JP2011100693A - Current collector and laminated battery - Google Patents

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Yukiyoshi Ueno
幸義 上野
Fuminori Mizuno
史教 水野
Daishi Shiozuki
大志 汐月
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode body and a laminated battery wherein positioning during lamination can be carried out easily. <P>SOLUTION: A current collector has a power generation portion arranged on at least one face. On one face side of the current collector, a spacer is arranged at least at a portion of the outer periphery of a position where the power generation part is arranged, and on the other face side of the current collector, a recess is formed at a position corresponding to a position where the spacer is arranged. The laminated battery is formed by laminating a plurality of the current collectors together with the power generation parts, and by fitting the spacers into the recesses. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は集電体及び積層型電池に関する。   The present invention relates to a current collector and a stacked battery.

発電要素(発電部や集電体)が複数積層されてなる積層型電池は、薄型化や軽量化が容易であるという利点を有する。特に、集電体の表裏に正極層と負極層とを設けたバイポーラ電極体を積層することにより、出力密度やエネルギー密度の向上が可能であり、放熱性にも優れる積層型電池とすることができる。また、積層型電池の電解質として固体電解質を用いた場合、電池内部からの液漏れや副生ガスの発生がないため、信頼性に優れるとともに、簡易な構造にて電池を構成することができる。   A laminated battery formed by laminating a plurality of power generation elements (power generation units and current collectors) has an advantage that it can be easily reduced in thickness and weight. In particular, by laminating a bipolar electrode body provided with a positive electrode layer and a negative electrode layer on the front and back of the current collector, it is possible to improve the output density and energy density, and to make a stacked battery excellent in heat dissipation. it can. In addition, when a solid electrolyte is used as the electrolyte of the laminated battery, there is no leakage of liquid from the battery and generation of by-product gas, so that the battery can be configured with a simple structure and excellent reliability.

一方、複数の電極体を積層して積層型電池とする場合、電極体同士の不要な接触による短絡を防ぐため、何らかの対策を講じる必要がある。例えば、特許文献1、2に記載されているように、集電体と集電体との間にスペーサを設けることで、電極体同士の不要な接触が避けられ、短絡を防ぐことができると考えられる。   On the other hand, when a laminated battery is formed by laminating a plurality of electrode bodies, it is necessary to take some measures to prevent a short circuit due to unnecessary contact between the electrode bodies. For example, as described in Patent Documents 1 and 2, by providing a spacer between the current collector and the current collector, unnecessary contact between the electrode bodies can be avoided and a short circuit can be prevented. Conceivable.

特開2004−253168号公報JP 2004-253168 A 特開2008−130450号公報JP 2008-130450 A

しかしながら、特許文献1、2に開示された積層型電池にあっては、スペーサを設けることにより、隣接する集電体同士の短絡は防がれるものの、電極体を積層する際の位置決めが困難であるため、電極体がずれて積層されることにより、電極体同士が不要に接触した状態で積層される虞があり、やはり短絡等の虞があった。また、電極体がずれて積層されることにより、正極と負極との位置がずれる場合があり、このような場合は、十分な電池性能が得られない虞があった。さらに、電極体の積層後、プレス処理(特に積層後の拘束プレス処理)する場合に、電極体の接触面がずれる虞があり、均一に圧力を印加することができない場合があった。   However, in the stacked batteries disclosed in Patent Documents 1 and 2, short-circuiting between adjacent current collectors can be prevented by providing a spacer, but positioning when stacking electrode bodies is difficult. Therefore, there is a possibility that the electrode bodies are laminated in a state where the electrode bodies are unnecessarily in contact with each other due to the electrode bodies being displaced and laminated, and there is also a possibility of a short circuit or the like. Further, when the electrode bodies are shifted and laminated, the positions of the positive electrode and the negative electrode may be shifted. In such a case, there is a possibility that sufficient battery performance may not be obtained. Furthermore, when the electrode body is laminated, press contact (particularly constrained press treatment after lamination) may cause the contact surface of the electrode body to shift, and pressure may not be applied uniformly.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、電極体を積層する際、位置決めを容易に行うことができる集電体及び積層型電池を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the said problem, and makes it a subject to provide the electrical power collector and laminated | stacked battery which can perform positioning easily, when laminating | stacking an electrode body.

上記課題を解決するために、本発明は以下の構成をとる。すなわち、
第1の本発明は、少なくとも一面に発電部が配置される集電体であって、集電体の一面側において、発電部が配置される位置の外周の少なくとも一部に、スペーサが配置され、集電体の他面側において、スペーサが配置される位置と対応する位置に、凹部が形成されている、集電体である。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is,
A first aspect of the present invention is a current collector in which a power generation unit is disposed on at least one surface, and a spacer is disposed on at least a part of the outer periphery of the position where the power generation unit is disposed on one surface side of the current collector. The current collector has a recess formed in a position corresponding to the position where the spacer is disposed on the other surface side of the current collector.

第1の本発明及び以下に示す本発明において、「スペーサ」とは、集電体及び発電部の積層時に集電体間に介在するように、集電体の一方の面の一部に設けられた絶縁部材である。「凹部」とは、スペーサが嵌め込まれる程度の大きさの凹部をいう。   In the first invention and the invention shown below, the “spacer” is provided on a part of one surface of the current collector so as to be interposed between the current collectors when the current collector and the power generation unit are stacked. Insulated member. The “recessed portion” refers to a recessed portion that is large enough to fit a spacer.

第2の本発明は、第1の本発明に係る集電体が発電部とともに複数積層されてなり、スペーサが凹部に嵌め合わされている、積層型電池である。   A second aspect of the present invention is a multilayer battery in which a plurality of current collectors according to the first aspect of the present invention are stacked together with a power generation unit, and a spacer is fitted in a recess.

第3の本発明は、第1集電体と第2集電体との間に発電部が備えられ、発電部の外周の少なくとも一部にスペーサが設置され、第1集電体又は第2集電体の少なくとも一方の、発電部側の面に、凹部が設けられ、凹部にスペーサが嵌め合わされている、積層型電池である。   According to a third aspect of the present invention, a power generation unit is provided between the first current collector and the second current collector, a spacer is provided on at least a part of the outer periphery of the power generation unit, and the first current collector or the second current collector is provided. It is a laminated battery in which a recess is provided on a surface on the power generation unit side of at least one of the current collectors, and a spacer is fitted in the recess.

第3の本発明において、「第1集電体」、「第2集電体」とは、間に発電部を介して隣接する一の集電体と他の集電体とを意味し、材質や大きさ等は同様のものとすればよい。   In the third aspect of the present invention, “first current collector” and “second current collector” mean one current collector and another current collector that are adjacent to each other via a power generation unit. The material and size may be the same.

尚、上記第2の本発明及び第3の本発明に係る積層型電池は、第1の本発明に係る集電体と発電部とを複数積層した後、積層方向に圧力σを加えるプレス工程(積層後の拘束プレス工程をいう。)を備え、プレス工程における圧力σと、第1電極層(発電部の正極層或いは負極層のいずれかをいう。)のヤング率E1、電解質層のヤング率E2及び第2電極層(発電部の負極層或いは正極層のいずれかをいう。)のヤング率E3とから、第1電極層と電解質層との合計の積層方向厚みx1、スペーサの集電体の一方の面からの積層方向高さx2、凹部の積層方向深さx3、及び集電体の他方の面に形成された第2電極層の積層方向厚みx4が算出される、積層型電池の製造方法により製造されることが好ましい。   The stacked batteries according to the second and third aspects of the present invention comprise a pressing step of applying a pressure σ in the stacking direction after stacking a plurality of current collectors and power generation units according to the first aspect of the present invention. (Which refers to a constrained pressing process after lamination), a pressure σ in the pressing process, a Young's modulus E1 of the first electrode layer (which refers to either the positive electrode layer or the negative electrode layer of the power generation unit), and the Young of the electrolyte layer. From the rate E2 and the Young's modulus E3 of the second electrode layer (which is either the negative electrode layer or the positive electrode layer of the power generation unit), the total stacking direction thickness x1 of the first electrode layer and the electrolyte layer, the current collection of the spacer A stacked battery in which a stacking direction height x2 from one surface of the body, a recess stacking depth x3, and a stacking direction thickness x4 of the second electrode layer formed on the other surface of the current collector are calculated. It is preferable to manufacture by this manufacturing method.

上記製造方法において、x1〜x4は、下記式(1)を満たすものとすることが好ましい。
x2−x3<x1+x4 … (1)
In the manufacturing method, x1 to x4 preferably satisfy the following formula (1).
x2-x3 <x1 + x4 (1)

また、上記製造方法において、圧力σ、x1〜x4、並びに、第1電極層のヤング率E1、電解質層のヤング率E2及び第2電極層のヤング率E3が、下記式(2)〜(6)を満たすものとされることが好ましい。集電体と発電部とを複数積層後、より適切に圧力を印加することができるからである。
x2>x1 …(2)
x3>x4 …(3)
σ=E・Δx … (4)
E=E1・E2・E3/(E1・E2+E2・E3+E3・E1) … (5)
Δx=(x1+x3−x2)/(x1+x4) … (6)
Moreover, in the said manufacturing method, pressure (sigma), x1-x4, the Young's modulus E1 of a 1st electrode layer, the Young's modulus E2 of an electrolyte layer, and the Young's modulus E3 of a 2nd electrode layer are following formula (2)-(6 ) Is preferably satisfied. This is because the pressure can be applied more appropriately after stacking a plurality of current collectors and power generation units.
x2> x1 (2)
x3> x4 (3)
σ = E · Δx (4)
E = E1, E2, E3 / (E1, E2 + E2, E3 + E3, E1) (5)
Δx = (x1 + x3−x2) / (x1 + x4) (6)

第1の本発明によれば、一面側にスペーサが設けられ、当該スペーサに対して裏面側となる部分に凹部が設けられた集電体が提供される。当該集電体によれば、発電部と併せて積層し積層型電池とする場合、一の集電体に係るスペーサを他の集電体に係る凹部に嵌め込むことによって、集電体及び発電部(以下、これらを併せて電極体という場合がある。)の積層位置を容易に位置決めでき、複数の電極体を適切に積層することができる。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a current collector in which a spacer is provided on one surface side and a recess is provided in a portion on the back surface side with respect to the spacer. According to the current collector, when the laminated battery is laminated together with the power generation unit, the current collector and the power generation are obtained by fitting the spacer according to one current collector into the recess according to the other current collector. The stacking position of the part (hereinafter, these may be collectively referred to as an electrode body) can be easily positioned, and a plurality of electrode bodies can be stacked appropriately.

第2の本発明によれば、第1の本発明に係る集電体を発電部とともに複数積層してなり、集電体間のスペーサが、集電体に設けられた凹部に嵌め合わされた積層型電池が提供される。当該積層型電池によれば、スペーサが凹部に嵌め合わされることにより、電極体が適切に位置決めされて積層されたものとなっており、且つ、積層後、プレス工程に供する場合にも、スペーサの嵌合により、電極体同士の位置ずれを防止できる。   According to the second aspect of the present invention, a plurality of current collectors according to the first aspect of the present invention are laminated together with a power generation unit, and a laminate in which spacers between the current collectors are fitted in recesses provided in the current collector. A type battery is provided. According to the multilayer battery, the spacer is fitted into the recess, so that the electrode body is appropriately positioned and laminated, and when the laminate is subjected to a pressing process after lamination, By the fitting, it is possible to prevent the positional deviation between the electrode bodies.

第3の本発明によれば、集電体間のスペーサが、集電体に設けられた凹部に嵌め合わされた積層型電池が提供される。当該積層型電池によれば、スペーサが凹部に嵌め合わされることにより、電極体が適切に位置決めされて積層されたものとなっており、且つ、積層後、プレス工程に供する場合にも、スペーサの嵌合により、電極体同士の位置ずれを防止できる。   According to the third aspect of the present invention, there is provided a stacked battery in which a spacer between current collectors is fitted in a recess provided in the current collector. According to the multilayer battery, the spacer is fitted into the recess, so that the electrode body is appropriately positioned and laminated, and when the laminate is subjected to a pressing process after lamination, By the fitting, it is possible to prevent the positional deviation between the electrode bodies.

本発明に係る集電体、電極体及び積層型電池を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the electrical power collector, electrode body, and laminated battery which concern on this invention. 積層後のプレス工程において、より適切に圧力が印加されるための条件を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conditions for a pressure to be applied more appropriately in the press process after lamination | stacking. 本発明に係る集電体、電極体の保管時における好ましい形態につき説明するための図である。It is a figure for demonstrating about the preferable form at the time of storage of the electrical power collector which concerns on this invention, and an electrode body. 比較例に係る積層型電池を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the laminated battery which concerns on a comparative example.

以下、積層型リチウム二次電池を例示して、本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は、当該形態に限定されるものではなく、種々の積層型電池に適用することができる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail by exemplifying a laminated lithium secondary battery. However, the present invention is not limited to the embodiment and can be applied to various stacked batteries.

図1は、実施形態に係る電極体10及び積層型電池100を概略的に示す図である。図1(A)は、電極体10の構成を示す概略図であり、図1(B)は、当該電極体10が積層されてなる積層型電池100の構成を示す概略図である。図1(B)においては、説明のため、積層型電池100の正負極リードや外装体等については省略して示している。   FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an electrode body 10 and a stacked battery 100 according to an embodiment. FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a configuration of the electrode body 10, and FIG. 1B is a schematic diagram illustrating a configuration of a stacked battery 100 in which the electrode bodies 10 are stacked. In FIG. 1B, for the purpose of explanation, the positive and negative electrode leads and the outer package of the stacked battery 100 are omitted.

<電極体10>
図1(A)に示されるように、電極体10は、正極層11と負極層12と、当該正極層11及び負極層12の間に設けられた集電体14と、負極層12上に設けられた電解質層13と、を備えたバイポーラ電極とされている。また、集電体14の負極層12及び電解質層13側においては、負極層12及び電解質層13の外周の少なくとも一部(図1においては両端部)に、スペーサ15、15が設けられており、集電体14の正極層11側においては、正極層11の外周の少なくとも一部であって当該スペーサ15、15に対して裏面側となる位置に凹部16、16が設けられている。このように、電極体10には、スペーサ15、15及び凹部16、16が設けられた集電体14が備えられている。
<Electrode body 10>
As shown in FIG. 1A, the electrode body 10 includes a positive electrode layer 11, a negative electrode layer 12, a current collector 14 provided between the positive electrode layer 11 and the negative electrode layer 12, and a negative electrode layer 12. A bipolar electrode including the electrolyte layer 13 provided is provided. Further, on the negative electrode layer 12 and electrolyte layer 13 side of the current collector 14, spacers 15 and 15 are provided on at least a part of the outer periphery of the negative electrode layer 12 and the electrolyte layer 13 (both ends in FIG. 1). On the positive electrode layer 11 side of the current collector 14, recesses 16, 16 are provided at positions that are at least part of the outer periphery of the positive electrode layer 11 and on the back surface side with respect to the spacers 15, 15. As described above, the electrode body 10 includes the current collector 14 provided with the spacers 15 and 15 and the recesses 16 and 16.

