JP2012074201A - Lithium ion secondary battery, vehicle, electronic device and manufacturing method of lithium ion secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium ion secondary battery having a current collector with an active material layer stacked thereon, in which the exfoliation of the active material layer from the current collector is suppressed.SOLUTION: In the lithium ion secondary battery, the active material layer 12 has a stripe structure which includes line patterns 121 spaced apart from each other and arrayed in parallel with each other on a surface of a current collector layer 11. The length La of parts of the line patterns 121 in contact with the surface of the current collector layer 11 in a longer direction Y of the line pattern 121 is not less than four times as large as the width Da of parts of the line patterns 121 in contact with the surface of the current collector layer 11 in a direction X of the width. A wider contact area of the active material layer 12 and the surface of the current collector layer 11 is arranged like this and therefore, the exfoliation of the active material layer 12 from the current collector layer 11 can be suppressed efficiently.

Description

この発明は、正負両極の活物質の間に電解質層を介在させてなるリチウムイオン二次電池、これを備える車両および電子機器ならびに該電池の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a lithium ion secondary battery in which an electrolyte layer is interposed between positive and negative electrode active materials, a vehicle and an electronic device including the same, and a method for manufacturing the battery.

従来、このようなリチウムイオン二次電池として、正極活物質を積層した集電体と、負極活物質を積層した集電体とをそれぞれ用意し、電解液を含浸させたセパレータを各集電体で挟み込んで構成されたものが知られている。ただし、特許文献1、2等で指摘されているとおり、活物質を集電体に積層したリチウムイオン二次電池では、活物質が集電体から剥離してしまうことが問題となっていた。   Conventionally, as such a lithium ion secondary battery, a current collector in which a positive electrode active material is laminated and a current collector in which a negative electrode active material is laminated are prepared, and a separator impregnated with an electrolytic solution is provided for each current collector. It is known that it is sandwiched between the two. However, as pointed out in Patent Documents 1 and 2 and the like, in a lithium ion secondary battery in which an active material is stacked on a current collector, there is a problem that the active material is separated from the current collector.

つまり、特許文献1では、活物質と集電体との密着性が不十分であるために、活物質が集電体から剥離する点が指摘されている。また、特許文献2では、活物質層と電解液との接触面積を広くするために活物質層に溝を設けた場合に、この溝が原因となって、活物質層が集電体から剥離する点が指摘されている。   That is, Patent Document 1 points out that the active material peels from the current collector because the adhesion between the active material and the current collector is insufficient. Further, in Patent Document 2, when a groove is provided in the active material layer in order to increase the contact area between the active material layer and the electrolytic solution, the active material layer is separated from the current collector due to the groove. It is pointed out.

このような問題に対応するために、特許文献1では、導電性保護膜により活物質を覆うことで、活物質と集電体の密着性を高めて、集電体からの活物質の剥離を抑制している。また、特許文献2では、溝の端を活物質層の周縁から離しておくことで、集電体からの活物質層の剥離を抑制している。   In order to cope with such a problem, in Patent Document 1, the active material is covered with a conductive protective film, thereby improving the adhesion between the active material and the current collector, and peeling the active material from the current collector. Suppressed. Moreover, in patent document 2, peeling of the active material layer from a collector is suppressed by keeping the edge of a groove | channel away from the periphery of an active material layer.

特開2008−117574号公報(例えば、段落0011、0013、0014)JP 2008-117574 A (for example, paragraphs 0011, 0013, 0014) 特開2008−277242号公報(例えば、段落0005)JP 2008-277242 A (for example, paragraph 0005)

しかしながら、特許文献1では、導電性保護膜という部材が別途必要になるためコストアップが引き起こされるおそれがあるとともに、活物質層と集電体の密着性が確実に得られるように、導電性保護膜により活物質層をきっちりと覆う必要があり、製造工程の複雑化が問題となるおそれもあった。また、特許文献2では、活物質層の溝を原因とするものには有効であったとしても、その他の原因によって集電体から活物質層が剥離する場合には、必ずしも有効とは言えなかった。   However, in Patent Document 1, since a member called a conductive protective film is required separately, there is a risk that the cost may be increased, and the conductive protection is performed so that the adhesion between the active material layer and the current collector can be reliably obtained. It is necessary to cover the active material layer exactly with a film, and there is a possibility that the manufacturing process becomes complicated. Further, in Patent Document 2, even if it is effective for the cause of the groove of the active material layer, it is not necessarily effective when the active material layer is separated from the current collector due to other causes. It was.

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、集電体に活物質層を積層したリチウムイオン二次電池において、集電体からの活物質層の剥離を抑制可能とする技術の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a technique capable of suppressing separation of an active material layer from a current collector in a lithium ion secondary battery in which an active material layer is stacked on a current collector. And

この発明にかかるリチウムイオン二次電池は、上記目的を達成するため、第1の集電体層、第1の活物質層、電解質層、第2の活物質層および第2の集電体層をこの順番に積層した構造を有し、第1の活物質層は、第1の集電体層表面に互いに離隔したライン状パターンを互いに平行に複数配してなるストライプ構造を有し、ライン状パターンの長手方向において第1の集電体層表面と接するライン状パターンの長さ寸法が、長手方向と直交する幅方向において第1の集電体層表面と接するライン状パターンの幅寸法の4倍以上であることを特徴としている。   In order to achieve the above object, a lithium ion secondary battery according to the present invention includes a first current collector layer, a first active material layer, an electrolyte layer, a second active material layer, and a second current collector layer. Are stacked in this order, and the first active material layer has a stripe structure in which a plurality of line-shaped patterns spaced apart from each other are arranged in parallel on the surface of the first current collector layer. The length dimension of the line-shaped pattern in contact with the first current collector layer surface in the longitudinal direction of the line-shaped pattern is equal to the width dimension of the line-shaped pattern in contact with the first current collector layer surface in the width direction orthogonal to the longitudinal direction. It is characterized by four times or more.

このように構成された発明(リチウムイオン二次電池)では、第1の活物質層は、第1の集電体層表面に互いに離隔したライン状パターンを互いに平行に複数配してなるストライプ構造を有している。しかも、ライン状パターンの長手方向において第1の集電体層表面と接するライン状パターンの長さ寸法が、長手方向と直交する幅方向において第1の集電体層表面と接するライン状パターンの幅寸法の4倍以上となっている。このように本発明では、第1の活物質層と集電体層表面との接触面積が広くとられており、集電体層からの活物質層の剥離を効果的に抑制することが可能となっている。   In the invention thus configured (lithium ion secondary battery), the first active material layer has a stripe structure in which a plurality of line-shaped patterns separated from each other are arranged in parallel on the surface of the first current collector layer. have. Moreover, the length of the line-shaped pattern in contact with the surface of the first current collector layer in the longitudinal direction of the line-shaped pattern is equal to the length of the line-shaped pattern in contact with the surface of the first current collector layer in the width direction orthogonal to the longitudinal direction. It is at least four times the width dimension. As described above, in the present invention, the contact area between the first active material layer and the surface of the current collector layer is wide, and it is possible to effectively suppress peeling of the active material layer from the current collector layer. It has become.

