JP2009211951A - 双極型二次電池 - Google Patents
双極型二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009211951A JP2009211951A JP2008054055A JP2008054055A JP2009211951A JP 2009211951 A JP2009211951 A JP 2009211951A JP 2008054055 A JP2008054055 A JP 2008054055A JP 2008054055 A JP2008054055 A JP 2008054055A JP 2009211951 A JP2009211951 A JP 2009211951A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- current collector
- bipolar
- secondary battery
- electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 18
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 4
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 117
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 description 30
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 25
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 24
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 22
- -1 nickel metal hydride Chemical class 0.000 description 21
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 21
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 19
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 14
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 13
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 13
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 11
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 11
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 11
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 11
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 description 9
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 9
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 7
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 7
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 6
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 6
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 6
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 5
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 4
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 4
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 229910010238 LiAlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N N-methylformamide Chemical compound CNC=O ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 101150004907 litaf gene Proteins 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GEWWCWZGHNIUBW-UHFFFAOYSA-N 1-(4-nitrophenyl)propan-2-one Chemical compound CC(=O)CC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 GEWWCWZGHNIUBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008088 Li-Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013385 LiN(SO2C2F5)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006327 Li—Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- JRBRVDCKNXZZGH-UHFFFAOYSA-N alumane;copper Chemical compound [AlH3].[Cu] JRBRVDCKNXZZGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N hexafluoropropylene Chemical group FC(F)=C(F)C(F)(F)F HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 1
- ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(1,1,2,2,2-pentafluoroethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)C(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)F ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920005569 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920013716 polyethylene resin Polymers 0.000 description 1
- 229920005606 polypropylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
【解決手段】集電体の一方の面に正極活物質層が形成され、他方の面に負極活物質層が形成された双極型電極を、電解質層を挟んで複数直列に積層した電池要素を有する双極型二次電池において、前記電池要素は、前記電解質層の外周部に成形配置され前記集電体間を絶縁する絶縁材料を備え、前記集電体および前記絶縁材料が積層された前記電池要素の端部が切断され、前記集電体の端部と前記絶縁材料の端部とがほぼ一致していることを特徴とする、双極型二次電池である。
