JP2009302074A - Electrode for secondary battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode for a secondary battery, in which the local temperature rise in the battery interior can be prevented even in charge/discharge at a high output, at a high voltage and a large current. <P>SOLUTION: The electrode for a secondary battery is configured such that an electrode layer on a substrate is composed of a plurality of fine cells having different resistance values or capacities. Further, the fine cells are arranged such that the resistance values or capacities are two-dimensionally or one-dimensionally gradient so that the electrode layer relaxes a stress and/or a thermal stress. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、小型高出力の二次電池に係り、特に複数の二次電池を組み合わせて電気自動車等のモータ駆動用電池として好適な二次電池に関する。   The present invention relates to a small high-power secondary battery, and more particularly to a secondary battery suitable as a motor driving battery for an electric vehicle or the like by combining a plurality of secondary batteries.

近年、環境保護運動の高まりを背景として電気自動車(EV)、ハイブリット自動車(HEV)、燃料電池車(FCV)の導入を促進すべく、これらのモータ駆動用電池の開発が行われている。この用途には、繰り返し充電可能な二次電池が使用される。EV、HEV、FCVのモータ駆動のような高出力及び高エネルギー密度が要求される用途では、単一の大型電池は事実上作れず、複数個の電池を直列に接続して構成した組電池を使用することが一般的であった。また、このような組電池を構成する一個の電池として、薄型ラミネート電池を用いることが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   In recent years, in order to promote the introduction of electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), and fuel cell vehicles (FCV) against the backdrop of an increase in environmental protection movement, these motor drive batteries have been developed. For this purpose, a rechargeable secondary battery is used. In applications that require high output and high energy density, such as EV, HEV, and FCV motor drives, a single large battery cannot be made in practice, and an assembled battery composed of a plurality of batteries connected in series. It was common to use. In addition, it has been proposed to use a thin laminated battery as one battery constituting such an assembled battery (see, for example, Patent Document 1).

この薄型ラミネート電池は、リチウムイオン電池の外装容器を金属製シート材料に変えた電池となっている。具体的には、容器内外で水蒸気および酸素などの気体の交換が行われないようアルミニウム箔などの金属薄膜と、ポリエチレンテレフタレートなどの金属薄膜を物理的に保護する樹脂フィルムおよび、アイオノマーなどの熱融着性樹脂フィルムを重ね合わせて多層化したラミネートシートが用いられている。   This thin laminated battery is a battery in which an outer container of a lithium ion battery is replaced with a metal sheet material. Specifically, a metal thin film such as aluminum foil and a resin film that physically protects a metal thin film such as polyethylene terephthalate and heat fusion such as an ionomer so that gas such as water vapor and oxygen is not exchanged inside and outside the container. A laminate sheet in which adhesive resin films are stacked to form a multilayer is used.

外装容器は平面視で矩形状をなし、所定の薄型をなしている。外装容器に板状の正極および負極を挿入し、液状の電解質を封入することで電池となしている。   The outer container has a rectangular shape in a plan view and has a predetermined thin shape. A plate-like positive electrode and negative electrode are inserted into an outer container, and a liquid electrolyte is sealed to form a battery.

このような薄型ラミネート型電池は、個々に金属製の外装容器を持たないため軽量であり、過充電等に容器内の圧力が高圧にとなり破裂に至った場合でも、金属容器に比べて衝撃が少ないので、モータ駆動用電池として好適である。   Such a thin laminate type battery is lightweight because it does not have an individual metal outer container, and even when the pressure inside the container becomes high due to overcharge or the like, the impact is higher than that of a metal container. Since there are few, it is suitable as a motor drive battery.

特開2003−151526号公報JP2003-151526A

しかしながら、このような薄型ラミネート電池においては、正極や負極を製造する際、集電箔に正極材料、負極材料をコータ等により塗布するので次のような問題が発生している。   However, in such a thin laminate battery, when manufacturing a positive electrode and a negative electrode, the following problems occur because the positive electrode material and the negative electrode material are applied to the current collector foil by a coater or the like.

すなわち、正極材料、負極材料をコータにより塗布することで集電箔上に均一な厚さの正極層及び負極層を形成し得る点で優れており、更に1枚の集電箔上に形成される電極層内部の組成ないし構成は局所的に偏ることなく一様であり、極めて均質な電極が提供できる優れた電極塗布工法である。しかしながら、車両の駆動用電源など高容量で、高電圧・大電流を必要とする用途に用いられる上記ラミネート電池では、こうした電極を複数積層ないし巻回したタイプが用いられている。こうした積層型ないし巻回型のラミネート電池では、大電流での充放電時の発熱により電極の周辺部(外周部)よりも中央部(中心部)に熱がこもり易い。熱がこもることで当該部分の内部抵抗が低下し、内部抵抗が低下するとその部分に電流が流れ易くなる。電流が当該部分に多く流れることで益々発熱が促進され、発熱が促進されれば内部抵抗が周辺部よりも更に低下すると言った具合に、局所的な発熱による温度上昇によって電極の劣化、ひいては融解による短絡現象等を引き起こす原因となる。   That is, it is excellent in that a positive electrode layer and a negative electrode layer having a uniform thickness can be formed on a current collector foil by applying a positive electrode material and a negative electrode material with a coater, and is further formed on a single current collector foil. The composition or configuration inside the electrode layer is uniform without local bias, and is an excellent electrode coating method that can provide an extremely homogeneous electrode. However, in the laminated battery used for applications that require a high capacity, a high voltage and a large current such as a power source for driving a vehicle, a type in which a plurality of such electrodes are stacked or wound is used. In such a laminated or wound laminate battery, heat is more likely to accumulate in the central portion (center portion) than in the peripheral portion (outer peripheral portion) of the electrode due to heat generation during charging / discharging with a large current. When heat is trapped, the internal resistance of the portion decreases, and when the internal resistance decreases, current easily flows through the portion. Heat generation is further promoted by a large amount of current flowing through the part, and if the heat generation is promoted, the internal resistance is further lowered than the peripheral part. It causes the short circuit phenomenon by.

そこで、本発明が目的とするところは、高出力で高電圧・大電流で充放電しても、電池内部の局所的な温度上昇を防止することのできる二次電池用電極及びこれを用いた電池並びにその製造方法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to use an electrode for a secondary battery that can prevent a local temperature rise inside the battery even when charging / discharging with a high output, a high voltage and a large current, and the same. It is to provide a battery and a manufacturing method thereof.

本発明は、基体上の電極層が抵抗値または容量が異なる複数の微小セルからなり、電極層が応力ないし熱応力を緩和するように、抵抗値または容量が2次元又は1次元的に傾斜的になるように微小セルを配置した二次電池用電極により達成できる。   In the present invention, the electrode layer on the substrate is composed of a plurality of microcells having different resistance values or capacities, and the resistance value or capacity is graded two-dimensionally or one-dimensionally so that the electrode layer relieves stress or thermal stress. This can be achieved by a secondary battery electrode in which microcells are arranged.

本発明によれば、二次電池用電極として、基体上の電極層が応力および/または熱応力を緩和するように抵抗値または容量が2次元又は1次元的に傾斜的になるように微小セルが配置された構成とすることで、低温から高温まで幅広く電池温度が変化しても、集電層、正負極電極層、イオン伝導層の熱膨張係数が異なる際にも、電極横方向(電極面方向=厚さ方向に垂直な方向;例えば、図1のX−Y軸で構成される平面方向)の熱歪を解消し、従来のコータにより塗布して数10mm以上均一に電極層を構成した場合と比較して、大幅に電極でのクラック等、または集電層の歪の発生を防ぐことができる。その結果、高出力で高電圧・大電流で充放電しても、電池内部の局所的な温度上昇を防止することのできる、長寿命化を達成してなる二次電池用電極を提供できる。   According to the present invention, as an electrode for a secondary battery, a microcell is formed such that a resistance value or a capacity is inclined two-dimensionally or one-dimensionally so that an electrode layer on a substrate relaxes stress and / or thermal stress. Even if the battery temperature varies widely from low temperature to high temperature, even when the thermal expansion coefficients of the current collecting layer, positive and negative electrode layers, and ion conduction layer are different, Eliminate the thermal distortion in the plane direction = the direction perpendicular to the thickness direction; for example, the plane direction formed by the XY axes in FIG. 1, and apply a conventional coater to form a uniform electrode layer of several tens of mm or more Compared with the case, the generation | occurrence | production of the crack etc. in an electrode or the distortion of a current collection layer can be prevented significantly. As a result, it is possible to provide an electrode for a secondary battery that can prevent a local temperature rise inside the battery and achieve a long life even when charging and discharging with a high output, a high voltage and a large current.

本発明の二次電池用電極の具体的な実施態様として、基体上に微小セルを複数配置した構成例であって、電極形成時の応力および/または温度変化による熱応力を緩和することのできる微小セルの2次元タイル状の配置を模式的に表わした平面概略図である。A specific embodiment of the electrode for a secondary battery according to the present invention is a configuration example in which a plurality of micro cells are arranged on a substrate, and can relieve stress at the time of electrode formation and / or thermal stress due to temperature change. FIG. 3 is a schematic plan view schematically illustrating a two-dimensional tile-like arrangement of micro cells. 図1の二次電池用電極を用いて構成した二次電池の一部の電極積層構造の様子を模式的に表わした側面概略図である。FIG. 2 is a schematic side view schematically illustrating a state of a part of an electrode laminated structure of a secondary battery configured using the secondary battery electrode of FIG. 1. 図2の二次電池を曲率を有する面に密着させて設置すべく、電池を曲げて設置させる様子を模式的に表わした解説図である。FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a state in which the secondary battery of FIG. 2 is bent and installed so that the secondary battery is installed in close contact with a surface having a curvature. 本発明の二次電池用電極の具体的な実施態様として、基体上に微小セルを複数配置した構成例であって、電極形成時の応力および/または温度変化による熱応力を緩和することのできる微小セルの2次元タイル状の別の配置を模式的に表わした平面概略図である。A specific embodiment of the electrode for a secondary battery according to the present invention is a configuration example in which a plurality of micro cells are arranged on a substrate, and can relieve stress at the time of electrode formation and / or thermal stress due to temperature change. It is the plane schematic which represented typically another arrangement | positioning of the two-dimensional tile shape of a micro cell. 図4の二次電池用電極を用いて構成した二次電池の一部の電極積層構造の様子を模式的に表わした側面概略図である。FIG. 5 is a schematic side view schematically illustrating a state of a part of an electrode laminated structure of a secondary battery configured using the secondary battery electrode of FIG. 4. 本発明の二次電池用電極の具体的な実施態様として、基体上に微小セルを複数配置した構成例であって、電極形成時の応力および/または温度変化による熱応力を緩和することのできる微小セルの2次元タイル状の更に別の配置を模式的に表わした平面概略図である。A specific embodiment of the electrode for a secondary battery according to the present invention is a configuration example in which a plurality of micro cells are arranged on a substrate, and can relieve stress at the time of electrode formation and / or thermal stress due to temperature change. It is the plane schematic which represented typically another arrangement | positioning of the two-dimensional tile shape of a micro cell. 図5の二次電池用電極を用いて構成した二次電池の一部の電極積層構造の様子を模式的に表わした側面概略図である。FIG. 6 is a schematic side view schematically showing a state of a part of an electrode laminated structure of a secondary battery configured using the secondary battery electrode of FIG. 5. 本発明の二次電池用電極の具体的な実施態様として、基体上に微小セルを複数配置した構成例であって、電極形成時の応力および/または温度変化による熱応力を緩和することのできる微小セルの2次元タイル状の更に異なる他の配置を模式的に表わした平面概略図である。A specific embodiment of the electrode for a secondary battery according to the present invention is a configuration example in which a plurality of micro cells are arranged on a substrate, and can relieve stress at the time of electrode formation and / or thermal stress due to temperature change. FIG. 5 is a schematic plan view schematically showing another different arrangement of two-dimensional tiles of micro cells. 本発明の二次電池用電極の具体的な実施態様として、基体上に微小セルを複数配置した構成例であって、電極形成時の応力および/または温度変化による熱応力を緩和することのできる微小セルの2次元タイル状の更にまた異なる別の配置を模式的に表わした平面概略図である。A specific embodiment of the electrode for a secondary battery according to the present invention is a configuration example in which a plurality of micro cells are arranged on a substrate, and can relieve stress at the time of electrode formation and / or thermal stress due to temperature change. FIG. 6 is a schematic plan view schematically showing still another different arrangement of two-dimensional tiles of micro cells. 本発明の二次電池用電極の具体的な実施態様として、基体上に抵抗値が異なる微小セルを配置することで、電流の分散を図り、かつ温度変化による熱応力を緩和することのできる、微小セルの2次元タイル状の配置を模式的に表わした平面概略図である。As a specific embodiment of the electrode for a secondary battery of the present invention, by disposing minute cells having different resistance values on a substrate, it is possible to distribute current and relieve thermal stress due to temperature change. FIG. 3 is a schematic plan view schematically illustrating a two-dimensional tile-like arrangement of micro cells. 本発明の二次電池用電極の具体的な実施態様として、細分化された抵抗値の異なる微小セルを2次元的あるいは1次元的に傾斜的に配置することで、温度分布の均一化を図り、かつ温度変化による熱応力を緩和することのできる、微小セルの2次元配置を模式的に表わした平面概略図である。As a specific embodiment of the electrode for a secondary battery according to the present invention, the subdivided microcells having different resistance values are arranged two-dimensionally or one-dimensionally in an inclined manner so as to achieve uniform temperature distribution. FIG. 2 is a schematic plan view schematically showing a two-dimensional arrangement of microcells that can alleviate thermal stress due to temperature changes. 本発明の二次電池用電極の具体的な実施態様として、基体上に微小セルを複数配置し、更に前記微小セル間の間隙に、熱伝導度の良い材料を配置した構成例であって、速やかに熱を移動し、温度変化を緩和することのできる微小セルの2次元タイル状の配置を模式的に表わした平面概略図である。As a specific embodiment of the electrode for a secondary battery of the present invention, a configuration example in which a plurality of micro cells are arranged on a substrate, and a material having good thermal conductivity is arranged in a gap between the micro cells, FIG. 3 is a schematic plan view schematically showing a two-dimensional tile-like arrangement of microcells that can quickly move heat and mitigate temperature changes. 図12の二次電池用電極を用いて構成した二次電池の一部の電極積層構造の様子を模式的に表わした側面概略図である。It is the side schematic diagram which represented typically the mode of the one part electrode laminated structure of the secondary battery comprised using the electrode for secondary batteries of FIG. 本発明の二次電池の好適な態様の1つであるポリマーリチウムイオン二次電池の基本構造を模式的に表わした断面概略図である。It is the cross-sectional schematic which represented typically the basic structure of the polymer lithium ion secondary battery which is one of the suitable aspects of the secondary battery of this invention. 本発明の二次電池のより好適な態様の1つであるバイポーラ型ポリマーリチウムイオン二次電池の基本構造を模式的に表わした断面概略図である。It is the cross-sectional schematic which represented typically the basic structure of the bipolar type polymer lithium ion secondary battery which is one of the more suitable aspects of the secondary battery of this invention.

以下、本発明の実施の形態につき、説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

本発明に係る二次電池用電極は、基体上の電極層が、抵抗値または容量が異なる複数の微小セルからなり、前記電極層が応力および/または熱応力を緩和するように、前記抵抗値または容量が2次元的あるいは1次元的に傾斜的になるように前記微小セルが配置されていることを特徴とするものである。これにより、電極形成時の応力や充放電時(高温時)の熱応力を緩和し、電極の歪を解消し、電極層へのクラック等を防ぐことができる。またクラックや歪による電極層の基体からの剥離や脱落を防止でき、電池の長寿命化が図れるものである。   In the secondary battery electrode according to the present invention, the electrode layer on the substrate is composed of a plurality of microcells having different resistance values or capacities, and the resistance value is reduced so that the electrode layer relieves stress and / or thermal stress. Alternatively, the minute cells are arranged so that the capacity is two-dimensionally or one-dimensionally inclined. Thereby, the stress at the time of electrode formation and the thermal stress at the time of charging / discharging (at the time of high temperature) can be relieved, the distortion of an electrode can be eliminated, and the crack etc. to an electrode layer can be prevented. In addition, the electrode layer can be prevented from peeling or falling off from the substrate due to cracks or strain, and the battery life can be extended.

ここで、上記基体とは、集電層、イオン伝導層、セパレータ(非イオン伝導材料)、電極端子(タブ)、電池の構成部材以外の適当な離型フィルムなどを含む。   Here, the base includes a current collecting layer, an ion conductive layer, a separator (non-ion conductive material), an electrode terminal (tab), an appropriate release film other than battery constituent members, and the like.

上記イオン伝導層とは、既存の電解質層を含む広い概念であって、セパレータに電解液、固体高分子ないしゲル高分子を含浸させた電解質層、固体高分子ないしゲル高分子からなる。   The ion conductive layer is a broad concept including an existing electrolyte layer, and includes an electrolyte layer in which a separator is impregnated with an electrolytic solution, a solid polymer or a gel polymer, and a solid polymer or a gel polymer.

上記電極層とは、正極層および/または負極層を電極層とする。   With the said electrode layer, let a positive electrode layer and / or a negative electrode layer be an electrode layer.

また、本発明の二次電池用電極には、正極、負極のほか、バイポーラ電極も含む。よって、バイポーラ電極構造によっては、正極層及び負極層のほかに、集電層やイオン伝導層も本発明の二次電池用電極の構成部材に含まれるものである。すなわち、正極は、バイポーラ型でない二次電池用電極では、正極は基体、例えば、集電層の両面に正極層(負極層)が形成された構造であり、負極は基体、例えば、集電層の両面に正極層(負極層)が形成された構造である。一方、バイポーラ型の二次電池用電極、すなわちバイポーラ電極は、基体、例えば、集電層やイオン伝導層の一方の面に正極層が、他方の面に負極層が形成された構造である。   The secondary battery electrode of the present invention includes a bipolar electrode in addition to a positive electrode and a negative electrode. Therefore, depending on the bipolar electrode structure, in addition to the positive electrode layer and the negative electrode layer, a current collecting layer and an ion conductive layer are also included in the constituent members of the secondary battery electrode of the present invention. That is, the positive electrode is a non-bipolar secondary battery electrode, the positive electrode has a base, for example, a structure in which a positive electrode layer (negative electrode layer) is formed on both sides of the current collecting layer, and the negative electrode is a base, for example, a current collecting layer In this structure, a positive electrode layer (negative electrode layer) is formed on both sides of the substrate. On the other hand, a bipolar secondary battery electrode, that is, a bipolar electrode has a structure in which a positive electrode layer is formed on one surface of a substrate, for example, a current collecting layer or an ion conductive layer, and a negative electrode layer is formed on the other surface.

なお、本明細書中において、単電池構造とは、イオン伝導層と、これを挟んだ正極層と負極層とにより構成されるものをいい、バイポーラ型電池およびバイポーラ型でない電池の双方に共通の概念である。   In the present specification, the unit cell structure means an ion conductive layer, a positive electrode layer and a negative electrode layer sandwiching the ion conductive layer, and is common to both a bipolar battery and a non-bipolar battery. It is a concept.

また、上記応力とは、電極形成時の応力、曲率をもった面への設置で生じる応力、車両走行時など振動・衝撃等で生じる応力などが該当する。   In addition, the stress corresponds to stress at the time of electrode formation, stress generated by installation on a surface having a curvature, stress generated by vibration / impact during driving of the vehicle, and the like.

上記熱応力とは、充放電時など温度変化による熱応力が該当する。したがって、本発明の二次電池用電極では、例えば、車両の駆動用電源として搭載される電池では、寒冷地等の場合には、充放電開始前の低温から走行に伴う電池充放電により急速に高温に達するような場合等、低温から高温まで幅広く電池温度が変化した際の熱応力にも充分に適用し得るように、使用用途に応じて最適な電極層の配置が成されているのが望ましい。   The thermal stress corresponds to thermal stress due to temperature change such as during charging and discharging. Therefore, in the electrode for a secondary battery of the present invention, for example, in a battery mounted as a driving power source for a vehicle, in a cold district or the like, the battery is rapidly charged / discharged from the low temperature before starting charging / discharging. In order to sufficiently apply to the thermal stress when the battery temperature changes widely from low temperature to high temperature, such as when reaching high temperature, the optimal electrode layer arrangement is made according to the intended use. desirable.

すなわち、基体上の電極層の配置(パターン)は、応力および/または熱応力を緩和することができるものであれば何ら制限されるものではなく、例えば、(i)面方向(図1のX−Y軸の方向)への二次元の平面的な配置、(ii)厚さ方向(図2のZ軸の方向)への配置、(iii)さらにこれらを組み合わせた3次元の立体的な配置を含んでいてもよい。   That is, the arrangement (pattern) of the electrode layer on the substrate is not limited as long as it can relieve stress and / or thermal stress. For example, (i) plane direction (X in FIG. 1) -Two-dimensional planar arrangement in the Y-axis direction), (ii) Arrangement in the thickness direction (Z-axis direction in FIG. 2), and (iii) Three-dimensional three-dimensional arrangement combining them. May be included.

本発明の二次電池用電極の具体的な実施形態としては、応力および/または熱応力を緩和するように、電極層を細かく区分した微小セル(以下、小電極ともいう)が基体上に、連続しておよび/または間隔を隔てて複数配置されていることを特徴とするものである。これにより、微小セル間の間隙に熱歪を逃がすことができる。その結果、電極形成時の応力や充放電時(高温時)の熱応力を緩和し、電極の歪を解消し、電極層へのクラック等を防ぐことができる。またクラックや歪による電極層の基体からの剥離や脱落を防止でき長寿命化が図れるものである。さらに、間隙を空けて微小セルを配置することで、電極全体がフレキシブルとなり、図1のX軸またはY軸に対して曲げることができる。このため、図3に示すように、電池搭載面が、ある方向に曲率を有する面33であっても、本電極31を用いた電池(35)、特に本電極31を曲げることができるので、曲率を有する面33に沿って設置することができる(図3参照のこと)。そのため、曲率を持った面に密着させることで、電池全体から曲率を持った面に略均一に熱放射させて放熱させることができる点で優れている。すなわち、従来のように一様な電極層を形成した場合には、電極を曲げることで、電極層にクラックやひび割れ等を生じさせ電池性能の低下を招くことも無い。また、曲率を有する面に電極を曲げずに設置する場合には、電池の安定性が悪く、振動や衝撃に対して弱くなるほか、曲率を有する面と電池との接触部分と非接触部分とで熱放射量(熱伝導性)が異なるため、電池内部に温度差が生じ易くなる傾向があるが、本発明のように曲率を有する面に電極を密着させることができる構造の電池では、こうした問題も無く良好な電池性能を発揮することができる。っさらに車両への電池搭載時の設置スペースが制限されにくいため、電池形状等の設計の自由度が広がる利点を有する。   As a specific embodiment of the electrode for a secondary battery of the present invention, a micro cell (hereinafter also referred to as a small electrode) in which an electrode layer is finely divided so as to relieve stress and / or thermal stress is formed on a substrate. A plurality of them are arranged continuously and / or spaced apart. As a result, thermal strain can be released to the gaps between the microcells. As a result, stress at the time of electrode formation and thermal stress at the time of charge / discharge (at high temperature) can be relieved, distortion of the electrode can be eliminated, and cracks to the electrode layer can be prevented. Further, it is possible to prevent the electrode layer from being peeled off or detached from the substrate due to cracks or strains, thereby extending the life. Further, by arranging the minute cells with a gap, the entire electrode becomes flexible and can be bent with respect to the X axis or Y axis in FIG. For this reason, as shown in FIG. 3, even if the battery mounting surface is a surface 33 having a curvature in a certain direction, the battery (35) using the main electrode 31, in particular, the main electrode 31 can be bent. It can be installed along a surface 33 having a curvature (see FIG. 3). For this reason, it is excellent in that it can be dissipated by heat radiation from the entire battery to the surface having the curvature substantially uniformly by being brought into close contact with the surface having the curvature. That is, when a uniform electrode layer is formed as in the prior art, bending the electrode does not cause cracks, cracks, or the like in the electrode layer, thereby causing no deterioration in battery performance. In addition, when the electrode is not bent on the surface having curvature, the battery is not stable and weak against vibrations and shocks. In addition, the contact surface and the non-contact portion between the surface having the curvature and the battery However, in a battery having a structure in which an electrode can be brought into close contact with a surface having a curvature as in the present invention, there is a tendency that a temperature difference is likely to occur inside the battery. Good battery performance can be exhibited without any problems. Furthermore, since the installation space when the battery is mounted on the vehicle is not easily restricted, there is an advantage that the degree of freedom in designing the battery shape and the like is widened.

また、上記微小セルは、基体表面(図1のX−Y軸平面)上に、2以上に細かく区分されて形成された電極層の各細分化された1つの区画(セル)をいう。   Moreover, the said micro cell means one division (cell) of each subdivision of the electrode layer formed finely divided into two or more on the base-material surface (XY axis plane of FIG. 1).

上記微小セルの平面形状(図1のX−Y軸平面で見た場合の形状)としては、応力および/または熱応力を緩和するように配置可能であれば特に制限されるべきものではなく、例えば、三角形、四角形、五角形、六角形などの多角形形状、円形状、楕円形状、十文字形状などの定形形状が挙げられるが、これらに制限されるものではなく、不定形形状であってよい。基板上に配置される各微小セルの平面形状は、全て同一の形状であってもよいし、2種以上の異なる形状であってもよい。なお、電池を構成する複数の電極においては、各電極ごとに微小セルの平面形状が同一の形状であってもよいし、各電極ごとに異なる形状であってもよい。   The planar shape of the microcell (the shape when viewed in the XY axis plane of FIG. 1) is not particularly limited as long as it can be arranged so as to relieve stress and / or thermal stress. For example, a polygonal shape such as a triangle, a quadrangle, a pentagon, and a hexagon, and a regular shape such as a circle, an ellipse, and a cross shape may be mentioned, but the shape is not limited to these and may be an irregular shape. The planar shape of each micro cell arranged on the substrate may be the same shape or two or more different shapes. In addition, in the several electrode which comprises a battery, the planar shape of a micro cell may be the same shape for every electrode, and a different shape for every electrode may be sufficient as it.

上記微小セルの大きさ(図1のX−Y軸平面で見た場合の大きさ=面積)に関しても、応力および/または熱応力を緩和するように配置可能であれば特に制限されるべきものではなく、基板上に配置される各微小セルの大きさは、全て同一の大きさであってもよいし、2以上の異なる大きさであってもよい。なお、電池を構成する複数の電極においては、各電極ごとに微小セルの大きさが同一の大きさであってもよいし、各電極ごとに異なる大きさであってもよい。   The size of the microcell (size when viewed on the XY axis plane in FIG. 1 = area) should be particularly limited if it can be arranged so as to relieve stress and / or thermal stress. Instead, all the micro cells arranged on the substrate may have the same size or two or more different sizes. In the plurality of electrodes constituting the battery, the size of the micro cell may be the same for each electrode, or may be different for each electrode.

上記各微小セルごとの構成成分の組成や材質(以下、単に微小セルの材質等とも略記する。)に関しても、応力および/または熱応力を緩和するように配置可能であれば特に制限されるべきものではなく、基板上に配置される微小セルの材質等は、全て同じ材質等であってもよいし、2種以上の異なる材質等であってもよい。なお、電池を構成する複数の電極においては、各電極ごとに微小セルの材質等が同一であってもよいし、各電極ごとに異なるものであってもよい。   The composition and material of the constituent components for each of the microcells (hereinafter also simply referred to as microcell material etc.) should be particularly limited if they can be arranged so as to relieve stress and / or thermal stress. The material of the minute cells arranged on the substrate may be the same material or the like, or two or more different materials or the like. In addition, in the plurality of electrodes constituting the battery, the material of the micro cell may be the same for each electrode, or may be different for each electrode.