また、第1の集電体層表面からのライン状パターンの高さ寸法が幅寸法よりも小さいように構成しても良い。このように、ライン状パターンの高さを抑えることで、集電体からの活物質層の剥離をより効果的に抑制することが可能となる。   Moreover, you may comprise so that the height dimension of the line-shaped pattern from the 1st collector layer surface may be smaller than a width dimension. In this manner, by suppressing the height of the line pattern, it is possible to more effectively suppress the peeling of the active material layer from the current collector.

上記のような構造を有するリチウムイオン二次電池は種々の応用分野が考えられるが、例えば電気自動車のような各種車両の電源として、また、このリチウムイオン二次電池を電源として動作する電子回路部を備えた各種の電子機器に適用することが可能である。   The lithium ion secondary battery having the above-described structure can be applied in various fields. For example, an electronic circuit unit that operates as a power source for various vehicles such as an electric vehicle and uses the lithium ion secondary battery as a power source. It is possible to apply to various electronic devices provided with.

また、この発明にかかるリチウムイオン二次電池の製造方法は、上記目的を達成するため、第1の集電体層表面に、互いに離隔したライン状パターンを互いに平行に複数配してなるストライプ構造を有する第1の活物質層を形成する第1工程と、第1の活物質層表面に、電解質層、第2の活物質層および第2の集電体層をこの順番に積層する第2工程とを備え、ライン状パターンの長手方向において第1の集電体層表面と接するライン状パターンの長さ寸法が、長手方向と直交する幅方向において第1の集電体層表面と接するライン状パターンの幅寸法の4倍以上であることを特徴としている。   Further, in order to achieve the above object, a method for manufacturing a lithium ion secondary battery according to the present invention has a stripe structure in which a plurality of line-shaped patterns separated from each other are arranged in parallel on the surface of the first current collector layer. A first step of forming a first active material layer having a second layer, and an electrolyte layer, a second active material layer, and a second current collector layer are laminated in this order on the surface of the first active material layer A line in which the length dimension of the line-shaped pattern in contact with the surface of the first current collector layer in the longitudinal direction of the line-shaped pattern is in contact with the surface of the first current collector layer in the width direction orthogonal to the longitudinal direction. It is characterized by being at least four times the width dimension of the pattern.

このように構成された発明(リチウムイオン二次電池の製造方法)では、第1の活物質層は、第1の集電体層表面に互いに離隔したライン状パターンを互いに平行に複数配してなるストライプ構造を有している。しかも、ライン状パターンの長手方向において第1の集電体層表面と接するライン状パターンの長さ寸法が、長手方向と直交する幅方向において第1の集電体層表面と接するライン状パターンの幅寸法の4倍以上となっている。このように本発明では、第1の活物質層と集電体層表面との接触面積が広くとられており、集電体からの活物質層の剥離を効果的に抑制することが可能となっている。   In the invention configured as described above (a method for manufacturing a lithium ion secondary battery), the first active material layer includes a plurality of line-shaped patterns arranged in parallel to each other on the surface of the first current collector layer. The stripe structure is as follows. Moreover, the length of the line-shaped pattern in contact with the surface of the first current collector layer in the longitudinal direction of the line-shaped pattern is equal to the length of the line-shaped pattern in contact with the surface of the first current collector layer in the width direction orthogonal to the longitudinal direction. It is at least four times the width dimension. As described above, in the present invention, the contact area between the first active material layer and the current collector layer surface is wide, and it is possible to effectively suppress peeling of the active material layer from the current collector. It has become.

本発明では、第1の活物質層と集電体層表面との接触面積が広くとられており、集電体からの活物質層の剥離を効果的に抑制することが可能となっている。   In the present invention, the contact area between the first active material layer and the current collector layer surface is wide, and it is possible to effectively suppress peeling of the active material layer from the current collector. .

リチウムイオン二次電池の概略構造を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a lithium ion secondary battery. 図1の電池の製造方法の一例を示すフローチャートである。2 is a flowchart illustrating an example of a method for manufacturing the battery of FIG. ノズルスキャン法による材料塗布の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode of material application by the nozzle scan method. 負極活物質層の断面形状を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the cross-sectional shape of a negative electrode active material layer. 図4の構造と従来の電池モジュールの構造との差異を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the difference with the structure of FIG. 4, and the structure of the conventional battery module. 負極活物質層の他のパターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the other pattern of a negative electrode active material layer. 本発明にかかる電池を搭載した電気自動車を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the electric vehicle carrying the battery concerning this invention. 本発明にかかる電池を搭載したICカードを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the IC card carrying the battery concerning this invention.

図1はリチウムイオン二次電池の概略構造を示す図である。より詳しくは、図1(a)は本発明の一実施形態としてのリチウムイオン二次電池モジュールの断面構造を示す図であり、図1(b)はその概観斜視図であり、図1(c)はその負極集電体と負極活物質層のみを示した外観斜視図である。このリチウムイオン二次電池モジュール1は、負極集電体11の上に負極活物質層12、固体電解質層13、正極活物質層14および正極集電体15を順番に積層した構造を有している。この明細書では、X、YおよびZ座標方向をそれぞれ図1(a)に示すように定義する。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic structure of a lithium ion secondary battery. More specifically, FIG. 1A is a diagram showing a cross-sectional structure of a lithium ion secondary battery module as one embodiment of the present invention, FIG. 1B is an overview perspective view thereof, and FIG. ) Is an external perspective view showing only the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer. The lithium ion secondary battery module 1 has a structure in which a negative electrode active material layer 12, a solid electrolyte layer 13, a positive electrode active material layer 14, and a positive electrode current collector 15 are sequentially laminated on a negative electrode current collector 11. Yes. In this specification, the X, Y, and Z coordinate directions are defined as shown in FIG.

図1(b)および図1(c)に示すように、負極活物質層12はY方向に沿って延びるライン状のパターン121がX方向に一定間隔を空けて多数並んだ、ラインアンドスペース構造(ストライプ構造)となっている。また固体電解質層13は固体電解質によって形成されており、その下面が負極活物質層12の凹凸に対応する凹凸形状となっている一方、上面は略平坦となっている。   As shown in FIGS. 1B and 1C, the negative electrode active material layer 12 has a line-and-space structure in which a large number of line-shaped patterns 121 extending along the Y direction are arranged at regular intervals in the X direction. (Stripe structure). The solid electrolyte layer 13 is formed of a solid electrolyte, and the lower surface thereof has an uneven shape corresponding to the unevenness of the negative electrode active material layer 12, while the upper surface is substantially flat.

負極集電体11の表面に形成された、負極活物質層12のライン状パターン121は、次のような寸法関係を備える。つまり、ライン状パターン12の長手方向Yにおいて負極集電体11表面と接するライン状パターン12の長さ寸法Laは、長手方向Yと直交する幅方向Xにおいて負極集電体11表面と接するライン状パターンの幅寸法Daの4倍以上となっている(La≧4×Da)。このように本実施形態では、負極活物質層12と負極集電体11表面との接触面積が広くとられており、負極集電体11からの負極活物質層12の剥離を効果的に抑制することが可能となっている。   The line pattern 121 of the negative electrode active material layer 12 formed on the surface of the negative electrode current collector 11 has the following dimensional relationship. That is, the length dimension La of the line-shaped pattern 12 that contacts the surface of the negative electrode current collector 11 in the longitudinal direction Y of the line-shaped pattern 12 is a line shape that contacts the surface of the negative electrode current collector 11 in the width direction X orthogonal to the longitudinal direction Y. It is 4 times or more the pattern width dimension Da (La ≧ 4 × Da). As described above, in this embodiment, the contact area between the negative electrode active material layer 12 and the surface of the negative electrode current collector 11 is wide, and the peeling of the negative electrode active material layer 12 from the negative electrode current collector 11 is effectively suppressed. It is possible to do.