(正極層11、負極層12)
正極層11及び負極層12は、活物質や電解質を含み、任意に導電助剤及び結着剤等を含む層である。積層型電池100が全固体のリチウム二次電池である場合、活物質としては、LiCoO、LiNiO、Li1+xNi1/3Mn1/3Co1/3、LiMn、Li1+xMn2−x−y(MはAl、Mg、Co、Fe、Ni、Znのいずれか)で表される異種元素置換Li−Mnスピネル、LiTiO、LiMPO(MはFe、Mn、Co、Niのいずれか)、V、MoO、TiS、グラファイト、ハードカーボン等の炭素材料、LiCoN、LiSi、リチウム金属又はリチウム合金(LiM、MはSn、Si、Al、Ge、Sb、P等のいずれか)、リチウム貯蔵性金属間化合物(MgM、MはSn、Ge、Sbのいずれか、或いは、NSb、NはIn、Cu、Mnのいずれか)や、これらの誘導体等を用いることができる。ここで、正極活物質と負極活物質には明確な区別はなく、2種類の化合物の充放電電位を比較して貴な電位を示すものを正極層11に、卑な電位を示すものを負極層12に用いて、任意の電圧のリチウム二次電池を構成することができる。また、積層型電池100が全固体のリチウム二次電池である場合、電解質としては、固体電解質が用いられる。具体的には、LiO−B−P、LiO−SiO、LiO−B−ZnO等の酸化物系非晶質固体電解質、LiS−SiS、LiI−LiS−SiS、LiI−LiS−P、LiI−LiS−B、LiPO−LiS−SiS、LiPO−LiS−SiS、LiPO−LiS−SiS、LiI−LiS−P、LiI−LiPO−P、LiS−P等の硫化物系非晶質固体電解質、或いは、LiI、LiI−Al、LiN、LiN−LiI−LiOH等や、Li1.3Al0.3Ti0.7(PO、Li1+x+yTi2−xSi3−y12(AはAl又はGa、0≦x≦0.4、0<y≦0.6)、[(B1/2Li1/21−z]TiO(BはLa、Pr、Nd、Smのいずれか、CはSr又はBa、0≦z≦0.5)、LiLaTa12、LiLaZr12、LiBaLaTa12、LiPO(4−3/2w)(w<1)、Li3.6Si0.60.4等の結晶質酸化物・酸窒化物を用いることができる。一方、導電助剤としては、従来のものを特に限定されることなく用いることができ、例えば、アセチレンブラック等の炭素材料を用いることが好ましい。結着剤についても、従来のものを特に限定されることなく用いることができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂やスチレンブタジエンゴム(SBR)等のゴム性状樹脂等を用いることが好ましい。正極層11や負極層12に含まれる各物質の混合比については、積層型電池100を適切に作動可能な比率であれば、特に限定されるものではない。例えば、質量比で、活物質:電解質:導電助剤:結着剤=45〜50:45〜49:0.1〜0.5:0.1〜0.5混合比とすることができる。また、正極層11や負極層12は、後述する集電体14に、適切に形成されていれば、厚みや形状等は特に限定されるものではない。例えば、10〜200μm程度の厚みとすることができる。ただし、後述するように、正極層11や負極層12の厚みは、スペーサ15、15の積層方向高さや、凹部16、16の積層方向深さを決定するためのパラメータとされることが好ましい。正極層11、負極層12は、上記活物質等を含むペーストを集電体14上にドクターブレード等によって塗布・乾燥することにより形成することができる。
(Positive electrode layer 11, negative electrode layer 12)
The positive electrode layer 11 and the negative electrode layer 12 are layers including an active material and an electrolyte, and optionally including a conductive additive and a binder. When the stacked battery 100 is an all-solid lithium secondary battery, the active materials include LiCoO 2 , LiNiO 2 , Li 1 + x Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , LiMn 2 O 4 , Li 1 + x Mn 2−xy M y O 4 (M is any one of Al, Mg, Co, Fe, Ni, Zn) Substituted Li—Mn spinel, Li x TiO y , LiMPO 4 (M Is any one of Fe, Mn, Co, Ni), V 2 O 5 , MoO 3 , TiS 2 , graphite, carbon materials such as hard carbon, LiCoN, Li x Si y O z , lithium metal or lithium alloy (LiM, M is Sn, Si, Al, Ge, Sb, or the like P), lithium storage intermetallic compound (Mg x M, M is Sn, Ge, either Sb, or, N y S , N represents can be used an In, Cu, or) or Mn, these derivatives. Here, there is no clear distinction between the positive electrode active material and the negative electrode active material, and the positive electrode layer 11 shows the noble potential by comparing the charge / discharge potentials of the two types of compounds, and the negative electrode shows the base potential. A lithium secondary battery having an arbitrary voltage can be formed using the layer 12. Further, when the stacked battery 100 is an all-solid lithium secondary battery, a solid electrolyte is used as the electrolyte. Specifically, an oxide-based amorphous solid electrolyte such as Li 2 O—B 2 O 3 —P 2 O 5 , Li 2 O—SiO 2 , Li 2 O—B 2 O 3 —ZnO, Li 2 S -SiS 2, LiI-Li 2 S -SiS 2, LiI-Li 2 S-P 2 S 5, LiI-Li 2 S-B 2 S 3, Li 3 PO 4 -Li 2 S-Si 2 S, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , LiPO 4 -Li 2 S-SiS, LiI-Li 2 S-P 2 O 5, LiI-Li 3 PO 4 -P 2 S 5, Li 2 S-P 2 S 5 Sulfide-based amorphous solid electrolyte such as LiI, LiI-Al 2 O 3 , Li 3 N, Li 3 N-LiI-LiOH, etc., Li 1.3 Al 0.3 Ti 0.7 (PO 4) 3, Li 1 + x + y A x Ti 2-x Si y P 3-y O 2 (A is Al or Ga, 0 ≦ x ≦ 0.4,0 < y ≦ 0.6), [(B 1/2 Li 1/2) 1-z C z] TiO 3 (B is La, Pr , Nd, or Sm, C is Sr or Ba, 0 ≦ z ≦ 0.5), Li 5 La 3 Ta 2 O 12 , Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12 , Crystalline oxides and oxynitrides such as Li 3 PO (4-3 / 2w) N w (w <1) and Li 3.6 Si 0.6 P 0.4 O 4 can be used. On the other hand, as the conductive auxiliary agent, a conventional one can be used without particular limitation, and for example, a carbon material such as acetylene black is preferably used. As the binder, conventional ones can be used without any particular limitation. For example, it is preferable to use a fluororesin such as polyvinylidene fluoride or a rubbery resin such as styrene butadiene rubber (SBR). The mixing ratio of each substance contained in the positive electrode layer 11 and the negative electrode layer 12 is not particularly limited as long as it is a ratio at which the stacked battery 100 can be appropriately operated. For example, the active material: electrolyte: conducting aid: binder = 45-50: 45-49: 0.1-0.5: 0.1-0.5 can be set at a mass ratio. In addition, the thickness and shape of the positive electrode layer 11 and the negative electrode layer 12 are not particularly limited as long as they are appropriately formed on the current collector 14 described later. For example, the thickness can be about 10 to 200 μm. However, as will be described later, the thickness of the positive electrode layer 11 and the negative electrode layer 12 is preferably a parameter for determining the stacking direction height of the spacers 15 and 15 and the stacking direction depth of the recesses 16 and 16. The positive electrode layer 11 and the negative electrode layer 12 can be formed by applying and drying a paste containing the above active material on the current collector 14 with a doctor blade or the like.

(固体電解質層13)
電解質層13は、電解質と任意に結着剤等を含む層である。積層型電池100が、全固体のリチウム二次電池である場合には、電解質としては、上記した固体電解質を用いることができる。結着剤についても上記と同様のものを用いることができる。電解質層13に含まれる各物質の混合比については、積層型電池100を適切に作動可能な比率であれば、特に限定されるものではない。例えば、質量比で、電解質:結着剤=90〜100:10〜0の混合比とすることができる。また、電解質層13は、正極層11及び負極層12の間に適切に設けられ、正極層11と負極層12との間のイオン伝導に寄与することができる形態であれば、厚みや形状等は特に限定されるものではない。例えば、1〜500μm程度の厚みとすることができる。ただし、後述するように、電解質層13の厚みは、スペーサ15、15の積層方向高さや、凹部16、16の積層方向深さを決定するためのパラメータとされることが好ましい。電解質層13は、上記電解質等を含むペーストを負極層12上にドクターブレード等によって塗布・乾燥することにより形成することができる。スプレー法やAD法により電解質層13を形成してもよい。
(Solid electrolyte layer 13)
The electrolyte layer 13 is a layer containing an electrolyte and optionally a binder. When the stacked battery 100 is an all-solid lithium secondary battery, the above-described solid electrolyte can be used as the electrolyte. The same binder as described above can be used. The mixing ratio of each substance included in the electrolyte layer 13 is not particularly limited as long as it is a ratio that allows the stacked battery 100 to operate appropriately. For example, it can be set as the mixing ratio of electrolyte: binder = 90-100: 10-0 by mass ratio. In addition, the electrolyte layer 13 is appropriately provided between the positive electrode layer 11 and the negative electrode layer 12, and may have a thickness, shape, or the like as long as it can contribute to ion conduction between the positive electrode layer 11 and the negative electrode layer 12. Is not particularly limited. For example, the thickness can be about 1 to 500 μm. However, as will be described later, the thickness of the electrolyte layer 13 is preferably a parameter for determining the stacking direction height of the spacers 15 and 15 and the stacking direction depth of the recesses 16 and 16. The electrolyte layer 13 can be formed by applying and drying a paste containing the electrolyte or the like on the negative electrode layer 12 with a doctor blade or the like. The electrolyte layer 13 may be formed by a spray method or an AD method.

(集電体14)
集電体14は、バイポーラ電極に用いられる集電体であれば、その材質等は特に限定されるものではない。例えば、ステンレス鋼、Cu、Ni、V、Au、Pt、Al、Mg、Fe、Ti、Co、Zn、Ge、In、Li等の金属箔、或いは、ポリアミド、ポリイミド、PET、PPS、ポリプロピレンなどのフィルムやガラス、シリコン板等の上にCu、Ni、V、Al、Pt、Au等の金属を蒸着したもの等を用いることができる。集電体の厚みや大きさは特に限定されるものではない。例えば、10〜30μm程度の厚みとすることができる。ただし、後述する凹部16、16を形成可能な程度の厚みを有している必要がある。すなわち、集電体14の厚みは、後述する凹部16、16の深さよりも大きい。
(Current collector 14)
The material of the current collector 14 is not particularly limited as long as it is a current collector used for a bipolar electrode. For example, stainless steel, Cu, Ni, V, Au, Pt, Al, Mg, Fe, Ti, Co, Zn, Ge, In, Li, or other metal foil, or polyamide, polyimide, PET, PPS, polypropylene, etc. A film, glass, silicon plate or the like on which a metal such as Cu, Ni, V, Al, Pt, or Au is deposited can be used. The thickness and size of the current collector are not particularly limited. For example, the thickness can be about 10 to 30 μm. However, it is necessary to have a thickness that allows formation of recesses 16 and 16 to be described later. That is, the thickness of the current collector 14 is larger than the depth of the recesses 16 and 16 described later.

(スペーサ15)
スペーサ15は、集電体14の負極層12及び電解質層13側であって、負極12及び電解質層13の外周の少なくとも一部に設けられ、電極体10の積層時、後述する凹部16に嵌め合わされて、電極体10の位置決めを容易とするとともに、集電体14、14、…の間に介在して、集電体14、14、…間の絶縁に寄与する部材である。スペーサ15は、絶縁体からなるものであれば、その材質は特に限定されるものではないが、電極体10の位置決めをより確実にする観点からは、適切な機械的剛性を備えてなるものが好ましく、例えば、ポリカーボネートからなることが好ましい。スペーサの形状については、電極体10の積層時、集電体14の凹部16に適切に嵌め合わされるような形状であれば特に限定されるものではないが、上記の正極層11、負極層12及び電解質層13の厚みやヤング率、電極体10の積層後に印加される圧力、さらには、後述する凹部の大きさや深さを考慮して、形状が決定されることが好ましい。スペーサ15は、負極層12及び電解質層13の外周の少なくとも一部に備えられていれば、設置形態は特に限定されるものではなく、当該負極層12及び電解質層13の外周部に複数点在するような形態であってもよいし、当該負極層12及び電解質層13の両側辺に延びる略棒状とされていてもよいし、当該負極層12及び電解質層13の外周を連続的に囲うような形状であってもよい。尚、上記の活物質や電解質について粒子状のものを用いた場合は、当該粒子状材料の滑落を抑制する観点から、スペーサ15の積層方向高さを、負極層12及び電解質層13の合計の厚みよりも高くすることが好ましい。スペーサ15は溶着(熱溶着)、接着剤を用いた接着等によって集電体14に設置することができる。また、集電体14に設けられた凹部(凹部16に対して裏面側となる凹部)にスペーサを嵌め込んでもよい。
(Spacer 15)
The spacer 15 is provided on at least a part of the outer periphery of the negative electrode 12 and the electrolyte layer 13 on the side of the negative electrode layer 12 and the electrolyte layer 13 of the current collector 14, and is fitted into a recess 16 described later when the electrode body 10 is laminated. Together, it is a member that facilitates positioning of the electrode body 10 and is interposed between the current collectors 14, 14,... And contributes to insulation between the current collectors 14, 14. The material of the spacer 15 is not particularly limited as long as the spacer 15 is made of an insulator. However, from the viewpoint of ensuring the positioning of the electrode body 10, the spacer 15 has appropriate mechanical rigidity. For example, it is preferably made of polycarbonate. The shape of the spacer is not particularly limited as long as it is a shape that can be appropriately fitted to the concave portion 16 of the current collector 14 when the electrode body 10 is laminated, but the positive electrode layer 11 and the negative electrode layer 12 described above. In addition, the shape is preferably determined in consideration of the thickness and Young's modulus of the electrolyte layer 13, the pressure applied after the electrode body 10 is laminated, and the size and depth of the recess described later. As long as the spacer 15 is provided on at least a part of the outer periphery of the negative electrode layer 12 and the electrolyte layer 13, the installation form is not particularly limited, and a plurality of spacers 15 are scattered on the outer peripheral portion of the negative electrode layer 12 and the electrolyte layer 13. It may be a form such as, may be a substantially rod-like shape extending on both sides of the negative electrode layer 12 and the electrolyte layer 13, and continuously surround the outer periphery of the negative electrode layer 12 and the electrolyte layer 13. It may be a simple shape. In addition, when a particulate material is used for the above active material or electrolyte, the height in the stacking direction of the spacer 15 is set to the total of the negative electrode layer 12 and the electrolyte layer 13 from the viewpoint of suppressing slipping of the particulate material. It is preferable to make it higher than the thickness. The spacer 15 can be installed on the current collector 14 by welding (thermal welding), adhesion using an adhesive, or the like. In addition, a spacer may be fitted into a recess provided in the current collector 14 (a recess on the back side with respect to the recess 16).

(凹部16)
凹部16は、集電体14の正極層11側であって、正極層11の外周の少なくとも一部に設けられており、ここにスペーサ15が嵌め合わされて、電極体10の積層時、電極体10の位置決めが容易とされる。凹部16は、スペーサ15に対して裏面側となる位置に設けられており、一の電極体10に係る凹部16に、他の電極体10に係るスペーサ15が嵌め合わされることにより、一の電極体10の正極層11の積層位置と、他の電極体10の負極層12及び電解質層13の積層位置とがずれることなく、電極体10、10を積層することができる。凹部16は、スペーサ15が嵌合可能とされていれば、その形状は特に限定されるものではない。スペーサ15の位置に合わせて、集電体14のスペーサ15に対して裏面側に、凹部16を点在させる、或いは、集電体14のスペーサ15に対して裏面側に、溝を形成することによって凹部16としてもよい。ただし、凹部16の深さについては、上記の正極層11、負極層12及び電解質層13の厚みやヤング率、電極体10の積層後に印加される圧力、さらには、スペーサ15の積層方向高さを考慮して決定されることが好ましい。凹部16は、プレス処理等によって集電体14に形成することができる。
(Recess 16)
The recess 16 is provided on at least a part of the outer periphery of the positive electrode layer 11 on the positive electrode layer 11 side of the current collector 14, and a spacer 15 is fitted therein so that the electrode body 10 is stacked when the electrode body 10 is laminated. 10 positioning is facilitated. The recess 16 is provided at a position on the back surface side with respect to the spacer 15, and the spacer 15 according to the other electrode body 10 is fitted into the recess 16 according to the one electrode body 10. The electrode bodies 10 and 10 can be stacked without shifting the stack position of the positive electrode layer 11 of the body 10 and the stack positions of the negative electrode layer 12 and the electrolyte layer 13 of the other electrode bodies 10. The shape of the recess 16 is not particularly limited as long as the spacer 15 can be fitted. According to the position of the spacer 15, the concave portions 16 are scattered on the back surface side with respect to the spacer 15 of the current collector 14, or a groove is formed on the back surface side with respect to the spacer 15 of the current collector 14. The recess 16 may be used. However, regarding the depth of the concave portion 16, the thickness and Young's modulus of the positive electrode layer 11, the negative electrode layer 12, and the electrolyte layer 13, the pressure applied after the electrode body 10 is stacked, and the height of the spacer 15 in the stacking direction. Is preferably determined in consideration of The recess 16 can be formed in the current collector 14 by a press process or the like.

電極体10は、例えば、下記のように作製することができる。すなわち、まず、集電体14を用意し、当該集電体14の一方の面に熱溶着或いは接着剤を用いた接着によりスペーサ15、15を設け、集電体14の他方の面であってスペーサ15、15に対して裏面側となる部分に、プレス処理等により凹部16、16を設ける。そして、スペーサ15、15の内側に上記活物質等を含む負極ペーストをドクターブレード等によって塗布・乾燥して所定の厚みの負極層13を形成し、当該負極層13の上に上記電解質等を含む電解質ペーストをドクターブレード等によって塗布・乾燥して所定の厚みの電解質層14を形成する。一方、集電体14の凹部16、16の内側に上記活物質等を含む正極ペーストをドクターブレード等によって塗布・乾燥して所定の厚みの正極層11を形成する。これによって、電極体10を作製することができる。或いは、集電体14の一方の面に負極ペーストを塗布・乾燥し所定の厚みの負極層12を設け、集電体14の他方の面に正極ペーストを塗布・乾燥し所定の厚みの正極層11を設け、負極層12の上に電解質ペーストを塗布・乾燥し所定の厚みの電解質層13を設け、その後、負極層12及び電解質層13の外周の少なくとも一部となる集電体14部分にスペーサ15、15を設け、正極層11の外周の少なくとも一部であってスペーサ15、15に対して裏面側となる集電体14部分に凹部16、16を設けることによっても、電極体10を作製することができる。   The electrode body 10 can be produced as follows, for example. That is, first, a current collector 14 is prepared, spacers 15 and 15 are provided on one surface of the current collector 14 by thermal welding or adhesion using an adhesive, and the other surface of the current collector 14 is provided. Concave portions 16 and 16 are provided in a portion on the back surface side with respect to the spacers 15 and 15 by press processing or the like. Then, a negative electrode paste containing the active material or the like is applied and dried inside the spacers 15 and 15 by a doctor blade or the like to form a negative electrode layer 13 having a predetermined thickness, and the electrolyte or the like is included on the negative electrode layer 13. The electrolyte paste is applied and dried by a doctor blade or the like to form the electrolyte layer 14 having a predetermined thickness. On the other hand, a positive electrode paste containing the above active material or the like is applied to the inside of the recesses 16 and 16 of the current collector 14 by a doctor blade or the like and dried to form the positive electrode layer 11 having a predetermined thickness. Thereby, the electrode body 10 can be produced. Alternatively, a negative electrode paste is applied and dried on one surface of the current collector 14 to provide a negative electrode layer 12 having a predetermined thickness, and a positive electrode paste is applied and dried on the other surface of the current collector 14 to obtain a positive electrode layer having a predetermined thickness. 11 and applying and drying an electrolyte paste on the negative electrode layer 12 to provide an electrolyte layer 13 having a predetermined thickness. Thereafter, the current collector 14 is formed on at least part of the outer periphery of the negative electrode layer 12 and the electrolyte layer 13. The electrode body 10 can also be formed by providing the spacers 15 and 15 and providing the recesses 16 and 16 in at least a part of the outer periphery of the positive electrode layer 11 and on the current collector 14 portion on the back side with respect to the spacers 15 and 15. Can be produced.

<積層型電池100>
上記の電極体10を積層し積層体とすることで、図1(B)に示されるような積層型電池100が作製される。積層型電池100は積層バイポーラ電池であり、一の電極体10のスペーサ15、15が、他の電極体10の凹部16、16に嵌め合わされながら、複数の電極体10、10、…を積層してなるものである。積層型電池100においては、集電体14、14の間に、正極層11、電解質層13及び負極層12がこの順に積層されており、これらが発電部20として機能する。図1(B)においては、積層方向両端に設けられる電極体10については、積層方向最外側の電極層或いは電解質層が設けられない形態(電極体10a、10b)とされており、当該電極体10a、10bの間に、複数の電極体10が積層されている。上述の通り、電極体10は、集電体14の表裏にスペーサ15及び凹部16が設けられていることにより、一の電極体10に係る凹部16に、他の電極体10に係るスペーサ15が嵌め合わせることができ、電極体10、10、…の積層時、一の電極体10の正極層11の積層位置と、他の電極体10の負極層12及び電解質層13の積層位置とがずれることない。すなわち、電極体10を容易に位置決めしながら、積層型電池100を作製することができる。また、積層型電池100は、発電部20の外周の少なくとも一部に設けられたスペーサ15、15が、集電体14の発電部20側に設けられた凹部16、16に嵌め合わされているため、プレス工程において、電極体10同士がずれることがなく、適切に圧力が印加されて作製されている。
<Laminated battery 100>
By stacking the electrode bodies 10 to form a stacked body, a stacked battery 100 as shown in FIG. 1B is manufactured. The stacked battery 100 is a stacked bipolar battery, in which a plurality of electrode bodies 10, 10,... Are stacked while the spacers 15, 15 of one electrode body 10 are fitted in the recesses 16, 16 of another electrode body 10. It will be. In the stacked battery 100, the positive electrode layer 11, the electrolyte layer 13, and the negative electrode layer 12 are stacked in this order between the current collectors 14 and 14, and these function as the power generation unit 20. In FIG. 1B, the electrode bodies 10 provided at both ends in the stacking direction are in a form (electrode bodies 10a and 10b) in which the outermost electrode layer or electrolyte layer in the stacking direction is not provided. A plurality of electrode bodies 10 are stacked between 10a and 10b. As described above, the electrode body 10 is provided with the spacer 15 and the recessed portion 16 on the front and back of the current collector 14, so that the spacer 15 associated with the other electrode body 10 is disposed in the recessed portion 16 associated with one electrode body 10. When the electrode bodies 10, 10,... Are stacked, the stack position of the positive electrode layer 11 of one electrode body 10 and the stack position of the negative electrode layer 12 and the electrolyte layer 13 of the other electrode body 10 are shifted. Nothing. That is, the stacked battery 100 can be manufactured while the electrode body 10 is easily positioned. In the stacked battery 100, the spacers 15, 15 provided on at least a part of the outer periphery of the power generation unit 20 are fitted in the recesses 16, 16 provided on the power generation unit 20 side of the current collector 14. In the pressing process, the electrode bodies 10 are not displaced from each other, and are produced by appropriately applying pressure.

電極体10の位置決めを容易とするとともに、電極体10の積層後、適切に圧力を印加可能とする観点からは、電極体10及び積層型電池100の各構成は、特に、下記のように設計されることが好ましい。   From the viewpoint of facilitating positioning of the electrode body 10 and enabling appropriate application of pressure after the electrode body 10 is laminated, each configuration of the electrode body 10 and the laminated battery 100 is particularly designed as follows. It is preferred that

図2(A)に示されるように、負極層12の厚みと電解質層13の厚みとの合計をx1、スペーサ15の集電体14表面からの積層方向高さをx2、凹部16の積層方向深さをx3、正極層11の厚みをx4とすると、少なくとも下記式(1)を満たしていることにより、図2(B)に示されるように電極体10の積層後、締付けによりプレス処理を行う場合、電極材料に均一な圧縮応力を印加することができ、好ましい。
x2−x3<x1+x4 … (1)
As shown in FIG. 2A, the sum of the thickness of the negative electrode layer 12 and the thickness of the electrolyte layer 13 is x1, the height of the spacer 15 in the stacking direction from the surface of the current collector 14 is x2, and the stacking direction of the recess 16 Assuming that the depth is x3 and the thickness of the positive electrode layer 11 is x4, at least the following formula (1) is satisfied, and as shown in FIG. When performed, it is possible to apply a uniform compressive stress to the electrode material, which is preferable.
x2-x3 <x1 + x4 (1)

また、電極体10、10、…を積層した後、プレス工程に供する場合は、当該プレス工程における圧力σと、正極層11のヤング率E1、電解質層のヤング率E2、及び負極層のヤング率E3とから、上記のx1、x2、x3及びx4が求められることが好ましい。具体的には、例えば、下記式(2)〜(6)によって、圧力σと、第1電極層のヤング率E1、電解質層のヤング率E2及び第2電極層のヤング率E3とから、適切なx1、x2、x3或いはx4を算出することができる。
x2>x1 …(2)
x3>x4 …(3)
σ=E・Δx … (4)
E=E1・E2・E3/(E1・E2+E2・E3+E3・E1) … (5)
Δx=(x1+x3−x2)/(x1+x4) … (6)
When the electrode bodies 10, 10,... Are stacked and then subjected to a pressing process, the pressure σ in the pressing process, the Young's modulus E 1 of the positive electrode layer 11, the Young's modulus E 2 of the electrolyte layer, and the Young's modulus of the negative electrode layer It is preferable that x1, x2, x3, and x4 are obtained from E3. Specifically, for example, according to the following formulas (2) to (6), from the pressure σ, the Young's modulus E1 of the first electrode layer, the Young's modulus E2 of the electrolyte layer, and the Young's modulus E3 of the second electrode layer, X1, x2, x3 or x4 can be calculated.
x2> x1 (2)
x3> x4 (3)
σ = E · Δx (4)
E = E1, E2, E3 / (E1, E2 + E2, E3 + E3, E1) (5)
Δx = (x1 + x3−x2) / (x1 + x4) (6)

このように、電極体10によれば、本発明に係る集電体14、スペーサ15、15、及び凹部16、16が備えられているので、電極体10の積層時、一の電極体10に係るスペーサ15を他の電極体10に係る凹部16に嵌め込むことによって、電極体10の積層位置を容易に位置決めでき、複数の電極体10、10、…を適切に積層することができる。また、本発明に係る積層型電池100によれば、スペーサ15が凹部16に嵌め合わされることにより、電極体10が適切に位置決めされて積層されたものとなっており、且つ、積層後、プレス工程に供する場合にも、スペーサ15の嵌合により、電極体10同士の位置ずれを防止できる。さらに、上記のように、プレス工程における圧力σや各層のヤング率E1〜E3をもとに、スペーサ15や凹部16が適切に設計されている場合、電極体10の積層時の位置決めが容易であるとともに、積層後、より均一且つより適切に、圧力を印加することができる。   Thus, according to the electrode body 10, since the current collector 14, the spacers 15 and 15, and the recesses 16 and 16 according to the present invention are provided, when the electrode body 10 is stacked, By fitting the spacers 15 into the recesses 16 associated with the other electrode bodies 10, the stacking position of the electrode bodies 10 can be easily positioned, and the plurality of electrode bodies 10, 10. Further, according to the laminated battery 100 according to the present invention, the electrode body 10 is appropriately positioned and laminated by fitting the spacers 15 into the recesses 16, and after the lamination, the press is performed. Also when it uses for a process, the position shift of electrode bodies 10 can be prevented by fitting of the spacer 15. Furthermore, as described above, when the spacer 15 and the concave portion 16 are appropriately designed based on the pressure σ in the pressing process and the Young's moduli E1 to E3 of each layer, the positioning of the electrode body 10 during stacking is easy. In addition, the pressure can be applied more uniformly and more appropriately after lamination.

尚、上記説明において、電極体10は、負極層12及び電解質層13が備えられる側にスペーサ15、15が設けられ、正極層11が備えられる側に凹部16、16が設けられる形態について説明したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、正極層11が備えられる側にスペーサ15、15が設けられ、負極層12及び電解質層13が備えられる側に凹部16、16が設けられる形態であってもよい。ただし、電解質層の剥がれや電解質(特に粒子状電解質)の脱落を抑制することができる観点からは、スペーサ15、15側に電解質層13を設けることが好ましい。   In the above description, the electrode body 10 has been described in the form in which the spacers 15 and 15 are provided on the side where the negative electrode layer 12 and the electrolyte layer 13 are provided, and the recesses 16 and 16 are provided on the side where the positive electrode layer 11 is provided. However, the present invention is not limited to this form, and spacers 15 and 15 are provided on the side where the positive electrode layer 11 is provided, and recesses 16 and 16 are provided on the side where the negative electrode layer 12 and the electrolyte layer 13 are provided. Form may be sufficient. However, it is preferable to provide the electrolyte layer 13 on the spacers 15 and 15 side from the viewpoint of suppressing peeling of the electrolyte layer and dropping of the electrolyte (particularly particulate electrolyte).

また、上記説明において、電極体10は、集電体14の一方の面に負極層12及び電解質層13が、他方の面に正極層11が備えられる形態について説明したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、例えば、集電体14の一方の面に正極層11及び電解質層13が、他方の面に負極層12が備えられる形態であってもよく、正極層11及び負極層12の双方の上に電解質層13が備えられる形態であってもよい。   In the above description, the electrode body 10 has been described with respect to the form in which the negative electrode layer 12 and the electrolyte layer 13 are provided on one surface of the current collector 14, and the positive electrode layer 11 is provided on the other surface. For example, the positive electrode layer 11 and the electrolyte layer 13 may be provided on one surface of the current collector 14, and the negative electrode layer 12 may be provided on the other surface. The form in which the electrolyte layer 13 is provided on both of the layers 12 may be employed.

また、上記説明において、電極体10は、集電体14の表裏に正極層11と負極層12とが設けられるバイポーラ電極構造を有するものとして説明したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、集電体14の一面に正極層11、電解質層13及び負極層12がこの順に積層されてなるものであってもよい。ただし、集電体14上にペーストを塗布することによって、各電極層及び電解質層を形成する場合、当該ペーストの乾燥・固化時、層のひび割れ、反り或いは剥離を防止する観点、また、電極体10における自己放電を防ぐ観点から、電極体10は、集電体14の表裏に正極層11と負極層12とが設けられるバイポーラ電極構造を有するものとすることが好ましい。   In the above description, the electrode body 10 has been described as having a bipolar electrode structure in which the positive electrode layer 11 and the negative electrode layer 12 are provided on the front and back of the current collector 14, but the present invention is limited to this form. Instead, the positive electrode layer 11, the electrolyte layer 13, and the negative electrode layer 12 may be laminated in this order on one surface of the current collector 14. However, when each electrode layer and electrolyte layer are formed by applying a paste on the current collector 14, the viewpoint of preventing cracking, warping or peeling of the layer when the paste is dried and solidified, and the electrode body From the viewpoint of preventing self-discharge in the electrode 10, the electrode body 10 preferably has a bipolar electrode structure in which the positive electrode layer 11 and the negative electrode layer 12 are provided on the front and back of the current collector 14.

また、電極体10は、図3に示されるように、積層型電池100とされる前の保管時、各電極層や電解質層の表面にシール部材30を配することが好ましい。シール部材30としては、公知のシール材を特に限定されることなく用いることができ、例えば、オレフィン樹脂からなるものを用いることが好ましい。これにより、発電部に埃等を付着させることなく電極体10を保管することができる。   In addition, as shown in FIG. 3, the electrode body 10 is preferably provided with a seal member 30 on the surface of each electrode layer or electrolyte layer during storage before the stacked battery 100 is formed. As the sealing member 30, a known sealing material can be used without any particular limitation, and for example, it is preferable to use one made of an olefin resin. Thereby, the electrode body 10 can be stored without attaching dust or the like to the power generation unit.

また、上記説明において、積層型電池100は、電極体10が複数積層されてなるものとして説明したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、積層型電池10の集電体14の間にスペーサ15が設けられ、且つ、当該スペーサが集電体14に設けられた凹部16に嵌め合わされているような積層型電池であればよい。すなわち、少なくとも一面に発電部20が配置される集電体14であって、集電体14の一面側において、発電部20が配置される位置の外周の少なくとも一部に、スペーサ15、15が配置され、集電体14の他面側において、スペーサ15、15が配置される位置と対応する位置に、凹部16、16が形成されている、集電体14を用い、当該集電体14が発電部20とともに複数積層されてなり、スペーサ15、15が凹部16、16に嵌め合わされている、積層型電池、或いは、一の集電体14(第1集電体14)と他の集電体14(第2集電体14)との間に発電部20が備えられ、当該発電部20の外周の少なくとも一部にスペーサ15、15が設置され、第1集電体14又は第2集電体14の少なくとも一方の、発電部20側の面に、凹部16、16が設けられ、凹部16、16にスペーサ15、15が嵌め合わされている、積層型電池であってもよい。ただし、積層型電池100を容易に製造可能な観点からは、電極体10が複数積層されてなる積層型電池100とすることが好ましい。   In the above description, the multilayer battery 100 has been described as having a plurality of electrode bodies 10 laminated. However, the present invention is not limited to this embodiment, and the current collector 14 of the multilayer battery 10 is not limited to this configuration. Any stacked battery may be used as long as a spacer 15 is provided between the spacers 15 and the spacer 15 is fitted in a recess 16 provided in the current collector 14. That is, the current collector 14 is disposed on at least one surface, and the spacers 15 and 15 are provided on at least a part of the outer periphery of the position where the power generator 20 is disposed on one surface side of the current collector 14. The current collector 14 is disposed using the current collector 14 in which concave portions 16 are formed at positions corresponding to positions where the spacers 15 are disposed on the other surface side of the current collector 14. Are stacked together with the power generation unit 20, and the spacers 15 and 15 are fitted in the recesses 16 and 16, or a stacked battery, or one current collector 14 (first current collector 14) and another current collector. A power generation unit 20 is provided between the current collector 14 and the second current collector 14, and spacers 15 and 15 are provided on at least a part of the outer periphery of the power generation unit 20. At least one of the current collectors 14 on the power generation unit 20 side The surface, recess 16, 16 are provided, the spacers 15, 15 in the recesses 16, 16 is fitted, may be a stacked type battery. However, from the viewpoint that the multilayer battery 100 can be easily manufactured, the multilayer battery 100 in which a plurality of electrode bodies 10 are stacked is preferable.

実施例により、本発明に係る積層型電池100の設計について説明する。   The design of the stacked battery 100 according to the present invention will be described with reference to examples.

1.従来例(比較例)
図4(A)に示されるように、集電体14の上にドクターブレードによって、正極ペーストを塗布・乾燥し、正極層511を形成し、その後、当該正極層511の上にドクターブレードによって電解質ペーストを塗布・乾燥し、電解質層513を形成し、さらにその後、当該電解質層513の上にドクターブレードによって負極ペーストを塗布・乾燥し、負極層512を形成した。このようにして作製された電極体510を外部観察したところ、図4(B)に示されるように、各層間にクラックや反りが生じていた。これは、ペーストの乾燥過程等において、各層の熱膨張率の違いによって生じたものと考えられる。また、電極体510は、正極層、電解質層及び負極層がこの順に積層されており、自己放電が生じる虞のあるものであった。また、作製された電極体510を複数用意して積層する場合、電極体510の位置決めが困難であった。また、積層後、拘束プレス工程に供する場合、電極体510同士の位置ずれが生じた。
1. Conventional example (comparative example)
As shown in FIG. 4A, the positive electrode paste is applied and dried on the current collector 14 by a doctor blade to form a positive electrode layer 511, and then the electrolyte is applied on the positive electrode layer 511 by a doctor blade. The paste was applied and dried to form the electrolyte layer 513, and then the negative electrode paste was applied and dried on the electrolyte layer 513 with a doctor blade to form the negative electrode layer 512. When the electrode body 510 thus fabricated was observed externally, cracks and warpage occurred between the respective layers as shown in FIG. 4B. This is considered to be caused by the difference in the coefficient of thermal expansion of each layer during the paste drying process. In addition, the electrode body 510 has a positive electrode layer, an electrolyte layer, and a negative electrode layer laminated in this order, which may cause self-discharge. In addition, when a plurality of prepared electrode bodies 510 are prepared and stacked, it is difficult to position the electrode body 510. Moreover, when it used for a constraining press process after lamination | stacking, position shift of electrode body 510 produced.

