JP2010044896A - Power storage device - Google Patents

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信雄 安東
Mitsuru Nagai
満 永井
Takashi Utsunomiya
隆 宇都宮
Takeshi Baba
健 馬場
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To secure the safety of a power storage device when internal short circuit occurs. <P>SOLUTION: A plurality of slits 30, 31 passing through in the thickness direction are formed in a positive current collector 20 and a negative current collector 23. A plurality of regions 32, 33 are partitioned in the positive current collector 20 and the negative current collector 23 by the slits 30, 31. A part between the regions 32, and between the regions 33 are cut off by the slits 30, 31. When internal short circuit occurs by a conductive contaminant X, electrons are moved from each region 33 of the negative current collector 23 toward the conductive contaminant X, and electrons are moved from the conductive contaminant X toward each region 32 of the positive current collector 20. Since the slits 30, 31 are formed in the positive current collector 20 and the negative current collector 23, the electrons are moved between the regions 32, and between the regions 33 while bypassing the slits 30, 31. Therefore, energy is slowly released and safety is secured. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電極集電体および電極合材層からなる電極を備える蓄電デバイスに関する。   The present invention relates to an electricity storage device including an electrode made of an electrode current collector and an electrode mixture layer.

リチウムイオンバッテリ等の蓄電デバイスにおいては、その小型軽量化や高エネルギ密度化が進み、電気自動車、ハイブリッド自動車、携帯機器等の電源として用いられている。このような蓄電デバイスは、通常の使用環境下において十分な安全性を確保するように設計されている。しかしながら、蓄電デバイスを設計する際には、内部短絡をも考慮した上で安全性を確保することが重要である。   In power storage devices such as lithium ion batteries, their size and weight have been reduced and energy density has been increased, and they are used as power sources for electric vehicles, hybrid vehicles, portable devices and the like. Such an electricity storage device is designed to ensure sufficient safety under a normal use environment. However, when designing an electricity storage device, it is important to ensure safety in consideration of an internal short circuit.

そこで、破壊等によって電極間が短絡するような状況であっても、急激な温度上昇を回避するようにした蓄電デバイスが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この蓄電デバイスは、対向する電極の集電体面を露出させるとともに、スリットを備えたセパレータを集電体面間に挟み込む構造を有している。これにより、蓄電デバイスに対して大きな外力が作用した場合には、電気抵抗の高い部位において内部短絡が発生する前に、電気抵抗の低い集電体面において内部短絡を発生させることが可能となる。これにより、蓄電デバイスが変形するような状況であっても、急激な温度上昇を回避して安全性を確保することが可能となっている。   Therefore, an electric storage device has been proposed that avoids a rapid temperature rise even in a situation where the electrodes are short-circuited due to destruction or the like (see, for example, Patent Document 1). This electricity storage device has a structure in which a current collector surface of an opposing electrode is exposed and a separator having a slit is sandwiched between current collector surfaces. As a result, when a large external force is applied to the electricity storage device, it is possible to cause an internal short circuit on the current collector surface having a low electrical resistance before an internal short circuit occurs in a region having a high electrical resistance. Thereby, even if it is a situation where an electrical storage device deform | transforms, it is possible to avoid a rapid temperature rise and to ensure safety.

しかしながら、特許文献1に記載される蓄電デバイスにあっては、外部からの大きな圧力による変形を想定した安全構造を有するものであり、その安全構造は導電性異物が突き刺さるような内部短絡を考慮したものではなかった。そこで、導電性異物による内部短絡時の安全性を確保するため、集電体内部にポリイミド等の樹脂層を設けるようにした蓄電デバイスが提案されている(例えば、特許文献2参照)。このように、集電体に対して電気抵抗の高い樹脂層を組み込むことにより、内部短絡時における集電体の電気抵抗を高めることが可能となる。これにより、導電性異物による内部短絡が発生した場合であっても、電極間において緩やかに放電させることが可能となり、蓄電デバイスの安全性を高めることが可能となる。さらに、特許文献2に記載される蓄電デバイスは、内部短絡時の安全性をより一層高めるため、1枚の電極を複数本の帯状に分割する構造を有している。これにより、集電体の短辺方向の電気抵抗を高めることが可能となり、蓄電デバイスの安全性を更に向上させることが可能となる。
特開2005−100899号公報 特許第3583761号公報
However, the power storage device described in Patent Document 1 has a safety structure that assumes deformation due to a large external pressure, and the safety structure takes into account an internal short circuit that causes a conductive foreign object to pierce. It was not a thing. In view of this, an electric storage device in which a resin layer such as polyimide is provided inside the current collector has been proposed in order to ensure safety in the event of an internal short circuit due to a conductive foreign substance (see, for example, Patent Document 2). Thus, by incorporating a resin layer having a high electrical resistance into the current collector, it is possible to increase the electrical resistance of the current collector during an internal short circuit. As a result, even when an internal short circuit occurs due to the conductive foreign matter, it is possible to slowly discharge between the electrodes, and it is possible to improve the safety of the electricity storage device. Furthermore, the power storage device described in Patent Document 2 has a structure in which one electrode is divided into a plurality of strips in order to further improve safety during an internal short circuit. As a result, the electrical resistance in the short side direction of the current collector can be increased, and the safety of the electricity storage device can be further improved.
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-100959 Japanese Patent No. 3583761

特許文献2に記載される蓄電デバイスの安全構造は、導電性異物による内部短絡を考慮したものであるが、集電体に樹脂層を挟み込む構造であることから、製造工程が複雑となって蓄電デバイスの高コスト化を招くものであった。また、特許文献2の蓄電デバイスにおいては、1枚の電極を複数本の帯状に分割しているが、この分割構造によって電極の一部が除去されることから、電極の容量低下を招くことになっていた。また、複数本の帯状に分割された電極は、その切断部が露出する構造を有しており、切断部より金属粉等の脱落を招いて内部短絡を発生させてしまう要因となっていた。さらに、1枚の電極を複数本の帯状に分割することは、製造時における電極の取り扱いを難しくするため、蓄電デバイスの製造コストを引き上げる要因となっていた。   The safety structure of the electricity storage device described in Patent Document 2 is designed to take into account internal short-circuiting due to conductive foreign matter. However, since the resin layer is sandwiched between current collectors, the manufacturing process becomes complicated and The cost of the device was increased. In addition, in the electricity storage device of Patent Document 2, one electrode is divided into a plurality of strips, but part of the electrode is removed by this divided structure, leading to a reduction in electrode capacity. It was. Moreover, the electrode divided | segmented into the strip | belt shape has the structure where the cut part is exposed, and it was a factor which caused drop-out of metal powder etc. from a cut part, and produced an internal short circuit. Furthermore, dividing one electrode into a plurality of strips makes it difficult to handle the electrode during manufacturing, which increases the manufacturing cost of the electricity storage device.

本発明の目的は、蓄電デバイスの性能低下や高コスト化を招くことなく、内部短絡時における蓄電デバイスの安全性を高めることにある。   An object of the present invention is to increase the safety of an electricity storage device when an internal short circuit occurs without causing performance degradation or cost increase of the electricity storage device.

本発明の蓄電デバイスは、電極集電体および電極合材層からなる電極を備える蓄電デバイスであって、前記電極集電体に、複数の領域を設定するスリットが形成され、前記電極集電体の表面に、前記電極合材層が前記スリットを覆って形成されることを特徴とする。   The electricity storage device of the present invention is an electricity storage device comprising an electrode made of an electrode current collector and an electrode mixture layer, wherein the electrode current collector is provided with slits for setting a plurality of regions, and the electrode current collector The electrode mixture layer is formed on the surface of the substrate so as to cover the slit.

本発明の蓄電デバイスは、前記電極集電体には電極端子に接合される接合部が設けられ、前記スリットは前記接合部に向けて形成されることを特徴とする。   In the electricity storage device of the present invention, the electrode current collector is provided with a joint portion to be joined to an electrode terminal, and the slit is formed toward the joint portion.

本発明の蓄電デバイスは、前記スリットを備える電極を製造する際には、集電体材料の一方面に支持体を取り付けた状態のもとで、前記集電体材料の他方面側から前記スリットを形成した後に、前記集電体材料の他方面側から電極スラリーを塗工して前記電極合材層を形成することを特徴とする。   When manufacturing the electrode provided with the slit, the electricity storage device of the present invention has the slit from the other surface side of the current collector material, with a support attached to the one surface of the current collector material. After forming, the electrode mixture layer is formed by applying an electrode slurry from the other surface side of the current collector material.

本発明では、電極集電体に複数の領域を設定するスリットを形成したので、内部短絡時における電極集電体の電気抵抗を高めることが可能となる。これにより、内部短絡時に急激なエネルギの放出を回避することができ、蓄電デバイスの安全性を高めることが可能となる。   In the present invention, since the slits for setting a plurality of regions are formed in the electrode current collector, it is possible to increase the electrical resistance of the electrode current collector during an internal short circuit. As a result, it is possible to avoid sudden energy release when an internal short circuit occurs, and it is possible to improve the safety of the electricity storage device.

しかも、電極集電体のスリットを覆うように電極合材層を形成したので、電極合材層を十分に確保することができ、蓄電デバイスの性能低下を防ぐことが可能となる。また、スリットを電極合材層によって覆うことにより、スリットを備えた電極を分断されていない1枚の状態とすることが可能となる。これにより、製造時に電極を容易に取り扱うことができ、蓄電デバイスの製造コストを抑制することが可能となる。   And since the electrode compound-material layer was formed so that the slit of an electrode electrical power collector might be covered, an electrode compound-material layer can fully be ensured and it becomes possible to prevent the performance degradation of an electrical storage device. In addition, by covering the slit with the electrode mixture layer, the electrode having the slit can be in a single undivided state. Thereby, an electrode can be handled easily at the time of manufacture, and it becomes possible to suppress the manufacturing cost of an electrical storage device.

また、電極を製造する際には、集電体材料の一方面に支持体を取り付けた状態で、集電体材料の他方面側からスリットを形成した後に、集電体材料の他方面側から電極スラリーを塗工している。これにより、電極スラリーがスリットから抜け落ちることがなく、スリットが形成された電極集電体に対する電極スラリーの塗工作業が容易となる。これにより、蓄電極集電体にスリットを形成する場合であっても、蓄電デバイスの製造コストを抑制することが可能となる。   Further, when manufacturing the electrode, after forming a slit from the other surface side of the current collector material with a support attached to one surface of the current collector material, from the other surface side of the current collector material Electrode slurry is applied. As a result, the electrode slurry does not fall out of the slit, and the application of the electrode slurry to the electrode current collector having the slit is facilitated. Thereby, even if it is a case where a slit is formed in a storage electrode electrical power collector, it becomes possible to suppress the manufacturing cost of an electrical storage device.

