JP2010205633A - Bipolar secondary battery - Google Patents

Bipolar secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP2010205633A
JP2010205633A JP2009051555A JP2009051555A JP2010205633A JP 2010205633 A JP2010205633 A JP 2010205633A JP 2009051555 A JP2009051555 A JP 2009051555A JP 2009051555 A JP2009051555 A JP 2009051555A JP 2010205633 A JP2010205633 A JP 2010205633A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
active material
electrode active
layer
current collector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009051555A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5458605B2 (en
Inventor
Motoharu Obika
基治 小比賀
Kenji Hosaka
賢司 保坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2009051555A priority Critical patent/JP5458605B2/en
Publication of JP2010205633A publication Critical patent/JP2010205633A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5458605B2 publication Critical patent/JP5458605B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means of preventing peeling-off of an active material layer in a bipolar electrode. <P>SOLUTION: A bipolar secondary battery has a power generating element in which the bipolar electrode and an electrolyte layer are laminated. The bipolar electrode has a current collector including a resin layer which has a first resin as the base material, and has conductivity, a positive electrode active material layer formed on one face of the current collector, and a negative electrode active material layer formed on the other face of the current collector. The outer peripheral part of a single cell layer constituted of the positive electrode active material layer, the electrolyte layer, and the negative electrode active material layer is sealed by a sealing part having a second resin as the base material. Then, the maximum component of the first resin and the maximum part of the second resin are composed of the same polymer material. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、双極型二次電池、ならびに該電池を用いた組電池および車両に関する。特に、本発明は、双極型電極における活物質層の剥離を防ぐことのできる双極型二次電池、ならびに該電池を用いた組電池および車両に関する。   The present invention relates to a bipolar secondary battery, and an assembled battery and a vehicle using the battery. In particular, the present invention relates to a bipolar secondary battery capable of preventing separation of an active material layer in a bipolar electrode, and an assembled battery and a vehicle using the battery.

近年、環境や燃費の観点から、ハイブリッド自動車(HEV)や電気自動車(EV)、さらには燃料電池自動車が製造・販売され、新たな開発が続けられている。これらのいわゆる電動車両においては、放電・充電ができる電源装置の活用が不可欠である。この電源装置としては、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等が利用される。特に、リチウムイオン二次電池はそのエネルギー密度の高さや繰り返し充放電に対する耐久性の高さから、電動車両に好適と考えられ、各種の開発が鋭意進められている。ただし、上記したような各種自動車のモータ駆動用電源に適用するためには、大出力を確保するために、複数の二次電池を直列に接続して用いる必要がある。   In recent years, hybrid vehicles (HEV), electric vehicles (EV), and fuel cell vehicles have been manufactured and sold from the viewpoint of environment and fuel consumption, and new developments are continuing. In these so-called electric vehicles, it is indispensable to use a power supply device capable of discharging and charging. As the power supply device, a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery, an electric double layer capacitor, or the like is used. In particular, lithium ion secondary batteries are considered suitable for electric vehicles because of their high energy density and high durability against repeated charging and discharging, and various developments have been intensively advanced. However, in order to apply to the power sources for driving motors of various automobiles as described above, it is necessary to use a plurality of secondary batteries connected in series in order to ensure a large output.

しかしながら、接続部を介して電池を接続した場合、接続部の電気抵抗によって出力が低下してしまう。また、接続部を有する電池は空間的にも不利益を有する。即ち、接続部によって、電池の出力密度やエネルギー密度の低下がもたらされる。   However, when a battery is connected via the connection portion, the output is reduced due to the electrical resistance of the connection portion. Further, the battery having the connection portion has a disadvantage in terms of space. That is, the connection portion causes a reduction in the output density and energy density of the battery.

この問題を解決するものとして、双極型リチウムイオン二次電池等の双極型二次電池が開発されている。双極型二次電池は、集電体の一方の面に正極活物質層が形成され、他方の面に負極活物質層が形成された双極型電極が、電解質層やセパレータを介して複数積層された発電要素を有する。換言すると、正極活物質層、電解質層、および負極活物質層が一つの単電池層を形成しており、該単電池層が集電体を介して複数積層した構造である。   In order to solve this problem, bipolar secondary batteries such as bipolar lithium ion secondary batteries have been developed. A bipolar secondary battery has a plurality of bipolar electrodes in which a positive electrode active material layer is formed on one surface of a current collector and a negative electrode active material layer is formed on the other surface through an electrolyte layer and a separator. It has a power generation element. In other words, the positive electrode active material layer, the electrolyte layer, and the negative electrode active material layer form one single cell layer, and a plurality of the single cell layers are stacked with the current collector interposed therebetween.

かような構造を有する双極型二次電池において、液体電解質や高分子ゲル電解質などの電解液を含む電解質を用いる場合、単電池層から電解液が外部に漏れ、他の単電池層の電解液と接触し、液絡を起こすという問題が生じうる。このため、通常、双極型二次電池においては、単電池層の外周部を包囲するようにシール部が配置され、単電池層を封止することにより液絡を防止している(例えば、特許文献1を参照)。   In a bipolar secondary battery having such a structure, when an electrolyte containing an electrolyte such as a liquid electrolyte or a polymer gel electrolyte is used, the electrolyte leaks out from the single battery layer, and the electrolyte of another single battery layer May come into contact with the liquid and cause a liquid junction. For this reason, normally, in a bipolar secondary battery, a seal part is disposed so as to surround the outer periphery of the single cell layer, and a liquid junction is prevented by sealing the single cell layer (for example, patents). Reference 1).

特開平9−232003号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-23003

ところで、双極型二次電池において、集電体は、電池の単位質量当たりの出力密度向上の観点から、より軽量な材料からなることが望ましい。そこで、近年、従来の金属箔に代わって、導電性フィラーが添加された樹脂または導電性高分子材料から構成される集電体が提案されている。   By the way, in the bipolar secondary battery, the current collector is preferably made of a lighter material from the viewpoint of improving the power density per unit mass of the battery. Therefore, in recent years, a current collector composed of a resin or a conductive polymer material to which a conductive filler is added has been proposed in place of the conventional metal foil.

しかしながら、このように集電体の基材として樹脂を使用する場合、双極型二次電池の充放電時には発熱が起こるが、この熱により電池の各部材は熱膨張する。この際、集電体とシール部との熱膨張の差が大きいと、集電体に応力がかかる。樹脂を基材とする集電体は、金属箔からなる集電体よりも強度が小さいため、この応力により集電体にひずみが生じる。そして、集電体表面と活物質層表面との積層部分において変位が生じ、集電体表面に形成された活物質層が剥離し、電池電圧が低下するという問題を有していた。   However, when the resin is used as the base material of the current collector in this way, heat is generated during charging and discharging of the bipolar secondary battery, but each member of the battery is thermally expanded by this heat. At this time, if the difference in thermal expansion between the current collector and the seal portion is large, stress is applied to the current collector. Since the current collector made of resin has a lower strength than the current collector made of metal foil, the stress causes strain in the current collector. In addition, there is a problem that displacement occurs in the laminated portion of the current collector surface and the active material layer surface, the active material layer formed on the current collector surface peels off, and the battery voltage decreases.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、双極型電極において、活物質層の剥離を防ぐ手段を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the means which prevents peeling of an active material layer in a bipolar electrode.

本発明者らは、該課題を解決する手段を検討したところ、集電体に用いられる樹脂およびシール部に用いられる樹脂の最大成分が同一の高分子材料を使用することによって、樹脂集電体にかかる応力を低減できることを見出した。そして、該手段により、双極型電極における電解質層の剥離を防止できることを見出し、本発明を完成させた。   The inventors of the present invention have studied a means for solving the above problem. As a result, a resin current collector is obtained by using a polymer material having the same maximum component of the resin used for the current collector and the resin used for the seal portion. It has been found that the stress applied to can be reduced. And it discovered that peeling of the electrolyte layer in a bipolar electrode could be prevented by this means, and completed this invention.

すなわち、本発明の双極型二次電池は、双極型電極と、電解質層と、が積層されてなる発電要素を有する。双極型電極は、第1の樹脂を基材とする、導電性を有する樹脂層を含む集電体、集電体の一方の面に形成された正極活物質層、および集電体の他方の面に形成された負極活物質層を有する。正極活物質層、電解質層、および負極活物質層から構成される単電池層の外周部が、第2の樹脂を基材とするシール部により封止されてなる。そして、第1の樹脂の最大成分と、第2の樹脂の最大成分とが同一の高分子材料である。   That is, the bipolar secondary battery of the present invention has a power generation element in which a bipolar electrode and an electrolyte layer are laminated. The bipolar electrode includes a current collector including a conductive resin layer based on a first resin, a positive electrode active material layer formed on one surface of the current collector, and the other current collector. It has a negative electrode active material layer formed on the surface. The outer peripheral portion of the single battery layer composed of the positive electrode active material layer, the electrolyte layer, and the negative electrode active material layer is sealed with a seal portion using a second resin as a base material. The maximum component of the first resin and the maximum component of the second resin are the same polymer material.

本発明によれば、集電体およびシール部との熱膨張の差が小さくなるため、集電体にかかる応力を低減することができる。これにより、集電体表面と活物質層表面の積層部における変位が低減され、集電体表面からの活物質層の剥離を防止することができる。   According to the present invention, since the difference in thermal expansion between the current collector and the seal portion is reduced, the stress applied to the current collector can be reduced. Thereby, the displacement in the lamination | stacking part of the electrical power collector surface and the active material layer surface is reduced, and peeling of the active material layer from the electrical power collector surface can be prevented.

本発明の一実施形態である双極型二次電池を模式的に表した断面概略図である。1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a bipolar secondary battery according to an embodiment of the present invention. 本発明に係るセパレータとシール部との接合の一実施形態を模式的に表した図であって、図2Aは発電要素の断面図であり、図2Bは発電要素を積層方向から見た場合のセパレータとシール部との接合部分を表す図である。FIG. 2A is a diagram schematically illustrating an embodiment of joining of a separator and a seal portion according to the present invention, FIG. 2A is a cross-sectional view of a power generation element, and FIG. 2B is a view when the power generation element is viewed from the stacking direction. It is a figure showing the junction part of a separator and a seal part. 本発明に係るセパレータとシール部との接合の他の一実施形態を模式的に表した図であって、図3Aは発電要素の断面図であり、図3Bは発電要素を積層方向から見た場合のセパレータとシール部との接合部分を表す図である。FIGS. 3A and 3B are diagrams schematically illustrating another embodiment of the bonding between the separator and the seal portion according to the present invention, in which FIG. 3A is a cross-sectional view of the power generation element, and FIG. It is a figure showing the junction part of the separator and seal part in the case. 本発明の一実施形態である組電池を模式的に表した外観図であって、図4Aは組電池の平面図であり、図4Bは組電池の正面図であり、図4Cは組電池の側面図である。4A and 4B are external views schematically showing an assembled battery according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 4A is a plan view of the assembled battery, FIG. 4B is a front view of the assembled battery, and FIG. It is a side view. 本発明の双極型二次電池または組電池を搭載した車両の概念図である。It is a conceptual diagram of the vehicle carrying the bipolar secondary battery or assembled battery of this invention.

以下、本発明の好ましい形態を説明する。本形態は、双極型電極と、電解質層と、が積層されてなる発電要素を有する双極型二次電池に関する。双極型電極は、第1の樹脂を基材とする、導電性を有する樹脂層を含む集電体、集電体の一方の面に形成された正極活物質層、および集電体の他方の面に形成された負極活物質層を有する。正極活物質層、電解質層、および負極活物質層から構成される単電池層の外周部が、第2の樹脂を基材とするシール部により封止されてなる。そして、第1の樹脂の最大成分と、第2の樹脂の最大成分とが同一の高分子材料である。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. The present embodiment relates to a bipolar secondary battery having a power generation element in which a bipolar electrode and an electrolyte layer are laminated. The bipolar electrode includes a current collector including a conductive resin layer based on a first resin, a positive electrode active material layer formed on one surface of the current collector, and the other current collector. It has a negative electrode active material layer formed on the surface. The outer peripheral portion of the single battery layer composed of the positive electrode active material layer, the electrolyte layer, and the negative electrode active material layer is sealed with a seal portion using a second resin as a base material. The maximum component of the first resin and the maximum component of the second resin are the same polymer material.

以下、図面を参照しながら、本形態を説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の形態のみに制限されない。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention should be determined based on the description of the scope of claims, and is not limited to the following embodiments. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios.

<双極型二次電池>
図1は、本発明の一実施形態である双極型二次電池の全体構造を模式的に表わした断面図である。図1に示す本実施形態の双極型二次電池10は、実際に充放電反応が進行する略矩形の発電要素21が、電池外装材であるラミネートフィルム29の内部に封止された構造を有する。
<Bipolar type secondary battery>
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the overall structure of a bipolar secondary battery according to an embodiment of the present invention. The bipolar secondary battery 10 of this embodiment shown in FIG. 1 has a structure in which a substantially rectangular power generation element 21 in which a charge / discharge reaction actually proceeds is sealed inside a laminate film 29 that is a battery exterior material. .

