JP2012119236A - Battery manufacturing method, battery, motor vehicle, rf-id tag, and electronic device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a battery arranged so that the short circuit of positive and negative electrodes can be prevented with reliability, and having excellent battery characteristics; a battery manufacturing method by which such battery can be manufactured with a high productivity; and a device having the battery.SOLUTION: The battery manufacturing method comprises the steps of: applying, by a nozzle dispensing method, a solid electrolytic material-containing coating liquid to an electrolytic region 11 which is a gap between negative and positive electrode current collectors 121 and 131 provided on a surface of an insulative base material 10 to be opposed to each other thereby to form an electrolytic partition wall 111 made of solid electrolyte in the electrolytic region 11 in contact with the surface of the base material 10; after that, applying a negative electrode active material-containing coating liquid to a surface of the negative electrode current collector 121 thereby to form a negative electrode active material layer 122; and applying a positive electrode active material-containing coating liquid to a surface of the positive electrode current collector 131 thereby to form a positive electrode active material layer 132. Since the negative and positive electrode active material layers 122 and 132 are formed after formation of the electrolytic partition wall 111, the short circuit thereof can be prevented with reliability.

Description

本発明は、活物質層間に固体電解質層を介在させてなるリチウムイオン二次電池などの電池の製造方法、該製造方法によって製造された電池、および、該電池を搭載する機器に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a battery such as a lithium ion secondary battery in which a solid electrolyte layer is interposed between active material layers, a battery manufactured by the manufacturing method, and a device on which the battery is mounted.

従来より、リチウムイオン電池などの化学電池を製造する方法としては、集電体としての金属箔に正極活物質および負極活物質をそれぞれ付着させたものを不織布などのセパレータを介して重ね合わせ、そのセパレータに電解液を含浸させる技術が知られている。しかしながら、電解液として揮発性の高い有機溶剤を含んだ電池は取り扱いに注意が必要であり、またさらなる小型化・高出力化が求められていることから、近年では電解液に代えて固体電解質を用いる技術が提案されてきている。   Conventionally, as a method of manufacturing a chemical battery such as a lithium ion battery, a metal foil as a current collector and a positive electrode active material and a negative electrode active material, which are attached to each other, are overlapped via a separator such as a nonwoven fabric. A technique for impregnating a separator with an electrolytic solution is known. However, since batteries that contain highly volatile organic solvents as electrolytes need to be handled with care, and further downsizing and higher output are required, in recent years solid electrolytes have been used instead of electrolytes. Techniques to use have been proposed.

例えば、特許文献1に開示されている技術では、絶縁性の基板上に金属などの導電体からなる正極集電体および負極集電体を互いに近接させて形成し、それら集電体上に、それぞれ正極活物質および負極活物質を含むスラリーを塗布することによって正負の活物質層を形成している。そして、こうして形成された正負の電極間の空隙に固体電解質を含む材料を充填することで、基板表面に沿った方向に正負の電極が固体電解質を介して対向する構造の二次電池を製造している。   For example, in the technique disclosed in Patent Document 1, a positive electrode current collector and a negative electrode current collector made of a conductor such as a metal are formed on an insulating substrate so as to be close to each other, and on these current collectors, Positive and negative active material layers are formed by applying a slurry containing a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively. Then, by filling the gap between the positive and negative electrodes formed in this manner with a material containing a solid electrolyte, a secondary battery having a structure in which the positive and negative electrodes face each other through the solid electrolyte in the direction along the substrate surface is manufactured. ing.

特開2006−147210号公報JP 2006-147210 A

これまでに実用化されている固体電解質は、液体の電解質に比べると一般にイオン伝導度が低い。よって、固体電解質を用いた電池において良好な充放電特性を得るためには、正負の活物質層間に介在する固体電解質層の厚さを薄くすることが必要となる。そのためには、正負の活物質層間の間隔を出来る限り狭くすることが求められる。   Solid electrolytes that have been put to practical use so far generally have lower ionic conductivity than liquid electrolytes. Therefore, in order to obtain good charge / discharge characteristics in a battery using a solid electrolyte, it is necessary to reduce the thickness of the solid electrolyte layer interposed between the positive and negative active material layers. For this purpose, it is required to make the distance between the positive and negative active material layers as narrow as possible.

また、固体電解質を用いた電池において高エネルギー密度を得るためには、単位面積あたりの電池容量を大きくすることが必要である。そのためには、基板表面に直交する方向への活物質層の高さを大きくすることが求められる。すなわち、固体電解質を用いた電池の特性を良好なものとするためには、固体電解質層の厚さを薄くするとともに、高さを高くする、つまり固体電解質層のアスペクト比を高くすることが必要となる。   Further, in order to obtain a high energy density in a battery using a solid electrolyte, it is necessary to increase the battery capacity per unit area. For that purpose, it is required to increase the height of the active material layer in the direction orthogonal to the substrate surface. In other words, in order to improve the characteristics of a battery using a solid electrolyte, it is necessary to reduce the thickness of the solid electrolyte layer and increase the height, that is, to increase the aspect ratio of the solid electrolyte layer. It becomes.

しかしながら、特許文献1に開示される技術では、互いに対向するように形成した正極と負極との空隙に固体電解質の材料を充填するという方法で電池が形成される。そのため、電池の製造工程において正極と負極とが短絡するおそれがあり、特に上記のように固体電解質層を出来る限り薄く高くしようとすると、塗布直後の正極活物質と負極活物質とが接触しやすくなり、短絡を確実に防止することは困難となる。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1, a battery is formed by a method in which a space between a positive electrode and a negative electrode formed so as to face each other is filled with a solid electrolyte material. Therefore, there is a possibility that the positive electrode and the negative electrode may be short-circuited in the battery manufacturing process, and particularly when the solid electrolyte layer is made as thin and high as possible as described above, the positive electrode active material and the negative electrode active material immediately after application are likely to contact each other. Therefore, it is difficult to reliably prevent a short circuit.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、正負極の短絡を確実に防止しつつ、電池特性の優れた電池およびこれを高い生産性にて製造することができる製造方法ならびに該電池を備える機器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a battery having excellent battery characteristics while reliably preventing a short circuit between positive and negative electrodes, a manufacturing method capable of manufacturing the battery with high productivity, and the battery It aims at providing the apparatus provided with.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、電池の製造方法において、絶縁性の基材の表面に相対向するように設けられた負極集電体と正極集電体との間の電解質領域に固体電解質材料を含む塗布液を塗布し、前記基材の表面の前記電解質領域に電解質隔壁を形成する電解質隔壁形成工程と、前記電解質隔壁形成工程の後、前記負極集電体の表面に負極活物質を含む塗布液を塗布して負極活物質層を形成する負極活物質層形成工程と、前記電解質隔壁形成工程の後、前記正極集電体の表面に正極活物質を含む塗布液を塗布して正極活物質層を形成する正極活物質層形成工程と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the invention of claim 1 is directed to an electrolyte between a negative electrode current collector and a positive electrode current collector provided to face the surface of an insulating base material in a battery manufacturing method. Applying a coating solution containing a solid electrolyte material in the region, and forming an electrolyte partition wall in the electrolyte region on the surface of the substrate; and after the electrolyte partition wall forming step, on the surface of the negative electrode current collector After the negative electrode active material layer forming step of forming a negative electrode active material layer by applying a coating solution containing a negative electrode active material and the electrolyte partition wall forming step, a coating liquid containing a positive electrode active material is applied to the surface of the positive electrode current collector. And a positive electrode active material layer forming step of forming a positive electrode active material layer by coating.

また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る電池の製造方法において、前記負極集電体および前記正極集電体は、平面視で所定間隔を隔てて互いに噛み合うように対向配置された櫛歯状にパターン形成されていることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the battery manufacturing method according to claim 1, wherein the negative electrode current collector and the positive electrode current collector are arranged to face each other at a predetermined interval in a plan view. It is characterized by having a comb-like pattern.

また、請求項3の発明は、請求項2の発明に係る電池の製造方法において、前記電解質隔壁の高さは幅の2倍以上であることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the battery manufacturing method according to the second aspect of the present invention, the height of the electrolyte partition is at least twice the width.