図1は本発明の一実施の形態である蓄電デバイス10を示す斜視図である。図2は図1のA−A線に沿って蓄電デバイス10の内部構造を概略的に示す断面図である。図1および図2に示すように、外装容器であるラミネートフィルム11内には電極積層ユニット12が収容されている。この電極積層ユニット12は、交互に積層される正極13と負極14とにより構成されている。正極13と負極14との間にはセパレータ15が設けられている。また、電極積層ユニット12の最外部には、リチウム極16が負極14に対向して配置されている。負極14とリチウム極16との間にはセパレータ15が設けられている。これら電極積層ユニット12とリチウム極16とにより三極積層ユニット17が構成されている。なお、ラミネートフィルム11内には電解液が注入されている。この電解液はリチウム塩を含む非プロトン性有機溶媒によって構成されている。   FIG. 1 is a perspective view showing an electricity storage device 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the internal structure of the electricity storage device 10 along the line AA in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, an electrode laminate unit 12 is accommodated in a laminate film 11 that is an exterior container. The electrode lamination unit 12 is composed of positive electrodes 13 and negative electrodes 14 that are alternately laminated. A separator 15 is provided between the positive electrode 13 and the negative electrode 14. A lithium electrode 16 is disposed on the outermost part of the electrode laminate unit 12 so as to face the negative electrode 14. A separator 15 is provided between the negative electrode 14 and the lithium electrode 16. The electrode laminate unit 12 and the lithium electrode 16 constitute a three-pole laminate unit 17. Note that an electrolyte solution is injected into the laminate film 11. This electrolytic solution is composed of an aprotic organic solvent containing a lithium salt.

図3は蓄電デバイス10の内部構造を部分的に拡大して示す断面図である。図3に示すように、正極13は多数の貫通孔20aを備えた正極集電体(電極集電体)20を有している。この正極集電体20には正極合材層(電極合材層)21が設けられている。また、正極集電体20には凸状に伸びる端子接合部(接合部)20bが設けられている。複数枚の端子接合部20bは重ねた状態で互いに接合されている。さらに、互いに接合された端子接合部20bには正極端子(電極端子)22が接合されている。同様に、負極14は多数の貫通孔23aを備えた負極集電体(電極集電体)23を有している。この負極集電体23には負極合材層(電極合材層)24が設けられている。また、負極集電体23には凸状に伸びる端子接合部(接合部)23bが設けられている。複数枚の端子接合部23bは重ねた状態で互いに接合されている。さらに、互いに接合された端子接合部23bには負極端子(電極端子)25が接合されている。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a partially enlarged internal structure of the electricity storage device 10. As shown in FIG. 3, the positive electrode 13 has a positive electrode current collector (electrode current collector) 20 having a large number of through holes 20a. The positive electrode current collector 20 is provided with a positive electrode mixture layer (electrode mixture layer) 21. Further, the positive electrode current collector 20 is provided with a terminal joint portion (joint portion) 20b extending in a convex shape. The plurality of terminal joint portions 20b are joined to each other in a stacked state. Further, a positive electrode terminal (electrode terminal) 22 is bonded to the terminal bonding portion 20b bonded to each other. Similarly, the negative electrode 14 has a negative electrode current collector (electrode current collector) 23 having a large number of through holes 23a. The negative electrode current collector 23 is provided with a negative electrode mixture layer (electrode mixture layer) 24. The negative electrode current collector 23 is provided with a terminal joint portion (joint portion) 23b extending in a convex shape. The plurality of terminal joining portions 23b are joined to each other in an overlapped state. Furthermore, a negative electrode terminal (electrode terminal) 25 is bonded to the terminal bonding portion 23b bonded to each other.

正極合材層21には正極活物質として活性炭が含まれている。この活性炭にはリチウムイオンやアニオンを可逆的にドーピング・脱ドーピングさせることが可能である。また、負極合材層24には負極活物質としてポリアセン系有機半導体(PAS)が含まれている。このPASにはリチウムイオンを可逆的にドーピング・脱ドーピングさせることが可能である。このように、正極活物質として活性炭を採用し、負極活物質としてPASを採用することにより、図示する蓄電デバイス10はリチウムイオンキャパシタとして機能することになる。なお、本発明が適用される蓄電デバイス10としては、リチウムイオンキャパシタに限られることはなく、リチウムイオンバッテリや電気二重層キャパシタであっても良く、他の形式のバッテリやキャパシタであっても良い。なお、本明細書において、ドーピング(ドープ)とは、吸蔵、担持、吸着、挿入等を意味している。すなわち、ドープとは、正極活物質や負極活物質に対してリチウムイオン等が入る状態を意味している。また、脱ドーピング(脱ドープ)とは、放出、脱離等を意味している。すなわち、脱ドープとは、正極活物質や負極活物質からリチウムイオン等が出る状態を意味している。   The positive electrode mixture layer 21 contains activated carbon as a positive electrode active material. This activated carbon can be reversibly doped and dedoped with lithium ions and anions. Further, the negative electrode mixture layer 24 includes polyacene organic semiconductor (PAS) as a negative electrode active material. This PAS can be reversibly doped / undoped with lithium ions. In this manner, by using activated carbon as the positive electrode active material and PAS as the negative electrode active material, the power storage device 10 illustrated functions as a lithium ion capacitor. The power storage device 10 to which the present invention is applied is not limited to a lithium ion capacitor, and may be a lithium ion battery or an electric double layer capacitor, or may be another type of battery or capacitor. . In the present specification, doping (doping) means occlusion, support, adsorption, insertion, and the like. That is, dope means a state in which lithium ions and the like enter the positive electrode active material and the negative electrode active material. De-doping (de-doping) means release, desorption and the like. That is, dedoping means a state in which lithium ions and the like are emitted from the positive electrode active material and the negative electrode active material.

前述したように、蓄電デバイス10内にはリチウム極16が組み込まれている。このリチウム極16は、負極集電体23に接合されるリチウム極集電体26を有している。また、リチウム極集電体26にはイオン供給源としての金属リチウム箔27が圧着されている。したがって、金属リチウム箔27と負極合材層24とは、リチウム極集電体26および負極集電体23を介して接続された状態となる。このように、負極14とリチウム極16とは電気的に接続される構造を有している。したがって、ラミネートフィルム11内に電解液を注入することにより、リチウム極16から負極14に対してリチウムイオンがドープ(以下、プレドープという)されることになる。また、正極集電体20や負極集電体23には貫通孔20a,23aが形成されている。このため、リチウム極16から放出されるリチウムイオンを積層方向に移動させることが可能である。これにより、積層される全ての負極14に対してスムーズにリチウムイオンをプレドープすることが可能となる。   As described above, the lithium electrode 16 is incorporated in the electricity storage device 10. The lithium electrode 16 has a lithium electrode current collector 26 joined to the negative electrode current collector 23. Further, a lithium metal foil 27 as an ion supply source is pressure-bonded to the lithium electrode current collector 26. Therefore, the metal lithium foil 27 and the negative electrode mixture layer 24 are connected via the lithium electrode current collector 26 and the negative electrode current collector 23. Thus, the negative electrode 14 and the lithium electrode 16 have a structure that is electrically connected. Therefore, by injecting the electrolytic solution into the laminate film 11, lithium ions are doped from the lithium electrode 16 to the negative electrode 14 (hereinafter referred to as pre-doping). Further, through holes 20 a and 23 a are formed in the positive electrode current collector 20 and the negative electrode current collector 23. For this reason, lithium ions released from the lithium electrode 16 can be moved in the stacking direction. This makes it possible to smoothly pre-dope lithium ions for all the negative electrodes 14 to be laminated.

このように、負極14にリチウムイオンをプレドープすることにより、負極電位を低下させることが可能となる。これにより、蓄電デバイス10のセル電圧を高めることが可能となる。また、負極電位の低下によって正極13を深く放電させることが可能となり、蓄電デバイス10のセル容量(放電容量)を高めることが可能となる。さらに、負極14にリチウムイオンをプレドープすることにより、負極14の静電容量を高めることが可能となる。これにより、蓄電デバイス10の静電容量を高めることが可能となる。このように、蓄電デバイス10のセル電圧、セル容量、静電容量を高めることができるため、蓄電デバイス10のエネルギ密度を向上させることが可能となる。また、蓄電デバイス10の高容量化を図る観点から、正極13と負極14とを短絡させた後の正極電位が2.0V(対Li/Li)以下となるように、金属リチウム箔27の量を設定することが好ましい。なお、蓄電デバイス10のエネルギ密度を向上させるためには、負極14にリチウムイオン等をプレドープすることが効果的であるが、負極14にプレドープを施すことのない蓄電デバイスに対しても本発明を適用することが可能である。 Thus, the negative electrode potential can be lowered by pre-doping lithium ions into the negative electrode 14. Thereby, the cell voltage of the electricity storage device 10 can be increased. In addition, the positive electrode 13 can be deeply discharged by lowering the negative electrode potential, and the cell capacity (discharge capacity) of the electricity storage device 10 can be increased. Furthermore, it becomes possible to increase the electrostatic capacity of the negative electrode 14 by pre-doping the negative electrode 14 with lithium ions. Thereby, the electrostatic capacity of the electricity storage device 10 can be increased. Thus, since the cell voltage, cell capacity, and electrostatic capacity of the electricity storage device 10 can be increased, the energy density of the electricity storage device 10 can be improved. Further, from the viewpoint of increasing the capacity of the electricity storage device 10, the metal lithium foil 27 has a positive electrode potential of 2.0 V (vs. Li / Li + ) or less after the positive electrode 13 and the negative electrode 14 are short-circuited. It is preferable to set the amount. In order to improve the energy density of the electricity storage device 10, it is effective to pre-dope the negative electrode 14 with lithium ions or the like, but the present invention is also applied to an electricity storage device in which the negative electrode 14 is not pre-doped. It is possible to apply.

続いて、本発明の蓄電デバイス10が備える電極構造について説明する。図4(A)は正極13および負極14の内部構造を示す分解斜視図である。また、図4(B)は正極集電体20および負極集電体23を示す平面図である。なお、正極集電体20や負極集電体23には多数の貫通孔20a,23aが形成されているが、図4(A)および(B)には貫通孔20a,23aの一部が示されている。   Then, the electrode structure with which the electrical storage device 10 of this invention is provided is demonstrated. FIG. 4A is an exploded perspective view showing the internal structure of the positive electrode 13 and the negative electrode 14. FIG. 4B is a plan view showing the positive electrode current collector 20 and the negative electrode current collector 23. A large number of through holes 20a and 23a are formed in the positive electrode current collector 20 and the negative electrode current collector 23. FIGS. 4A and 4B show a part of the through holes 20a and 23a. Has been.