図1に示すように、本実施形態の双極型二次電池10の発電要素21は、集電体11の一方の面に電気的に結合した正極活物質層13が形成され、集電体11の反対側の面に電気的に結合した負極活物質層15が形成された複数の双極型電極23を有する。各双極型電極23は、電解質層17を介して積層されて発電要素21を形成する。なお、電解質層17は、基材としてのセパレータの面方向中央部に電解質が保持されてなる構成を有する。この際、一の双極型電極23の正極活物質層13と前記一の双極型電極23に隣接する他の双極型電極23の負極活物質層15とが電解質層17を介して向き合うように、各双極型電極23および電解質層17が交互に積層されている。すなわち、一の双極型電極23の正極活物質層13と前記一の双極型電極23に隣接する他の双極型電極23の負極活物質層15との間に電解質層17が挟まれて配置されている。   As shown in FIG. 1, in the power generation element 21 of the bipolar secondary battery 10 of the present embodiment, a positive electrode active material layer 13 that is electrically coupled to one surface of the current collector 11 is formed. And a plurality of bipolar electrodes 23 having a negative electrode active material layer 15 electrically coupled to the opposite surface. Each bipolar electrode 23 is laminated via the electrolyte layer 17 to form the power generation element 21. The electrolyte layer 17 has a configuration in which an electrolyte is held at the center in the surface direction of a separator as a base material. At this time, the positive electrode active material layer 13 of one bipolar electrode 23 and the negative electrode active material layer 15 of another bipolar electrode 23 adjacent to the one bipolar electrode 23 face each other through the electrolyte layer 17. The bipolar electrodes 23 and the electrolyte layers 17 are alternately stacked. That is, the electrolyte layer 17 is interposed between the positive electrode active material layer 13 of one bipolar electrode 23 and the negative electrode active material layer 15 of another bipolar electrode 23 adjacent to the one bipolar electrode 23. ing.

隣接する正極活物質層13、電解質層17、および負極活物質層15は、一つの単電池層19を構成する。したがって、双極型二次電池10は、単電池層19が積層されてなる構成を有するともいえる。なお、発電要素21の最外層に位置する正極側の最外層集電体11aには、片面のみに正極活物質層13が形成されている。また、発電要素21の最外層に位置する負極側の最外層集電体11bには、片面のみに負極活物質層15が形成されている。ただし、正極側の最外層集電体11aの両面に正極活物質層13が形成されてもよい。同様に、負極側の最外層集電体11bの両面に負極活物質層15が形成されてもよい。   The adjacent positive electrode active material layer 13, electrolyte layer 17, and negative electrode active material layer 15 constitute one unit cell layer 19. Therefore, it can be said that the bipolar secondary battery 10 has a configuration in which the single battery layers 19 are stacked. A positive electrode active material layer 13 is formed only on one side of the positive electrode outermost layer current collector 11 a located in the outermost layer of the power generation element 21. The negative electrode active material layer 15 is formed only on one surface of the outermost current collector 11b on the negative electrode side located in the outermost layer of the power generation element 21. However, the positive electrode active material layer 13 may be formed on both surfaces of the outermost layer current collector 11a on the positive electrode side. Similarly, the negative electrode active material layer 15 may be formed on both surfaces of the outermost layer current collector 11b on the negative electrode side.

さらに、図1に示す双極型二次電池10では、正極側の最外層集電体11aに隣接するように正極集電板25が配置され、これが延長されて電池外装材であるラミネートフィルム29から導出している。一方、負極側の最外層集電体11bに隣接するように負極集電板27が配置され、同様にこれが延長されて電池の外装であるラミネートフィルム29から導出している。   Further, in the bipolar secondary battery 10 shown in FIG. 1, a positive electrode current collector plate 25 is disposed so as to be adjacent to the outermost layer current collector 11a on the positive electrode side, and this is extended to form a laminate film 29 which is a battery exterior material. Derived. On the other hand, the negative electrode current collector plate 27 is disposed so as to be adjacent to the outermost layer current collector 11b on the negative electrode side, and similarly, this is extended and led out from the laminate film 29 which is an exterior of the battery.

図1に示す双極型二次電池10においては、各単電池層19の周囲にシール部31が設けられる。このシール部31は、電解液の漏れによる液絡や、電池内で隣り合う集電体11どうしが接触したり、発電要素21における単電池層19の端部の僅かな不揃いなどに起因する短絡が起こったりするのを防止する目的で設けられる。かようなシール部31の設置により、長期間の信頼性および安全性が確保され、高品質の双極型二次電池10が提供されうる。   In the bipolar secondary battery 10 shown in FIG. 1, a seal portion 31 is provided around each unit cell layer 19. This seal portion 31 is short-circuited due to a liquid junction due to leakage of the electrolyte, contact between adjacent current collectors 11 in the battery, or slight irregularities at the end portions of the unit cell layer 19 in the power generation element 21. It is provided for the purpose of preventing the occurrence of By installing such a seal portion 31, long-term reliability and safety are ensured, and a high-quality bipolar secondary battery 10 can be provided.

なお、単電池層19の積層回数は、所望する電圧に応じて調節する。また、双極型二次電池10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れば、単電池層19の積層回数を少なくしてもよい。双極型二次電池10でも、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、発電要素21を電池外装材であるラミネートフィルム29に減圧封入し、正極集電板25および負極集電板27をラミネートフィルム29の外部に取り出した構造とするのがよい。以下、本形態の双極型二次電池の主な構成要素について説明する。   Note that the number of stacks of the unit cell layers 19 is adjusted according to a desired voltage. Further, in the bipolar secondary battery 10, the number of stacking of the single battery layers 19 may be reduced if a sufficient output can be secured even if the thickness of the battery is made as thin as possible. Even in the bipolar secondary battery 10, in order to prevent external impact and environmental degradation during use, the power generation element 21 is sealed under reduced pressure in a laminate film 29 that is a battery exterior material, and the positive electrode current collector plate 25 and the negative electrode current collector 25. A structure in which the electric plate 27 is taken out of the laminate film 29 is preferable. Hereinafter, main components of the bipolar secondary battery of this embodiment will be described.

[双極型電極]
双極型電極は、集電体と、該集電体の表面に形成されてなる活物質層とを有する。より詳しくは、一つの集電体の一方の面に正極活物質層が形成され、他方の面に負極活物質層が形成される。活物質層は正極活物質または負極活物質を含み、必要に応じてその他の添加剤をさらに含む。
[Bipolar electrode]
The bipolar electrode has a current collector and an active material layer formed on the surface of the current collector. More specifically, a positive electrode active material layer is formed on one surface of one current collector, and a negative electrode active material layer is formed on the other surface. The active material layer includes a positive electrode active material or a negative electrode active material, and further includes other additives as necessary.

(集電体)
集電体は、正極活物質層と接する一方の面から、負極活物質層と接する他方の面へと電子の移動を媒介する機能を有する。本形態に係る集電体は、導電性を有する樹脂層(以下、単に「樹脂層」とも称する)を必須に含み、必要に応じてその他の層をさらに含みうる。
(Current collector)
The current collector has a function of mediating transfer of electrons from one surface in contact with the positive electrode active material layer to the other surface in contact with the negative electrode active material layer. The current collector according to this embodiment essentially includes a conductive resin layer (hereinafter also simply referred to as “resin layer”), and may further include other layers as necessary.

樹脂層は、電子移動媒体としての機能を有することは勿論のこと、集電体の軽量化に寄与しうる。該樹脂層は、第1の樹脂からなる基材と、必要に応じて導電性フィラー等のその他の部材を含みうる。   The resin layer can contribute to weight reduction of the current collector as well as a function as an electron transfer medium. The resin layer may include a base material made of the first resin and other members such as a conductive filler as necessary.

第1の樹脂に含まれる高分子材料は、特に制限なく、従来公知の非導電性高分子材料または導電性高分子材料を使用することができる。ただし、本形態の双極型電池は、第1の樹脂の最大成分と、第2の樹脂の最大成分とが同一の高分子材料である。なお、本明細書において、「最大成分」とは、当該樹脂の全質量に対する質量割合が最大である成分を意味する。シール部の基材である第2の樹脂は絶縁性であることが必要なために、第1の樹脂の最大成分の高分子材料は、非導電性高分子材料である必要がある。逆に考えると、第1の樹脂は、ある1種の非導電性高分子材料を含有する限りにおいては、その他の非導電性高分子材料や導電性高分子材料を適宜混合してもよい。   The polymer material contained in the first resin is not particularly limited, and a conventionally known non-conductive polymer material or conductive polymer material can be used. However, in the bipolar battery of this embodiment, the maximum component of the first resin and the maximum component of the second resin are the same polymer material. In the present specification, the “maximum component” means a component having a maximum mass ratio with respect to the total mass of the resin. Since the second resin that is the base material of the seal portion needs to be insulative, the polymer material of the maximum component of the first resin needs to be a non-conductive polymer material. Conversely, as long as the first resin contains one kind of non-conductive polymer material, other non-conductive polymer materials and conductive polymer materials may be mixed as appropriate.

基材として使用される好ましい非導電性高分子材料としては、例えば、ポリエチレン(PE;高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE))、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリアミド(PA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、およびポリスチレン(PS)などが挙げられる。かような非導電性高分子材料は、優れた耐電位性または耐溶媒性を有しうる。また、好ましい導電性高分子材料としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアクリロニトリル、およびポリオキサジアゾールなどが挙げられる。かような導電性高分子材料は、導電性フィラーを添加しなくても十分な導電性を有するため、集電体の軽量化の点において有利である。これらの非導電性高分子材料または導電性高分子材料は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて混合物として使用しても構わない。   Examples of preferable non-conductive polymer materials used as the base material include polyethylene (PE; high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE)), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), and polyether. Nitrile (PEN), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyamide (PA), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA), Examples include polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVdF), and polystyrene (PS). Such a non-conductive polymer material may have excellent potential resistance or solvent resistance. Examples of preferable conductive polymer materials include polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylene vinylene, polyacrylonitrile, and polyoxadiazole. Since such a conductive polymer material has sufficient conductivity even without adding a conductive filler, it is advantageous in terms of reducing the weight of the current collector. These non-conductive polymer materials or conductive polymer materials may be used alone or in a combination of two or more.

基材には、樹脂層の導電性を確保するために、必要に応じて導電性フィラーが添加されうる。特に、樹脂が非導電性高分子のみからなる場合は、樹脂に導電性を付与するために必然的に導電性フィラーが必須となる。導電性フィラーは、導電性を有する物質であれば特に制限なく用いることができる。例えば、導電性、耐電位性、またはリチウムイオン遮断性に優れた材料として、金属および導電性カーボンなどが挙げられる。   In order to ensure the conductivity of the resin layer, a conductive filler may be added to the substrate as necessary. In particular, when the resin is composed only of a non-conductive polymer, a conductive filler is inevitably necessary to impart conductivity to the resin. The conductive filler can be used without particular limitation as long as it is a substance having conductivity. For example, metals, conductive carbon, etc. are mentioned as a material excellent in electroconductivity, electric potential resistance, or lithium ion barrier | blocking property.

金属としては、特に制限はないが、Ni、Ti、Al、Cu、Pt、Fe、Cr、Sn、Zn、In、Sb、およびKからなる群から選択される少なくとも1種の金属もしくはこれらの金属を含む合金または金属酸化物を含むことが好ましい。これらの金属は、集電体表面に形成される正極または負極の電位に対して耐性を有する。例えば、Alは正極電位に対して、Ni、Cuは負極電位に対して、TiおよびPtは両極の電位に対して耐性を有する。これらのうち、Ni、Ti、Al、Cu、Pt、Fe、およびCrからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含む合金であることがより好ましい。   The metal is not particularly limited, but at least one metal selected from the group consisting of Ni, Ti, Al, Cu, Pt, Fe, Cr, Sn, Zn, In, Sb, and K, or these metals It is preferable to contain an alloy or metal oxide containing. These metals are resistant to the potential of the positive electrode or negative electrode formed on the current collector surface. For example, Al is resistant to the positive electrode potential, Ni and Cu are resistant to the negative electrode potential, and Ti and Pt are resistant to the potentials of both electrodes. Among these, an alloy containing at least one metal selected from the group consisting of Ni, Ti, Al, Cu, Pt, Fe, and Cr is more preferable.

合金としては、具体的には、ステンレス鋼(SUS)、インコネル(登録商標)、ハステロイ(登録商標)、およびその他Fe−Cr系合金、Ni−Cr合金等が挙げられる。これらの合金を用いることにより、より高い耐電位性が得られうる。   Specific examples of the alloy include stainless steel (SUS), Inconel (registered trademark), Hastelloy (registered trademark), and other Fe—Cr alloys, Ni—Cr alloys, and the like. By using these alloys, higher potential resistance can be obtained.