【選択図】図1
Description
正極12,32は、正極活物質を含む。この他にも、バインダ、導電助剤、電解質塩(リチウム塩)、イオン伝導性ポリマーなどが含まれうる。正極12、32の厚さは、特に制限されず、例えば2〜100μm程度である。
負極13、33に含まれる負極活物質としては、容量、出力特性に優れた電池を作製できることから、LiMn2O4、LiNiO2などのリチウム−遷移金属複合酸化物のようなリチウム遷移金属−複合材料や、炭素材料が好ましい。炭素材料としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛等の黒鉛系炭素材料(黒鉛)、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、ハードカーボン等が挙げられる。好ましくは、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛などの黒鉛である。また、リチウムとSi、Sn、Al、Sbなどとの合金も用いられうる。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。
電解質層15、35は、液体、ゲル、固体のいずれの相であってもよい。具体的には、従来公知の材料として、(a)高分子ゲル電解質(ゲルポリマー電解質)、(b)全固体電解質(高分子固体電解質、無機固体型電解質)、(c)液体電解質(電解液)または(d)これら電解質を含浸させたセパレータを用いることができる。出力特性、容量、反応性、サイクル耐久性に優れ、低コストな材料である、熱可塑性の高分子ゲル電解質、または全固体電解質を好適に使用できる。熱可塑性の高分子ゲル電解質を用いることにより、電解液の漏れを防止することが可能となり、液絡を防ぐことができるため、信頼性の高い電池を構成できる。また、全固体電解質を用いることにより漏液は皆無となり、信頼性の高い電池を構成できる。
高分子ゲル電解質とは、ポリマーマトリックス中に電解液を保持させたものをいう。高分子ゲル電解質として用いるポリマーマトリックス(高分子)は、たとえば、ポリエチレンオキシドを主鎖または側鎖に持つポリマー(PEO)、ポリプロピレンオキシドを主鎖または側鎖に持つポリマー(PPO)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメタクリル酸エステル、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との共重合体(PVdF−HFP)、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)およびそれらの共重合体が望ましく、中でもPEO、PPOおよびそれらの共重合体、あるいは、PVdF−HFPを用いることが望ましい。電解液とは、電解質塩を溶媒に溶かしたものであり、電解質塩としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiTaF6、LiAlCl4、Li2B10Cl10等の無機酸陰イオン塩、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F5SO2)2N等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも1種が、溶媒としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、γ−ブチロラクトン(GBL)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)およびそれらの混合物が望ましい。
全固体電解質は、高分子固体あるいは無機固体などLiイオン伝導性をもつ電解質すべてにあたり、電解液を含まないものである。全固体高分子電解質としては、例えば、PEO、PPO、これらの共重合体などの公知の固体高分子電解質、セラミックなどのイオン伝導性を持つ無機固体型電解質が挙げられる。固体高分子電解質中には、イオン伝導性を確保するためにリチウム塩が含まれる。リチウム塩としては、LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、またはこれらの混合物などが使用できる。
電解液とは、電解質塩を溶媒に溶かしたものが挙げられる。ここで、電解質塩としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiTaF6、LiAlCl4、Li2B10Cl10等の無機酸陰イオン塩、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F5SO2)2N等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも1種が、溶媒としては、EC、PC、GBL、DMC、DECおよびそれらの混合物が望ましい。
セパレータに含浸させることのできる電解質としては、既に説明した(a)〜(c)と同様のものを用いることができる。
タブ(正極タブ38および負極タブ39)の材質は、特に制限されず、双極型電池用のタブとして従来用いられている公知の材質が用いられうる。例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金等が例示される。なお、正極タブ38と負極タブ39とでは、同一の材質が用いられてもよいし、異なる材質が用いられてもよい。なお、本実施形態のように、最外層集電体(31a、31b)を延長することによりタブ(38、39)としてもよいし、別途準備したタブを最外層集電体に接続してもよい。
本発明の二次電池の構造としては、特に限定されず、積層型(扁平型)電池、巻回型(円筒型)電池など、従来公知のいずれの形態・構造にも適用し得るものである。本発明では、積層型(扁平型)電池構造を採用することで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は有利である。
本実施形態の電池は、複数個を電気的に接続して組電池としてもよい。
本実施形態の電池は、例えば上述した組電池の形態で、車両に搭載されうる。車両に搭載された電池は、例えば、車両のモータを駆動する電源として用いられうる。
本発明の双極型電池の製造方法は特に制限されず、従来公知の知見を適宜参照することにより製造されうる。以下、本発明の双極型電池の製造方法を簡単に説明する。
正極活物質であるLiMn2O4(平均粒子径20μm)(85質量%)、導電助剤であるアセチレンブラック(5質量%)、バインダであるポリフッ化ビニリデン(PVdF)(10質量%)を混合し、次いでスラリー粘度調製用溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を適量添加して、正極活物質スラリーを調製した。
プロピレンカーボネート(PC)およびエチレンカーボネート(EC)を体積比1:1で混合し、電解液用の溶媒とした。次いで、この電解液用の溶媒に、リチウム塩であるLiClO4を1Mの濃度になるように添加して電解液を調製した。上述の電解液90質量%、ホストポリマーとしてHFPコポリマー成分を10%含むポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー(PVdF−HFP)10質量%を混合した。これに粘度調製溶媒としてジメチルカーボネート(DMC)を適当な粘度になるまで添加し、プレゲル電解質を作製した。
上記で作製した双極型電極の正極活物質層の周辺部の未塗布部分に、ディスペンサを用いて、シール前駆体である1液性未硬化エポキシ樹脂を塗布した。前記集電体の外辺から、15mmの位置に、幅2mm、高さ200μmとして、前記集電体の外周部の四辺に塗布を行った。
以上で作製した双極型電極を11枚積層した。