また、微小セルの基体上への配置(パターン)に関しても、応力および/または熱応力を緩和するように配置可能であれば特に制限されるべきものではなく、例えば、二次元的な平面配置(図1のX−Y軸平面配置)であってもよいし、厚さ方向(図2のZ軸の方向)の配置であってもよいし、これらの組み合わせとして3次元的な立体配置であってもよい。また、微小セルの配置(パターン)は基体上全体に一様であってもよいし一様でなくてもよい。また、微小セルの配置(パターン)は、規則的であってもよいし、不規則であってもよい。また規則的な配置は、基体全体でなくともよく、基体上に規則性を有する部分と不規則な部分とが混在してもよい。また、電池を構成する複数の電極においては、各電極ごとの微小セルの配置は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。これは、高容量で、高電圧・大電流の電池を構成しようとすれば、電池を構成する電極も数十〜数百数十の単電池層を形成することにもなる。そうした場合、多層化された電極の中央部付近と、最外層付近とでは、温度分布状況や熱の逃げやすさ(熱伝導性)も異なるため、積層される電極ごとに微小セルの基体上への配置(パターニング)も変えることが応力や熱応力の緩和に最適となることもあるためである。本発明では、後述するインクジェット工法を用いて正極層、負極層、さらにはイオン伝導層を形成することで、任意のパターニングを簡単に行うことができる点で極めて優れている。特にインクジェットプリンタと接続されたコンピュータのソフトウェア(印刷ソフト)の印刷画面上の電極層の平面形状、大きさ、構成成分の組成や材質、配置等を変更すればよい。また構成成分の組成や材質を変更する場合には、印刷画面上の色(カラー)表示の変更に応じて、必要があれば、インクジェットプリンタのインク(本明細書でいうインクとは、正極層、負極層、さらにはイオン伝導層を形成するのに用いられる原料を、適宜必要に応じて、適当な溶媒で粘度調整して得られた原料スラリーをいうものとする。すなわち、正極層形成材料を正極インクといい、負極層形成材料を負極インクといい、イオン伝導層形成材料を電解質インクという。後述する実施例参照のこと。)カートリッジを交換すればよく、極めて簡単に設計変更に対応することができる。   Further, the arrangement (pattern) of the microcells on the substrate is not particularly limited as long as it can be arranged so as to relieve stress and / or thermal stress. For example, a two-dimensional planar arrangement ( 1 may be an arrangement in the thickness direction (the Z-axis direction in FIG. 2), or a combination of these may be a three-dimensional three-dimensional arrangement. May be. Further, the arrangement (pattern) of the minute cells may or may not be uniform on the entire substrate. In addition, the arrangement (pattern) of the minute cells may be regular or irregular. Further, the regular arrangement does not have to be the entire base, and a regular part and an irregular part may be mixed on the base. Moreover, in the some electrode which comprises a battery, arrangement | positioning of the micro cell for every electrode may be the same, and may differ. If an attempt is made to construct a high-capacity, high-voltage, large-current battery, the electrodes constituting the battery also form tens to hundreds of tens of cell layers. In such a case, the temperature distribution and heat release (thermal conductivity) are different between the center of the multi-layered electrode and the vicinity of the outermost layer. This is because changing the arrangement (patterning) of the film may be optimal for relaxation of stress and thermal stress. The present invention is extremely excellent in that any patterning can be easily performed by forming a positive electrode layer, a negative electrode layer, and further an ion conductive layer using an inkjet method described later. In particular, the planar shape and size of the electrode layer on the printing screen of the computer software (printing software) connected to the inkjet printer, the composition, the material composition, the arrangement, etc. may be changed. In addition, when changing the composition or material of the component, if necessary, according to the change of the color (color) display on the print screen, if necessary, the ink of the ink jet printer (the ink in this specification is the positive electrode layer). , A negative electrode layer, and further, a raw material slurry obtained by adjusting the viscosity of the raw material used for forming the ion conductive layer with an appropriate solvent as necessary. Is called positive electrode ink, negative electrode layer forming material is called negative electrode ink, and ion conductive layer forming material is called electrolyte ink. (Refer to the examples described later.) The cartridge can be replaced and the design change can be handled very easily. be able to.

上記微小セルの長さ(図1のX−Y軸平面における微小セルの長さL)及び微小セル間の間隔(図1のX−Y軸平面における微小セルの間の間隔D)に関しても、応力および/または熱応力を緩和するように配置可能であれば特に制限されるべきものではない。例えば、各微小セルの材質等や厚さ等によっても異なるほか、微小セルが円形状や不定形形状では間隔は一定でなく、複数の異なる平面形状の微小セルをランダムに配置するような場合には、微小セルの長さは各平面形状ごとに、また間隔も各微小セル間ごとに異なるため、一義的に決定されるべきものではない。 Regarding the length of the micro cell (the length L 1 of the micro cell in the XY axis plane of FIG. 1) and the interval between the micro cells (the interval D 1 between the micro cells in the XY axis plane of FIG. 1 ). However, there is no particular limitation as long as it can be arranged so as to relieve stress and / or thermal stress. For example, it differs depending on the material, thickness, etc. of each micro cell, and when the micro cell is circular or irregular shape, the interval is not constant, and a plurality of micro cells having different planar shapes are randomly arranged. However, since the length of the micro cell is different for each planar shape and the interval is different for each micro cell, it should not be determined uniquely.

上記微小セルは、応力および/または熱応力を緩和することができるのであればよく、例えば、基体上に各微小セルが上記間隔を隔てることなく連続して配置されていてもよいし、各微小セルが連続することなく間隔を隔てて複数配置されていてもよいし(図1、4、6、9〜11参照のこと)、連続して配置された部分と間隔を隔てて配置された部分とが混在していてもよいなど、特に制限されるものではない。連続して配置された部分と間隔を隔てて配置された部分とが混在する例としては、2つの隣接する微小セルが連続して配置され、それらのセル集合体同士が間隔を隔てて配置された例が挙げられる(図8参照のこと)。また、図8や図9の配置は、特に間隔を設けなくても抵抗値や容量等が異なる微小セルを間隔を隔てることなく連続して配置しても各実施態様例の効果に加え、応力および/または熱応力の緩和は可能であることから、基体上に各微小セルが間隔(上記間隔D)を隔てることなく連続して配置されていてもよいとしたものである。ただし、図3に示すような曲率を有する面への設置が求められるような場合には、各微小セルが間隔を隔てて複数配置された電極を用いるものが望ましいといえる。一方、体積容量の大きな電池が要求されるような場合には、微小セルを間隔を隔てることなく連続して配置した電極を用いる方が、空隙部分が無い分だけ体積容量を大きくできる点で望ましいと言える。   The microcells only need to be able to relieve stress and / or thermal stress. For example, the microcells may be continuously arranged on the substrate without being spaced apart from each other. A plurality of cells may be arranged at intervals without being continuous (see FIGS. 1, 4, 6, 9 to 11), or a portion arranged at intervals from a portion arranged continuously. And may be mixed, and is not particularly limited. As an example in which a portion arranged continuously and a portion arranged at an interval are mixed, two adjacent minute cells are arranged continuously, and their cell aggregates are arranged at an interval. An example is given (see FIG. 8). In addition to the effects of the embodiments, the arrangements of FIGS. 8 and 9 can be applied in addition to the effects of the embodiments, even if minute cells having different resistance values, capacities, etc. are arranged consecutively without any interval even if no interval is provided. In addition, since the thermal stress can be relaxed, the respective microcells may be continuously arranged on the substrate without being spaced apart (the distance D). However, in the case where installation on a surface having a curvature as shown in FIG. 3 is required, it can be said that it is desirable to use an electrode in which a plurality of minute cells are arranged at intervals. On the other hand, when a battery with a large volumetric capacity is required, it is preferable to use electrodes in which microcells are continuously arranged without any gap, because the volumetric capacity can be increased by the absence of voids. It can be said.

また、本発明では、対向する正極層と負極層、さらにはこの間に挟まれるイオン伝導層の微小セルの二次元面の配置は、重なる(同じになる)ようにしてもよいし(図2、5、7)、ずらす(異なる)ようにしてもよい。電池反応の効率化の観点からは前者である。   In the present invention, the arrangement of the two-dimensional surfaces of the microcells of the positive electrode layer and the negative electrode layer facing each other and the ion conductive layer sandwiched therebetween may be overlapped (same) (FIG. 2, 5, 7), may be shifted (different). This is the former from the viewpoint of improving the efficiency of the battery reaction.

また、本発明の二次電池用電極では、前記微小セル間の間隙に、熱伝導層を配置するものであってもよい。言い換えれば、前記微小セル間の間隙に、熱伝導度の良い材料を配置することにより、温度変化を緩和するようにしてもよい。これにより、微小セル間の間隙の熱伝導率の大きい材料を通じて速やかに熱を逃がす(移動する)構造とすることができる。温度変化を緩和することができる。なお、該熱伝導層は微小セル間の間隙の全部に配置されていなくてもよい、間隙の一部に配置されていてもよい。該熱伝導層を構成する熱伝導率の大きい材料(熱伝導度の良い材料)とは、電子伝導性のないシリコン材料などが挙げられるほか、電極層を構成する電極層形成材料の組成比率を変更したものであってもよい。すなわち、新たな材料を準備しなくともよく、組成比率を変えるだけでよいため、材料部品点数が軽減できる。また、インクジェット工法で微小セルを形成する場合には、各組成成分ごとのインクを用意し、各微小セルや熱伝導層によって該印刷に用いるインクの組み合わせを変えるだけでも十分に対応できる点で優れている。   Moreover, in the electrode for secondary batteries of this invention, you may arrange | position a heat conductive layer in the gap | interval between the said microcells. In other words, a temperature change may be alleviated by disposing a material having good thermal conductivity in the gap between the microcells. Accordingly, a structure in which heat is quickly released (moved) through a material having a high thermal conductivity in the gap between the microcells can be obtained. Temperature change can be alleviated. In addition, this heat conductive layer does not need to be arrange | positioned in all the gap | intervals between microcells, and may be arrange | positioned in a part of gap | interval. The material having a high thermal conductivity (material having a good thermal conductivity) constituting the heat conductive layer includes a silicon material having no electron conductivity, and the composition ratio of the electrode layer forming material constituting the electrode layer. It may be changed. That is, since it is not necessary to prepare a new material and only the composition ratio is changed, the number of material parts can be reduced. In addition, when forming microcells by the ink jet method, it is excellent in that it is possible to respond sufficiently even by preparing inks for each composition component and changing the combination of inks used for printing by each microcell or heat conductive layer. ing.

また、本発明の二次電池用電極では、電極層を構成する電極材料の種類および/または組成比率を変えて基体上に配置されているものであってもよい。この場合の電極層は、細かく区分されて微小セル化されている場合も、そうでない場合も含む。これは、例えば、間隙を設けずに中央部から外周部に向けて抵抗値や容量等を変えても温度分布等の均一化(応力緩和)を図れる場合があるためである。   Moreover, in the electrode for secondary batteries of this invention, the kind and / or composition ratio of the electrode material which comprise an electrode layer may be changed, and you may arrange | position on a base | substrate. The electrode layer in this case includes a case where the electrode layer is finely divided into microcells and a case where it is not. This is because, for example, even if the resistance value, the capacitance, or the like is changed from the central portion toward the outer peripheral portion without providing a gap, the temperature distribution or the like can be made uniform (stress relaxation) in some cases.

上記電極材料の組成や種類を変える対象としては、特に制限されるものではなく、例えば、活物質および/または導電助などが挙げられるが、これらに何ら制限されるべきものではない。   The target for changing the composition and type of the electrode material is not particularly limited, and examples thereof include an active material and / or conductive aid, but should not be limited to these.

上記基体上への配置(パターン)としては、面方向(X−Y軸面=厚さ方向に垂直な方向)での二次元ないし1次元配置であってもよいし、さらに基体上に多層化して3次元的に組成や種類の配置(パターン)を変えて積層するような場合、厚さ方向のみの配置を変更する場合も含むなど、特に配置(パターン)の仕方は特に制限されるものではない(後述する図10、11等を参照のこと)。   The arrangement (pattern) on the substrate may be a two-dimensional or one-dimensional arrangement in the plane direction (XY axis plane = direction perpendicular to the thickness direction), or may be multilayered on the substrate. In particular, the method of arrangement (pattern) is not particularly limited, such as when changing the arrangement (pattern) of the composition and type three-dimensionally, including the case of changing the arrangement only in the thickness direction. None (see FIGS. 10, 11 etc. described later).

また、本発明の二次電池用電極では、上記電極層を細かく区分して形成された微小セルの抵抗値が基体上の中央部から外周部に向けて変化するように、各微小セルを配置していることを特徴とするものであってもよい。言い換えれば、細分化された抵抗値の異なる微小セルを2次元的あるいは1次元的に傾斜的に配置することで、温度分布の均一化を図り、かつ温度変化による熱応力を緩和することを特徴とするものであってもよい。これにより、上述した作用効果において、特に温度分布均一化による長寿命化が図れる。   Further, in the secondary battery electrode of the present invention, each micro cell is arranged so that the resistance value of the micro cell formed by finely dividing the electrode layer changes from the central part to the outer peripheral part on the substrate. It may be characterized by that. In other words, the minute cells with different resistance values are arranged two-dimensionally or one-dimensionally in an inclined manner so that the temperature distribution is made uniform and the thermal stress due to the temperature change is alleviated. It may be. As a result, in the above-described operation and effect, it is possible to extend the life by making the temperature distribution uniform.

上記微小セル抵抗値としては、段階的に変化させてもよいし、連続的・傾斜的に変化させてもよい(いわば、傾斜機能材料)。   The micro cell resistance value may be changed in a stepwise manner, or may be changed continuously or in a gradient (so to say, a functionally gradient material).

微小セル抵抗値の変化のさせ方としては、応力および/または熱応力を緩和するように変化させることができるものであればよく、例えば、微小セルの抵抗値が中央部から外周部に向けて2次元的または1次元的に、段階的または連続的・傾斜的に低下するように変化させて配置すればよいが、かかる配置構成に何ら制限されるものではない。   The micro cell resistance value may be changed as long as it can be changed so as to relieve stress and / or thermal stress. For example, the resistance value of the micro cell is changed from the central portion toward the outer peripheral portion. The arrangement may be changed so as to be lowered in a two-dimensional or one-dimensional manner, stepwise, continuously, or in an inclined manner, but the arrangement is not limited at all.

上記本発明の二次電池用電極を用いた電池では、電池に熱交換器を外設してもよい。これにより、充放電中に電極内部で発生する熱を効率よく取り出して冷却し、電池内部での過熱を防止する。さらに寒冷地などでは車両のスタート時などエンジンなどで発生する排熱を利用して電池の動作温度域まで急速加熱するのにも利用できる。ここでいう熱交換器としては、例えば、塩化カルシウム、硫酸カルシウムなどの無機潜線熱蓄熱材やパラフィン系潜線熱蓄熱材、ヒートパイプなどが例示できる。ここでは、該熱交換器を電極の構成部材の一部として規定したが、電池または組電池の構成部材の1部としてもよいことはいうまでもない。   In the battery using the secondary battery electrode of the present invention, a heat exchanger may be provided outside the battery. Thereby, the heat generated inside the electrode during charging and discharging is efficiently taken out and cooled, and overheating inside the battery is prevented. Furthermore, in cold districts, it can be used for rapid heating to the operating temperature range of the battery using exhaust heat generated by the engine etc. at the start of the vehicle. Examples of the heat exchanger here include inorganic latent heat storage materials such as calcium chloride and calcium sulfate, paraffin-based latent heat storage materials, heat pipes, and the like. Here, the heat exchanger is defined as a part of the constituent member of the electrode, but needless to say, it may be a part of the constituent member of the battery or the assembled battery.

また、本発明の二次電池用電極では、容量および/または内部抵抗の異なる電極材料または微小セルが、基体上にいずれも適当に、好ましくは略均等に、より好ましくは均等に分散するように配置されていてもよい。すなわち、容量および/または内部抵抗の異なる電極材料または微小セルのうち、同じ種類の微小セル同士が局在化して配置されることがないように適度に、好ましくは略均等に、より好ましくは均等に分散されて配置していてもよいといえる。言い換えれば、(交互に)抵抗値が異なる微小セルを配置することで、電流の分散を図り、かつ温度変化による熱応力を緩和するようにしてもよいといえる。これにより、電流が局所的に流れるのを緩和し、電流均一化、温度分布均一化を達成でき、温度上昇を招くのを防止し、応力/熱応力の緩和を図ることができる。従来のように均一な内部抵抗の場合、局所的に電流が流れる箇所があると、当該箇所が発熱する。発熱すると当該箇所の内部抵抗が低下する。内部抵抗が低下すると当該箇所に電流が流れ易くなり、ますます電流が増大し、呼応して発熱量が急激に増大するため、当該箇所の電極層が熱溶融するなどにより短絡するなどの異常を招くことになる。本発明では、電極層内に意図的に容量ないし内部抵抗の低い領域を分散さえて作りこんでおくことで、予期しない連鎖的な発熱によるトラブルを解消できる。   In the secondary battery electrode of the present invention, electrode materials or microcells having different capacities and / or internal resistances are appropriately, preferably substantially evenly, more preferably evenly distributed on the substrate. It may be arranged. That is, among electrode materials or microcells having different capacities and / or internal resistances, moderately, preferably approximately evenly, more preferably equally, so that microcells of the same type are not localized and arranged. It can be said that they may be distributed and arranged. In other words, it can be said that by arranging minute cells having different resistance values (alternately), the current can be dispersed and the thermal stress due to the temperature change can be alleviated. As a result, the local flow of current can be relaxed, current uniformity and temperature distribution uniformity can be achieved, temperature rise can be prevented, and stress / thermal stress can be relaxed. In the case of a uniform internal resistance as in the prior art, if there is a part where current flows locally, the part generates heat. When heat is generated, the internal resistance of the part decreases. When the internal resistance decreases, the current easily flows to the relevant location, and the current further increases. In response, the amount of heat generation increases rapidly, so abnormalities such as short-circuiting due to heat melting of the electrode layer at the relevant location can occur. Will be invited. In the present invention, the problem due to unexpected chain heat generation can be solved by intentionally creating a region having a low capacitance or low internal resistance in the electrode layer.

上記容量および/または内部抵抗の異なる電極材料または微小セルを配置する仕方としては、電極材料や微小セルの組成や種類を変えることで達成可能であり、本発明(同一発明)を多面的に記載したものといえる。   The method of arranging electrode materials or microcells having different capacities and / or internal resistances can be achieved by changing the composition and type of the electrode materials and microcells, and the present invention (same invention) is described in a multifaceted manner. It can be said that.

ここで、容量や内部抵抗等の異なる数としては、2種またはそれ以上であればよく、特に制限されるものではない。特にインクジェット工法では、3種類のインクを用意して、これを任意に組み合わせることで数百から数千種類の組み合わせが可能であり、設計通りの容量や内部抵抗が異なる数に十分に対応可能であるため、特に上限に関しては制限されるものではない。   Here, the number of different capacities and internal resistances may be two or more and is not particularly limited. In particular, in the inkjet method, three types of ink are prepared, and any combination of these can be combined to make hundreds to thousands of types. Therefore, the upper limit is not particularly limited.

配置(パターン;1次元〜3次元配置)としては、電流の分散を図り、かつ温度変化による熱応力を緩和することができるものであれば特に制限されるものではなく、同一種類の微小セル同士が基板上に局在化しないように略均等に分散していればよい。2種の例では、例えば、内部抵抗の異なる電極材料または微小セルを二次元状に交互に配置した構造、図8に示すようないわば海島構造(種類の異なる一方の電極材料または微小セルが他方の電極材料または微小セルで囲まれた状態に配置した構造)、種類の異なる電極材料または微小セルが、二次元状に相互にまばらに、いわば千鳥模様に配置した構造などが例示できる。   The arrangement (pattern; one-dimensional to three-dimensional arrangement) is not particularly limited as long as it can disperse current and can alleviate thermal stress due to temperature change. May be distributed substantially evenly so as not to be localized on the substrate. In two types of examples, for example, a structure in which electrode materials or microcells having different internal resistances are alternately arranged two-dimensionally, a so-called sea-island structure as shown in FIG. And a structure in which electrode materials or microcells of different types are sparsely arranged in a two-dimensional manner, in other words, a staggered pattern.

また、本発明の二次電池用電では、前記電極層が、インクジェット工法によるパターン電極塗布により形成されてなることが望ましい。また、前記インクジェット工法により、電極層を構成する導電性材料比率を連続的・傾斜的に変えることが望ましい。さらに前記電極層の厚さが、1〜10μmの範囲であること画望ましい。   In the secondary battery power supply of the present invention, it is desirable that the electrode layer is formed by applying a pattern electrode by an ink jet method. Further, it is desirable that the ratio of the conductive material constituting the electrode layer is changed continuously or in an inclined manner by the ink jet method. Further, it is desirable that the thickness of the electrode layer is in the range of 1 to 10 μm.

上記インクジェット工法によるパターン電極塗布では、特に従来塗布技術では達成困難であった微小セル化、材料混合比でセル特性制御が可能、特に導電性材料比率を連続的・傾斜的に変えることが可能。高出力(30kw)で高電圧・大電流(100A×300V)を必要とする車両用電池の大幅な薄型軽量化が図れる。   In the pattern electrode coating by the inkjet method, cell characteristics can be controlled by the micro-cell size and the material mixing ratio, which are difficult to achieve especially by the conventional coating technique, and the ratio of the conductive material can be changed continuously and in an inclined manner. A vehicle battery that requires high output (30 kW), high voltage and large current (100 A × 300 V) can be significantly reduced in thickness and weight.

以下に本発明の二次電池用電極の具体的な実施形態につき図面を用いて説明する。   Hereinafter, specific embodiments of the electrode for a secondary battery of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1の実施形態;矩形形状の微小セルを2次元にタイル状に設置した構成例
図1は、本発明の二次電池用電極の具体的な実施態様として、基体上に微小セルを複数配置した構成例であって、電極形成時の応力および/または温度変化による熱応力を緩和することのできる微小セルの2次元タイル状の配置を模式的に表わした平面概略図である。図2は、図1の二次電池用電極を用いて構成した二次電池の一部の電極積層構造の様子を模式的に表わした側面概略図である。図3は、図2の二次電池を曲率を有する面に密着させて設置すべく、電池を曲げて設置させる様子を模式的に表わした解説図である。
First Embodiment: Example of Configuration in which Rectangular Microcells are Two-dimensionally Tiled FIG. 1 shows a plurality of microcells arranged on a substrate as a specific embodiment of the secondary battery electrode of the present invention. 2 is a schematic plan view schematically showing a two-dimensional tile-like arrangement of microcells that can relieve stress during electrode formation and / or thermal stress due to temperature changes. FIG. 2 is a schematic side view schematically showing the state of a part of the electrode laminated structure of the secondary battery configured using the secondary battery electrode of FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing how the battery is bent and installed so that the secondary battery of FIG. 2 is placed in close contact with the surface having the curvature.

図1、2に示す二次電池用電極10は、基体として2次元面の集電層(金属;厚さ5μm)11を用い、該集電層11の片面上に、正極層としてX軸、Y軸方向に矩形(正方形)形状の正極用の微小セル(厚さ5μm)12を配置し、同様に負極層として、該集電層11の他方の面上にX軸、Y軸方向に矩形形状の負極用の微小セル(厚さ5μm)13を配置してなるバイポーラ電極である。そして、図2に示す二次電池20の電極積層構造は、上記バイポーラ電極10上の正極用の微小セル12および/または負極用の微小セル13上に、同様にX軸、Y軸方向に矩形形状のイオン伝導用の微小セル14(厚さ5μm)を配置したイオン導電層が形成されてなる構造体がZ軸方向に複数積層された構造である。   The electrode 10 for a secondary battery shown in FIGS. 1 and 2 uses a two-dimensional current collecting layer (metal; thickness 5 μm) 11 as a substrate, and an X axis as a positive electrode layer on one surface of the current collecting layer 11. A rectangular (square) -shaped positive cell 12 (thickness: 5 μm) 12 is arranged in the Y-axis direction, and is similarly formed as a negative electrode layer on the other surface of the current collecting layer 11 in the X-axis and Y-axis directions. This is a bipolar electrode in which micro cells (thickness: 5 μm) 13 for a negative electrode having a shape are arranged. The electrode laminated structure of the secondary battery 20 shown in FIG. 2 is similarly rectangular on the positive electrode microcell 12 and / or the negative electrode microcell 13 on the bipolar electrode 10 in the X-axis and Y-axis directions. In this structure, a plurality of structures each formed by forming an ion conductive layer in which fine cells 14 (thickness: 5 μm) for ion conduction having a shape are formed are stacked in the Z-axis direction.

さらに、微小セル12(微小セル13及び14も同様)の設置において、隣接する微小セル12間に、該微小セル長さLの10%分の間隔Dを空けた。これを集電層11のX軸、Y軸の両方向に施したものである。言い換えれば、全て同一の正方形形状の微小セルが、基体のX−Y軸で形成される矩形表面上に配置されており、該微小セルを配置するにあたり、X軸及びY軸の両方向にそれぞれ等間隔でいわば桝目状に配置されているものともいえる。本実施態様例では、微小セル長さL=10mm、微小セル間の空隙間隔D=1mmとする配置(パターン)構成としてものである。本実施形態例では、本発明の作用効果を奏する1例を示したにすぎず、微小セル12〜14の平面形状、長さL、間隔D等は、これらに何ら制限されるべきものではない。特に電極10間に挟まれるイオン伝導層は、図2に示すような微小セル化して配置してもよいし、既存の電解質膜やセパレータに電解質を含浸させた連続体を用いても良いことは言うまでもない。 Moreover, at the installation of the micro cell 12 (also micro cells 13 and 14), between the micro cell 12 adjacent, spaced D 1 of the fine small cells 10% of the length L 1. This is performed in both the X-axis and Y-axis directions of the current collecting layer 11. In other words, all the same square-shaped microcells are arranged on the rectangular surface formed by the XY axes of the substrate, and the microcells are arranged in both the X-axis and Y-axis directions respectively. In other words, it can be said that they are arranged in a grid pattern. In this embodiment, the arrangement (pattern) configuration is such that the micro cell length L 1 = 10 mm and the gap distance D 1 between micro cells is 1 mm. In the present embodiment example, only one example of the effects of the present invention is shown, and the planar shape, length L 1 , interval D 1, etc. of the microcells 12 to 14 should be limited to these. is not. In particular, the ion conductive layer sandwiched between the electrodes 10 may be arranged in the form of microcells as shown in FIG. 2, or a continuous body in which an electrolyte is impregnated in an existing electrolyte membrane or separator may be used. Needless to say.

本実施形態例に示すように電極を矩形形状の微小セルを2次元にタイル状に設置した構成とすることで、低温から高温まで幅広く電池温度が変化しても、集電層、正極層、負極層、イオン伝導層の熱膨張係数が異なる際にも、電極横方向(X軸、Y軸面方向)の熱歪を解消し、従来のコータ塗布法を用いて、集電層上に数十mm以上の厚さで均一に電極層を構成した場合と比較して、大幅に電極でのクラック等、または集電層の歪み発生を防ぐことができる。さらに、図3を用いて既に説明したように、基体上に間隔を空けて微小セルを設置することで、電極全体がフレキシブルとなり、X軸またはY軸に対して曲げることができる。このため、ある方向に曲率を有する面33であっても、本電極を用いた二次電池31を曲げることで、曲率を有する面33に沿って設置することができる。なお、図3の二次電池では、電極だけでなく、電池外装材もフレキシブルとなるように、金属製シート材料よりも既存の多層化したラミネートシートを用いるのが望ましい。   As shown in the present embodiment, the electrode is configured by arranging rectangular micro cells in a two-dimensional tile shape, so that even if the battery temperature varies widely from low temperature to high temperature, the current collecting layer, the positive electrode layer, Even when the thermal expansion coefficients of the negative electrode layer and the ion conductive layer are different, the thermal strain in the lateral direction of the electrode (X-axis and Y-axis surface direction) is eliminated, and several layers are applied on the current collecting layer using a conventional coater coating method. Compared with the case where the electrode layer is uniformly formed with a thickness of 10 mm or more, it is possible to greatly prevent the occurrence of cracks in the electrode or the distortion of the current collecting layer. Further, as already described with reference to FIG. 3, the microelectrodes are placed on the substrate with a space therebetween, whereby the entire electrode becomes flexible and can be bent with respect to the X axis or the Y axis. For this reason, even if it is the surface 33 which has a curvature in a certain direction, it can install along the surface 33 which has a curvature by bending the secondary battery 31 using this electrode. In the secondary battery of FIG. 3, it is desirable to use an existing multilayered laminate sheet rather than a metal sheet material so that not only the electrode but also the battery exterior material is flexible.

第2実施形態;矩形形状の微小セルを2次元にタイル状に設置した他の構成例
図4は、本発明の二次電池用電極の具体的な実施態様として、基体上に微小セルを複数配置した構成例であって、電極形成時の応力および/または温度変化による熱応力を緩和することのできる微小セルの2次元タイル状の別の配置を模式的に表わした平面概略図である。図5は、図4の二次電池用電極を用いて構成した二次電池の一部の電極積層構造の様子を模式的に表わした側面概略図である。
Second Embodiment: Other Configuration Example in which Rectangular Microcells are Two-dimensionally Tile-Installed FIG. 4 shows a plurality of microcells on a substrate as a specific embodiment of the secondary battery electrode of the present invention. FIG. 5 is a schematic plan view schematically showing another two-dimensional tile-like arrangement of microcells that can relieve stress at the time of electrode formation and / or thermal stress due to temperature changes, which is an example of the arrangement. FIG. 5 is a schematic side view schematically showing the state of a part of the electrode laminated structure of the secondary battery configured using the secondary battery electrode of FIG.