さらに、負極集電体11表面からのライン状パターン12の高さ寸法Haは、ライン状パターン12の幅寸法Daよりも小さくなっている(Ha<Da)。このように、本実施形態では、ライン状パターン12の高さを抑えることで、負極集電体11からの負極活物質層12の剥離をより効果的に抑制することが可能となっている。   Further, the height dimension Ha of the line-shaped pattern 12 from the surface of the negative electrode current collector 11 is smaller than the width dimension Da of the line-shaped pattern 12 (Ha <Da). Thus, in this embodiment, it is possible to more effectively suppress the peeling of the negative electrode active material layer 12 from the negative electrode current collector 11 by suppressing the height of the line pattern 12.

そして、このように略平坦に形成された固体電解質層13に正極活物質層14および正極集電体15が積層されて、リチウムイオン二次電池モジュール1が形成される。このリチウムイオン二次電池モジュール1に適宜タブ電極が設けられたり、複数のモジュールが積層されてリチウムイオン電池が構成される。   Then, the positive electrode active material layer 14 and the positive electrode current collector 15 are laminated on the solid electrolyte layer 13 formed substantially flat in this manner, so that the lithium ion secondary battery module 1 is formed. The lithium ion secondary battery module 1 is appropriately provided with a tab electrode, or a plurality of modules are stacked to constitute a lithium ion battery.

ここで、各層を構成する材料としては、負極集電体11、正極集電体15として例えば銅箔、アルミニウム箔をそれぞれ用いることができる。また、正極活物質としては例えばLiCoO2(LCO)を主体とするものを、負極活物質としては例えばLi4Ti512(LTO)を主体としたものをそれぞれ用いることができる。また、固体電解質層13としては、例えばポリエチレンオキサイドおよびポリスチレンを用いることができる。 Here, as a material constituting each layer, for example, a copper foil or an aluminum foil can be used as the negative electrode current collector 11 and the positive electrode current collector 15, respectively. Further, as the positive electrode active material, for example, a material mainly composed of LiCoO 2 (LCO) can be used, and as the negative electrode active material, for example, a material mainly composed of Li 4 Ti 5 O 12 (LTO) can be used. Moreover, as the solid electrolyte layer 13, for example, polyethylene oxide and polystyrene can be used.

このような構成(組成および構造)を有するリチウムイオン二次電池モジュール1は、薄型で折り曲げ容易である。また、負極活物質層12を図示したような凹凸を有する立体的構造として、その体積に対する表面積を大きくしているので、薄い固体電解質層13を介した正極活物質層14との対向表面積を大きく取ることができ、高効率・高出力が得られる。このように、上記構造を有するリチウムイオン電池は小型で高性能を得ることができるものである。   The lithium ion secondary battery module 1 having such a configuration (composition and structure) is thin and easy to bend. Further, since the negative electrode active material layer 12 has a three-dimensional structure having irregularities as illustrated, the surface area with respect to the volume is increased, so that the surface area facing the positive electrode active material layer 14 through the thin solid electrolyte layer 13 is increased. High efficiency and high output can be obtained. Thus, the lithium ion battery having the above-described structure is small and can obtain high performance.

次に、上記したリチウムイオン二次電池モジュール1を製造する方法について説明する。従来、この種のモジュールは各機能層に対応する薄膜材料を積層することによって形成されてきたが、この製造方法ではモジュールの高密度化に限界がある。また、従来から提案されている製造方法(例えば、特開2005−116248号公報)では、工程が多く製造に時間がかかり、また各機能層間の分離が難しい。これに対し、以下に説明する製造方法では、少ない工程で、また既存の処理装置を用いて、上記のような構造のリチウムイオン電池モジュール1を製造することが可能である。   Next, a method for manufacturing the above-described lithium ion secondary battery module 1 will be described. Conventionally, this type of module has been formed by laminating thin film materials corresponding to each functional layer. However, this manufacturing method has a limit in increasing the density of the module. Moreover, in the manufacturing method proposed conventionally (for example, Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-116248), there are many processes and manufacturing takes time, and isolation | separation between each functional layer is difficult. On the other hand, in the manufacturing method described below, the lithium ion battery module 1 having the above-described structure can be manufactured with a small number of steps and using an existing processing apparatus.

図2は図1の電池の製造方法の一例を示すフローチャートである。この製造方法では、まず負極集電体11となる金属箔、例えば銅箔を準備する(ステップS101)。薄い銅箔は搬送や取り扱いが難しいので、例えば片面をガラス板等のキャリアに貼り付ける等により搬送性を高めておくことが好ましい。   FIG. 2 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the battery of FIG. In this manufacturing method, first, a metal foil, such as a copper foil, to be the negative electrode current collector 11 is prepared (step S101). Since thin copper foils are difficult to transport and handle, it is preferable to improve transportability, for example, by attaching one side to a carrier such as a glass plate.

続いて、銅箔の一方面に、負極活物質を含む塗布液をノズルディスペンス法、中でも塗布液を吐出するノズルを塗布対象面に対し相対移動させるノズルスキャン法により塗布する(ステップS102)。塗布液としては、例えば、前記した負極活物質を含む有機系LTO材料を用いることができる。塗布液には、負極活物質の他に、導電助剤としてのアセチレンブラック(AB)またはケッチェンブラック、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンブタジエンラバー(SBR)、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリビニルアルコール(PVA)またはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、溶剤としてのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)などを混合したものを用いることができる。なお、後述する実施例の試作に用いた塗布液では、LTO:AB:PVDFの組成比をおよそ8:1:1とした。   Subsequently, a coating liquid containing a negative electrode active material is applied to one surface of the copper foil by a nozzle dispensing method, particularly a nozzle scanning method in which a nozzle for discharging the coating liquid is moved relative to the surface to be coated (step S102). As the coating solution, for example, an organic LTO material containing the negative electrode active material described above can be used. In addition to the negative electrode active material, the coating solution includes acetylene black (AB) or ketjen black as a conductive auxiliary agent, polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber (SBR), polyvinyl pyrrolidone (PVP) as a binder. ), Polyvinyl alcohol (PVA) or polytetrafluoroethylene (PTFE), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent, and the like can be used. In the coating liquid used for the trial production of the examples described later, the composition ratio of LTO: AB: PVDF was about 8: 1: 1.