また、請求項4の発明は、請求項3の発明に係る電池の製造方法において、前記電解質隔壁形成工程では、熱硬化剤または光硬化剤を添加した塗布液を前記電解質領域に塗布することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the battery manufacturing method according to the third aspect of the present invention, in the electrolyte partition wall forming step, a coating solution to which a thermosetting agent or a photocuring agent is added is applied to the electrolyte region. Features.

また、請求項5の発明は、請求項1から請求項4のいずれかの発明に係る電池の製造方法において、前記負極集電体および前記正極集電体は、フォトリソグラフィ法により形成されることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the battery manufacturing method according to any one of the first to fourth aspects, the negative electrode current collector and the positive electrode current collector are formed by a photolithography method. It is characterized by.

また、請求項6の発明は、請求項1から請求項5のいずれかの発明に係る電池の製造方法において、前記電解質隔壁形成工程では、固体電解質材料を含む塗布液を吐出するノズルを前記基材の表面に対して相対移動させて前記電解質領域に当該塗布液を塗布することを特徴とする。   Further, the invention of claim 6 is the battery manufacturing method according to any one of claims 1 to 5, wherein, in the electrolyte partition wall forming step, a nozzle for discharging a coating liquid containing a solid electrolyte material is provided on the base. The coating liquid is applied to the electrolyte region by moving relative to the surface of the material.

また、請求項7の発明は、請求項6の発明に係る電池の製造方法において、前記電解質隔壁形成工程では、ノズルに列状に配設した複数の吐出口から固体電解質材料を含む塗布液を吐出させながら当該ノズルを前記基材の表面に対して相対移動させることを特徴とする。   The invention of claim 7 is the battery manufacturing method according to the invention of claim 6, wherein in the electrolyte partition wall forming step, a coating solution containing a solid electrolyte material is provided from a plurality of discharge ports arranged in a row on the nozzle. The nozzle is moved relative to the surface of the substrate while being discharged.

また、請求項8の発明は、請求項1から請求項7のいずれかの発明に係る電池の製造方法において、前記負極活物質層および前記正極活物質層を連続的に覆う保護層を形成する保護層形成工程をさらに備えることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the battery manufacturing method according to any one of the first to seventh aspects, a protective layer that continuously covers the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer is formed. It further comprises a protective layer forming step.

また、請求項9の発明は、電池であって、請求項1から請求項8のいずれかの発明に係る電池の製造方法によって製造されている。   The invention of claim 9 is a battery, and is manufactured by the battery manufacturing method according to any one of claims 1 to 8.

また、請求項10の発明は、車両であって、請求項9の発明に係る電池を搭載することを特徴とする。   The invention of claim 10 is a vehicle, and is equipped with a battery according to the invention of claim 9.

また、請求項11の発明は、RF−IDタグであって、請求項9の発明に係る電池を備えることを特徴とする。   The invention of claim 11 is an RF-ID tag, characterized in that it comprises a battery according to the invention of claim 9.

また、請求項12の発明は、電子機器であって、請求項9の発明に係る電池と、前記電池を電源として動作する回路部と、を備えることを特徴とする。   A twelfth aspect of the invention is an electronic device comprising the battery according to the ninth aspect of the invention and a circuit unit that operates using the battery as a power source.

請求項1から請求項7の発明によれば、絶縁性の基材の表面に相対向するように設けられた負極集電体と正極集電体との間の電解質領域に固体電解質材料を含む塗布液を塗布して電解質領域に電解質隔壁を形成し、その後、負極集電体の表面に負極活物質を含む塗布液を塗布して負極活物質層を形成するとともに、正極集電体の表面に正極活物質を含む塗布液を塗布して正極活物質層を形成するため、正負極の短絡を確実に防止することができ、しかも薄い電解質隔壁を介して正負の活物質を広い面積で対向させることができるため、高速充放電が可能な電池特性の優れた電池を製造することができる。また、塗布液の塗布によって電解質隔壁、負極活物質層および正極活物質層を形成しているため工程数が少なく、高い生産性にて電池を製造することができる。   According to the first to seventh aspects of the present invention, the solid electrolyte material is included in the electrolyte region between the negative electrode current collector and the positive electrode current collector provided to face the surface of the insulating base material. A coating solution is applied to form an electrolyte partition in the electrolyte region, and then a coating solution containing a negative electrode active material is applied to the surface of the negative electrode current collector to form a negative electrode active material layer, and the surface of the positive electrode current collector Since a positive electrode active material layer is formed by applying a coating solution containing a positive electrode active material to the positive electrode, it is possible to reliably prevent a short circuit between the positive and negative electrodes, and to face a positive and negative active material across a wide area through a thin electrolyte partition Therefore, a battery having excellent battery characteristics capable of high-speed charge / discharge can be manufactured. In addition, since the electrolyte partition, the negative electrode active material layer, and the positive electrode active material layer are formed by applying the coating liquid, the number of steps is small, and the battery can be manufactured with high productivity.

特に、請求項2の発明によれば、負極集電体および正極集電体が、平面視で所定間隔を隔てて互いに噛み合うように対向配置された櫛歯状にパターン形成されているため、基材表面の単位面積あたりの正負の活物質層と電解質隔壁との接触面積を大きくすることができ、電池の反応効率を向上させることができる。   In particular, according to the second aspect of the present invention, the negative electrode current collector and the positive electrode current collector are formed in a comb-teeth pattern that is opposed to be meshed with each other at a predetermined interval in plan view. The contact area between the positive and negative active material layers per unit area on the material surface and the electrolyte partition can be increased, and the reaction efficiency of the battery can be improved.

特に、請求項3の発明によれば、電解質隔壁の高さは幅の2倍以上であるため、電解質隔壁は薄く高いものとなり、正負極の活物質層の高さも高くすることができ、その結果基材表面の単位面積あたりの電池容量を大きくすることができて高エネルギー密度を得ることができる。   In particular, according to the invention of claim 3, since the height of the electrolyte partition is twice or more the width, the electrolyte partition is thin and high, and the height of the active material layer of the positive and negative electrodes can be increased. As a result, the battery capacity per unit area of the substrate surface can be increased and a high energy density can be obtained.

特に、請求項4の発明によれば、熱硬化剤または光硬化剤を添加した塗布液を電解質領域に塗布するため、塗布後の液だれを防止して薄く高い電解質隔壁を容易に形成することができる。   In particular, according to the invention of claim 4, since the coating solution to which the thermosetting agent or the photo-curing agent is added is applied to the electrolyte region, it is possible to easily form a thin and high electrolyte partition wall by preventing dripping after application. Can do.

特に、請求項5の発明によれば、負極集電体および正極集電体がフォトリソグラフィ法により形成されるため、高い位置精度にて負極集電体および正極集電体を相対向させて形成することができ、正負の集電体の接触を確実に防止することができる。また、負極集電体および正極集電体が基材から剥がれにくくすることができる。   In particular, according to the invention of claim 5, since the negative electrode current collector and the positive electrode current collector are formed by a photolithography method, the negative electrode current collector and the positive electrode current collector are formed facing each other with high positional accuracy. It is possible to prevent positive and negative current collectors from contacting each other. Further, the negative electrode current collector and the positive electrode current collector can be made difficult to peel off from the base material.

特に、請求項6の発明によれば、固体電解質材料を含む塗布液を吐出するノズルを基材の表面に対して相対移動させて電解質領域に当該塗布液を塗布するため、電解質領域に正確にかつ高いスループットにて塗布液を塗布して電解質隔壁を形成することができる。   In particular, according to the invention of claim 6, since the nozzle for discharging the coating liquid containing the solid electrolyte material is moved relative to the surface of the base material and the coating liquid is applied to the electrolyte region, the electrolyte region is accurately applied. In addition, the electrolyte partition can be formed by applying the coating liquid at a high throughput.

特に、請求項7の発明によれば、ノズルに列状に配設した複数の吐出口から固体電解質材料を含む塗布液を吐出させながら当該ノズルを基材の表面に対して相対移動させるため、互いに平行な電解質領域に対しては塗布処理に要する時間を顕著に短くすることができる。   In particular, according to the invention of claim 7, in order to move the nozzle relative to the surface of the substrate while discharging the coating liquid containing the solid electrolyte material from the plurality of discharge ports arranged in a row on the nozzle, For the electrolyte regions parallel to each other, the time required for the coating process can be remarkably shortened.