導電性カーボンとしては、特に制限はないが、アセチレンブラック、バルカン、ブラックパール、カーボンナノファイバー、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノバルーン、およびフラーレンからなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。これらの導電性カーボンは、電位窓が非常に広く、正極電位および負極電位の双方に対して幅広い範囲で安定であり、さらに、優れた導電性を有する。なかでも、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、ケッチェンブラック、カーボンナノバルーン、およびフラーレンからなる群から選択される少なくとも1種を含むことがより好ましい。これらの導電性カーボンは中空構造を有するので、質量あたりの表面積が大きく、集電体をより一層軽量化することができる。なお、これらの金属および導電性カーボンなどの導電性フィラーは、1種を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。   The conductive carbon is not particularly limited, but is at least one selected from the group consisting of acetylene black, vulcan, black pearl, carbon nanofiber, ketjen black, carbon nanotube, carbon nanohorn, carbon nanoballoon, and fullerene. It is preferable to contain. These conductive carbons have a very wide potential window, are stable in a wide range with respect to both the positive electrode potential and the negative electrode potential, and have excellent conductivity. Among these, it is more preferable to include at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanohorns, ketjen black, carbon nanoballoons, and fullerenes. Since these conductive carbons have a hollow structure, the surface area per mass is large, and the current collector can be further reduced in weight. In addition, electroconductive fillers, such as these metals and electroconductive carbon, can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

導電性フィラーの形状は、特に制限はなく、粒状、繊維状、板状、塊状、布状、およびメッシュ状などの公知の形状を適宜選択することができる。例えば、樹脂に対して広範囲に亘って導電性を付与したい場合は、粒状の導電性フィラーを使用することが好ましい。一方、樹脂において特定方向への導電性をより向上させたい場合は、繊維状等の形状に一定の方向性を有するような導電性フィラーを使用することが好ましい。   The shape of the conductive filler is not particularly limited, and a known shape such as a granular shape, a fibrous shape, a plate shape, a lump shape, a cloth shape, and a mesh shape can be appropriately selected. For example, when it is desired to impart conductivity to a resin over a wide range, it is preferable to use a granular conductive filler. On the other hand, when it is desired to further improve the conductivity in a specific direction in the resin, it is preferable to use a conductive filler having a certain direction in the shape of a fiber or the like.

導電性フィラーの大きさは、特に制限はなく、樹脂層の大きさや厚さまたは導電性フィラーの形状によって、様々な大きさのフィラーを使用することができる。一例として、導電性フィラーが粒状の場合の平均粒子径は、樹脂層の成形を容易にする観点から、0.1〜10μm程度であることが好ましい。なお、本明細書中において、「粒子径」とは、導電性フィラーの輪郭線上の任意の2点間の距離のうち、最大の距離Lを意味する。「平均粒子径」の値としては、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)などの観察手段を用い、数〜数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする。後述する活物質などの粒子径や平均粒子径も同様に定義することができる。   The size of the conductive filler is not particularly limited, and fillers of various sizes can be used depending on the size and thickness of the resin layer or the shape of the conductive filler. As an example, the average particle diameter when the conductive filler is granular is preferably about 0.1 to 10 μm from the viewpoint of facilitating molding of the resin layer. In the present specification, “particle diameter” means the maximum distance L among the distances between any two points on the contour line of the conductive filler. As the value of “average particle diameter”, the average particle diameter of particles observed in several to several tens of fields using an observation means such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). The calculated value shall be adopted. The particle diameter and average particle diameter of an active material to be described later can be defined similarly.

樹脂層に含まれる導電性フィラーの含有量も特に制限はない。特に、樹脂が導電性高分子材料を含み、十分な導電性が確保できる場合は、導電性フィラーを必ずしも添加する必要はない。しかしながら、樹脂が非導電性高分子材料のみからなる場合は、導電性を付与するために導電性フィラーの添加が必須となる。この際の導電性フィラーの含有量は、非導電性高分子材料の全質量に対して、好ましくは5〜35質量%であり、より好ましくは5〜25質量%であり、さらに好ましくは5〜15質量%である。かような量の導電性フィラーを樹脂に添加することにより、樹脂層の質量増加を抑制しつつ、非導電性高分子材料にも十分な導電性を付与することができる。   The content of the conductive filler contained in the resin layer is not particularly limited. In particular, when the resin includes a conductive polymer material and sufficient conductivity can be secured, it is not always necessary to add a conductive filler. However, when the resin is made of only a nonconductive polymer material, it is essential to add a conductive filler in order to impart conductivity. In this case, the content of the conductive filler is preferably 5 to 35% by mass, more preferably 5 to 25% by mass, and further preferably 5 to 5% by mass with respect to the total mass of the non-conductive polymer material. 15% by mass. By adding such an amount of conductive filler to the resin, sufficient conductivity can be imparted to the non-conductive polymer material while suppressing an increase in the mass of the resin layer.

樹脂層中の導電性フィラーの分散の形態は特に制限はなく、基材である樹脂中に均一に分散されている形態であってもよいし、部分的に局在して分散されていても勿論よい。樹脂層全体に亘って均一に導電性を付与したい場合は、導電性フィラーは樹脂全体に均一に分散されていることが好ましい。   The form of dispersion of the conductive filler in the resin layer is not particularly limited, and may be a form that is uniformly dispersed in the resin that is the base material, or may be partially localized and dispersed. Of course. When it is desired to impart conductivity uniformly throughout the resin layer, the conductive filler is preferably dispersed uniformly throughout the resin.

導電性を有する樹脂層の1層分の厚さは、1〜200μmであることが好ましく、10〜100μmであることがより好ましく、10〜50μmであることがさらに好ましい。樹脂層の厚さがかような範囲にあると、厚み方向の抵抗を充分低く抑えることができる。そのため集電体の導電性を確保した上で、軽量化による電池の出力密度を高めることができる。さらに、液絡低減による寿命特性向上や、耐振動性向上を図ることができる。   The thickness of one layer of the resin layer having conductivity is preferably 1 to 200 μm, more preferably 10 to 100 μm, and still more preferably 10 to 50 μm. When the thickness of the resin layer is in such a range, the resistance in the thickness direction can be suppressed sufficiently low. Therefore, it is possible to increase the output density of the battery by reducing the weight while securing the conductivity of the current collector. Furthermore, the life characteristics can be improved and the vibration resistance can be improved by reducing the liquid junction.

集電体の形態は、導電性を有する樹脂層を含むものであれば特に制限はなく、様々な形態を取りうる。例えば、集電体の形態は、樹脂層のほかに必要に応じてその他の層を含む積層体であってもよい。樹脂層以外のその他の層としては、金属層または接着層などが挙げられるが、これらに制限されるものではない。例えば、1種の導電性を有する樹脂層が単独で集電体を形成してもよいし、2種以上の導電性を有する樹脂層が積層された形態であってもよい。かように樹脂層を複数積層することによって、もしも各樹脂層で微小なクラックが生じた場合であっても、クラックの位置が一致しないため、液絡を防止することができる。また、樹脂層以外にも、アルミニウム、ニッケル、もしくは銅などの金属、またはこれらの合金等を含む金属層を樹脂層の間に有してもよい。かような金属層を含むことにより、樹脂層内のイオン透過による双極型電極内の正極活物質層と負極活物質層との間の液絡を防ぐことができ、寿命特性が向上した長期信頼性に優れた双極型二次電池を構築できる。なお、樹脂層と金属層とを積層する方法としては、樹脂層に金属蒸着する方法、金属箔上に樹脂を融着する方法などが挙げられる。また、集電体が2つ以上の樹脂層または金属層を積層してなる場合、層の境界面での接触抵抗を低減したり、接着面の剥離を防いだりする観点から、2つの層は接着層を介して接着されてもよい。かような接着層に使用される材料としては、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタンなどを含む金属酸化物系の導電性ペースト;カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイトなどを含むカーボン系の導電性ペーストが好ましく使用される。   The form of the current collector is not particularly limited as long as it includes a resin layer having conductivity, and can take various forms. For example, the shape of the current collector may be a laminate including other layers as needed in addition to the resin layer. Examples of other layers other than the resin layer include a metal layer and an adhesive layer, but are not limited thereto. For example, one type of conductive resin layer may form a current collector alone, or two or more types of conductive resin layers may be laminated. By laminating a plurality of resin layers in this manner, even if a minute crack occurs in each resin layer, the position of the crack does not match, so that a liquid junction can be prevented. In addition to the resin layer, a metal layer containing a metal such as aluminum, nickel, or copper, or an alloy thereof may be provided between the resin layers. By including such a metal layer, liquid junction between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer in the bipolar electrode due to ion permeation in the resin layer can be prevented, and long-term reliability with improved lifetime characteristics Bipolar secondary batteries with excellent performance can be constructed. In addition, as a method of laminating the resin layer and the metal layer, a method of depositing metal on the resin layer, a method of fusing resin on the metal foil, and the like can be mentioned. In addition, when the current collector is formed by laminating two or more resin layers or metal layers, the two layers are from the viewpoint of reducing the contact resistance at the boundary surface of the layers or preventing peeling of the adhesive surface. It may be bonded via an adhesive layer. Examples of the material used for such an adhesive layer include metal oxide-based conductive pastes including zinc oxide, indium oxide, and titanium oxide; and carbon-based conductive pastes including carbon black, carbon nanotubes, and graphite. Preferably used.

集電体の厚さは、軽量化により電池の出力密度を高める上では、薄い方が好ましい。双極型二次電池においては、双極型電極の正極活物質層と負極活物質層の間に存在する集電体は積層方向に水平な方向の電気抵抗が高くてもよいため、集電体の厚さを薄くすることが可能である。具体的には、集電体の厚さは、1〜200μmであることが好ましく、5〜150μmであることがより好ましく、10〜100μmであることがさらに好ましい。かような厚さを有することによって、出力特性に優れ、長期信頼性に優れた電池を構築できる。   The thickness of the current collector is preferably thinner in order to increase the output density of the battery by reducing the weight. In a bipolar secondary battery, the current collector existing between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer of the bipolar electrode may have a high electric resistance in the horizontal direction in the stacking direction. It is possible to reduce the thickness. Specifically, the thickness of the current collector is preferably 1 to 200 μm, more preferably 5 to 150 μm, and still more preferably 10 to 100 μm. By having such a thickness, it is possible to construct a battery having excellent output characteristics and excellent long-term reliability.

(正極活物質層)
正極活物質層は正極活物質を含む。正極活物質は、放電時にイオンを吸蔵し、充電時にイオンを放出する組成を有する。好ましい一例としては、遷移金属とリチウムとの複合酸化物であるリチウム−遷移金属複合酸化物が挙げられる。具体的には、LiCoOなどのLi・Co系複合酸化物、LiNiOなどのLi・Ni系複合酸化物、スピネルLiMnなどのLi・Mn系複合酸化物、LiFeOなどのLi・Fe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などが使用できる。これらリチウム−遷移金属複合酸化物は、反応性、サイクル特性に優れ、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可能である。このほか、前記正極活物質としては、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、を用いることもできる。上記正極活物質は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
(Positive electrode active material layer)
The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material. The positive electrode active material has a composition that occludes ions during discharging and releases ions during charging. A preferable example is a lithium-transition metal composite oxide that is a composite oxide of a transition metal and lithium. Specifically, Li · Co-based composite oxide such as LiCoO 2, Li · Ni-based composite oxide such as LiNiO 2, Li · Mn-based composite oxide such as spinel LiMn 2 O 4, Li · such LiFeO 2 Fe-based composite oxides and those obtained by replacing some of these transition metals with other elements can be used. These lithium-transition metal composite oxides are excellent in reactivity and cycle characteristics, and are low-cost materials. Therefore, it is possible to form a battery having excellent output characteristics by using these materials for electrodes. In addition, examples of the positive electrode active material include transition metal oxides such as LiFePO 4 and lithium phosphate compounds and sulfate compounds; transition metal oxides such as V 2 O 5 , MnO 2 , TiS 2 , MoS 2 , and MoO 3 , and sulfides. A substance; PbO 2 , AgO, NiOOH, or the like can also be used. The positive electrode active material may be used alone or in the form of a mixture of two or more.