上記双極型電池積層体を熱プレス機により面圧1kg/cm2、80℃で1時間熱プレスすることにより、未硬化のシール部(エポキシ樹脂)を硬化した。この工程によりシール部を所定の厚みまでプレスした。以上により、単電池層が10層積層された双極型電池要素を完成させた。
集電体としてAl(ヤング率:69GPa)を用い、絶縁材料(シール剤)としてエポキシ樹脂(ヤング率:2.7GPa)を用いた。上記で作製した双極型電池要素の端部を、モニタータブを取った方向を除く3方向にそれぞれ10mmずつ切断した。切断方法は、はさみ(実施例1)、直刃せん断加工機であるギロチンカッター(実施例2)、回転刃せん断加工機であるスリッター(実施例3)、CO2レーザーを用いたレーザー加工機(実施例4)を採用した。
集電体としてTi(ヤング率:116GPa)を用い、絶縁材料(シール剤)としてエポキシ樹脂(ヤング率:2.7GPa)を用いた。作製した双極型電池要素の端部を、モニタータブを取った方向を除く3方向にそれぞれ10mmずつ切断した。切断方法は、はさみ(実施例5)、直刃せん断加工機であるギロチンカッター(実施例6)、回転刃せん断加工機であるスリッター(実施例7)、CO2レーザーを用いたレーザー加工機(実施例8)を採用した。
集電体としてSUS(ヤング率:200GPa)を用い、絶縁材料(シール剤)としてエポキシ樹脂(ヤング率:2.7GPa)を用いた。作製した双極型電池要素の端部を、モニタータブを取った方向を除く3方向にそれぞれ10mmずつ切断した。切断方法は、はさみ(実施例9)、直刃せん断加工機であるギロチンカッター(実施例10)、回転刃せん断加工機であるスリッター(実施例11)、CO2レーザーを用いたレーザー加工機(実施例12)を採用した。
集電体としてポリエチレン(PE)100質量部を基材とし平均粒子径1μmのカーボン粒子10質量%を分散させた導電性高分子膜(ヤング率:0.7GPa、導電率1×100Ω・cm)を用い、絶縁材料(シール剤)としてエポキシ樹脂(ヤング率:2.7GPa)を用いた。作製した双極型電池要素の端部を、モニタータブを取った方向を除く3方向にそれぞれ10mmずつ切断した。切断方法は、はさみ(実施例13)、直刃せん断加工機であるギロチンカッター(実施例14)、回転刃せん断加工機であるスリッター(実施例15)、CO2レーザーを用いたレーザー加工機(実施例16)を採用した。
集電体としてポリエチレン(PE)100質量部を基材とし平均粒子径1μmのカーボン粒子10質量%を分散させた導電性高分子膜(ヤング率:0.7GPa、導電率1×100Ω・cm)を用い、絶縁材料(シール剤)としてエポキシ樹脂(ヤング率:0.5GPa)を用いた。作製した双極型電池要素の端部を、モニタータブを取った方向を除く3方向にそれぞれ10mmずつ切断した。切断方法は、直刃せん断加工機であるギロチンカッター(実施例17)、回転刃せん断加工機であるスリッター(実施例18)を採用した。
切断工程を行わないことを除いては、それぞれ実施例1、実施例5、実施例9、実施例13と同様に電池を作製した。
(電池重量測定)
比較例1の電池の重量を100(%)としたときの実施例1〜4の電池の重量(%)を表1に示す。表1の結果から、電池要素の端部を切り落とすことで重量が低下することが分かる。これに伴い、電池の体積も低減できた。比較例2と実施例5〜8との比較、比較例3と実施例9〜12との比較、比較例4と実施例13〜16との比較においても同様の結果が得られた。
実施例1〜18の電池に対して、初回充電を正極の塗布重量から概算された容量ベースで、27V−0.5Cで4時間行い、充電終了後1時間目の電圧を測定した。表2に各電池10層のショートした層の数およびショートしていない層の数を示す。
11、31 集電体、
11c 未塗布部分、
12、32 正極(正極活物質層)、
13、33 負極(負極活物質層)、
14、34 双極型電極、
15、35 電解質層、
16、36 単電池層、
17、43 絶縁材料
17a シール前駆体、
20 電池要素の端部、
21 双極型二次電池要素、
25 セパレータ、
26 モニタータブ、
31a 正極側の最外層集電体、
31b 負極側の最外層集電体、
34a、34b 最外層に位置する電極、
37、57 積層体、
38、58 正極タブ、
39、59 負極タブ、
40 正極端子リード、
41 負極端子リード、
42、52 電池外装材(たとえばラミネートフィルム)、
60 熱プレス機、
250 小型の組電池、
300 組電池、
310 接続治具、
400 電気自動車。
Claims (8)
- 集電体の一方の面に正極活物質層が形成され、他方の面に負極活物質層が形成された双極型電極を、電解質層を挟んで複数直列に積層した電池要素を有する双極型二次電池において、
前記電池要素は、前記電解質層の外周部に成形配置され前記集電体間を絶縁する絶縁材料を備え、
前記集電体および前記絶縁材料が積層された前記電池要素の端部が切断され、前記集電体の端部と前記絶縁材料の端部とがほぼ一致していることを特徴とする、双極型二次電池。 - 前記集電体のヤング率E1と前記絶縁材料のヤング率E2との関係がE1>E2である、請求項1に記載の双極型二次電池。
- 前記集電体のヤング率E1が50GPa以上である、請求項1または2に記載の双極型二次電池。
- 前記集電体の各層にモニタータブが接続され、前記モニタータブが接続された辺が切断されていないことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の双極型二次電池。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の双極型二次電池の製造方法であって、
前記電池要素の端部を電磁波エネルギーによって切断する、双極型二次電池の製造方法。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の双極型二次電池の製造方法であって、
前記電池要素の端部をせん断によって切断する、双極型二次電池の製造方法。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の双極型二次電池を用いた組電池。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の双極型二次電池、または請求項7に記載の組電池を搭載した車両。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008054055A JP5228540B2 (ja) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | 双極型二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008054055A JP5228540B2 (ja) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | 双極型二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009211951A true JP2009211951A (ja) | 2009-09-17 |
JP5228540B2 JP5228540B2 (ja) | 2013-07-03 |
Family
ID=41184902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008054055A Active JP5228540B2 (ja) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | 双極型二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5228540B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011233298A (ja) * | 2010-04-26 | 2011-11-17 | Nissan Motor Co Ltd | 双極型電池の支持構造 |
JP5567210B2 (ja) * | 2011-08-05 | 2014-08-06 | 古河電気工業株式会社 | 二次電池負極集電体用圧延銅箔およびその製造方法 |