図4(A)および(B)に示すように、正極集電体20や負極集電体23には、厚み方向に貫通する複数本のスリット30,31が形成されている。これらのスリット30,31は所定間隔を空けて配置されており、スリット30,31によって正極集電体20や負極集電体23には複数の領域(充放電領域)32,33が区画されている。また、それぞれのスリット30,31は、その長手方向が端子接合部20b,23bを向くように配置されている。さらに、領域32,33間に配置されるスリット30,31により、領域32,33間が一部断ち切られるようになっている。すなわち、領域32,33間で電流が流れる際には、スリットが設けられていないときのように領域32,33間の最短経路αを通って電流が流れるのではなく、各領域32,33を連結する連結部34,35を経て電流が流れることになる。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the positive electrode current collector 20 and the negative electrode current collector 23 are formed with a plurality of slits 30 and 31 penetrating in the thickness direction. These slits 30 and 31 are arranged at a predetermined interval, and the slits 30 and 31 divide a plurality of regions (charge / discharge regions) 32 and 33 in the positive electrode current collector 20 and the negative electrode current collector 23. Yes. The slits 30 and 31 are arranged such that the longitudinal direction thereof faces the terminal joint portions 20b and 23b. Further, the regions 32 and 33 are partially cut off by the slits 30 and 31 disposed between the regions 32 and 33. That is, when a current flows between the regions 32 and 33, the current does not flow through the shortest path α between the regions 32 and 33 as in the case where no slit is provided, but the regions 32 and 33 are not connected. A current flows through the connecting portions 34 and 35 to be connected.

このようなスリット30,31を形成することにより、蓄電デバイス10に内部短絡が発生した場合に、急激なエネルギ放出を回避して安全性を確保することが可能となる。ここで、図5は釘等の導電性異物Xが刺さる内部短絡状態の蓄電デバイス10を示す部分断面図である。また、図6(A)は図5のI−I線に沿って負極集電体23の内部短絡時における電流経路を示す説明図である。また、図6(B)は図5のII−II線に沿って正極集電体20の内部短絡時における電流経路を示す説明図である。   By forming such slits 30 and 31, when an internal short circuit occurs in the electricity storage device 10, it is possible to avoid a sudden energy release and ensure safety. Here, FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing the electricity storage device 10 in an internal short-circuit state where a conductive foreign object X such as a nail is pierced. FIG. 6A is an explanatory diagram showing a current path when the negative electrode current collector 23 is short-circuited along the line II in FIG. FIG. 6B is an explanatory diagram showing a current path when the positive electrode current collector 20 is short-circuited along the line II-II in FIG.

図5に示すように、蓄電デバイス10に対して導電性異物Xが刺さった場合には、正極集電体20と負極集電体23とが導電性異物Xを介して短絡された状態となる。このような内部短絡発生時には、負極集電体23の各領域33から導電性異物Xに向けて電子が移動し、導電性異物Xから正極集電体20の各領域32に向けて電子が移動することになる。このとき、図6(A)に示すように、負極集電体23にはスリット31が形成されることから、スリットが設けられていないときのように電子は各領域33間の最短経路αを移動することができず、矢印βで示すように、電子はスリット31を迂回しながら導電性異物Xの刺さる領域33に向けて移動することになる。また、図6(B)に示すように、正極集電体20にもスリット30が形成されることから、スリットが設けられていないときのように電子は各領域32間の最短経路αを移動することができず、矢印βで示すように、電子はスリット30を迂回しながら導電性異物Xの刺さる領域32から他の領域32に向けて移動することになる。このように、内部短絡発生時にはスリット30,31を迂回して電流が流れるため、通常の充放電時に比べて正極集電体20や負極集電体23の電気抵抗を高くすることができる。これにより、負極集電体23から正極集電体20に対する急激な放電を回避することが可能となり、蓄電デバイス10の安全性を向上させることが可能となる。   As shown in FIG. 5, when the conductive foreign object X is stuck in the power storage device 10, the positive electrode current collector 20 and the negative electrode current collector 23 are short-circuited via the conductive foreign object X. . When such an internal short circuit occurs, electrons move from each region 33 of the negative electrode current collector 23 toward the conductive foreign matter X, and electrons move from the conductive foreign matter X toward each region 32 of the positive electrode current collector 20. Will do. At this time, since the slit 31 is formed in the negative electrode current collector 23 as shown in FIG. 6A, the electrons have the shortest path α between the regions 33 as in the case where no slit is provided. As shown by the arrow β, the electrons cannot move and move toward the region 33 where the conductive foreign matter X is stuck while bypassing the slit 31. Further, as shown in FIG. 6B, since the slit 30 is also formed in the positive electrode current collector 20, electrons move along the shortest path α between the regions 32 as in the case where no slit is provided. As shown by the arrow β, the electrons move from the region 32 where the conductive foreign matter X is stuck to the other region 32 while bypassing the slit 30. Thus, since the current flows around the slits 30 and 31 when an internal short circuit occurs, the electrical resistance of the positive electrode current collector 20 and the negative electrode current collector 23 can be increased as compared with normal charge and discharge. Accordingly, it is possible to avoid a rapid discharge from the negative electrode current collector 23 to the positive electrode current collector 20, and it is possible to improve the safety of the electricity storage device 10.

しかも、スリット30,31は端子接合部20b,23bに向けて形成されることから、通常の充放電時においては、スリット30,31が無い場合と同様に、正極集電体20や負極集電体23の電気抵抗を低く抑えることが可能である。ここで、図7は正極集電体20や負極集電体23の通常充放電時における電流経路を示す説明図である。図7に示すように、通常の充放電時においては、スリット30,31を迂回させることなくスムーズに電流を流すことができるため、スリット30,31が無い場合と同様に、正極集電体20や負極集電体23の電気抵抗を低く抑えることが可能となる。これにより、蓄電デバイス10の出力特性を良好に保ちながら、蓄電デバイス10の安全性を向上させることが可能となる。   In addition, since the slits 30 and 31 are formed toward the terminal joints 20b and 23b, the positive electrode current collector 20 and the negative electrode current collector can be obtained during normal charging and discharging as in the case where the slits 30 and 31 are not provided. It is possible to keep the electrical resistance of the body 23 low. Here, FIG. 7 is an explanatory diagram showing current paths during normal charging / discharging of the positive electrode current collector 20 and the negative electrode current collector 23. As shown in FIG. 7, during normal charging / discharging, current can flow smoothly without bypassing the slits 30, 31, so that the positive electrode current collector 20 is similar to the case without the slits 30, 31. In addition, the electrical resistance of the negative electrode current collector 23 can be kept low. As a result, it is possible to improve the safety of the electricity storage device 10 while keeping the output characteristics of the electricity storage device 10 good.

また、図4(A)に示すように、正極集電体20や負極集電体23の表面には、正極合材層21や負極合材層24が形成されている。これらの正極合材層21や負極合材層24は、スリット30,31や貫通孔20a,23aを覆うように形成されている。このように、スリット30,31を覆う正極合材層21や負極合材層24を形成することにより、正極合材層21や負極合材層24を十分に確保することができ、蓄電デバイス10の性能低下を防ぐことが可能となる。すなわち、正極合材層21や負極合材層24の外側から正極13や負極14に対してスリット30,31を加工した場合には、スリット30,31に沿って正極合材層21や負極合材層24が除去されるため、活物質量が不足して蓄電デバイス10の容量が低下することになる。これに対し、正極集電体20や負極集電体23だけにスリット30,31を形成し、このスリット30,31を閉塞するように正極合材層21や負極合材層24を設けることにより、十分な活物質量を確保して蓄電デバイス10の容量低下を回避することが可能となる。   As shown in FIG. 4A, a positive electrode mixture layer 21 and a negative electrode mixture layer 24 are formed on the surfaces of the positive electrode current collector 20 and the negative electrode current collector 23. The positive electrode mixture layer 21 and the negative electrode mixture layer 24 are formed so as to cover the slits 30 and 31 and the through holes 20a and 23a. Thus, by forming the positive electrode mixture layer 21 and the negative electrode mixture layer 24 covering the slits 30 and 31, the positive electrode mixture layer 21 and the negative electrode mixture layer 24 can be sufficiently secured, and the electricity storage device 10 It becomes possible to prevent the performance degradation. That is, when the slits 30 and 31 are processed with respect to the positive electrode 13 and the negative electrode 14 from the outside of the positive electrode mixture layer 21 and the negative electrode mixture layer 24, the positive electrode mixture layer 21 and the negative electrode composite are formed along the slits 30 and 31. Since the material layer 24 is removed, the amount of the active material is insufficient and the capacity of the electricity storage device 10 is reduced. On the other hand, slits 30 and 31 are formed only in the positive electrode current collector 20 and the negative electrode current collector 23, and the positive electrode mixture layer 21 and the negative electrode mixture layer 24 are provided so as to close the slits 30 and 31. Thus, it is possible to ensure a sufficient amount of active material and avoid a decrease in capacity of the electricity storage device 10.

また、スリット30,31を覆う正極合材層21や負極合材層24を形成することにより、製造時における正極13や負極14の取り扱いが容易となり、蓄電デバイス10の製造コストを抑制することが可能となる。すなわち、正極合材層21や負極合材層24の外側から正極13や負極14に対してスリット30,31を加工した場合には、正極13や負極14が帯状に分断されることから、製造時における正極13や負極14の取り扱いが難しくなる。これに対し、正極合材層21や負極合材層24によってスリット30,31を覆うことにより、正極13や負極14を分断されていない1枚の状態で取り扱うことが可能となる。これにより、製造時における正極13や負極14の取り扱いが容易となり、蓄電デバイス10の製造コストを抑制することが可能となる。   In addition, by forming the positive electrode mixture layer 21 and the negative electrode mixture layer 24 covering the slits 30 and 31, the positive electrode 13 and the negative electrode 14 can be easily handled at the time of manufacturing, and the manufacturing cost of the electricity storage device 10 can be suppressed. It becomes possible. That is, when the slits 30 and 31 are processed with respect to the positive electrode 13 and the negative electrode 14 from the outside of the positive electrode mixture layer 21 and the negative electrode mixture layer 24, the positive electrode 13 and the negative electrode 14 are divided into strips. It becomes difficult to handle the positive electrode 13 and the negative electrode 14 at the time. On the other hand, by covering the slits 30 and 31 with the positive electrode mixture layer 21 and the negative electrode mixture layer 24, it is possible to handle the positive electrode 13 and the negative electrode 14 in an undivided state. Thereby, handling of the positive electrode 13 and the negative electrode 14 at the time of manufacture becomes easy, and it becomes possible to suppress the manufacturing cost of the electrical storage device 10.