また、請求項9の発明によれば、請求項1から請求項8のいずれかの発明に係る電池の製造方法によって製造しているため、正負極の短絡を確実に防止しつつ、電池特性を優れたものとすることができる。   According to the ninth aspect of the invention, since the battery is manufactured by the method for manufacturing a battery according to any one of the first to eighth aspects, the battery characteristics can be prevented while reliably preventing a short circuit between the positive and negative electrodes. It can be excellent.

また、請求項10の発明によれば、車両の駆動用電源として請求項9の発明に係る電池を好適に使用することができる。   According to the invention of claim 10, the battery according to the invention of claim 9 can be suitably used as a power source for driving the vehicle.

また、請求項11の発明によれば、RF−IDタグの電源として請求項9の発明に係る電池を好適に使用することができる。   According to the invention of claim 11, the battery according to the invention of claim 9 can be suitably used as a power source for the RF-ID tag.

また、請求項12の発明によれば、電子機器の回路部の電源として請求項9の発明に係る電池を好適に使用することができる。   According to the invention of claim 12, the battery according to the invention of claim 9 can be suitably used as the power source of the circuit portion of the electronic device.

本発明に係る電池の製造方法によって製造されるリチウムイオン二次電池の上面図である。It is a top view of the lithium ion secondary battery manufactured by the manufacturing method of the battery which concerns on this invention. 図1のリチウムイオン二次電池のA−A切断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the AA cut surface of the lithium ion secondary battery of FIG. リチウムイオン二次電池の製造手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacture procedure of a lithium ion secondary battery. 基材の表面に負極集電体および正極集電体が形成された積層体の斜視図である。It is a perspective view of the laminated body in which the negative electrode collector and the positive electrode collector were formed on the surface of the base material. ノズルディスペンス法に用いる塗布ユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the coating unit used for the nozzle dispensing method. 吐出ノズルの内部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of a discharge nozzle. 基材の表面に固体電解質の電解質隔壁が形成された段階の斜視図である。It is a perspective view of the stage in which the electrolyte partition of the solid electrolyte was formed in the surface of a base material. 図7の積層体のB−B切断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the BB cut surface of the laminated body of FIG. 負極集電体の表面に負極活物質層が形成された段階の斜視図である。It is a perspective view in the stage where the negative electrode active material layer was formed on the surface of the negative electrode current collector. 図9の積層体のC−C切断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows CC cut surface of the laminated body of FIG. 正極集電体の表面に正極活物質層が形成された段階の斜視図である。It is a perspective view in the stage where the positive electrode active material layer was formed on the surface of the positive electrode current collector. 図11の積層体のD−D切断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the DD cut surface of the laminated body of FIG. 本発明に係るリチウムイオン二次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 lithium ion secondary battery which concerns on this invention. 本発明に係るリチウムイオン二次電池を搭載したRF−IDタグを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the RF-ID tag carrying the lithium ion secondary battery which concerns on this invention. 負極集電体および正極集電体のパターンの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the pattern of a negative electrode collector and a positive electrode collector. 負極集電体および正極集電体のパターンの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the pattern of a negative electrode collector and a positive electrode collector.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<1.リチウムイオン電池の構造>
図1は、本発明に係る電池の製造方法によって製造されるリチウムイオン二次電池1の上面図である。また、図2は図1のリチウムイオン二次電池1のA−A切断面を示す断面図である。図1以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。リチウムイオン二次電池は、リチウムイオンが電気伝導を担う二次電池(蓄電池)であり、エネルギー密度が高く、またメモリー効果が小さく、さらには繰り返しの充放電に対しても劣化が少ないという特徴を有する。このリチウムイオン二次電池1は、絶縁性の基材10の表面に、固体電解質の電解質隔壁111で互いに隔てられた負極領域12と正極領域13とが交互に並べられた構造を有している。すなわち、負極領域12と正極領域13とに挟み込まれて電解質隔壁111が設けられている。
<1. Lithium-ion battery structure>
FIG. 1 is a top view of a lithium ion secondary battery 1 manufactured by the battery manufacturing method according to the present invention. 2 is a cross-sectional view showing an AA cut surface of the lithium ion secondary battery 1 of FIG. In each drawing after FIG. 1, the dimensions and number of each part are exaggerated or simplified as necessary for easy understanding. A lithium ion secondary battery is a secondary battery (storage battery) in which lithium ions are responsible for electrical conduction, has a high energy density, a small memory effect, and a low deterioration due to repeated charge and discharge. Have. The lithium ion secondary battery 1 has a structure in which negative electrode regions 12 and positive electrode regions 13 that are separated from each other by an electrolyte partition wall 111 of a solid electrolyte are alternately arranged on the surface of an insulating base material 10. . That is, the electrolyte partition 111 is provided between the negative electrode region 12 and the positive electrode region 13.

図2に示すように、負極領域12においては、基材10の表面に負極集電体121が形成され、さらに負極集電体121の表面に負極活物質層122が積層されている。図1に示すように、負極集電体121の先端は、所定間隔で複数の歯を備えた櫛歯状に形成されており、それぞれの歯が負極領域12に位置する。負極集電体121の全体は1つの金属膜であり、複数の負極領域12に形成された負極集電体121は互いに電気的に接続されている。また、負極集電体121の櫛歯とは反対側端部は負極タブ123とされている。   As shown in FIG. 2, in the negative electrode region 12, a negative electrode current collector 121 is formed on the surface of the substrate 10, and a negative electrode active material layer 122 is laminated on the surface of the negative electrode current collector 121. As shown in FIG. 1, the tip of the negative electrode current collector 121 is formed in a comb-like shape having a plurality of teeth at predetermined intervals, and each tooth is located in the negative electrode region 12. The entire negative electrode current collector 121 is a single metal film, and the negative electrode current collectors 121 formed in the plurality of negative electrode regions 12 are electrically connected to each other. The end of the negative electrode current collector 121 opposite to the comb teeth is a negative electrode tab 123.

同様に、負極領域12と電解質隔壁111によって隔てられた正極領域13では、基材10の表面に正極集電体131が形成され、その正極集電体131の表面に正極活物質層132が積層されている。正極集電体131の先端は、所定間隔で複数の歯を備えた櫛歯状に形成されており、それぞれの歯が正極領域13に位置する。負極集電体121および正極集電体131の櫛歯のピッチは等しく、双方の櫛歯が互いに噛み合うように負極集電体121と正極集電体131とが相対向して設けられている。また、正極集電体131も1つの金属膜であって複数の正極領域13に形成された正極集電体131は互いに電気的に接続され、正極集電体131の櫛歯とは反対側端部は正極タブ133とされている。   Similarly, in the positive electrode region 13 separated from the negative electrode region 12 and the electrolyte partition wall 111, the positive electrode current collector 131 is formed on the surface of the base material 10, and the positive electrode active material layer 132 is laminated on the surface of the positive electrode current collector 131. Has been. The tip of the positive electrode current collector 131 is formed in a comb shape having a plurality of teeth at predetermined intervals, and each tooth is located in the positive electrode region 13. The pitch of the comb teeth of the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 is equal, and the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are provided to face each other so that both the comb teeth mesh with each other. Further, the positive electrode current collector 131 is also a single metal film, and the positive electrode current collectors 131 formed in the plurality of positive electrode regions 13 are electrically connected to each other, and are opposite to the comb teeth of the positive electrode current collector 131. The part is a positive electrode tab 133.

基材10の表面のうち負極集電体121の櫛歯と正極集電体131の櫛歯の間の隙間は電解質領域11とされる。この電解質領域11に、固体電解質の材料を含む塗布液がノズルディスペンス法によって塗布されて固体電解質の電解質隔壁111が形成される。   A gap between the comb teeth of the negative electrode current collector 121 and the comb teeth of the positive electrode current collector 131 in the surface of the substrate 10 is an electrolyte region 11. A coating solution containing a solid electrolyte material is applied to the electrolyte region 11 by a nozzle dispensing method to form a solid electrolyte electrolyte partition 111.

そして、負極領域12に形成された負極活物質層122および正極領域13に形成された正極活物質層132の表面を連続的に覆うように保護層14が形成されている。保護層14としては、例えば電解質隔壁111を形成しているのと同じ固体電解質を用いることができる。   The protective layer 14 is formed so as to continuously cover the surfaces of the negative electrode active material layer 122 formed in the negative electrode region 12 and the positive electrode active material layer 132 formed in the positive electrode region 13. As the protective layer 14, for example, the same solid electrolyte that forms the electrolyte partition wall 111 can be used.

このような構造においては、負極領域12に積層された負極集電体121および負極活物質層122からなる負極構造体120と、正極領域13に積層された正極集電体131および正極活物質層132からなる正極構造体130とが、固体電解質にて形成された薄く高い電解質隔壁111を挟み込むようにして対向配置されている。このため、固体電解質を介して負極活物質層122と正極活物質層132との間で電荷およびリチウムイオンが移動することでリチウムイオン二次電池1として機能する。このようなリチウムイオン二次電池1をケーシング内に収容して最終製品としての二次電池が形成される。   In such a structure, the negative electrode structure 120 including the negative electrode current collector 121 and the negative electrode active material layer 122 stacked in the negative electrode region 12, and the positive electrode current collector 131 and the positive electrode active material layer stacked in the positive electrode region 13. The positive electrode structure 130 made of 132 is disposed so as to face a thin and high electrolyte partition wall 111 formed of a solid electrolyte. For this reason, the charge and lithium ions move between the negative electrode active material layer 122 and the positive electrode active material layer 132 through the solid electrolyte, thereby functioning as the lithium ion secondary battery 1. Such a lithium ion secondary battery 1 is accommodated in a casing to form a secondary battery as a final product.

<2.リチウムイオン電池の製造方法>
次に、上記の構成を有するリチウムイオン二次電池1の製造方法について説明する。図3は、リチウムイオン二次電池の製造手順を示すフローチャートである。まず、絶縁性の基材10を準備する(ステップS1)。基材10は、絶縁性材料にて形成された平板状部材であり、例えばフレキシブル基板などの樹脂基板、ガラス基板、セラミック基板などをを用いることができる。後述するようなRF−IDタグにリチウムイオン二次電池1を組み込むのであれば、可撓性を有するフレキシブル基板を用いるのが好ましい。
<2. Manufacturing method of lithium ion battery>
Next, a method for manufacturing the lithium ion secondary battery 1 having the above configuration will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a manufacturing procedure of the lithium ion secondary battery. First, the insulating base material 10 is prepared (step S1). The base material 10 is a flat plate member formed of an insulating material, and for example, a resin substrate such as a flexible substrate, a glass substrate, a ceramic substrate, or the like can be used. If the lithium ion secondary battery 1 is incorporated in an RF-ID tag as will be described later, it is preferable to use a flexible substrate having flexibility.

次に、絶縁性の基材10の表面に負極集電体121および正極集電体131を形成する(ステップS2)。本実施形態においては、負極集電体121および正極集電体131をいわゆるフォトリソグラフィ法を用いて形成する。具体的には、まず基材10の表面に真空蒸着法やスパッタリング法によって負極集電体121を構成する金属(本実施形態では銅)の膜を形成する。そして、その上にフォトレジスト(感光性有機物質)を塗布してレジスト膜を形成し、当該レジスト膜の表面を櫛歯状のパターンを有する負極集電体121の形状に露光する。続いて、現像処理によってレジスト膜の露光部分(または非露光部分)を除去し、残ったレジスト膜をマスクとして金属膜のエッチングを行う。その後、全てのレジスト膜を除去することによって、櫛歯状のパターンを有する負極集電体121が基材10の表面に形成される。   Next, the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are formed on the surface of the insulating base material 10 (step S2). In the present embodiment, the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are formed using a so-called photolithography method. Specifically, first, a metal (copper in this embodiment) film that forms the negative electrode current collector 121 is formed on the surface of the base material 10 by vacuum deposition or sputtering. Then, a photoresist (photosensitive organic substance) is applied thereon to form a resist film, and the surface of the resist film is exposed to the shape of the negative electrode current collector 121 having a comb-like pattern. Subsequently, the exposed portion (or non-exposed portion) of the resist film is removed by development processing, and the metal film is etched using the remaining resist film as a mask. Thereafter, by removing all the resist films, the negative electrode current collector 121 having a comb-like pattern is formed on the surface of the substrate 10.

同様にして、櫛歯状のパターンを有する正極集電体131も形成される。このときには、先に形成した負極集電体121をマスキングして正極集電体131を構成する金属(本実施形態ではアルミニウム)の膜を形成するのが好ましい。負極集電体121のマスクとしては上述の現像処理後に残ったレジスト膜をそのまま用いるようにしても良い。   Similarly, a positive electrode current collector 131 having a comb-like pattern is also formed. At this time, it is preferable to form a film of metal (aluminum in this embodiment) constituting the positive electrode current collector 131 by masking the previously formed negative electrode current collector 121. As a mask for the negative electrode current collector 121, the resist film remaining after the above development processing may be used as it is.

図4は、基材10の表面に負極集電体121および正極集電体131が形成された積層体の斜視図である。同図に示すように、負極集電体121および正極集電体131は、平面視で所定間隔を隔てて互いに噛み合うように対向配置された櫛歯状にパターン形成されている。すなわち、負極集電体121および正極集電体131はともに複数の歯を備えた櫛歯状に形成されており、それら複数の歯の配設ピッチ(隣り合う歯の設置間隔)は互いに等しい。そして、負極集電体121の歯が正極集電体131の隣り合う歯の間に入り込むとともに、正極集電体131の歯が負極集電体121の隣り合う歯の間に入り込むように両集電体は配置されている。但し、負極集電体121と正極集電体131とが接触することはなく、負極集電体121の歯と正極集電体131の歯との間に所定間隔の隙間が形成された状態にて両集電体は相対向するように配置されている。なお、負極集電体121および正極集電体131の櫛歯状パターン以外の部分(例えば、負極タブ123および正極タブ133)もフォトリソグラフィ法によって形成される。   FIG. 4 is a perspective view of a laminate in which the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are formed on the surface of the base material 10. As shown in the figure, the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are formed in a comb-like pattern that is arranged to face each other at a predetermined interval in plan view. That is, both of the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are formed in a comb-like shape having a plurality of teeth, and the arrangement pitch of these teeth (the interval between adjacent teeth) is equal to each other. The teeth of the negative electrode current collector 121 enter between adjacent teeth of the positive electrode current collector 131 and the teeth of the positive electrode current collector 131 enter between adjacent teeth of the negative electrode current collector 121. The electric body is arranged. However, the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are not in contact with each other, and a gap with a predetermined interval is formed between the teeth of the negative electrode current collector 121 and the teeth of the positive electrode current collector 131. The two current collectors are arranged to face each other. Note that portions other than the comb-like pattern of the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 (for example, the negative electrode tab 123 and the positive electrode tab 133) are also formed by photolithography.

負極集電体121および正極集電体131の形成技術としてはフォトリソグラフィ法に限定されるものではなく、所定のパターンを有する金属膜を形成することができる公知の種々の手法を用いることができる。例えば、インクジェットプリンタやインプリント技術を用いて集電体材料となる金属粒子分散滴を櫛歯状のパターンの印刷して負極集電体121および正極集電体131を形成するようにしても良い。また、集電体材料となる金属微粒を含む材料をレーザプリンタのような電子写真方式によりパターンニングして負極集電体121および正極集電体131を形成するようにしても良い。また、適切なマスクを施した上で真空蒸着法やスパッタリング法によって直接に負極集電体121および正極集電体131を形成するようにしても良い。さらには、後述するようなノズルディスペンス法によって金属粒子を含む導電性ペーストを基材10の表面に塗布して両極の集電体121,131を形成するようにしても良い。   The formation technique of the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 is not limited to the photolithography method, and various known techniques that can form a metal film having a predetermined pattern can be used. . For example, the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 may be formed by printing a comb-like pattern of metal particle dispersion droplets as a current collector material using an inkjet printer or an imprint technique. . Alternatively, the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 may be formed by patterning a material containing metal fine particles as a current collector material by an electrophotographic method such as a laser printer. Alternatively, the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 may be formed directly by vacuum deposition or sputtering after applying an appropriate mask. Furthermore, the current collectors 121 and 131 of both electrodes may be formed by applying a conductive paste containing metal particles to the surface of the substrate 10 by a nozzle dispensing method as described later.