図3はノズルスキャン法による材料塗布の様子を模式的に示す図である。より詳しくは、図3(a)はノズルスキャン法による塗布の様子をX方向から見た図、図3(b)および図3(c)は同じ様子をそれぞれY方向、斜め上方から見た図である。ノズルスキャン法によって塗布液を基材に塗布する技術は公知であり、本方法においてもそのような公知技術を適用することが可能であるので、装置構成については説明を省略する。   FIG. 3 is a diagram schematically showing a state of material application by the nozzle scanning method. More specifically, FIG. 3 (a) is a view of the state of application by the nozzle scanning method as seen from the X direction, and FIGS. 3 (b) and 3 (c) are views of the same state as seen from the Y direction and obliquely from above. It is. A technique for applying a coating solution to a substrate by a nozzle scanning method is known, and such a known technique can also be applied to this method, and thus the description of the apparatus configuration is omitted.

ノズルスキャン法では、上記有機系LTO材料を塗布液として吐出するための吐出口311を1つまたは複数穿設されたノズル31を銅箔11の上方に配置し、吐出口311から一定量の塗布液32を吐出させながら、ノズル31を銅箔11に対し相対的に矢印方向Dnに一定速度で走査移動させる。こうすることで、銅箔11上には塗布液32がY方向に沿ったライン状に塗布される。ノズル31に複数の吐出口311を設けることで1回の走査移動で複数のストライプを形成することができ、必要に応じて走査移動を繰り返すことで、銅箔11の全面にライン状に塗布液を塗布することができる。これを乾燥硬化させることで、銅箔11の上面に負極活物質によるライン状パターン121が形成される。また、塗布液に光硬化性樹脂を添加し塗布後に光照射して硬化させるようにしてもよい。   In the nozzle scanning method, a nozzle 31 having one or a plurality of discharge ports 311 for discharging the organic LTO material as a coating solution is disposed above the copper foil 11 and a certain amount of coating is applied from the discharge port 311. While discharging the liquid 32, the nozzle 31 is moved relative to the copper foil 11 at a constant speed in the arrow direction Dn. By doing so, the coating liquid 32 is applied onto the copper foil 11 in a line shape along the Y direction. By providing a plurality of discharge ports 311 in the nozzle 31, a plurality of stripes can be formed by a single scanning movement, and by repeating the scanning movement as necessary, the coating liquid is formed in a line on the entire surface of the copper foil 11. Can be applied. By drying and curing this, a line pattern 121 made of a negative electrode active material is formed on the upper surface of the copper foil 11. Alternatively, a photo-curable resin may be added to the coating solution and cured by light irradiation after coating.

この時点では、略平坦な銅箔11の表面に対して負極活物質層12を部分的に盛り上げた状態となっており、単に上面が平坦となるように塗布液を塗布する場合に比べて、活物質の使用量に対する表面積を大きくすることができるので、後に形成される正極活物質との対向面積を大きくして高出力を得ることができる。   At this time, the negative electrode active material layer 12 is partially raised with respect to the surface of the substantially flat copper foil 11, compared with a case where the coating liquid is simply applied so that the upper surface is flat, Since the surface area with respect to the usage amount of the active material can be increased, the facing area with the positive electrode active material to be formed later can be increased to obtain a high output.

図2のフローチャートの説明を続ける。こうして形成された、銅箔11に負極活物質層12を積層してなる積層体の上面に対し、適宜の塗布方法、例えばナイフコート法やバーコート法により電解質塗布液を塗布する(ステップS103)。電解質塗布液としては、前記した高分子電解質材料、例えばポリエチレンオキサイド、ポリスチレンなどの樹脂、支持塩としての例えばLiPF6および溶剤としての例えばジエチレンカーボネートなどを混合したものを用いることができる。ここでの塗布方法としては上記に限定されないが、塗布後の表面を略平坦にすることのできる方法であることが好ましい。 The description of the flowchart of FIG. 2 will be continued. An electrolyte coating solution is applied to the upper surface of the laminate formed by laminating the negative electrode active material layer 12 on the copper foil 11 thus formed by an appropriate coating method, for example, a knife coating method or a bar coating method (step S103). . As the electrolyte coating solution, a mixture of the above-described polymer electrolyte material, for example, a resin such as polyethylene oxide or polystyrene, a support salt such as LiPF 6 and a solvent such as diethylene carbonate can be used. Although it is not limited to the above as a coating method here, It is preferable that it is a method which can make the surface after application | coating substantially flat.

続いて正極活物質層14および正極集電体としてのアルミニウム箔15を積層する。ここではその一例を説明する。まず、正極集電体としてのアルミニウム箔15に予め正極活物質を含む塗布液を塗布して略一様な正極活物質層14をアルミニウム箔15の表面に形成しておく。正極活物質を含む塗布液としては、例えば、前記した正極活物質と、導電助剤としての例えばアセチレンブラック、結着剤としてのSBR、分散剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)および溶剤としての純水などを混合した水系LCO材料を用いることができる。また、塗布方法としては、上記したナイフコート法やバーコート法のほか、スピンコート法のように、平面上に平坦な膜を形成することが可能な公知の塗布方法を適宜採用することができる。   Subsequently, a positive electrode active material layer 14 and an aluminum foil 15 as a positive electrode current collector are laminated. Here, an example will be described. First, a substantially uniform positive electrode active material layer 14 is formed on the surface of the aluminum foil 15 by previously applying a coating liquid containing a positive electrode active material to the aluminum foil 15 as a positive electrode current collector. Examples of the coating liquid containing the positive electrode active material include, for example, the above-described positive electrode active material, acetylene black as a conductive additive, SBR as a binder, carboxymethyl cellulose (CMC) as a dispersant, and pure water as a solvent. A water-based LCO material mixed with the above can be used. In addition to the knife coating method and bar coating method described above, a known coating method capable of forming a flat film on a flat surface, such as a spin coating method, can be employed as appropriate. .

そして、ステップS103において塗布された電解質塗布液が硬化する前に、正極活物質層14が形成されたアルミニウム箔15を貼り合わせて、正極活物質層14と電解質塗布液とを密着させる(ステップS104)。このとき、より密着性を高めるために、アルミニウム箔15表面の正極活物質層14にも電解質塗布液を塗布しておいてもよい。   Then, before the electrolyte coating solution applied in step S103 is cured, the aluminum foil 15 on which the positive electrode active material layer 14 is formed is bonded to bring the positive electrode active material layer 14 and the electrolyte coating solution into close contact (step S104). ). At this time, in order to further improve the adhesion, an electrolyte coating solution may be applied to the positive electrode active material layer 14 on the surface of the aluminum foil 15.

こうすることで、負極集電体11、負極活物質層12、固体電解質層13、正極活物質層14および正極集電体15が順に積層されてなるリチウムイオン二次電池モジュール1が形成される。なお、上記方法以外にも、例えば、電解質塗布液の塗布後これを硬化させて固体電解質層13を形成した後に、正極活物質を含む塗布液を塗布して正極活物質層14を形成し、さらに正極集電体15を貼り合わせるようにしてもよい。   In this way, the lithium ion secondary battery module 1 in which the negative electrode current collector 11, the negative electrode active material layer 12, the solid electrolyte layer 13, the positive electrode active material layer 14, and the positive electrode current collector 15 are sequentially stacked is formed. . In addition to the above method, for example, after applying the electrolyte coating solution, and curing this to form the solid electrolyte layer 13, a coating solution containing a cathode active material is applied to form the cathode active material layer 14, Further, the positive electrode current collector 15 may be bonded.

次に、図1のリチウムイオン二次電池モジュール1における負極活物質層の構造について、図4ないし図5を参照しながらさらに詳しく説明する。図4は負極活物質層の断面形状を示す拡大断面図である。また、図5は図4の構造と従来の電池モジュールの構造との差異を模式的に示す図である。   Next, the structure of the negative electrode active material layer in the lithium ion secondary battery module 1 of FIG. 1 will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a cross-sectional shape of the negative electrode active material layer. FIG. 5 is a diagram schematically showing the difference between the structure of FIG. 4 and the structure of the conventional battery module.

図1に示すように、この実施形態における負極活物質層12は、Y方向に延びる複数のライン状パターン121がX方向に互いに離隔した島状に配置された構造を有している。図4はX−Z平面で切断したライン状パターン121の断面を示しており、同図に示されるように、ライン状パターン121の表面は上(Z方向)に凸の滑らかな曲面となっている。   As shown in FIG. 1, the negative electrode active material layer 12 in this embodiment has a structure in which a plurality of line-shaped patterns 121 extending in the Y direction are arranged in islands separated from each other in the X direction. FIG. 4 shows a cross section of the line-shaped pattern 121 cut along the XZ plane. As shown in the figure, the surface of the line-shaped pattern 121 is a smooth curved surface convex upward (Z direction). Yes.

本願発明者らが試作した電池モジュール1における各部の代表的な寸法は、ライン状パターン121の幅Daが約170μm、高さHaは約100μmである。また、隣接するライン状パターン121,121間の距離Sは約160μmである。また、固体電解質層13の厚さHdは約200μmである。   Typical dimensions of each part in the battery module 1 prototyped by the inventors of the present application are a line pattern 121 having a width Da of about 170 μm and a height Ha of about 100 μm. Further, the distance S between the adjacent line patterns 121, 121 is about 160 μm. The thickness Hd of the solid electrolyte layer 13 is about 200 μm.

また、負極集電体11からライン状パターン121が立ち上がる位置、つまり負極集電体11、負極活物質のライン状パターン121および固体電解質層13の三者が互いに接する接触点Pにおけるライン状パターン121表面の勾配、言い換えれば、接触点Pにおいてライン状パターン121に引いた接線と負極集電体層11とがなす角のうちライン状パターン121を含む側の角θは、90度よりも小さい。以下、この明細書では、この角θを「接地角」と称することとする。   Further, the line pattern 121 at the contact point P where the three of the negative electrode current collector 11, the negative electrode active material line pattern 121, and the solid electrolyte layer 13 come into contact with each other, that is, the position where the line pattern 121 rises from the negative electrode current collector 11. Of the angles formed by the surface gradient, in other words, the tangent line drawn to the line-shaped pattern 121 at the contact point P and the negative electrode current collector layer 11, the angle θ on the side including the line-shaped pattern 121 is smaller than 90 degrees. Hereinafter, in this specification, this angle θ is referred to as a “contact angle”.

なお、本願発明者らの知見によれば、電池として良好な特性が得られる各部の寸法の好ましい範囲は概ね以下の通りである。すなわち、ライン状パターン121の幅Daは20μmないし300μm、その高さHaは約10μmないし300μmであり、かつ断面のアスペクト比、つまり幅Daに対する高さHaの比が0.5以上であることが好ましい。つまり、ライン状パターン12の長手方向Yにおいて負極集電体11表面と接するライン状パターン12の長さ寸法Laは、長手方向Yと直交する幅方向Xにおいて負極集電体11表面と接するライン状パターンの幅寸法Daの4倍以上となっている(La≧4×Da)。こうして、負極活物質層12と負極集電体11表面との接触面積が広くとられており、負極集電体11からの負極活物質層12の剥離を効果的に抑制することが可能となっている。さらに、負極集電体11表面からのライン状パターン12の高さ寸法Haは、ライン状パターン12の幅寸法Daよりも小さくなっている(Ha<Da)。こうして、ライン状パターン12の高さを抑えることで、負極集電体11からの負極活物質層12の剥離をより効果的に抑制することが可能となっている。   According to the knowledge of the inventors of the present application, the preferred ranges of the dimensions of the respective parts where good characteristics are obtained as a battery are as follows. That is, the line pattern 121 has a width Da of 20 μm to 300 μm, a height Ha of about 10 μm to 300 μm, and a cross-sectional aspect ratio, that is, a ratio of the height Ha to the width Da of 0.5 or more. preferable. That is, the length dimension La of the line-shaped pattern 12 that contacts the surface of the negative electrode current collector 11 in the longitudinal direction Y of the line-shaped pattern 12 is a line shape that contacts the surface of the negative electrode current collector 11 in the width direction X orthogonal to the longitudinal direction Y. It is 4 times or more the pattern width dimension Da (La ≧ 4 × Da). Thus, the contact area between the negative electrode active material layer 12 and the surface of the negative electrode current collector 11 is wide, and it is possible to effectively suppress the peeling of the negative electrode active material layer 12 from the negative electrode current collector 11. ing. Further, the height dimension Ha of the line-shaped pattern 12 from the surface of the negative electrode current collector 11 is smaller than the width dimension Da of the line-shaped pattern 12 (Ha <Da). In this way, by suppressing the height of the line pattern 12, it is possible to more effectively suppress the peeling of the negative electrode active material layer 12 from the negative electrode current collector 11.

本実施形態の電池が良好な特性を示した理由について、本願発明者らは以下のように考えた。図5(a)に示すように、本実施形態のリチウムイオン二次電池モジュール1に外部直流電源Vcを接続し、正極集電体15に負極集電体11よりも高電位を与えた場合を考える。この状態は、リチウムイオン二次電池モジュール1を外部直流電源Vcによって充電する場合に相当する。このとき、正極活物質14内のリチウム原子が電子(図中「e」で示す)を放出してリチウムイオン(図中「Li」で示す)となり、固体電解質層13内を泳動して負極活物質層12(ライン状パターン121)に到達する。そして、負極集電体11を介して負極活物質層12に供給される電子と再結合する。こうして負極活物質層12にリチウム原子が貯蔵されることで、外部から見ればリチウムイオン二次電池モジュール1が充電される。 The inventors considered the reason why the battery of the present embodiment exhibited good characteristics as follows. As shown in FIG. 5A, a case where an external DC power source Vc is connected to the lithium ion secondary battery module 1 of the present embodiment and a higher potential than the negative electrode current collector 11 is applied to the positive electrode current collector 15 is shown. Think. This state corresponds to the case where the lithium ion secondary battery module 1 is charged by the external DC power supply Vc. At this time, the lithium atoms in the positive electrode active material 14 emit electrons (indicated by “e ” in the figure) to become lithium ions (indicated by “Li + ” in the figure), migrate in the solid electrolyte layer 13. The negative electrode active material layer 12 (line pattern 121) is reached. Then, it recombines with electrons supplied to the negative electrode active material layer 12 through the negative electrode current collector 11. By storing lithium atoms in the negative electrode active material layer 12 in this way, the lithium ion secondary battery module 1 is charged as viewed from the outside.

この実施形態では、接触点Pにおける接地角θが90度よりも小さい。このため、ライン状パターン121の厚みは接触点Pで極めて小さく、特にこの実施形態では接触点Pにおいて負極集電体11と固体電解質層13とが接しているので厚みはゼロであり、接触点Pから離れるにしたがって厚みが大きくなる。したがって、接触点Pの近傍において、負極集電体11と固体電解質層13とが非常に薄い負極活物質層12を挟んで対向することになる。このため、負極活物質層12内においてリチウムイオンと電子とが再結合するために移動する距離は極めて短くて済む。反対に負極活物質層12内のリチウム原子が電子を放出する放電時においても同様である。このことが充放電特性の向上に寄与していると考えられる。一方、接触点Pから離れた領域では、負極活物質層12が十分な厚みを有しているため、多くのリチウム原子を貯蔵することができ、大容量を得ることが可能である。こうして、本実施形態のリチウムイオン二次電池モジュール1では良好な充放電特性と大容量とを両立させることが可能となっている。   In this embodiment, the contact angle θ at the contact point P is smaller than 90 degrees. Therefore, the thickness of the line pattern 121 is extremely small at the contact point P. In particular, in this embodiment, since the negative electrode current collector 11 and the solid electrolyte layer 13 are in contact with each other at the contact point P, the thickness is zero. As the distance from P increases, the thickness increases. Therefore, in the vicinity of the contact point P, the negative electrode current collector 11 and the solid electrolyte layer 13 face each other with the very thin negative electrode active material layer 12 interposed therebetween. For this reason, the distance moved for recombination of lithium ions and electrons in the negative electrode active material layer 12 can be extremely short. On the contrary, the same applies to the discharge in which lithium atoms in the negative electrode active material layer 12 emit electrons. This is considered to contribute to the improvement of charge / discharge characteristics. On the other hand, in the region away from the contact point P, the negative electrode active material layer 12 has a sufficient thickness, so that many lithium atoms can be stored and a large capacity can be obtained. Thus, the lithium ion secondary battery module 1 of the present embodiment can achieve both good charge / discharge characteristics and large capacity.

前記した従来技術の電池においても、例えば図5(b)に示すように、負極活物質層をごく薄く形成することによって良好な充放電特性を得ることは可能と考えられる。しかしながら、このような構成では使用される負極活物質の量(体積)が少ないため、貯蔵できるリチウム原子の量が限られ、高容量化は難しい。また、図5(c)に示すように、負極活物質層を厚くすれば容量を増大させることができるが、接地角θが90度あるいはそれ以上である場合、負極活物質層内でのイオンや電子の移動距離が長くなるため、充放電特性は劣ることになる。   In the above-described prior art battery as well, it is considered possible to obtain good charge / discharge characteristics by forming the negative electrode active material layer very thinly, for example, as shown in FIG. However, in such a configuration, since the amount (volume) of the negative electrode active material used is small, the amount of lithium atoms that can be stored is limited, and it is difficult to increase the capacity. Further, as shown in FIG. 5C, the capacity can be increased by increasing the thickness of the negative electrode active material layer. However, when the ground angle θ is 90 degrees or more, ions in the negative electrode active material layer can be increased. In addition, since the distance traveled by the electrons becomes longer, the charge / discharge characteristics are inferior.

また、特に電解質材料を含む塗布液の塗布によって固体電解質層を形成する場合、接地角θが90度以上であれば負極集電体と負極活物質との接触点に塗布液がうまく回り込まず、接触点Pに空隙が生じるおそれがある。これに対し、本実施形態のように接地角θを90度未満とすれば、負極集電体と負極活物質との接触点に電解質材料が確実に回り込み、負極集電体、負極活物質および固体電解質を接触点Pにおいて互いに接触させることができ、上記のように特性の優れた電池を得ることができる。   In particular, when the solid electrolyte layer is formed by application of a coating solution containing an electrolyte material, the coating solution does not wrap around the contact point between the negative electrode current collector and the negative electrode active material if the ground angle θ is 90 degrees or more, There is a possibility that a gap is generated at the contact point P. On the other hand, when the grounding angle θ is less than 90 degrees as in this embodiment, the electrolyte material surely goes around the contact point between the negative electrode current collector and the negative electrode active material, and the negative electrode current collector, the negative electrode active material, and The solid electrolytes can be brought into contact with each other at the contact point P, and a battery having excellent characteristics as described above can be obtained.

以上のように、この実施形態では、負極集電体11、負極活物質層12、固体電解質層13、正極活物質層14および正極集電体15を順番に積層してなるリチウムイオン二次電池モジュール1において、負極活物質としてLi4Ti512、固体電解質としてポリエチレンオキサイドおよびポリスチレン、正極活物質としてLiCoO2をそれぞれ主たる材料として用い、しかも負極活物質層12を、ライン状パターン121を複数配したストライプ構造とする。そして、負極集電体11に対するライン状パターン121の接地角θを90度よりも小さくしたことにより、常温で動作し、高容量で充放電特性も良好な電池を構成することが可能となっている。 As described above, in this embodiment, the lithium ion secondary battery in which the negative electrode current collector 11, the negative electrode active material layer 12, the solid electrolyte layer 13, the positive electrode active material layer 14, and the positive electrode current collector 15 are sequentially stacked. In the module 1, Li 4 Ti 5 O 12 as a negative electrode active material, polyethylene oxide and polystyrene as a solid electrolyte, and LiCoO 2 as a positive electrode active material are used as main materials, respectively, and the negative electrode active material layer 12 includes a plurality of line-shaped patterns 121. A striped structure is used. And by making the ground angle θ of the line-shaped pattern 121 with respect to the negative electrode current collector 11 smaller than 90 degrees, it is possible to construct a battery that operates at room temperature, has high capacity, and good charge / discharge characteristics. Yes.

ここで、負極活物質層12を構成するライン状パターン121は、負極活物質を含む塗布液を吐出するノズル31を基材(負極集電体11)表面に対しY方向に相対移動させることで形成されたものである。このような、いわゆるノズルスキャン法によるパターン形成では、互いに平行な多数のライン状パターンを短時間で制御性よく形成することができ、微細なパターンも形成することが可能である。そのため、電気的特性が良好で安定した電池を、優れた生産性で、しかも低い製造コストで製造することができる。   Here, the line pattern 121 constituting the negative electrode active material layer 12 is obtained by relatively moving the nozzle 31 for discharging the coating liquid containing the negative electrode active material in the Y direction with respect to the surface of the base material (negative electrode current collector 11). It is formed. In such pattern formation by the so-called nozzle scanning method, a large number of parallel line patterns can be formed in a short time with good controllability, and a fine pattern can also be formed. Therefore, a battery having good and stable electrical characteristics can be manufactured with excellent productivity and at a low manufacturing cost.

また、ライン状パターン121の表面を鋭い角のない滑らかな曲面とすることで、負極集電体11および負極活物質層12による負極側構造体と固体電解質層13との密着度を高めることができる。これにより、例えば電池モジュールの屈曲によってこれらの界面が剥離するなどの損傷を受け難く特性の安定した電池を構成することが可能となる。これにより折り曲げ可能な電池を構成することができ、種々の形状の容器への収納も容易となる。そして、上記したノズルスキャン法による塗布は、このような断面形状を有するライン状パターン121を形成するのに特に好適な方法である。なお、本実施形態にかかる負極活物質層12の構造は、固体電解質層を有する電池のみならず、セパレータと電解液とで構成される液体電解質層を有する電池においてもその特性を向上させる上で有効なものであるが、この場合には、上記したライン状パターン121の表面を滑らかな曲面とすることは必須の要件ではない。   Further, by making the surface of the line pattern 121 a smooth curved surface without sharp corners, the degree of adhesion between the negative electrode current collector 11 and the negative electrode active material layer 12 and the solid electrolyte layer 13 can be increased. it can. As a result, it is possible to construct a battery with stable characteristics that is less susceptible to damage such as peeling of these interfaces due to bending of the battery module. As a result, a bendable battery can be constructed, and storage in various shaped containers is facilitated. The application by the nozzle scan method described above is a particularly suitable method for forming the line pattern 121 having such a cross-sectional shape. Note that the structure of the negative electrode active material layer 12 according to the present embodiment is not only for a battery having a solid electrolyte layer, but also for a battery having a liquid electrolyte layer composed of a separator and an electrolytic solution in order to improve its characteristics. Although effective, in this case, it is not an essential requirement to make the surface of the line-shaped pattern 121 a smooth curved surface.

また、上記実施形態における負極活物質層12は、Y方向に延びるライン状パターン121をX方向に複数並べた島状構造を有するものであり、各ライン状パターン121は互いに独立して負極集電体11表面に形成されている。しかしながら、本明細書にいう「島状構造」は、各パターンの主要部が実質的に独立して存在していることを表す概念であり、各パターンが完全に独立したものだけでなく、以下に例示するようにその一部が繋がっていてもよい。   Further, the negative electrode active material layer 12 in the above embodiment has an island structure in which a plurality of line patterns 121 extending in the Y direction are arranged in the X direction, and each line pattern 121 is independent of the negative electrode current collector. It is formed on the surface of the body 11. However, the “island-like structure” referred to in the present specification is a concept representing that the main part of each pattern exists substantially independently, and not only each pattern is completely independent, A part thereof may be connected as illustrated in FIG.

図6は負極活物質層の他のパターンの例を示す図である。ここで例示する負極活物質層122では、図1の例と同様に、複数のライン状パターン122aが負極集電体11の表面に形成されるとともに、隣接するライン状パターン122a同士が同材料による接続部位122bによって互いに接続されている。このような構造であっても、各ライン状パターン122aが図1の例におけるライン状パターン121と同様の機能を有しており、これらが実質的に島状構造をなしているということができる。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of another pattern of the negative electrode active material layer. In the negative electrode active material layer 122 exemplified here, a plurality of line patterns 122a are formed on the surface of the negative electrode current collector 11 and the adjacent line patterns 122a are made of the same material as in the example of FIG. They are connected to each other by a connection part 122b. Even in such a structure, each line-shaped pattern 122a has the same function as the line-shaped pattern 121 in the example of FIG. 1, and it can be said that these have a substantially island-shaped structure. .

次に、上記のように構成される電池の用途について説明する。本実施形態のリチウムイオン二次電池モジュール1は、常温において高容量かつ充放電特性の良好なものであるので、以下に例示するように各種の機器への応用が考えられる。なお、以下は本実施形態の電池を応用しうる機器の態様の一部を例示するものであって、本発明にかかる電池の適用範囲がこれらに限定されるものではない。   Next, the use of the battery configured as described above will be described. Since the lithium ion secondary battery module 1 of the present embodiment has a high capacity and good charge / discharge characteristics at room temperature, application to various devices is considered as exemplified below. In addition, the following exemplifies a part of the device to which the battery of the present embodiment can be applied, and the scope of application of the battery according to the present invention is not limited to these.

図7は本発明にかかる電池を搭載した機器の一例としての車両、具体的には電気自動車を模式的に示す図である。この電気自動車50は、車輪51と、該車輪51を駆動するモータ52と、該モータ52に電力を供給する電池53とを備えている。この電池53として、上記したリチウムイオン二次電池モジュール1を多数直並列接続した構成を採用することができる。このように構成された電池53は、高い電流供給能力を有するとともに短時間での充電が可能であるため、電気自動車50のような車両の駆動用電源として好適なものである。   FIG. 7 is a diagram schematically showing a vehicle, specifically an electric vehicle, as an example of a device equipped with a battery according to the present invention. The electric vehicle 50 includes a wheel 51, a motor 52 that drives the wheel 51, and a battery 53 that supplies electric power to the motor 52. As the battery 53, a configuration in which a large number of the above-described lithium ion secondary battery modules 1 are connected in series and parallel can be employed. The battery 53 configured as described above is suitable as a power source for driving a vehicle such as the electric vehicle 50 because it has a high current supply capability and can be charged in a short time.

図8は本発明にかかる電池を搭載した機器の他の例としての電子機器、具体的にはICカード(スマートカード)を模式的に示す図である。このICカード70は、互いに重ね合わせられることでカード型のパッケージを構成する1対の筐体71,72と、該筐体内に収容される回路モジュール73および該回路モジュール73の電源となる電池74とを備えている。このうち回路モジュール73は、外部との通信のためのループ状のアンテナ731と、該アンテナ731を介した外部機器とのデータ交換および種々の演算・記憶処理を実行する集積回路(IC)を含む回路ブロック732とを備えている。また、電池74としては、上記したリチウムイオン二次電池モジュール1を1組または複数組備えるものを用いることができる。   FIG. 8 is a diagram schematically showing an electronic device, specifically, an IC card (smart card) as another example of a device equipped with a battery according to the present invention. The IC card 70 is superposed on each other to form a pair of housings 71 and 72 constituting a card-type package, a circuit module 73 housed in the housing, and a battery 74 serving as a power source for the circuit module 73. And. Among these, the circuit module 73 includes a loop-shaped antenna 731 for communication with the outside, and an integrated circuit (IC) that performs data exchange with the external device via the antenna 731 and various arithmetic / storage processes. Circuit block 732. Further, as the battery 74, a battery provided with one or a plurality of the lithium ion secondary battery modules 1 described above can be used.

このような構成によれば、それ自身は電源を有さない一般的なICカードに比べて、外部機器との通信可能距離を拡張することができ、またより複雑な処理を行うことが可能となる。本発明にかかる電池74は小型・薄型で大容量を得ることができるので、このようなカード型の機器に好適に適用することができる。   According to such a configuration, the communicable distance with the external device can be extended and more complicated processing can be performed as compared with a general IC card that does not have a power supply. Become. Since the battery 74 according to the present invention is small and thin and has a large capacity, it can be suitably applied to such a card-type device.

これ以外にも、電動アシスト自転車、電動工具、ロボットなどの機械類や、パーソナルコンピュータ、携帯電話や携帯型音楽プレイヤー、デジタルカメラやビデオカメラなどのモバイル機器、ゲーム機、ポータブル型の測定機器、通信機器や玩具など各種の電子機器に、本発明にかかる電池を採用することが可能である。   Other than this, machinery such as electric assist bicycles, electric tools, robots, personal computers, mobile phones and portable music players, mobile devices such as digital cameras and video cameras, game machines, portable measuring devices, communication The battery according to the present invention can be employed in various electronic devices such as devices and toys.

以上説明したように、上記実施形態では、負極集電体11が本発明の「第1の集電体層」に相当し、負極活物質層12が本発明の「第1の活物質層」に相当し、固体電解質層13が本発明の「電界質層」に相当し、正極活物質層14が本発明の「第2の活物質層」に相当し、正極集電体15が本発明の「第2の集電体層」に相当している。また、図2のフローチャートにおけるステップS101およびS102が本発明の「第1工程」に相当し、ステップS103およびS104が本発明の「第2工程」に相当している。   As described above, in the above embodiment, the negative electrode current collector 11 corresponds to the “first current collector layer” of the present invention, and the negative electrode active material layer 12 corresponds to the “first active material layer” of the present invention. The solid electrolyte layer 13 corresponds to the “electrolyte layer” of the present invention, the positive electrode active material layer 14 corresponds to the “second active material layer” of the present invention, and the positive electrode current collector 15 corresponds to the present invention. Corresponds to the “second current collector layer”. Further, steps S101 and S102 in the flowchart of FIG. 2 correspond to the “first step” of the present invention, and steps S103 and S104 correspond to the “second step” of the present invention.

また、上記実施形態における電気自動車50が本発明の「車両」に相当している。さらに、上記実施形態におけるICカード70が本発明の「電子機器」に相当しており、そのうち回路ブロック73が本発明の「電子回路部」としてそれぞれ機能している。   Further, the electric vehicle 50 in the above embodiment corresponds to a “vehicle” of the present invention. Furthermore, the IC card 70 in the above embodiment corresponds to the “electronic device” of the present invention, and the circuit block 73 functions as the “electronic circuit unit” of the present invention.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、負極活物質層についてはノズルスキャン法による塗布で、また固体電解質層についてはナイフコート法またはバーコート法による塗布で形成しているが、各層の形成方法はこれらに限定されず、公知の種々の塗布方法を適用することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the negative electrode active material layer is formed by application by a nozzle scan method, and the solid electrolyte layer is formed by application by a knife coat method or a bar coat method, but the formation method of each layer is limited to these. Instead, various known coating methods can be applied.

また、上記実施形態では、負極集電体、負極活物質層および固体電解質層からなる積層体に対して、別途形成した正極活物質層および正極集電体からなる積層体を貼り合わせることで電池を製造しているが、これに限定されず、例えば負極集電体、負極活物質層および固体電解質層からなる積層体に正極活物質材料を含む塗布液を塗布して正極活物質層を形成し、これに正極集電体を貼り合わせるようにしてもよい。   Moreover, in the said embodiment, it is a battery by bonding the laminated body which consists of the positive electrode active material layer and positive electrode collector which were formed separately with respect to the laminated body which consists of a negative electrode collector, a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte layer. However, the present invention is not limited to this. For example, a positive electrode active material layer is formed by applying a coating liquid containing a positive electrode active material to a laminate composed of a negative electrode current collector, a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte layer. However, a positive electrode current collector may be bonded to this.

この発明にかかるリチウムイオン二次電池は、電池を搭載する車両や各種の電子機器に好適に適用することが可能である。   The lithium ion secondary battery according to the present invention can be suitably applied to a vehicle in which the battery is mounted and various electronic devices.

1,53,74 リチウムイオン二次電池
11 (負極集電体としての)銅箔
12 負極活物質層
13 電解質層
14 正極活物質層
15 (正極集電体としての)アルミニウム箔
31 ノズル
32 負極活物質塗布液
50 電気自動車(車両)
70 ICカード(電子機器)
71,72 カード筐体(筐体)
73 回路モジュール(電子回路部)
121 (負極活物質の)ライン状パターン
1, 53, 74 Lithium ion secondary battery 11 Copper foil (as negative electrode current collector) 12 Negative electrode active material layer 13 Electrolyte layer 14 Positive electrode active material layer 15 Aluminum foil (as positive electrode current collector) 31 Nozzle 32 Negative electrode active Substance coating solution 50 Electric car (vehicle)
70 IC card (electronic equipment)
71, 72 Card housing (housing)
73 Circuit module (electronic circuit part)
121 Line pattern (of negative electrode active material)

Claims (5)

第1の集電体層、第1の活物質層、電解質層、第2の活物質層および第2の集電体層をこの順番に積層した構造を有し、
前記第1の活物質層は、前記第1の集電体層表面に互いに離隔したライン状パターンを互いに平行に複数配してなるストライプ構造を有し、
前記ライン状パターンの長手方向において前記第1の集電体層表面と接する前記ライン状パターンの長さ寸法が、前記長手方向と直交する幅方向において前記第1の集電体層表面と接する前記ライン状パターンの幅寸法の4倍以上である
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池。
Having a structure in which a first current collector layer, a first active material layer, an electrolyte layer, a second active material layer, and a second current collector layer are laminated in this order;
The first active material layer has a stripe structure in which a plurality of line-shaped patterns spaced apart from each other are arranged in parallel on the surface of the first current collector layer,
The length dimension of the line-shaped pattern in contact with the surface of the first current collector layer in the longitudinal direction of the line-shaped pattern is the length dimension of the line-shaped pattern in contact with the surface of the first current collector layer in the width direction orthogonal to the longitudinal direction. A lithium ion secondary battery characterized by being at least four times the width of the line pattern.
前記第1の集電体層表面からの前記ライン状パターンの高さ寸法が前記幅寸法よりも小さい請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein a height dimension of the line pattern from the surface of the first current collector layer is smaller than the width dimension. 請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池を搭載することを特徴とする車両。   A vehicle comprising the lithium ion secondary battery according to claim 1. 請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池と、
前記リチウムイオン二次電池を電源として動作する電子回路部と
を備えることを特徴とする電子機器。
The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2,
An electronic device comprising: an electronic circuit unit that operates using the lithium ion secondary battery as a power source.
第1の集電体層表面に、互いに離隔したライン状パターンを互いに平行に複数配してなるストライプ構造を有する第1の活物質層を形成する第1工程と、
前記第1の活物質層表面に、電解質層、第2の活物質層および第2の集電体層をこの順番に積層する第2工程と
を備え、
前記ライン状パターンの長手方向において前記第1の集電体層表面と接する前記ライン状パターンの長さ寸法が、前記長手方向と直交する幅方向において前記第1の集電体層表面と接する前記ライン状パターンの幅寸法の4倍以上である
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。
Forming a first active material layer having a stripe structure in which a plurality of line-shaped patterns spaced apart from each other are arranged in parallel on the surface of the first current collector layer;
A second step of laminating an electrolyte layer, a second active material layer, and a second current collector layer in this order on the surface of the first active material layer;
The length dimension of the line-shaped pattern in contact with the surface of the first current collector layer in the longitudinal direction of the line-shaped pattern is the length dimension of the line-shaped pattern in contact with the surface of the first current collector layer in the width direction orthogonal to the longitudinal direction. A method for producing a lithium ion secondary battery, characterized in that it is at least four times the width of the line pattern.
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