2.実施例1
電極体10の積層後の拘束プレス工程において、印加される圧縮応力を150kgf/cm(1470N/cm)に設定し、且つ、図2に示される、各電極層、電解質層の厚み、凹部16の深さを下記表1の通りとした。正極層11、負極層12、電解質層13の各ヤング率は下記表2の通りであった。この場合において、最適なスペーサの高さx2を下記式(4)〜(6)により求めたところ、スペーサ高さx2は365.6μmとなった。
σ=E・Δx … (4)
E=E1・E2・E3/(E1・E2+E2・E3+E3・E1) … (5)
Δx=(x1+x3−x2)/(x1+x4) … (6)
2. Example 1
In the constraining press step after the electrode body 10 is laminated, the applied compressive stress is set to 150 kgf / cm 2 (1470 N / cm 2 ), and the thickness of each electrode layer, electrolyte layer, and recess shown in FIG. The depth of 16 was as shown in Table 1 below. Each Young's modulus of the positive electrode layer 11, the negative electrode layer 12, and the electrolyte layer 13 was as shown in Table 2 below. In this case, when the optimum spacer height x2 was determined by the following formulas (4) to (6), the spacer height x2 was 365.6 μm.
σ = E · Δx (4)
E = E1, E2, E3 / (E1, E2 + E2, E3 + E3, E1) (5)
Δx = (x1 + x3−x2) / (x1 + x4) (6)

Figure 2011100693
Figure 2011100693

Figure 2011100693
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算出値を基にスペーサを設計し、これを用いて電極体10を複数作製した。作製した電極体10は、上記比較例と比べていずれも反り、ひび割れ等のないものであった。その後、電極体10を用いて積層型電池100を作製したところ、電極体10の積層時、容易に位置決めしながら電極体10を積層することができ、且つ、その後のプレス工程においても電極体10同士がずれることなく、均一且つ適切に圧力を印加することができた。   A spacer was designed based on the calculated value, and a plurality of electrode bodies 10 were produced using the spacer. The produced electrode body 10 was not warped and cracked as compared with the comparative example. After that, when the laminated battery 100 was manufactured using the electrode body 10, the electrode body 10 can be laminated while being easily positioned when the electrode body 10 is laminated, and the electrode body 10 can also be used in the subsequent pressing process. The pressure could be applied uniformly and appropriately without any deviation.

3.実施例2
電極体10の積層後、プレス工程において印加される圧縮応力を15kgf/cm(147N/cm)に設定し、且つ、図2に示される、各電極層、電解質層の厚み、スペーサ15の高さを下記表3の通りとした。正極層11、負極層12、電解質層13の各ヤング率は下記表4の通りであった。この場合において、最適な凹部16深さx3を下記式(4)〜(6)により求めたところ、凹部深さx3は51.7μmとなった。
σ=E・Δx … (4)
E=E1・E2・E3/(E1・E2+E2・E3+E3・E1) … (5)
Δx=(x1+x3−x2)/(x1+x4) … (6)
3. Example 2
After the electrode body 10 is laminated, the compressive stress applied in the pressing step is set to 15 kgf / cm 2 (147 N / cm 2 ), and the thickness of each electrode layer, electrolyte layer, spacer 15 shown in FIG. The height was as shown in Table 3 below. The respective Young's moduli of the positive electrode layer 11, the negative electrode layer 12, and the electrolyte layer 13 were as shown in Table 4 below. In this case, when the optimum recess 16 depth x3 was determined by the following formulas (4) to (6), the recess depth x3 was 51.7 μm.
σ = E · Δx (4)
E = E1, E2, E3 / (E1, E2 + E2, E3 + E3, E1) (5)
Δx = (x1 + x3−x2) / (x1 + x4) (6)

Figure 2011100693
Figure 2011100693

Figure 2011100693
Figure 2011100693

算出値を基に集電体14に凹部を設け、これを用いて電極体10を複数作製した。作製した電極体10は、上記比較例と比べていずれも反り、ひび割れが低減されていた。その後、電極体10を用いて積層型電池100を作製したところ、電極体10の積層時、容易に位置決めしながら電極体10を積層することができ、且つ、その後のプレス工程においても電極体10同士がずれることなく、均一且つ適切に圧力を印加することができた。   Based on the calculated value, the current collector 14 was provided with a recess, and a plurality of electrode bodies 10 were produced using this. The produced electrode body 10 was warped as compared with the comparative example, and cracks were reduced. After that, when the laminated battery 100 was manufactured using the electrode body 10, the electrode body 10 can be laminated while being easily positioned when the electrode body 10 is laminated, and the electrode body 10 can also be used in the subsequent pressing process. The pressure could be applied uniformly and appropriately without any deviation.

以上、現時点において、最も実践的であり、且つ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う集電体及び積層型電池もまた本発明の技術範囲に包含されるものとして理解されなければならない。   Although the present invention has been described with reference to the most practical and preferred embodiments at the present time, the invention is not limited to the embodiments disclosed herein. The present invention can be changed as appropriate without departing from the spirit or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and current collectors and stacked batteries with such changes are also included in the technical scope of the present invention. Must be understood.

本発明は、携帯機器、電気自動車、ハイブリッド車等の電源として好適に用いることができる。   The present invention can be suitably used as a power source for portable devices, electric vehicles, hybrid vehicles, and the like.

10 電極体
11 正極層
12 負極層
13 電解質層
14 集電体
15 スペーサ
16 凹部
20 発電部
100 積層型電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electrode body 11 Positive electrode layer 12 Negative electrode layer 13 Electrolyte layer 14 Current collector 15 Spacer 16 Recessed part 20 Power generation part 100 Multilayer battery

Claims (3)

少なくとも一面に発電部が配置される集電体であって、
前記集電体の一面側において、前記発電部が配置される位置の外周の少なくとも一部に、スペーサが配置され、
前記集電体の他面側において、前記スペーサが配置される位置と対応する位置に、凹部が形成されている、集電体。
A current collector having a power generation unit disposed on at least one surface,
On one side of the current collector, a spacer is disposed on at least a part of the outer periphery of the position where the power generation unit is disposed,
A current collector in which a recess is formed at a position corresponding to a position at which the spacer is disposed on the other surface side of the current collector.
請求項1に記載の集電体が発電部とともに複数積層されてなり、
前記スペーサが前記凹部に嵌め合わされている、積層型電池。
A plurality of current collectors according to claim 1 are laminated together with a power generation unit,
A stacked battery, wherein the spacer is fitted in the recess.
第1集電体と第2集電体との間に発電部が備えられ、
前記発電部の外周の少なくとも一部にスペーサが設置され、
前記第1集電体又は第2集電体の少なくとも一方の、前記発電部側の面に、凹部が設けられ、
前記凹部に前記スペーサが嵌め合わされている、積層型電池。
A power generation unit is provided between the first current collector and the second current collector,
A spacer is installed on at least a part of the outer periphery of the power generation unit,
At least one of the first current collector or the second current collector is provided with a recess on the surface on the power generation unit side,
A stacked battery in which the spacer is fitted in the recess.
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