また、正極集電体20や負極集電体23にスリット30,31を形成した場合であっても、このスリット30,31を正極合材層21や負極合材層24によって閉塞することから、蓄電デバイス10の耐久性を向上させることが可能となる。すなわち、正極合材層21や負極合材層24の外側から正極13や負極14に対してスリット30,31を加工した場合には、スリット30,31が露出することになるため、スリット30,31から正極集電体20や負極集電体23の金属粉等が脱落するおそれがある。この金属粉等は内部短絡を引き起こす要因となるが、スリット30,31を正極合材層21や負極合材層24によって閉塞することにより、スリット30,31から金属粉等の脱落を防止することができ、蓄電デバイス10の内部短絡を回避することが可能となる。なお、正極合材層21や負極合材層24の外側から正極13や負極14にスリット30,31を加工する場合に比べて、正極合材層21や負極合材層24を塗工する前の正極集電体20や負極集電体23にスリット30,31を加工する方が容易であることはいうまでもない。   Moreover, even when the slits 30 and 31 are formed in the positive electrode current collector 20 and the negative electrode current collector 23, the slits 30 and 31 are blocked by the positive electrode mixture layer 21 and the negative electrode mixture layer 24. The durability of the electricity storage device 10 can be improved. That is, when the slits 30 and 31 are processed with respect to the positive electrode 13 and the negative electrode 14 from the outside of the positive electrode mixture layer 21 and the negative electrode mixture layer 24, the slits 30 and 31 are exposed. There is a possibility that the metal powder of the positive electrode current collector 20 and the negative electrode current collector 23 may fall off from 31. Although this metal powder or the like causes internal short-circuiting, the metal powder or the like is prevented from dropping from the slits 30 and 31 by closing the slits 30 and 31 with the positive electrode mixture layer 21 or the negative electrode mixture layer 24. Thus, an internal short circuit of the electricity storage device 10 can be avoided. In addition, compared with the case where the slits 30 and 31 are processed into the positive electrode 13 and the negative electrode 14 from the outside of the positive electrode mixture layer 21 and the negative electrode mixture layer 24, before the positive electrode mixture layer 21 and the negative electrode mixture layer 24 are applied. Needless to say, it is easier to process the slits 30 and 31 in the positive electrode current collector 20 and the negative electrode current collector 23.

なお、蓄電デバイス10の安全性を向上させるためには、負極集電体23と正極集電体20との双方にスリット30,31を形成することにより、内部短絡時における負極集電体23と正極集電体20との電気抵抗を高めることが望ましい。しかしながら、負極集電体23と正極集電体20との双方にスリット30,31を形成することなく、正極集電体20だけにスリット30を形成しても良く、負極集電体23だけにスリット31を形成しても良い。また、蓄電デバイス10に組み込まれる負極集電体23や正極集電体20のうち、一部の負極集電体23や正極集電体20に対してスリット30,31を形成しても良い。   In order to improve the safety of the electricity storage device 10, by forming slits 30 and 31 in both the negative electrode current collector 23 and the positive electrode current collector 20, the negative electrode current collector 23 at the time of an internal short circuit It is desirable to increase the electrical resistance with the positive electrode current collector 20. However, the slits 30 may be formed only in the positive electrode current collector 20 without forming the slits 30 and 31 in both the negative electrode current collector 23 and the positive electrode current collector 20, and only in the negative electrode current collector 23. The slit 31 may be formed. In addition, the slits 30 and 31 may be formed in some of the negative electrode current collector 23 and the positive electrode current collector 20 among the negative electrode current collector 23 and the positive electrode current collector 20 incorporated in the electricity storage device 10.

また、前述の図4においては、端子接合部20b,23b側の端辺36,37に対してスリット30,31の長手方向がほぼ垂直となるように、正極集電体20や負極集電体23に対してスリット30,31が形成されているが、これに限られることはない。ここで、図8(A)および(B)は本発明の他の実施の形態である蓄電デバイスが備える電極集電体(正極集電体と負極集電体とをまとめて電極集電体という)38,39を示す説明図である。なお、図8において図4(B)に示す部位と同一の部位については、同一の符号を付してその説明を省略する。   Further, in FIG. 4 described above, the positive electrode current collector 20 and the negative electrode current collector are arranged so that the longitudinal directions of the slits 30 and 31 are substantially perpendicular to the end sides 36 and 37 on the terminal joint portions 20b and 23b side. Although the slits 30 and 31 are formed with respect to 23, it is not restricted to this. Here, FIGS. 8A and 8B are electrode current collectors (collectively referred to as an electrode current collector that are provided in an electricity storage device according to another embodiment of the present invention. ) 38, 39. In FIG. 8, the same parts as those shown in FIG. 4B are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図8(A)に示すように、端子接合部20b,23b側の端辺36,37に対してスリット40の長手方向が傾斜するように、電極集電体38に対してスリット40を形成しても良い。また、図8(B)に示すように、端子接合部20b,23b側の端辺36,37に対してスリット41の長手方向がほぼ平行となるように、負極集電体39に対してスリット41を形成しても良い。このように、スリット40,41を形成した場合であっても、スリット40,41によって電極集電体38,39に領域(充放電領域)42,43が区画される。さらに、スリット40,41によって領域42,43間が一部断ち切られた状態となる。これにより、内部短絡時における電極集電体38,39の電気抵抗を高めることができ、蓄電デバイスの安全性を高めることが可能となる。ただし、図8に示すようにスリット40,41を形成した場合には、図6に示すように端子接合部20b,23bに向けてスリット30,31を形成する場合よりも、通常の充放電時における内部抵抗は高い傾向を示している。なお、前述した各スリット30,31,40,41は、一直線に伸びた形状であるが、これに限られることはない。例えば、湾曲した形状でも良く、折れ曲がった形状でも良い。   As shown in FIG. 8A, the slit 40 is formed on the electrode current collector 38 so that the longitudinal direction of the slit 40 is inclined with respect to the end sides 36 and 37 on the terminal joint portions 20b and 23b side. May be. Further, as shown in FIG. 8B, a slit is formed with respect to the negative electrode current collector 39 so that the longitudinal direction of the slit 41 is substantially parallel to the end sides 36 and 37 on the terminal joint portions 20b and 23b side. 41 may be formed. Thus, even when the slits 40 and 41 are formed, the regions (charge / discharge regions) 42 and 43 are partitioned in the electrode current collectors 38 and 39 by the slits 40 and 41. Furthermore, the regions 42 and 43 are partially cut off by the slits 40 and 41. Thereby, the electrical resistance of the electrode collectors 38 and 39 at the time of an internal short circuit can be raised, and it becomes possible to improve the safety | security of an electrical storage device. However, when the slits 40 and 41 are formed as shown in FIG. 8, during normal charging and discharging, compared to the case where the slits 30 and 31 are formed toward the terminal joint portions 20b and 23b as shown in FIG. The internal resistance at has a high tendency. In addition, although each slit 30, 31, 40, 41 mentioned above is the shape extended in a straight line, it is not restricted to this. For example, a curved shape or a bent shape may be used.

また、前述した各スリット30,31,40,41は、一本につながった状態であるが、一本のスリットを複数に分割しても良い。ここで、図9(A)および(B)は本発明の他の実施の形態である蓄電デバイスが備える電極集電体(正極集電体と負極集電体とをまとめて電極集電体という)44,45を示す説明図である。なお、図9において図4(B)に示す部位と同一の部位については、同一の符号を付してその説明を省略する。図9(A)および(B)に示すように、電極集電体44,45のスリット46,47は、複数の長孔46a,47aを直線状に配置することによって形成されている。このように、複数の長孔46a,47aによってスリット46,47を形成した場合であっても、スリット46,47によって電極集電体44,45に領域(充放電領域)48,49が区画される。さらに、スリット46,47によって領域48,49間が一部断ち切られた状態となる。これにより、内部短絡時における電極集電体44,45の電気抵抗を高めることができ、蓄電デバイスの安全性を高めることが可能となる。   Moreover, although each slit 30, 31, 40, 41 mentioned above is the state connected with one, you may divide | segment one slit into plurality. Here, FIGS. 9A and 9B are electrode current collectors (collectively referred to as an electrode current collector that are provided in an electricity storage device according to another embodiment of the present invention. ) 44, 45. In FIG. 9, the same parts as those shown in FIG. 4B are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in FIGS. 9A and 9B, the slits 46 and 47 of the electrode current collectors 44 and 45 are formed by arranging a plurality of long holes 46a and 47a in a straight line. As described above, even when the slits 46 and 47 are formed by the plurality of long holes 46 a and 47 a, the regions (charge / discharge regions) 48 and 49 are partitioned by the slits 46 and 47 in the electrode current collectors 44 and 45. The Further, the regions 48 and 49 are partially cut off by the slits 46 and 47. Thereby, the electrical resistance of the electrode collectors 44 and 45 at the time of an internal short circuit can be raised, and it becomes possible to improve the safety | security of an electrical storage device.

続いて、正極13および負極14の製造方法について説明する。以下、製造方法の説明においては、正極13および負極14を電極として記載することにより、正極13の製造方法と負極14の製造方法とをまとめて説明する。なお、製造方法の説明においては、正極合材層21および負極合材層24を電極合材層として記載している。図10は電極の製造方法を示すフローチャートである。また、図11および図12は各製造工程における電極の状態を示す概略図である。なお、図11および図12においては、作図の都合上、貫通孔20a,23aを図示せず、スリット30,31を図示している。   Then, the manufacturing method of the positive electrode 13 and the negative electrode 14 is demonstrated. Hereinafter, in description of a manufacturing method, the manufacturing method of the positive electrode 13 and the manufacturing method of the negative electrode 14 are demonstrated collectively by describing the positive electrode 13 and the negative electrode 14 as an electrode. In the description of the manufacturing method, the positive electrode mixture layer 21 and the negative electrode mixture layer 24 are described as electrode mixture layers. FIG. 10 is a flowchart showing a method for manufacturing an electrode. 11 and 12 are schematic views showing the state of the electrodes in each manufacturing process. In FIG. 11 and FIG. 12, for convenience of drawing, the through holes 20a and 23a are not shown, but the slits 30 and 31 are shown.

図10に示すように、ステップS101では、集電体積層ユニット50を形成する集電体積層工程が実施される。この集電体積層工程においては、図11(A)に示すように、金属箔からなる長尺の集電体材料51,52が準備され、支持体として長尺のフィルム材53が準備される。そして、一対の集電体材料51,52によってフィルム材53を挟み込むことにより、集電体材料51,52およびフィルム材53からなる集電体積層ユニット50が形成される。なお、正極13を製造する際には、集電体材料51,52として例えばアルミニウム箔が用いられる。また、負極14を製造する際には、集電体材料51,52として例えば銅箔が用いられる。また、フィルム材53としては、後述するエッチング液に対する耐性を有するものが用いられる。さらに、フィルム材53としては、後述する集電体剥離工程に対応するため、微粘着フィルムや剥離可能なフィルムを用いることが好ましい。例えば、加熱することにより剥離するフィルムとして、リバアルファ(登録商標,日東電工株式会社)を用いることが可能である。また、微粘着フィルムとして、パナプロテクト(登録商標,パナック株式会社)を用いることが可能である。   As shown in FIG. 10, in step S <b> 101, a current collector lamination process for forming the current collector lamination unit 50 is performed. In this current collector lamination step, as shown in FIG. 11A, long current collector materials 51 and 52 made of metal foil are prepared, and a long film material 53 is prepared as a support. . Then, by sandwiching the film material 53 between the pair of current collector materials 51 and 52, the current collector laminated unit 50 including the current collector materials 51 and 52 and the film material 53 is formed. In manufacturing the positive electrode 13, for example, an aluminum foil is used as the current collector materials 51 and 52. Further, when manufacturing the negative electrode 14, for example, copper foil is used as the current collector materials 51 and 52. Further, as the film material 53, a material having resistance to an etching solution described later is used. Further, as the film material 53, it is preferable to use a slightly adhesive film or a peelable film in order to cope with a current collector peeling step described later. For example, Riba Alpha (registered trademark, Nitto Denko Corporation) can be used as a film that is peeled off by heating. Further, PanaProtect (registered trademark, Panac Co., Ltd.) can be used as the slightly adhesive film.