正極活物質の平均粒子径は、特に制限されないが、正極活物質の高容量化、反応性、サイクル耐久性の観点からは、好ましくは1〜100μm、より好ましくは1〜20μmである。このような範囲であれば、二次電池は、高出力条件下での充放電時における電池の内部抵抗の増大が抑制され、充分な電流を取り出しうる。なお、正極活物質が2次粒子である場合には該2次粒子を構成する1次粒子の平均粒子径が10nm〜1μmの範囲であるのが望ましいといえるが、本形態では、必ずしも上記範囲に制限されるものではない。ただし、製造方法にもよるが、正極活物質が凝集、塊状などにより2次粒子化したものでなくても良いことはいうまでもない。かかる正極活物質の粒径および1次粒子の粒径は、レーザー回折法を用いて得られたメディアン径使用できる。なお、正極活物質の形状は、その種類や製造方法等によって取り得る形状が異なり、例えば、球状(粉末状)、板状、針状、柱状、角状などが挙げられるがこれらに限定されるものではなく、いずれの形状であれ問題なく使用できる。好ましくは、充放電特性などの電池特性を向上し得る最適の形状を適宜選択するのが望ましい。   The average particle diameter of the positive electrode active material is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm, more preferably 1 to 20 μm, from the viewpoint of increasing the capacity, reactivity, and cycle durability of the positive electrode active material. Within such a range, the secondary battery can suppress an increase in the internal resistance of the battery during charging and discharging under high output conditions, and can extract a sufficient current. In addition, when the positive electrode active material is secondary particles, it can be said that the average particle diameter of the primary particles constituting the secondary particles is preferably in the range of 10 nm to 1 μm. It is not limited to. However, it goes without saying that, depending on the manufacturing method, the positive electrode active material may not be a secondary particle formed by aggregation, agglomeration, or the like. As the particle diameter of the positive electrode active material and the particle diameter of the primary particles, a median diameter obtained using a laser diffraction method can be used. The shape of the positive electrode active material varies depending on the type and manufacturing method, and examples thereof include a spherical shape (powdered shape), a plate shape, a needle shape, a column shape, and a square shape, but are not limited thereto. Any shape can be used without any problems. Preferably, an optimal shape that can improve battery characteristics such as charge / discharge characteristics is appropriately selected.

(負極活物質層)
負極活物質層は負極活物質を含む。負極活物質は、放電時にイオンを放出し、充電時にイオンを吸蔵できる組成を有する。負極活物質は、リチウムを可逆的に吸蔵および放出できるものであれば特に制限されないが、負極活物質の例としては、SiやSnなどの金属、あるいはTiO、Ti、TiO、もしくはSiO、SiO、SnOなどの金属酸化物、Li4/3Ti5/3もしくはLiMnNなどのリチウムと遷移金属との複合酸化物、Li−Pb系合金、Li−Al系合金、Li、または天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、もしくはハードカーボンなどの炭素材料などが好ましく挙げられる。また、負極活物質は、リチウムと合金化する元素を含むことが好ましい。リチウムと合金化する元素を用いることにより、従来の炭素系材料に比べて高いエネルギー密度を有する高容量および優れた出力特性の電池を得ることが可能となる。上記負極活物質は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
(Negative electrode active material layer)
The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material. The negative electrode active material has a composition capable of releasing ions during discharge and storing ions during charging. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can reversibly store and release lithium. Examples of the negative electrode active material include metals such as Si and Sn, TiO, Ti 2 O 3 , TiO 2 , or Metal oxides such as SiO 2 , SiO, SnO 2 , complex oxides of lithium and transition metals such as Li 4/3 Ti 5/3 O 4 or Li 7 MnN, Li—Pb alloys, Li—Al alloys , Li, or carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon, or hard carbon. Moreover, it is preferable that a negative electrode active material contains the element alloyed with lithium. By using an element that forms an alloy with lithium, it is possible to obtain a battery having a high capacity and an excellent output characteristic having a higher energy density than that of a conventional carbon-based material. The negative electrode active material may be used alone or in the form of a mixture of two or more.

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

負極活物質の平均粒子径は、特に制限されないが、負極活物質の高容量化、反応性、サイクル耐久性の観点からは、好ましくは1〜100μm、より好ましくは1〜20μmである。このような範囲であれば、二次電池は、高出力条件下での充放電時における電池の内部抵抗の増大が抑制され、充分な電流を取り出しうる。なお、負極活物質が2次粒子である場合には該2次粒子を構成する1次粒子の平均粒子径が10nm〜1μmの範囲であるのが望ましいといえるが、本形態では、必ずしも上記範囲に制限されるものではない。ただし、製造方法にもよるが、負極活物質が凝集、塊状などにより2次粒子化したものでなくても良いことはいうまでもない。かかる負極活物質の粒径および1次粒子の粒径は、レーザー回折法を用いて得られたメディアン径使用できる。なお、負極活物質の形状は、その種類や製造方法等によって取り得る形状が異なり、例えば、球状(粉末状)、板状、針状、柱状、角状などが挙げられるがこれらに限定されるものではなく、いずれの形状であれ問題なく使用できる。好ましくは、充放電特性などの電池特性を向上し得る最適の形状を適宜選択するのが望ましい。   The average particle size of the negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm, more preferably 1 to 20 μm from the viewpoint of increasing the capacity, reactivity, and cycle durability of the negative electrode active material. Within such a range, the secondary battery can suppress an increase in the internal resistance of the battery during charging and discharging under high output conditions, and can extract a sufficient current. In addition, when the negative electrode active material is secondary particles, it can be said that the average particle diameter of the primary particles constituting the secondary particles is preferably in the range of 10 nm to 1 μm. It is not limited to. However, it goes without saying that, depending on the manufacturing method, the negative electrode active material may not be a secondary particle formed by aggregation, lump or the like. As the particle diameter of the negative electrode active material and the particle diameter of the primary particles, a median diameter obtained by using a laser diffraction method can be used. The shape of the negative electrode active material varies depending on the type and manufacturing method, and examples thereof include a spherical shape (powdered shape), a plate shape, a needle shape, a column shape, and a square shape, but are not limited thereto. Any shape can be used without any problems. Preferably, an optimal shape that can improve battery characteristics such as charge / discharge characteristics is appropriately selected.

活物質層には、必要であれば、その他の物質が含まれてもよい。例えば、導電助剤、バインダ等が含まれうる。また、イオン伝導性ポリマーが含まれる場合には、前記ポリマーを重合させるための重合開始剤が含まれてもよい。   The active material layer may contain other materials if necessary. For example, a conductive aid, a binder, and the like can be included. When an ion conductive polymer is included, a polymerization initiator for polymerizing the polymer may be included.

導電助剤とは、活物質層の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。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、ケッチェンブラック、グラファイト等のカーボン粉末や、気相成長炭素繊維(VGCF;登録商標)等の種々の炭素繊維、膨張黒鉛などが挙げられる。しかし、導電助剤がこれらに限定されないことはいうまでもない。   A conductive support agent means the additive mix | blended in order to improve the electroconductivity of an active material layer. Examples of the conductive aid include carbon powders such as acetylene black, carbon black, ketjen black, and graphite, various carbon fibers such as vapor grown carbon fiber (VGCF; registered trademark), expanded graphite, and the like. However, it goes without saying that the conductive aid is not limited to these.

バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリイミド(PI)、PTFE、SBR、合成ゴム系バインダ等が挙げられる。しかし、バインダがこれらに限定されないことはいうまでもない。また、バインダとゲル電解質として用いるマトリックスポリマーとが同じ場合には、バインダを使用する必要はない。   Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyimide (PI), PTFE, SBR, and a synthetic rubber binder. However, it goes without saying that the binder is not limited to these. When the binder and the matrix polymer used as the gel electrolyte are the same, it is not necessary to use a binder.

活物質層に含まれる成分の配合比は、特に限定されない。配合比は、リチウムイオン二次電池についての公知の知見を適宜参照することにより、調整されうる。活物質層の厚さについても特に制限はなく、リチウムイオン二次電池についての従来公知の知見が適宜参照されうる。一例を挙げると、活物質層の厚さは、好ましくは10〜100μm程度であり、より好ましくは20〜50μmである。活物質層が10μm程度以上であれば、電池容量が充分に確保されうる。一方、活物質層が100μm程度以下であれば、電極深部(集電体側)にリチウムイオンが拡散しにくくなることに伴う内部抵抗の増大という問題の発生が抑制されうる。   The compounding ratio of the components contained in the active material layer is not particularly limited. The blending ratio can be adjusted by appropriately referring to known knowledge about lithium ion secondary batteries. The thickness of the active material layer is not particularly limited, and conventionally known knowledge about the lithium ion secondary battery can be appropriately referred to. As an example, the thickness of the active material layer is preferably about 10 to 100 μm, and more preferably 20 to 50 μm. If the active material layer is about 10 μm or more, the battery capacity can be sufficiently secured. On the other hand, if the active material layer is about 100 μm or less, it is possible to suppress the occurrence of the problem of an increase in internal resistance due to the difficulty in diffusing lithium ions in the electrode deep part (current collector side).

集電体表面上への正極活物質層(または負極活物質層)の形成方法は、特に制限されず、公知の方法が同様にして使用できる。例えば、上記したように、正極活物質(または負極活物質)、ならびに必要であれば、イオン伝導性を高めるための電解質塩、電子伝導性を高めるための導電助剤、およびバインダを、適当な溶剤に分散、溶解などして、正極活物質スラリー(または負極活物質スラリー)を調製する。これを集電体上に塗布、乾燥して溶剤を除去した後、プレスすることによって、正極活物質層(または負極活物質層)が集電体上に形成される。この際、溶剤としては、特に制限されないが、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルホルムアミド、シクロヘキサン、ヘキサンなどが用いられうる。バインダとしてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を採用する場合には、NMPを溶媒として用いるとよい。   The method for forming the positive electrode active material layer (or the negative electrode active material layer) on the current collector surface is not particularly limited, and known methods can be used in the same manner. For example, as described above, a positive electrode active material (or a negative electrode active material) and, if necessary, an electrolyte salt for increasing ion conductivity, a conductive auxiliary agent for increasing electron conductivity, and a binder are appropriately used. A positive electrode active material slurry (or a negative electrode active material slurry) is prepared by dispersing and dissolving in a solvent. This is applied onto a current collector, dried to remove the solvent, and then pressed to form a positive electrode active material layer (or negative electrode active material layer) on the current collector. In this case, the solvent is not particularly limited, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methylformamide, cyclohexane, hexane and the like can be used. When adopting polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, NMP is preferably used as a solvent.

上記方法において、正極活物質スラリー(または負極活物質スラリー)を集電体上に塗布・乾燥した後、プレスする。この際、プレス条件を調節することにより、正極活物質層(または負極活物質層)の空隙率が制御されうる。   In the above method, the positive electrode active material slurry (or the negative electrode active material slurry) is applied onto the current collector, dried, and then pressed. At this time, the porosity of the positive electrode active material layer (or the negative electrode active material layer) can be controlled by adjusting the pressing conditions.

プレス処理の具体的な手段やプレス条件は特に制限されず、プレス処理後の正極活物質層(または負極活物質層)の空隙率が所望の値となるように、適宜調節されうる。プレス処理の具体的な形態としては、例えば、ホットプレス機やカレンダーロールプレス機などが挙げられる。また、プレス条件(温度、圧力など)も特に制限されず、従来公知の知見が適宜参照されうる。   Specific means and press conditions for the press treatment are not particularly limited, and can be appropriately adjusted so that the porosity of the positive electrode active material layer (or the negative electrode active material layer) after the press treatment becomes a desired value. Specific examples of the press process include a hot press machine and a calendar roll press machine. Also, the pressing conditions (temperature, pressure, etc.) are not particularly limited, and conventionally known knowledge can be referred to as appropriate.

[電解質層]
電解質層は、電極間でリチウムイオンの移動する際の媒体としての機能を有する。本形態において、電解質層を構成する電解質は、電解液として支持塩および溶媒を含むものであれば特に制限はなく、従来公知の液体電解質および高分子ゲル電解質を適宜採用することができる。
[Electrolyte layer]
The electrolyte layer has a function as a medium when lithium ions move between the electrodes. In the present embodiment, the electrolyte constituting the electrolyte layer is not particularly limited as long as it contains a supporting salt and a solvent as the electrolytic solution, and conventionally known liquid electrolytes and polymer gel electrolytes can be appropriately employed.

液体電解質は、溶媒に支持塩であるリチウム塩が溶解したものである。溶媒としては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジプロピルカーボネート(DPC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、プロピオン酸メチル(MP)、酢酸メチル(MA)、ギ酸メチル(MF)、4−メチルジオキソラン(4MeDOL)、ジオキソラン(DOL)、2−メチルテトラヒドロフラン(2MeTHF)、テトラヒドロフラン(THF)、ジメトキシエタン(DME)、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、およびγ−ブチロラクトン(GBL)などが挙げられる。これらの溶媒は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせた混合物として使用してもよい。   The liquid electrolyte is obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in a solvent. Examples of the solvent include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propionate (MP), methyl acetate (MA), and methyl formate (MF). 4-methyldioxolane (4MeDOL), dioxolane (DOL), 2-methyltetrahydrofuran (2MeTHF), tetrahydrofuran (THF), dimethoxyethane (DME), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC) , And γ-butyrolactone (GBL). These solvents may be used alone or as a mixture of two or more.