JP2017168270A (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 日産自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
JP2018081857A (ja) * | 2016-11-17 | 2018-05-24 | トヨタ自動車株式会社 | セパレータ一体電極板、電極板対、積層型蓄電素子、及びセパレータ一体電極板の製造方法 |
JP2019021383A (ja) * | 2017-07-11 | 2019-02-07 | 日産自動車株式会社 | 電池 |
JP2019145406A (ja) * | 2018-02-22 | 2019-08-29 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置の製造方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6962287B2 (ja) * | 2018-07-30 | 2021-11-05 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池及びその製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006156000A (ja) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Nissan Motor Co Ltd | バイポーラ電池およびその製造方法、組電池、自動車 |
JP2007250405A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Nissan Motor Co Ltd | 双極型二次電池 |
-
2008
- 2008-03-04 JP JP2008054055A patent/JP5228540B2/ja active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006156000A (ja) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Nissan Motor Co Ltd | バイポーラ電池およびその製造方法、組電池、自動車 |
JP2007250405A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Nissan Motor Co Ltd | 双極型二次電池 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011233298A (ja) * | 2010-04-26 | 2011-11-17 | Nissan Motor Co Ltd | 双極型電池の支持構造 |
JP5567210B2 (ja) * | 2011-08-05 | 2014-08-06 | 古河電気工業株式会社 | 二次電池負極集電体用圧延銅箔およびその製造方法 |
JPWO2013021969A1 (ja) * | 2011-08-05 | 2015-03-05 | 古河電気工業株式会社 | 二次電池負極集電体用圧延銅箔およびその製造方法 |
JP2017168270A (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 日産自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
JP2018081857A (ja) * | 2016-11-17 | 2018-05-24 | トヨタ自動車株式会社 | セパレータ一体電極板、電極板対、積層型蓄電素子、及びセパレータ一体電極板の製造方法 |
JP2019021383A (ja) * | 2017-07-11 | 2019-02-07 | 日産自動車株式会社 | 電池 |
JP7049780B2 (ja) | 2017-07-11 | 2022-04-07 | 日産自動車株式会社 | 電池 |
JP2019145406A (ja) * | 2018-02-22 | 2019-08-29 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5228540B2 (ja) | 2013-07-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4055642B2 (ja) | 高速充放電用電極および電池 | |
JP5526481B2 (ja) | 二次電池およびその製造方法 | |
US8076021B2 (en) | Bipolar battery | |
JP4370902B2 (ja) | バイポーラ電池およびその製造方法。 | |
JP5167703B2 (ja) | 電池用電極 | |
JP4972862B2 (ja) | 電池用電極の製造方法 | |
EP2001073B1 (en) | Secondary battery and method of producing the secondary battery | |
JP2004253168A (ja) | バイポーラ電池 | |
JP5228540B2 (ja) | 双極型二次電池 | |
JP2008097940A (ja) | 双極型二次電池 | |
JP5601361B2 (ja) | 電池用電極 | |
JP5098180B2 (ja) | 2次電池の製造方法 | |
JP4042613B2 (ja) | バイポーラ電池 | |
JP2004362859A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP5205745B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP5631537B2 (ja) | 双極型二次電池 | |
JP4427976B2 (ja) | バイポーラ電池 | |
JP5776722B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP2006172995A (ja) | 電極インクおよび電池 | |
JP4635599B2 (ja) | リチウムポリマー電池の製造およびそれにより得られた電池 | |
JP4433783B2 (ja) | バイポーラ電池 | |
JP2004335302A (ja) | ポリマー電池およびポリマー電池用電極の製造方法 | |
JP2004220829A (ja) | バイポーラ電池 | |
JP2012074230A (ja) | 電池用の集電体と電極、及び電池 | |
JP2005093158A (ja) | リチウムイオン二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110224 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121114 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121120 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130121 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130219 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130304 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160329 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5228540 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |