。なお、表4において容量保持率は、1サイクル目の放電容量に対する50サイクル目の放電容量の割合を表す(百分率表示)。なお、Cは時間率を示す。
(Evaluation)
(Charge / discharge cycle test)
About each evaluation cell produced by the above method, after charging for 3 hours in a constant current constant voltage method (CCCV, current: 0.5 C, voltage: 4.2 V) in an atmosphere at 25 ° C., a constant current (CC, The battery was discharged to 2.5 V at a current of 0.5 C) and rested for 30 minutes after the discharge. This charge / discharge process was defined as one cycle, and a charge / discharge test of 50 cycles was performed to examine capacity retention. The results are shown in Table 4 below. In Table 4, the capacity retention rate represents the ratio of the discharge capacity at the 50th cycle to the discharge capacity at the 1st cycle (expressed as a percentage). C indicates a time rate.

Figure 2009211949
Figure 2009211949

表4より、セパレータが負極側から正極側に向かって傾斜減少した空孔率を有する実施例1〜7のセルは、比較例1および2の空孔率の傾斜のない単層のセパレータを用いた場合に比べて、50サイクル後の容量保持率が高いことが確認された。比較例1では、電解液の保液量が乏しく、電極の膨張収縮に対してセパレータが追随できないため、容量保持率が低いと考えられる。また、比較例2では、電解液は十分に確保されるが、セパレータ1層では電極の膨張収縮に対して追従しにくいと考えられる。これに対し、実施例1〜7のセルは、電解液の保液性および電極の膨張収縮への追随性に優れるため、電解液不足や空隙発生を抑制でき、優れた充放電サイクル特性を有することが示される。   From Table 4, the cells of Examples 1 to 7 having the porosity in which the separator is inclined and decreased from the negative electrode side toward the positive electrode side are the single layer separators of Comparative Examples 1 and 2 having no porosity inclination. It was confirmed that the capacity retention after 50 cycles was higher than that of In Comparative Example 1, it is considered that the capacity retention is low because the amount of the electrolyte solution is insufficient and the separator cannot follow the expansion and contraction of the electrode. In Comparative Example 2, the electrolyte solution is sufficiently secured, but it is considered that the separator 1 layer hardly follows the expansion and contraction of the electrode. On the other hand, the cells of Examples 1 to 7 have excellent electrolyte retention and followability to the expansion and contraction of the electrode, and therefore can suppress the electrolyte shortage and void generation, and have excellent charge / discharge cycle characteristics. It is shown.

また、実施例6と比較例3との比較から、第1のセパレータの空孔率が前記第2のセパレータの空孔率より大きく、第1のセパレータの厚みを第2のセパレータの厚みより大きくすることで、セルの容量保持率を一層向上させることができることがわかった。   Further, from comparison between Example 6 and Comparative Example 3, the porosity of the first separator is larger than the porosity of the second separator, and the thickness of the first separator is larger than the thickness of the second separator. By doing so, it was found that the capacity retention rate of the cell can be further improved.

これに加えて、表4の実施例2〜4と実施例1との比較から、第1セパレータの空孔率が50%から90%であるという条件を満たすセパレータを用いると、容量保持率がより向上することがわかった。   In addition to this, when a separator satisfying the condition that the porosity of the first separator is 50% to 90% is used in comparison with Examples 2 to 4 and Table 1 in Table 4, the capacity retention rate is It turns out that it improves more.

さらに、実施例6と7との比較から、蓄電素子の各層間が接合バインダーで接合されたセルは容量保持率が高いことが確認された。各層間をバインダーにより接合させることで、電極の膨張収縮とセパレータとが同期するため、電解質受給層としての機能をより効果的に発揮できると考えられる。   Further, from comparison between Examples 6 and 7, it was confirmed that the cell in which the respective layers of the energy storage device were joined with the joining binder had a high capacity retention rate. By joining the respective layers with a binder, the expansion and contraction of the electrode and the separator are synchronized, so that the function as the electrolyte receiving layer can be more effectively exhibited.