負極集電体121および正極集電体131を構成する金属としては銅、アルミニウム、ステンレスなどを用いることができるが、本実施形態のように負極集電体121は銅にて形成し、正極集電体131はアルミニウムにて形成するのが好ましい。負極集電体121および正極集電体131の厚さについては特に限定されるものではないが、例えば5μm〜20μmとすることができる。   As the metal constituting the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131, copper, aluminum, stainless steel, or the like can be used. However, as in the present embodiment, the negative electrode current collector 121 is formed of copper, and the positive electrode current collector 121 is formed. The electric body 131 is preferably formed of aluminum. The thicknesses of the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are not particularly limited, but may be 5 μm to 20 μm, for example.

次に、負極集電体121および正極集電体131が形成された基材10に対して固体電解質材料を含む塗布液を塗布して電解質隔壁11を形成する(ステップS3)。負極集電体121および正極集電体131は、所定間隔を隔てて互いに噛み合うように対向配置された櫛歯状にパターン形成されている。負極集電体121の櫛歯状パターンと正極集電体131の櫛歯状パターンとの間の所定間隔の隙間は基材10の表面が露出しており、その隙間が電解質領域11とされる。ステップS3では、この電解質領域11にノズルディスペンス法を用いて固体電解質材料を含む塗布液が塗布される。   Next, an electrolyte partition 11 is formed by applying a coating solution containing a solid electrolyte material to the base material 10 on which the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are formed (step S3). The negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are pattern-formed in a comb-teeth shape so as to face each other so as to mesh with each other at a predetermined interval. The gap of a predetermined interval between the comb-like pattern of the negative electrode current collector 121 and the comb-like pattern of the positive electrode current collector 131 exposes the surface of the base material 10, and the gap serves as the electrolyte region 11. . In step S3, a coating solution containing a solid electrolyte material is applied to the electrolyte region 11 using a nozzle dispensing method.

図5は、ノズルディスペンス法に用いる塗布ユニット2の構成を示す図である。図5および図6にはそれらの方向関係を明確にするためZ軸方向を鉛直方向とし、XY平面を水平面とするXYZ直交座標系を適宜付している。   FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the coating unit 2 used in the nozzle dispensing method. 5 and 6 are appropriately attached with an XYZ orthogonal coordinate system in which the Z-axis direction is a vertical direction and the XY plane is a horizontal plane in order to clarify the directional relationship.

この塗布ユニット2では、基台210上にステージ移動機構20が設けられ、基材10を保持するステージ30がステージ移動機構20によって水平面内(XY平面内)で移動可能とされている。ステージ30の上方には吐出ノズル40が固定設置されている。すなわち、本実施形態においては、固定設置された吐出ノズル40に対して基材10を保持するステージ30が水平面内で移動することにより、吐出ノズル40が基材10の表面に対して相対移動することとなる。   In the coating unit 2, the stage moving mechanism 20 is provided on the base 210, and the stage 30 that holds the substrate 10 can be moved in the horizontal plane (in the XY plane) by the stage moving mechanism 20. A discharge nozzle 40 is fixedly installed above the stage 30. That is, in the present embodiment, the stage 30 that holds the substrate 10 moves in a horizontal plane with respect to the discharge nozzle 40 that is fixedly installed, so that the discharge nozzle 40 moves relative to the surface of the substrate 10. It will be.

ステージ移動機構20は、下段からステージ30をX方向に移動させるX方向移動機構21、X方向と直行するY方向に移動させるY方向移動機構22、および、鉛直方向(Z方向)に沿った軸を中心に回転させるθ回転機構23を備える。X方向移動機構21は、モータ211にボールネジ212が接続され、さらにY方向移動機構22に固定されたナット213がボールネジ212に螺合される構造を有している。ボールネジ212の上方にはガイドレール214が固定され、モータ211が回転すると、ナット213とともにY方向移動機構22がガイドレール214に沿ってX方向に滑らかに移動する。   The stage moving mechanism 20 includes an X direction moving mechanism 21 that moves the stage 30 in the X direction from the lower stage, a Y direction moving mechanism 22 that moves in the Y direction perpendicular to the X direction, and an axis along the vertical direction (Z direction). Is provided with a θ rotation mechanism 23 that rotates around the center. The X-direction moving mechanism 21 has a structure in which a ball screw 212 is connected to a motor 211 and a nut 213 fixed to the Y-direction moving mechanism 22 is screwed into the ball screw 212. When the guide rail 214 is fixed above the ball screw 212 and the motor 211 rotates, the Y-direction moving mechanism 22 moves smoothly along the guide rail 214 in the X direction along with the nut 213.

Y方向移動機構22は、モータ221、ボールネジ機構およびガイドレール224を有し、モータ221が回転するとボールネジ機構によってθ回転機構23がガイドレール224に沿ってY方向に移動する。θ回転機構23は、モータ231によりステージ30をZ方向に沿った軸を中心に回転させる。以上の構成により、吐出ノズル40はステージ移動機構20によって基材10の表面に対してX方向およびY方向に自在に相対移動されるとともに、基材10に対する姿勢も変更可能とされる。   The Y-direction moving mechanism 22 includes a motor 221, a ball screw mechanism, and a guide rail 224. When the motor 221 rotates, the θ rotation mechanism 23 moves in the Y direction along the guide rail 224 by the ball screw mechanism. The θ rotation mechanism 23 rotates the stage 30 about the axis along the Z direction by the motor 231. With the above configuration, the discharge nozzle 40 is relatively moved in the X direction and the Y direction relative to the surface of the substrate 10 by the stage moving mechanism 20, and the posture with respect to the substrate 10 can also be changed.

固定設置された吐出ノズル40には供給管422の一端が接続されている。供給管422には逆止弁421が介挿されている。供給管422の他端は二叉に分岐されており、その一方はポンプ423に接続され、他方は制御弁424を介して固体電解質材料を含む塗布液を貯留するタンク425に接続される。   One end of a supply pipe 422 is connected to the discharge nozzle 40 that is fixedly installed. A check valve 421 is inserted in the supply pipe 422. The other end of the supply pipe 422 is bifurcated, one of which is connected to a pump 423 and the other is connected to a tank 425 for storing a coating solution containing a solid electrolyte material via a control valve 424.

固体電解質材料を含む塗布液としては、固体電解質として機能する高分子電解質材料、例えばポリエチレンオキシドおよび/またはポリスチレンなどの樹脂に、支持塩としての例えば六フッ化リン酸リチウム(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。支持塩としては、六フッ化リン酸リチウムに代えて、過塩素酸リチウム(LiClO4)またはリチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド(LiTFSI)を用いるようにしても良い。 As a coating solution containing a solid electrolyte material, a polymer electrolyte material functioning as a solid electrolyte, for example, a resin such as polyethylene oxide and / or polystyrene, as a supporting salt, for example, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and a solvent For example, a mixture of diethylene carbonate and the like can be used. As the supporting salt, lithium perchlorate (LiClO 4 ) or lithium bistrifluoromethanesulfonylimide (LiTFSI) may be used instead of lithium hexafluorophosphate.

特に、後述するように固体電解質の電解質隔壁111のアスペクト比を高くするときには、所定温度以上に加熱することによって硬化する熱硬化剤を塗布液に添加するのが好ましい。このような熱硬化剤としては、例えば、モノマー溶液としてのメチルメタクリレートに、重合開始剤としての2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)および架橋剤としてのジメタクリル酸エチレングリコールを加えたものを用いることができる。なお、熱硬化剤に代えて、紫外光などの光照射によって硬化する光硬化剤を塗布液に添加しても良い。   In particular, when the aspect ratio of the electrolyte partition 111 of the solid electrolyte is increased as described later, it is preferable to add a thermosetting agent that is cured by heating to a predetermined temperature or higher to the coating solution. As such a thermosetting agent, for example, methyl methacrylate as a monomer solution and 2,2′-azobis (isobutyronitrile) as a polymerization initiator and ethylene glycol dimethacrylate as a crosslinking agent are added. Can be used. Instead of the thermosetting agent, a photocuring agent that is cured by irradiation with light such as ultraviolet light may be added to the coating solution.