図4、5に示す二次電池用電極40は、基体として2次元面の集電層(金属;厚さ5μm)41を用い、該集電層41の片面上に、正極層として、Y軸方向に矩形(正方形)形状の正極用の微小セル(厚さ5μm)42を配置するにあたり、交互にずらして設置し、同様に該集電層41の他方の面上に、負極層として、Y軸方向に矩形形状の負極用の微小セル(厚さ5μm)43を配置するにあたり、交互にずらして設置してなるバイポーラ電極である。そして、図5に示す二次電池50の電極積層構造は、上記バイポーラ電極40上の正極用の微小セル42および/または負極用の微小セル43上に、同様に、Y軸方向に矩形形状のイオン伝導用の微小セル44(厚さ5μm)を配置するにあたり、交互にずらして設置したイオン導電層が形成されてなる構造体がZ軸方向に複数積層された構造である。   The secondary battery electrode 40 shown in FIGS. 4 and 5 uses a two-dimensional current collecting layer (metal; thickness 5 μm) 41 as a base, and a Y-axis as a positive electrode layer on one surface of the current collecting layer 41. When arranging the rectangular positive electrode microcells (thickness 5 μm) 42 in the direction, they are alternately shifted and arranged on the other surface of the current collecting layer 41 as a negative electrode layer. This is a bipolar electrode formed by alternately shifting the rectangular negative cell for negative electrode (thickness 5 μm) 43 in the axial direction. The electrode laminated structure of the secondary battery 50 shown in FIG. 5 is similarly rectangular on the positive electrode microcell 42 and / or the negative electrode microcell 43 on the bipolar electrode 40 in the Y-axis direction. In disposing the ion conduction microcells 44 (thickness: 5 μm), a plurality of structures in which ion conductive layers arranged alternately are formed are stacked in the Z-axis direction.

さらに、微小セル42(微小セル43及び44も同様)の設置において、隣接する微小セル42間に、該微小セル長さLの10%分の間隔Dを空けた。さらに、隣接する微小セル列は、電極ずらし量C=微小セル長さL×1.1÷2だけ、交互にずらした配置構成としたものである。言い換えれば、同一の正方形形状の微小セルが、基体のX−Y軸で形成される矩形表面上に配置されており、該微小セルを配置するにあたり、X軸及びY軸の両方向にそれぞれ等間隔で、かつ隣接するX軸またはY軸の微小セル列ごとに、その位置を一定量づつ変えて(ずらして)配置されているともいえる。本実施態様例では、微小セル長さL=5mm、微小セル間の空隙間隔D=0.5mm、電極ずらし量C=2.27mmとする配置(パターン)構成としたものである。尚、本実施形態例でも、本発明の作用効果を奏する1例を示したにすぎず、微小セル42〜44の平面形状、長さL、間隔D、電極ずらし量C等は、これらに何ら制限されるべきものではない。特に電極40間に挟まれるイオン伝導層は、図5に示すような微小セル化して配置してもよいし、既存の電解質膜やセパレータに電解質を含浸させた連続体を用いても良いことは言うまでもない。 Moreover, at the installation of the micro cell 42 (as well as micro-cells 43 and 44), between the micro cell 42 adjacent, spaced D 2 10% of the fine small cell length L 2. Further, the adjacent micro cell rows are arranged so as to be alternately shifted by the electrode shift amount C = the micro cell length L 2 × 1.1 ÷ 2. In other words, the same square-shaped microcells are arranged on the rectangular surface formed by the XY axes of the substrate, and the microcells are arranged at equal intervals in both the X-axis and Y-axis directions. In addition, it can be said that the positions of the adjacent X-axis or Y-axis minute cell rows are changed (shifted) by a certain amount. In this embodiment, the arrangement (pattern) configuration is such that the micro cell length L 2 = 5 mm, the gap distance D 2 between micro cells = 0.5 mm, and the electrode shift amount C = 2.27 mm. In the present embodiment, only one example that exhibits the effects of the present invention is shown, and the planar shape, length L 2 , distance D 2 , electrode shift amount C, etc. of the microcells 42 to 44 are as follows. It should not be limited to any. In particular, the ion conductive layer sandwiched between the electrodes 40 may be arranged in the form of microcells as shown in FIG. 5, or a continuous body in which an electrolyte is impregnated in an existing electrolyte membrane or separator may be used. Needless to say.

本実施形態例に示すように電極を矩形形状の微小セルを2次元にタイル状に設置した構成とすることで、上記実施形態例1と同様に、電極層が細かく区分されていることで、低温から高温まで幅広く電池温度が変化し、集電層、正極層、負極層、イオン伝導層の熱膨張係数が異なる際にも、電極横方向(X軸、Y軸面方向)の熱歪を解消でき、電極でのクラック等、または集電層の歪み発生を防ぐことができる。また、Y軸方向の折れ曲がりに対して、集電層部分での座屈が(微小セルが交互に組まれることで)、より起き難い構成とすることができる。   As shown in the present embodiment, the electrode is configured by arranging rectangular micro cells in a two-dimensional tile shape, so that the electrode layer is finely divided as in the first embodiment. Even when the battery temperature varies widely from low temperature to high temperature, and the thermal expansion coefficients of the current collection layer, positive electrode layer, negative electrode layer, and ion conduction layer are different, thermal strain in the lateral direction of the electrode (X-axis, Y-axis surface direction) It can be eliminated, and cracks in the electrodes and the like, or generation of distortion in the current collecting layer can be prevented. Moreover, it can be set as the structure which does not occur easily by buckling in a current collection layer part (by forming a micro cell alternately) with respect to the bending of a Y-axis direction.

第3実施形態;矩形形状の微小セルを2次元にタイル状に設置した他の構成例
図6は、本発明の二次電池用電極の具体的な実施態様として、基体上に微小セルを複数配置した構成例であって、電極形成時の応力および/または温度変化による熱応力を緩和することのできる微小セルの2次元タイル状の更に別の配置を模式的に表わした平面概略図である。図6は、図5の二次電池用電極を用いて構成した二次電池の一部の電極積層構造の様子を模式的に表わした側面概略図である。
Third Embodiment: Another Configuration Example in which Rectangular Microcells are Two-Dimensionally Tile-Installed FIG. 6 shows a plurality of microcells on a substrate as a specific embodiment of the secondary battery electrode of the present invention. FIG. 5 is a schematic plan view schematically showing still another arrangement of two-dimensional tiles of microcells that can relieve stress at the time of electrode formation and / or thermal stress due to temperature changes, which is an example of the arrangement. . FIG. 6 is a schematic side view schematically showing the state of a part of the electrode laminated structure of the secondary battery configured using the secondary battery electrode of FIG.

図6、7に示す二次電池用電極60は、基体として2次元面の集電層(金属;厚さ5μm)61を用い、該集電層61の片面上に、正極層として、Y軸方向に矩形(正方形)形状の正極用の微小セル(厚さ5μm)62を配置するにあたり、X軸、Y軸共に交互にずらして設置し、同様に該集電層61の他方の面上に、負極層として、Y軸方向に矩形形状の負極用の微小セル(厚さ5μm)63を配置するにあたり、X軸、Y軸共に交互にずらして設置してなるバイポーラ電極である。そして、図7に示す二次電池70の電極積層構造は、上記バイポーラ電極60上の正極用の微小セル62および/または負極用の微小セル63上に、同様に、Y軸方向に矩形形状のイオン伝導用の微小セル64(厚さ5μm)を配置するにあたり、X軸、Y軸共に交互にずらして設置したイオン導電層が形成されてなる構造体がZ軸方向に複数積層された構造である。   The secondary battery electrode 60 shown in FIGS. 6 and 7 uses a two-dimensional current collecting layer (metal; thickness 5 μm) 61 as a base, and a Y-axis as a positive electrode layer on one surface of the current collecting layer 61. When arranging the rectangular positive cell 62 (thickness 5 μm) 62 in the direction, the X-axis and the Y-axis are alternately shifted, and similarly on the other surface of the current collecting layer 61 The bipolar electrode is formed by alternately shifting the X axis and the Y axis when the rectangular negative cell (thickness 5 μm) 63 having a rectangular shape is arranged in the Y axis direction as the negative electrode layer. The electrode laminated structure of the secondary battery 70 shown in FIG. 7 is similarly rectangular on the positive electrode microcell 62 and / or the negative electrode microcell 63 on the bipolar electrode 60 in the Y-axis direction. In arranging the ion conduction microcell 64 (thickness: 5 μm), a structure in which a plurality of structures in which an ion conductive layer is formed by alternately shifting the X axis and the Y axis is stacked in the Z axis direction. is there.

さらに、微小セル62(微小セル63及び64も同様)の設置において、隣接する微小セル62間に、該微小セル長さLの10%分の間隔Dを空けた。さらに、隣接する微小セル列は、電極ずらし量F=微小セル長さL×1.1÷2だけ、交互にずらした配置構成としたものである。言い換えれば、同一の矩形形状の微小セルが、基体のX−Y軸で形成される矩形表面上に配置されており、該微小セルを配置するにあたり、微小セル列がX軸ないしY軸から所定の角度(45°)ずらして配置され、隣接する微小セル列ごとに微小セルの長手方向を所定の角度(90°)づつ交互に変えて(ずらして)等間隔に配置されているともいえる。本実施態様例では、微小セル縦長さL=8mm、微小セル横長さS=4mm、縦微小セル間の空隙間隔D=0.8mm、縦微小セル間の空隙間隔E=0.4mm、電極ずらし量F=4.4mmとする配置(パターン)構成としたものである。尚、本実施形態例でも、本発明の作用効果を奏する1例を示したにすぎず、微小セル62〜64の平面形状、長さL、S、間隔D、E、電極ずらし量F等は、これらに何ら制限されるべきものではない。特に電極60間に挟まれるイオン伝導層は、図7に示すような微小セル化して配置してもよいし、既存の電解質膜やセパレータに電解質を含浸させた連続体を用いても良いことは言うまでもない。 Further, in the installation of the micro cell 62 (the same applies to the micro cells 63 and 64), an interval D 3 corresponding to 10% of the micro cell length L 3 is provided between the adjacent micro cells 62. Further, the adjacent micro cell rows have an arrangement configuration in which the electrode shift amount F = the micro cell length L 3 × 1.1 ÷ 2 is alternately shifted. In other words, minute cells having the same rectangular shape are arranged on the rectangular surface formed by the XY axes of the substrate, and when arranging the minute cells, the minute cell rows are predetermined from the X axis or the Y axis. It can be said that the micro cells are arranged at equal intervals by alternately changing (shifting) the longitudinal direction of the micro cells by a predetermined angle (90 °) for each adjacent micro cell row. In the present embodiment example, the minute cell vertical length L 3 = 8 mm, the minute cell lateral length S 3 = 4 mm, the gap distance D 3 between the vertical minute cells D = 0.8 mm, and the gap distance E 3 = 0. The arrangement (pattern) configuration is 4 mm and the electrode shift amount F is 4.4 mm. In the present embodiment, only one example of the effects of the present invention is shown, and the planar shape, lengths L 3 , S 3 , distances D 3 , E 3 , and electrode shift of the microcells 62 to 64 are shown. The amount F and the like should not be limited to these. In particular, the ion conductive layer sandwiched between the electrodes 60 may be arranged in the form of microcells as shown in FIG. 7, or a continuous body in which an electrolyte is impregnated in an existing electrolyte membrane or separator may be used. Needless to say.

本実施形態例に示すように電極を矩形形状の微小セルを2次元にタイル状に設置した構成とすることで、上記実施形態例1と同様に、電極層が細かく区分されていることで、低温から高温まで幅広く電池温度が変化し、集電層、正極層、負極層、イオン伝導層の熱膨張係数が異なる際にも、電極横方向(X軸、Y軸面方向)の熱歪を解消でき、電極でのクラック等、または集電層の歪み発生を防ぐことができる。また、X軸、Y軸方向の折れ曲がりに対して、集電層部分での座屈が(微小セルが交互に組まれることで)、より起き難い構成とすることができる。   As shown in the present embodiment, the electrode is configured by arranging rectangular micro cells in a two-dimensional tile shape, so that the electrode layer is finely divided as in the first embodiment. Even when the battery temperature varies widely from low temperature to high temperature, and the thermal expansion coefficients of the current collection layer, positive electrode layer, negative electrode layer, and ion conduction layer are different, thermal strain in the lateral direction of the electrode (X-axis, Y-axis surface direction) It can be eliminated, and cracks in the electrodes and the like, or generation of distortion in the current collecting layer can be prevented. Moreover, it can be set as the structure which does not occur more easily by buckling in a current collection layer part (because a minute cell is assembled | attached alternately) with respect to the bending of an X-axis and a Y-axis direction.

第4実施形態;三角形または菱形形状の微小セルを2次元にタイル状に設置した他の構成例
図8は、本発明の二次電池用電極の具体的な実施態様として、基体上に微小セルを複数配置した構成例であって、電極形成時の応力および/または温度変化による熱応力を緩和することのできる微小セルの2次元タイル状の更に異なる他の配置を模式的に表わした平面概略図である。
Fourth Embodiment: Other Configuration Example in which Triangular or Rhombus Microcells are Two-dimensionally Tile-Installed FIG. 8 shows a microcell on a substrate as a specific embodiment of the secondary battery electrode of the present invention. A schematic plan view schematically showing still another different arrangement of two-dimensional tiles of microcells capable of relieving stress during electrode formation and / or thermal stress due to temperature change. FIG.

図8に示す二次電池用電極80は、基体としてX−Y軸で形成される矩形形状の2次元面を持つ集電層(金属;厚さ5μm)81を用い、該集電層81の片面上に、正極層として、(1)正極用の微小セル(厚さ5μm)=正三角形形状と見た場合には、同一の正三角形形状の微小セル82が、基体である集電層81の片面上に配置されている。該微小セル82を配置するにあたり、微小セル82がいわゆるハニカム形状に配置されている。そして各ハニカム形状間は間隔Dを隔てて配置されている。個々のハニカム形状は6個の微小セル82で構成され、このうち隣接する2個の微小セル82’同士を連続して配置されている。そして、これら2個の微小セルの連続体も間隔Dを隔てて配置されている。(2)正極用の微小セル=菱形形状と見た場合には、同一の菱形形状の微小セル82’が、集電層81の片面上に配置されている。該微小セル82’を配置するにあたり、微小セル82’がハニカム形状に配置されている。各ハニカム形状間は間隔Dを隔てて配置され、個々のハニカム形状を3個の微小セル82’で構成し、微小セル82’間も間隔Dを隔てて配置されているともいえる。同様に該集電層81の他方の面上に、負極層として、正三角形形状ないし菱形形状の負極用の微小セル(厚さ5μm;図示せず)を正極層と同様に配置してなるバイポーラ電極である。そして、二次電池本体は、例えば、上記バイポーラ電極80上の正極用の微小セル82および/または負極用の微小セル上に、同様に正三角形形状ないし菱形形状のイオン伝導用の微小セル(厚さ5μm;図示せず)を正極層及び負極層と同様に配置したイオン導電層が形成されてなる構造体が厚さ方向(Z軸方向;図示せず)に複数積層された構造とすることができる。 The secondary battery electrode 80 shown in FIG. 8 uses a current collecting layer (metal; thickness 5 μm) 81 having a rectangular two-dimensional surface formed by XY axes as a base. On one side, as a positive electrode layer, (1) a positive cell microcell (thickness 5 μm) = a regular triangular shape, the same regular triangular microcell 82 is a current collecting layer 81 as a base. It is arranged on one side. In arranging the micro cells 82, the micro cells 82 are arranged in a so-called honeycomb shape. And between the honeycomb shape are arranged at a distance D 4. Each honeycomb shape is composed of six minute cells 82, and two adjacent minute cells 82 'are continuously arranged. And these continuum of two micro cells are also arranged at intervals D 4. (2) When viewed as positive microcells = rhombus shape, the same rhombus microcells 82 ′ are arranged on one side of the current collecting layer 81. In arranging the microcells 82 ′, the microcells 82 ′ are arranged in a honeycomb shape. Between each of the honeycomb shape are arranged at a distance D 4, 'constituted by micro cell 82' the respective honeycomb-shaped three micro cells 82 can be said that even while being spaced apart D 4. Similarly, on the other surface of the current collecting layer 81, a bipolar cell in which fine cells (thickness: 5 μm; not shown) for an equilateral triangle or rhombus are disposed as the negative electrode layer in the same manner as the positive electrode layer. Electrode. The secondary battery main body is formed, for example, on the positive electrode microcell 82 and / or the negative electrode microcell on the bipolar electrode 80 in the same manner as an equilateral triangle or rhombus ion conduction microcell (thickness). 5 μm; not shown) having a structure in which a plurality of structures in which an ion conductive layer in which the positive electrode layer and the negative electrode layer are arranged are formed are laminated in the thickness direction (Z-axis direction; not shown). Can do.

さらに、正極用の微小セル82または82’(負極用およびイオン伝導用の微小セルも同様)の設置において、隣接する微小セル82または82’間に、該微小セル長さLの10%分またはL’の5%分の間隔Dを空けた配置構成としたものである。本実施態様例では、微小セル長さL=約10mm、微小セル間の空隙間隔D=1mmとする配置(パターン)構成としたものである。尚、本実施形態例でも、本発明の作用効果を奏する1例を示したにすぎず、微小セルの平面形状、長さL、間隔D等は、これらに何ら制限されるべきものではない。 Further, in the installation of the microcell 82 or 82 ′ for the positive electrode (the same applies to the microcell for the negative electrode and the ion conduction), 10% of the microcell length L 4 is placed between the adjacent microcells 82 or 82 ′. or it is obtained by the arrangement spaced D 4 5% of the L 4 '. In this embodiment, the arrangement (pattern) configuration is such that the minute cell length L 4 = about 10 mm and the gap distance D 4 between the minute cells is 1 mm. In the present embodiment, only one example that exhibits the effects of the present invention is shown, and the planar shape, length L 4 , interval D 4, etc. of the microcells should not be limited to these. Absent.

本実施形態例に示すように、三角形または菱形形状の微小セルを2次元にタイル状に設置した構成とすることで、上記実施形態例3と同様の作用効果を奏することができる。特に、X軸、及びX軸±120°方向の折れ曲がりに対して、集電層部分での座屈が(微小セルが交互に組まれることで)、より起き難い構成とすることができる。さらに、6個の微小セルで構成される個々のハニカム形状を構成する6個の微小セル間を全て間隔Dを隔てて配置することで、X軸及び該X軸から60°づつ、ずれた6方向全ての折れ曲がりに対して、集電層部分での座屈が(微小セルが交互に組まれることで)、より起き難い構成とすることができる。 As shown in the present embodiment, the same effects as those of the third embodiment can be achieved by adopting a configuration in which triangular or rhombus-shaped minute cells are two-dimensionally arranged in a tile shape. In particular, buckling in the current collecting layer portion (by forming minute cells alternately) with respect to bending in the X-axis and X-axis ± 120 ° directions can be made less likely to occur. Further, by arranging six among six micro cells constituting the individual honeycomb shape composed of small cells spaced all intervals D 4, 60 ° increments from the X-axis and the X axis, offset With respect to bending in all six directions, buckling in the current collecting layer portion (by forming minute cells alternately) can be made less likely to occur.

第5実施態様;十文字形状の微小セルを2次元にタイル状に設置した他の構成例
図9は、本発明の二次電池用電極の具体的な実施態様として、基体上に微小セルを複数配置した構成例であって、電極形成時の応力および/または温度変化による熱応力を緩和することのできる微小セルの2次元タイル状の更にまた異なる別の配置を模式的に表わした平面概略図である。
Fifth Embodiment: Another Configuration Example in which Cross-Shaped Microcells are Two-dimensionally Tiled As a specific embodiment of the secondary battery electrode of the present invention, FIG. 9 shows a plurality of microcells on a substrate. Schematic plan view schematically showing yet another different arrangement of two-dimensional tiles of microcells that can relieve stress during electrode formation and / or thermal stress due to temperature changes, which is an example of the arrangement. It is.

図9に示す二次電池用電極90は、基体としてX−Y軸で形成される矩形形状の2次元面を持つ集電層(金属;厚さ5μm)91を用い、該集電層91の片面上に、正極層として、Y軸方向に十文字形状の正極用の微小セル92を配置するにあたり、交互にずらして設置し、同様に該集電層91の他方の面上に、負極層として、Y軸方向に十文字形状の負極用の微小セル(厚さ5μm;図示せず)を配置するにあたり、交互にずらして設置してなるバイポーラ電極である。そして、二次電池本体は、上記バイポーラ電極90上の正極用の微小セル92および/または負極用の微小セル上に、同様に、Y軸方向に十文字形状のイオン伝導用の微小セル(厚さ5μm;図示せず)を配置するにあたり、交互にずらして設置したイオン導電層が形成されてなる構造体が厚さ方向(Z軸方向;図示せず)に複数積層された構造である。   An electrode 90 for a secondary battery shown in FIG. 9 uses a current collecting layer (metal; thickness 5 μm) 91 having a rectangular two-dimensional surface formed by an XY axis as a base. As a positive electrode layer on one side, when arranging the cross-shaped positive electrode microcells 92 in the Y-axis direction, they are alternately shifted, and similarly, on the other side of the current collecting layer 91, as a negative electrode layer , A bipolar electrode formed by alternately shifting the cross-shaped negative cell for negative electrode (thickness: 5 μm; not shown) in the Y-axis direction. Similarly, the secondary battery body is formed on the positive electrode microcell 92 and / or the negative electrode microcell on the bipolar electrode 90, similarly to the cross-shaped ion conduction microcell (thickness in the Y-axis direction). 5 μm (not shown) is a structure in which a plurality of structures each having an ion conductive layer formed by alternately shifting are stacked in the thickness direction (Z-axis direction; not shown).

さらに、正極用の微小セル92(負極用およびイオン伝導用の微小セルも同様)の設置において、隣接する微小セル92間に、該微小セル長さLの10%分の間隔Dを空けた。言い換えれば、同一の十文字形状の微小セルが、基体のX−Y軸で形成される矩形表面上に等間隔に配置されており、該微小セルを配置するにあたり、微小セル列がX軸ないしY軸から所定の角度(45°)ずらして配置されているともいえる。本実施態様例では、微小セル長さL=15mm、微小セル間の空隙間隔D=1.5mmとする配置(パターン)構成としたものである。尚、本実施形態例でも、本発明の作用効果を奏する1例を示したにすぎず、微小セルの平面形状、長さL、間隔D、電極ずらし量G等は、これらに何ら制限されるべきものではない。特にバイポーラ電極90間に挟まれるイオン伝導層は、微小セル化して配置してもよいし、既存の電解質膜やセパレータに電解質を含浸させた連続体を用いても良いことは言うまでもない。 Moreover, at the installation of the micro cell 92 for the positive electrode (negative electrode and micro cells for ionic conductivity as well), between micro cell 92 adjacent the interval D 5 10% of the fine small cell length L 5 spaced It was. In other words, the same cross-shaped microcells are arranged at equal intervals on the rectangular surface formed by the XY axes of the substrate, and when the microcells are arranged, the microcell rows are arranged from the X axis to the Y axis. It can also be said that they are arranged at a predetermined angle (45 °) from the axis. In this embodiment, the arrangement (pattern) configuration is such that the micro cell length L 5 = 15 mm, and the gap distance D 5 between micro cells is 1.5 mm. In the present embodiment, only an example of the effects of the present invention is shown, and the planar shape, length L 5 , interval D 5 , electrode shift amount G, etc. of the microcell are not limited to these. Should not be done. In particular, the ion conductive layer sandwiched between the bipolar electrodes 90 may be arranged in the form of micro cells, and it goes without saying that a continuous body in which an electrolyte is impregnated in an existing electrolyte membrane or separator may be used.

本実施形態例に示すように、矩形形状の微小セルを2次元にタイル状に設置した構成とすることで、上記実施形態例3と同様の作用効果を奏することができる。また折れ曲がりに対して、集電層部分での座屈が(微小セルが交互に組まれることで)、より起き難い構成とすることができる。   As shown in the present embodiment, the same effect as the third embodiment can be obtained by adopting a configuration in which rectangular micro cells are two-dimensionally installed in a tile shape. Moreover, it can be set as the structure by which buckling in a current collection layer part with respect to a bending (by forming a micro cell alternately) and it is hard to occur.

第6実施形態;抵抗値の異なる2種の微小セルを2次元にタイル状に設置した構成例
図10は、本発明の二次電池用電極の具体的な実施態様として、基体上に抵抗値が異なる微小セルを配置することで、電流の分散を図り、かつ温度変化による熱応力を緩和することのできる、微小セルの2次元タイル状の配置を模式的に表わした平面概略図である。
Sixth embodiment: configuration example in which two types of microcells having different resistance values are two-dimensionally arranged in a tile shape FIG. 10 shows a resistance value on a substrate as a specific embodiment of the electrode for a secondary battery of the present invention. FIG. 5 is a schematic plan view schematically showing a two-dimensional tile-like arrangement of minute cells, in which currents can be dispersed and thermal stress due to temperature changes can be reduced by arranging minute cells having different sizes.

図10に示す二次電池用電極100は、基体としてX−Y軸で形成される矩形形状の2次元面を持つ集電層(金属;厚さ10μm)101を用い、該集電層101の片面上に、正極層として、X軸、Y軸方向に正六角形形状の正極用の微小セル(厚さ5μm)102を配置するにあたり、隣接する微小セル間に間隔を空けて設置し、同様に該集電層101の他方の面上に、負極層として、X軸、Y軸方向に正六角形形状の負極用の微小セル(厚さ5μm;図示せず)を配置するにあたり、隣接する微小セル間に間隔を空けて設置してなるバイポーラ電極である。そして、二次電池の電極積層構造は、上記バイポーラ電極100上の正極用の微小セル102および/または負極用の微小セル上に、同様に、X軸、Y軸方向に正六角形形状のイオン伝導用の微小セル(厚さ5μm;図示せず)を配置するにあたり、隣接する微小セル間に間隔を空けて設置したイオン導電層が形成されてなる構造体が厚さ方向(Z軸方向;図示せず)に複数積層された構造である。   The secondary battery electrode 100 shown in FIG. 10 uses a current collecting layer (metal; thickness: 10 μm) 101 having a rectangular two-dimensional surface formed by XY axes as a substrate. When arranging positive hexagonal micro cells (thickness 5 μm) 102 in the X-axis and Y-axis directions as a positive electrode layer on one side, they are installed with an interval between adjacent micro cells. On the other side of the current collecting layer 101, as a negative electrode layer, a negative hexagonal micro cell (thickness: 5 μm; not shown) is arranged in the X-axis and Y-axis directions. It is a bipolar electrode formed with a gap in between. The electrode laminated structure of the secondary battery has a positive hexagonal ion conduction in the X-axis and Y-axis directions on the positive microcell 102 and / or the negative microcell on the bipolar electrode 100. When a micro cell (thickness: 5 μm; not shown) is disposed, a structure formed by forming an ion conductive layer with a space between adjacent micro cells is formed in the thickness direction (Z-axis direction; FIG. (Not shown).

さらに、正極用の微小セル102(負極用およびイオン伝導用の微小セルも同様)の設置において、隣接する微小セル102間に、該微小セル長さLの15%分の間隔Dを空けた。さらに、正極用の微小セル102としては、図10に示すように、抵抗値が異なる微小セル102aと102bを交互に設置した(対向する負極用の微小セルも同様に設置したが、イオン伝導用の微小セルに関しては全て同じ抵抗値のものとした。)。本実施態様例では、微小セル長さL=10mm、微小セル間の空隙間隔D=1.5mmとする配置構成としたものである。また、微小セル102aは、導電助剤を多く含み抵抗が小さく、微小セル102bは導電助剤の含量が少なく抵抗が大きくなるように微小セルを構成する成分組成を調整して抵抗値が異なる微小セルを形成した例である。尚、本実施形態例でも、本発明の作用効果を奏する1例を示したにすぎず、微小セルの平面形状、長さL、間隔D等は、電流の分散を図り、かつ温度変化による熱応力を緩和するように配置可能であれば、これらに何ら制限されるべきものではない。したがって、例えば、抵抗値が異なる微小セルを交互に配置することで電流の分散を図り、かつ温度変化による熱応力を緩和するように配置可能であれば、特に隣接する微小セル間に間隔を空けなくてもよい構成を取りえる場合もありえる。同様に、本実施態様例では、抵抗値が異なる2種の微小セルを用いたが、電流の分散を図り、かつ温度変化による熱応力を緩和するように配置可能であれば、抵抗値が異なる3種以上の微小セルを用いてもよいし、抵抗値ではなく容量の異なる複数の微小セルを用いてもよいし、さらには抵抗値と容量の異なる複数の微小セルを用いてもよいなど特に制限されるものではない。さらにバイポーラ電極100間に挟まれるイオン伝導層は、微小セル化して配置してもよいし、既存の電解質膜やセパレータに電解質を含浸させた連続体を用いても良いことは言うまでもない。 Moreover, at the installation of the micro cell 102 for the positive electrode (negative electrode and micro cells for ionic conductivity as well), between micro cells 102 adjacent the interval D 6 15% of the fine small cell length L 6 apart It was. Further, as shown in FIG. 10, the microcells 102a and 102b having different resistance values are alternately installed as the microcell 102 for the positive electrode (the opposing microcells for the negative electrode are also installed in the same manner. All of the microcells with the same resistance value were used.) In this embodiment, the arrangement is such that the micro cell length L 6 = 10 mm and the space between the micro cells D 6 = 1.5 mm. Further, the microcell 102a contains a large amount of conductive assistant and has a low resistance, and the microcell 102b has a small resistance value by adjusting the component composition of the microcell so that the content of the conductive assistant is small and the resistance is high. This is an example of forming a cell. In the present embodiment, only one example that exhibits the effects of the present invention is shown, and the planar shape, length L 6 , interval D 6, etc. of the microcells are designed to distribute current and change temperature. If it can arrange | position so that the thermal stress by may be relieved, it should not be restrict | limited to these at all. Therefore, for example, if it is possible to disperse current by alternately arranging microcells having different resistance values and to relieve thermal stress due to temperature change, there is a space between adjacent microcells. There may be a case where a configuration that does not need to be taken. Similarly, in this embodiment, two types of microcells having different resistance values are used. However, the resistance values are different if they can be arranged so as to disperse current and relieve thermal stress due to temperature changes. Three or more types of microcells may be used, a plurality of microcells having different capacities instead of resistance values, or a plurality of microcells having different resistance values and capacities may be used. It is not limited. Furthermore, it goes without saying that the ion conductive layer sandwiched between the bipolar electrodes 100 may be arranged in microcells, or a continuous body in which an electrolyte is impregnated in an existing electrolyte membrane or separator may be used.