以上から、非水電解質二次電池において、負極側から正極側に向かって傾斜減少した空孔率を有するセパレータを用いると、従来のセパレータと比較して、エネルギー密度を低下させることなく、放電効率を高い値に維持することが可能であることが示される。さらに、接合バインダーの使用やセパレータの空孔率および厚みの調節により、容量保持率をより一層向上させることができることがわかった。   From the above, in a non-aqueous electrolyte secondary battery, when a separator having a porosity that is decreased from the negative electrode side toward the positive electrode side is used, the discharge efficiency is reduced without reducing the energy density as compared with the conventional separator. It can be shown that can be maintained at a high value. Furthermore, it has been found that the capacity retention can be further improved by using a bonding binder and adjusting the porosity and thickness of the separator.

<双極型電池>
[実施例8]
(双極型電極の作製)
実施例1と同様にして、正極活物質スラリーおよび負極活物質スラリーを調製した。集電体として、厚さ20μmのSUS箔を用意し、集電体の一方の面に上記正極スラリーを塗布した後に乾燥させて、厚さ30μmの正極合剤層の正極を形成させた。次いで、集電体の他方の面に、上記負極スラリーを塗布した後に乾燥させて、厚さ20μmの負極合剤層の負極を形成させた。上記の手順により、集電体であるSUS箔の両面に正極と負極とが形成された双極型電極を得た。
<Bipolar battery>
[Example 8]
(Production of bipolar electrode)
In the same manner as in Example 1, a positive electrode active material slurry and a negative electrode active material slurry were prepared. A SUS foil having a thickness of 20 μm was prepared as a current collector, and the positive electrode slurry was applied to one surface of the current collector and then dried to form a positive electrode of a positive electrode mixture layer having a thickness of 30 μm. Next, the negative electrode slurry was applied to the other surface of the current collector and then dried to form a negative electrode of a negative electrode mixture layer having a thickness of 20 μm. By the above procedure, a bipolar electrode having a positive electrode and a negative electrode formed on both sides of a SUS foil as a current collector was obtained.

次いで、得られた双極型電極を160mm×130mmのサイズに切断し、切断された電極(正極および負極)の外周部(10mm)を剥がしとることにより、集電体であるSUS表面を露出させた。すなわち、電極面が140mm×110mmであり、電極の外周部10mmに集電体であるSUS箔が露出した双極型電極を得た。   Next, the obtained bipolar electrode was cut into a size of 160 mm × 130 mm, and the outer peripheral portion (10 mm) of the cut electrodes (positive electrode and negative electrode) was peeled off to expose the SUS surface as a current collector. . That is, a bipolar electrode having an electrode surface of 140 mm × 110 mm and an SUS foil as a current collector exposed on the outer peripheral portion 10 mm of the electrode was obtained.

(電解質層の形成)
電解液として、プロピレンカーボネート(PC)とエチレンカーボネート(EC)との等体積混合液(PC:EC=1:1(体積比))にリチウム塩であるLiPFが1Mの濃度に溶解した溶液を用いた。また、ホストポリマーとして、HFPコポリマーを10質量%含有するPVDF−HFPを用いた。上記の電解液とホストポリマーとの混合液(90質量%:10質量%)に、粘度調製溶媒としてジメチルカーボネート(DMC)を塗布工程に最適な粘度になるまで添加することで、プレゲル電解質を作製した。
(Formation of electrolyte layer)
As an electrolytic solution, a solution in which LiPF 6 as a lithium salt is dissolved at a concentration of 1M in an equal volume mixed solution (PC: EC = 1: 1 (volume ratio)) of propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC). Using. Moreover, PVDF-HFP containing 10% by mass of HFP copolymer was used as the host polymer. A pregel electrolyte is prepared by adding dimethyl carbonate (DMC) as a viscosity adjusting solvent to the mixture solution (90% by mass: 10% by mass) of the above electrolytic solution and the host polymer until the viscosity becomes optimum for the coating process. did.

得られたプレゲル電解質を双極型電極の両面(正極および負極電極部)に塗布した後に、DMCを乾燥させることで、双極型電極にゲル電解質を含浸させた。   After applying the obtained pregel electrolyte to both surfaces (positive electrode and negative electrode portion) of the bipolar electrode, the bipolar electrode was impregnated with the gel electrolyte by drying DMC.

