JP2011065842A - Electrolyte for lithium secondary battery, and bipolar secondary battery using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウム二次電池用電解質およびそれを用いた双極型二次電池に関する。 The present invention relates to an electrolyte for a lithium secondary battery and a bipolar secondary battery using the same.
近年、環境保護のため二酸化炭素排出量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用電池の開発が鋭意行われている。 In recent years, reduction of carbon dioxide emissions has been strongly desired for environmental protection. In the automobile industry, there is an expectation for reducing carbon dioxide emissions by introducing electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV), and the development of motor drive batteries that hold the key to their practical use has been carried out. ing.
かかる電池の開発においては、高出力密度、高容量密度化が要求されており、さらに、電池の軽量化が必要である。 In the development of such a battery, high power density and high capacity density are required, and further, the battery must be lightened.
かような要求に対する技術として、例えば、双極型二次電池においては、導電性を有する樹脂層を含む集電体(以下、「樹脂集電体」とも称する)を用いることが提案されている。 As a technique for such a requirement, for example, in a bipolar secondary battery, it has been proposed to use a current collector including a conductive resin layer (hereinafter also referred to as “resin current collector”).
しかしながら、かような双極型二次電池においては、フッ素系溶媒を含む電解質(フッ素を含む支持塩など)が、電解質中に残存する微量の水によって、加水分解され、HFが発生するという問題がある。AlやCuなどの金属集電体に比較して、樹脂集電体は不動態の形成能力が低い、もしくは無いため、HFの作用(酸化作用)によって分解され易いため、耐久性が低下する。 However, in such a bipolar secondary battery, there is a problem that an electrolyte containing a fluorine-based solvent (such as a supporting salt containing fluorine) is hydrolyzed by a trace amount of water remaining in the electrolyte and HF is generated. is there. Compared to metal current collectors such as Al and Cu, resin current collectors have low or no passivity-forming ability, and are therefore easily decomposed by the action of HF (oxidation action), resulting in reduced durability.
よって、本発明においては、発生するHFと集電体との副反応を抑制し、集電体の耐久性向上に寄与するリチウム二次電池用電解質を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electrolyte for a lithium secondary battery that suppresses a side reaction between the generated HF and the current collector and contributes to improving the durability of the current collector.
本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を行った。その結果、フッ素系溶媒を含む電解質の粘度を所定の値に規定することによって、上記課題を解決することを見出した。 The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, it has been found that the above problem can be solved by defining the viscosity of the electrolyte containing the fluorine-based solvent to a predetermined value.
フッ素系溶媒を含みかつ粘度が4.0〜8.0cPである電解質を用いることによって、集電体と電解質との界面の濡れ性(親和性)が低下する。このため、発生するHFと集電体との副反応を抑制、つまり、集電体表面の酸化反応を抑制できる。したがって、上記電解質を用いてなるリチウム二次電池は、耐久性が向上する。 By using an electrolyte containing a fluorinated solvent and having a viscosity of 4.0 to 8.0 cP, the wettability (affinity) at the interface between the current collector and the electrolyte is lowered. For this reason, the side reaction of the generated HF and the current collector can be suppressed, that is, the oxidation reaction on the current collector surface can be suppressed. Therefore, durability of the lithium secondary battery using the electrolyte is improved.
まず、好ましい実施形態である双極型二次電池(例えば、双極型リチウム二次電池)について説明するが、以下の実施形態のみには制限されない。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。 First, a bipolar secondary battery (for example, a bipolar lithium secondary battery) which is a preferred embodiment will be described, but 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.
双極型二次電池の構造・形態で区別した場合には、積層型(扁平型)電池、巻回型(円筒型)電池など特に制限されず、従来公知のいずれの構造にも適用されうる。 When distinguished by the structure and form of the bipolar secondary battery, it is not particularly limited, such as a stacked (flat) battery or a wound (cylindrical) battery, and can be applied to any conventionally known structure.
図1は、双極型二次電池10の全体構造を模式的に表した断面概略図である。図1に示す双極型二次電池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(電池外装材)29の内部に封止された構造を有する。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the entire structure of the bipolar
図1に示すように、双極型二次電池10の発電要素21は、樹脂集電体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、樹脂集電体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。以下、本明細書中では、「正極活物質層」を「正極層」と、「負極活物質層」を「負極層」と称することもある。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。換言すると、双極型電極23は、樹脂集電体11の一方の面に正極活物質層13が形成され、他方の面に負極活物質層15が形成されてなる。なお、図1で示す双極型二次電池10においては、集電体としてすべて樹脂集電体11が用いられているが、すべてが樹脂集電体11でなければならないわけではなく、一部の集電体のみが樹脂集電体であってもよい。この場合、樹脂集電体以外の集電体としては、従来公知の材料(例えば、Al、Cu、SUSなど)が適宜選択されて用いられうる。ただし、好適には、すべてが樹脂集電体である。
As shown in FIG. 1, the
また、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リチウム二次電池用電解質が保持されてなる構成を有する(セパレータと電解質を備えた構成を有する)。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。なお、図1に示す、電解質層17を構成するリチウム二次電池用電解質は、フッ素系溶媒を含む電解質を含み、その粘度は所定の値であることを特徴とする。
In addition, the
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。また、電解質層17からのフッ素系電解質の漏れによる液絡を防止する目的で、単電池層19の外周部にはシール部(絶縁層)31が配置されている。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
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
図1に示す双極型二次電池10においては、通常、各単電池層19の周囲に絶縁部31が設けられる。この絶縁部31は、電池内で隣り合う樹脂集電体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。かような絶縁部31の設置により、長期間の信頼性、耐久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。また、本実施形態におけるフッ素系溶媒を含む電解質の使用と相俟って、その効果は相乗する。
In the bipolar
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
<リチウム二次電池用電解質>
上記の通り、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リチウム二次電池用電解質が保持されてなる構成を有する。なお、セパレータの材質にも特に制限なく、従来公知の材料を適宜選択して使用されうるが、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンからなる微多孔膜が挙げられる。具体的には、ポリプロピレン製の多孔質フィルム(PP製の多孔質フィルム)が好ましい。またその厚さにも特に制限はないが、例えば25μm程度が好ましい。
<Electrolyte for lithium secondary battery>
As described above, the
上記の通り、電解質層17は、リチウム二次電池用電解質を含む。そして、かかるリチウム二次電池用電解質は、フッ素系溶媒を含む電解質を含み、その粘度は所定の値である。好適には、かかるリチウム二次電池用電解質は、フッ素系溶媒を含む電解質からなる。より具体的には、リチウム二次電池用電解質は、フッ素系溶媒を含む電解質を含み、かつ、前記電解質の粘度が、4.0〜8.0cP(mPa・s)である。
As described above, the
従来、樹脂集電体を含む双極型二次電池においては、フッ素系溶媒を含む電解質が、電解質中に残存する微量の水によって、加水分解され、HFが発生するという問題がある。AlやCuなどの金属集電体に比較して、樹脂集電体は不動態の形成能力が低い、もしくは無いため、HFの作用(酸化作用)によって分解され易いため、耐久性が低下する。 Conventionally, a bipolar secondary battery including a resin current collector has a problem that an electrolyte containing a fluorine-based solvent is hydrolyzed by a trace amount of water remaining in the electrolyte and HF is generated. Compared to metal current collectors such as Al and Cu, resin current collectors have low or no passivity-forming ability, and are therefore easily decomposed by the action of HF (oxidation action), resulting in reduced durability.
フッ素系溶媒を含みかつ粘度が4.0〜8.0cPである電解質を用いることによって、集電体と電解質との界面の濡れ性(親和性)が低下する。このため、発生するHFと集電体との副反応を抑制、つまり、集電体表面の酸化反応を抑制できる。したがって、上記電解質を用いてなるリチウム二次電池は、耐久性が向上する。なお、8.0cP(mPa・s)を超えると、電池としての出力特性が低下する虞がある。 By using an electrolyte containing a fluorinated solvent and having a viscosity of 4.0 to 8.0 cP, the wettability (affinity) at the interface between the current collector and the electrolyte is lowered. For this reason, the side reaction of the generated HF and the current collector can be suppressed, that is, the oxidation reaction on the current collector surface can be suppressed. Therefore, durability of the lithium secondary battery using the electrolyte is improved. In addition, when it exceeds 8.0 cP (mPa · s), there is a possibility that output characteristics as a battery may be deteriorated.
リチウム二次電池用電解質の粘度は、4.0〜8.0cP(mPa・s)であるが、好ましくは、4.5〜6.0cP(mPa・s)であり、より好ましくは、4.5〜5.5cP(mPa・s)である。かかる範囲であると、電池性能を損なうことなく、樹脂集電体の劣化をさらに抑制する効果がある。 The viscosity of the electrolyte for a lithium secondary battery is 4.0 to 8.0 cP (mPa · s), preferably 4.5 to 6.0 cP (mPa · s), more preferably 4. 5 to 5.5 cP (mPa · s). Within such a range, there is an effect of further suppressing deterioration of the resin current collector without impairing battery performance.
なお、粘度を所望の範囲に制御するためには、従来公知の知見や、本明細書の実施例の項を適宜参照し、あるいは組み合わせて、フッ素系溶媒を含む電解質を構成する溶媒や支持塩の種類や量を調節すればよい。 In order to control the viscosity within a desired range, the solvent or supporting salt constituting the electrolyte containing the fluorine-based solvent is appropriately referred to or combined with the conventionally known knowledge and the examples in the present specification. You can adjust the type and amount.
ここで、本明細書中で使用される「粘度(粘性率)」は、実施例の項で用いた回転粘度計で測定された値を意味するものとする。また、粘度測定の温度条件は、好ましくは15〜25℃であり、特に好ましくは20℃である。かような温度範囲において、実施例の項で用いた回転粘度計で測定された粘度が、所望の粘度の範囲に含まれれば、技術的範囲の一部を少なくとも実施していることになる。なお、粘度は、電池の運転開始前の段階や運転途中の段階等で、若干変化する可能性もある。しかしながら、すべての段階のいずれかにおいて、所望の粘度になる場合には、技術的範囲の一部を少なくとも実施していることになる。また、電池完成後においては、公知の方法を参照しあるいは組み合わせて、電池を分解し、電解質を抜き出して、その粘度を実施例の項で用いた回転粘度計で測定し、その値が所望の粘度の範囲に含まれれば、技術的範囲の一部を少なくとも実施していることになる。 Here, “viscosity (viscosity)” used in the present specification means a value measured by a rotational viscometer used in the section of the examples. The temperature condition for measuring the viscosity is preferably 15 to 25 ° C, particularly preferably 20 ° C. In such a temperature range, if the viscosity measured by the rotational viscometer used in the example section is included in the desired viscosity range, at least a part of the technical range is implemented. It should be noted that the viscosity may be slightly changed at a stage before the start of operation of the battery or a stage during the operation. However, if at any of all stages the desired viscosity is achieved, then at least a portion of the technical scope has been implemented. In addition, after the battery is completed, referring to or combining known methods, the battery is disassembled, the electrolyte is extracted, and its viscosity is measured with the rotational viscometer used in the section of Example, and the value is desired. If it is included in the viscosity range, at least a part of the technical range is implemented.
本明細書中「フッ素系溶媒を含む電解質」とは、かかる電解質を構成する溶媒の構造に「フッ素」が含まれるものであっても、かかる電解質を構成する支持塩の構造に「フッ素」が含まれるものであっても、その両方であっても、その概念に含まれる。なお、本明細書中「フッ素系溶媒を含む電解質」を「フッ素系電解質」または「電解質」と称する場合もある。 In the present specification, the “electrolyte containing a fluorinated solvent” means that even if “fluorine” is contained in the structure of the solvent constituting the electrolyte, “fluorine” is present in the structure of the supporting salt constituting the electrolyte. Whether included or both are included in the concept. In the present specification, the “electrolyte containing a fluorine-based solvent” may be referred to as “fluorine-based electrolyte” or “electrolyte”.
言い換えれば、「フッ素系電解質」は、電解質を構成する支持塩に「フッ素」が含まれるものであれば、電解質を構成する溶媒に「フッ素」が含まれなくてもよいし、含まれていてもよい。一方で、電解質を構成する溶媒に「フッ素」が含まれれば、電解質を構成する支持塩に「フッ素」が含まれなくてもよいし、含まれていてもよい。ただし、好ましくは、フッ素系電解質には、少なくとも支持塩の構造に「フッ素」が含まれるとよい。 In other words, the “fluorine-based electrolyte” may or may not contain “fluorine” in the solvent that constitutes the electrolyte as long as “fluorine” is contained in the supporting salt that constitutes the electrolyte. Also good. On the other hand, as long as “fluorine” is contained in the solvent constituting the electrolyte, “fluorine” may or may not be contained in the supporting salt constituting the electrolyte. However, preferably, the fluorine-based electrolyte includes at least “fluorine” in the structure of the supporting salt.
なお、フッ素系電解質を構成する溶媒の数にも特に制限ないが、所望の効果を達成する観点から、1種類よりも、2種類ないし3種類の方が好ましい。 In addition, although there is no restriction | limiting in particular in the number of the solvent which comprises a fluorine-type electrolyte, From the viewpoint of achieving a desired effect, two to three types are more preferable than one type.
ここで、HFの発生機構についてより詳しく説明する。フッ素系電解質は、電池の充放電反応で生じる熱による熱分解や、電解質中に残存する微量の水により加水分解されることによって、フッ化水素(HF)が発生する。集電体の活物質層と接する面は電位に曝されるために、フッ化水素の存在により集電体に含まれる樹脂が酸化され、集電体が劣化してしまう。無論、技術的範囲が、かかる発生機構に制限されないのは言うまでもない。 Here, the HF generation mechanism will be described in more detail. The fluorine-based electrolyte generates hydrogen fluoride (HF) by being thermally decomposed by heat generated by the charge / discharge reaction of the battery or by being hydrolyzed by a small amount of water remaining in the electrolyte. Since the surface of the current collector that is in contact with the active material layer is exposed to an electric potential, the presence of hydrogen fluoride oxidizes the resin contained in the current collector, thereby degrading the current collector. Of course, it goes without saying that the technical scope is not limited to such a generation mechanism.
(溶媒)
上記の通り、リチウム二次電池用電解質は、フッ素系電解質を含むが、フッ素系電解質は、下記化学式1で示される化合物(溶媒)を少なくとも1種含むことが好ましい:
(solvent)
As described above, the lithium secondary battery electrolyte includes a fluorine-based electrolyte, and the fluorine-based electrolyte preferably includes at least one compound (solvent) represented by the following chemical formula 1:
上記化学式1中、R1〜R4は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基またはハロゲン化アルキル基であり、Xは、炭素原子または酸素原子である。 In the above chemical formula 1, R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or a halogenated alkyl group, and X is a carbon atom or an oxygen atom.
化学式1中、アルキル基は、直鎖状であっても分枝状であってもよい。また、アルキル基を構成する炭素数には特に制限はないが、1〜4が好ましく、より好ましくは1〜2である。より具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基などが好ましいがこれらに制限されない。 In Chemical Formula 1, the alkyl group may be linear or branched. Moreover, although there is no restriction | limiting in particular in carbon number which comprises an alkyl group, 1-4 are preferable, More preferably, it is 1-2. More specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, and the like are preferable, but not limited thereto.
ハロゲン原子は、具体的には、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I)であるが、特に好ましくはフッ素(F)である。 Specifically, the halogen atom is fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), or iodine (I), and particularly preferably fluorine (F).
ハロゲン化アルキル基は、上記アルキル基の少なくとも1つの水素原子が、ハロゲン原子に置換されたものである。 The halogenated alkyl group is one in which at least one hydrogen atom of the alkyl group is substituted with a halogen atom.
R1〜R4は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基またはハロゲン化アルキル基であると好ましいが、より好ましくは、R1〜R4の少なくとも1つが、ハロゲン原子である。さらに好ましくは、かかる少なくとも1つのハロゲン原子の少なくとも1つがフッ素原子である。特に好ましくは、かかる少なくとも1つのハロゲン原子がすべてフッ素原子である。 R 1 to R 4 are each independently preferably a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or a halogenated alkyl group, more preferably at least one of R 1 to R 4 is a halogen atom. More preferably, at least one of the at least one halogen atom is a fluorine atom. Particularly preferably, all such at least one halogen atom is a fluorine atom.
また、Xは、炭素原子または酸素原子であると好ましいが、より好ましくは酸素原子である。なお、Xが炭素原子である場合をより具体的に表現すると、−CH2−であることが好ましい。 X is preferably a carbon atom or an oxygen atom, more preferably an oxygen atom. In more detail, the case where X is a carbon atom is preferably —CH 2 —.
化学式1で示される化合物としては、具体的には、
R1〜R4が水素原子であり、Xが酸素原子であると好ましい(つまり、エチレンカーボネート:EC)。
Specifically, as the compound represented by Chemical Formula 1,
R 1 to R 4 are preferably hydrogen atoms and X is preferably an oxygen atom (that is, ethylene carbonate: EC).
また、R1がフッ素原子であり、R2〜R4が水素原子であり、Xが酸素原子であると好ましい(つまり、フルオロエチレンカーボネート:FEC)。 Further, it is preferable that R 1 is a fluorine atom, R 2 to R 4 are hydrogen atoms, and X is an oxygen atom (that is, fluoroethylene carbonate: FEC).