本実施形態に示すような構成とすることで、大電流放電においては、電流は集電層平面上に均等に分散配置(分布)された抵抗値の小さい微小セル102aをもっぱら通り、大電流放電による発熱は電極上で分散されることなる。そのため、電極上の局所的な温度上昇を構造上の電極配置により効果的に抑え、熱応力の緩和を防止することができる。   With the configuration shown in the present embodiment, in the large current discharge, the current passes through the small cells 102a having a small resistance value that are uniformly distributed (distributed) on the plane of the current collecting layer, and the large current discharge. The heat generated by is dispersed on the electrode. Therefore, the local temperature rise on the electrode can be effectively suppressed by the structural electrode arrangement, and relaxation of thermal stress can be prevented.

また電極が細かく区分されている(微小セル化されている)ことで、低温から高温まで幅広く電池温度が変化し、集電層、正極層、負極層、イオン伝導層の熱膨張係数が異なる際にも、電極横方向(X軸、Y軸面方向)の熱歪を解消し、従来のコータ塗布法を用いて、集電層上の全面に数十mm以上の厚さで均一に電極層を構成した場合と比較して、大幅に電極でのクラック等、または集電層の歪み発生を防ぐことができる。   In addition, when the electrodes are finely divided (small cells), the battery temperature varies widely from low temperature to high temperature, and the thermal expansion coefficients of the current collection layer, positive electrode layer, negative electrode layer, and ion conduction layer are different. In addition, the thermal distortion in the lateral direction of the electrode (X-axis and Y-axis plane directions) is eliminated, and the electrode layer is uniformly formed with a thickness of several tens of mm or more on the entire surface of the current collecting layer by using a conventional coater coating method. Compared with the case where the structure is configured, it is possible to significantly prevent the occurrence of cracks or the like in the electrode or the distortion of the current collecting layer.

第7の実施形態;傾斜的に抵抗値の異なる微小セルを2次元に設置した構成例
図11は、本発明の二次電池用電極の具体的な実施態様として、細分化された抵抗値の異なる微小セルを2次元的あるいは1次元的に傾斜的に配置することで、温度分布の均一化を図り、かつ温度変化による熱応力を緩和することのできる、微小セルの2次元配置を模式的に表わした平面概略図である。
Seventh embodiment: configuration example in which minute cells having different resistance values are two-dimensionally installed in a slanted manner FIG. 11 shows subdivided resistance values as a specific embodiment of the secondary battery electrode of the present invention. By arranging different microcells in two dimensions or one-dimensionally in an inclined manner, the temperature distribution can be made uniform and thermal stress due to temperature changes can be mitigated. FIG.

図11に示す二次電池用電極110は、基体としてX−Y軸で形成される矩形形状の2次元面を持つ集電層(金属;厚さ10μm)111を用い、該集電層111の片面上に、正極層として、X軸、Y軸方向に円形形状の正極用の微小セル(厚さ5μm)102を配置するにあたり、隣接する微小セル間に間隔を空けて設置し、同様に該集電層111の他方の面上に、負極層として、X軸、Y軸方向に円形形状の負極用の微小セル(厚さ5μm;図示せず)を配置するにあたり、隣接する微小セル間に間隔を空けて設置してなるバイポーラ電極である。そして、二次電池の電極積層構造は、上記バイポーラ電極110上の正極用の微小セル112および/または負極用の微小セル上に、同様に、X軸、Y軸方向に円形形状のイオン伝導用の微小セル(厚さ5μm;図示せず)を配置するにあたり、隣接する微小セル間に間隔を空けて設置したイオン導電層が形成されてなる構造体が厚さ方向(Z軸方向;図示せず)に複数積層された構造である。   An electrode 110 for a secondary battery shown in FIG. 11 uses a current collecting layer (metal; thickness 10 μm) 111 having a rectangular two-dimensional surface formed with an XY axis as a base. On the one side, as a positive electrode layer, when arranging the positive microcells (thickness 5 μm) 102 having a circular shape in the X-axis and Y-axis directions, the microcells (thickness 5 μm) 102 are arranged with a space between adjacent microcells. On the other surface of the current collecting layer 111, as a negative electrode layer, a negative electrode microcell (thickness 5 μm; not shown) having a circular shape in the X-axis and Y-axis directions is arranged between adjacent microcells. It is a bipolar electrode that is installed at an interval. Further, the electrode laminated structure of the secondary battery is similarly used for ion conduction having a circular shape in the X-axis and Y-axis directions on the positive microcell 112 and / or the negative microcell on the bipolar electrode 110. When a micro cell (thickness: 5 μm; not shown) is arranged, a structure formed by forming an ion conductive layer with an interval between adjacent micro cells is formed in the thickness direction (Z-axis direction; not shown). 2) a plurality of layers.

さらに、正極用の微小セル112(負極用およびイオン伝導用の微小セルも同様)の設置において、隣接する微小セル112間に、該微小セル長さ(直径)Lの10%分の間隔(最小間隔)Dを空けた。また、正極用の微小セル112としては、図11に示すように、集電層の中心部に設置されているものが、抵抗値が一番大きくなるようにしてあり、周囲になるにしたがって抵抗値が小さくなるように、2次元的に傾斜的に配置してなるものである。本実施態様例では、微小セル長さL=10mm、微小セル間の空隙間隔D=1mmとする配置構成としたものである。尚、本実施形態例でも、本発明の作用効果を奏する1例を示したにすぎず、微小セルの平面形状、長さL、間隔D等は、温度分布の均一化を図り、かつ温度変化による熱応力を緩和するように配置可能であれば、これらに何ら制限されるべきものではなく、例えば、隣接する微小セル間に間隔を空けなくてもよい場合もありえる。同様に、本実施態様例では、抵抗値が異なる複数の微小セルを2次元的に傾斜的に配置した、温度分布の均一化を図り、かつ温度変化による熱応力を緩和するように配置可能であれば、1次元的に傾斜的に配置してもよいし、あるいは、2次元的または1次元的に段階的に抵抗値が異なる複数の微小セルを配置してもよいし、抵抗値ではなく容量の異なる複数の微小セルを配置してもよいし、さらには抵抗値と容量の異なる複数の微小セルを配置してもよいなど特に制限されるものではない。さらに正極層と負極層間に挟まれるイオン伝導層は、微小セル化して配置してもよいし、既存の電解質膜やセパレータに電解質を含浸させた連続体を用いても良いことは言うまでもない。 Further, in the installation of the microcell 112 for positive electrode (the same applies to the microcell for negative electrode and ion conduction), an interval corresponding to 10% of the microcell length (diameter) L 7 ( spaced minimum interval) D 7. Further, as shown in FIG. 11, the positive electrode microcell 112 is installed at the central portion of the current collecting layer so that the resistance value becomes the largest, and the resistance increases as it goes around. It is arranged in a two-dimensional gradient so that the value is small. In this embodiment, the arrangement configuration is such that the micro cell length L 7 = 10 mm and the gap distance D 7 between micro cells is 1 mm. In the present embodiment, only one example of the effects of the present invention is shown, and the planar shape, length L 7 , interval D 7, etc. of the microcells are intended to make the temperature distribution uniform, and As long as it can be arranged so as to relieve thermal stress due to temperature change, it should not be limited to these. For example, there may be a case where it is not necessary to provide a space between adjacent micro cells. Similarly, in the present embodiment example, a plurality of microcells having different resistance values are two-dimensionally arranged in a slanting manner so that the temperature distribution can be made uniform and thermal stress due to temperature change can be reduced. If there is, it may be arranged in a one-dimensionally slanted manner, or a plurality of minute cells having different resistance values in two-dimensional or one-dimensional steps may be arranged. There are no particular restrictions such as a plurality of micro cells having different capacities, or a plurality of micro cells having different resistance values and capacities. Furthermore, it goes without saying that the ion conductive layer sandwiched between the positive electrode layer and the negative electrode layer may be arranged in a micro cell, or a continuous body in which an electrolyte is impregnated in an existing electrolyte membrane or separator may be used.

本実施形態例に示すような構成とすることで、大電流放電においては、中心部の電流は絞られ、電池の発熱により中心部の温度上昇が急激に上昇するのを防ぐことができる。   By adopting a configuration as shown in the present embodiment example, in the large current discharge, the current at the center is reduced, and it is possible to prevent the temperature rise at the center from abruptly rising due to heat generation of the battery.

特にポリマー電池においては、電極内部に大きな温度分布ができると、更に高温部の電極抵抗が下がり、この部分に大量に電流が流れ込むという、電流不均衡が生じる恐れがある。上記構成とすることで、温度不均衡を抑えることができる。   In particular, in polymer batteries, if a large temperature distribution is generated inside the electrode, the electrode resistance in the high temperature part further decreases, and there is a possibility that a current imbalance occurs in which a large amount of current flows into this part. By setting it as the said structure, temperature imbalance can be suppressed.

また、本実施形態では、インクジェット工法を用いることで、電極作成時、導電性材料比率をインク塗布量を調整することで変化させ、傾斜的、連続的に書く部分の微小セルの抵抗を変えてゆくことができる。   Also, in this embodiment, by using the ink jet method, the conductive material ratio is changed by adjusting the ink application amount at the time of creating the electrode, and the resistance of the minute cells of the writing portion is changed in an inclined and continuous manner. I can go.

また、電極が細かく区分されている(微小セル化されている)ことで、低温から高温まで幅広く電池温度が変化し、集電層、正極層、負極層、イオン伝導層の熱膨張係数が異なる際にも、電極横方向(X軸、Y軸面方向)の熱歪を解消し、従来のコータ塗布法を用いて、集電層上の全面に数十mm以上の厚さで均一に電極層を構成した場合と比較して、大幅に電極でのクラック等、または集電層の歪み発生を防ぐことができる。   In addition, because the electrodes are finely divided (small cells), the battery temperature varies widely from low temperature to high temperature, and the thermal expansion coefficients of the current collection layer, positive electrode layer, negative electrode layer, and ion conduction layer are different. In particular, the thermal distortion in the lateral direction of the electrode (X-axis, Y-axis plane direction) is eliminated, and a uniform electrode having a thickness of several tens of mm or more is formed on the entire surface of the current collecting layer by using a conventional coater coating method. Compared with the case where the layer is configured, cracks in the electrode and the like, or generation of distortion in the current collecting layer can be largely prevented.

また、本実施形態では、図11に示すように、熱交換器113を集電層111の対向する2辺の外部に配置して、温度管理を行ってもよい。こうした構成とすることで、電極で発生する熱を効率よく外部に逃がすことができる。なお、熱交換器113としては、特に制限されるべきものではないが、例えば、車両用に搭載する電源であれば、既存の車両の熱交換システム、例えば、カーエアコンシステム、エンジンの排熱などを利用して、該熱交換器を該熱交換システムの一部に組み込んでもよいし、これらとは別に当該電池用に専用の熱交換システムを設けてもよい。該熱交換器では、上記したように電池の充放電時には、電池内部温度上昇を抑える観点から冷却器として機能させることができるものであればよいが、寒冷地や冬季などで電池温度が電池の作動温度よりも低くなっているような場合には、ウォームアップ手段としての加熱器として機能させることができるものがより望ましいといえる。かかる観点からは、蓄熱材、ヒートパイプなどを用いるのが望ましいといえる。また、本実施形態7の熱交換器の設置に関しては、他の実施形態にも利用可能であることはいうまでもない。   In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the temperature management may be performed by arranging the heat exchanger 113 outside the two opposing sides of the current collecting layer 111. By setting it as such a structure, the heat | fever which generate | occur | produces with an electrode can be escaped efficiently outside. The heat exchanger 113 is not particularly limited. For example, if it is a power source mounted on a vehicle, an existing vehicle heat exchange system, for example, a car air conditioner system, exhaust heat of an engine, etc. The heat exchanger may be incorporated into a part of the heat exchange system by using the above, or a dedicated heat exchange system may be provided for the battery separately from these. In the heat exchanger, any battery can be used as long as it can function as a cooler from the viewpoint of suppressing an increase in the internal temperature of the battery during charging / discharging of the battery, as described above. In the case where the temperature is lower than the operating temperature, it is more desirable to be able to function as a heater as warm-up means. From this viewpoint, it can be said that it is desirable to use a heat storage material, a heat pipe, or the like. Needless to say, the installation of the heat exchanger according to the seventh embodiment can be applied to other embodiments.

第8の実施形態;矩形形状の微小セルを2次元にタイル状に設置した構成例
図12は、本発明の二次電池用電極の具体的な実施態様として、基体上に微小セルを複数配置し、更に前記微小セル間の間隙に、熱伝導度の良い材料を配置した構成例であって、速やかに熱を移動し、温度変化を緩和することのできる微小セルの2次元タイル状の配置を模式的に表わした平面概略図である。図13、図12の二次電池用電極を用いて構成した二次電池の一部の電極積層構造の様子を模式的に表わした側面概略図である。
Eighth embodiment: configuration example in which rectangular-shaped microcells are two-dimensionally tiled FIG. 12 shows a plurality of microcells arranged on a substrate as a specific embodiment of the secondary battery electrode of the present invention. In addition, a configuration example in which a material with good thermal conductivity is arranged in the gap between the microcells, and the two-dimensional tile-like arrangement of microcells that can quickly move heat and mitigate temperature changes. It is the plane schematic diagram which represented typically. FIG. 13 is a schematic side view schematically showing a state of a part of an electrode laminated structure of a secondary battery configured using the secondary battery electrode of FIGS. 13 and 12.

図12、13に示す二次電池用電極120は、基体として2次元面の集電層(金属;厚さ5μm)121を用い、該集電層121の片面上に、正極層としてX軸、Y軸方向に矩形(正方形)形状の正極用の微小セル(厚さ5μm)122を配置し、同様に負極層として、該集電層121の他方の面上にX軸、Y軸方向に矩形形状の負極用の微小セル(厚さ5μm)123を配置してなるバイポーラ電極である。そして、図13に示す二次電池130の電極積層構造は、上記バイポーラ電極120上の正極用の微小セル122および/または負極用の微小セル123上に、同様にX軸、Y軸方向に矩形形状のイオン伝導用の微小セル124(厚さ5μm)を配置したイオン導電層が形成されてなる構造体がZ軸方向に複数積層された構造である。   The secondary battery electrode 120 shown in FIGS. 12 and 13 uses a two-dimensional current collecting layer (metal; thickness 5 μm) 121 as a base, and an X axis as a positive electrode layer on one surface of the current collecting layer 121. A rectangular (square) positive microcell (thickness 5 μm) 122 is arranged in the Y-axis direction, and the negative electrode layer is similarly rectangular on the other surface of the current collecting layer 121 in the X-axis and Y-axis directions. This is a bipolar electrode in which minute cells (thickness: 5 μm) 123 for a negative electrode having a shape are arranged. The electrode laminated structure of the secondary battery 130 shown in FIG. 13 is similarly rectangular on the positive electrode microcell 122 and / or the negative electrode microcell 123 on the bipolar electrode 120 in the X-axis and Y-axis directions. In this structure, a plurality of structures each formed by forming an ion conductive layer in which minute cells 124 (thickness 5 μm) for ion conduction are formed are stacked in the Z-axis direction.

さらに、微小セル122(微小セル123及び124も同様)の設置において、隣接する微小セル122間に、該微小セル長さLの10%分の間隔Dを空けた。ここに良熱伝導層125を設けた。これを集電層121のX軸、Y軸の両方向に施したものである。これにより、図13に示すように良熱伝導層125は、隣接する集電層121間を結ぶ連続層として配置されることになる。本実施態様例では、微小セル長さA=10mm、微小セル間の空隙間隔D=1mmとする配置(パターン)構成としてものである。本実施形態例では、本発明の作用効果を奏する1例を示したにすぎず、微小セル122〜124の平面形状、長さL、間隔D等は、これらに何ら制限されるべきものではない。特に電極10間に挟まれるイオン伝導層は、図13に示すような微小セル化して配置してもよいし、既存の電解質膜やセパレータに電解質を含浸させた連続体を用いても良いことは言うまでもない。また、本実施形態8の熱伝導層125に関しては、微小セル間に間隙を持つ他の実施形態にも利用可能であることはいうまでもない。 Further, in the installation of the micro cell 122 (the same applies to the micro cells 123 and 124), an interval D 8 corresponding to 10% of the micro cell length L 8 is provided between the adjacent micro cells 122. A good heat conductive layer 125 was provided here. This is performed in both the X-axis and Y-axis directions of the current collecting layer 121. Thereby, as shown in FIG. 13, the good heat conductive layer 125 is arrange | positioned as a continuous layer which connects between the current collection layers 121 adjacent. In this embodiment, the arrangement (pattern) configuration is such that the micro cell length A = 10 mm and the space between the micro cells D 1 = 1 mm. In the present embodiment, only one example that exhibits the effects of the present invention is shown, and the planar shape, length L 8 , interval D 8, etc. of the microcells 122 to 124 should be limited to these. is not. In particular, the ion conductive layer sandwiched between the electrodes 10 may be arranged in the form of microcells as shown in FIG. 13, or a continuous body in which an electrolyte is impregnated in an existing electrolyte membrane or separator may be used. Needless to say. Needless to say, the heat conductive layer 125 of the eighth embodiment can also be used in other embodiments having gaps between minute cells.

ここで、熱伝導層とは、電極層の微小セルを構成する電極材料よりも熱伝導度の良い材料(熱伝導率の大きい材料)を用いた層をいい、微小セル間の間隙の一部または全部に配置可能である。また、図13にあるように隣接する集電層間を連通するように形成可能かのうである。なお、熱伝導層が電極材料を含む場合には電極層を構成する微小セルの1種とも取れるものであり、この場合には、第7実施形態で説明したように抵抗値の異なる2種の微小セルを間隔を隔てることなく連続して用いた例ともいえる。ここで、熱伝導度の良い材料としては、例えば、シリコン材料などが挙げられるが、これらに制限されるものではない。   Here, the heat conductive layer is a layer using a material having a higher thermal conductivity (a material having a higher thermal conductivity) than the electrode material constituting the micro cell of the electrode layer, and a part of the gap between the micro cells. Or it can arrange all. Further, as shown in FIG. 13, it can be formed so as to communicate between adjacent current collecting layers. In addition, when a heat conductive layer contains an electrode material, it can take also with 1 type of the microcell which comprises an electrode layer, and in this case, as demonstrated in 7th Embodiment, 2 types with different resistance values It can be said that this is an example in which minute cells are continuously used without being spaced apart. Here, examples of the material having good thermal conductivity include, but are not limited to, a silicon material.

本実施形態例に示すような構成とすることで、低温から高温まで幅広く電池温度が変化し、集電層、正極層、負極層、イオン伝導層の熱膨張係数が異なる際にも、熱伝導層125が速やかに熱を移動し、急激な温度変化を緩和し、電極横方向(X軸、Y軸面方向)の熱歪を解消し、従来のコータ塗布法を用いて、集電層上の全面に数十mm以上の厚さで均一に電極層を構成した場合と比較して、大幅に電極でのクラック等、または集電層の歪み発生を防ぐことができる。   By adopting a configuration as shown in the present embodiment example, the battery temperature varies widely from low temperature to high temperature, and even when the thermal expansion coefficients of the current collecting layer, the positive electrode layer, the negative electrode layer, and the ion conductive layer are different, the heat conduction Layer 125 quickly transfers heat, relieves rapid temperature changes, eliminates thermal distortion in the electrode lateral direction (X-axis, Y-axis surface direction), and uses a conventional coater coating method to Compared with the case where the electrode layer is uniformly formed with a thickness of several tens of mm or more on the entire surface, cracks in the electrode or the like, or generation of distortion in the current collecting layer can be significantly prevented.

また、本発明の二次電池用電極の製造方法は、基体上に電極層用材料(以下、単にインクともいう)を、応力および/または熱応力を緩和するようにパターニング塗布して電極層を形成することを特徴とするものである。これにより、集電層、正負極電極層、イオン伝導層の熱膨張係数が異なる際にも、電極横方向の熱歪を解消することができるようにパターニング塗布して電極層を形成することが可能となり、従来のコータにより塗布して数10mm以上均一に電極層を構成した場合と比較して、大幅に電極でのクラック等、または集電層の歪を発生を防ぐことができる。   In the method for producing an electrode for a secondary battery of the present invention, an electrode layer material (hereinafter also simply referred to as ink) is applied onto a substrate by patterning so as to relieve stress and / or thermal stress. It is characterized by forming. Thereby, even when the thermal expansion coefficients of the current collecting layer, the positive and negative electrode layers, and the ion conductive layer are different, the electrode layer can be formed by patterning so as to eliminate the thermal strain in the lateral direction of the electrode. As compared with the case where the electrode layer is uniformly formed by applying several tens of mm or more by applying with a conventional coater, the occurrence of cracks in the electrode or the like, or distortion of the current collecting layer can be largely prevented.

本発明の二次電池用電極の製造方法の具体的な実施形態としては、図1〜13に示すように、(1)基体上に電極層用材料をパターニング塗布し、基体上に間隔を隔てて複数の微小セルを配置して電極層を形成すればよい。すなわち、本発明では、基体上に電極層用材料をパターニング塗布し、電極形成時の応力および/または温度変化による熱応力を緩和するように基体上に交互に微小セルを配置して電極層を形成するようにしてもよい。   As a specific embodiment of the method for manufacturing an electrode for a secondary battery of the present invention, as shown in FIGS. 1 to 13, (1) an electrode layer material is applied by patterning on a substrate, and an interval is formed on the substrate. A plurality of minute cells may be arranged to form the electrode layer. That is, in the present invention, the electrode layer material is applied by patterning on the substrate, and microcells are alternately arranged on the substrate so as to relieve the stress and / or thermal stress due to temperature changes during electrode formation. You may make it form.

また、図12、13に示すように、(2)基体上に電極層用材料をパターニング塗布し、前記微小セル間の間隙に、熱伝導層を配置するようにしてもよい。すなわち、前記パターニング塗布により、前記微小セル間の間隙に、速やかに熱を移動し、温度変化を緩和するように更に微小セルを構成する電極材料よりも熱伝導度の良い材料を配置するようにしてもよい。   Further, as shown in FIGS. 12 and 13, (2) a material for an electrode layer may be applied by patterning on a substrate, and a heat conductive layer may be disposed in the gap between the microcells. That is, by the patterning application, a material having a higher thermal conductivity than the electrode material constituting the microcell is further arranged so that the heat is quickly transferred to the gap between the microcells and the temperature change is alleviated. May be.

さらに、図10、11に示すように、(3)パターニング塗布により、電極層を構成する電極材料の組成および/または種類を、基体上の電極層内で変えて配置するようにしてもよい。より具体的には、図11に示すように、パターニング塗布により、基体上の中央部から外周部に向けて内部抵抗値が変化するように微小セルを配置するようにしてもよい。すなわち、前記パターニング塗布により、温度分布の均一化を図り、かつ温度変化による熱応力を緩和するように、細分化された抵抗値の異なる微小セルを2次元的あるいは1次元的に傾斜的に配置するようにしてもよい。あるいは図12に示すように、前記パターニング塗布により、容量および/または内部抵抗の異なる電極材料または微小セルを、基体上にいずれも略均等に分散するように配置するようにしてもよい。すなわち、前記パターニング塗布により、電流の分散を図り、かつ温度変化による熱応力を緩和するように、交互に抵抗値が異なる微小セルを配置するようにしてもよい。   Further, as shown in FIGS. 10 and 11, (3) the composition and / or type of the electrode material constituting the electrode layer may be changed and arranged in the electrode layer on the substrate by patterning application. More specifically, as shown in FIG. 11, fine cells may be arranged so that the internal resistance value changes from the central portion to the outer peripheral portion on the substrate by patterning application. That is, by patterning application, the subdivided microcells with different resistance values are arranged in a two-dimensional or one-dimensional gradient so as to achieve uniform temperature distribution and alleviate thermal stress due to temperature changes. You may make it do. Alternatively, as shown in FIG. 12, by patterning, electrode materials or microcells having different capacities and / or internal resistances may be arranged on the substrate so as to be substantially evenly distributed. That is, by the patterning application, minute cells having different resistance values may be alternately arranged so as to distribute current and relieve thermal stress due to temperature change.

本発明の二次電池用電極の製造方法では、前記パターニング塗布を印刷塗布工法により行うことが望ましいものである。これにより従来のコータ塗布法では得られなかった図1〜13に示すような微小セルの複雑な配置構成をパターニング塗布を行うことで達成することができるものである。これにより、応力や熱応力を緩和する上で、電極層が細かく区分したり、連続的、傾斜的に電極層の組成成分を変化させることができるものである。   In the manufacturing method of the electrode for secondary batteries of this invention, it is desirable to perform the said patterning application | coating by the printing application | coating method. Thereby, it is possible to achieve a complicated arrangement configuration of microcells as shown in FIGS. 1 to 13 which cannot be obtained by the conventional coater coating method by patterning coating. Thereby, in relieving stress and thermal stress, the electrode layer can be finely divided, or the composition component of the electrode layer can be changed continuously and in an inclined manner.

上記前記印刷塗布工法としては、特に制限されるべきものではなく、例えば、等が挙げられるが、好ましくはインクジェット工法である。特に、インクジェット工法を用いる場合には、電極層を構成する導電性材料比率を他の工法では達成が困難である、連続的・傾斜的に変えることができる点で優れている。これにより、より細かな温度変化にも対応することができ、温度分布の均一化をより一層向上させることができる。   The print coating method is not particularly limited, and examples thereof include an ink jet method. In particular, when an ink jet method is used, the ratio of the conductive material constituting the electrode layer is excellent in that it can be changed continuously or in an inclined manner, which is difficult to achieve with other methods. Thereby, it is possible to cope with a finer temperature change, and it is possible to further improve the uniformity of the temperature distribution.

また、上記インクジェット工法には、ピエゾ素子方式、サーマルインクジェット方式、continuance方式の3つの方式があり、そのいずれをも採用しえるものであるが、電池材料の熱安定性の観点から、ピエゾ素子方式を用いるのが望ましい。   In addition, the inkjet method includes three methods, ie, a piezo element method, a thermal ink jet method, and a continuance method, and any of them can be adopted. From the viewpoint of thermal stability of the battery material, the piezo element method It is desirable to use

また、前記パターニング塗布により、電極層を乾燥後の厚さが1〜10μmの範囲になるように形成することが望ましい。これにより、特に高容量で、高電圧・項電流が求められる車両用電源では、数十〜百層程度の多層積層化する必要があり、そうした場合でも電池の小型軽量化を図ることができるためである。特に上記インクジェット工法では、インクジェットの液滴を1.8pl程度にまで超微小化する技術が既に確立されており、こうした既存の高度化された技術を適用することで、理論的には10μm程度の電極層を達成することができるものである。なお、こうした極薄膜を既存のコータ塗布法で達成することは、基体表面やコータ面の平滑度(平面度)を極限にまで高める必要があり、実際上実現困難であり、極めて高コストになる。   Moreover, it is desirable to form the electrode layer so that the thickness after drying is in the range of 1 to 10 μm by the patterning application. As a result, it is necessary to stack several tens to hundreds of layers in a vehicle power supply that requires a high capacity and high voltage / term current, and even in such a case, the battery can be reduced in size and weight. It is. In particular, in the above-described ink jet method, a technique for ultra-miniaturizing ink jet droplets to about 1.8 pl has already been established, and theoretically about 10 μm by applying such an advanced technique. The electrode layer can be achieved. In order to achieve such an ultra-thin film by the existing coater coating method, it is necessary to increase the smoothness (flatness) of the substrate surface and coater surface to the limit, which is practically difficult to achieve and extremely expensive. .

なお、本発明の二次電池用電極の製造方法では、図13に示すように、必要に応じて、基体および/または電極層の外周部に熱交換器を設置するようにしてもよい。   In the method for producing an electrode for a secondary battery of the present invention, as shown in FIG. 13, a heat exchanger may be installed on the outer periphery of the substrate and / or the electrode layer as necessary.

次に、本発明に係る二次電池は、上述した本発明の二次電池用電極を用いてなることを特徴とするものである。かかる二次電池用電極を用いることにより、電極形成時の応力および/または温度変化による熱応力を緩和することができ、電池の長寿命化を図ることができる本発明に係る二次電池としては、特に制限されるべきものではなく従来公知の各種二次電池に幅広く適用し得るものである。   Next, the secondary battery according to the present invention is characterized by using the above-described electrode for a secondary battery of the present invention. By using such a secondary battery electrode, the secondary battery according to the present invention can relieve stress at the time of electrode formation and / or thermal stress due to temperature change, and can extend the life of the battery. However, the present invention is not particularly limited and can be widely applied to various conventionally known secondary batteries.

また、本発明では、電池では、上述したように、正極層、負極層のほかに、イオン伝導層(電解質層)も電極と同様に微小セル化して、正極層および負極層と同じ配置構成とするのが望ましいとい得る。   In the present invention, as described above, in the battery, in addition to the positive electrode layer and the negative electrode layer, the ion conductive layer (electrolyte layer) is also made into microcells in the same manner as the electrode, and the same arrangement configuration as the positive electrode layer and the negative electrode layer is used. It may be desirable to do so.

なお、本発明の二次電池では、上述した本発明の二次電池用電極を用いてなることを除いては、何ら制限されるべきものではなく、他の構成要件に関しては、従来公知の二次電池の構成要件を適宜利用することができるものであるので、ここでは、簡単に説明する。   The secondary battery of the present invention should not be limited at all except that the secondary battery electrode of the present invention described above is used, and other constituent elements are known in the art. Since the constituent requirements of the secondary battery can be used as appropriate, a brief description will be given here.

本発明に係る二次電池としては、特に制限されるべきものではなく、例えば、電池の構造で区別した場合には、積層型(扁平型)電池、巻回型(円筒型)電池など特に制限されるべきものではなく、従来公知のいずれの構造にも適用し得るものである。同様に二次電池の電解質の種類で区別した場合にも、特に制限されるべきものではなく、液系電解質型電池、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しえるものである。これらの電解質は、これら高分子ゲル電解質および固体高分子電解質(全固体電解質)単独で使用することもできるし、電解液、高分子ゲル電解質、固体高分子電解質(全固体電解質)をセパレータ(不織布を含む)に含浸させて使用することもできるなど、特に制限されるべきものではない。また、電池内の電気的な接続形態(電極構造)で見た場合、バイポーラ型ではない(内部並列接続タイプ)の電池およびバイポーラ型(内部直列接続タイプ)電池のいずれにも適用し得るものである。好ましくは、バイポーラ型電池である。バイポーラ電池とは1枚の集電箔を挟んで、片側に正極、反対側に負極がついている単位電池が複数積層されたものである。バイポーラ電池ではない電池を積層する場合は正極、負極それぞれからリード線をとり、そのリード線を介して隣の電池と接続される。さらに、二次電池の電極材料ないし電極間を移動する金属イオンで見た場合には、ポリマーリチウムイオン二次電池、ポリマーナトリウムイオン二次電池、ポリマーニッケル水素二次電池など特に制限されるべきものではなく、従来公知のいずれの電極材料等にも適用し得るものである。好ましくは、ポリマーリチウムイオン二次電池である。ポリマーリチウムイオン二次電池では、セル電圧が大きく、高出力が要求される車両用の電池に適している。そのため、高エネルギー密度、高出力密度が達成でき、車両の駆動電源用として優れたポリマーリチウムイオン二次電池が作製できるためである。したがって、以下の説明では、本発明の電極を用いてなるポリマーリチウムイオン二次電池(バイポーラ型でないポリマーリチウムイオン二次電池及びバイポーラ型ポリマーリチウムイオン二次電池)につき説明するが、これらに何ら制限されるべきものではない。   The secondary battery according to the present invention is not particularly limited. For example, when distinguished by the structure of the battery, there are no particular restrictions such as a stacked (flat) battery or a wound (cylindrical) battery. It should not be applied, and can be applied to any conventionally known structure. Similarly, when distinguishing by the type of electrolyte of the secondary battery, it should not be particularly limited, and the liquid electrolyte type battery, polymer gel electrolyte type battery and solid polymer electrolyte (all solid electrolyte) type battery are not limited. It can be applied to both. These electrolytes can be used alone as these polymer gel electrolytes and solid polymer electrolytes (all solid electrolytes), or electrolytes, polymer gel electrolytes, solid polymer electrolytes (all solid electrolytes) can be used as separators (nonwoven fabrics). And the like can be used by being impregnated. Also, when viewed in terms of the electrical connection form (electrode structure) in the battery, it can be applied to both non-bipolar (internal parallel connection type) batteries and bipolar (internal series connection type) batteries. is there. A bipolar battery is preferable. A bipolar battery is a battery in which a plurality of unit batteries each having a positive electrode on one side and a negative electrode on the opposite side are stacked with a current collector foil interposed therebetween. In the case of stacking batteries that are not bipolar batteries, lead wires are taken from each of the positive electrode and the negative electrode and connected to the adjacent battery via the lead wires. In addition, when viewed from the electrode material of the secondary battery or metal ions that move between the electrodes, polymer lithium ion secondary battery, polymer sodium ion secondary battery, polymer nickel metal hydride secondary battery, etc. Instead, it can be applied to any conventionally known electrode material. A polymer lithium ion secondary battery is preferable. The polymer lithium ion secondary battery is suitable for a vehicle battery that requires a high cell voltage and a high output. Therefore, a high energy density and a high output density can be achieved, and an excellent polymer lithium ion secondary battery can be produced as a vehicle driving power source. Accordingly, in the following description, a polymer lithium ion secondary battery (a non-bipolar polymer lithium ion secondary battery and a bipolar polymer lithium ion secondary battery) using the electrode of the present invention will be described, but there is no limitation to these. Should not be done.

すなわち、本発明の対象となるポリマーリチウムイオン二次電池は、本発明の電極を用いたポリマーリチウムイオン二次電池であればよく、他の構成要件に関しては、何ら制限されるべきものではない。そこで、バイポーラ型でないリチウムイオン二次電池につき、図面を用いて説明をする。   That is, the polymer lithium ion secondary battery that is the subject of the present invention may be a polymer lithium ion secondary battery using the electrode of the present invention, and other constituent elements should not be limited at all. Therefore, a lithium ion secondary battery that is not bipolar will be described with reference to the drawings.

図14に、バイポーラ型でない扁平型(積層型)のポリマーリチウムイオン二次電池の断面概略図を示す。図14に示すポリマーリチウムイオン二次電池131では、電池外装材133に高分子−金属を複合したラミネートフィルムを用いて、その周辺部の全部を熱融着にて接合することにより、正極集電体135の両面に正極層(正極活物質層)137が形成された正極板、電解質層139、および負極集電体141の両面(発電要素の最下層および最上層用は片面)に負極層(負極活物質層)143が形成された負極板を積層した発電要素を収納し密封した構成を有している。また、上記の各電極板(正極板及び負極板)と導通される正極(端子)リード145および負極(端子)リード147が、各電極板の正極集電体5及び負極集電体141に超音波溶接や抵抗溶接等により取り付けられ、上記熱融着部に挟まれて上記の電池外装材133の外部に露出される構造を有している。   FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a flat (stacked) polymer lithium ion secondary battery that is not a bipolar type. In the polymer lithium ion secondary battery 131 shown in FIG. 14, a positive electrode current collector is obtained by using a laminate film in which a polymer-metal composite is combined with a battery exterior material 133 and bonding the entire peripheral portion thereof by heat fusion. The negative electrode layer (positive electrode plate (positive electrode active material layer) 137 formed on both surfaces of the body 135, the electrolyte layer 139, and the negative electrode current collector 141 on both surfaces (one surface for the lowermost layer and the uppermost layer of the power generation element)) The power generation element in which the negative electrode plate on which the negative electrode active material layer) 143 is formed is accommodated and sealed. In addition, the positive electrode (terminal) lead 145 and the negative electrode (terminal) lead 147 that are electrically connected to the electrode plates (positive electrode plate and negative electrode plate) are connected to the positive electrode current collector 5 and the negative electrode current collector 141 of each electrode plate. It is attached by sonic welding, resistance welding, or the like, and has a structure that is sandwiched between the heat fusion parts and exposed to the outside of the battery exterior material 133.

上記ポリマーリチウムイオン二次電池は、扁平型(積層型)の電池構造にすることが好ましい。巻回型(円筒型)の電池構造とする場合には、正極および負極リード端子を取り出す個所のシール性を高めることが困難な場合があり、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ためおそれがあるが、扁平型の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も有利である。   The polymer lithium ion secondary battery preferably has a flat (stacked) battery structure. In the case of a wound (cylindrical) battery structure, it may be difficult to improve the sealing performance at the location where the positive electrode and negative electrode lead terminals are taken out, and the high energy density mounted on the electric vehicle or hybrid electric vehicle, High-power density batteries may not be able to ensure long-term reliability of the sealing performance of the lead terminal extraction site, but by adopting a flat structure, long-term reliability is achieved by simple sealing technology such as thermocompression bonding. This is advantageous in terms of cost and workability.

上記ポリマーリチウムイオン二次電池の電極には、リチウムイオンを吸蔵・放出できる正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出できる負極を用い、電極以外の発電要素には、電解質として、ゲル状もしくは固体状高分子を用いてなるゲル電解質若しくは固体電解質、またはセパレータを含む固体電解質若しくはゲル電解質を用いることができる。   The electrode of the polymer lithium ion secondary battery uses a positive electrode that can occlude and release lithium ions and a negative electrode that can occlude and release lithium ions. A gel electrolyte or a solid electrolyte using molecules, or a solid electrolyte or a gel electrolyte including a separator can be used.

正極には、正極集電体および正極活物質層のほか、正極集電体の先端部に取り付けられた正極端子リードまでを含めて称する場合もある。正極板は、正極集電体のうち正極活物質層を具備する反応部をいうものとする。負極には、負極集電体および負極活物質層のほか、負極集電体の先端部に取り付けられた負極端子リードまでを含めて称する場合もある。負極板は、負極集電体のうち負極活物質層を具備する反応部をいうものとする。したがって、本発明の発電素子は、発電素子を構成する負極板と、該負極板と電気的に接続される負極端子リードと、電解質層と、正極板と、該正極板と電気的に接続される正極端子リードとが具備されてなるものといえる。   In addition to the positive electrode current collector and the positive electrode active material layer, the positive electrode may be referred to as including the positive electrode terminal lead attached to the tip of the positive electrode current collector. The positive electrode plate refers to a reaction part including a positive electrode active material layer in the positive electrode current collector. In addition to the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer, the negative electrode may be referred to as including a negative electrode terminal lead attached to the tip of the negative electrode current collector. A negative electrode plate shall mean the reaction part which comprises a negative electrode active material layer among negative electrode collectors. Therefore, the power generating element of the present invention is electrically connected to the negative electrode plate constituting the power generating element, the negative electrode terminal lead electrically connected to the negative electrode plate, the electrolyte layer, the positive electrode plate, and the positive electrode plate. It can be said that a positive electrode terminal lead is provided.

上記正極には、LiCoO、LiMn、LiNiOを主材料とする正極活物質を用いることが望ましいが、特に限定されない。負極には、カーボンを用いることが望ましいが、特に限定されない。正極集電体及び負極集電体にはAl箔および銅箔を用いることができるが、特に限定されない。電解質層に用いられるセパレータ、ゲル状ないし固体状電解質に関しても、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを用いることができる。これらに関しては、後述するバイポーラ電池において説明する。 The positive electrode is preferably a positive electrode active material mainly composed of LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , or LiNiO 2 , but is not particularly limited. Although it is desirable to use carbon for a negative electrode, it is not specifically limited. Al foil and copper foil can be used for the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, but are not particularly limited. The separator, gel-like or solid electrolyte used for the electrolyte layer is not particularly limited, and conventionally known ones can be used. These will be described in the bipolar battery described later.

本発明において、正極板、電解質層および負極板を積層または巻回した発電要素は、従来の発電素子と同様に構成される。例えば、正極板は、正極集電体の反応部の両面に正極活物質の主材料と有機電解液を吸収保持するポリマーを含む正極活物質を塗布乾燥させて、正極活物質層を正極集電体に支持させている。また負極板は、Cu板等の負極集電体の両面に負極活物質の主材料と有機電解液を吸収保持するポリマーを含む負極活物質を塗布乾燥させて、負極活物質層を負極集電体に支持させている。電解質層は、固体電解質若しくはゲル電解質で構成されている。負極板の上側の負極活物質層を電解質層を介してその上方の正極板の正極活物質層に対向させると共に、負極板の下側の負極活物質層を電解質層を介してその下方の正極板の正極活物質層に対向させた状態で、これらを積層状態にして熱接合により一体化して、積層電極(発電素子)を構成している。なお、上記電解質層が固体電解質で構成される場合、セパレータを必要としないケースが多く、本発明の実施例もセパレータを使用していない例を示したが、セパレータを含む固体電解質やゲル電解質を用いても良いことは言うまでもない。また、上記セパレータには、有機電解液等を吸収保持するポリマー電解質シートや不織布等からなる多孔性シートで構成されているものを用いることができる。   In the present invention, a power generation element in which a positive electrode plate, an electrolyte layer, and a negative electrode plate are laminated or wound is configured in the same manner as a conventional power generation element. For example, the positive electrode plate is formed by applying and drying a positive electrode active material containing a main material of the positive electrode active material and a polymer that absorbs and holds the organic electrolyte solution on both surfaces of the reaction portion of the positive electrode current collector, and then forming the positive electrode active material layer into the positive electrode current collector It is supported by the body. The negative electrode plate is formed by applying and drying a negative electrode active material containing a main material of the negative electrode active material and a polymer that absorbs and holds the organic electrolyte solution on both surfaces of a negative electrode current collector such as a Cu plate. It is supported by the body. The electrolyte layer is composed of a solid electrolyte or a gel electrolyte. The negative electrode active material layer on the upper side of the negative electrode plate is opposed to the positive electrode active material layer on the positive electrode plate above it via the electrolyte layer, and the negative electrode active material layer on the lower side of the negative electrode plate is connected to the positive electrode below it via the electrolyte layer In a state of being opposed to the positive electrode active material layer of the plate, these are laminated and integrated by thermal bonding to constitute a laminated electrode (power generation element). In addition, when the electrolyte layer is composed of a solid electrolyte, there are many cases in which a separator is not necessary, and the examples of the present invention also show examples in which no separator is used. Needless to say, it may be used. Moreover, what is comprised with the porous sheet | seat which consists of a polymer electrolyte sheet, a nonwoven fabric, etc. which absorb and hold | maintain an organic electrolyte solution etc. can be used for the said separator.

上記電極端子リードに用いられる金属(合金を含む)としては、Cu、Feから選ばれる金属を用いることができるが、Al、SUS(ステンレス鋼)といった金属またはこれらを含む合金材料も同様に使用可能である。電極端子リード全体の抵抗増加を抑える観点からは、Cuを用いることが望ましい。さらに外装材の高分子材料との密着性を向上させるために、電極端子リードに表面被覆層を形成してもよい。表面被覆層にはNiが最も好適に使用できるが、Ag、Auといった金属材料も同様に使用可能である。   As a metal (including an alloy) used for the electrode terminal lead, a metal selected from Cu and Fe can be used, but a metal such as Al and SUS (stainless steel) or an alloy material including these can be used as well. It is. From the viewpoint of suppressing an increase in resistance of the entire electrode terminal lead, it is desirable to use Cu. Furthermore, a surface coating layer may be formed on the electrode terminal lead in order to improve the adhesion of the exterior material to the polymer material. Ni can be most preferably used for the surface coating layer, but metal materials such as Ag and Au can also be used.

また、電池外装材である高分子−金属を複合したラミネートフィルム(単に、高分子−金属複合ラミネートフィルムとも称する)としては、特に制限されるべきものではなく、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。具体例としては、例えば、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。詳しくは、外装材に用いられる高分子−金属複合ラミネートフィルムは、上記金属フィルムの両面に、高分子フィルムとして、まず耐熱絶縁樹脂フィルムを形成し、少なくとも片面側の耐熱絶縁樹脂フィルム上に熱融着絶縁性フィルムが積層されたものである。かかるラミネートフィルムは、適当な方法にて熱融着させることにより、熱融着絶縁性フィルム部分が融着して接合し熱融着部が形成される。上記金属フィルムとしては、アルミニウムフィルム等が例示できる。また、上記絶縁性樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテトラフタレートフィルム(耐熱絶縁性フィルム)、ナイロンフィルム(耐熱絶縁性フィルム)、ポリエチレンフィルム(熱融着絶縁性フィルム)、ポリプロピレンフィルム(熱融着絶縁性フィルム)等が例示できる。ただし、本発明の外装材は、これらに制限されるべきものではない。   In addition, a polymer-metal laminate film (also simply referred to as a polymer-metal composite laminate film) that is a battery exterior material is not particularly limited, and a metal film is disposed between the polymer films. However, a conventionally known one that is integrally laminated can be used. As specific examples, for example, an outer protective layer made of a polymer film (laminate outermost layer), a metal film layer, a heat-sealing layer made of a polymer film (laminate innermost layer), and the whole is laminated and integrated. The thing which becomes. Specifically, in the polymer-metal composite laminate film used for the exterior material, a heat-resistant insulating resin film is first formed as a polymer film on both surfaces of the metal film, and heat fusion is performed on at least one heat-resistant insulating resin film. An insulating insulating film is laminated. Such a laminate film is heat-sealed by an appropriate method, whereby the heat-welding insulating film portion is fused and joined to form a heat-sealing portion. An example of the metal film is an aluminum film. Moreover, as said insulating resin film, a polyethylene tetraphthalate film (heat-resistant insulating film), a nylon film (heat-resistant insulating film), a polyethylene film (heat-bonding insulating film), a polypropylene film (heat-bonding insulating film) ) Etc. can be illustrated. However, the exterior material of the present invention should not be limited to these.

こうしたラミネートフィルムでは、超音波溶着等により熱融着絶縁性フィルムを利用して1対ないし1枚(袋状)のラミネートフィルムの熱融着による接合を、容易かつ確実に行うことができる。なお、電池の長期信頼性を最大限高めるためには、ラミネートシートの構成要素である金属フィルム同士を直接接合してもよい。金属フィルム間にある熱融着性樹脂を除去もしくは破壊して金属フィルム同士を接合するには超音波溶着を用いることができる。   In such a laminate film, it is possible to easily and surely join one to one (bag-like) laminate films by heat fusion using a heat fusion insulating film by ultrasonic welding or the like. In order to maximize the long-term reliability of the battery, metal films that are constituent elements of the laminate sheet may be directly joined. Ultrasonic welding can be used to join the metal films by removing or destroying the heat-fusible resin between the metal films.

次に、バイポーラ型ポリマーリチウムイオン二次電池につき説明する。   Next, a bipolar polymer lithium ion secondary battery will be described.

バイポーラ型ポリマーリチウムイオン二次電池は、集電体の一方の面に正極が形成され、他方の面に負極が形成されたバイポーラ電極を、電解質を挟んで複数枚直列に積層した構造をとる。バイポーラ型ポリマーリチウムイオン二次電池では、通常の電池に比べて単電池の電圧が高く、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。また、電解質にゲル状もしくは固体状高分子を用いたポリマー電池であるので、液漏れが生じないので、液絡の問題が無く信頼性が高く、かつ簡易な構成で出力特性に優れたバイポーラ型ポリマーリチウムイオン二次電池を形成することができる点で有利である。更に、正極活物質としてリチウム−遷移金属複合酸化物を用いたバイポーラ型ポリマーリチウムイオン二次電池では、反応性、サイクル耐久性に優れ、低コストな材料であるから、これらの材料を正極電極に用いることにより、出力特性により優れた電池を形成することができる点で有利である。   A bipolar polymer lithium ion secondary battery has a structure in which a plurality of bipolar electrodes each having a positive electrode formed on one surface of a current collector and a negative electrode formed on the other surface are stacked in series with an electrolyte interposed therebetween. In the bipolar polymer lithium ion secondary battery, a battery having a higher voltage and higher capacity and output characteristics than a normal battery can be constructed. In addition, since it is a polymer battery that uses a gel or solid polymer as the electrolyte, there is no liquid leakage, so there is no problem of liquid junction, high reliability, and simple structure with excellent output characteristics. This is advantageous in that a polymer lithium ion secondary battery can be formed. Furthermore, bipolar polymer lithium ion secondary batteries using a lithium-transition metal composite oxide as the positive electrode active material are excellent in reactivity, cycle durability, and low cost. Therefore, these materials can be used as the positive electrode. The use is advantageous in that a battery having better output characteristics can be formed.

以下、本発明のポリマー電池の好適な態様の1つである、バイポーラ型ポリマーリチウムイオン二次電池(以下、単にバイポーラポリマー電池とも称する)を図面を用いて説明するが、本発明がこれらに制限されるべきものではないことはいうまでもない。   Hereinafter, a bipolar polymer lithium ion secondary battery (hereinafter also simply referred to as a bipolar polymer battery), which is one of the preferred embodiments of the polymer battery of the present invention, will be described with reference to the drawings. It goes without saying that it should not be done.

図15には、バイポーラポリマー電池の全体構造を模式的に表わした概略断面図を示す。図15に示したように、バイポーラポリマー電池151では、1枚または2枚以上で構成される集電体153の片面に正極電極(正極活物質層ともいう)155を設け、もう一方の面に本発明の負極電極(負極活物質層ともいう)157を設けたバイポーラ電極159を、固体電解質層161を挟み隣合うバイポーラ電極159の電極層155、157が対向するようになっている。すなわち、バイポーラポリマー電池151では、集電体23の片方の面上に正極層1555を有し、他方の面上に負極層157を有するバイポーラ電極(電極層)159を、電解質層161を介して複数枚積層した構造の電極積層体(バイポーラ電池本体)163からなるものである。また、こうしたバイポーラ電極29等を複数枚積層した電極積層体163の最上層と最下層の電極155a、157aは、バイポーラ電極構造でなくてもよく、集電体153(または端子板)に必要な片面のみの電極層(正極活物質層155aおよび負極活物質層157a)を配置した構造としてもよい。また、バイポーラポリマー電池151では、上下両端の集電体153にそれぞれ正極および負極リード165、167が接合されている。なお、バイポーラ電極の積層回数は、所望する電圧に応じて調節する。また、バイポーラポリマー電池151では、電池の厚みを極力薄くしても十分な出力が確保できるものであるので、バイポーラ電極159の積層回数を少なくしてもよい。また、本発明のバイポーラポリマー電池151では、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、電極積層体1633部分を電池外装材(外装パッケージ)169に減圧封入し、電極リード165、167を電池外装材169の外部に取り出した構造とするのがよい。軽量化の観点からは、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属(合金を含む)をポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムなど、従来公知の電池外装材を用いて、その周辺部の一部または全部を熱融着にて接合することにより、電極積層体を収納し減圧封入(密封)し、電極リード165、167を電池外装材169の外部に取り出した構成とするのが好ましい。このバイポーラポリマー電池151の基本構成は、複数積層した単電池層(単セル)が直列に接続された構成ともいえるものである。   FIG. 15 is a schematic sectional view schematically showing the entire structure of the bipolar polymer battery. As shown in FIG. 15, in the bipolar polymer battery 151, a positive electrode (also referred to as a positive electrode active material layer) 155 is provided on one side of a current collector 153 composed of one or more sheets, and the other side is provided. A bipolar electrode 159 provided with a negative electrode (also referred to as a negative electrode active material layer) 157 of the present invention is opposed to electrode layers 155 and 157 of the bipolar electrode 159 which are adjacent to each other with the solid electrolyte layer 161 interposed therebetween. That is, in the bipolar polymer battery 151, a bipolar electrode (electrode layer) 159 having a positive electrode layer 1555 on one surface of the current collector 23 and a negative electrode layer 157 on the other surface is interposed via the electrolyte layer 161. The electrode laminate (bipolar battery main body) 163 has a structure in which a plurality of layers are laminated. Further, the uppermost layer and the lowermost layer electrodes 155a and 157a of the electrode laminate 163 in which a plurality of such bipolar electrodes 29 and the like are laminated may not have a bipolar electrode structure, and are necessary for the current collector 153 (or terminal plate). A structure in which electrode layers (positive electrode active material layer 155a and negative electrode active material layer 157a) only on one side are arranged may be employed. In the bipolar polymer battery 151, positive and negative electrode leads 165 and 167 are joined to current collectors 153 at both upper and lower ends, respectively. The number of stacked bipolar electrodes is adjusted according to the desired voltage. Further, in the bipolar polymer battery 151, a sufficient output can be ensured even if the thickness of the battery is made as thin as possible. Therefore, the number of lamination of the bipolar electrode 159 may be reduced. In the bipolar polymer battery 151 of the present invention, in order to prevent external impact and environmental degradation during use, the electrode laminate 1633 portion is sealed under reduced pressure in a battery exterior material (exterior package) 169, and electrode leads 165 are enclosed. , 167 is preferably taken out of the battery exterior material 169. From the viewpoint of weight reduction, a conventionally known battery exterior material such as a polymer-metal composite laminate film in which a metal (including an alloy) such as aluminum, stainless steel, nickel, or copper is covered with an insulator such as a polypropylene film is used. A structure in which the electrode laminate is housed and sealed under reduced pressure (sealing) by joining a part or all of its peripheral part by thermal fusion, and the electrode leads 165 and 167 are taken out of the battery exterior material 169. It is preferable to do this. The basic configuration of the bipolar polymer battery 151 can be said to be a configuration in which a plurality of stacked single battery layers (single cells) are connected in series.

以下、本発明のバイポーラポリマー電池の構成要素を中心に説明する。   Hereinafter, the components of the bipolar polymer battery of the present invention will be mainly described.

上記正極層の構成材料としては、正極活物質を含むものであれば良く、さらに必要に応じて、電子伝導性を高めるための導電助剤、バインダ、イオン伝導性を高めるための電解質支持塩(リチウム塩)、高分子電解質、添加剤などが含まれ得るが、電解質層に高分子ゲル電解質や液体電解質を用いる場合には、正極活物質微粒子同士を結びつける従来公知のバインダ、電子伝導性を高めるための導電助剤などが含まれていればよく、高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくても良い。電解質層に液体電解質を用いる場合にも、正極層には高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくても良い。   The constituent material of the positive electrode layer only needs to contain a positive electrode active material, and if necessary, a conductive assistant for increasing electronic conductivity, a binder, and an electrolyte supporting salt for increasing ionic conductivity ( Lithium salt), polymer electrolytes, additives, and the like, but when a polymer gel electrolyte or a liquid electrolyte is used for the electrolyte layer, a conventionally known binder that binds the positive electrode active material fine particles to each other, and increases the electron conductivity However, it does not have to include a host polymer, an electrolytic solution, or a lithium salt as a raw material of the polymer electrolyte. Even when a liquid electrolyte is used for the electrolyte layer, the positive electrode layer may not contain a host polymer, an electrolytic solution, a lithium salt, or the like as a raw material of the polymer electrolyte.

正極活物質としては、遷移金属とリチウムとの複合酸化物(リチウム−遷移金属複合酸化物)を好適に使用できる。具体的には、LiMnO、LiMnなどのLi−Mn系複合酸化物、LiCoOなどのLi−Co系複合酸化物、LiCr、LiCrOなどのLi−Cr系複合酸化物など、LiNiOなどのLi−Ni系複合酸化物、LiFeO、LiFeOなどのLi−Fe系複合酸化物、LiなどのLi−V系複合酸化物およびこれらの遷移金属の一部を他の元素により置換したもの(例えば、LiNiCo1−x(0<x<1)等)などが使用できるなど、Li金属酸化物から選択し使用するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。これらリチウム−遷移金属複合酸化物は、反応性、サイクル耐久性に優れ、低コストな材料である。そのためこれらの材料を電極に用いることにより、出力特性に優れた電池を形成することができる点で有利である。この他、LiFePOなどの遷移金属とリチウムのリン酸化合物や硫酸化合物;V、MnO、TiS、MoS、MoOなどの遷移金属酸化物や硫化物;PbO、AgO、NiOOHなどが挙げられる。上記正極活物質の中では、Li−Mn系複合酸化物が望ましい。これは、Li−Mn系複合酸化物を用いることにより、(1)プロファイルを傾けることが可能となり、(2)異常時信頼性が向上するためである。その結果、各単電池層及びバイポーラ電池全体の電圧の検知が容易になる利点を有する。 As the positive electrode active material, a composite oxide of lithium and transition metal (lithium-transition metal composite oxide) can be suitably used. Specifically, Li—Mn composite oxides such as LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 , Li—Co composite oxides such as LiCoO 2 , Li—Cr such as Li 2 Cr 2 O 7 and Li 2 CrO 4. Li-Ni composite oxides such as LiNiO 2 , Li-Fe composite oxides such as Li x FeO y and LiFeO 2, and Li-V composite oxides such as Li x V y O z And selected from Li metal oxides such as those obtained by substituting a part of these transition metals with other elements (for example, LiNi x Co 1-x O 2 (0 <x <1), etc.) However, the present invention is not limited to these materials. These lithium-transition metal composite oxides are excellent in reactivity and cycle durability and are low-cost materials. Therefore, using these materials for the electrodes is advantageous in that a battery having excellent output characteristics can be formed. In addition, transition metal and lithium phosphate compounds and sulfate compounds such as LiFePO 4 ; transition metal oxides and sulfides such as V 2 O 5 , MnO 2 , TiS 2 , MoS 2 , and MoO 3 ; PbO 2 , AgO, NiOOH etc. are mentioned. Among the positive electrode active materials, a Li—Mn composite oxide is desirable. This is because (1) the profile can be tilted and (2) the reliability at the time of abnormality is improved by using the Li—Mn-based composite oxide. As a result, there is an advantage that the voltage of each single cell layer and the entire bipolar battery can be easily detected.