図10示すように、続くステップS102では、集電体積層ユニット50にレジスト層54を形成するレジスト印刷工程が実施される。このレジスト印刷工程においては、図11(B)に示すように、集電体積層ユニット50の一方面50aと他方面50bとの双方に所定パターンでレジストインクが印刷される。これにより、集電体積層ユニット50の一方面50aと他方面50bとの双方には所定パターンのレジスト層54が形成されることになる。なお、レジスト印刷工程においては、グラビア印刷やスクリーン印刷等によってレジストインクが印刷されるが、フィルム材53を挟み込むことから双方のパターンを一致させる必要は無い。また、レジストインクとしては、後述するエッチング液に対する耐性を有するものであれば、一般的なものが使用可能である。さらに、レジストインクとしては、アルカリ溶剤等によって溶解除去できるものが好ましい。   As shown in FIG. 10, in the subsequent step S <b> 102, a resist printing process for forming a resist layer 54 on the current collector lamination unit 50 is performed. In this resist printing step, as shown in FIG. 11B, resist ink is printed in a predetermined pattern on both the one surface 50a and the other surface 50b of the current collector lamination unit 50. As a result, a resist layer 54 having a predetermined pattern is formed on both the one surface 50a and the other surface 50b of the current collector laminated unit 50. In the resist printing process, resist ink is printed by gravure printing, screen printing, or the like. However, since the film material 53 is sandwiched, it is not necessary to match both patterns. Further, as the resist ink, a general resist ink can be used as long as it has resistance to an etching solution described later. Furthermore, the resist ink is preferably one that can be dissolved and removed with an alkaline solvent or the like.

また、前述の説明では、液状のレジストインクを用いてレジスト層54を形成しているが、予めフィルム化されたドライフィルムレジストを貼り付けるようにしても良い。例えば、ドライフィルムレジストとして、デュポンMRCドライフィルム株式会社製のFXRやFX900等を用いることが可能である。なお、ドライフィルムレジストを用いる場合には、貼り付けたドライフィルムレジストに対して露光処理および現像処理を実施することにより、集電体積層ユニット50に所定パターンのレジスト層54が形成されることになる。   In the above description, the resist layer 54 is formed using liquid resist ink. However, a dry film resist that has been formed into a film in advance may be attached. For example, as a dry film resist, FXR or FX900 manufactured by DuPont MRC Dry Film Co., Ltd. can be used. In the case of using a dry film resist, a resist layer 54 having a predetermined pattern is formed on the current collector lamination unit 50 by performing an exposure process and a development process on the attached dry film resist. Become.

図10に示すように、続くステップS103では、集電体積層ユニット50に貫通孔20a,23aおよびスリット30,31を形成するエッチング工程が実施される。このエッチング工程においては、図11(C)に示すように、レジスト層54をマスクとして用いて集電体積層ユニット50にエッチング処理が施される。これにより、集電体積層ユニット50の一方面50aと他方面50bとの両側から、それぞれの集電体材料51,52に対して多数の貫通孔20a,23aおよびスリット30,31が形成される。このエッチング処理に用いられるエッチング液は、集電体材料51,52の材質に応じて適宜選択されるものである。前述したように、集電体材料51,52としてアルミニウム箔や銅箔を用いた場合には、エッチング液として塩化第二鉄水溶液、苛性ソーダ、塩酸等を用いることが可能である。   As shown in FIG. 10, in the subsequent step S <b> 103, an etching process for forming the through holes 20 a and 23 a and the slits 30 and 31 in the current collector laminated unit 50 is performed. In this etching process, as shown in FIG. 11C, the current collector stacked unit 50 is etched using the resist layer 54 as a mask. Thus, a large number of through holes 20a and 23a and slits 30 and 31 are formed for the respective current collector materials 51 and 52 from both sides of the one surface 50a and the other surface 50b of the current collector laminated unit 50. . The etchant used for this etching process is appropriately selected according to the material of the current collector materials 51 and 52. As described above, when an aluminum foil or a copper foil is used as the current collector materials 51 and 52, an aqueous ferric chloride solution, caustic soda, hydrochloric acid, or the like can be used as an etching solution.

図10に示すように、続くステップS104では、集電体積層ユニット50からレジスト層54を除去するレジスト除去工程が実施される。このレジスト除去工程においては、図11(D)に示すように、貫通孔20a,23aおよびスリット30,31以外の非エッチング部を保護していたレジスト層54が集電体積層ユニット50から除去される。アルカリ溶解型のレジストインクを用いた場合には、塩酸等によりエッチング処理を行い、洗浄を行った後に、水酸化ナトリウム水溶液を用いてレジスト層を除去することが可能である。更に、洗浄、中和処理、洗浄を繰り返して乾燥させることにより、貫通孔20a,23aおよびスリット30,31を備えた集電体材料51,52が、フィルム材53を挟み込んだ状態で形成されることになる。   As shown in FIG. 10, in the subsequent step S <b> 104, a resist removal process for removing the resist layer 54 from the current collector lamination unit 50 is performed. In this resist removal step, as shown in FIG. 11D, the resist layer 54 that has protected the non-etched portions other than the through holes 20a and 23a and the slits 30 and 31 is removed from the current collector stacking unit 50. The In the case where an alkali-soluble resist ink is used, it is possible to remove the resist layer using an aqueous sodium hydroxide solution after performing an etching treatment with hydrochloric acid or the like and washing it. Furthermore, the current collector materials 51 and 52 having the through holes 20a and 23a and the slits 30 and 31 are formed in a state where the film material 53 is sandwiched by repeatedly performing washing, neutralization treatment, and washing for drying. It will be.

このように、複数の集電体材料51,52に対して同時にエッチング処理を施すようにしたので、貫通孔20a,23aおよびスリット30,31を有する正極集電体20や負極集電体23の製造コストを大幅に引き下げることが可能となる。また、集電体材料51,52間にエッチング液を遮断するフィルム材53を介在させることにより、それぞれの集電体材料51,52に対して片面側からエッチング処理を施すようにしている。これにより、集電体積層ユニット50の両面に形成するレジスト層54のパターンを整合させる必要がないため、正極集電体20や負極集電体23の製造コストを引き下げることが可能となる。   As described above, since the plurality of current collector materials 51 and 52 are simultaneously etched, the positive electrode current collector 20 and the negative electrode current collector 23 having the through holes 20a and 23a and the slits 30 and 31 are provided. Manufacturing costs can be greatly reduced. Further, by interposing a film material 53 for blocking the etching solution between the current collector materials 51 and 52, the current collector materials 51 and 52 are etched from one side. Thereby, since it is not necessary to match the pattern of the resist layer 54 formed on both surfaces of the current collector laminated unit 50, the manufacturing cost of the positive electrode current collector 20 and the negative electrode current collector 23 can be reduced.

次いで、図10に示すように、ステップS105では、一方の集電体材料51によって構成される電極Aに、第1電極合材層55を形成する第1スラリー塗工工程が実施される。この第1スラリー塗工工程においては、図12(A)に示すように、集電体積層ユニット50の一方面50aに電極スラリーが塗工される。そして、この電極スラリーを乾燥させることにより、集電体積層ユニット50の表面上に電極合材層55が形成される。ここで、図13は塗工乾燥装置100の一例を示す概略図である。図13に示すように、ロール101から繰り出されるエッチング後の集電体積層ユニット50は、ダイコータ等の塗工部102に案内される。この塗工部102において、集電体積層ユニット50には電極スラリーが塗工される。そして、塗工された電極スラリーを乾燥させるため、集電体積層ユニット50は水平方向に搬送されながら乾燥炉103を通過するようになっている。   Next, as shown in FIG. 10, in step S <b> 105, a first slurry coating process is performed in which the first electrode mixture layer 55 is formed on the electrode A composed of one current collector material 51. In the first slurry coating step, the electrode slurry is applied to one surface 50a of the current collector lamination unit 50, as shown in FIG. And the electrode compound-material layer 55 is formed on the surface of the electrical power collector lamination | stacking unit 50 by drying this electrode slurry. Here, FIG. 13 is a schematic view showing an example of the coating drying apparatus 100. As shown in FIG. 13, the current collector laminated unit 50 after being fed out from the roll 101 is guided to a coating unit 102 such as a die coater. In the coating unit 102, the electrode slurry is applied to the current collector lamination unit 50. In order to dry the coated electrode slurry, the current collector stacking unit 50 passes through the drying furnace 103 while being transported in the horizontal direction.

前述したように、集電体材料51,52間にはフィルム材53が設けられている。このため、貫通孔20a,23aおよびスリット30,31を有する集電体材料51,52に電極スラリーを塗工しても、電極スラリーが貫通孔20a,23aおよびスリット30,31を通過して集電体積層ユニット50の裏側に抜けることが無い。したがって、ガイドローラ104等に電極スラリーを付着させることなく、集電体積層ユニット50を水平方向に搬送することが可能となる。これにより、垂直方向に集電体材料を引き上げる塗工方法に比べて乾燥炉103を長く設定することが可能となる。よって、集電体材料51,52の搬送速度を引き上げることができ、電極の生産性を向上させることが可能となる。さらに、貫通孔20a,23aおよびスリット30,31を有する集電体材料51,52においては、貫通孔20a,23aやスリット30,31を持たない集電体材料に比べて強度が低くなる。このため、貫通孔20a,23aやスリット30,31を有する集電体材料51,52の搬送速度を高めることが困難となっていた。これに対し、フィルム材53を介して集電体材料51,52を重ね合わせることにより、その強度を高めることが可能となる。これにより、集電体材料51,52の搬送速度を引き上げることができ、電極の生産性を向上させることが可能となる。   As described above, the film material 53 is provided between the current collector materials 51 and 52. Therefore, even if the electrode slurry is applied to the current collector materials 51 and 52 having the through holes 20a and 23a and the slits 30 and 31, the electrode slurry passes through the through holes 20a and 23a and the slits 30 and 31, and is collected. It does not come out to the back side of the electrical laminate unit 50. Therefore, it is possible to transport the current collector lamination unit 50 in the horizontal direction without adhering the electrode slurry to the guide roller 104 or the like. This makes it possible to set the drying furnace 103 longer than in a coating method in which the current collector material is pulled up in the vertical direction. Therefore, the conveyance speed of the current collector materials 51 and 52 can be increased, and the productivity of the electrodes can be improved. Furthermore, the current collector materials 51 and 52 having the through holes 20a and 23a and the slits 30 and 31 have lower strength than the current collector material without the through holes 20a and 23a and the slits 30 and 31. For this reason, it has been difficult to increase the conveying speed of the current collector materials 51 and 52 having the through holes 20a and 23a and the slits 30 and 31. On the other hand, the strength of the current collector materials 51 and 52 can be increased by superimposing them through the film material 53. Thereby, the conveyance speed of the collector material 51 and 52 can be raised, and it becomes possible to improve the productivity of an electrode.