また、R1がフッ素原子であり、R4がメチル基であり、R2およびR3が水素原子であり、Xが酸素原子であると好ましい(つまり、4−フルオロプロピレンカーボネート:FPC)。 Further, it is preferable that R 1 is a fluorine atom, R 4 is a methyl group, R 2 and R 3 are hydrogen atoms, and X is an oxygen atom (that is, 4-fluoropropylene carbonate: FPC).
また、R1およびR4がフッ素原子であり、R2が水素原子であり、R3がエチル基であり、Xが酸素原子であると好ましい(つまり、ジフルオロブチレンカーボネート:DFBC)。 R 1 and R 4 are preferably a fluorine atom, R 2 is a hydrogen atom, R 3 is an ethyl group, and X is an oxygen atom (that is, difluorobutylene carbonate: DFBC).
また、R1およびR4がフッ素原子であり、R2およびR3が水素原子であり、Xが酸素原子であると好ましい(つまり、ジフルオロエチレンカーボネート:DFEC)
これらからなる群から選択される少なくとも1種であると好ましい。これらの少なくとも1種が選択されると、負極上に特に良好な皮膜形成能力を有するため、集電体の耐久性が向上し、電池性能を向上させる。
R 1 and R 4 are fluorine atoms, R 2 and R 3 are hydrogen atoms, and X is preferably an oxygen atom (that is, difluoroethylene carbonate: DFEC).
It is preferable that it is at least one selected from the group consisting of these. When at least one of these is selected, since it has a particularly good film-forming ability on the negative electrode, the durability of the current collector is improved and the battery performance is improved.
化学式1で示される化合物の含有量も特に制限はないが、フッ素系電解質に含まれる溶媒の量を100体積%とした際、前記化学式1で示される化合物が1〜50体積%含まれると好ましく、より好ましくは10〜40体積%含まれる。なお、混合溶媒の場合は、各溶媒の量である。以下においても同じである。 The content of the compound represented by Chemical Formula 1 is not particularly limited. However, when the amount of the solvent contained in the fluorine-based electrolyte is 100% by volume, the compound represented by Chemical Formula 1 is preferably contained in an amount of 1 to 50% by volume. More preferably, it is contained in an amount of 10 to 40% by volume. In the case of a mixed solvent, it is the amount of each solvent. The same applies to the following.
また、より好ましくは、フッ素系電解質に含まれる溶媒の量を100体積%とした際、R1〜R4のうち少なくとも1つがハロゲン原子である化学式1で示される化合物が、1〜50体積%含まれ、より好ましくは10〜30体積%含まれる。 More preferably, when the amount of the solvent contained in the fluorine-based electrolyte is 100% by volume, the compound represented by Chemical Formula 1 in which at least one of R 1 to R 4 is a halogen atom is 1 to 50% by volume. Contained, more preferably 10 to 30% by volume.
さらに好ましくは、かかる少なくとも1つのハロゲン原子の少なくとも1つがフッ素原子である化学式1で示される化合物が、1〜50体積%含まれ、より好ましくは10〜30体積%含まれる。 More preferably, the compound represented by Chemical Formula 1 in which at least one of the at least one halogen atom is a fluorine atom is contained in an amount of 1 to 50% by volume, more preferably 10 to 30% by volume.
特に好ましくは、かかる少なくとも1つのハロゲン原子のすべてがフッ素原子である化学式1で示される化合物が、1〜50体積%含まれ、より好ましくは10〜30体積%含まれる。 Particularly preferably, the compound represented by Chemical Formula 1 in which all of at least one halogen atom is a fluorine atom is contained in an amount of 1 to 50% by volume, more preferably 10 to 30% by volume.
化学式1で示される化合物(溶媒)が用いられ、また、その含有量が上記の所望の範囲であると、発生するHFと集電体との副反応を抑制、つまり、集電体表面の酸化反応を抑制できる。また、化学式1で示される化合物(溶媒)の効果によって、フッ素を含む導電性皮膜が負極上に形成され、集電体の耐久性が向上し、電池性能を向上させる効果がある。 When the compound (solvent) represented by Chemical Formula 1 is used and the content thereof is in the above desired range, side reaction between the generated HF and the current collector is suppressed, that is, the current collector surface is oxidized. The reaction can be suppressed. In addition, due to the effect of the compound (solvent) represented by Chemical Formula 1, a conductive film containing fluorine is formed on the negative electrode, thereby improving the durability of the current collector and improving the battery performance.
また、リチウム二次電池用電解質は、化学式1で示される化合物(溶媒)以外を含むことも好ましく、例えば、エチルメチルカーボネート(EMC)が含まれると特に好ましい。 Moreover, it is also preferable that the electrolyte for lithium secondary batteries contains other than the compound (solvent) shown by Chemical formula 1, for example, when ethyl methyl carbonate (EMC) is contained, it is especially preferable.
リチウム二次電池用電解質は、溶媒としては1種類でも好ましいが、2種類以上、あるいは3種類以上用いられることも好ましい。例えば、2種類の組み合わせであれば、EC/EMCの組み合わせが好ましい。3種類の組み合わせであれば、EC/EMC/FPCの組み合わせ、EC/EMC/FECの組み合わせ、EC/EMC/DFBCの組み合わせなどがよい。 The electrolyte for a lithium secondary battery is preferably one kind as a solvent, but it is also preferred that two or more kinds or three or more kinds are used. For example, in the case of two types of combinations, a combination of EC / EMC is preferable. If there are three types of combinations, an EC / EMC / FPC combination, an EC / EMC / FEC combination, an EC / EMC / DFBC combination, and the like are preferable.
これらの中でも、特によい組み合わせとしては、EC/EMCの組み合わせ、EC/EMC/FECの組み合わせである。 Among these, particularly good combinations are a combination of EC / EMC and a combination of EC / EMC / FEC.
まず、EC/EMCの組み合わせの場合、リチウム二次電池用電解質において、特によいのは、後述する支持塩として、LiPF6、LiBF4を同濃度程度ずつ含むことである。具体的には、好ましくは0.4〜0.6M/L:0.6〜0.4M/L、より好ましくは0.5M/L:0.5M/Lの濃度比で含む。なお、ECと、EMCとの組み合わせの場合、これらの溶媒は、その構造にフッ素を含まないので、この場合は、構造にフッ素を含む支持塩の使用が必須となる。 First, in the case of the combination of EC / EMC, in the electrolyte for a lithium secondary battery, it is particularly good that LiPF 6 and LiBF 4 are included at the same concentration as the supporting salt described later. Specifically, it is preferably contained at a concentration ratio of 0.4 to 0.6 M / L: 0.6 to 0.4 M / L, more preferably 0.5 M / L: 0.5 M / L. In the case of a combination of EC and EMC, these solvents do not contain fluorine in the structure. In this case, the use of a supporting salt containing fluorine in the structure is essential.
そして、EC/EMC/FECの組み合わせの場合、リチウム二次電池用電解質において、特によいのは、後述する支持塩としてLiPF6が0.9M/L以上含有されていることである。さらに、ECと、EMCの溶媒全体の質量における割合は、それぞれ、好ましくは10〜40質量%、10〜60質量%である。 In the case of the combination of EC / EMC / FEC, in the electrolyte for a lithium secondary battery, it is particularly good that LiPF 6 is contained in an amount of 0.9 M / L or more as a supporting salt described later. Furthermore, the ratio of EC and EMC in the total mass of the solvent is preferably 10 to 40% by mass and 10 to 60% by mass, respectively.
2種の組み合わせにおける質量比にも特に制限はないが、ECと、EMCとの組み合わせの場合、好ましくは30〜50質量%:70〜50質量%、より好ましくは40〜50質量%:60〜50質量%、特に好ましくは40質量%:60質量%である。 Although there is no restriction | limiting in particular also in the mass ratio in 2 types of combinations, In the case of the combination of EC and EMC, Preferably it is 30-50 mass%: 70-50 mass%, More preferably, 40-50 mass%: 60- 50% by mass, particularly preferably 40% by mass: 60% by mass.
また、3種の組み合わせにおいて、フッ素系の溶媒(例えば、FPC、FEC、DFBC)が含まれる場合、これらの含有量は全体の30質量%以下であることが好ましく、より好ましくは10〜30質量%である。 In addition, when the fluorine-based solvent (for example, FPC, FEC, DFBC) is included in the three combinations, the content thereof is preferably 30% by mass or less, more preferably 10 to 30% by mass. %.
無論、リチウム二次電池用電解質は、上記で説明した溶媒以外が含まれるものであってもよい。 Of course, the electrolyte for a lithium secondary battery may contain a solvent other than the solvent described above.
(支持塩)
フッ素系電解質は、少なくとも1種の支持塩を含むと好ましい。電解質を構成する支持塩に「フッ素」が含まれるものであれば、かかる支持塩の構成にフッ素が含まれなくてもよいが、好ましくはフッ素が含まれる。
(Supporting salt)
The fluorine-based electrolyte preferably contains at least one supporting salt. As long as “fluorine” is contained in the supporting salt constituting the electrolyte, fluorine may not be contained in the constitution of the supporting salt, but preferably fluorine is contained.
フッ素系電解質を構成する支持塩としても特に制限はないが、LiPF6、LiBF4、Li(CF3SO2)2N、Li(CF3CF2SO2)2NおよびLi(FSO2)2Nなどが挙げられる。これら支持塩の少なくとも1種を含む電解質は、電池内でのHF発生量を抑制する効果があり、また、フッ素系電解質全体としての粘度も上昇するため、樹脂集電体との副反応を抑制する効果がある。これらは1種であっても、2種以上であってもよい。つまり、好ましくはF系支持塩が2種以上含まれてもよい。 Although there is no particular limitation as a supporting salt constituting the fluorine-based electrolyte, LiPF 6, LiBF 4, Li (CF 3 SO 2) 2 N, Li (CF 3 CF 2 SO 2) 2 N and Li (FSO 2) 2 N etc. are mentioned. The electrolyte containing at least one of these supporting salts has the effect of suppressing the amount of HF generated in the battery, and also increases the viscosity of the entire fluorine-based electrolyte, thereby suppressing side reactions with the resin current collector. There is an effect to. These may be one type or two or more types. That is, preferably two or more F-type supporting salts may be contained.
これらの含有量(濃度)にも特に制限はないが、フッ素系電解質に含まれる支持塩の全体の濃度を1.0M/Lとした際、これらの少なくとも1種が、好ましくは0.01〜0.5M/L(1〜50mol%)含まれる。具体的に説明すると、実施例1において、フッ素系電解質に含まれる支持塩の濃度が、1.0M/Lであるが、LiPF6が0.9M/L(90mol%)含まれ、LiBF4が0.1M/L(10mol%)含まれている。このようなフッ素系の支持塩が2種以上含まれることで(つまり、好ましい濃度を上記の範囲とすることで)電池内でのHF発生量を抑制する効果があり、フッ素系電解質全体としての粘度も上昇するため、樹脂集電体との副反応を抑制する効果がある。 These contents (concentrations) are not particularly limited, but when the total concentration of the supporting salt contained in the fluorine-based electrolyte is 1.0 M / L, at least one of these is preferably 0.01 to 0.5M / L (1-50 mol%) is contained. Specifically, in Example 1, the concentration of the supporting salt contained in the fluorine-based electrolyte is 1.0 M / L, but LiPF 6 is contained at 0.9 M / L (90 mol%), and LiBF 4 is contained. 0.1 M / L (10 mol%) is contained. By including two or more kinds of such fluorinated supporting salts (that is, by setting the preferable concentration within the above range), there is an effect of suppressing the amount of HF generated in the battery, and the fluorinated electrolyte as a whole Since the viscosity also increases, there is an effect of suppressing side reactions with the resin current collector.
双極型二次電池は、所定のフッ素系電解質を含み、かつ、かかる電解質の粘度が所定の範囲であるリチウム二次電池用電解質と、導電性を有する樹脂層を含む集電体と、を含む。 The bipolar secondary battery includes a predetermined fluorine-based electrolyte, and an electrolyte for a lithium secondary battery in which the viscosity of the electrolyte is in a predetermined range, and a current collector including a conductive resin layer. .
双極型二次電池は、所望のリチウム二次電池用電解質が含まれているため、集電体と電解質との界面の濡れ性(親和性)が低下する。このため、発生するHFと集電体との副反応を抑制、つまり、集電体表面の酸化反応を抑制できる。したがって、上記電解質を用いてなるリチウム二次電池は、耐久性を向上できる。 Since the bipolar secondary battery contains a desired electrolyte for a lithium secondary battery, the wettability (affinity) at the interface between the current collector and the electrolyte is lowered. For this reason, the side reaction of the generated HF and the current collector can be suppressed, that is, the oxidation reaction on the current collector surface can be suppressed. Therefore, the durability of the lithium secondary battery using the electrolyte can be improved.
補足すると、双極型二次電池におけるリチウム二次電池用電解質は、フッ素系溶媒を含む電解質を含むので、集電体と電解質との界面の濡れ性(親和性)が低下する。樹脂集電体とフッ素系電解質との濡れ性が低下すると、樹脂集電体近傍での副反応が抑制される。これらのことによって、双極型二次電池は、高い充放電容量が得られる。また双極型二次電池は、優れた高温保存特性が得られる。 Supplementally, since the electrolyte for a lithium secondary battery in a bipolar secondary battery includes an electrolyte containing a fluorine-based solvent, the wettability (affinity) at the interface between the current collector and the electrolyte is lowered. When the wettability between the resin current collector and the fluorine-based electrolyte decreases, side reactions in the vicinity of the resin current collector are suppressed. As a result, the bipolar secondary battery can obtain a high charge / discharge capacity. Bipolar secondary batteries can provide excellent high-temperature storage characteristics.
また、上記支持塩の少なくとも1種を含む電解質は、電池内でのHF発生量を抑制する効果があり、また、フッ素系電解質全体としての粘度も上昇するため、樹脂集電体との副反応を抑制する効果がある。 Further, the electrolyte containing at least one of the above supporting salts has an effect of suppressing the amount of HF generated in the battery, and the viscosity of the entire fluorine-based electrolyte is also increased, so that a side reaction with the resin current collector There is an effect to suppress.
上記で説明した双極型リチウムイオン電池は、電解質の構成に特徴を有する。以下、その他の主要な構成部材について説明する。 The bipolar lithium ion battery described above is characterized by the structure of the electrolyte. Hereinafter, other main components will be described.
<樹脂集電体>
樹脂集電体は導電性を有する樹脂層を含む。好適には、樹脂集電体は、導電性を有する樹脂層からなる。樹脂層は、導電性を有し、必須に樹脂を含み、集電体の役割を果たす。樹脂層が導電性を有するには、具体的な形態として、
1)樹脂を構成する高分子材料が導電性高分子である形態、
2)樹脂層が樹脂(ポリマー)および導電剤(導電性フィラー)を含む形態、
が挙げられる。
<Resin current collector>
The resin current collector includes a conductive resin layer. Preferably, the resin current collector is composed of a resin layer having conductivity. A resin layer has electroconductivity, contains resin essentially, and plays the role of a collector. In order for the resin layer to have conductivity, as a specific form,
1) A form in which the polymer material constituting the resin is a conductive polymer,
2) A form in which the resin layer contains a resin (polymer) and a conductive agent (conductive filler),
Is mentioned.
上記1)において、導電性高分子は、導電性を有し、電荷移動媒体として用いられるイオンに関して伝導性を有さない材料から選択される。これらの導電性高分子は、共役したポリエン系がエネルギー帯を形成し伝導性を示すと考えられている。代表的な例としては電解コンデンサなどで実用化が進んでいるポリエン系導電性高分子を用いることができる。具体的には、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、ポリオキサジアゾール、またはこれらの混合物などが好ましい。電子伝導性および電池内で安定に使用できるという観点から、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、がより好ましい。 In the above 1), the conductive polymer is selected from materials that are conductive and have no conductivity with respect to ions used as a charge transfer medium. These conductive polymers are considered to be conductive because the conjugated polyene system forms an energy band. As a typical example, a polyene-based conductive polymer that has been put into practical use in an electrolytic capacitor or the like can be used. Specifically, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylene vinylene, polyacrylonitrile, polyoxadiazole, or a mixture thereof is preferable. Polyaniline, polypyrrole, polythiophene, and polyacetylene are more preferable from the viewpoints of electron conductivity and stable use in the battery.
上記2)の形態に用いられる導電剤は、導電性を有する材料から選択される。好ましくは、導電性を有する樹脂層内のイオン透過を抑制する観点から、電荷移動媒体として用いられるイオンに関して伝導性を有さない材料を用いるのが望ましい。具体的には、アルミニウム材、ステンレス(SUS)材、グラファイトやカーボンブラック(ケッチェンブラック)などのカーボン材、銀材、金材、銅材、チタン材などが挙げられる。中でも、カーボンブラック(ケッチェンブラック)が好ましい。これらの導電剤は1種単独で用いられてもよいし、2種以上併用してもよい。また、銀材、金材、アルミニウム材、ステンレス材、カーボン材などを2種以上用いた合金材を用いてもよい。 The conductive agent used in the above form 2) is selected from conductive materials. Preferably, from the viewpoint of suppressing ion permeation in the resin layer having conductivity, it is desirable to use a material that does not have conductivity with respect to ions used as the charge transfer medium. Specific examples include aluminum materials, stainless steel (SUS) materials, carbon materials such as graphite and carbon black (Ketjen black), silver materials, gold materials, copper materials, and titanium materials. Among these, carbon black (Ketjen black) is preferable. These conductive agents may be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may use the alloy material which used 2 or more types of silver materials, gold | metal | money materials, aluminum materials, stainless steel materials, carbon materials, etc.
上記2)の形態に用いられる樹脂は、好ましくは、ポリエチレン(PE)、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(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)、またはこれらの混合物が挙げられる。中でも、ポリプロピレン(PP)が好ましい。これらの材料は電位窓が非常に広く正極電位、負極電位のいずれに対しても安定である。また軽量であるため、電池の高出力密度化が可能となる。 The resin used in the form 2) is preferably polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), polyimide (PI), polyamide (PA), polytetrafluoro. Ethylene (PTFE), styrene butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVdF), or a mixture thereof Is mentioned. Among these, polypropylene (PP) is preferable. These materials have a very wide potential window and are stable to both positive and negative electrode potentials. In addition, since it is lightweight, it is possible to increase the output density of the battery.
樹脂層における、導電剤の比率は、特に限定されない。しかしながら、好ましくは、高分子材料(例えば、ポリプロピレン)および導電剤(例えば、ケッチェンブラック)の合計に対して、好ましくは1〜30質量%、より好ましくは1〜15質量、さらに好ましくは10質量%程度の導電剤が存在する。十分な量の導電剤を存在させることにより、樹脂層における導電性を十分に確保できる。 The ratio of the conductive agent in the resin layer is not particularly limited. However, preferably, it is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 1 to 15% by mass, and even more preferably 10% by mass based on the total of the polymer material (eg polypropylene) and the conductive agent (eg ketjen black). % Conductive agent is present. By allowing a sufficient amount of the conductive agent to be present, sufficient conductivity in the resin layer can be secured.
導電剤の形状(形態)は、粒子形態に限られず、カーボンナノチューブなど、いわゆるフィラー系導電性樹脂組成物として実用化されている粒子形態以外の形態であってもよい。 The shape (form) of the conductive agent is not limited to the particle form, and may be a form other than the particle form put into practical use as a so-called filler-based conductive resin composition such as a carbon nanotube.
導電剤の平均粒子径は、特に限定されるものではないが、0.01〜10μm程度であることが望ましい。なお、本明細書中において、「粒子径」とは、導電剤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。後述する活物質粒子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。 Although the average particle diameter of a electrically conductive agent is not specifically limited, It is desirable that it is about 0.01-10 micrometers. In the present specification, the “particle diameter” means the maximum distance L among the distances between any two points on the contour line of the conductive agent. 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. Particle diameters and average particle diameters of active material particles to be described later can be defined similarly.
樹脂層は、従来公知の手法により製造できる。例えば、スプレー法またはコーティング法を用いることにより製造可能である。具体的には、高分子材料を含むスラリーを調製し、これを塗布し硬化させる手法が挙げられる。前記スラリーに含まれる他の成分としては、導電剤が挙げられる。また、その他の手法としては、押出混練機にて高分子材料と、導電剤とを加熱混合し、所望の大きさ(例えば、1〜3mm程度)のペレットを作製し、このペレットを押し出し形成することによって作製することもできる。 The resin layer can be manufactured by a conventionally known method. For example, it can be manufactured by using a spray method or a coating method. Specifically, there is a technique in which a slurry containing a polymer material is prepared, applied and cured. A conductive agent is mentioned as another component contained in the said slurry. As another method, a polymer material and a conductive agent are heated and mixed in an extrusion kneader to produce pellets of a desired size (for example, about 1 to 3 mm), and the pellets are extruded and formed. Can also be produced.
樹脂集電体の厚さは、特に限定されるものではないが、電池の出力密度を高める上では、薄いほど好ましい。双極型二次電池においては、正極および負極の間に存在する樹脂集電体は、積層方向に水平な方向の電気抵抗が高くてもよいため、樹脂集電体の厚さを薄くすることが可能である。具体的には、樹脂集電体の厚さは、0.1〜150μmであることが好ましく、10〜100μmであることがより好ましく、より好ましくは10〜50μmである。 The thickness of the resin current collector is not particularly limited, but it is preferably as thin as possible to increase the output density of the battery. In a bipolar secondary battery, the resin current collector that exists between the positive electrode and the negative electrode may have a high electrical resistance in the direction parallel to the stacking direction, so the thickness of the resin current collector can be reduced. Is possible. Specifically, the thickness of the resin current collector is preferably 0.1 to 150 μm, more preferably 10 to 100 μm, and more preferably 10 to 50 μm.
また樹脂集電体の形状にも特に制限はないが、シート状であることが好ましい。 The shape of the resin current collector is not particularly limited, but is preferably a sheet.
双極型二次電池は、特定のリチウム二次電池用電解質が含まれているため、樹脂集電体と、電解質との界面の濡れ性(親和性)が低下する。このため、発生するHFと集電体との副反応を抑制、つまり、集電体表面の酸化反応を抑制できる。ひいては、耐久性が向上した双極型二次電池を提供することができる。 Since the bipolar secondary battery includes a specific electrolyte for a lithium secondary battery, the wettability (affinity) at the interface between the resin current collector and the electrolyte is lowered. For this reason, the side reaction of the generated HF and the current collector can be suppressed, that is, the oxidation reaction on the current collector surface can be suppressed. As a result, a bipolar secondary battery with improved durability can be provided.
補足すると、電解質の粘度が所定の範囲であるため、樹脂集電体とフッ素系電解質との濡れ性が低下され、樹脂集電体近傍での副反応が抑制される。そのことによって、双極型二次電池は、高い充放電容量が得られる。 Supplementally, since the viscosity of the electrolyte is within a predetermined range, the wettability between the resin current collector and the fluorine-based electrolyte is reduced, and side reactions in the vicinity of the resin current collector are suppressed. As a result, the bipolar secondary battery has a high charge / discharge capacity.
<活物質層>
[正極(正極活物質層)および負極(負極活物質層)]
活物質層13または15は活物質を含み、必要に応じてその他の添加剤(例えば、バインダ、導電助剤)をさらに含む。
<Active material layer>
[Positive electrode (positive electrode active material layer) and negative electrode (negative electrode active material layer)]
The
(正極活物質層)
正極活物質層13は、正極活物質を含む。前記正極活物質には、リチウムと遷移金属と複合酸化物が含まれることが好ましい。正極活物質としては、例えば、LiMn2O4、LiCoO2、LiNiO2、Li(Ni−Co−Mn)O2およびこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの等のリチウム−遷移金属複合酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、リチウム−遷移金属硫酸化合物などが挙げられる。場合によっては、2種以上の正極活物質が併用されてもよい。好ましくは、容量、出力特性の観点から、リチウム−遷移金属複合酸化物が、正極活物質として用いられる。具体的には、LiMn2O4が特に好ましい。なお、上記以外の正極活物質が用いられてもよいことは勿論である。
(Positive electrode active material layer)
The positive electrode
(負極活物質層)
負極活物質層15は、負極活物質を含む。負極活物質は、金属リチウム、リチウム含有合金、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な炭素材料もしくはチタン酸リチウムの少なくとも1種を含むと好ましい。負極活物質としては、例えば、グラファイト、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料、リチウム−遷移金属複合酸化物(例えば、Li4Ti5O12)、金属材料、リチウム合金系負極材料などが挙げられる。具体的には、ハードカーボンが特に好ましい。場合によっては、2種以上の負極活物質が併用されてもよい。好ましくは、容量、出力特性の観点から、炭素材料またはリチウム−遷移金属複合酸化物が、負極活物質として用いられる。なお、上記以外の負極活物質が用いられてもよいことは勿論である。
(Negative electrode active material layer)
The negative electrode
各活物質層13、15に含まれるそれぞれの活物質の平均粒子径は特に制限されないが、高出力化の観点からは、好ましくは1〜25μmである。特に好ましく、正極活物質は20μm程度であり、負極活物質は15μm程度である。
The average particle diameter of each active material contained in each
(バインダ)
正極活物質層13および負極活物質層15は、バインダを含むことが好ましい。
(Binder)
The positive electrode
各活物質層に用いられるバインダとしては、特に限定されないが、例えば、以下の材料が挙げられる。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(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、セルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体およびその水素添加物などの熱可塑性高分子、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−HFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−HFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−PFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFMVE−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−CTFE系フッ素ゴム)等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴム、エポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、スチレン・ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドであることがより好ましい。具体的には、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)が特に好ましい。これらの好適なバインダは、耐熱性に優れ、さらに電位窓が非常に広く正極電位、負極電位双方に安定であり活物質層に使用が可能となる。これらのバインダは、1種単独で用いてもよいし、2種併用してもよい。 Although it does not specifically limit as a binder used for each active material layer, For example, the following materials are mentioned. Polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC), ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride, styrene-butadiene rubber (SBR) ), Isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, ethylene / propylene / diene copolymer, styrene / butadiene / styrene block copolymer and hydrogenated product thereof, styrene / isoprene / styrene block copolymer and hydrogenated product thereof Thermoplastic polymers such as products, polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FE) ), Tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene / tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene / chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE) , Fluororesin such as polyvinyl fluoride (PVF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-based fluororubber (VDF-HFP-based fluororubber), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber (VDF-HFP-) TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene fluorine rubber (VDF-PFP fluorine rubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-tetrafluoroethylene Fluoro rubber (VDF-PFP-TFE fluoro rubber), vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene fluoro rubber (VDF-PFMVE-TFE fluoro rubber), vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene fluoro rubber Examples thereof include vinylidene fluoride-based fluororubber such as (VDF-CTFE-based fluororubber), an epoxy resin, and the like. Among these, polyvinylidene fluoride, polyimide, styrene / butadiene rubber, carboxymethyl cellulose, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile, and polyamide are more preferable. Specifically, polyvinylidene fluoride (PVdF) is particularly preferable. These suitable binders are excellent in heat resistance, have a very wide potential window, are stable at both the positive electrode potential and the negative electrode potential, and can be used for the active material layer. These binders may be used alone or in combination of two.
各活物質層中に含まれるバインダ量は、各活物質を結着することができる量であれば特に限定されるものではないが、好ましくは活物質層に対して、0.5〜15質量%であり、より好ましくは1〜10質量%である。 The amount of the binder contained in each active material layer is not particularly limited as long as it is an amount capable of binding each active material, but preferably 0.5 to 15 mass with respect to the active material layer. %, More preferably 1 to 10% by mass.
(添加剤(導電助剤等))
活物質層に含まれうるその他の添加剤としては、例えば、導電助剤、イオン伝導性ポリマー等が挙げられるがこれらに制限されず、従来公知の知見が適宜参照され適用されうる。
(Additives (conducting aids, etc.))
Examples of other additives that can be included in the active material layer include, but are not limited to, conductive assistants and ion conductive polymers, and conventionally known knowledge can be referred to and applied as appropriate.
導電助剤とは、正極活物質層または負極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等のカーボンブラック、グラファイト、気相成長炭素繊維などの炭素材料が挙げられる。中でも、アセチレンブラックが好ましい。活物質層が導電助剤を含むと、活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上に寄与しうる。 The conductive assistant refers to an additive that is blended in order to improve the conductivity of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer. Examples of the conductive assistant include carbon materials such as carbon black such as acetylene black, graphite, and vapor grown carbon fiber. Of these, acetylene black is preferable. When the active material layer contains a conductive additive, an electronic network inside the active material layer is effectively formed, which can contribute to improvement of the output characteristics of the battery.
イオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)系およびポリプロピレンオキシド(PPO)系のポリマーが挙げられる。 Examples of the ion conductive polymer include polyethylene oxide (PEO) -based and polypropylene oxide (PPO) -based polymers.
正極活物質層および負極活物質層中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。例えば、導電助剤は、好ましくは活物質層に対して、0.5〜15質量%であり、より好ましくは1〜10質量%である。 The compounding ratio of the components contained in the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is not particularly limited. The blending ratio can be adjusted by appropriately referring to known knowledge about lithium secondary batteries. For example, the conductive auxiliary is preferably 0.5 to 15% by mass, more preferably 1 to 10% by mass with respect to the active material layer.
各活物質層の厚さについても特に制限はなく、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、各活物質層の厚さは、2〜100μm程度であり、より好ましくは、2〜50μm程度であり、正極活物質層の厚さは25μm程度であり、負極活物質層の厚さは20μm程度である。 The thickness of each active material layer is not particularly limited, and conventionally known knowledge about the battery can be appropriately referred to. For example, the thickness of each active material layer is about 2 to 100 μm, more preferably about 2 to 50 μm, and the thickness of the positive electrode active material layer is about 25 μm. The thickness is about 20 μm.
活物質層の作製の方法も特に制限はなく、従来公知の知見が適宜参照され、あるいは組み合わせて、適用することができる。例えば、固形分として、活物質、バインダ、導電助剤などを混ぜ合わせ、粘度調整溶媒(例えば、NMP)を適量添加して、スラリーを作製する。それを樹脂集電体に塗布し、必要に応じ加圧、加熱、乾燥を行うことによって、作製することができる。 The method for producing the active material layer is also not particularly limited, and conventionally known knowledge can be referred to as appropriate or applied in combination. For example, as a solid content, an active material, a binder, a conductive auxiliary agent, and the like are mixed, and an appropriate amount of a viscosity adjusting solvent (for example, NMP) is added to prepare a slurry. It can be produced by applying it to a resin current collector and applying pressure, heating, and drying as necessary.
本実施形態において、かような正極活物質、負極活物質が用いられることで、双極型二次電池としてのエネルギー密度の向上効果がある。 In this embodiment, by using such a positive electrode active material and a negative electrode active material, there is an effect of improving energy density as a bipolar secondary battery.
<最外層集電体>
最外層集電体の材質としては、例えば、金属や導電性高分子が採用されうる。電気の取り出しやすさの観点からは、好適には金属材料が用いられる。具体的には、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、銅などの金属材料が挙げられる。これらのほか、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく用いられうる。また、金属表面にアルミニウムが被覆されてなる箔であってもよい。なかでも、電子伝導性、電池作動電位という観点からは、アルミニウム、銅が好ましい。
<Outermost layer current collector>
As the material of the outermost layer current collector, for example, a metal or a conductive polymer can be adopted. From the viewpoint of ease of taking out electricity, a metal material is preferably used. Specifically, metal materials, such as aluminum, nickel, iron, stainless steel, titanium, copper, are mentioned, for example. In addition to these, a clad material of nickel and aluminum, a clad material of copper and aluminum, or a plating material of a combination of these metals can be preferably used. Moreover, the foil by which aluminum is coat | covered on the metal surface may be sufficient. Of these, aluminum and copper are preferable from the viewpoints of electron conductivity and battery operating potential.
<タブおよびリード>
電池外部に電流を取り出す目的で、タブを用いてもよい。タブは最外層集電体や集電板に電気的に接続され、電池外装材であるラミネートシートの外部に取り出される。
<Tab and lead>
A tab may be used for the purpose of taking out the current outside the battery. The tab is electrically connected to the outermost layer current collector or current collector plate, and is taken out of the laminate sheet which is a battery exterior material.
タブを構成する材料は、特に制限されず、リチウム二次電池用のタブとして従来用いられている公知の高導電性材料が用いられうる。タブの構成材料としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金等の金属材料が好ましく、より好ましくは軽量、耐食性、高導電性の観点からアルミニウム、銅などが好ましい。なお、正極タブと負極タブとでは、同一の材質が用いられてもよいし、異なる材質が用いられてもよい。 The material which comprises a tab is not restrict | limited in particular, The well-known highly electroconductive material conventionally used as a tab for lithium secondary batteries can be used. As a constituent material of the tab, for example, metal materials such as aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof are preferable, and aluminum, copper, and the like are more preferable from the viewpoint of light weight, corrosion resistance, and high conductivity. Is preferred. Note that the same material may be used for the positive electrode tab and the negative electrode tab, or different materials may be used.
正極端子リードおよび負極端子リードに関しても、必要に応じて使用する。正極端子リードおよび負極端子リードの材料は、公知のリチウム二次電池で用いられる端子リードを用いることができる。なお、電池外装材29から取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品(例えば、自動車部品、特に電子機器等)に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆するのが好ましい。
The positive terminal lead and the negative terminal lead are also used as necessary. As the material of the positive terminal lead and the negative terminal lead, a terminal lead used in a known lithium secondary battery can be used. It should be noted that the part taken out from the battery
<電池外装材>
電池外装材29としては、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(電池要素)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、PP、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる3層構造のラミネートフィルム等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。高出力化や冷却性能に優れ、EV、HEV用の大型機器用電池に好適に利用することができるという観点から、ラミネートフィルムが望ましい。
<Battery exterior material>
As the
<絶縁部>
絶縁部31は、電解質層17からの電解質の漏れによる液絡を防止する。また、絶縁部31は、電池内で隣り合う樹脂集電体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。
<Insulation part>
The insulating
絶縁部31を構成する材料としては、絶縁性、密封性、耐熱性などを有するものであればよい。例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂、ゴムなどが用いられうる。なかでも、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ(製膜性)、経済性などの観点から、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂が、絶縁部31の構成材料として好ましく用いられる。
Any material may be used for the insulating
なお、上記の双極型二次電池は、従来公知の製造方法により製造することができる。 In addition, said bipolar secondary battery can be manufactured by a conventionally well-known manufacturing method.
<双極型二次電池の外観構成>
図2は、双極型二次電池の代表的な実施形態である積層型の扁平な双極型のリチウム二次電池の外観を表した斜視図である。
<Appearance structure of bipolar secondary battery>
FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of a stacked flat bipolar lithium secondary battery, which is a typical embodiment of a bipolar secondary battery.
図2に示すように、積層型の扁平な双極型二次電池50では、長方形状の扁平な形状を有しており、その両側部からは電力を取り出すための正極タブ58、負極タブ59が引き出されている。発電要素(電池要素)57は、双極型二次電池50の電池外装材52によって包まれ、その周囲は熱融着されており、発電要素(電池要素)57は、正極タブ58および負極タブ59を外部に引き出した状態で密封されている。ここで、発電要素(電池要素)57は、先に説明した図1に示す双極型二次電池10の発電要素(電池要素)21に相当するものであり、正極(正極活物質層)13、電解質層17および負極(負極活物質層)15で構成される単電池層(単セル)19が複数積層されたものである。
As shown in FIG. 2, the laminated flat bipolar
なお、上記リチウムイオン電池は、積層型の扁平な形状のものに制限されるものではなく、巻回型のリチウムイオン電池では、円筒型形状のものであってもよいし、こうした円筒型形状のものを変形させて、長方形状の扁平な形状にしたようなものであってもよいなど、特に制限されるものではない。上記円筒型の形状のものでは、その外装材に、ラミネートフィルムを用いてもよいし、従来の円筒缶(金属缶)を用いてもよいなど、特に制限されるものではない。好ましくは、発電要素(電池要素)がアルミニウムラミネートフィルムで外装される。当該形態により、軽量化が達成されうる。 The lithium ion battery is not limited to a laminated flat shape, and a wound lithium ion battery may have a cylindrical shape, or such a cylindrical shape. There is no particular limitation such that the object may be deformed into a rectangular flat shape. In the said cylindrical shape thing, a laminate film may be used for the exterior material, and the conventional cylindrical can (metal can) may be used, for example, It does not restrict | limit. Preferably, the power generation element (battery element) is covered with an aluminum laminate film. With this configuration, weight reduction can be achieved.
また、図2に示すタブ58、59の取り出しに関しても、特に制限されるものではなく、正極タブ58と負極タブ59とを同じ辺から引き出すようにしてもよいし、正極タブ58と負極タブ59をそれぞれ複数に分けて、各辺から取り出しようにしてもよいなど、図2に示すものに制限されるものではない。また、巻回型のリチウムイオン電池では、タブに変えて、例えば、円筒缶(金属缶)を利用して端子を形成すればよい。
The
上記リチウムイオン電池は、上記の効果の他、電気自動車やハイブリッド電気自動車や燃料電池車やハイブリッド燃料電池自動車などの大容量電源として、高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好適に利用することができる。 In addition to the above effects, the lithium ion battery is a vehicle driving power source that requires high volume energy density and high volume output density as a large capacity power source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, fuel cell vehicles, and hybrid fuel cell vehicles. And can be suitably used for an auxiliary power source.
以下の実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、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。 This will be described in more detail using the following examples and comparative examples. However, the technical scope is not limited only to the following examples.
<実施例1>
1.樹脂集電体の作製
押出混練機にてポリプロピレン(90質量%)と、導電剤としてケッチェンブラック(10質量%)(ライオン EC600JD)とを加熱混合し、約2mmのペレットを作製した。該ペレットを過熱し押し出し形成することにより厚み30μmの樹脂集電体を作製した。
<Example 1>
1. Production of Resin Current Collector Polypropylene (90% by mass) and ketjen black (10% by mass) (Lion EC600JD) as a conductive agent were heated and mixed in an extrusion kneader to produce about 2 mm pellets. The pellet was heated and extruded to form a resin current collector with a thickness of 30 μm.
2.正極層の形成工程
正極活物質として、LiMn2O4(平均粒子径:20μm)85質量%、導電助剤としてアセチレンブラック 5質量%およびバインダとしてPVdF 10質量%からなる固形分を用意した。この固形分に対し、スラリー粘度調整溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を適量添加して、正極スラリーを作製した。
2. Step of forming positive electrode layer As a positive electrode active material, a solid content of 85% by mass of LiMn 2 O 4 (average particle diameter: 20 μm), 5% by mass of acetylene black as a conductive additive and 10% by mass of PVdF as a binder was prepared. An appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), which is a slurry viscosity adjusting solvent, was added to the solid content to prepare a positive electrode slurry.
上記正極スラリーを、上記1.で作製された樹脂集電体の片側に塗布し乾燥させて正極層を形成した。この正極層の厚みが片面で25μmになるようにプレスを行った。 The positive electrode slurry is mixed with the 1. The positive electrode layer was formed by applying and drying on one side of the resin current collector prepared in (1). Pressing was performed so that the thickness of the positive electrode layer was 25 μm on one side.
3.負極層の形成および双極型電極の完成工程
負極活物質として、ハードカーボン(平均粒子径:15μm)85質量%、導電助剤としてアセチレンブラック 5質量%およびバインダとしてPVdF 10質量%からなる固形分に対し、スラリー粘度調整溶媒であるNMPを適量添加して、負極スラリーを作製した。
3. Formation of negative electrode layer and completion process of bipolar electrode As a negative electrode active material, a solid content consisting of 85% by mass of hard carbon (average particle size: 15 μm), 5% by mass of acetylene black as a conductive additive and 10% by mass of PVdF as a binder On the other hand, an appropriate amount of NMP, which is a slurry viscosity adjusting solvent, was added to prepare a negative electrode slurry.
上記負極スラリーを、片面に正極層が形成された上記樹脂集電体の、正極層が形成されていない面に塗布し乾燥させて負極層を形成した。負極層の厚みは片面で30μmになるようにプレスを行った。これにより樹脂集電体の片面に正極層、もう一方の片面に負極層が形成された双極型電極を形成した。この双極型電極に加熱ロールプレスを加え、電極が膜を突き破らない程度に加熱プレスを行った。 The negative electrode slurry was applied to the surface of the resin current collector on which one side of the positive electrode layer was formed, on which the positive electrode layer was not formed, and dried to form a negative electrode layer. Pressing was performed so that the thickness of the negative electrode layer was 30 μm on one side. This formed a bipolar electrode in which a positive electrode layer was formed on one side of the resin current collector and a negative electrode layer was formed on the other side. A heating roll press was applied to the bipolar electrode, and the heating press was performed to such an extent that the electrode did not break through the film.
得られた双極型電極を140mm×90mmに切断し、電極の周辺部10mmはあらかじめ電極層(正極層、負極層ともに)を塗布していない部分のあるもの(一辺はガス抜きを行うために20mmの余裕代を設けている)を作製した。これにより、120mm×60mmの電極部と、周辺部3辺に10mmのシールしろ、1辺に20mmのシールしろができた双極型電極を作製した。
The obtained bipolar electrode was cut into 140 mm × 90 mm, and the peripheral portion of the
次に、双極型電極の正極周辺部の電極未塗布部分にシール用シート(PP)を設置した。次にセパレータ(PP製の多孔質フィルム 厚さ25μm)を正極側の樹脂集電体すべてを覆うように設置した。その後、電極未塗布部分(前記シール用シートを設置した部分と同じ部分)にシール用シートを設置した。 Next, a sealing sheet (PP) was placed on the electrode-uncoated portion around the positive electrode of the bipolar electrode. Next, a separator (PP-made porous film having a thickness of 25 μm) was installed so as to cover all of the resin current collector on the positive electrode side. Then, the sheet | seat for sealing was installed in the electrode non-application part (the same part as the part which installed the said sheet | seat for sealing).
4.フッ素系電解質の作製
次に、以下の材料を所定の比で混合して、粘度が4.4cPとなるようにフッ素系電解質を作製した。つまり、エチレンカーボネート(EC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、を40:60(体積比)で混合して、溶媒を調製した。この溶媒に、支持塩として、LiPF6を0.9mol/Lの濃度に、およびLiBF4を0.1mol/Lの濃度に、なるように、それぞれを添加して、実施例1のフッ素系電解質を作製した。このようにして得られたフッ素系電解質の濃度を、下記方法によって測定したところ、4.4cPであることを確認した。
4). Preparation of Fluorine Electrolyte Next, the following materials were mixed at a predetermined ratio to prepare a fluorine electrolyte so that the viscosity was 4.4 cP. That is, ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed at 40:60 (volume ratio) to prepare a solvent. To this solvent, as a supporting salt, LiPF 6 was added at a concentration of 0.9 mol / L, and LiBF 4 was added at a concentration of 0.1 mol / L, respectively. Was made. The concentration of the fluorine-based electrolyte thus obtained was measured by the following method and confirmed to be 4.4 cP.