上記導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、種々炭素繊維、カーボンナノチューブ等が挙げられる。ただし、これらに限られるわけではない。   Examples of the conductive aid include acetylene black, carbon black, graphite, various carbon fibers, and carbon nanotubes. However, it is not necessarily limited to these.

上記バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、SBR、ポリイミドなどが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。   As the binder, polyvinylidene fluoride (PVDF), SBR, polyimide, or the like can be used. However, it is not necessarily limited to these.

上記電解質のうち高分子ゲル電解質は、イオン導伝性を有する固体高分子電解質に、バイポーラ型でないリチウムイオン二次電池で用いられる電解液を含んだものであるが、さらに、リチウムイオン導伝性を持たない高分子の骨格中に、同様の電解液を保持させたものも含まれるものである。よって、上記電解質のうち高分子固体電解質は、イオン導伝性を有する高分子固体電解質となる。   Among the above electrolytes, the polymer gel electrolyte is a solid polymer electrolyte having ion conductivity containing an electrolyte used in a lithium ion secondary battery that is not bipolar type. A polymer skeleton that does not have the same electrolyte solution is also included. Therefore, the polymer solid electrolyte among the electrolytes is a polymer solid electrolyte having ion conductivity.

ここで、高分子ゲル電解質に含まれる電解液(電解質塩および可塑剤)としては、特に制限されるべきものではなく、従来既知の各種電解液を適宜使用することができるものである。例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiAlCl、Li10Cl10、LiBOB(リチウムビスオキサイドボレート)等の無機酸陰イオン塩、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSON(リチウムビス(パーフルオロエチレンスルホニルイミド);LiBETIともいう)等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも1種類のリチウム塩(電解質塩)を含み、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の環状カーボネート類;ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等のエーテル類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトニトリル等のニトリル類;プロピオン酸メチル等のエステル類;ジメチルホルムアミド等のアミド類;酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから1種類または2種以上を混合した、非プロトン性溶媒等の可塑剤(有機溶媒)を用いたものなどが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。 Here, the electrolytic solution (electrolyte salt and plasticizer) contained in the polymer gel electrolyte is not particularly limited, and various conventionally known electrolytic solutions can be appropriately used. For example, inorganic acid anion salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiTaF 6 , LiAlCl 4 , Li 2 B 10 Cl 10 , LiBOB (lithium bisoxide borate), LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, at least one kind selected from organic acid anion salts such as Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N (lithium bis (perfluoroethylenesulfonylimide); also referred to as LiBETI) Cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate; lithium carbonate (electrolyte salt); chain carbonates such as dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate; tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, Ethers such as 1,2-dimethoxyethane and 1,2-dibutoxyethane; lactones such as γ-butyrolactone; nitriles such as acetonitrile; esters such as methyl propionate; amides such as dimethylformamide; A material using a plasticizer (organic solvent) such as an aprotic solvent in which at least one selected from methyl formate or a mixture of two or more thereof can be used. However, it is not necessarily limited to these.

イオン導伝性を有する固体高分子電解質としては、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)、これらの共重合体のような公知の固体高分子電解質が挙げられる。   Examples of the solid polymer electrolyte having ion conductivity include known solid polymer electrolytes such as polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof.

高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリビニルクロライド(PVC)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。なお、PAN、PMMAなどは、どちらかと言うとイオン伝導性がほとんどない部類に入るものであるため、上記イオン伝導性を有する高分子とすることもできるが、ここでは高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子として例示したものである。   For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl chloride (PVC), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl methacrylate (PMMA), etc. are used as the polymer having no lithium ion conductivity used in the polymer gel electrolyte. it can. However, it is not necessarily limited to these. Note that PAN, PMMA, etc. are in a class that has almost no ionic conductivity, and therefore can be a polymer having the above ionic conductivity, but here, they are used for a polymer gel electrolyte. This is exemplified as a polymer having no lithium ion conductivity.

上記イオン伝導性を高めるための電解質支持塩(リチウム塩)としては、例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiAlCl、Li10Cl10等の無機酸陰イオン塩、Li(CFSON、Li(CSON等の有機酸陰イオン塩、またはこれらの混合物などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。 The ion as the conducting electrolyte supporting salts to improve the (lithium salt), for example, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiAlCl 4, Li 2 B 10 Cl 10 and the like inorganic acid anion A salt, an organic acid anion salt such as Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, or a mixture thereof can be used. However, it is not necessarily limited to these.

正極層における、正極活物質、導電助剤、バインダ、高分子電解質(ホストポリマー、電解液など)、リチウム塩等の配合量は、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。   The amount of positive electrode active material, conductive additive, binder, polymer electrolyte (host polymer, electrolyte, etc.), lithium salt, etc. in the positive electrode layer depends on the intended use of the battery (output priority, energy priority, etc.), ion conductivity Should be taken into consideration.

なお、本発明では、正極層を形成するには、正極インク(本明細書でいうインクとは、正極層、負極層、さらにはイオン伝導層を形成するのに用いられる原料を、適宜必要に応じて、適当な溶媒で粘度調整して得られた原料スラリーをいうものとする。すなわち、正極層形成材料を正極インクといい、負極層形成材料を負極インクといい、イオン伝導層形成材料を電解質インクという。後述する実施例参照のこと。)により形成している。   In the present invention, in order to form the positive electrode layer, the positive electrode ink (the ink referred to in this specification means that the raw material used for forming the positive electrode layer, the negative electrode layer, and further the ion conductive layer is appropriately required. Accordingly, the raw material slurry obtained by adjusting the viscosity with an appropriate solvent is referred to as the positive electrode layer forming material is referred to as the positive electrode ink, the negative electrode layer forming material is referred to as the negative electrode ink, and the ion conductive layer forming material is referred to as the positive electrode layer forming material. This is called electrolyte ink (refer to the examples described later).

本発明では、当該正極層、さらには後述する負極層や電解質層などが、インクジェット工法を用いて形成されていることが望ましい。これは、連続的に集電体や電解質層上に複数の電極層(正極層、負極層)をまとめて形成することができるためである。特に、材質の異なる電極層などを間隔を空けて形成する場合にも極めて適しているものであり、生産効率に優れた塗布方法と言えるものである。これは、従来のコータを用いた塗布方法では、達成し得ないものであり、本発明者らが見出したインクジェット工法やスクリーン印刷塗布工法などのパターニング塗布工法を採用することにより、初めて実現し得たものであり、極めて適用範囲が広いものと言える。   In the present invention, it is desirable that the positive electrode layer, and the negative electrode layer and the electrolyte layer, which will be described later, are formed using an inkjet method. This is because a plurality of electrode layers (positive electrode layer, negative electrode layer) can be continuously formed on the current collector or the electrolyte layer. In particular, it is extremely suitable for forming electrode layers of different materials at intervals, and can be said to be a coating method with excellent production efficiency. This cannot be achieved by a coating method using a conventional coater, and can be realized for the first time by adopting a patterning coating method such as an inkjet method or a screen printing coating method found by the present inventors. It can be said that the scope of application is extremely wide.

また、本発明では、当該正極層、さらには後述する負極層や電解質層や電子導電材層や絶縁材、シール材などが、インクジェット方式で印刷する塗布方法を用いて形成されていることがより望ましい。これは、上記したように、任意のパターンを形成することができ、複雑なパターンであっても、何ら生産性を損なうことなく、極めて精巧にパターンを形成することができるため、数十〜数百層もの単電池を積層するような場合など、極めて有効な電極層等の形成手段となり得るものといえる。なお、インクジェット方式で印刷する塗布方法に関しては、後述する実施例において詳しく説明しており、ここでの説明は省略する。ただし、本発明では、後述する実施例によるものに何ら制限されるべきものではなく、従来公知のインクジェット技術を適宜利用して、上記電極層などを形成することができることはいうまでもない。   Further, in the present invention, the positive electrode layer, and further, a negative electrode layer, an electrolyte layer, an electronic conductive material layer, an insulating material, a sealing material, and the like, which will be described later, are formed by a coating method that prints by an inkjet method. desirable. As described above, an arbitrary pattern can be formed, and even a complicated pattern can be formed very finely without impairing the productivity. It can be said that it can be an extremely effective means for forming an electrode layer or the like in the case of stacking hundred cells. The application method for printing by the ink jet method has been described in detail in the examples described later, and description thereof is omitted here. However, the present invention should not be limited to the examples described later, and it is needless to say that the electrode layer and the like can be formed by appropriately using conventionally known ink jet technology.

上記負極層は、負極活物質活物質を含む。この他にも、電子伝導性を高めるための導電助剤、バインダ、高分子電解質(ホストポリマー、電解液など)、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩、添加剤などが含まれ得るが、高分子電解質層に高分子ゲル電解質を用いる場合には、負極活物質微粒子同士を結びつける従来公知のバインダ、電子伝導性を高めるための導電助剤などが含まれていればよく、高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくても良い。電解質層に溶液電解質を用いる場合にも、負極層には高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくてもよい。負極活物質の種類以外は、基本的に正極層の項で記載した内容と同様であるため、ここでは説明を省略する。   The negative electrode layer includes a negative electrode active material active material. In addition to this, a conductive auxiliary agent for increasing electronic conductivity, a binder, a polymer electrolyte (host polymer, electrolytic solution, etc.), a lithium salt for increasing ionic conductivity, an additive, etc. may be included. When a polymer gel electrolyte is used for the molecular electrolyte layer, it only needs to contain a conventionally known binder that binds the negative electrode active material fine particles to each other, a conductive auxiliary agent for increasing electronic conductivity, and the like. The host polymer, electrolyte solution, lithium salt and the like may not be contained. Even when a solution electrolyte is used for the electrolyte layer, the negative electrode layer may not contain a host polymer, an electrolytic solution, a lithium salt, or the like as a raw material of the polymer electrolyte. Since the contents other than the type of the negative electrode active material are basically the same as the contents described in the section of the positive electrode layer, description thereof is omitted here.

負極活物質としては、溶液系のリチウムイオン電池でも使用される負極活物質を用いることができる。具体的には、カーボン、金属化合物、金属酸化物、Li金属化合物、Li金属酸化物(リチウム−遷移金属複合酸化物を含む)、ホウ素添加炭素、グラファイトなどを用いることができる。これらは1種単独で使用しても良いし、2種以上を併用して用いても良い。上記カーボンとしては、例えば、グラファイトカーボン、ハードカーボン、ソフトカーボンなど、従来公知のカーボン材料が挙げられる。上記金属化合物としては、LiAl、LiZn、LiBi、LiCd、LiSd、LiSi、Li4.4Pb、Li4.4Sn、Li0.17C(LiC)等が挙げられる。上記金属酸化物としては、SnO、SnO、GeO、GeO、InO、In、PbO、PbO、Pb、Pb、AgO、AgO、Ag、Sb、Sb、Sb、SiO、ZnO、CoO、NiO、FeO等が挙げられる。Li金属化合物としては、LiFeN、Li2.6Co0.4N、Li2.6Cu0.4N等が挙げられる。Li金属酸化物(リチウム−遷移金属複合酸化物)としては、LiTi12などLiTiで表されるリチウム−チタン複合酸化物等が挙げられる。上記ホウ素添加炭素としては、ホウ素添加カーボン、ホウ素添加グラファイト等が挙げられる。ただし、本発明では、これらに制限されるべきものではなく従来公知のものを適宜利用することができる。上記ホウ素添加炭素中のホウ素の含有量は0.1〜10質量%の範囲が望ましいが、これに制限されるべきものではない。好ましくは結晶性炭素材、非結晶性炭素材から選ばれるものである。これらを用いることで、プロファイルを傾けることが可能となり、各単電池層及びバイポーラ全体の電圧の検知が容易になるからである。ここでいう結晶性炭素材とは、グラファイト系炭素材料をいい、上記グラファイトカーボンなどがこれに含まれる。非結晶性炭素材とは、ハードカーボン系炭素材料をいい、上記ハードカーボンなどがこれに含まれる。 As the negative electrode active material, a negative electrode active material that is also used in a solution-type lithium ion battery can be used. Specifically, carbon, metal compounds, metal oxides, Li metal compounds, Li metal oxides (including lithium-transition metal composite oxides), boron-added carbon, graphite, and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Examples of the carbon include conventionally known carbon materials such as graphite carbon, hard carbon, and soft carbon. Examples of the metal compound include LiAl, LiZn, Li 3 Bi, Li 3 Cd, Li 3 Sd, Li 4 Si, Li 4.4 Pb, Li 4.4 Sn, and Li 0.17 C (LiC 6 ). It is done. The metal oxides, SnO, SnO 2, GeO, GeO 2, In 2 O, In 2 O 3, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Ag 2 O, AgO, Ag 2 O 3 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , SiO, ZnO, CoO, NiO, FeO and the like. Examples of the Li metal compound include Li 3 FeN 2 , Li 2.6 Co 0.4 N, Li 2.6 Cu 0.4 N, and the like. Examples of the Li metal oxide (lithium-transition metal composite oxide) include a lithium-titanium composite oxide represented by Li x Ti y O z such as Li 4 Ti 5 O 12 . Examples of the boron-added carbon include boron-added carbon and boron-added graphite. However, in this invention, it should not be restrict | limited to these but a conventionally well-known thing can be utilized suitably. The boron content in the boron-added carbon is preferably in the range of 0.1 to 10% by mass, but should not be limited to this. Preferably, the material is selected from a crystalline carbon material and an amorphous carbon material. By using these, the profile can be tilted, and the voltage of each single cell layer and the entire bipolar becomes easy to detect. The crystalline carbon material here refers to a graphite-based carbon material, and includes the above-described graphite carbon and the like. The non-crystalline carbon material refers to a hard carbon-based carbon material, and includes the hard carbon and the like.

上記集電体としては、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。例えば、アルミニウム箔、ステンレス(SUS)箔、チタン箔、ニッケルとアルミニウムのクラッド材、銅とアルミニウムのクラッド材、SUSとアルミニウムのクラッド材あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく使える。また、金属表面に、アルミニウムを被覆させた集電体であってもよい。また、場合によっては、2つ以上の金属箔を張り合わせた集電体を用いてもよい。複合集電体を用いる場合、正極集電体の材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、SUS、チタンなどの導電性金属を用いることができるが、アルミニウムが特に好ましい。一方、負極集電体の材料としては、例えば、銅、ニッケル、銀、SUSなどの導電性金属を用いることができるが、SUS及びニッケル等が特に好ましい。また、複合集電体においては、正極集電体と負極集電体とは、互いに直接あるいは第三の材料からなる導電性を有する中間層を介して電気的に接続していれば良い。   The current collector is not particularly limited, and a conventionally known one can be used. For example, aluminum foil, stainless steel (SUS) foil, titanium foil, nickel-aluminum clad material, copper-aluminum clad material, SUS-aluminum clad material, or a plating material of a combination of these metals can be preferably used. Further, a current collector in which a metal surface is coated with aluminum may be used. Moreover, you may use the electrical power collector which bonded 2 or more metal foil depending on the case. When the composite current collector is used, as a material for the positive electrode current collector, for example, a conductive metal such as aluminum, an aluminum alloy, SUS, or titanium can be used, and aluminum is particularly preferable. On the other hand, as the material of the negative electrode current collector, for example, conductive metals such as copper, nickel, silver, and SUS can be used, and SUS and nickel are particularly preferable. Further, in the composite current collector, the positive electrode current collector and the negative electrode current collector may be electrically connected to each other directly or via a conductive intermediate layer made of a third material.

複合集電体における正極集電体および負極集電体の各厚みは、通常通りでよく両集電体とも、例えば、1〜100μm程度である。好ましくは集電体(複合集電体を含む)の厚さが1〜100μm程度であるのが電池の薄型化の観点からは望ましい。   Each thickness of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector in the composite current collector may be as usual, and both current collectors are, for example, about 1 to 100 μm. The thickness of the current collector (including the composite current collector) is preferably about 1 to 100 μm from the viewpoint of thinning the battery.

上記電解質層としては、(a)高分子ゲル電解質、(b)高分子固体電解質または(c)これらポリマー電解質ないし電解液を含浸させたセパレータ(不織布セパレータを含む)、のいずれにも適用し得るものである。さらに、本発明では、絶縁層シール材を用いて各電解質層ごとにシールすることにより、セパレータに電解液を含浸させてなる液系電解質を用いることもできる。   The electrolyte layer can be applied to any of (a) a polymer gel electrolyte, (b) a polymer solid electrolyte, or (c) a separator (including a nonwoven fabric separator) impregnated with these polymer electrolytes or electrolytes. Is. Further, in the present invention, a liquid electrolyte obtained by impregnating a separator with an electrolytic solution by sealing each electrolyte layer using an insulating layer sealing material can also be used.

(a)高分子ゲル電解質
高分子ゲル電解質としては、特に制限されるべきものではなく、従来のゲル電解質層に用いられているものを適宜利用することができる。ここで、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。なお、本発明において、全固体高分子電解質(単に、高分子固体電解質ともいう)と、ゲル電解質との違いは、以下のとおりである。
(A) Polymer gel electrolyte The polymer gel electrolyte is not particularly limited, and those used in conventional gel electrolyte layers can be appropriately used. Here, the gel electrolyte refers to one in which an electrolytic solution is held in a polymer matrix. In the present invention, the difference between an all solid polymer electrolyte (also simply referred to as a polymer solid electrolyte) and a gel electrolyte is as follows.

・ポリエチレンオキシド(PEO)などの全固体高分子電解質に、通常のリチウムイオン電池で用いられる電解液を含んだものがゲル電解質である。   A gel electrolyte is an all-solid polymer electrolyte such as polyethylene oxide (PEO) containing an electrolytic solution used in a normal lithium ion battery.

・ポリフッ化ビニリデン(PVDF)など、リチウムイオン伝導性をもたない高分子の骨格中に、電解液を保持させたものもゲル電解質にあたる。   A gel electrolyte is a polymer electrolyte such as polyvinylidene fluoride (PVDF) in which a polymer skeleton having no lithium ion conductivity is held.

・ゲル電解質を構成するポリマー(ホストポリマーないしポリマーマトリックスとも称する。)と電解液の比率は幅広く、ポリマー100質量%を全固体高分子電解質、電解液100質量%を液体電解質とすると、その中間体はすべてゲル電解質にあたる。   -The ratio of the polymer constituting the gel electrolyte (also referred to as host polymer or polymer matrix) and the electrolytic solution is wide. When 100% by mass of the polymer is an all solid polymer electrolyte and 100% by mass of the electrolytic solution is a liquid electrolyte, an intermediate thereof Are all gel electrolytes.

上記ゲル電解質の、ホストポリマーとしては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを利用することができるが、好ましくは、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン(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、溶媒には、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。   A host polymer of the gel electrolyte is not particularly limited, and a conventionally known one can be used. Preferably, polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polyethylene glycol (PEG ), Polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP), poly (methyl methacrylate) (PMMA) and copolymers thereof are preferable, and the solvents include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), γ-butyrolactone (GBL), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and mixtures thereof are preferred.

上記ゲル電解質の、電解液(電解質塩および可塑剤)としては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを利用することができる。具体的には、通常リチウムイオン電池で用いられるものであればよく、例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiAlCl、Li10Cl10等の無機酸陰イオン塩、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSON等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも1種類のリチウム塩(電解質塩)を含み、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の環状カーボネート類;ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等のエーテル類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトニトリル等のニトリル類;プロピオン酸メチル等のエステル類;ジメチルホルムアミド等のアミド類;酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから1種類または2種以上を混合した、非プロトン性溶媒等の有機溶媒(可塑剤)を用いたものなどが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。 The electrolyte solution (electrolyte salt and plasticizer) of the gel electrolyte is not particularly limited, and conventionally known ones can be used. Specifically, as long as usually used in a lithium ion battery, for example, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiAlCl 4, Li 2 B 10 Cl 10 and the like inorganic acid anion At least one lithium salt (electrolyte salt) selected from organic acid anion salts such as a salt, LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N ), Cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate; tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane , 1,2-dibutoxyethane, etc. Lactones such as γ-butyrolactone; nitriles such as acetonitrile; esters such as methyl propionate; amides such as dimethylformamide; at least one or more selected from methyl acetate and methyl formate A mixed organic solvent (plasticizer) such as an aprotic solvent can be used. However, it is not necessarily limited to these.

本発明におけるゲル電解質中の電解液の割合としては、特に制限されるべきものではないが、イオン伝導度などの観点から、数質量%〜98質量%程度とするのが望ましい。本発明では、電解液の割合が70質量%以上の、電解液が多いゲル電解質について、特に効果がある。   The ratio of the electrolytic solution in the gel electrolyte in the present invention is not particularly limited, but is preferably about several mass% to 98 mass% from the viewpoint of ionic conductivity. The present invention is particularly effective for a gel electrolyte having a large amount of electrolytic solution in which the proportion of the electrolytic solution is 70% by mass or more.

また、本発明では、ゲル電解質に含まれる電解液の量は、ゲル電解質内部で略均一になるようにしてもよいし、中心部から外周部に向けて傾斜的に少なくしていってもよい。前者は、より広範囲で反応性を得ることができるため好ましく、後者は、外周部の全固体高分子電解質部の電解液に対するシール性を高めることができる点で好ましい。中心部から外周部に向けて傾斜的に少なくしていく場合には、上記ホストポリマーには、リチウムイオン伝導性のあるポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)およびそれらの共重合体を用いることが望ましい。   In the present invention, the amount of the electrolyte contained in the gel electrolyte may be substantially uniform inside the gel electrolyte, or may be decreased in an inclined manner from the central portion toward the outer peripheral portion. . The former is preferable because reactivity can be obtained in a wider range, and the latter is preferable in that the sealing property of the all solid polymer electrolyte portion in the outer peripheral portion with respect to the electrolytic solution can be improved. When decreasing gradually from the central part toward the outer peripheral part, polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO) and copolymers thereof having lithium ion conductivity are used as the host polymer. It is desirable.

(b)高分子固体電解質
全固体高分子電解質としては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを利用することができる。具体的には、イオン伝導性を有する高分子から構成される層であり、イオン伝導性を示すのであれば材料は限定されない。全固体高分子電解質としては、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、これらの共重合体のような公知の固体高分子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、LiBF、LiPF、LiN(SOCF、LiN(SO、またはこれらの混合物などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。PEO、PPOのようなポリアルキレンオキシド系高分子は、LiBF、LiPF、LiN(SOCF、LiN(SOなどのリチウム塩をよく溶解しうる。また、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度が発現する。
(B) Polymer solid electrolyte The all solid polymer electrolyte is not particularly limited, and a conventionally known one can be used. Specifically, it is a layer composed of a polymer having ion conductivity, and the material is not limited as long as it exhibits ion conductivity. Examples of the all solid polymer electrolyte include known solid polymer electrolytes such as polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof. The solid polymer electrolyte contains a lithium salt in order to ensure ionic conductivity. As the lithium salt, LiBF 4 , LiPF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , or a mixture thereof can be used. However, it is not necessarily limited to these. A polyalkylene oxide polymer such as PEO and PPO can dissolve lithium salts such as LiBF 4 , LiPF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 well. Moreover, excellent mechanical strength is exhibited by forming a crosslinked structure.

(c)上記ポリマー電解質ないし電解液(電解質塩および可塑剤)を含浸させたセパレータ(不織布セパレータを含む)
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)および(b)または上記(a)で説明した電解(電解質塩および可塑剤)液と同様のものを用いることができるため、ここでの説明は省略する。
(C) Separator (including non-woven fabric separator) impregnated with the polymer electrolyte or electrolytic solution (electrolyte salt and plasticizer)
As the electrolyte that can be impregnated in the separator, the same electrolyte (electrolyte salt and plasticizer) solution as described in (a) and (b) or (a) described above can be used. The description in is omitted.

上記セパレータとしては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを用いることができるものであり、例えば、上記電解質を吸収保持するポリマーからなる多孔性シート(例えば、ポリオレフィン系微多孔質セパレータなど)などを用いることができる。有機溶媒に対して化学的に安定であるという性質を持つ上記ポリオレフィン系微多孔質セパレータは、電解質(電解液)との反応性を低く抑えることができるという優れた効果を有するものである。   The separator is not particularly limited, and a conventionally known separator can be used. For example, a porous sheet made of a polymer that absorbs and holds the electrolyte (for example, a polyolefin microporous separator). Etc.) can be used. The polyolefin microporous separator having the property of being chemically stable to an organic solvent has an excellent effect that the reactivity with the electrolyte (electrolytic solution) can be kept low.

該ポリマーの材質としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、PP/PE/PPの3層構造をした積層体、ポリイミドなどが挙げられる。   Examples of the polymer material include polyethylene (PE), polypropylene (PP), a laminate having a three-layer structure of PP / PE / PP, and polyimide.

上記セパレータの厚みとして、使用用途により異なることから一義的に規定することはできないが、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)などのモータ駆動用二次電池などの用途においては、単層あるいは多層で4〜60μmであることが望ましい。セパレータの厚さが、かかる範囲にあることでセパレータに微粒が食い込むことによって発生する短絡の防止と、高出力のために電極間を狭くすることが望ましいという理由から、厚さ方向の機械的強度と高出力性の確保という効果がある。また電池を複数接続する場合には、電極面積が増大することから、電池の信頼性を高めるために上記範囲のなかでも厚形のセパレータを用いることが望ましい。   The thickness of the separator cannot be unambiguously defined because it varies depending on the intended use. However, in the case of a secondary battery for driving a motor such as an electric vehicle (EV) or a hybrid electric vehicle (HEV), a single layer is used. Or it is desirable that it is 4-60 micrometers in a multilayer. The mechanical strength in the thickness direction is desirable because the thickness of the separator is within such a range, and it is desirable to narrow the gap between the electrodes for high output and prevention of short-circuiting caused by fine particles entering the separator. And there is an effect of ensuring high output performance. In addition, when a plurality of batteries are connected, the electrode area increases, so that it is desirable to use a thick separator in the above range in order to increase the reliability of the battery.

上記セパレータの微細孔の径は、最大で1μm以下(通常、数十nm程度の孔径である)であることが望ましい。セパレータの微細孔の平均径が、上記範囲にあることで熱によってセパレータが溶融して微細孔が閉じる「シャットダウン現象」が速やかに起きるという理由から、異常時信頼性が上がり、その結果として耐熱性が向上するという効果がある。すなわち、過充電で電池温度が上昇していったとき(異常時)に、セパレータが溶融して微細孔が閉じる「シャットダウン現象」が速やかに起きることで、電池(電極)の正極(+)から負極(−)側にLiイオンが通れなくなり、それ以上は充電できなくなる。そのため過充電できなくなり、過充電が解消する。その結果、電池の耐熱性(安全性)が向上するほか、ガスがでて電池外装材の熱融着部(シール部)が開くのを防止できる。ここでセパレータの微細孔の平均径は、セパレータを走査電子顕微鏡等で観察し、その写真をイメージアナライザ等で統計的に処理した平均径として算出される。   The fine pore diameter of the separator is desirably 1 μm or less (usually a pore diameter of about several tens of nm). Since the average diameter of the micropores in the separator is within the above range, the “shutdown phenomenon” that the separator melts due to heat and the micropores close quickly occurs, resulting in higher reliability during abnormalities, resulting in heat resistance. Has the effect of improving. In other words, when the battery temperature rises due to overcharging (in an abnormal state), the “shutdown phenomenon” that the separator melts and closes the micropores occurs quickly, so that the positive electrode (+) of the battery (electrode) Li ions cannot pass through to the negative electrode (−) side, and no further charge is possible. As a result, overcharging cannot be performed and overcharging is eliminated. As a result, the heat resistance (safety) of the battery is improved, and it is possible to prevent gas from being released and the heat fusion part (seal part) of the battery exterior material from being opened. Here, the average diameter of the micropores of the separator is calculated as an average diameter obtained by observing the separator with a scanning electron microscope or the like and statistically processing the photograph with an image analyzer or the like.