また、支持塩(リチウム塩)としては、特に制限はないが、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiSbF、LiAlCl、Li10Cl10、LiI、LiBr、LiCl、LiAlCl、LiHF、LiSCN等の無機酸陰イオン塩、LiCFSO、Li(CFSON、LiBOB(リチウムビスオキサイドボレート)、LiBETI(リチウムビス(パーフルオロエチレンスルホニルイミド);Li(CSONとも記載)等の有機酸陰イオン塩などが挙げられる。これらの電解質塩は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。 As the supporting salt (lithium salt) is not particularly limited, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, Li 2 B 10 Cl 10, LiI, LiBr, LiCl Inorganic acid anion salts such as LiAlCl, LiHF 2 and LiSCN, LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiBOB (lithium bisoxide borate), LiBETI (lithium bis (perfluoroethylenesulfonylimide); And organic acid anion salts such as Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N). These electrolyte salts may be used alone or in the form of a mixture of two or more.

一方、高分子ゲル電解質は、リチウムイオン伝導性を有するマトリックスポリマーに、上記の液体電解質が注入されてなる構成を有する。リチウムイオン伝導性を有するマトリックスポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシドを主鎖または側鎖に持つポリマー(PEO)、ポリプロピレンオキシドを主鎖または側鎖に持つポリマー(PPO)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメタクリル酸エステル、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(PVdF−HFP)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリ(メチルアクリレート)(PMA)、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)などが挙げられる。また、上記のポリマー等の混合物、変成体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体なども使用できる。これらのうち、PEO、PPOおよびそれらの共重合体、PVdF、PVdF−HFPを用いることが望ましい。かようなマトリックスポリマーには、リチウム塩等の電解質塩がよく溶解しうる。また、マトリックスポリマーは、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度を発揮しうる。   On the other hand, the polymer gel electrolyte has a configuration in which the above liquid electrolyte is injected into a matrix polymer having lithium ion conductivity. Examples of the matrix polymer having lithium ion conductivity include a polymer having polyethylene oxide in the main chain or side chain (PEO), a polymer having polypropylene oxide in the main chain or side chain (PPO), polyethylene glycol (PEG), poly Acrylonitrile (PAN), polymethacrylic acid ester, polyvinylidene fluoride (PVdF), copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVdF-HFP), polyacrylonitrile (PAN), poly (methyl acrylate) (PMA), poly (Methyl methacrylate) (PMMA) etc. are mentioned. In addition, mixtures of the above-described polymers, modified products, derivatives, random copolymers, alternating copolymers, graft copolymers, block copolymers, and the like can also be used. Among these, it is desirable to use PEO, PPO and their copolymers, PVdF, PVdF-HFP. In such a matrix polymer, an electrolyte salt such as a lithium salt can be well dissolved. In addition, the matrix polymer can exhibit excellent mechanical strength by forming a crosslinked structure.

[セパレータ]
本形態の双極型二次電池は、電解質層が液体電解質や高分子ゲル電解質から構成されることから、電解液を保持する目的で電解質層にセパレータを用いることが好ましい。セパレータの基材に使用される第3の樹脂としては、上述の第1の樹脂で使用される非導電性高分子材料と同様のものを制限はなく用いることができるので、ここでは詳細な説明を省略する。
[Separator]
In the bipolar secondary battery of this embodiment, since the electrolyte layer is composed of a liquid electrolyte or a polymer gel electrolyte, it is preferable to use a separator for the electrolyte layer for the purpose of holding the electrolytic solution. As the third resin used for the base material of the separator, the same material as the non-conductive polymer material used for the first resin described above can be used without limitation. Is omitted.

セパレータの形態は特に制限はなく、微細な孔を多数有する多孔質膜や、不織布、またはこれらの積層体でありうる。他に、ポリオレフィン系樹脂不織布またはポリオレフィン系樹脂多孔膜を補強材層に用い、前記補強材層中にフッ化ビニリデン樹脂化合物を充填した複合樹脂膜なども挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular in the form of a separator, It can be a porous film | membrane which has many fine pores, a nonwoven fabric, or these laminated bodies. In addition, a composite resin film in which a polyolefin-based resin nonwoven fabric or a polyolefin-based resin porous film is used as a reinforcing material layer, and the reinforcing material layer is filled with a vinylidene fluoride resin compound may be used.

[シール部]
シール部は、電解液の漏れによる液絡や、集電体同士の接触や単電池層の端部における短絡を防止する機能を有する。シール部の基材に使用される第2の樹脂は、絶縁性、電解液の漏れに対するシール性や外部からの水分の透湿に対するシール性(密封性)、電池動作温度下での耐熱性等を有するものであれば特に制限はない。したがって、第2の樹脂としては、集電体の基材として使用される第1の樹脂で使用される非導電性高分子材料と同様のものが使用されうる。なかでも、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ(製膜性)、経済性等の観点から、ポリエチレンやポリプロピレンが、シール部の構成材料として好ましく用いられる。
[Seal part]
The seal portion has a function of preventing a liquid junction due to leakage of the electrolyte, a contact between current collectors, and a short circuit at the end of the unit cell layer. The second resin used for the base material of the seal part is insulation, sealing performance against leakage of electrolyte, sealing performance against moisture permeation from outside (sealing performance), heat resistance under battery operating temperature, etc. As long as it has, there is no particular limitation. Therefore, as the second resin, the same non-conductive polymer material used in the first resin used as the base material of the current collector can be used. Among these, polyethylene and polypropylene are preferably used as the constituent material of the seal portion from the viewpoints of corrosion resistance, chemical resistance, ease of production (film forming property), economy, and the like.

本形態の双極型二次電池においては、樹脂層の基材として使用される第1の樹脂の最大成分と、シール部の基材として使用される第2の樹脂の最大成分とが同一高分子材料である。かような構成を有することによって、集電体とシール部との充放電時の熱による熱膨張の差が小さくなり、集電体にかかる応力を低減することができる。これにより、集電体表面と活物質表面との積層部分における変位が低減され、集電体表面からの活物質層の剥離を防止することができる。また、該構成により、第1の樹脂と第2の樹脂のなじみが良好になるので、集電体表面とシール部表面とをプレス処理によって熱融着する際に、接着界面が少なくなるか、または接着界面がなくなり、シール信頼性が向上しうる。これにより、単電池層からの電解液の漏れを効果的に防止することができる。   In the bipolar secondary battery of this embodiment, the maximum component of the first resin used as the base material of the resin layer and the maximum component of the second resin used as the base material of the seal portion are the same polymer. Material. By having such a configuration, the difference in thermal expansion due to heat during charging and discharging between the current collector and the seal portion is reduced, and the stress applied to the current collector can be reduced. Thereby, the displacement in the lamination | stacking part of the electrical power collector surface and an active material surface is reduced, and peeling of the active material layer from the electrical power collector surface can be prevented. Moreover, since the conformity of the first resin and the second resin is improved by this configuration, when the current collector surface and the seal portion surface are heat-sealed by a press process, the adhesion interface is reduced, Alternatively, the adhesion interface can be eliminated and the sealing reliability can be improved. Thereby, the leakage of the electrolyte solution from the unit cell layer can be effectively prevented.

さらに、第1の樹脂および第2の樹脂のそれぞれにおいて、最大成分の含有割合は80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、100質量%であることが最も好ましい。最大成分の含有割合が100質量%であるということは、すなわち、第1の樹脂および第2の樹脂が1種の高分子材料のみから構成されることを意味する。各樹脂に含まれる最大成分の含有割合を高めることによって、熱膨張の差をより小さくすることができ、集電体表面からの活物質層の剥離をより効果的に抑えることができる。また、集電体表面とシール部表面とを融着した際の界面をより減少することができ、シールの信頼性がより向上する。なお、本明細書において、集電体が複数の樹脂層を含む場合には、シール部に対向する集電体表面を構成する樹脂層の基材を「第1の樹脂」として取り扱う。   Furthermore, in each of the first resin and the second resin, the content ratio of the maximum component is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and most preferably 100% by mass. preferable. That the content ratio of the maximum component is 100% by mass means that the first resin and the second resin are composed of only one type of polymer material. By increasing the content ratio of the maximum component contained in each resin, the difference in thermal expansion can be further reduced, and peeling of the active material layer from the current collector surface can be more effectively suppressed. Moreover, the interface at the time of fuse | melting the collector surface and the seal | sticker part surface can be reduced more, and the reliability of a seal | sticker improves more. In the present specification, when the current collector includes a plurality of resin layers, the base material of the resin layer constituting the current collector surface facing the seal portion is treated as the “first resin”.

本形態の双極型二次電池の構造としては、1つの単電池層に含まれる部材の厚みの総和と、シール部の厚みの総和との差が、シール部の厚みの総和に対して±5%以内とすることが好ましい。最も好ましい形態としては、1つの単電池層に含まれる部材の厚みの総和と、シール部の厚みの総和とが等しい形態である。ここで、「単電池層に含まれる部材」とは、正極活物質層および負極活物質層を意味し、電解質層にセパレータを含む場合は、セパレータ含む。さらに、これ以外にも積層方向に厚みを有する固体またはゲル状の部材が含まれる場合には、これらの部材も含む概念である。かような形態が好ましい理由は、以下の通りである。単電池層に含まれる部材の厚みの総和がシール部の厚みの総和よりも5%以上大きいと、集電体の外周部のエッジにかかる応力が大きくなりうる。一方、単電池層に含まれる部材の厚みの総和がシール部の厚みの総和よりも5%以上小さい場合は、シール部の内周部のエッジにかかる応力が大きくなりうる。このように部材の厚みの総和とシール部の厚みの総和とに差があると、集電体を湾曲させようとする方向に応力が発生しやすくなる。よって、かような応力を低減するために、部材の厚みの総和とシール部の厚みの総和との差を±5%以内とすることが好ましいのである。   As the structure of the bipolar secondary battery of this embodiment, the difference between the total thickness of the members included in one single cell layer and the total thickness of the seal portion is ± 5 with respect to the total thickness of the seal portion. % Is preferable. The most preferable mode is a mode in which the total thickness of the members included in one single cell layer is equal to the total thickness of the seal portions. Here, the “member included in the unit cell layer” means a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer, and includes a separator when the electrolyte layer includes a separator. Furthermore, in addition to this, when a solid or gel-like member having a thickness in the stacking direction is included, the concept includes these members. The reason why such a form is preferable is as follows. When the sum of the thicknesses of the members included in the single battery layer is 5% or more larger than the sum of the thicknesses of the seal portions, the stress applied to the edge of the outer peripheral portion of the current collector can be increased. On the other hand, when the total thickness of the members included in the single cell layer is 5% or more smaller than the total thickness of the seal portion, the stress applied to the edge of the inner peripheral portion of the seal portion can be increased. Thus, if there is a difference between the total thickness of the members and the total thickness of the seal portion, stress is likely to occur in the direction in which the current collector is to be bent. Therefore, in order to reduce such stress, it is preferable that the difference between the total thickness of the members and the total thickness of the seal portions is within ± 5%.

また、上述のように、本形態の双極型二次電池は、電解質層に電解液を含むので、電解液の保持のために電解質層がセパレータを備えることが好ましい。この際、シール信頼性をより向上させる観点から、セパレータはシール部と接合されていることが好ましい。すなわち、セパレータの周縁部の少なくとも一部が発電要素の積層方向から見た場合に、シール部により封止された部位と重複するようにシール部と接合されることが好ましい。セパレータとシール部との接合の一実施形態を図2に示す。図2では、セパレータ33の外周は、集電体11の外周よりも大きく、シール部31は、集電体11の周縁部に外周をはみ出すように配置されている。そして、セパレータ33はシール部31の外周から突き出るようにして接合されている。これを発電要素の積層方向から見た場合、斜線部がセパレータ33とシール部31との接合面となる。また、セパレータとシール部との接合の他の一実施形態を図3に示す。図3によると、セパレータの外周は、集電体の外周よりも小さく、シール部は、集電体の周縁部にはみ出すように配置されている。そして、セパレータ33はシール部31に埋め込まれるようにして接合されている。これを発電要素の積層方向から見ると、斜線部がセパレータ33とシール部31との接合面を表す。しかしながら、これらの接合の形態はあくまで一例に過ぎず、セパレータの外周部の少なくとも一部がシール部と接合している限りにおいては、様々な形態を採ることが可能である。   Further, as described above, since the bipolar secondary battery of this embodiment includes an electrolyte solution in the electrolyte layer, the electrolyte layer preferably includes a separator for holding the electrolyte solution. At this time, the separator is preferably joined to the seal portion from the viewpoint of further improving the seal reliability. That is, when at least a part of the peripheral edge portion of the separator is viewed from the stacking direction of the power generation elements, it is preferable that the separator is joined to the portion sealed with the seal portion. One embodiment of the joining of the separator and the seal portion is shown in FIG. In FIG. 2, the outer periphery of the separator 33 is larger than the outer periphery of the current collector 11, and the seal portion 31 is disposed so as to protrude from the peripheral edge of the current collector 11. The separator 33 is joined so as to protrude from the outer periphery of the seal portion 31. When this is viewed from the stacking direction of the power generation elements, the hatched portion is the joint surface between the separator 33 and the seal portion 31. Another embodiment of joining the separator and the seal portion is shown in FIG. According to FIG. 3, the outer periphery of the separator is smaller than the outer periphery of the current collector, and the seal portion is disposed so as to protrude from the peripheral portion of the current collector. The separator 33 is joined so as to be embedded in the seal portion 31. When this is viewed from the stacking direction of the power generation elements, the hatched portion represents the joint surface between the separator 33 and the seal portion 31. However, these forms of joining are merely examples, and various forms can be adopted as long as at least a part of the outer peripheral part of the separator is joined to the seal part.