図6は、吐出ノズル40の内部構造を示す断面図である。図6(a)は吐出ノズル40をYZ平面にて切断した断面を示し、図6(b)はXZ平面にて切断した断面を示す。図6に示すように、吐出ノズル40の内部にはバッファ空間BFとして機能する空洞が形成されており、このバッファ空間BFに供給管422を経由して送給される固体電解質材料の塗布液が送り込まれる。吐出ノズル40には、バッファ空間BFから下方へと向かう複数の流路41が形設されている。複数の流路41は、Y方向に沿って等間隔で列状に設けられている。そして、各流路41の下端開口部が吐出口44を形成する。よって、吐出ノズル40の下端面には、複数の吐出口44がY方向に沿って列設されることとなる。複数の吐出口44の配設間隔は、負極集電体121および正極集電体131の櫛歯の噛み合わせによって形成される電解質領域11の配置間隔に等しい。また、各吐出口44の開口形状は略正方形で、その1辺の長さは電解質領域11の幅とほぼ同じとされている。なお、吐出ノズル40に設ける吐出口44の個数については特に限定されるものではなく、櫛歯の歯数に応じた適宜の個数とすることができる。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing the internal structure of the discharge nozzle 40. 6A shows a cross section of the discharge nozzle 40 cut along the YZ plane, and FIG. 6B shows a cross section cut along the XZ plane. As shown in FIG. 6, a cavity functioning as a buffer space BF is formed inside the discharge nozzle 40, and a coating solution of the solid electrolyte material fed to the buffer space BF via the supply pipe 422 is formed. It is sent. The discharge nozzle 40 is formed with a plurality of flow paths 41 extending downward from the buffer space BF. The plurality of flow paths 41 are provided in a row at equal intervals along the Y direction. The lower end opening of each flow path 41 forms a discharge port 44. Therefore, a plurality of discharge ports 44 are arranged in the Y direction on the lower end surface of the discharge nozzle 40. The arrangement interval of the plurality of discharge ports 44 is equal to the arrangement interval of the electrolyte region 11 formed by meshing the comb teeth of the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131. Further, the opening shape of each discharge port 44 is substantially square, and the length of one side thereof is substantially the same as the width of the electrolyte region 11. The number of discharge ports 44 provided in the discharge nozzle 40 is not particularly limited, and may be an appropriate number according to the number of comb teeth.

ステージ移動機構20の各モータ、ポンプ423および制御弁424は制御部38に電気的に接続されている。制御部38のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部38は、各種演算処理を行うCPU、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAMおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクなどを備えて構成される。制御部38のCPUが所定の処理プログラムを実行することによって、塗布ユニット2の上記各構成が制御部38に制御され、電解質領域11に対する固体電解質材料を含む塗布液の塗布処理が進行する。   Each motor of the stage moving mechanism 20, the pump 423, and the control valve 424 are electrically connected to the control unit 38. The configuration of the control unit 38 as hardware is the same as that of a general computer. That is, the control unit 38 stores a CPU that performs various arithmetic processes, a ROM that is a read-only memory that stores basic programs, a RAM that is a readable and writable memory that stores various information, control software, data, and the like. It is configured with a magnetic disk to be placed. When the CPU of the control unit 38 executes a predetermined processing program, the above-described components of the coating unit 2 are controlled by the control unit 38, and the coating process including the solid electrolyte material on the electrolyte region 11 proceeds.

このような構成を有する塗布ユニット2によって固体電解質材料を含む塗布液を塗布するときには、櫛歯状の負極集電体121および正極集電体131が形成された基材10をステージ30の上面に載置する。基材10は図示を省略するクランプ機構によってステージ30の上面に固定される。   When the coating liquid containing the solid electrolyte material is applied by the coating unit 2 having such a configuration, the base material 10 on which the comb-like negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are formed is placed on the upper surface of the stage 30. Place. The substrate 10 is fixed to the upper surface of the stage 30 by a clamp mechanism (not shown).

その後、制御部38がステージ移動機構20の各モータを駆動制御してステージ30に保持された基材10を塗布開始位置に移動させる。塗布開始位置は、吐出ノズル40の吐出口44が電解質領域11の直上となる位置である。そして、基材10が塗布開始位置に到達した後に、吐出ノズル40から固体電解質材料を含む塗布液の吐出を開始する。   Thereafter, the control unit 38 drives and controls each motor of the stage moving mechanism 20 to move the substrate 10 held on the stage 30 to the application start position. The application start position is a position where the discharge port 44 of the discharge nozzle 40 is directly above the electrolyte region 11. And after the base material 10 reaches | attains the application | coating start position, discharge of the coating liquid containing a solid electrolyte material from the discharge nozzle 40 is started.

吐出ノズル40からの塗布液の吐出は、図5に示す逆止弁421、ポンプ423および制御弁424によって行われる。まず、制御部38の制御により制御弁424が開放された状態でポンプ423が吸引動作を行う。このとき、逆止弁421により吐出ノズル40からの塗布液の逆流が防止されるため、タンク425からポンプ423へと固体電解質材料を含む塗布液が吸引される。次に、制御部38の制御により制御弁424が閉止され、ポンプ423が押出動作を行う。これにより、ポンプ423から吐出ノズル40に固体電解質材料を含む塗布液が送給される。送給された塗布液は一旦吐出ノズル40内のバッファ空間BFに送り込まれた後、複数の吐出口44から下方に向けて吐出される。このように吐出ノズル40では、バッファ空間BFを介して塗布液を吐出しているため、Y方向に沿って列設された複数の吐出口44から均一な流量にて負極活物質を含む塗布液を吐出することができる。なお、固体電解質材料を含む塗布液の粘度が高く、ポンプ423の押出圧力のみでは十分でない場合には、吐出ノズル40にもシリンジポンプなどを設け、そのシリンジポンプによってバッファ空間BFに貯留されている塗布液を複数の吐出口44から押し出すようにしても良い。   The discharge of the coating liquid from the discharge nozzle 40 is performed by the check valve 421, the pump 423, and the control valve 424 shown in FIG. First, the pump 423 performs a suction operation with the control valve 424 opened under the control of the control unit 38. At this time, since the check valve 421 prevents the backflow of the coating liquid from the discharge nozzle 40, the coating liquid containing the solid electrolyte material is sucked from the tank 425 to the pump 423. Next, the control valve 424 is closed under the control of the control unit 38, and the pump 423 performs an extrusion operation. Thereby, the coating liquid containing the solid electrolyte material is fed from the pump 423 to the discharge nozzle 40. The supplied coating liquid is once sent into the buffer space BF in the discharge nozzle 40 and then discharged downward from the plurality of discharge ports 44. Thus, since the discharge nozzle 40 discharges the coating liquid through the buffer space BF, the coating liquid containing the negative electrode active material at a uniform flow rate from the plurality of discharge ports 44 arranged in the Y direction. Can be discharged. In addition, when the viscosity of the coating liquid containing the solid electrolyte material is high and only the extrusion pressure of the pump 423 is not sufficient, the discharge nozzle 40 is also provided with a syringe pump or the like, and is stored in the buffer space BF by the syringe pump. The coating liquid may be pushed out from the plurality of discharge ports 44.

吐出口44からの塗布液の吐出を開始すると同時に、制御部38がステージ移動機構20を制御してステージ30の移動を開始させる。本実施形態においては、吐出ノズル40の複数の吐出口44から固体電解質材料を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、ステージ30が一方向に移動して電解質領域11に直線状に塗布液を塗布する。このとき、複数の吐出口44から固体電解質材料を含む塗布液を同時に吐出しているため、互いに平行な複数の直線状パターンに一回のノズル走査で塗布液を塗布することができる。   At the same time as the discharge of the coating liquid from the discharge port 44 is started, the control unit 38 controls the stage moving mechanism 20 to start the movement of the stage 30. In the present embodiment, the stage 30 moves in one direction while the coating liquid containing the solid electrolyte material is continuously discharged from the plurality of discharge ports 44 of the discharge nozzle 40, and the coating liquid is linearly applied to the electrolyte region 11. Apply. At this time, since the coating liquid containing the solid electrolyte material is simultaneously ejected from the plurality of ejection ports 44, the coating liquid can be applied to a plurality of linear patterns parallel to each other by one nozzle scan.