上記セパレータの空孔率は20〜50%であることが望ましい。セパレータの空孔率が、上記範囲にあることで電解質(電解液)の抵抗による出力低下の防止と、微粒がセパレータの空孔(微細孔)を貫くことによる短絡の防止という理由から出力と信頼性の両方を確保するという効果がある。ここでセパレータの空孔率とは、原材料レジンの密度と最終製品のセパレータの密度から体積比として求められる値である。   The separator preferably has a porosity of 20 to 50%. The separator's porosity is within the above range, preventing output from being reduced due to the resistance of the electrolyte (electrolyte), and preventing the short circuit caused by fine particles penetrating the separator's pores (micropores). It has the effect of securing both sexes. Here, the porosity of the separator is a value obtained as a volume ratio from the density of the raw material resin and the density of the separator of the final product.

上記セパレータへの電解質の含浸量は、セパレータの保持能力範囲まで含浸させればよいが、当該保持能力範囲を超えて含浸させてもよい。これは、電解質にシール部を設け、電解質層からの電解液の染み出しを防止できるため、該電解質層に保持できる範囲であれば含浸可能である。   The amount of electrolyte impregnated into the separator may be impregnated up to the holding capacity range of the separator, but may be impregnated beyond the holding capacity range. This can be impregnated as long as it can be retained in the electrolyte layer because a seal portion is provided in the electrolyte and the electrolyte solution can be prevented from exuding from the electrolyte layer.

電解質を保持させる為に用いる不織布セパレータとしては、特に制限されるべきものではなく、繊維を絡めてシート化することにより製造することができる。また、加熱によって繊維同士を融着することにより得られるスパンボンド等も用いることができる。すなわち、繊維を適当な方法でウェブ(薄綿)状またはマット状に配列させ、適当な接着剤あるいは繊維自身の融着力により接合して作ったシート状のものであればよい。上記接着剤としては、製造及び使用時の温度下で十分な耐熱性を有し、ゲル電解質に対しても反応性や溶解性等がなく安定したものであれば、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを利用できる。また、使用繊維としては、特に制限されるものではなく、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリイミド、アラミドなど従来公知のものを用いることができ、使用目的(電解質層に要求される機械強度など)に応じて、単独または混合して用いる。また、不織布のかさ密度は、含浸させた高分子ゲル電解質により十分な電池特性を得られるものであればよく、特に制限されるべきものではない。すなわち、あまり不織布のかさ密度が大きすぎると、電解質層中の非電解質材料が占める割合が大きくなりすぎ、電解質層におけるイオン伝導度などを損なうおそれがあるためである。   The nonwoven fabric separator used for holding the electrolyte is not particularly limited, and can be manufactured by entwining the fibers into a sheet. Moreover, the spun bond etc. which are obtained by fusing fibers by heating can also be used. In other words, it may be in the form of a sheet formed by arranging fibers in a web (thin cotton) shape or mat shape by an appropriate method, and joining them using an appropriate adhesive or the fusing force of the fibers themselves. The adhesive is not particularly limited as long as it has sufficient heat resistance at the temperature during manufacture and use, and is stable without any reactivity or solubility with respect to the gel electrolyte. There are no known ones. The fiber used is not particularly limited, and for example, conventionally known fibers such as cotton, rayon, acetate, nylon, polyester, polypropylene, polyethylene and other polyolefins, polyimide, and aramid can be used. Depending on (such as mechanical strength required for the electrolyte layer), they are used alone or in combination. Further, the bulk density of the nonwoven fabric is not particularly limited as long as sufficient battery characteristics can be obtained by the impregnated polymer gel electrolyte. That is, if the bulk density of the nonwoven fabric is too large, the proportion of the non-electrolyte material in the electrolyte layer becomes too large, and the ionic conductivity and the like in the electrolyte layer may be impaired.

不織布セパレータの空孔率は50〜90%であることが好ましい。空孔率が50%未満では、電解質の保持性が悪化し、90%超では強度が不足する。さらに、不織布セパレータの厚さは、電解質層と同じであればよく、好ましくは5〜200μmであり、特に好ましくは10〜100μmである。厚さが5μm未満では電解質の保持性が悪化し、200μmを超える場合には抵抗が増大することになる。   The porosity of the nonwoven fabric separator is preferably 50 to 90%. If the porosity is less than 50%, the electrolyte retention deteriorates, and if it exceeds 90%, the strength is insufficient. Furthermore, the thickness of the nonwoven fabric separator may be the same as that of the electrolyte layer, preferably 5 to 200 μm, particularly preferably 10 to 100 μm. When the thickness is less than 5 μm, the electrolyte retention deteriorates, and when it exceeds 200 μm, the resistance increases.

なお、上記(1)〜(3)の電解質層は、1つの電池の中で併用してもよい。   In addition, you may use together the electrolyte layer of said (1)-(3) in one battery.

また、高分子電解質は、電解質層、正極活物質層、負極活物質層に含まれ得るが、同一の高分子電解質を使用してもよく、層によって異なる高分子電解質を用いてもよい。   In addition, the polymer electrolyte may be contained in the electrolyte layer, the positive electrode active material layer, and the negative electrode active material layer, but the same polymer electrolyte may be used, or different polymer electrolytes may be used depending on the layer.

ところで、現在好ましく使用される高分子電解質用のホストポリマーは、PEO、PPOのようなポリエーテル系高分子である。このため、高温条件下における正極側での耐酸化性が弱い。従って、溶液系のリチウムイオン電池で一般に使用される、酸化還元電位の高い正極剤を使用する場合には、負極の容量が、高分子電解質層を介して対向する正極の容量より少ないことが好ましい。負極の容量が対向する正極の容量より少ないと、充電末期に正極電位が上がり過ぎることを防止できる。なお、正極および負極の容量は、正極および負極を製造する際の理論容量として、製造条件から求めることができる。完成品の容量を測定装置で直接測定してもよい。   By the way, a host polymer for a polymer electrolyte that is preferably used at present is a polyether polymer such as PEO and PPO. For this reason, the oxidation resistance on the positive electrode side under high temperature conditions is weak. Therefore, when using a positive electrode agent having a high oxidation-reduction potential that is generally used in a solution-type lithium ion battery, the capacity of the negative electrode is preferably smaller than the capacity of the positive electrode facing through the polymer electrolyte layer. . If the capacity of the negative electrode is less than the capacity of the opposing positive electrode, it is possible to prevent the positive electrode potential from rising excessively at the end of charging. In addition, the capacity | capacitance of a positive electrode and a negative electrode can be calculated | required from manufacturing conditions as theoretical capacity | capacitance at the time of manufacturing a positive electrode and a negative electrode. You may measure the capacity | capacitance of a finished product directly with a measuring device.

ただし、負極の容量を対向する正極の容量と比べて少ないと、負極電位が下がりすぎて電池の耐久性が損なわれる恐れがあるので充放電電圧に注意する必要がある。例えば、一のセル(単電池層)の平均充電電圧を使用する正極活物質の酸化還元電位に対して適切な値に設定して、耐久性が低下しないように注意する。   However, if the capacity of the negative electrode is smaller than the capacity of the opposing positive electrode, the negative electrode potential will be too low and the durability of the battery may be impaired, so it is necessary to pay attention to the charge / discharge voltage. For example, care should be taken not to lower the durability by setting the average charge voltage of one cell (single cell layer) to an appropriate value for the oxidation-reduction potential of the positive electrode active material.

電池を構成する電解質層の厚さは、特に限定するものではない。しかしながら、コンパクトなバイポーラポリマー電池を得るためには、電解質としての機能が確保できる範囲で極力薄くすることが好ましい。一般的な電解質層の厚さは5〜200μm、好ましくは5〜20μm程度である。   The thickness of the electrolyte layer constituting the battery is not particularly limited. However, in order to obtain a compact bipolar polymer battery, it is preferable to make it as thin as possible as long as the function as an electrolyte can be secured. The thickness of a general electrolyte layer is 5 to 200 μm, preferably about 5 to 20 μm.

上記絶縁シート材(絶縁層)は、電池内で隣り合う集電体同士が接触したり、積層電極の端部の僅かな不ぞろいなどによる短絡が起こるのを防止する目的で、各電極の周囲に形成されてなるものであるが、本発明では、当該絶縁層の働きを有する樹脂群で電池集電体の外部を被覆(封止)するため、特に絶縁層を形成する必要はないが、本発明のバイポーラ電池では、電極の周囲に絶縁層を設ける実施形態を排除するものではない。   The insulating sheet material (insulating layer) is formed around each electrode for the purpose of preventing current collectors adjacent in the battery from contacting each other and short-circuiting due to slight unevenness at the end of the laminated electrode. In the present invention, since the outside of the battery current collector is covered (sealed) with the resin group having the function of the insulating layer, it is not necessary to form an insulating layer. In the bipolar battery of the invention, an embodiment in which an insulating layer is provided around the electrode is not excluded.

該絶縁層に求められる多くの機能は本発明の樹脂群により提供されるため、絶縁層に用いられる材料としては、絶縁性のほか、電池動作温度下での耐熱性、耐電解液性等を有するものであればよく、例えば、エポキシ樹脂、ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミドなどが使用できるが、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ(製膜性)、経済性などの観点からは、エポキシ樹脂が好ましい。   Since many functions required for the insulating layer are provided by the resin group of the present invention, as a material used for the insulating layer, in addition to insulating properties, heat resistance under battery operating temperature, resistance to electrolytic solution, etc. For example, epoxy resin, rubber, polyethylene, polypropylene, polyimide, etc. can be used. From the viewpoint of corrosion resistance, chemical resistance, ease of production (film formation), economy, etc., epoxy Resins are preferred.

正極および負極タブは、必要に応じて使用すればよい。すなわち、バイポーラ
電池の積層(ないし巻回)構造によっては、最外部の集電体を電極端子として直
接取り出しても良く、この場合には正極および負極端子(タブ)は用いなくとも
良い。
The positive electrode and the negative electrode tab may be used as necessary. In other words, depending on the laminated (or wound) structure of the bipolar battery, the outermost current collector may be directly taken out as an electrode terminal, and in this case, the positive electrode and the negative electrode terminal (tab) may not be used.

正極および負極タブを用いる場合には、端子としての機能を有するほか、薄型化の観点からは極力薄い方がよいが、積層されてなる電極、電解質および集電体はいずれも機械的強度が弱いため、これらを両側から挟示し支持するだけの強度を持たせることが望ましい。さらに、電極タブでの内部抵抗を抑える観点から、正極および負極タブの厚さは、通常0.1〜2mm程度が望ましいといえる。   When using a positive electrode and a negative electrode tab, in addition to having a function as a terminal, it is better to be as thin as possible from the viewpoint of thinning, but the laminated electrode, electrolyte and current collector all have low mechanical strength. For this reason, it is desirable to have sufficient strength to sandwich and support them from both sides. Furthermore, it can be said that the thickness of the positive electrode and the negative electrode tab is usually preferably about 0.1 to 2 mm from the viewpoint of suppressing the internal resistance at the electrode tab.

正極および負極タブの材質は、通常のバイポーラ型でないリチウムイオン二次電池で用いられる材質を用いることができる。例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金などを利用することができる。   As the material of the positive electrode and the negative electrode tab, a material used in a normal lithium ion secondary battery that is not a bipolar type can be used. For example, aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof can be used.

正極タブと負極タブとの材質は、同一の材質を用いてもよいし、異なる材質のものを用いてもよい。さらに、これら正極および負極タブは、材質の異なるものを多層に積層したものであってもよい。   The materials of the positive electrode tab and the negative electrode tab may be the same material or different materials. Further, the positive electrode and the negative electrode tab may be formed by stacking different materials.

正極および負極リードに関しては、上述したバイポーラ型ではない通常のポリマーリチウムイオン電池で用いられる公知のリードを用いることができる。なお、電池外装材(電池ケース)から取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品(例えば、自動車部品、特に電子機器等)に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆しておくのが好まし
い。
As for the positive electrode and the negative electrode lead, known leads used in ordinary polymer lithium ion batteries which are not the bipolar type described above can be used. In addition, the part taken out from the battery exterior material (battery case) does not affect the product (for example, automobile parts, especially electronic devices, etc.) by contacting with peripheral devices or wiring and leaking electricity. It is preferable to coat with a heat-resistant insulating heat shrinkable tube or the like.

電池外装材(電池ケース)20としては、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、電池本体である電池積層体ないし電池巻回体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。軽量化の観点からは、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属(合金を含む)の両面をポリプロピレンフィルム等の絶縁体(好ましく耐熱性の絶縁体)で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルム(例えば、ポリプロピレン−アルミニウム複合ラミネートフィルム;単にアルミラミネートフィルムともいう)など、従来公知の電池外装材を用いて、その周辺部の一部または全部を熱融着にて接合することにより、電池積層体を収納し密封した構成とするのが好ましい。この場合、上記正極および負極リードは、上記熱融着部に挟まれて上記電池外装材の外部に露出される構造とすればよい。また熱伝導性に優れた高分子−金属複合ラミネートフィルムなどを用いることが、自動車の熱源から効率よく熱を伝え、電池内部を電池動作温度まですばやく加熱することができる点で好ましい。   As the battery exterior material (battery case) 20, in order to prevent external impact during use and environmental degradation, the battery stack or the entire battery winding body as the battery body is accommodated in the battery exterior material or battery case. It is desirable to do. From the viewpoint of weight reduction, a polymer-metal composite laminate film in which both surfaces of metals (including alloys) such as aluminum, stainless steel, nickel, and copper are covered with an insulator such as a polypropylene film (preferably a heat-resistant insulator) ( For example, by using a conventionally known battery exterior material such as a polypropylene-aluminum composite laminate film (also simply referred to as an aluminum laminate film), a part or all of the peripheral part thereof is bonded by heat-sealing, whereby a battery laminate is obtained. It is preferable that the container is housed and sealed. In this case, the positive electrode and the negative electrode lead may be structured to be sandwiched between the heat-sealed portions and exposed to the outside of the battery exterior material. In addition, it is preferable to use a polymer-metal composite laminate film having excellent thermal conductivity because 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.

次に、本発明のポリマー電池の用途としては、例えば、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)や燃料電池自動車やハイブリッド燃料電池自動車などの大容量電源として、高エネルギー密度、高出力密度が求められる車両駆動用電源(補助電源を含む)に好適に利用することができる。この場合には、本発明のポリマー電池を複数個接続して構成した組電池とすることが望ましい。すなわち、本発明のポリマー電池、特にバイポーラ型ポリマーリチウムイオン二次電池を少なくとも2個以上を用いて、並列接続、直列接続、並列−直列接続および直列−並列接続の少なくとも一つの接続方式を用いて構成した組電池とすることにより、高容量、高出力の電池モジュールを形成することが出来る。そのため、使用目的ごとの電池容量や出力に対する要求に、比較的安価に対応することが可能になる。   Next, as a use of the polymer battery of the present invention, for example, as a large-capacity power source such as an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a fuel cell vehicle and a hybrid fuel cell vehicle, a high energy density and a high output density are used. Can be suitably used for a vehicle driving power source (including an auxiliary power source). In this case, it is desirable that the assembled battery is constructed by connecting a plurality of polymer batteries of the present invention. That is, using at least one of the polymer batteries of the present invention, particularly bipolar polymer lithium ion secondary batteries, using at least one connection method of parallel connection, series connection, parallel-series connection and series-parallel connection. By configuring the assembled battery, a battery module with a high capacity and a high output can be formed. Therefore, it becomes possible to respond to the demand for battery capacity and output for each purpose of use at a relatively low cost.

具体的には、例えば、上記のポリマー電池をN個並列に接続し、N個並列にしたポリマー電池をさらにM個直列にして金属製ないし樹脂製の組電池ケースに収納し、組電池とする。この際、ポリマー電池の直列/並列接続数は、使用目的に応じて決定する。例えば、EVやHEVや燃料電池自動車やハイブリッド燃料電池自動車など大容量電源として、高エネルギー密度、高出力密度が求められる車両の駆動用電源(補助電源を含む)に適用し得るように組み合わせればよい。また、組電池用の正極端子および負極端子と、各ポリマー電池の電極リードとは、リード線等を用いて電気的に接続すればよい。また、ポリマー電池同士を直列/並列に接続する際には、スペーサやバスバーのような適当な接続部材を用いて電気的に接続すればよい。ただし、本発明の組電池は、ここで説明したものに制限されるべきものではなく、従来公知のものを適宜採用することができる。   Specifically, for example, N polymer batteries are connected in parallel, and N polymer batteries connected in parallel are further connected in series in a metal or resin battery case to form a battery pack. . At this time, the number of series / parallel connections of the polymer battery is determined according to the purpose of use. For example, as a large-capacity power source such as EV, HEV, fuel cell vehicle, and hybrid fuel cell vehicle, it can be applied to a driving power source (including an auxiliary power source) for a vehicle that requires high energy density and high output density. Good. Moreover, what is necessary is just to electrically connect the positive electrode terminal and negative electrode terminal for assembled batteries, and the electrode lead of each polymer battery using a lead wire. Moreover, what is necessary is just to electrically connect using suitable connection members, such as a spacer and a bus bar, when connecting polymer batteries in series / parallel. However, the assembled battery of the present invention should not be limited to those described here, and conventionally known ones can be appropriately employed.

本発明では、上記のポリマー電池および/または組電池を駆動用電源(補助電源を含む)として搭載した車両とすることができる。本発明のポリマー電池および/または組電池は、上述のように各種特性を有し、特に、コンパクトな電池である。このため、エネルギー密度および出力密度に関して、とりわけ厳しい要求がなされる車両、例えば、電気自動車やハイブリッド電気自動車や燃料電池自動車やハイブリッド燃料電池自動車等の駆動用電源(補助電源を含む)として好適であり、燃費、走行性能に優れたEVやHEVや燃料電池自動車やハイブリッド燃料電池自動車を提供できる。例えば、EVやHEVや燃料電池自動車やハイブリッド燃料電池自動車の車体中央部の座席下に組電池を駆動用電源として搭載するのが、社内空間およびトランクルームを広く取れるため便利である。ただし、本発明では、これらに何ら制限されるべきものではなく、組電池ないし電池は、車両の床下、トランクルーム、エンジンルーム、屋根、ボンネットフード内などに設置することができる。なお、本発明では、組電池だけではなく、使用用途によっては、ポリマー電池を搭載するようにしてもよいし、これら組電池とポリマー電池を組み合わせて搭載するようにしてもよい。また、本発明のポリマー電池および/または組電池を駆動用電源として搭載することのできる車両としては、上記のEVやHEVや燃料電池自動車やハイブリッド燃料電池自動車が好ましいが、これらに制限されるものではない。   In the present invention, a vehicle equipped with the polymer battery and / or the assembled battery as a driving power source (including an auxiliary power source) can be provided. The polymer battery and / or the assembled battery of the present invention have various characteristics as described above, and are particularly compact batteries. For this reason, it is suitable as a driving power source (including an auxiliary power source) for vehicles that are particularly demanding regarding energy density and output density, such as electric vehicles, hybrid electric vehicles, fuel cell vehicles, and hybrid fuel cell vehicles. EVs, HEVs, fuel cell vehicles and hybrid fuel cell vehicles with excellent fuel efficiency and driving performance can be provided. For example, it is convenient to install an assembled battery as a driving power source under the seat at the center of the body of an EV, HEV, fuel cell vehicle, or hybrid fuel cell vehicle because the company space and trunk room can be widened. However, the present invention is not limited to these, and the assembled battery or battery can be installed under the floor of the vehicle, in a trunk room, an engine room, a roof, a hood, or the like. In the present invention, not only the assembled battery but also a polymer battery may be mounted depending on the use application, or these assembled battery and polymer battery may be mounted in combination. Further, as the vehicle on which the polymer battery and / or the assembled battery of the present invention can be mounted as a driving power source, the above-described EV, HEV, fuel cell vehicle, and hybrid fuel cell vehicle are preferable, but are not limited thereto. is not.

以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明する。以下の実施例においては、特に断りのない限り、高分子電解質原料、リチウム塩、正極活物質、および負極活物質として、以下の材料を用いた。
・高分子電解質原料:エチレンオキシドとプロピレンオキシドとのマクロマー
・リチウム塩:LiN(SO(以下、「BETI」と略す)
・正極活物質:スピネル型LiMn(平均粒子径:0.6μm)
・負極活物質:粉砕したグラファイト(平均粒径:0.7μm)
・光重合開始剤:ベンジルジメチルケタール
高分子電解質原料は、特開2002−110239号公報記載の方法に準じて合成した。また、負極インク、正極インクおよび電解質インクの調製、印刷、電池の組み立ては、露点−30℃以下の乾燥雰囲気下で行った。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. In the following examples, the following materials were used as the polymer electrolyte raw material, lithium salt, positive electrode active material, and negative electrode active material unless otherwise specified.
Polymer electrolyte raw material: Macromer of ethylene oxide and propylene oxide Lithium salt: LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 (hereinafter abbreviated as “BETI”)
Positive electrode active material: spinel type LiMn 2 O 4 (average particle size: 0.6 μm)
Negative electrode active material: pulverized graphite (average particle size: 0.7 μm)
Photopolymerization initiator: benzyl dimethyl ketal The polymer electrolyte raw material was synthesized according to the method described in JP-A No. 2002-110239. Moreover, preparation, printing, and battery assembly of the negative electrode ink, the positive electrode ink, and the electrolyte ink were performed in a dry atmosphere with a dew point of −30 ° C. or less.

(実施例1)
<負極インクの調製>
負極活物質(9質量%)、高分子電解質原料(4質量%)、リチウム塩(2質量%)、および光重合開始剤(高分子電解質原料に対して0.1質量%)を準備し、これらに溶媒としてアセトニトリル(85質量%)を加えた。これを十分に撹拌して、負極インクとしてのスラリーを調製した。このインクの粘度は約3cPであった。
(Example 1)
<Preparation of negative electrode ink>
A negative electrode active material (9% by mass), a polymer electrolyte raw material (4% by mass), a lithium salt (2% by mass), and a photopolymerization initiator (0.1% by mass with respect to the polymer electrolyte raw material) were prepared, Acetonitrile (85 mass%) was added to these as a solvent. This was sufficiently stirred to prepare a slurry as negative electrode ink. The viscosity of this ink was about 3 cP.

<正極インクの調製>
正極活物質(7質量%)、導電材としてアセチレンブラック(2質量%)、高分子電解質原料(4質量%)、リチウム塩(2質量%)、および光重合開始剤(高分子電解質原料に対して0.1質量%)を準備し、これに溶媒としてアセトニトリル(85質量%)を加えた。これを十分に撹拌して、正極インクとしてのスラリーを調製した。このインクの粘度は約3cPであった。
<Preparation of positive electrode ink>
Positive electrode active material (7% by mass), acetylene black (2% by mass) as a conductive material, polymer electrolyte material (4% by mass), lithium salt (2% by mass), and photopolymerization initiator (based on polymer electrolyte material) 0.1 wt%) was prepared, and acetonitrile (85 wt%) was added as a solvent thereto. This was sufficiently stirred to prepare a slurry as a positive electrode ink. The viscosity of this ink was about 3 cP.

<電解質インクの調製>
高分子電解質原料(15質量%)、リチウム塩(8質量%)、および光重合開始剤(高分子電解質原料に対して0.1質量%)を準備し、これに溶媒としてアセトニトリル(77質量%)を加えた。これを十分に撹拌して、電解質インクとしてのスラリーを調製した。このインクの粘度は2cPであった。
<Preparation of electrolyte ink>
A polymer electrolyte raw material (15% by mass), a lithium salt (8% by mass), and a photopolymerization initiator (0.1% by mass with respect to the polymer electrolyte raw material) were prepared, and acetonitrile (77% by mass) was used as a solvent. ) Was added. This was sufficiently stirred to prepare a slurry as an electrolyte ink. The viscosity of this ink was 2 cP.

<電池の作製>
調製したインクおよび市販のインクジェットプリンターを用いて、以下の手順により、電池を作成した。なお、上記のインクを使用した場合、溶媒であるアセトニトリルがインクジェットプリンターのインク導入部分にあるプラスチック部品を溶解させてしまう問題があった。よって、インク導入部分にある部品を金属製の部品と交換し、インク溜から直接金属部品にインクを供給させた。また、インクの粘度が低く、活物質が沈殿する懸念があったので、インク溜りを常に回転翼を用いて攪拌した。
<Production of battery>
A battery was prepared according to the following procedure using the prepared ink and a commercially available ink jet printer. When the above ink is used, there is a problem that acetonitrile as a solvent dissolves plastic parts in the ink introduction portion of the ink jet printer. Therefore, the parts in the ink introduction part were replaced with metal parts, and ink was directly supplied from the ink reservoir to the metal parts. Further, since there was a concern that the viscosity of the ink was low and the active material was precipitated, the ink reservoir was always stirred using a rotary blade.

インクジェットプリンターは、市販のコンピューターおよびソフトウェアによって制御された。負極層、高分子電解質膜(イオン伝導層)および正極層を作製する際に、調製した負極インク、電解質インクおよび正極インクを、それぞれ用いた。負極層、高分子電解質膜(イオン伝導層)および正極層は、コンピューター上で作成したパターン(本実施例では、図1に示す矩形形状の微小セルを2次元にタイル状に設置したパターンとした。)を、インクジェットプリンターを用いて印刷することによって作製された。なお、集電層として用いた金属箔を直接プリンターに供給する事は困難だったので、A4版上質紙に金属箔を貼り付け、これをプリンターに供給し、印刷した(以下の実施例においても、集電層、更には高分子電解質膜(イオン伝導層)をA4版上質紙にこれら集電層や高分子電解質膜を貼り付け、これをプリンターに供給し、印刷する点は、本実施例と同様とした。)。また、本実施例では、負極層、高分子電解質膜(イオン伝導層)および正極層の厚さ(乾燥後)がいずれも5μmとなるように印刷し、図1に示すように、正極用、負極用およびイオン伝導用の各微小セルの長さL=10mm、微小セル間の空隙間隔D=1mmとする配置(パターン)構成とした。また集電層の厚さは5μmとし、集電層の大きさはA4版上質紙サイズと同じ大きさとした。 The inkjet printer was controlled by a commercially available computer and software. When preparing the negative electrode layer, the polymer electrolyte membrane (ion conductive layer), and the positive electrode layer, the prepared negative electrode ink, electrolyte ink, and positive electrode ink were used. The negative electrode layer, the polymer electrolyte membrane (ion conductive layer), and the positive electrode layer had a pattern created on a computer (in this example, a pattern in which rectangular microcells shown in FIG. 1 were two-dimensionally arranged in a tile shape. .) Was printed using an inkjet printer. In addition, since it was difficult to supply the metal foil used as the current collecting layer directly to the printer, the metal foil was pasted on the A4 quality paper, supplied to the printer, and printed (also in the following examples) In this embodiment, the current collecting layer and further the polymer electrolyte membrane (ion conductive layer) are attached to the A4 quality paper, and the current collecting layer and polymer electrolyte membrane are supplied to the printer and printed. And the same). Further, in this example, the negative electrode layer, the polymer electrolyte membrane (ion conductive layer), and the positive electrode layer were printed so that the thickness (after drying) was 5 μm, and as shown in FIG. The arrangement (pattern) configuration was such that the length L 1 of each of the negative electrode and ion conduction microcells was 10 mm, and the gap distance D 1 between the microcells was 1 mm. The thickness of the current collecting layer was 5 μm, and the size of the current collecting layer was the same as the size of the A4-size fine paper.

上記改造を施したインクジェットプリンターに負極インクを導入し、コンピューター上で作成したパターンを、集電層としてのステンレス箔上に印刷した。印刷後、溶媒を乾燥させるために60℃の真空オーブン中で2時間乾燥を行った。乾燥後、高分子電解質原料を重合させるために、真空中、紫外線を20分間照射し、集電層上に負極層が積層された積層体を得た。   A negative electrode ink was introduced into the modified inkjet printer, and a pattern created on a computer was printed on a stainless steel foil as a current collecting layer. After printing, in order to dry the solvent, drying was performed in a vacuum oven at 60 ° C. for 2 hours. After drying, in order to polymerize the polymer electrolyte raw material, ultraviolet rays were irradiated for 20 minutes in vacuum to obtain a laminate in which the negative electrode layer was laminated on the current collecting layer.

上記改造を施したインクジェットプリンターに電解質インクを導入し、前記負極層上に、前記負極層と同じパターンとなるように、電解質インクを印刷した。形成された高分子電解質膜(イオン伝導層)は、ムラがなく、均一に形成された。印刷後、溶媒を乾燥させるために60℃の真空オーブン中で2時間乾燥を行った。乾燥後、高分子電解質原料を重合させるために、真空中、紫外線を20分間照射し、集電層、負極層および高分子電解質膜(イオン伝導層)の積層体を得た。   The electrolyte ink was introduced into the modified inkjet printer, and the electrolyte ink was printed on the negative electrode layer so as to have the same pattern as the negative electrode layer. The formed polymer electrolyte membrane (ion conductive layer) was uniformly formed with no unevenness. After printing, in order to dry the solvent, drying was performed in a vacuum oven at 60 ° C. for 2 hours. After drying, in order to polymerize the polymer electrolyte raw material, ultraviolet rays were irradiated in vacuum for 20 minutes to obtain a laminate of a current collecting layer, a negative electrode layer, and a polymer electrolyte membrane (ion conductive layer).