このように、セパレータとシール部とが接合している場合は、集電体の基材である第1の樹脂の最大成分と、シール部の基材である第2の樹脂の最大成分と、セパレータの基材である第3の樹脂とが同一の高分子材料であることが好ましい。この際、最大成分の含有量が、第1の樹脂、第2の樹脂、および第3の樹脂において、それぞれ80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、100質量%であることが最も好ましい。最大成分の含有割合が100質量%であるということは、すなわち、第1の樹脂、第2の樹脂、および第3の樹脂が1種の高分子材料のみから構成されることを意味する。なお、本明細書において、上述のようにセパレータが複数の樹脂を含む複合樹脂膜である場合には、シール部に対向するセパレータ表面を構成する樹脂の基材を「第3の樹脂」として取り扱う。   Thus, when the separator and the seal portion are joined, the maximum component of the first resin that is the base material of the current collector, the maximum component of the second resin that is the base material of the seal portion, It is preferable that the third resin which is the base material of the separator is the same polymer material. At this time, the content of the maximum component in each of the first resin, the second resin, and the third resin is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, Most preferably, it is mass%. That the content ratio of the maximum component is 100% by mass means that the first resin, the second resin, and the third resin are composed of only one kind of polymer material. In the present specification, when the separator is a composite resin film containing a plurality of resins as described above, the resin base material constituting the separator surface facing the seal portion is treated as the “third resin”. .

本形態において、かような構成が好ましい理由は、以下の通りである。通常、セパレータも電池に含まれる他の部材と同様に、充放電時の熱による熱膨張を起こす。この際、セパレータの膨張・収縮は、シール部を介して集電体を伸張させたり・収縮させたりする応力を発生させうる。そこで、各部材の基材である樹脂の最大成分を同一の高分子材料とし、かつそれぞれの樹脂における最大成分の含有割合を90質量%以上とすることによって、集電体、シール部、およびセパレータの熱膨張の差を小さくすることができる。これにより、集電体にかかる応力を低減することができ、集電体表面からの活物質層の剥離をより効果的に防止することができる。また、かような構成とすることによって、第2の樹脂と第3の樹脂とのなじみが良好となるので、セパレータ表面とシール部表面をプレス処理によって融着する際に、接着界面が少なくなるか、接着界面がなくなり、シール部の耐久性がより向上する。   The reason why such a configuration is preferable in the present embodiment is as follows. Usually, the separator also causes thermal expansion due to heat during charging and discharging, like other members included in the battery. At this time, the expansion / contraction of the separator may generate a stress that causes the current collector to expand or contract via the seal portion. Therefore, by making the maximum component of the resin that is the base material of each member the same polymer material and setting the content of the maximum component in each resin to 90% by mass or more, the current collector, the seal portion, and the separator The difference in thermal expansion can be reduced. Thereby, the stress concerning a collector can be reduced and peeling of the active material layer from the collector surface can be prevented more effectively. In addition, by adopting such a configuration, the familiarity between the second resin and the third resin is improved, so that the adhesion interface is reduced when the separator surface and the seal portion surface are fused by pressing. Or, the adhesion interface is eliminated, and the durability of the seal portion is further improved.

上記の第1の樹脂、第2の樹脂、または第3の樹脂の最大成分である高分子材料は、非導電性高分子材料であれば、特に制限なく使用することができる。具体的な非導電性高分子材料は、上述の集電体の基材となる第1の樹脂に使用される非導電性高分子材料と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。このような非導電性高分子材料のうち、シール信頼性を向上させるために熱融着しやすい材料である、熱可塑性高分子材料を使用することが好ましい。また、熱可塑性高分子材料を使用することによって、双極型電極およびセパレータを積層させる工程における加工性を確保することもできる。すなわち、熱硬化性樹脂を使用すると、一度ホットプレス処理を行うと、樹脂が硬化してしまうために再度の熱融着が困難になるという制限があるが、熱可塑性樹脂を使用するとそのような制限はない。熱可塑性高分子材料の融点は100〜200℃であることが好ましく、200〜300℃であることがより好ましく、300〜400℃であることがさらに好ましい。かような融点を有することによって、電池運転温度が高温になる場合においてもシール信頼性を確保することができる。なお、好ましい非導電性高分子材料の融点を挙げると、ポリエチレン(PE)は110〜130℃であり、ポリプロピレン(PP)は160〜170℃である。ポリエーテルニトリル(PEN)は269℃であり、ポリエチレンテレフタレート(PET)は250〜260℃であり、熱可塑性ポリイミド(PI)は380℃である。これらの非導電性高分子材料を使用することによって、高温での運転でも、優れたシール性能を維持できうる。   The polymer material which is the maximum component of the first resin, the second resin, or the third resin can be used without particular limitation as long as it is a non-conductive polymer material. The specific non-conductive polymer material is the same as the non-conductive polymer material used for the first resin serving as the base material of the current collector, and thus detailed description thereof is omitted here. Among such non-conductive polymer materials, it is preferable to use a thermoplastic polymer material, which is a material that is easily heat-sealed in order to improve seal reliability. Moreover, the workability in the process of laminating a bipolar electrode and a separator can be ensured by using a thermoplastic polymer material. That is, when a thermosetting resin is used, once the hot press treatment is performed, the resin is cured, so that there is a limitation that it becomes difficult to perform heat fusion again. However, when a thermoplastic resin is used, There is no limit. The melting point of the thermoplastic polymer material is preferably 100 to 200 ° C, more preferably 200 to 300 ° C, and further preferably 300 to 400 ° C. By having such a melting point, sealing reliability can be ensured even when the battery operating temperature is high. In addition, when mentioning melting | fusing point of a preferable nonelectroconductive polymer material, polyethylene (PE) is 110-130 degreeC, and polypropylene (PP) is 160-170 degreeC. Polyethernitrile (PEN) is 269 ° C, polyethylene terephthalate (PET) is 250-260 ° C, and thermoplastic polyimide (PI) is 380 ° C. By using these non-conductive polymer materials, excellent sealing performance can be maintained even at high temperature operation.

[電池外装材]
電池外装材としては、従来公知の金属缶ケースを用いることができるほか、発電要素を覆うことができる、アルミニウムを含むラミネートフィルムを用いた袋状のケースが用いられうる。該ラミネートフィルムには、例えば、ポリプロピレン、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる3層構造のラミネートフィルム等を用いることができるが、これらに何ら制限されるものではない。本形態では、高出力化や冷却性能に優れ、EV、HEV用等の大型機器用電池に好適に利用することができるラミネートフィルムが望ましい。
[Battery exterior materials]
As the battery exterior material, a conventionally known metal can case can be used, and a bag-like case using a laminate film containing aluminum that can cover the power generation element can be used. For example, a laminate film having a three-layer structure in which polypropylene, aluminum, and nylon are laminated in this order can be used as the laminate film, but the laminate film is not limited thereto. In this embodiment, a laminate film that is excellent in high output and cooling performance and can be suitably used for a battery for large equipment such as for EV and HEV is desirable.

<組電池>
本形態の複数の双極型二次電池を直列または並列に電気的に接続することによって組電池とすることができる。このように、複数の電池を直列または並列化することで容量および電圧を自由に調節することが可能になる。
<Battery assembly>
An assembled battery can be obtained by electrically connecting a plurality of bipolar secondary batteries of this embodiment in series or in parallel. Thus, it becomes possible to adjust a capacity | capacitance and a voltage freely by parallelizing a some battery in series or in parallel.

図4は、本発明に係る組電池の代表的な実施形態の外観図であって、図4Aは組電池の平面図であり、図4Bは組電池の正面図であり、図4Cは組電池の側面図である。   4 is an external view of a typical embodiment of the assembled battery according to the present invention, FIG. 4A is a plan view of the assembled battery, FIG. 4B is a front view of the assembled battery, and FIG. 4C is an assembled battery. FIG.

図4に示すように、本形態に係る組電池300は、本形態の双極型二次電池が複数、直列にまたは並列に接続して装脱着可能な小型の組電池250を形成している。この装脱着可能な小型の組電池250をさらに複数、直列にまたは並列に接続して、高体積エネルギー密度、高体積出力密度が求められる車両駆動用電源や補助電源に適した大容量、大出力を持つ組電池300を形成することもできる。図4Aは、組電池の平面図、図4Aは正面図、図4Cは側面図を示しているが、作成した装脱着可能な小型の組電池250は、バスバーのような電気的な接続手段を用いて相互に接続し、この組電池250は接続治具310を用いて複数段積層される。何個の双極型二次電池を接続して組電池250を作製するか、また、何段の組電池250を積層して組電池300を作製するかは、搭載される車両(電気自動車)の電池容量や出力に応じて決めればよい。   As shown in FIG. 4, the assembled battery 300 according to this embodiment forms a small assembled battery 250 that can be attached and detached by connecting a plurality of bipolar secondary batteries of this embodiment in series or in parallel. A large capacity and large output suitable for a vehicle driving power source and an auxiliary power source that require a high volume energy density and a high volume output density by connecting a plurality of these detachable small assembled batteries 250 in series or in parallel. It is also possible to form an assembled battery 300 having 4A is a plan view of the assembled battery, FIG. 4A is a front view, and FIG. 4C is a side view. The small assembled battery 250 that can be attached / detached has an electrical connection means such as a bus bar. The assembled battery 250 is stacked in a plurality of stages using the connection jig 310. How many bipolar secondary batteries are connected to produce the assembled battery 250, and how many assembled batteries 250 are laminated to produce the assembled battery 300 depends on the vehicle (electric vehicle) to be mounted. It may be determined according to the battery capacity and output.

<車両>
本形態の車両は、本形態のリチウムイオン電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池を搭載したことを特徴とするものである。本形態では、長期信頼性および出力特性に優れた高寿命の電池を構成できることから、こうした電池を搭載するとEV走行距離の長いプラグインハイブリッド電気自動車や、一充電走行距離の長い電気自動車を構成できる。言い換えれば、本形態のリチウムイオン電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池は、車両の駆動用電源として用いられうる。本形態のリチウムイオン電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池を車両、例えば、自動車ならばハイブリット車、燃料電池車、電気自動車(いずれも四輪車(乗用車、トラック、バスなどの商用車、軽自動車など)のほか、二輪車(バイク)や三輪車を含む)に用いることにより高寿命で信頼性の高い自動車となるからである。ただし、用途が自動車に限定されるわけではなく、例えば、他の車両、例えば、電車などの移動体の各種電源であっても適用は可能であるし、無停電電源装置などの載置用電源として利用することも可能である。
<Vehicle>
The vehicle according to the present embodiment is characterized by mounting the lithium ion battery according to the present embodiment or a combination battery formed by combining a plurality of these. In this embodiment, since a battery having a long life and excellent long-term reliability and output characteristics can be configured, it is possible to configure a plug-in hybrid electric vehicle having a long EV travel distance and an electric vehicle having a long charge travel distance when such a battery is mounted. . In other words, the lithium ion battery of this embodiment or an assembled battery formed by combining a plurality of these can be used as a power source for driving a vehicle. The lithium ion battery of the present embodiment or a combination battery formed by combining a plurality of these is a vehicle, for example, a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, an electric vehicle (for automobiles, all four-wheel vehicles (passenger cars, trucks, buses and other commercial vehicles, This is because it can be used for motorcycles (including motorcycles) and tricycles (in addition to mini vehicles, etc.) to provide a long-life and highly reliable vehicle. However, the application is not limited to automobiles. For example, it can be applied to various power sources for moving vehicles such as other vehicles, for example, trains, and power sources for mounting such as uninterruptible power supplies. It is also possible to use as.