このように、一列に列設された複数の吐出口44から固体電解質材料を含む塗布液を吐出させながら、吐出ノズル40を基材10の表面に対して一方向に相対移動させるというノズルディスペンス法により、互いに平行な複数の電解質領域11に固体電解質材料を含む塗布液を塗布している。この塗布液を乾燥硬化させることにより、基材10の表面の電解質領域11に電解質隔壁111が形成される。   Thus, the nozzle dispensing method in which the discharge nozzle 40 is moved relative to the surface of the substrate 10 in one direction while discharging the coating liquid containing the solid electrolyte material from the plurality of discharge ports 44 arranged in a row. Thus, the coating liquid containing the solid electrolyte material is applied to the plurality of electrolyte regions 11 parallel to each other. By drying and curing this coating solution, electrolyte partition walls 111 are formed in the electrolyte region 11 on the surface of the substrate 10.

図7は、基材10の表面に固体電解質の電解質隔壁111が形成された段階の斜視図である。図8は、図7の積層体のB−B切断面を示す断面図である。負極集電体121の櫛歯状パターンと正極集電体131の櫛歯状パターンとの間の隙間の電解質領域11に固体電解質の電解質隔壁111が形成され、結果的に電解質隔壁111によって隣り合う負極集電体121の歯と正極集電体131の歯とが仕切られている。電解質隔壁111と接する負極集電体121および正極集電体131がそれぞれ負極領域12および正極領域13となる。   FIG. 7 is a perspective view of a stage where the solid electrolyte electrolyte partition 111 is formed on the surface of the substrate 10. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a BB cut surface of the laminate of FIG. A solid electrolyte electrolyte partition 111 is formed in the electrolyte region 11 in the gap between the comb-shaped pattern of the negative electrode current collector 121 and the comb-shaped pattern of the positive electrode current collector 131, and as a result, the electrolyte partition walls 111 are adjacent to each other. The teeth of the negative electrode current collector 121 and the teeth of the positive electrode current collector 131 are partitioned. The negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 in contact with the electrolyte partition wall 111 become the negative electrode region 12 and the positive electrode region 13, respectively.

固体電解質の電解質隔壁111の幅EWは、10μm〜100μmとされる。既述したように、固体電解質は液体の電解質に比較して一般にイオン伝導度が低く、良好な充放電特性を得るためには電解質隔壁111の幅EWを小さくする必要がある。このような観点から電解質隔壁111の幅EWは100μm以下とされ、より良好な充放電特性を得るためには幅Ewを50μm以下とするのが望ましい。一方、電解質隔壁111の幅EWが10μm未満となると、薄くなりすぎて負極構造体120と正極構造体130との間で短絡が生じるおそれがある。このため、電解質隔壁111の幅Ewは、10μm〜100μmとしている。   The width EW of the electrolyte partition 111 of the solid electrolyte is 10 μm to 100 μm. As described above, the solid electrolyte generally has a lower ionic conductivity than the liquid electrolyte, and the width EW of the electrolyte partition 111 needs to be reduced in order to obtain good charge / discharge characteristics. From such a viewpoint, the width EW of the electrolyte partition wall 111 is set to 100 μm or less, and the width Ew is preferably set to 50 μm or less in order to obtain better charge / discharge characteristics. On the other hand, when the width EW of the electrolyte partition wall 111 is less than 10 μm, the electrolyte partition wall 111 becomes too thin and may cause a short circuit between the negative electrode structure 120 and the positive electrode structure 130. For this reason, the width Ew of the electrolyte partition 111 is set to 10 μm to 100 μm.

また、電解質隔壁111の高さEHは、10μm〜100μmとされる。これも既述したように、固体電解質を用いた電池において高エネルギー密度を得るためには、単位面積あたりの電池容量を大きくすることが必要である。このためには、電解質隔壁111の高さEHを高くする必要がある。この観点から電解質隔壁111の高さEHを少なくとも10μm以上としており、高いほど好ましい。もっとも、電解質隔壁111の高さEHが100μmを超えると、生産性が低下するおそれがある。   The height EH of the electrolyte partition wall 111 is set to 10 μm to 100 μm. As described above, in order to obtain a high energy density in a battery using a solid electrolyte, it is necessary to increase the battery capacity per unit area. For this purpose, the height EH of the electrolyte partition 111 needs to be increased. From this point of view, the height EH of the electrolyte partition wall 111 is at least 10 μm, and the higher the better. But when the height EH of the electrolyte partition 111 exceeds 100 micrometers, there exists a possibility that productivity may fall.

このように、固体電解質を用いたリチウムイオン二次電池1において、良好な充放電特性および高エネルギー密度を得るためには、固体電解質の電解質隔壁111の幅EWを小さくするとともに高さEHを高くすることが求められる。換言すれば、電解質隔壁111のアスペクト比(高さEH/幅EW)を高くすることが求められ、2以上とすることが好ましい(つまり、電解質隔壁111の高さEHを幅EWの2倍以上とすることが好ましい)。このため、本実施形態においては、固体電解質の電解質隔壁111の高さEHを100μmとし、幅EWを50μmとしている。   Thus, in the lithium ion secondary battery 1 using a solid electrolyte, in order to obtain good charge / discharge characteristics and high energy density, the width EW of the electrolyte partition 111 of the solid electrolyte is reduced and the height EH is increased. It is required to do. In other words, it is required to increase the aspect ratio (height EH / width EW) of the electrolyte partition 111, and is preferably set to 2 or more (that is, the height EH of the electrolyte partition 111 is at least twice the width EW). Preferably). For this reason, in this embodiment, the height EH of the electrolyte partition 111 of the solid electrolyte is 100 μm, and the width EW is 50 μm.

電解質隔壁111のアスペクト比を高くする場合には、固体電解質材料の塗布液に熱硬化剤または光硬化剤を添加したものを電解質領域11に塗布するのが好ましい。光硬化剤または熱硬化剤を添加した塗布液を電解質領域11に塗布し、塗布後直ちに紫外光などによる光照射またはヒータなどによる加熱を行うことによって高いアスペクトを維持したまま迅速に硬化させて電解質隔壁111を形成することができる。また、固体電解質材料を含む塗布液そのものの固形成分を多くして粘度を高くする(せん断速度1s-1(1/秒)で20Pa・s(パスカル秒)ないし2000Pa・s程度)ことにより、高いアスペクト比の電解質隔壁111を形成するようにしても良い。 In order to increase the aspect ratio of the electrolyte partition 111, it is preferable to apply to the electrolyte region 11 a solution obtained by adding a thermosetting agent or a photocuring agent to the coating solution of the solid electrolyte material. A coating solution to which a photo-curing agent or a thermo-curing agent is added is applied to the electrolyte region 11, and immediately after the application, light irradiation with ultraviolet light or the like is performed, or heating with a heater or the like is performed to quickly cure while maintaining a high aspect. A partition wall 111 can be formed. Further, the viscosity is increased by increasing the solid components of the coating liquid itself containing the solid electrolyte material (the shear rate is 1 s −1 (1 / second) to about 20 Pa · s (pascal second) to about 2000 Pa · s). An electrolyte partition wall 111 having an aspect ratio may be formed.