なお、粘度は、温度20℃において、コーン/プレート型 回転式粘度測定機を用いた。(BROOKFIFLD LVDV−II+Pro CP社製 ローターの番号 CP40)によって計測した。 The viscosity was a cone / plate type rotary viscometer at a temperature of 20 ° C. (BROOKFIFLD LVDV-II + Pro CP, rotor number CP40).
5.積層工程
このような双極型電極を3層積層したのちにシール材を上下からプレス(熱と圧力)をかけ融着し、各層をシールして、3辺をシールし、シール部を形成した。
5. Lamination process After laminating three layers of such bipolar electrodes, the sealing material was pressed and heated from above and below (heat and pressure), each layer was sealed, three sides were sealed, and a seal portion was formed.
1辺よりフッ素系電解質を注液し、真空シールをした。 Fluorine electrolyte was injected from one side and vacuum sealed.
得られた電池要素の投影面全体を覆うことのできる130mm×80mmの100μm厚さのAl板(電極集電板)の一部が、電池要素の投影面外部まで伸びている部分(電極タブ:幅20mm)がある電極集電板(強電端子)を作製した。この端子で双極型二次電池要素を挟み込みこれらを覆うように、電池外装材としてアルミニウムを含むラミネートフィルムで真空密封し、双極型二次電池要素全体を大気圧で両面を押すことにより加圧され強電端子−電池要素間の接触が高められた双極型二次電池が完成した。 A part (electrode tab: electrode tab: part of a 130 μm × 80 mm 100 μm thick Al plate (electrode current collector plate) that can cover the entire projection surface of the obtained battery element. An electrode current collector (high voltage terminal) having a width of 20 mm was produced. A bipolar secondary battery element is sandwiched between these terminals and covered with a laminate film containing aluminum as a battery exterior material so as to cover them, and the entire bipolar secondary battery element is pressurized by pressing both sides at atmospheric pressure. A bipolar secondary battery with improved contact between the high voltage terminal and the battery element was completed.
6.高温保存試験
25℃においてSOC100%まで充電された電池を45℃の恒温槽に保管し7日後の電圧降下量をもとめた。
6). High temperature storage test A battery charged to SOC 100% at 25 ° C was stored in a 45 ° C constant temperature bath, and the voltage drop after 7 days was determined.
<実施例2〜15>
フッ素系電解質を表1に記載の組成、粘度にした以外は、実施例1と同様に双極型二次電池を作製し、高温保存試験を行った。
<Examples 2 to 15>
A bipolar secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the fluorine-based electrolyte had the composition and viscosity shown in Table 1, and a high-temperature storage test was performed.
<比較例1〜3>
フッ素系電解質を表1に記載の組成、粘度にした以外は、実施例1と同様に双極型二次電池を作製し、高温保存試験を行った。
<Comparative Examples 1-3>
A bipolar secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the fluorine-based electrolyte had the composition and viscosity shown in Table 1, and a high-temperature storage test was performed.
11 樹脂集電体、
10、50 双極型二次電池、
11a 正極側の最外層集電体、
11b 負極側の最外層集電体、
13 正極活物質層(正極層)、
15 負極活物質層(負極層)、
17 電解質層、
19 単電池層、
21、57 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、電池外装材
31 シール部、
58 正極タブ、
59 負極タブ。
11 Resin current collector,
10, 50 Bipolar secondary battery,
11a The outermost layer current collector on the positive electrode side,
11b The outermost layer current collector on the negative electrode side,
13 positive electrode active material layer (positive electrode layer),
15 negative electrode active material layer (negative electrode layer),
17 electrolyte layer,
19 cell layer,
21, 57 power generation element,
23 Bipolar electrode,
25 positive current collector,
27 negative current collector,
29 Laminate film,
58 positive electrode tab,
59 Negative electrode tab.
Claims (5)
で示される化合物を少なくとも1種含み、
前記フッ素系溶媒を含む電解質に含まれる溶媒の量を100体積%とした際、前記化学式1で示される化合物が1〜50体積%含まれる、請求項1に記載のリチウム二次電池用電解質。 The electrolyte containing the fluorinated solvent has the following chemical formula 1:
Containing at least one compound represented by
2. The electrolyte for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein when the amount of the solvent contained in the electrolyte containing the fluorinated solvent is 100% by volume, 1 to 50% by volume of the compound represented by Chemical Formula 1 is contained.
導電性を有する樹脂層を含む集電体と、
を含む、双極型二次電池。 The electrolyte for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 4,
A current collector comprising a conductive resin layer;
A bipolar secondary battery.
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---|---|
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013084562A (en) * | 2011-09-30 | 2013-05-09 | Nippon Shokubai Co Ltd | Electrolyte and manufacturing method thereof, and electric storage device using the same |
CN104577197A (en) * | 2013-10-29 | 2015-04-29 | 松下电器产业株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
WO2017068907A1 (en) * | 2015-10-23 | 2017-04-27 | 日産自動車株式会社 | Electrode and manufacturing method therefor |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63266774A (en) * | 1987-04-24 | 1988-11-02 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | Flat type organic electrolyte battery |
JP2000195550A (en) * | 1998-12-28 | 2000-07-14 | Toshiba Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2000348776A (en) * | 1999-03-30 | 2000-12-15 | Toshiba Corp | Secondary battery |
JP2001043899A (en) * | 1999-07-29 | 2001-02-16 | Toshiba Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2001217005A (en) * | 1999-11-25 | 2001-08-10 | Bridgestone Corp | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
JP2004235141A (en) * | 2003-01-09 | 2004-08-19 | Samsung Sdi Co Ltd | Nonaqueous electrolyte and lithium secondary battery |
JP2006190649A (en) * | 2004-12-07 | 2006-07-20 | Nissan Motor Co Ltd | Biploar battery and its manufacturing method |
JP2007258067A (en) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Gs Yuasa Corporation:Kk | Nonaqueous electrolyte battery |
JP2008097940A (en) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Nissan Motor Co Ltd | Bipolar type secondary battery |
JP2008140633A (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Nissan Motor Co Ltd | Module structure of bipolar secondary battery |
JP2009129797A (en) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Gs Yuasa Corporation:Kk | Nonaqueous electrolyte battery |
-
2009
- 2009-09-16 JP JP2009214956A patent/JP5678423B2/en active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63266774A (en) * | 1987-04-24 | 1988-11-02 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | Flat type organic electrolyte battery |
JP2000195550A (en) * | 1998-12-28 | 2000-07-14 | Toshiba Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2000348776A (en) * | 1999-03-30 | 2000-12-15 | Toshiba Corp | Secondary battery |
JP2001043899A (en) * | 1999-07-29 | 2001-02-16 | Toshiba Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2001217005A (en) * | 1999-11-25 | 2001-08-10 | Bridgestone Corp | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
JP2004235141A (en) * | 2003-01-09 | 2004-08-19 | Samsung Sdi Co Ltd | Nonaqueous electrolyte and lithium secondary battery |
JP2006190649A (en) * | 2004-12-07 | 2006-07-20 | Nissan Motor Co Ltd | Biploar battery and its manufacturing method |
JP2007258067A (en) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Gs Yuasa Corporation:Kk | Nonaqueous electrolyte battery |
JP2008097940A (en) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Nissan Motor Co Ltd | Bipolar type secondary battery |
JP2008140633A (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Nissan Motor Co Ltd | Module structure of bipolar secondary battery |
JP2009129797A (en) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Gs Yuasa Corporation:Kk | Nonaqueous electrolyte battery |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013084562A (en) * | 2011-09-30 | 2013-05-09 | Nippon Shokubai Co Ltd | Electrolyte and manufacturing method thereof, and electric storage device using the same |
JP2016171080A (en) * | 2011-09-30 | 2016-09-23 | 株式会社日本触媒 | Electrolytic solution and method for manufacturing the same, and power storage device arranged by use thereof |
CN104577197A (en) * | 2013-10-29 | 2015-04-29 | 松下电器产业株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
CN104577197B (en) * | 2013-10-29 | 2018-04-27 | 松下电器产业株式会社 | Rechargeable nonaqueous electrolytic battery |
WO2017068907A1 (en) * | 2015-10-23 | 2017-04-27 | 日産自動車株式会社 | Electrode and manufacturing method therefor |
JP2017084507A (en) * | 2015-10-23 | 2017-05-18 | 日産自動車株式会社 | Electrode and method of manufacturing the same |
US10707493B2 (en) | 2015-10-23 | 2020-07-07 | Nissan Motor Co., Ltd. | Electrode and method of manufacturing electrode |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5678423B2 (en) | 2015-03-04 |
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