(セパレータの調製)
負極合剤層に対向するセパレータ(第1セパレータ)として、微多孔質膜(厚さ:30μm、空孔率:66%)を、正極合剤層に対向するセパレータ(第2セパレータ)として、微多孔質膜(厚さ:12μm、空孔率:40%)を準備した。
(Preparation of separator)
As a separator (first separator) facing the negative electrode mixture layer, a microporous film (thickness: 30 μm, porosity: 66%) is used as a separator (second separator) facing the positive electrode mixture layer. A porous membrane (thickness: 12 μm, porosity: 40%) was prepared.

バーコーターを用い、第2セパレータの片面に接合用バインダー溶液を塗布した。この塗布面に第1セパレータを密着させ、加圧下60℃雰囲気下で乾燥させることにより、第1セパレータおよび第2セパレータの接合化セパレータを作製した。なお、接合用バインダー溶液は、実施例7と同様に、PVDF(5質量%)をNMP(95質量%)に分散させたものを使用した。   A bonding binder solution was applied to one side of the second separator using a bar coater. The first separator was brought into close contact with the coated surface, and dried in an atmosphere at 60 ° C. under pressure to prepare a bonded separator of the first separator and the second separator. The bonding binder solution used was a dispersion of PVDF (5% by mass) in NMP (95% by mass), as in Example 7.

その後、第1セパレータのもう一方の面に上記で調製したプレゲル電解質を塗布し、DMCを乾燥させることでセパレータにゲル電解質を含浸させた。   Thereafter, the pregel electrolyte prepared above was applied to the other side of the first separator, and the DMC was dried to impregnate the separator with the gel electrolyte.

(シール部前駆体の形成)
ディスペンサを用い、双極型電極の正極側外周部のSUS箔露出部分(電極未塗布部分)にシール前駆体を塗布した。次いで、上記シール前駆体が塗布されたSUS箔が全て覆われるように、170mm×140mmサイズに切断したセパレータを、第2セパレータと対向するように正極側に配置した。その後、セパレータの上から、上記シール前駆体の塗布部(電極未塗布部分)に対応する部分にディスペンサを用いて、シール前駆体を塗布した。なお、シール前駆体としては、一液性未硬化エポキシ樹脂を用いた。
(Formation of seal part precursor)
Using a dispenser, the seal precursor was applied to the exposed portion of the SUS foil (the electrode uncoated portion) on the positive electrode side outer peripheral portion of the bipolar electrode. Next, a separator cut to a size of 170 mm × 140 mm was disposed on the positive electrode side so as to face the second separator so that the SUS foil coated with the seal precursor was entirely covered. Then, the seal precursor was apply | coated using the dispenser from the separator on the part corresponding to the application part (electrode non-application part) of the said seal precursor. Note that a one-component uncured epoxy resin was used as the seal precursor.

(積層工程)
以上で作製した双極型電極を13枚重ねることで単電池が12積層された双極型電池構造体を作製した。
(Lamination process)
A bipolar battery structure in which 12 single cells were stacked was produced by stacking 13 bipolar electrodes produced as described above.

Figure 2009211949
Figure 2009211949

(双極型電池のプレス)
作製した双極型電池構造体を熱プレス機を用いて、面圧1kg/cm、80℃の条件下で1時間熱プレスすることにより、未硬化のシール部(一液性エポキシ樹脂)を硬化させた。その結果、12層積層された双極型電池要素(蓄電素子)を得た。この工程によりシール部を所定の厚みまでプレスするとともに硬化することが可能となる。
(Bipolar battery press)
The uncured seal part (one-part epoxy resin) is cured by hot-pressing the produced bipolar battery structure using a hot press machine under conditions of a surface pressure of 1 kg / cm 2 and 80 ° C. for 1 hour. I let you. As a result, a bipolar battery element (storage element) in which 12 layers were stacked was obtained. This process makes it possible to press and cure the seal portion to a predetermined thickness.