図5は、本形態の組電池を搭載した車両の概念図である。図5に示したように、組電池300を電気自動車400のような車両に搭載するには、電気自動車400の車体中央部の座席下に搭載する。座席下に搭載すれば、車内空間およびトランクルームを広く取ることができるからである。なお、組電池300を搭載する場所は、座席下に限らず、後部トランクルームの下部でもよいし、車両前方のエンジンルームでも良い。以上のような組電池300を用いた電気自動車400は高い耐久性を有し、長期間使用しても十分な出力を提供しうる。さらに、燃費、走行性能に優れた電気自動車、ハイブリッド自動車を提供できる。本形態の組電池を搭載した車両としては、図5に示すような電気自動車のほか、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などに幅広く適用できるものである。   FIG. 5 is a conceptual diagram of a vehicle equipped with the assembled battery of this embodiment. As shown in FIG. 5, in order to mount the assembled battery 300 on a vehicle such as the electric vehicle 400, the battery pack 300 is mounted under the seat at the center of the vehicle body of the electric vehicle 400. This is because if it is installed under the seat, the interior space and the trunk room can be widened. The place where the assembled battery 300 is mounted is not limited to the position under the seat, but may be a lower part of the rear trunk room or an engine room in front of the vehicle. The electric vehicle 400 using the assembled battery 300 as described above has high durability and can provide sufficient output even when used for a long period of time. Furthermore, it is possible to provide electric vehicles and hybrid vehicles that are excellent in fuel efficiency and running performance. A vehicle equipped with the assembled battery of this embodiment can be widely applied to a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle and the like in addition to an electric vehicle as shown in FIG.

本発明の作用効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。以下では、集電体に含まれる樹脂層の基材(第1の樹脂)、シール材の基材(第2の樹脂)、セパレータの基材(第3の樹脂)に用いる高分子材料を変化させて双極型二次電池を作製し、サイクル特性を評価した。   The effect of this invention is demonstrated using a following example and a comparative example. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples. In the following, the polymer material used for the base material of the resin layer (first resin), the base material of the sealing material (second resin), and the base material of the separator (third resin) included in the current collector is changed. Thus, a bipolar secondary battery was produced and the cycle characteristics were evaluated.

<双極型電極の作製>
[実施例1〜3、比較例1]
正極活物質としてLiMn、導電助剤としてアセチレンブラック(AB)、バインダとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)、および粘度調整溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP)を混合し、正極活物質スラリーを調製した。各成分の配合比は、LiMn:AB:PVDF=85:5:10(質量比)である。
<Production of bipolar electrode>
[Examples 1 to 3, Comparative Example 1]
A positive electrode active material slurry is prepared by mixing LiMn 2 O 4 as a positive electrode active material, acetylene black (AB) as a conductive additive, polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and N-methylpyrrolidone (NMP) as a viscosity adjusting solvent. did. The compounding ratio of each component is LiMn 2 O 4 : AB: PVDF = 85: 5: 10 (mass ratio).

負極活物質としてハードカーボン、導電助剤としてアセチレンブラック(AB)、バインダとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)、および粘度調整溶媒としてN−メチルピロリドン(NMP)を混合し、負極活物質スラリーを調製した。各成分の配合比は、ハードカーボン:AB:PVDF=85:5:10(質量比)である。   Hard carbon as the negative electrode active material, acetylene black (AB) as the conductive additive, polyvinylidene fluoride (PVDF) as the binder, and N-methylpyrrolidone (NMP) as the viscosity adjusting solvent were mixed to prepare a negative electrode active material slurry. The compounding ratio of each component is hard carbon: AB: PVDF = 85: 5: 10 (mass ratio).

導電性フィラーとしてカーボンブラックを10質量%含む導電性を有する樹脂層のみからなる集電体(厚さ100μm)を準備した。集電体は、基材となる樹脂にカーボンブラックを混合し、押出成形により薄膜化することによって作製した。各例における集電体の基材となる樹脂を構成する高分子材料は、下記表1に示す通りである。   A current collector (thickness: 100 μm) consisting only of a conductive resin layer containing 10% by mass of carbon black as a conductive filler was prepared. The current collector was prepared by mixing carbon black with a resin serving as a base material and forming a thin film by extrusion molding. The polymer materials constituting the resin that is the base material of the current collector in each example are as shown in Table 1 below.

調製した正極活物質スラリーを集電体の一方の面に塗布し、乾燥させることによって、厚さ70μmの正極活物質層を形成した。また、集電体の他方の面に負極活物質スラリーを塗布し、乾燥させることによって、厚さ100μmの負極活物質層を形成した。かようにして集電体の一方の面に正極活物質層を、他方の面に負極活物質層を形成した積層体を得た。   The prepared positive electrode active material slurry was applied to one surface of the current collector and dried to form a positive electrode active material layer having a thickness of 70 μm. Also, a negative electrode active material slurry was applied to the other surface of the current collector and dried to form a negative electrode active material layer having a thickness of 100 μm. Thus, the laminated body which formed the positive electrode active material layer in the one surface of the electrical power collector, and formed the negative electrode active material layer in the other surface was obtained.

得られた正極活物質層・集電体・負極活物質層の積層体を300×250(mm)の大きさに切り取り、外縁から10mmの外周部に形成された正極活物質層および負極活物質層を剥がし取ることにより、集電体である導電性を有する樹脂層表面を露出した。これにより、各活物質層面が280×210(mm)であり、外縁から10mmの外周部の導電性を有する樹脂層が露出した双極型電極を得た。   The obtained positive electrode active material layer / current collector / negative electrode active material layer laminate was cut to a size of 300 × 250 (mm) and formed on the outer periphery of 10 mm from the outer edge and the positive electrode active material layer and the negative electrode active material By peeling off the layer, the surface of the conductive resin layer as a current collector was exposed. As a result, a bipolar electrode was obtained in which each active material layer surface was 280 × 210 (mm) and a conductive resin layer having an outer peripheral portion of 10 mm from the outer edge was exposed.

(双極型二次電池の作製)
得られた双極型電極の、正極活物質層が形成された面の導電性を有する樹脂層露出部分(電極未塗布部分)の3辺に、15cm幅、厚さ70μmのシール用シートを配置した。各例におけるシール用シートの基材をとなる樹脂を構成する高分子材料は、下記表1に記載の通りである。
(Production of bipolar secondary battery)
A sealing sheet having a width of 15 cm and a thickness of 70 μm was arranged on three sides of the exposed resin layer exposed portion (electrode uncoated portion) of the surface of the obtained bipolar electrode on which the positive electrode active material layer was formed. . The polymer materials constituting the resin that becomes the base material of the sealing sheet in each example are as shown in Table 1 below.

次に、290×240(mm)、厚さ20μmのセパレータを正極活物質層が形成された側の双極型電極が全て覆われるように配置した。各例におけるセパレータの基材となる樹脂を構成する高分子材料は、下記表1に記載の通りである。その後、電極未塗布部に対応するセパレータ上にシール用シートを配置し、その上から、双極型電極の負極面を重ねた。かようにして、双極型電極(負極活物質層・集電体・正極活物質層)・セパレータ・双極型電極(負極活物質層・集電体・正極活物質層)・・・セパレータ・双極型電極(負極活物質層・集電体・正極活物質層)、の順番で、双極型電極4枚をセパレータを介して積層した。そして、シール用シートを配した3辺を上下からプレス(0.2MPa、200℃、5秒)して集電体、シール部、セパレータを融着した。   Next, a separator of 290 × 240 (mm) and a thickness of 20 μm was disposed so as to cover all the bipolar electrodes on the side where the positive electrode active material layer was formed. The polymer materials constituting the resin serving as the base material of the separator in each example are as shown in Table 1 below. Then, the sheet | seat for sealing was arrange | positioned on the separator corresponding to an electrode non-application part, and the negative electrode surface of the bipolar electrode was piled up from it. Thus, bipolar electrode (negative electrode active material layer / current collector / positive electrode active material layer) / separator / bipolar electrode (negative electrode active material layer / current collector / positive electrode active material layer)... Separator / bipolar Four bipolar electrodes were laminated via a separator in the order of the type electrode (negative electrode active material layer / current collector / positive electrode active material layer). Then, the three sides on which the sealing sheets were arranged were pressed from above and below (0.2 MPa, 200 ° C., 5 seconds) to fuse the current collector, the seal portion, and the separator.

電解液として、プロピレンカーボネート(PC)とエチレンカーボネート(EC)とを1:1(体積比)で混合したPC−PE混合溶媒に、リチウム塩であるLiPFが1.0Mの濃度に溶解した溶液を準備した。そして、上記の双極型二次電池構造体のシールしていない残りの1辺から電解液を注入し、双極型電極間に配されたセパレータに保持させることにより、電解質層を形成した。そして、シールしていない残りの1辺に、上記と同様にシール用シートを配し、同様の条件でプレスすることによって、単電池層が3個積層された双極型二次電池構造体を作製した。 A solution in which LiPF 6 as a lithium salt is dissolved at a concentration of 1.0 M in a PC-PE mixed solvent in which propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC) are mixed at 1: 1 (volume ratio) as an electrolytic solution. Prepared. And electrolyte solution was formed by inject | pouring electrolyte solution from remaining one side which is not sealed of said bipolar secondary battery structure, and making it hold | maintain to the separator distribute | arranged between bipolar electrodes. Then, a bipolar secondary battery structure in which three single battery layers are stacked is manufactured by placing a sealing sheet on the remaining unsealed side in the same manner as described above and pressing under the same conditions. did.

かようにして電解質層を形成後、電流取り出し用のアルミタブを挟み、外装材としてアルミラミネートフィルムを用いて真空密封することで、双極型二次電池を作成した。なお、集電体、セパレータ、およびシール部の積層形態は、図2に示す通りである。   After forming the electrolyte layer in this manner, a bipolar secondary battery was produced by sandwiching an aluminum tab for current extraction and vacuum-sealing using an aluminum laminate film as an exterior material. In addition, the lamination | stacking form of a collector, a separator, and a seal | sticker part is as showing in FIG.

[実施例4] 集電体の厚さを100μm、正極活物質層の厚さを70μm、負極活物質層の厚さを100μm、シール用シートの厚さを85μm、セパレータの厚さを20μmとしたこと以外は、上記実施例1〜3および比較例1と同様の操作を行った。各例における集電体の基材となる樹脂を構成する高分子材料は、下記表1に示す通りである。また、これらの部材の積層形態は、図2に示す通りである。   [Example 4] The thickness of the current collector is 100 μm, the thickness of the positive electrode active material layer is 70 μm, the thickness of the negative electrode active material layer is 100 μm, the thickness of the sealing sheet is 85 μm, and the thickness of the separator is 20 μm. Except having done, operation similar to the said Examples 1-3 and the comparative example 1 was performed. The polymer materials constituting the resin that is the base material of the current collector in each example are as shown in Table 1 below. Moreover, the lamination | stacking form of these members is as showing in FIG.

[実施例5]
以下の点を除いては、上記実施例1〜3および比較例1と同様の操作を行った。
[Example 5]
Except for the following points, the same operations as in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were performed.

正極活物質層・集電体・負極活物質層の積層体を300×250(mm)の大きさに切り取り、外縁から10mmの外周部に形成された正極活物質層および負極活物質層を剥がし取った。これにより、各活物質層面が280×230(mm)であり、外縁から10mmの外周部の導電性を有する樹脂層が露出した双極型電極を得た。シール用シートとしては15cm幅のものを使用した。セパレータは、290×240(mm)のものを使用した。集電体、シール用シート、およびセパレータの基材をとなる樹脂を構成する高分子材料は、下記表1に記載の通りである。また、これらの部材の積層形態は、図3に示す通りである。   The laminate of the positive electrode active material layer / current collector / negative electrode active material layer is cut into a size of 300 × 250 (mm), and the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer formed on the outer peripheral portion of 10 mm from the outer edge are peeled off. I took it. Thus, a bipolar electrode was obtained in which each active material layer surface was 280 × 230 (mm), and the conductive resin layer on the outer peripheral portion 10 mm from the outer edge was exposed. A sealing sheet having a width of 15 cm was used. The separator used was 290 × 240 (mm). The polymer materials constituting the current collector, the sealing sheet, and the resin serving as the separator are as shown in Table 1 below. Moreover, the lamination | stacking form of these members is as showing in FIG.

(サイクル特性の評価)
上記の方法で作製した各双極型二次電池について、25℃の雰囲気下、定電流方式(CC、電流:0.5C)で4.2Vまで充電し、10分間休止させた後、定電流(CC、電流:0.5C)で2.5Vまで放電し、放電後10分間休止させた。この充放電過程を1サイクルとし、50サイクルの充放電試験を行った。
(Evaluation of cycle characteristics)
Each bipolar secondary battery manufactured by the above method was charged to 4.2 V in a constant current method (CC, current: 0.5 C) in an atmosphere at 25 ° C., paused for 10 minutes, and then constant current ( (CC, current: 0.5 C), the battery was discharged to 2.5 V and rested for 10 minutes after the discharge. This charge / discharge process was defined as one cycle, and a 50-cycle charge / discharge test was conducted.

50サイクルの充放電試験を行っても液絡が起こらず、電池電圧が維持されたものを「良」とし、液絡が目視により確認される、または著しい電池電圧の低下が認められたものを「不良」として評価した。結果を表1に示す。   A liquid junction does not occur even after 50 cycles of charge / discharge tests, and the battery voltage is maintained as “good”, and the liquid junction is confirmed by visual observation, or a significant decrease in battery voltage is observed. Rated as “bad”. The results are shown in Table 1.