続いて、図10に示すように、ステップS106では、他方の集電体材料52によって構成される電極Bに、第1電極合材層56を形成する第1スラリー塗工工程が実施される。この第1スラリー塗工工程においては、図12(B)に示すように、上下を反転させた集電体積層ユニット50の他方面50bに電極スラリーが塗工される。そして、この電極スラリーを乾燥させることにより、集電体積層ユニット50の表面50b上に電極合材層56が形成される。集電体材料51の一方面側にはフィルム材53が設けられ、集電体材料51の他方面側には電極合材層55が設けられる。また、集電体材料52の一方面側にはフィルム材53が設けられ、集電体材料52の他方面側には電極合材層56が設けられる。この第1スラリー塗工工程においても、集電体積層ユニット50にはフィルム材53や電極合材層55が設けられるため、電極スラリーが貫通孔20a,23aおよびスリット30,31を通過して裏側に抜けることは無い。よって、集電体積層ユニット50を水平方向に搬送しながら、効率良く電極合材層56を形成することが可能となる。   Subsequently, as shown in FIG. 10, in step S <b> 106, a first slurry coating process for forming the first electrode mixture layer 56 on the electrode B constituted by the other current collector material 52 is performed. In this first slurry application step, as shown in FIG. 12B, the electrode slurry is applied to the other surface 50b of the current collector lamination unit 50 that is turned upside down. And the electrode compound-material layer 56 is formed on the surface 50b of the electrical power collector lamination | stacking unit 50 by drying this electrode slurry. A film material 53 is provided on one side of the current collector material 51, and an electrode mixture layer 55 is provided on the other side of the current collector material 51. Further, a film material 53 is provided on one side of the current collector material 52, and an electrode mixture layer 56 is provided on the other side of the current collector material 52. Also in this first slurry coating process, since the current collector lamination unit 50 is provided with the film material 53 and the electrode mixture layer 55, the electrode slurry passes through the through holes 20a and 23a and the slits 30 and 31, and the back side. There is no way out. Therefore, it is possible to efficiently form the electrode mixture layer 56 while conveying the current collector stack unit 50 in the horizontal direction.

図10に示すように、続くステップS107では、集電体積層ユニット50から集電体材料51,52を剥離する集電体剥離工程が実施される。図12(C)に示すように、集電体剥離工程においては、電極合材層55,56を備えた集電体材料51,52が、それぞれフィルム材53から剥離される。なお、フィルム材53として熱剥離フィルムを用いた場合には、乾燥炉103の通過に伴って熱剥離フィルムの粘着力が低下するため、容易に集電体材料51,52を剥離することが可能となる。   As shown in FIG. 10, in the subsequent step S <b> 107, a current collector peeling process for peeling the current collector materials 51 and 52 from the current collector laminated unit 50 is performed. As shown in FIG. 12C, in the current collector peeling step, the current collector materials 51 and 52 including the electrode mixture layers 55 and 56 are peeled from the film material 53, respectively. In addition, when a heat peeling film is used as the film material 53, since the adhesive force of a heat peeling film falls with passage of the drying furnace 103, it is possible to peel the current collector materials 51 and 52 easily. It becomes.

図10に示すように、続くステップS108では、剥離した集電体材料51の未塗工面57に第2電極合材層59を形成する第2スラリー塗工工程が実施される。同様に、ステップS109では、剥離した集電体材料52の未塗工面58に第2電極合材層60を形成する第2スラリー塗工工程が実施される。これらの第2スラリー塗工工程においては、図12(D)に示すように、電極合材層55,56を下側に配置した状態で、集電体材料51,52の未塗工面57,58に電極スラリーが塗工される。そして、この電極スラリーを乾燥させることにより、集電体材料51,52の未塗工面57,58上に電極合材層59,60が形成される。この第2スラリー塗工工程においても、集電体材料51,52には電極合材層55,56が設けられるため、電極スラリーが貫通孔20a,23aおよびスリット30,31を通過して集電体材料51,52の裏側に抜けることは無い。よって、集電体材料51,52を水平方向に搬送しながら、効率良く電極合材層59,60を形成することが可能となる。   As shown in FIG. 10, in the subsequent step S <b> 108, a second slurry coating process for forming the second electrode mixture layer 59 on the uncoated surface 57 of the separated current collector material 51 is performed. Similarly, in step S109, a second slurry coating process for forming the second electrode mixture layer 60 on the uncoated surface 58 of the separated current collector material 52 is performed. In these second slurry coating steps, as shown in FIG. 12 (D), the uncoated surfaces 57, 52 of the current collector materials 51, 52 with the electrode mixture layers 55, 56 arranged on the lower side. The electrode slurry is applied to 58. Then, by drying the electrode slurry, electrode mixture layers 59 and 60 are formed on the uncoated surfaces 57 and 58 of the current collector materials 51 and 52. Also in this second slurry coating step, since the current collector materials 51 and 52 are provided with the electrode mixture layers 55 and 56, the electrode slurry passes through the through holes 20 a and 23 a and the slits 30 and 31 and collects the current. The body materials 51 and 52 do not come out behind. Therefore, it is possible to efficiently form the electrode mixture layers 59 and 60 while conveying the current collector materials 51 and 52 in the horizontal direction.

これまで説明したように、集電体材料51,52の一方面に支持体としてのフィルム材53を取り付けた状態のもとで、集電体材料51,52の他方面側からスリット30,31を形成した後に、集電体材料51,52の他方面側から電極スラリーを塗工して電極合材層55,56を形成している。このように、フィルム材53を設けることにより、スリット30,31が形成される集電体材料51,52の強度を引き上げることができ、製造時における集電体材料51,52の取り扱いが容易となる。また、フィルム材53を設けることにより、塗工された電極スラリーのスリット30,31からの抜けを防止することが可能となる。これにより、集電体材料51,52を水平方向に搬送しながら電極スラリーを塗工することができるため、電極の生産性を向上させて製造コストを引き下げることが可能となる。   As described above, the slits 30 and 31 are formed from the other surface side of the current collector materials 51 and 52 with the film material 53 as a support attached to one surface of the current collector materials 51 and 52. After forming, electrode slurry is applied from the other surface side of the current collector materials 51 and 52 to form electrode mixture layers 55 and 56. Thus, by providing the film material 53, the strength of the current collector materials 51 and 52 in which the slits 30 and 31 are formed can be increased, and the current handling of the current collector materials 51 and 52 at the time of manufacture is easy. Become. Further, by providing the film material 53, it is possible to prevent the coated electrode slurry from coming off from the slits 30 and 31. Thereby, since the electrode slurry can be applied while the current collector materials 51 and 52 are conveyed in the horizontal direction, the productivity of the electrodes can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

なお、支持体としてフィルム材53を設けるようにしているが、これに限られるものではない。例えば、集電体材料51,52間にレジストインクを塗布することにより、集電体材料51,52間に支持体としてのレジスト層を設けるようにしても良い。また、図10のフローチャートにおいては、2枚の集電体材料51,52を重ね合わせることにより、一度に2枚の集電体を製造しているが、これに限られることはない。例えば、1枚の集電体材料51の一方面にフィルム材53を貼り付け、集電体材料51の他方面側からスリット30,31を形成した後に電極合材層55を形成しても良い。   In addition, although the film material 53 is provided as a support body, it is not restricted to this. For example, a resist layer as a support may be provided between the current collector materials 51 and 52 by applying a resist ink between the current collector materials 51 and 52. In the flowchart of FIG. 10, two current collector materials 51 and 52 are overlapped to produce two current collectors at a time. However, the present invention is not limited to this. For example, the electrode material layer 55 may be formed after the film material 53 is attached to one surface of the current collector material 51 and the slits 30 and 31 are formed from the other surface side of the current collector material 51. .

以下、前述した蓄電デバイスの構成要素について下記の順に詳細に説明する。[A]正極、[B]負極、[C]正極集電体および負極集電体、[D]リチウム極、[E]セパレータ、[F]電解液、[G]外装容器。   Hereinafter, the components of the electricity storage device described above will be described in detail in the following order. [A] positive electrode, [B] negative electrode, [C] positive electrode current collector and negative electrode current collector, [D] lithium electrode, [E] separator, [F] electrolyte, [G] exterior container.

[A]正極
正極は、正極集電体とこれに一体となる正極合材層とを有している。蓄電デバイスをリチウムイオンキャパシタとして機能させる場合には、正極合材層に含まれる正極活物質として、リチウムイオン及び/又はアニオンを可逆的にドープ・脱ドープ可能な物質を採用することが可能である。すなわち、リチウムイオンとアニオンとの少なくともいずれか一方を可逆的にドープ・脱ドープ可能な物質であれば特に限定されることはない。例えば、活性炭、遷移金属酸化物、導電性高分子、ポリアセン系物質等を用いることが可能である。
[A] Positive Electrode The positive electrode has a positive electrode current collector and a positive electrode mixture layer integrated therewith. When the electric storage device functions as a lithium ion capacitor, it is possible to employ a material capable of reversibly doping and dedoping lithium ions and / or anions as the positive electrode active material contained in the positive electrode mixture layer. . That is, there is no particular limitation as long as it is a substance capable of reversibly doping and dedoping at least one of lithium ions and anions. For example, activated carbon, transition metal oxide, conductive polymer, polyacene-based material, or the like can be used.