同様にして、高分子電解質膜(イオン伝導層)上に、形成される正極層が前記負極層と同じパターンとなるように、正極インクを印刷した。印刷後、溶媒を乾燥させるために60℃の真空オーブン中で2時間乾燥を行った。乾燥後、高分子電解質原料を重合させるために、真空中、紫外線を20分間照射し、集電体、負極層、高分子電解質膜(イオン伝導層)および正極層の積層体を得た。   Similarly, the positive electrode ink was printed on the polymer electrolyte membrane (ion conductive layer) so that the formed positive electrode layer had the same pattern as the negative electrode layer. After printing, in order to dry the solvent, drying was performed in a vacuum oven at 60 ° C. for 2 hours. After drying, in order to polymerize the polymer electrolyte raw material, ultraviolet rays were irradiated for 20 minutes in a vacuum to obtain a laminate of a current collector, a negative electrode layer, a polymer electrolyte membrane (ion conductive layer), and a positive electrode layer.

この積層体を、集電層としてのステンレス箔で挟持した。最後に、正負極の電極リードだけが電池外に出るようにアルミラミネート材で封止、成型し、電池とした。ここでいうアルミラミネート材とは、具体的には、容器内外で水蒸気および酸素などの気体の交換が行われないようアルミニウム箔の金属薄膜と、ポリエチレンテレフタレートの金属薄膜を物理的に保護する樹脂フィルムおよび、アイオノマーの熱融着性樹脂フィルムを重ね合わせて多層化したラミネートシートをいう。   This laminate was sandwiched between stainless foils as a current collecting layer. Finally, the battery was sealed and molded with an aluminum laminate so that only the positive and negative electrode leads came out of the battery. Specifically, the aluminum laminate material here is a resin film that physically protects the metal thin film of aluminum foil and the metal thin film of polyethylene terephthalate so that the exchange of gases such as water vapor and oxygen is not performed inside and outside the container. Also, it refers to a laminate sheet in which ionomer heat-fusible resin films are stacked to form a multilayer.

<電池の評価>
作製した電池に対して、20μA/cmの定電流定電圧充電を上限電圧4.2Vで行い、次に20μA/cmの定電流放電を下限電圧2.5Vで行った。充放電評価の結果、平均電圧約3.8V付近に充放電プラトーが見られ、作製した電池が機能していることを確認した。また、冷熱サイクルをかけたがクラックは発生しなかった。
<Battery evaluation>
The manufactured battery was subjected to constant current / constant voltage charging at 20 μA / cm 2 at an upper limit voltage of 4.2 V, and then constant current discharge at 20 μA / cm 2 was performed at a lower limit voltage of 2.5 V. As a result of the charge / discharge evaluation, a charge / discharge plateau was observed in the vicinity of an average voltage of about 3.8 V, and it was confirmed that the produced battery was functioning. In addition, although a cooling cycle was applied, no cracks were generated.

(実施例2)
<電池の作製>
負極インク、正極インクおよび電解質インクの調製において、溶媒量を実施例1の半分とし、粘度の高いインクを得た。インクの粘度が高いので、そのまま印刷すると、印刷に筋やかすれが生じた。そこで、インクジェットプリンターのインク溜りにヒーターを付け、インクを温めた。これにより、インク粘度が適正な状態になり、美しい印刷が可能となった。その他は、実施例1と同様に、印刷、乾燥、重合、組み立て、評価を行った。
(Example 2)
<Production of battery>
In the preparation of the negative electrode ink, the positive electrode ink, and the electrolyte ink, the amount of the solvent was reduced to half that of Example 1, and an ink having a high viscosity was obtained. Since the viscosity of the ink is high, when the printing is performed as it is, streaks and blurring occur in the printing. Therefore, a heater was attached to the ink reservoir of the inkjet printer to warm the ink. As a result, the ink viscosity was in an appropriate state, and beautiful printing was possible. Others were the same as in Example 1, and printing, drying, polymerization, assembly, and evaluation were performed.

<評価>
実施例1と同様にして、充放電特性を評価した。充放電評価の結果、平均電圧約3.8V付近に充放電プラトーが見られ、作製した電池が機能していることを確認した。
<Evaluation>
The charge / discharge characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1. As a result of the charge / discharge evaluation, a charge / discharge plateau was observed in the vicinity of an average voltage of about 3.8 V, and it was confirmed that the produced battery was functioning.

(実施例3)
<高分子電解質膜(イオン伝導層)の調製>
高分子電解質原料(53質量%)、リチウム塩(26質量%)、および光重合開始剤(高分子電解質原料に対して0.1質量%)を準備し、これに溶媒としてアセトニトリル(21質量%)を加えた。この溶液を空隙率約50%のポリエステル系樹脂不織布セパレータに染み込ませた。溶液が染み込んだ不織布セパレータを60℃の真空オーブン中で2時間乾燥させた。さらに乾燥した不織布セパレータを、真空中、紫外線を20分間照射して光重合し、高分子電解質膜(イオン伝導層)とした。高分子電解質膜(イオン伝導層)の厚さ(乾燥後)は5μmであった。高分子電解質膜(イオン伝導層)の大きさはA4版上質紙サイズと同じ大きさとした。
(Example 3)
<Preparation of polymer electrolyte membrane (ion conductive layer)>
A polymer electrolyte raw material (53% by mass), a lithium salt (26% by mass), and a photopolymerization initiator (0.1% by mass with respect to the polymer electrolyte raw material) were prepared, and acetonitrile (21% by mass) was used as a solvent. ) Was added. This solution was soaked into a polyester resin nonwoven fabric separator having a porosity of about 50%. The nonwoven fabric separator soaked with the solution was dried in a vacuum oven at 60 ° C. for 2 hours. Furthermore, the dried nonwoven fabric separator was photopolymerized by irradiating with ultraviolet rays for 20 minutes in a vacuum to obtain a polymer electrolyte membrane (ion conductive layer). The thickness (after drying) of the polymer electrolyte membrane (ion conductive layer) was 5 μm. The size of the polymer electrolyte membrane (ion conductive layer) was the same as the size of the A4 size fine paper.

<電池の作製>
この高分子電解質膜(イオン伝導層)を基体として用い、該高分子電解質膜(イオン伝導層)上に、実施例1と同様の方法で、負極層を作製した。さらに、負極層の反対面に、実施例1と同様の方法で、正極層を作製した。本実施例では、正極層および負極層共に、図1に示す矩形形状の微小セルを2次元にタイル状に設置したパターン(配置)となるように印刷した。この際、図1に示すように、正極層と負極層は、高分子電解質膜(イオン伝導層)を挟んで全く同じ位置に配置されるように印刷した。また、本実施例では、負極層および正極層の厚さ(乾燥後)がいずれも5μmとなるように印刷し、図1に示すように、正極用および負極用の各微小セルの長さL=10mm、微小セル間の空隙間隔D=1mmとする配置(パターン)構成とした。また集電層の厚さは5μmとし、集電層の大きさはA4版上質紙サイズと同じ大きさとした。
<Production of battery>
Using this polymer electrolyte membrane (ion conductive layer) as a substrate, a negative electrode layer was produced on the polymer electrolyte membrane (ion conductive layer) in the same manner as in Example 1. Further, a positive electrode layer was produced on the opposite surface of the negative electrode layer by the same method as in Example 1. In this example, both the positive electrode layer and the negative electrode layer were printed in a pattern (arrangement) in which rectangular microcells shown in FIG. 1 were two-dimensionally arranged in a tile shape. At this time, as shown in FIG. 1, the positive electrode layer and the negative electrode layer were printed so as to be arranged at exactly the same position with the polymer electrolyte membrane (ion conductive layer) interposed therebetween. Further, in this example, the negative electrode layer and the positive electrode layer were printed so that the thickness (after drying) was 5 μm, and as shown in FIG. The arrangement (pattern) configuration was such that 1 = 10 mm and the gap distance D 1 = 1 mm between the microcells. The thickness of the current collecting layer was 5 μm, and the size of the current collecting layer was the same as the size of the A4-size fine paper.

負極層、高分子電解質膜(イオン伝導層)および正極層が積層された積層体を、集電層としての2枚のステンレス箔で挟持した。最後に、正負極の電極リードだけが電池外に出るように実施例1と同様のアルミラミネート材で封止、成型し、電池とした。   The laminate in which the negative electrode layer, the polymer electrolyte membrane (ion conductive layer) and the positive electrode layer were laminated was sandwiched between two stainless steel foils as a current collecting layer. Finally, the battery was sealed and molded with the same aluminum laminate material as in Example 1 so that only the positive and negative electrode leads came out of the battery.

<評価>
実施例1と同様にして、充放電特性を評価した。充放電評価の結果、平均電圧約3.8V付近に充放電プラトーが見られ、作製した電池が機能していることを確認した。
<Evaluation>
The charge / discharge characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1. As a result of the charge / discharge evaluation, a charge / discharge plateau was observed in the vicinity of an average voltage of about 3.8 V, and it was confirmed that the produced battery was functioning.

(実施例4)
以下の手順に従って、溶媒を用いずに調製されたインクを用いて、電池を作製
した。
(Example 4)
A battery was prepared using the ink prepared without using a solvent according to the following procedure.

<負極インクの調製>
負極活物質(60質量%)、高分子電解質原料(27質量%)、リチウム塩(13質量%)、および光重合開始剤(高分子電解質原料に対して0.1質量%)を準備した。これらを十分に撹拌して、負極インクとしてのスラリーを調製した。このインクの室温での粘度は約200cPであった。また、60℃での粘度は約20cPであった。
<Preparation of negative electrode ink>
A negative electrode active material (60% by mass), a polymer electrolyte raw material (27% by mass), a lithium salt (13% by mass), and a photopolymerization initiator (0.1% by mass with respect to the polymer electrolyte raw material) were prepared. These were sufficiently stirred to prepare a slurry as a negative electrode ink. The viscosity of this ink at room temperature was about 200 cP. The viscosity at 60 ° C. was about 20 cP.

<正極インクの調製>
正極活物質(47質量%)、導電材としてアセチレンブラック(13質量%)、高分子電解質原料(27質量%)、リチウム塩(13質量%)、および光重合開始剤(高分子電解質原料に対して0.1質量%)を準備した。これらを十分に撹拌して、正極インクとしてのスラリーを調製した。このインクの室温での粘度は約200cPであった。また、60℃での粘度は約20cPであった。
<Preparation of positive electrode ink>
Positive electrode active material (47% by mass), acetylene black (13% by mass) as a conductive material, polymer electrolyte material (27% by mass), lithium salt (13% by mass), and photopolymerization initiator (based on polymer electrolyte material) 0.1 mass%) was prepared. These were sufficiently stirred to prepare a slurry as a positive electrode ink. The viscosity of this ink at room temperature was about 200 cP. The viscosity at 60 ° C. was about 20 cP.

<電解質インクの調製>
高分子電解質原料(15質量%)、リチウム塩(8質量%)、および光重合開始剤(高分子電解質原料に対して0.1質量%)を準備した。これらを十分に撹拌して、電解質インクとしてのスラリーを調製した。このインクの室温での粘度は約200cPであった。また、60℃における粘度は約20cPであった。
<Preparation of electrolyte ink>
A polymer electrolyte raw material (15% by mass), a lithium salt (8% by mass), and a photopolymerization initiator (0.1% by mass with respect to the polymer electrolyte raw material) were prepared. These were sufficiently stirred to prepare a slurry as an electrolyte ink. The viscosity of this ink at room temperature was about 200 cP. The viscosity at 60 ° C. was about 20 cP.

<電池の作製>
調製したインクおよび実験用インクジェットプリンターを用いて、以下の手順により、電池を作成した。なお、実験用インクジェットプリンターはピエゾ素子型のヘッドを備えており、印加電圧を200Vまで加える事が出来る仕様となっている。また、インク加熱用ヒーターを具えており、インク温度を室温から100℃までコントロールする事が可能である。
<Production of battery>
A battery was prepared according to the following procedure using the prepared ink and an experimental ink jet printer. The experimental ink jet printer has a piezo element type head, and can apply an applied voltage up to 200V. In addition, an ink heating heater is provided, and the ink temperature can be controlled from room temperature to 100 ° C.

実験用インクジェットプリンターに負極インクを導入し、コンピューター上で作成したパターン(本実施例では、図1に示す矩形形状の微小セルを2次元にタイル状に設置したパターンとした。)を、集電層としてのステンレス箔上に印刷した。インク温度は60℃に設定しておいた。印刷後、高分子電解質原料を重合させるために、真空中、紫外線を20分間照射し、集電層上に負極層が積層された積層体を得た。   A negative electrode ink was introduced into an experimental inkjet printer, and a pattern created on a computer (in this example, a pattern in which rectangular microcells shown in FIG. 1 were two-dimensionally arranged in a tile shape) was collected. Printed on a stainless steel foil as a layer. The ink temperature was set to 60 ° C. After printing, in order to polymerize the polymer electrolyte raw material, ultraviolet rays were irradiated for 20 minutes in a vacuum to obtain a laminate in which the negative electrode layer was laminated on the current collecting layer.

実験用インクジェットプリンターに電解質インクを導入し、前記負極層上に、前記負極層と同じパターンとなるように、電解質インクを印刷した。インク温度は60℃に設定した。形成された高分子電解質膜(イオン伝導層)は、ムラがなく、均一に形成された。印刷後、高分子電解質原料を重合させるために、真空中、紫外線を20分間照射し、集電層、負極層および高分子電解質膜(イオン伝導層)の積層体を得た。   The electrolyte ink was introduced into an experimental inkjet printer, and the electrolyte ink was printed on the negative electrode layer so as to have the same pattern as the negative electrode layer. The ink temperature was set to 60 ° C. The formed polymer electrolyte membrane (ion conductive layer) was uniformly formed with no unevenness. After printing, in order to polymerize the polymer electrolyte raw material, ultraviolet rays were irradiated for 20 minutes in a vacuum to obtain a laminate of a current collecting layer, a negative electrode layer, and a polymer electrolyte membrane (ion conductive layer).

同様にして、高分子電解質膜(イオン伝導層)上に、形成される正極層が前記負極層と同じパターンとなるように、正極インクを印刷した。インク温度は60℃に設定した。印刷後、高分子電解質原料を重合させるために、真空中、紫外線を20分間照射し、集電層、負極層、高分子電解質膜(イオン伝導層)および正極層の積層体を得た。また、本実施例では、負極層、高分子電解質膜(イオン伝導層)および正極層の厚さ(乾燥後)がいずれも5μmとなるように印刷し、図1に示すように、正極用、負極用およびイオン伝導用の各微小セルの長さL=10mm、微小セル間の空隙間隔D=1mmとする配置(パターン)構成とした。また集電層の厚さは5μmとし、集電層の大きさはA4版上質紙サイズと同じ大きさとした。 Similarly, the positive electrode ink was printed on the polymer electrolyte membrane (ion conductive layer) so that the formed positive electrode layer had the same pattern as the negative electrode layer. The ink temperature was set to 60 ° C. After printing, in order to polymerize the polymer electrolyte raw material, ultraviolet rays were irradiated for 20 minutes in a vacuum to obtain a laminate of a current collecting layer, a negative electrode layer, a polymer electrolyte membrane (ion conductive layer), and a positive electrode layer. Further, in this example, the negative electrode layer, the polymer electrolyte membrane (ion conductive layer), and the positive electrode layer were printed so that the thickness (after drying) was 5 μm, and as shown in FIG. The arrangement (pattern) configuration was such that the length L 1 of each of the negative electrode and ion conduction microcells was 10 mm, and the gap distance D 1 between the microcells was 1 mm. The thickness of the current collecting layer was 5 μm, and the size of the current collecting layer was the same as the size of the A4-size fine paper.

この積層体を、集電層としてのステンレス箔で挟持した。最後に、正負極の電極リードだけが電池外に出るように実施例1と同様のアルミラミネート材で封止、成型し、電池とした。   This laminate was sandwiched between stainless foils as a current collecting layer. Finally, the battery was sealed and molded with the same aluminum laminate material as in Example 1 so that only the positive and negative electrode leads came out of the battery.

<評価>
実施例1と同様にして、充放電特性を評価した。充放電評価の結果、平均電圧約3.8V付近に充放電プラトーが見られ、作製した電池が機能していることを確認した。
<Evaluation>
The charge / discharge characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1. As a result of the charge / discharge evaluation, a charge / discharge plateau was observed in the vicinity of an average voltage of about 3.8 V, and it was confirmed that the produced battery was functioning.

(実施例5)
高分子電解質電池である実施例1〜4に対し、以下の手順に従って、液系リチウムイオン電池を作製した。
(Example 5)
A liquid lithium ion battery was produced according to the following procedure for Examples 1 to 4 which are polymer electrolyte batteries.

<負極インクの調製>
負極活物質(9質量%)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF;1質量%)、および溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP;90質量%)を準備した。これらを十分に撹拌して、負極インクとしてのスラリーを調製した。このインクの粘度は約5cPであった。
<Preparation of negative electrode ink>
A negative electrode active material (9% by mass), polyvinylidene fluoride (PVdF; 1% by mass), and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP; 90% by mass) were prepared as solvents. These were sufficiently stirred to prepare a slurry as a negative electrode ink. The viscosity of this ink was about 5 cP.

<正極インクの調製>
正極活物質(7質量%)、導電材としてのアセチレンブラック(2質量%)、PVdF(1質量%)、および溶媒としてNMP(90質量%)を準備した。これらを十分に撹拌して、正極インクとしてのスラリーを調製した。このインクの粘度は約4cPであった。
<Preparation of positive electrode ink>
A positive electrode active material (7% by mass), acetylene black (2% by mass) as a conductive material, PVdF (1% by mass), and NMP (90% by mass) as a solvent were prepared. These were sufficiently stirred to prepare a slurry as a positive electrode ink. The viscosity of this ink was about 4 cP.

<電池の作製>
調製したインクおよび市販のインクジェットプリンターを用いて、以下の手順により、電池を作成した。なお、上記のインクを使用した場合、溶媒であるNMPがインクジェットプリンターのインク導入部分にあるプラスチック部品を溶解させてしまう問題があった。よって実施例1〜3と同様の改造を施したプリンターで印刷を行った。
<Production of battery>
A battery was prepared according to the following procedure using the prepared ink and a commercially available ink jet printer. In addition, when said ink was used, there existed a problem that NMP which is a solvent will melt | dissolve the plastic component in the ink introduction part of an inkjet printer. Therefore, printing was performed with a printer having the same modifications as in Examples 1 to 3.

改造を施したインクジェットプリンターに負極インクを導入し、コンピューター上で作成したパターン(本実施例では、図1に示す矩形形状の微小セルを2次元にタイル状に設置したパターンとした。)を、負極用集電層としての銅箔上に印刷した。印刷後、溶媒を乾燥させるために120℃の真空オーブン中で12時間乾燥を行った。乾燥後、ロールプレス機にて塗膜密度が1.3g/cc以上になるようにプレス加工を行い、負極を完成させた。   A negative ink was introduced into a modified ink jet printer and a pattern created on a computer (in this example, a pattern in which rectangular micro cells shown in FIG. 1 are two-dimensionally tiled) was used. It printed on the copper foil as a current collection layer for negative electrodes. After printing, in order to dry the solvent, drying was performed in a 120 ° C. vacuum oven for 12 hours. After drying, press working was performed with a roll press so that the coating film density was 1.3 g / cc or more, and the negative electrode was completed.

改造を施したインクジェットプリンターに正極インクを導入し、コンピューター上で作成したパターン(本実施例では、図1に示す矩形形状の微小セルを2次元にタイル状に設置したパターンとした。この際、図1に示すように、正極層と負極層は、後述するポリエチレン微多孔膜セパレータに電解液を含浸してなる電解質層(イオン伝導層)を挟んで全く同じ位置(対向する位置)に配置されるように印刷した。)を、正極用集電層としてのアルミ箔上に印刷した。印刷後、溶媒を乾燥させるために120℃の真空オーブン中で12時間乾燥を行った。乾燥後、ロールプレス機にて塗膜密度が2.0g/cc以上になるようにプレス加工を行い、正極を完成させた。本実施例では、負極層および正極層の厚さ(乾燥後)がいずれも5μmとなるように印刷し、図1に示すように、正極用および負極用の各微小セルの長さL=10mm、微小セル間の空隙間隔D=1mmとする配置(パターン)構成とした。また集電層の厚さは5μmとし、集電層の大きさはA4版上質紙サイズと同じ大きさとした。 A positive ink was introduced into a modified ink jet printer and a pattern created on a computer (in this example, a pattern in which rectangular micro cells shown in FIG. 1 were two-dimensionally installed in a tile shape. As shown in FIG. 1, the positive electrode layer and the negative electrode layer are arranged at exactly the same position (opposing positions) with an electrolyte layer (ion conductive layer) formed by impregnating a polyethylene microporous membrane separator described later with an electrolyte solution interposed therebetween. Was printed on an aluminum foil as a positive electrode current collecting layer. After printing, in order to dry the solvent, drying was performed in a 120 ° C. vacuum oven for 12 hours. After drying, press working was performed with a roll press so that the coating film density was 2.0 g / cc or more, and the positive electrode was completed. In this embodiment, the negative electrode layer and positive electrode layer thickness (after drying) is printed so both the 5 [mu] m, as shown in Figure 1, each micro cell for the positive electrode and the negative length L 1 = The arrangement (pattern) configuration was 10 mm, and the gap distance D 1 = 1 mm between minute cells. The thickness of the current collecting layer was 5 μm, and the size of the current collecting layer was the same as the size of the A4-size fine paper.

作製した正極および負極を角形10cm四方(100cm)に打ち抜き、厚さ25μmのポリエチレン微多孔膜セパレータを介して積層させ、ラミネート外装材で封止し、評価用セルとした。電解液には、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を1mol/リットルの濃度で含む、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)との体積分率3:7の混合溶媒を用いた。 The produced positive electrode and negative electrode were punched into a 10 cm square (100 cm 2 ), laminated via a 25 μm thick polyethylene microporous membrane separator, and sealed with a laminate outer packaging material to obtain an evaluation cell. As the electrolytic solution, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) with a volume fraction of 3: 7 containing lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) at a concentration of 1 mol / liter was used.

<評価>
作製した電池に対して、20μA/cmの定電流定電圧充電を上限電圧4.2Vで行い、次に20μA/cmの定電流放電を下限電圧2.5Vで行った。充放電評価の結果、平均電圧約3.8V付近に充放電プラトーが見られ、作製した電池が機能していることを確認した。
<Evaluation>
The manufactured battery was subjected to constant current / constant voltage charging at 20 μA / cm 2 at an upper limit voltage of 4.2 V, and then constant current discharge at 20 μA / cm 2 was performed at a lower limit voltage of 2.5 V. As a result of the charge / discharge evaluation, a charge / discharge plateau was observed in the vicinity of an average voltage of about 3.8 V, and it was confirmed that the produced battery was functioning.

10、40、60、80、90、100、110、120 二次電池用電極、
11、41、61、81、91、101、111、121 集電層、
12、42、62、82、82’、92、102、102a、102b、112、122 正極用の微小セル、
13、43、63、123 負極用の微小セル、
14、44、64、124 イオン伝導用の微小セル、
20、31、50、70 二次電池、
33 曲率を有する面、
113 熱交換器、
125 熱伝導層、
131 バイポーラ型でない扁平型のポリマーリチウムイオン二次電池、
133 電池外装材、
135 正極集電体、
137 正極活物質層、
139 電解質層、
141 負極集電体、
143 負極活物質層、
145 電極積層体、
147 正極リード、
149 負極リード、
151 バイポーラ型のポリマーリチウムイオン二次電池、
153 集電体、
155 正極電極(正極活物質層)、
155a 最下層の正極活物質層、
157a 最上層の負極活物質層、
157 負極電極(負極活物質層)、
159 バイポーラ電極、
161 電解質層、
163 電極積層体(バイポーラ電池本体)、
165 正極リード、
167 負極リード、
169 電池外装材。
10, 40, 60, 80, 90, 100, 110, 120 Secondary battery electrode,
11, 41, 61, 81, 91, 101, 111, 121 current collecting layer,
12, 42, 62, 82, 82 ', 92, 102, 102a, 102b, 112, 122 microcell for positive electrode,
13, 43, 63, 123 Microcell for negative electrode,
14, 44, 64, 124 Microcell for ion conduction,
20, 31, 50, 70 secondary battery,
33 surface with curvature,
113 heat exchanger,
125 heat conduction layer,
131 A flat polymer lithium ion secondary battery that is not a bipolar type,
133 Battery exterior material,
135 positive electrode current collector,
137 positive electrode active material layer,
139 electrolyte layer,
141 negative electrode current collector,
143 negative electrode active material layer,
145 electrode laminate,
147 positive lead,
149 negative electrode lead,
151 Bipolar polymer lithium ion secondary battery,
153 current collector,
155 positive electrode (positive electrode active material layer),
155a, the lowermost positive electrode active material layer,
157a, the uppermost negative electrode active material layer,
157 negative electrode (negative electrode active material layer),
159 bipolar electrode,
161 electrolyte layer,
163 electrode laminate (bipolar battery body),
165 positive lead,
167 negative lead,
169 Battery exterior material.

Claims (4)

基体上の電極層が、抵抗値または容量が異なる複数の微小セルからなり、
前記電極層が応力および/または熱応力を緩和するように、前記抵抗値または容量が2次元的あるいは1次元的に傾斜的になるように前記微小セルが配置されていることを特徴とする二次電池用電極。
The electrode layer on the substrate is composed of a plurality of microcells having different resistance values or capacities,
The microcell is arranged such that the resistance value or the capacitance is two-dimensionally or one-dimensionally inclined so that the electrode layer relieves stress and / or thermal stress. Secondary battery electrode.
前記抵抗値または容量が異なる微小セルを交互に配置することを特徴とする請求項1に記載の二次電池用電極。   The electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the minute cells having different resistance values or capacities are alternately arranged. 前記抵抗値または容量の異なる微小セル間の間隙に、熱伝導度の良い材料を配置することを特徴とする請求項1または2に記載の二次電池用電極。   3. The electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein a material having a good thermal conductivity is disposed in a gap between the microcells having different resistance values or capacities. インクジェット工法により作製され、電極層を構成する微小セル単位で、導電性材料比率が変えられてなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池用電極。   The electrode for a secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the ratio of the conductive material is changed in units of minute cells that are produced by an inkjet method and constitute the electrode layer.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013149400A (en) * 2012-01-18 2013-08-01 Hitachi Ltd Lithium ion secondary battery
KR101894385B1 (en) * 2017-10-11 2018-09-04 울산과학기술원 Manufacturing Method of Anode for Secondary Battery and Anode for Secondary Battery Manufactured thereby
KR101909890B1 (en) 2016-09-01 2018-10-19 울산과학기술원 Rechargeable battery module using ion containing solution
JP2019110110A (en) * 2017-12-19 2019-07-04 株式会社リコー Electrode and manufacturing method therefor, electrode element, nonaqueous electrolyte power storage element
WO2023142121A1 (en) * 2022-01-30 2023-08-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 Battery pack and electric device
EP4220747A4 (en) * 2021-04-15 2024-07-24 Lg Energy Solution Ltd Electrode and method for manufacturing electrode

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1064514A (en) * 1996-08-13 1998-03-06 Yuasa Corp Lithium ion secondary battery
JPH10294098A (en) * 1997-04-17 1998-11-04 Yuasa Corp Lithium battery
JP2000208136A (en) * 1999-01-13 2000-07-28 Nec Corp Manufacture of battery electrode, battery electrode and secondary battery
JP2004103474A (en) * 2002-09-11 2004-04-02 Sony Corp Nonaqueous electrolyte battery and manufacturing method of the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1064514A (en) * 1996-08-13 1998-03-06 Yuasa Corp Lithium ion secondary battery
JPH10294098A (en) * 1997-04-17 1998-11-04 Yuasa Corp Lithium battery
JP2000208136A (en) * 1999-01-13 2000-07-28 Nec Corp Manufacture of battery electrode, battery electrode and secondary battery
JP2004103474A (en) * 2002-09-11 2004-04-02 Sony Corp Nonaqueous electrolyte battery and manufacturing method of the same

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013149400A (en) * 2012-01-18 2013-08-01 Hitachi Ltd Lithium ion secondary battery
KR101909890B1 (en) 2016-09-01 2018-10-19 울산과학기술원 Rechargeable battery module using ion containing solution
KR101894385B1 (en) * 2017-10-11 2018-09-04 울산과학기술원 Manufacturing Method of Anode for Secondary Battery and Anode for Secondary Battery Manufactured thereby
JP2019110110A (en) * 2017-12-19 2019-07-04 株式会社リコー Electrode and manufacturing method therefor, electrode element, nonaqueous electrolyte power storage element
JP7206762B2 (en) 2017-12-19 2023-01-18 株式会社リコー Electrode and its manufacturing method, electrode element, non-aqueous electrolyte storage element
EP4220747A4 (en) * 2021-04-15 2024-07-24 Lg Energy Solution Ltd Electrode and method for manufacturing electrode
WO2023142121A1 (en) * 2022-01-30 2023-08-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 Battery pack and electric device
US11901575B2 (en) 2022-01-30 2024-02-13 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Battery pack and power consuming device

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