(双極型電池の作製)
作製した双極型電池要素4つを直列に積層し、電流取り出し用のアルミニウムタブをはさみ、外装材としてアルミラミネートフィルムを用いて真空密封することで、48直列の双極型電池を作製した。
(Production of bipolar battery)
Four produced bipolar battery elements were stacked in series, sandwiched between aluminum tabs for current extraction, and vacuum sealed using an aluminum laminate film as an exterior material, thereby producing 48 series bipolar batteries.

[比較例4]
セパレータとして微多孔質フィルム(厚さ:12μm、空孔率:40%)を使用し、また、各層をバインダーにより接合しないこと以外は、実施例8と同様にして双極型電池を作製した。
[Comparative Example 4]
A bipolar battery was fabricated in the same manner as in Example 8 except that a microporous film (thickness: 12 μm, porosity: 40%) was used as the separator and each layer was not joined with a binder.

(評価)
(充放電サイクル)
上記の方法で作製した各電池について、25℃の雰囲気下、定電流方式(CC、電流:5C)で200Vまで充電し、10分間休止させた後、定電流(CC、電流:5C)で120Vまで放電し、放電後10分間休止させた。この充放電過程を1サイクルとし、50サイクルの充放電試験をおこない、容量保持率を調べた。結果を下記の表6に示す。なお、表6においても「容量保持率」は、1サイクル目の放電容量に対する50サイクル目の放電容量の割合を表す(百分率表示)。
(Evaluation)
(Charge / discharge cycle)
About each battery produced by said method, it charges to 200V by a constant current system (CC, electric current: 5C) in an atmosphere of 25 degreeC, and after making it rest for 10 minutes, it is 120V by constant current (CC, electric current: 5C). The battery was discharged until 10 minutes after the discharge. This charge / discharge process was defined as one cycle, and a charge / discharge test of 50 cycles was performed to examine capacity retention. The results are shown in Table 6 below. In Table 6, “capacity retention” represents the ratio of the discharge capacity at the 50th cycle to the discharge capacity at the first cycle (percentage display).

Figure 2009211949
Figure 2009211949

表6より、空孔率が大きくかつ厚い第1セパレータと空孔率の小さくかつより薄い第2セパレータとからなるセパレータを有する双極型電池(実施例8)は単層の微多孔質フィルムのからなる双極型電池(比較例4)に比べ、容量保持率が高いことが確認された。   According to Table 6, the bipolar battery (Example 8) having a separator composed of a first separator having a large porosity and a thick thickness and a second separator having a small porosity and a thickness smaller than that of a single-layer microporous film. It was confirmed that the capacity retention was higher than that of the bipolar battery (Comparative Example 4).

このように、双極型の非水電解質二次電池においても、負極側から正極側に向かって傾斜減少した空孔率を有するセパレータを用いると充放電サイクルを向上させうることがわかった。   Thus, it was found that even in a bipolar non-aqueous electrolyte secondary battery, the charge / discharge cycle can be improved by using a separator having a porosity that is decreased in inclination from the negative electrode side toward the positive electrode side.