Figure 2010205633
Figure 2010205633

表1の結果より、実施例1〜5の双極型二次電池は、50サイクルの充放電後であっても、電池電圧が維持され、良好なサイクル特性を示した。これは、充放電時の熱による集電体およびシール部の熱膨張の差、または集電体、シール部、およびセパレータとの熱膨張の差が小さいことから、集電体にかかる応力が低減され、活物質の剥離が防止されたためであると考えられた。また、実施例1〜5では、目視による液絡が確認されなかった。これは、集電体表面とシール部表面との接着が良好なことを示す。   From the results shown in Table 1, the bipolar secondary batteries of Examples 1 to 5 maintained good battery characteristics even after 50 cycles of charge and discharge, and exhibited good cycle characteristics. This is because the difference in thermal expansion between the current collector and the seal due to heat during charging and discharging, or the difference in thermal expansion between the current collector, seal, and separator is small, reducing the stress on the current collector. It was thought that this was because peeling of the active material was prevented. Moreover, in Examples 1-5, the liquid junction by visual observation was not confirmed. This indicates that the adhesion between the current collector surface and the seal portion surface is good.

10 双極型二次電池、
11 集電体、
11a 正極側の最外層集電体、
11b 負極側の最外層集電体、
11c 集電体の外周、
13 正極活物質層、
15 負極活物質層、
17 電解質層、
19 単電池層、
21 発電要素、
23 双極型電極、
25 正極集電板、
27 負極集電板、
29 ラミネートフィルム、
31 シール部、
31c シール部の外周、
31d シール部の内周、
33c セパレータの外周、
250 小型の組電池、
300 組電池、
310 接続治具、
400 車両。
10 Bipolar secondary battery,
11 Current collector,
11a The outermost layer current collector on the positive electrode side,
11b The outermost layer current collector on the negative electrode side,
11c The outer circumference of the current collector,
13 positive electrode active material layer,
15 negative electrode active material layer,
17 electrolyte layer,
19 cell layer,
21 power generation elements,
23 Bipolar electrode,
25 positive current collector,
27 negative current collector,
29 Laminated film,
31 seal part,
31c The outer periphery of the seal part,
31d inner circumference of the seal part,
33c The outer periphery of the separator,
250 small battery pack,
300 battery packs,
310 connection jig,
400 vehicles.

Claims (8)

第1の樹脂を基材とする、導電性を有する樹脂層を含む集電体、
前記集電体の一方の面に形成された正極活物質層、および
前記集電体の他方の面に形成された負極活物質層を有する双極型電極と、
電解質層と、が積層されてなる発電要素を有する双極型二次電池であって、
前記正極活物質層、前記電解質層、および前記負極活物質層から構成される単電池層の外周部が、第2の樹脂を基材とするシール部により封止され、
前記第1の樹脂の最大成分と、前記第2の樹脂の最大成分とが同一の高分子材料である、双極型二次電池。
A current collector including a resin layer having conductivity and having a first resin as a base material;
A bipolar electrode having a positive electrode active material layer formed on one surface of the current collector, and a negative electrode active material layer formed on the other surface of the current collector;
A bipolar secondary battery having a power generation element formed by laminating an electrolyte layer,
The outer peripheral portion of the single cell layer composed of the positive electrode active material layer, the electrolyte layer, and the negative electrode active material layer is sealed with a seal portion based on a second resin,
The bipolar secondary battery, wherein the maximum component of the first resin and the maximum component of the second resin are the same polymer material.
前記電解質層が第3の樹脂を基材とするセパレータを有し、
前記セパレータの周縁部の少なくとも一部が、前記シール部と接合され、
前記第1の樹脂の最大成分と、前記第2の樹脂の最大成分と、前記第3の樹脂の最大成分とが同一の高分子材料である、双極型二次電池。
The electrolyte layer has a separator based on a third resin,
At least a part of the peripheral edge of the separator is joined to the seal part,
The bipolar secondary battery, wherein the maximum component of the first resin, the maximum component of the second resin, and the maximum component of the third resin are the same polymer material.
前記高分子材料が熱可塑性高分子材料である、請求項1または2に記載の双極型二次電池。   The bipolar secondary battery according to claim 1, wherein the polymer material is a thermoplastic polymer material. 前記高分子材料の融点が100〜400℃である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の双極型二次電池。   The bipolar secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the melting point of the polymer material is 100 to 400 ° C. 前記高分子材料が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルニトリル、およびポリイミドからなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の双極型二次電池。   The bipolar secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the polymer material includes at least one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyether nitrile, and polyimide. . リチウムイオン二次電池である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の双極型二次電池。   The bipolar secondary battery according to any one of claims 1 to 5, which is a lithium ion secondary battery. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の双極型二次電池が、複数電気的に接続されてなる、組電池。   The assembled battery in which the bipolar secondary battery of any one of Claims 1-6 is electrically connected two or more. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の双極型二次電池または請求項7に記載の組電池を、モータ駆動用電源として搭載した、車両。   A vehicle on which the bipolar secondary battery according to any one of claims 1 to 6 or the assembled battery according to claim 7 is mounted as a power source for driving a motor.
JP2009051555A 2009-03-05 2009-03-05 Bipolar secondary battery Active JP5458605B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009051555A JP5458605B2 (en) 2009-03-05 2009-03-05 Bipolar secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009051555A JP5458605B2 (en) 2009-03-05 2009-03-05 Bipolar secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010205633A true JP2010205633A (en) 2010-09-16
JP5458605B2 JP5458605B2 (en) 2014-04-02

Family

ID=42966916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009051555A Active JP5458605B2 (en) 2009-03-05 2009-03-05 Bipolar secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5458605B2 (en)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012204182A (en) * 2011-03-25 2012-10-22 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Heat-resistant flexible battery and method for manufacturing heat-resistant flexible battery
WO2016031688A1 (en) * 2014-08-25 2016-03-03 日産自動車株式会社 Stacked cell and production method for same
JP2017016825A (en) * 2015-06-30 2017-01-19 日産自動車株式会社 Secondary battery and method for manufacturing the same
KR20170063239A (en) * 2015-11-30 2017-06-08 삼성에스디아이 주식회사 Flexible rechargeable battery
KR20170063236A (en) * 2015-11-30 2017-06-08 삼성에스디아이 주식회사 Flexible rechargeable battery
JP2017168270A (en) * 2016-03-15 2017-09-21 日産自動車株式会社 Lithium ion secondary battery
JP2018106976A (en) * 2016-12-27 2018-07-05 株式会社豊田自動織機 Power storage module and manufacturing method of the same
JP2019009076A (en) * 2017-06-28 2019-01-17 株式会社豊田自動織機 Power storage device and manufacturing method of power storage device
CN109792070A (en) * 2016-09-21 2019-05-21 株式会社丰田自动织机 The manufacturing method of electrical storage device and electrical storage device
JP2019079613A (en) * 2017-10-20 2019-05-23 株式会社豊田自動織機 Power storage module
CN109891651A (en) * 2016-10-17 2019-06-14 株式会社丰田自动织机 The manufacturing method of electrical storage device and electrical storage device
JP2019212422A (en) * 2018-06-01 2019-12-12 株式会社豊田自動織機 Power storage module
JP2019212411A (en) * 2018-06-01 2019-12-12 日産自動車株式会社 battery
JP2020013637A (en) * 2018-07-13 2020-01-23 日産自動車株式会社 battery
JP2020024827A (en) * 2018-08-06 2020-02-13 株式会社豊田自動織機 Bipolar battery and manufacturing method of bipolar battery
CN113314756A (en) * 2020-02-26 2021-08-27 丰田自动车株式会社 Bipolar battery and bipolar battery pack
WO2022234815A1 (en) * 2021-05-06 2022-11-10 Apb株式会社 Battery and battery module

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006190649A (en) * 2004-12-07 2006-07-20 Nissan Motor Co Ltd Biploar battery and its manufacturing method
JP2008140552A (en) * 2006-11-29 2008-06-19 Nissan Motor Co Ltd Electrode for bipolar battery

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006190649A (en) * 2004-12-07 2006-07-20 Nissan Motor Co Ltd Biploar battery and its manufacturing method
JP2008140552A (en) * 2006-11-29 2008-06-19 Nissan Motor Co Ltd Electrode for bipolar battery

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012204182A (en) * 2011-03-25 2012-10-22 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Heat-resistant flexible battery and method for manufacturing heat-resistant flexible battery
WO2016031688A1 (en) * 2014-08-25 2016-03-03 日産自動車株式会社 Stacked cell and production method for same
JPWO2016031688A1 (en) * 2014-08-25 2017-06-29 日産自動車株式会社 Multilayer battery and manufacturing method thereof
JP2017016825A (en) * 2015-06-30 2017-01-19 日産自動車株式会社 Secondary battery and method for manufacturing the same
KR20170063239A (en) * 2015-11-30 2017-06-08 삼성에스디아이 주식회사 Flexible rechargeable battery
KR20170063236A (en) * 2015-11-30 2017-06-08 삼성에스디아이 주식회사 Flexible rechargeable battery
KR102555973B1 (en) * 2015-11-30 2023-07-13 삼성에스디아이 주식회사 Flexible rechargeable battery
KR102593581B1 (en) * 2015-11-30 2023-10-23 삼성에스디아이 주식회사 Flexible rechargeable battery
JP2017168270A (en) * 2016-03-15 2017-09-21 日産自動車株式会社 Lithium ion secondary battery
CN109792070A (en) * 2016-09-21 2019-05-21 株式会社丰田自动织机 The manufacturing method of electrical storage device and electrical storage device
CN109891651A (en) * 2016-10-17 2019-06-14 株式会社丰田自动织机 The manufacturing method of electrical storage device and electrical storage device
JP2018106976A (en) * 2016-12-27 2018-07-05 株式会社豊田自動織機 Power storage module and manufacturing method of the same
JP2019009076A (en) * 2017-06-28 2019-01-17 株式会社豊田自動織機 Power storage device and manufacturing method of power storage device
JP2019079613A (en) * 2017-10-20 2019-05-23 株式会社豊田自動織機 Power storage module
JP2019212422A (en) * 2018-06-01 2019-12-12 株式会社豊田自動織機 Power storage module
JP7067277B2 (en) 2018-06-01 2022-05-16 日産自動車株式会社 battery
JP2019212411A (en) * 2018-06-01 2019-12-12 日産自動車株式会社 battery
JP7163647B2 (en) 2018-07-13 2022-11-01 日産自動車株式会社 battery
JP2020013637A (en) * 2018-07-13 2020-01-23 日産自動車株式会社 battery
JP2020024827A (en) * 2018-08-06 2020-02-13 株式会社豊田自動織機 Bipolar battery and manufacturing method of bipolar battery
JP7123687B2 (en) 2018-08-06 2022-08-23 株式会社豊田自動織機 BIPOLAR BATTERY AND METHOD OF MANUFACTURING BIPOLAR BATTERY
CN113314756A (en) * 2020-02-26 2021-08-27 丰田自动车株式会社 Bipolar battery and bipolar battery pack
CN113314756B (en) * 2020-02-26 2024-01-09 丰田自动车株式会社 Bipolar battery and bipolar battery pack
WO2022234815A1 (en) * 2021-05-06 2022-11-10 Apb株式会社 Battery and battery module

Also Published As

Publication number Publication date
JP5458605B2 (en) 2014-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5458605B2 (en) Bipolar secondary battery
JP5333576B2 (en) Bipolar secondary battery and manufacturing method thereof
JP5504708B2 (en) Bipolar secondary battery
JP5770553B2 (en) Bipolar lithium-ion secondary battery current collector
JP5177301B2 (en) Current collector for bipolar secondary battery
JP5381292B2 (en) Bipolar electrode and bipolar secondary battery using the same
JP5375978B2 (en) Bipolar lithium-ion secondary battery current collector
JP5957947B2 (en) Bipolar electrode and bipolar lithium ion secondary battery using the same
JP2010238426A (en) Negative electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery using the negative electrode
JP5672671B2 (en) Negative electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery using the same
JPWO2010103874A1 (en) Bipolar battery current collector and bipolar battery
JP5417867B2 (en) Bipolar secondary battery
JP5402116B2 (en) Bipolar lithium-ion secondary battery current collector
JP2010244943A (en) Bipolar secondary battery
JP5593984B2 (en) Secondary battery current collector
JP2010287481A (en) Electrolyte for lithium ion secondary battery
JP5569229B2 (en) Current collector for nickel-containing positive electrode of lithium ion secondary battery
JP2011023191A (en) Bipolar type secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120131

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130423

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130507

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130619

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130716

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131007

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20131028

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131217

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131230

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5458605

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150