例えば、活性炭は、アルカリ賦活処理され、かつ比表面積600m/g以上を有する活性炭粒子から形成することが好ましい。活性炭の原料としては、フェノール樹脂、石油ピッチ、石油コークス、ヤシガラ、石炭系コークス等が使用される。フェノール樹脂や石炭系コークスは比表面積を高くできるという理由から好適である。これらの活性炭のアルカリ賦活処理に使用されるアルカリ活性化剤は、リチウム、ナトリウム、カリウムなどの金属リチウムイオンの塩類または水酸化物が好ましい。中でも、水酸化カリウムが好適である。アルカリ賦活の方法は、例えば、炭化物と活性剤を混合した後、不活性ガス気流中で加熱することにより行う方法が挙げられる。また、活性炭の原材料に予め活性化剤を担持させた後加熱して、炭化および賦活の工程を行う方法が挙げられる。さらに、炭化物を水蒸気などのガス賦活法で賦活した後、アルカリ活性化剤で表面処理する方法も挙げられる。このようなアルカリ賦活処理が施された活性炭は、ボールミル等の既知の粉砕機を用いて粉砕される。活性炭の粒度としては、一般的に使用される広い範囲のものを使用することが可能である。例えば、D50が2μm以上であり、好ましくは2〜50μm、特に2〜20μmが最も好ましい。また、平均細孔径が好ましくは10nm以下であり、比表面積が好ましくは600〜3000m/gである活性炭が好適である。中でも、800m/g以上、特には1300〜2500m/gであるのが好適である。 For example, the activated carbon is preferably formed from activated carbon particles having an alkali activation treatment and a specific surface area of 600 m 2 / g or more. As a raw material for the activated carbon, phenol resin, petroleum pitch, petroleum coke, coconut shell, coal-based coke and the like are used. Phenol resin and coal-based coke are preferable because the specific surface area can be increased. The alkali activator used in the alkali activation treatment of these activated carbons is preferably a metal lithium ion salt or hydroxide such as lithium, sodium or potassium. Of these, potassium hydroxide is preferred. Examples of the alkali activation method include a method in which a carbide and an activator are mixed and then heated in an inert gas stream. Further, there is a method in which an activation agent is supported on the raw material of activated carbon in advance and then heated to perform carbonization and activation processes. Furthermore, after activating carbide by a gas activation method such as water vapor, a method of surface treatment with an alkali activating agent is also included. The activated carbon that has been subjected to such alkali activation treatment is pulverized using a known pulverizer such as a ball mill. As the particle size of the activated carbon, a wide range of commonly used materials can be used. For example, D50 is 2 μm or more, preferably 2 to 50 μm, and most preferably 2 to 20 μm. Further, activated carbon having an average pore diameter of preferably 10 nm or less and a specific surface area of preferably 600 to 3000 m 2 / g is suitable. Of these, 800 m 2 / g or more, and particularly it is preferable that a 1300~2500m 2 / g.

また、蓄電デバイスをリチウムイオンバッテリとして機能させる場合には、正極合材層に含まれる正極活物質として、ポリアニン等の導電性高分子や、リチウムイオンを可逆的にドープ・脱ドープ可能な物質を採用することが可能である。例えば、正極活物質として五酸化バナジウム(V)やコバルト酸リチウム(LiCoO)を用いることが可能である。この他にも、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiFeO等のLi(x,y,zは正の数、Mは金属、2種以上の金属でもよい)の一般式で表されうるリチウム含有金属酸化物、あるいはコバルト、マンガン、バナジウム、チタン、ニッケル等の遷移金属酸化物または硫化物を用いることも可能である。特に、高電圧を求める場合には、金属リチウムに対して4V以上の電位を有するリチウム含有酸化物を用いることが好ましい。例えば、リチウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物、あるいはリチウム含有コバルト−ニッケル複合酸化物が特に好適である。 Further, when the electricity storage device functions as a lithium ion battery, a conductive polymer such as polyanine or a material capable of reversibly doping and dedoping lithium ions is used as the positive electrode active material contained in the positive electrode mixture layer. It is possible to adopt. For example, vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) or lithium cobaltate (LiCoO 2 ) can be used as the positive electrode active material. In addition, Li X M Y O Z such as Li X CoO 2 , Li X NiO 2 , Li X MnO 2 , and Li X FeO 2 (x, y, z are positive numbers, M is a metal, two or more types It is also possible to use lithium-containing metal oxides that can be represented by the general formula (1), transition metal oxides such as cobalt, manganese, vanadium, titanium, nickel, or sulfides. In particular, when a high voltage is required, it is preferable to use a lithium-containing oxide having a potential of 4 V or higher with respect to metallic lithium. For example, lithium-containing cobalt oxide, lithium-containing nickel oxide, or lithium-containing cobalt-nickel composite oxide is particularly suitable.

前述した活性炭等の正極活物質は、粉末状、粒状、短繊維状等に形成される。この正極活物質をバインダーと混合して電極スラリーが形成される。そして、正極活物質を含有する電極スラリーを正極集電体に塗工して乾燥させることにより、正極集電体上に正極合材層が形成される。なお、正極活物質と混合されるバインダーとしては、例えばSBR等のゴム系バインダーやポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート等の熱可塑性樹脂を用いることができる。また、正極合材層に対して、アセチレンブラック、グラファイト、金属粉末等の導電性材料を適宜加えるようにしても良い。   The positive electrode active material such as activated carbon described above is formed into a powder form, a granular form, a short fiber form, or the like. This positive electrode active material is mixed with a binder to form an electrode slurry. Then, a positive electrode mixture layer is formed on the positive electrode current collector by applying and drying an electrode slurry containing the positive electrode active material on the positive electrode current collector. As the binder to be mixed with the positive electrode active material, for example, a rubber-based binder such as SBR, a fluorine-containing resin such as polytetrafluoroethylene or polyvinylidene fluoride, or a thermoplastic resin such as polypropylene, polyethylene, or polyacrylate is used. be able to. Moreover, you may make it add electrically conductive materials, such as acetylene black, a graphite, and a metal powder, with respect to a positive mix layer.

[B]負極
負極は、負極集電体とこれに一体となる負極合材層とを有している。負極合材層に含まれる負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的にドープ・脱ドープできるものであれば特に限定されることはない。例えば、グラファイト、種々の炭素材料、ポリアセン系物質、錫酸化物、珪素酸化物等を用いることが可能である。グラファイト(黒鉛)やハードカーボン(難黒鉛化性炭素)は高容量化を図ることができるため負極活物質として好ましい。また、芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であるポリアセン系有機半導体(PAS)は、高容量化を図ることができるため負極活物質として好適である。このPASはポリアセン系骨格構造を有する。このPASの水素原子/炭素原子の原子数比(H/C)は0.05以上、0.50以下の範囲内であることが好ましい。PASのH/Cが0.50を超える場合には、芳香族系多環構造が充分に発達していないことから、リチウムイオンのドープ・脱ドープがスムーズに行われず、蓄電デバイスの充放電効率が低下するおそれがある。PASのH/Cが0.05未満の場合には、蓄電デバイスの容量が低下するおそれがある。
[B] Negative Electrode The negative electrode has a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer integrated therewith. The negative electrode active material contained in the negative electrode mixture layer is not particularly limited as long as it can reversibly dope and dedope lithium ions. For example, graphite, various carbon materials, polyacene materials, tin oxide, silicon oxide, and the like can be used. Graphite (graphite) and hard carbon (non-graphitizable carbon) are preferable as the negative electrode active material because they can increase the capacity. In addition, a polyacene organic semiconductor (PAS), which is a heat-treated product of an aromatic condensation polymer, is suitable as a negative electrode active material because the capacity can be increased. This PAS has a polyacene skeleton structure. The hydrogen atom / carbon atom number ratio (H / C) of the PAS is preferably in the range of 0.05 to 0.50. When H / C of PAS exceeds 0.50, the aromatic polycyclic structure is not sufficiently developed, so that lithium ions are not doped and undoped smoothly, and the charge / discharge efficiency of the electricity storage device May decrease. When the H / C of PAS is less than 0.05, the capacity of the electricity storage device may be reduced.

前述したPAS等の負極活物質は、粉末状、粒状、短繊維状等に形成される。この負極活物質をバインダーと混合して電極スラリーが形成される。そして、負極活物質を含有する電極スラリーを、負極集電体に塗工して乾燥させることにより、負極集電体上に負極合材層が形成される。なお、負極活物質と混合されるバインダーとしては、例えば、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート等の熱可塑性樹脂、スチレンブタジエンゴム(SBR)等のゴム系バインダーを用いることができる。これらの中でもフッ素系バインダーを用いることが好ましい。このフッ素系バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−3フッ化エチレン共重合体、エチレン−4フッ化エチレン共重合体、プロピレン−4フッ化エチレン共重合体等が挙げられる。また、負極合材層に対して、アセチレンブラック、グラファイト、金属粉末等の導電性材料を適宜加えるようにしても良い。   The negative electrode active material such as PAS described above is formed into a powder form, a granular form, a short fiber form, or the like. This negative electrode active material is mixed with a binder to form an electrode slurry. Then, the electrode slurry containing the negative electrode active material is applied to the negative electrode current collector and dried to form a negative electrode mixture layer on the negative electrode current collector. Examples of the binder mixed with the negative electrode active material include fluorine-containing resins such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride, thermoplastic resins such as polypropylene, polyethylene, and polyacrylate, styrene butadiene rubber (SBR), and the like. These rubber-based binders can be used. Among these, it is preferable to use a fluorine-based binder. Examples of the fluorine-based binder include polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, and propylene-tetrafluoroethylene copolymer. Moreover, you may make it add electroconductive materials, such as acetylene black, a graphite, and a metal powder, with respect to a negative electrode compound material layer suitably.

[C]正極集電体および負極集電体
正極集電体および負極集電体の材料としては、一般にバッテリやキャパシタに提案されている種々の材料を用いることが可能である。例えば、正極集電体の材料として、アルミニウム、ステンレス鋼等を用いることができる。負極集電体の材料として、ステンレス鋼、銅、ニッケル等を用いることができる。また、正極集電体や負極集電体に形成されるスリットの寸法については、通常の充放電時に比べて内部短絡時における電気抵抗を高めるものであれば、特に限定されることはない。また、前述した正極集電体や負極集電体に形成される貫通孔の開口率は特に限定されず、通常40〜60%である。また、リチウムイオンの移動を阻害しないものであれば、貫通孔の大きさ、個数、形状等について特に限定されることはない。
[C] Positive electrode current collector and negative electrode current collector As materials for the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, various materials generally proposed for batteries and capacitors can be used. For example, aluminum, stainless steel, or the like can be used as a material for the positive electrode current collector. Stainless steel, copper, nickel, or the like can be used as a material for the negative electrode current collector. Moreover, the dimension of the slit formed in the positive electrode current collector or the negative electrode current collector is not particularly limited as long as the electrical resistance at the time of internal short-circuiting is higher than that at the time of normal charge / discharge. Moreover, the aperture ratio of the through-hole formed in the positive electrode current collector or the negative electrode current collector described above is not particularly limited, and is usually 40 to 60%. Further, the size, number, shape, etc. of the through holes are not particularly limited as long as they do not hinder the movement of lithium ions.

[D]リチウム極
リチウム極集電体の材料としては、一般に電池やキャパシタの集電体として提案されている種々の材料を用いることが可能である。これらの材料としては、ステンレス鋼、銅、ニッケル等を用いることができる。また、リチウム極集電体として、エキスパンドメタル、パンチングメタル、エッチング箔、網、発泡体等の表裏面を貫く貫通孔を備えているものを使用しても良い。また、リチウム極集電体に貼り付けられる金属リチウム箔に代えて、リチウムイオンを放出することが可能なリチウム−アルミニウム合金等を用いても良い。
[D] Lithium Electrode As the material for the lithium electrode current collector, various materials generally proposed as current collectors for batteries and capacitors can be used. As these materials, stainless steel, copper, nickel and the like can be used. Moreover, you may use what is provided with the through-hole which penetrates front and back, such as an expanded metal, a punching metal, an etching foil, a net | network, and a foam, as a lithium electrode electrical power collector. Further, instead of the metal lithium foil attached to the lithium electrode current collector, a lithium-aluminum alloy capable of releasing lithium ions or the like may be used.