本発明の非水電解質二次電池を構成する蓄電素子を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the electrical storage element which comprises the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention. 本発明の非水電解質二次電池を構成する蓄電素子(積層型)を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the electrical storage element (laminated | stacked type) which comprises the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention. 本発明の非水電解質二次電池を構成する蓄電素子(双極型)を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the electrical storage element (bipolar type) which comprises the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention. 本発明の一実施形態による積層型電池を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the laminated battery by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による双極型電池を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the bipolar battery by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による積層型電池を複数個接続して得られる組電池を示す斜視図である。It is a perspective view showing an assembled battery obtained by connecting a plurality of stacked batteries according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による組電池を搭載する自動車の概略図である。It is the schematic of the motor vehicle carrying the assembled battery by one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10、30、40、170、370 蓄電素子、
11、110 正極集電体、
12、120、320 正極合剤層、
13 正極、
14 第2セパレータ、
15 第1セパレータ、
16、130、350 セパレータ、
17、150、330 負極合剤層、
18、140 負極集電体、
19 負極、
20 接合用バインダー、
21、310 集電体、
22、340 双極型電極、
100 積層型電池、
110a 最外層正極集電体、
160、360 単電池層、
180、380 正極タブ(端子)、
190、390 負極タブ(端子)、
200、400 正極端子リード、
210、410 負極端子リード、
220、420 ラミネートシート、
300 双極型電池、
310a 正極側の最外層集電体、
310b 負極側の最外層集電体、
340a、340b 最外層に位置する電極、
430 絶縁層、
500 組電池、
520、530 電極ターミナル、
600 自動車。
10, 30, 40, 170, 370 power storage element,
11, 110 positive electrode current collector,
12, 120, 320 positive electrode mixture layer,
13 positive electrode,
14 second separator,
15 first separator,
16, 130, 350 separator,
17, 150, 330 negative electrode mixture layer,
18, 140 negative electrode current collector,
19 negative electrode,
20 Binder for bonding,
21, 310 current collector,
22, 340 bipolar electrode,
100 stacked battery,
110a outermost positive electrode current collector,
160, 360 cell layer,
180, 380 positive electrode tab (terminal),
190, 390 negative electrode tab (terminal),
200, 400 Positive terminal lead,
210, 410 negative terminal lead,
220, 420 Laminate sheet,
300 bipolar battery,
310a outermost current collector on the positive electrode side,
310b outermost current collector on the negative electrode side,
340a, 340b The electrode located in the outermost layer,
430 insulating layer,
500 battery packs,
520, 530 electrode terminal,
600 cars.

Claims (14)

正極と、リチウムと合金化する元素を含む活物質を備える負極と、電解質を含むセパレータと、を備える蓄電素子を含む非水電解質二次電池であって、前記セパレータは負極側から正極側に向かって空孔率が傾斜減少した構造を有する、非水電解質二次電池。   A non-aqueous electrolyte secondary battery including a storage element including a positive electrode, a negative electrode including an active material containing an element that forms an alloy with lithium, and a separator including an electrolyte, the separator facing from the negative electrode side to the positive electrode side. And a nonaqueous electrolyte secondary battery having a structure in which the porosity is decreased. 前記セパレータが多層で構成される、請求項1に記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the separator is composed of multiple layers. 前記セパレータが負極面に接する第1のセパレータと正極面に接する第2のセパレータとの2層で構成される請求項1または2に記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the separator is composed of two layers of a first separator in contact with the negative electrode surface and a second separator in contact with the positive electrode surface. 前記第1のセパレータの空孔率が50%から90%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein a porosity of the first separator is 50% to 90%. 前記第2のセパレータの空孔率が30%から49%である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the porosity of the second separator is 30% to 49%. 前記第1のセパレータの厚みが前記第2のセパレータの厚みより大きい、請求項1〜5のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein a thickness of the first separator is greater than a thickness of the second separator. 前記蓄電素子の各層間がバインダーにより接合され一体化されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the respective layers of the electricity storage element are joined and integrated with a binder. 前記第1のセパレータが不織布からなる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the first separator is made of a nonwoven fabric. 前記第2のセパレータが微多孔質フィルムからなる、請求項1〜8のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the second separator is made of a microporous film. 負極板が活物質として、Si、Ge、Sn、Pb、Al、In、およびZnからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。   The negative electrode plate according to any one of claims 1 to 9, wherein the negative electrode plate contains at least one element selected from the group consisting of Si, Ge, Sn, Pb, Al, In, and Zn as an active material. Water electrolyte secondary battery. 前記蓄電素子が、正極と負極とをセパレータを介して積層されてなる、請求項1〜10のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 10, wherein the storage element is formed by laminating a positive electrode and a negative electrode with a separator interposed therebetween. 双極型二次電池である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, which is a bipolar secondary battery. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池を複数個接続して構成した組電池。   An assembled battery formed by connecting a plurality of the nonaqueous electrolyte secondary batteries according to any one of claims 1 to 12. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池または請求項13に記載の組電池を駆動用電源として搭載した電気自動車、ハイブリッド電気自動車、または燃料電池車。   An electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a fuel cell vehicle on which the nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 12 or the assembled battery according to claim 13 is mounted as a driving power source.
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