[E]セパレータ
セパレータとしては、電解液、正極活物質、負極活物質等に対して耐久性があり、連通気孔を有する電子伝導性のない多孔質体等を用いることができる。通常は、紙(セルロース)、ガラス繊維、ポリエチレンあるいはポリプロピレン等からなる布、不織布あるいは多孔体が用いられる。セパレータの厚みは、電解液の保持量やセパレータの強度等を勘案して適宜設定することができる。なお、セパレータの厚みは、蓄電デバイスの内部抵抗を小さくするために薄い方が好ましい。
[E] Separator As the separator, it is possible to use a porous body that has durability against an electrolytic solution, a positive electrode active material, a negative electrode active material, and the like and has continuous air holes, and has no electron conductivity. Usually, paper (cellulose), glass fiber, cloth made of polyethylene or polypropylene, nonwoven fabric or porous material is used. The thickness of the separator can be appropriately set in consideration of the amount of electrolytic solution retained, the strength of the separator, and the like. The separator is preferably thinner in order to reduce the internal resistance of the electricity storage device.

[F]電解液
電解液としては、高電圧でも電気分解を起こさないという点、リチウムイオンが安定に存在できるという点から、リチウム塩を含む非プロトン性有機溶媒を用いることが好ましい。非プロトン性有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレン、スルホラン等を単独あるいは混合した溶媒が挙げられる。また、リチウム塩としては、例えば、LiClO、LiAsF、LiBF、LiPF、LIN(CSO)等が挙げられる。また、電解液中の電解質濃度は、電解液による内部抵抗を小さくするため、少なくとも0.1モル/L以上とすることが好ましい。更には、0.5〜1.5モル/Lの範囲内とすることが好ましい。
[F] Electrolytic Solution As the electrolytic solution, it is preferable to use an aprotic organic solvent containing a lithium salt from the viewpoint that electrolysis does not occur even at a high voltage and that lithium ions can exist stably. Examples of the aprotic organic solvent include solvents in which ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, acetonitrile, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, methylene chloride, sulfolane and the like are used alone or in combination. Examples of the lithium salt, LiClO 4, LiAsF 6, LiBF 4, LiPF 6, LIN (C 2 F 5 SO 2) 2 and the like. The electrolyte concentration in the electrolytic solution is preferably at least 0.1 mol / L or more in order to reduce the internal resistance due to the electrolytic solution. Furthermore, it is preferable to set it within the range of 0.5-1.5 mol / L.

また、有機溶媒に代えてイオン性液体(イオン液体)を用いても良い。イオン性液体は各種カチオン種とアニオン種の組み合わせが提案されている。カチオン種としては、例えば、NメチルNプロピルピペリジニウム(PP13)、1エチル3メチルイミダゾリウム(EMI)、ジエチルメチル2メトキシエチルアンモニウム(DEME)等が挙げられる。また、アニオン種としては、ビス(フルオロスルフォニル)イミド(FSI)、ビス(トリフルオロメタンスルフォニル)イミド(TFSI)、PF 、BF 等が挙げられる。 Further, an ionic liquid (ionic liquid) may be used instead of the organic solvent. As the ionic liquid, combinations of various cationic species and anionic species have been proposed. Examples of the cationic species include N-methylN-propylpiperidinium (PP13), 1-ethyl 3-methylimidazolium (EMI), diethylmethyl 2-methoxyethylammonium (DEME), and the like. Examples of the anion species include bis (fluorosulfonyl) imide (FSI), bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (TFSI), PF 6 , BF 4 − and the like.

[G]外装容器
外装容器としては、一般に電池に用いられている種々の材質を用いることができる。例えば、鉄やアルミニウム等の金属材料を使用しても良い。また、樹脂等のフィルム材料を使用しても良い。また、外装容器の形状についても特に限定されることはない。円筒型や角型など用途に応じて適宜選択することが可能である。蓄電デバイスの小型化や軽量化の観点からは、アルミニウムのラミネートフィルムを用いたフィルム型の外装容器を用いることが好ましい。一般的には、外側にナイロンフィルム、中心にアルミニウム箔、内側に変性ポリプロピレン等の接着層を有した3層ラミネートフィルムが用いられている。
[G] Exterior Container As the exterior container, various materials generally used for batteries can be used. For example, a metal material such as iron or aluminum may be used. Moreover, you may use film materials, such as resin. Further, the shape of the outer container is not particularly limited. It can be appropriately selected depending on the application such as a cylindrical shape or a rectangular shape. From the viewpoint of reducing the size and weight of the electricity storage device, it is preferable to use a film-type exterior container using an aluminum laminate film. In general, a three-layer laminate film having a nylon film on the outside, an aluminum foil in the center, and an adhesive layer such as modified polypropylene on the inside is used.

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、本発明の蓄電デバイスの構造は、リチウムイオンバッテリやリチウムイオンキャパシタだけでなく、様々な形式のバッテリやキャパシタに適用することが可能である。また、前述の説明では、積層型の蓄電デバイスに沿って説明しているが、積層型に限られることはなく、捲回型の蓄電デバイスに対して本発明を適用しても良い。   It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the structure of the electricity storage device of the present invention can be applied not only to lithium ion batteries and lithium ion capacitors, but also to various types of batteries and capacitors. Further, in the above description, the description is made along the stacked type power storage device, but the present invention is not limited to the stacked type and may be applied to a wound type power storage device.

本発明の一実施の形態である蓄電デバイスを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the electrical storage device which is one embodiment of this invention. 図1のA−A線に沿って蓄電デバイスの内部構造を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematically the internal structure of an electrical storage device along the AA line of FIG. 蓄電デバイスの内部構造を部分的に拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the internal structure of an electrical storage device partially. (A)は正極および負極の内部構造を示す分解斜視図である。また、(B)は正極集電体および負極集電体を示す平面図である。(A) is an exploded perspective view showing an internal structure of a positive electrode and a negative electrode. (B) is a plan view showing a positive electrode current collector and a negative electrode current collector. 釘等の導電性異物が刺さる内部短絡状態の蓄電デバイスを示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the electrical storage device of the internal short circuit state which conductive foreign materials, such as a nail, pierce. (A)は図5のI−I線に沿って負極集電体の内部短絡時における電流経路を示す説明図である。また、(B)は図5のII−II線に沿って正極集電体の内部短絡時における電流経路を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the current pathway at the time of the internal short circuit of a negative electrode collector along the II line | wire of FIG. Moreover, (B) is explanatory drawing which shows the electric current path at the time of the internal short circuit of a positive electrode collector along the II-II line | wire of FIG. 正極集電体や負極集電体の通常充放電時における電流経路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the current pathway at the time of the normal charging / discharging of a positive electrode collector or a negative electrode collector. (A)および(B)は本発明の他の実施の形態である蓄電デバイスが備える電極集電体を示す説明図である。(A) And (B) is explanatory drawing which shows the electrode electrical power collector with which the electrical storage device which is other embodiment of this invention is provided. (A)および(B)は本発明の他の実施の形態である蓄電デバイスが備える電極集電体を示す説明図である。(A) And (B) is explanatory drawing which shows the electrode electrical power collector with which the electrical storage device which is other embodiment of this invention is provided. 電極の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of an electrode. 各製造工程における電極の状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state of the electrode in each manufacturing process. 各製造工程における電極の状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state of the electrode in each manufacturing process. 塗工乾燥装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of a coating drying apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10 蓄電デバイス
13 正極(電極)
14 負極(電極)
20 正極集電体(電極集電体)
20b 端子接合部(接合部)
21 正極合材層(電極合材層)
22 正極端子(電極端子)
23 負極集電体(電極集電体)
23b 端子接合部(接合部)
24 負極合材層(電極合材層)
25 負極端子(電極端子)
30,31 スリット
32,33 領域(充放電領域)
38,39 電極集電体
40,41 スリット
42,43 領域(充放電領域)
44,45 電極集電体
46,47 スリット
46a,47a 長孔
48,49 領域(充放電領域)
51,52 集電体材料
53 フィルム材(支持体)
55,56 電極合材層
α 最短経路
10 Power storage device 13 Positive electrode (electrode)
14 Negative electrode (electrode)
20 Positive current collector (electrode current collector)
20b Terminal joint (joint)
21 Positive electrode mixture layer (electrode mixture layer)
22 Positive terminal (electrode terminal)
23 Negative electrode current collector (electrode current collector)
23b Terminal joint (joint)
24 Negative electrode composite material layer (electrode composite material layer)
25 Negative terminal (electrode terminal)
30, 31 Slit 32, 33 area (charge / discharge area)
38, 39 Electrode current collector 40, 41 Slit 42, 43 region (charge / discharge region)
44, 45 Electrode current collector 46, 47 Slit 46a, 47a Long hole 48, 49 region (charge / discharge region)
51, 52 Current collector material 53 Film material (support)
55, 56 Electrode composite layer α Shortest path

Claims (3)

電極集電体および電極合材層からなる電極を備える蓄電デバイスであって、
前記電極集電体に、複数の領域を設定するスリットが形成され、
前記電極集電体の表面に、前記電極合材層が前記スリットを覆って形成されることを特徴とする蓄電デバイス。
An electricity storage device comprising an electrode comprising an electrode current collector and an electrode mixture layer,
A slit for setting a plurality of regions is formed in the electrode current collector,
The electrical storage device, wherein the electrode mixture layer is formed on the surface of the electrode current collector so as to cover the slit.
請求項1記載の蓄電デバイスにおいて、
前記電極集電体には電極端子に接合される接合部が設けられ、前記スリットは前記接合部に向けて形成されることを特徴とする蓄電デバイス。
The electricity storage device according to claim 1, wherein
The electrode current collector is provided with a bonding portion bonded to an electrode terminal, and the slit is formed toward the bonding portion.
請求項1または2記載の蓄電デバイスにおいて、
前記スリットを備える電極を製造する際には、集電体材料の一方面に支持体を取り付けた状態のもとで、前記集電体材料の他方面側から前記スリットを形成した後に、前記集電体材料の他方面側から電極スラリーを塗工して前記電極合材層を形成することを特徴とする蓄電デバイス。
The electricity storage device according to claim 1 or 2,
When manufacturing an electrode having the slit, the slit is formed from the other surface side of the current collector material in a state where a support is attached to the one surface of the current collector material, and then the current collector is formed. An electric storage device, wherein an electrode slurry is applied from the other surface side of the electric material to form the electrode mixture layer.
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