固体電解質の電解質隔壁111を形成した後、負極領域12の負極集電体121の表面に、負極活物質を含む塗布液を塗布して負極活物質層122を形成する(ステップS4)。負極活物質を含む塗布液としては、例えば負極活物質材料としてのチタン酸リチウム(Li4Ti512)に、導電助剤としてのアセチレンブラック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。塗布液の粘度としては、例えばせん断速度1s-1で1mPa・sないし100Pa・s程度が望ましい。なお、負極活物質材料としては、上記のチタン酸リチウムの他に例えば黒鉛、金属リチウム、SnO2、合金系などを用いることが可能である。 After the formation of the solid electrolyte electrolyte partition 111, a negative electrode active material layer 122 is formed by applying a coating liquid containing a negative electrode active material on the surface of the negative electrode current collector 121 in the negative electrode region 12 (step S4). Examples of the coating liquid containing a negative electrode active material include lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) as a negative electrode active material, acetylene black or ketjen black as a conductive additive, and polyvinylidene fluoride as a binder. (PVDF), styrene butadiene rubber (SBR), polyvinyl pyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA) or polytetrafluoroethylene (PTFE), a mixture of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent, etc. Can be used. The viscosity of the coating solution is preferably about 1 mPa · s to 100 Pa · s at a shear rate of 1 s −1 , for example. As the negative electrode active material, it is possible to use, for example, graphite, metallic lithium, SnO 2 , an alloy system, etc. in addition to the above lithium titanate.

負極活物質を含む塗布液の塗布方法としては種々の公知の塗布方法を適用することが可能であり、例えば上述した固体電解質材料を含む塗布液の塗布と同じノズルディスペンス法を用いることができる。また、インクジェット法またはスクリーン印刷法などを用いるようにしても良い。本実施形態の製造方法では、先行して形成された電解質隔壁111によって塗布液の流出が防止されるため、低粘度の塗布液を用いることによって負極領域12の全体に短時間で効率よく負極活物質を含む塗布液を行き渡らせることができる。   Various known coating methods can be applied as the coating method of the coating liquid containing the negative electrode active material. For example, the same nozzle dispensing method as that of the coating liquid containing the solid electrolyte material described above can be used. Further, an ink jet method or a screen printing method may be used. In the manufacturing method of the present embodiment, since the electrolyte partition 111 formed in advance prevents the coating liquid from flowing out, by using a low-viscosity coating liquid, the entire negative electrode region 12 can be efficiently and efficiently activated in the short time. A coating solution containing a substance can be distributed.

図9は、負極領域12の負極集電体121の表面に負極活物質層122が形成された段階の斜視図である。図10は、図9の積層体のC−C切断面を示す断面図である。負極領域12を覆う負極集電体121の表面に負極活物質層122が積層されている。負極活物質層122の上面の高さ位置は電解質隔壁111の上面を超えてはならず、若干低いのが好ましい。すなわち、負極集電体121の厚さと負極活物質層122の厚さとの和が電解質隔壁111の高さEHよりも若干小さくなるように、負極活物質を含む塗布液を塗布するのが好ましい。   FIG. 9 is a perspective view of a stage where the negative electrode active material layer 122 is formed on the surface of the negative electrode current collector 121 in the negative electrode region 12. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a cut surface of the laminate of FIG. A negative electrode active material layer 122 is laminated on the surface of a negative electrode current collector 121 that covers the negative electrode region 12. The height position of the upper surface of the negative electrode active material layer 122 should not exceed the upper surface of the electrolyte partition wall 111 and is preferably slightly lower. That is, it is preferable to apply the coating liquid containing the negative electrode active material so that the sum of the thickness of the negative electrode current collector 121 and the thickness of the negative electrode active material layer 122 is slightly smaller than the height EH of the electrolyte partition wall 111.

こうすることによって、電解質隔壁111の一方側の側壁面のほぼ全面に負極活物質層122を接触させることができ、基材10の単位面積あたりの電池容量を大きくしてリチウムイオン二次電池1のエネルギー密度を高めることができる。なお、負極活物質層122の上面の高さ位置が電解質隔壁111の上面を超える程度にまで負極活物質を含む塗布液の塗布すると、負極活物質と正極活物質とが接触して短絡が生じるおそれがある。   By doing so, the negative electrode active material layer 122 can be brought into contact with almost the entire side wall surface on one side of the electrolyte partition wall 111, and the battery capacity per unit area of the base material 10 is increased to increase the lithium ion secondary battery 1. The energy density can be increased. Note that when the coating liquid containing the negative electrode active material is applied to such an extent that the height position of the upper surface of the negative electrode active material layer 122 exceeds the upper surface of the electrolyte partition wall 111, the negative electrode active material and the positive electrode active material come into contact with each other to cause a short circuit. There is a fear.

同様に、固体電解質の電解質隔壁111を形成した後、正極領域13の正極集電体131の表面に、正極活物質を含む塗布液を塗布して正極活物質層132を形成する(ステップS5)。正極活物質を含む塗布液としては、例えば正極活物質材料としてのコバルト酸リチウム(LiCoO2)に、導電助剤としてのアセチレンブラック、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)、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。本実施形態にて固体電解質の電解質隔壁111の支持塩として用いている六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)は水と反応して分解する性質を有している。従って、電解質隔壁111に直接接触する正極および負極活物質を含む塗布液の溶媒として水が含まれていると、この溶媒の水と六フッ化リン酸リチウムが反応して分解するおそれがある。このため、正負極の活物質を含む塗布液の溶媒としては水を含まないものが好ましく、本実施形態では例えば有機溶媒であるNMPを用いている。なお、正極活物質材料としては、LiCoO2の他に、LiNiO2またはLiFePO4、LiMnPO4、LiMn24、またLiMeO2(Me=MxMyMz;Me、Mは遷移金属、x+y+z=1)で代表的に示される化合物、例えばLiNi1/3Mn1/3Co1/32、LiNi0.8Co0.15Al0.052などを用いることができる。また、正極活物質を含む塗布液の粘度としては、負極活物質の塗布液と同じく、例えばせん断速度1s-1で1mPa・sないし100Pa・s程度が望ましい。 Similarly, after forming the electrolyte partition wall 111 of the solid electrolyte, a coating liquid containing a positive electrode active material is applied to the surface of the positive electrode current collector 131 in the positive electrode region 13 to form the positive electrode active material layer 132 (step S5). . Examples of the coating liquid containing the positive electrode active material include lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as the positive electrode active material, acetylene black as the conductive additive, polyvinylidene fluoride (PVDF) as the binder, and N as the solvent. A mixture of methyl-2-pyrrolidone (NMP) and the like can be used. In this embodiment, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) used as a supporting salt for the electrolyte partition 111 of the solid electrolyte has a property of reacting with water and decomposing. Therefore, if water is contained as a solvent for the coating solution containing the positive electrode and the negative electrode active material that are in direct contact with the electrolyte partition 111, the water in the solvent and lithium hexafluorophosphate may react and decompose. For this reason, as a solvent of the coating liquid containing the active material of positive and negative electrodes, what does not contain water is preferable, and NMP which is an organic solvent is used in this embodiment, for example. As the positive electrode active material, in addition to LiCoO 2 , LiNiO 2 or LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiMn 2 O 4 , and LiMeO 2 (Me = MxMyMz; Me and M are transition metals, x + y + z = 1) are representative. For example, LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 or LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 can be used. The viscosity of the coating liquid containing the positive electrode active material is preferably about 1 mPa · s to 100 Pa · s at a shear rate of 1 s −1 , for example, as in the case of the negative electrode active material coating liquid.

正極活物質を含む塗布液の塗布方法としては種々の公知の塗布方法を適用することが可能であり、例えば上述したノズルディスペンス法、インクジェット法またはスクリーン印刷法などを用いることができる。本実施形態の製造方法では、先行して形成された電解質隔壁111によって塗布液の流出が防止されるため、低粘度の塗布液を用いることによって正極領域13の全体に短時間で効率よく正極活物質を含む塗布液を行き渡らせることができる。なお、ステップS4の負極活物質層122の形成とステップS5の正極活物質層132の形成とは順序が逆であっても良い。   Various known coating methods can be applied as a coating method of the coating liquid containing the positive electrode active material. For example, the above-described nozzle dispensing method, inkjet method, screen printing method, or the like can be used. In the manufacturing method of the present embodiment, since the electrolyte partition 111 formed in advance prevents the coating liquid from flowing out, by using a low-viscosity coating liquid, the entire positive electrode region 13 can be efficiently activated in a short time. A coating solution containing a substance can be distributed. Note that the order of the formation of the negative electrode active material layer 122 in step S4 and the formation of the positive electrode active material layer 132 in step S5 may be reversed.

図11は、正極集電体131の表面に正極活物質層132が形成された段階の斜視図である。図12は、図11の積層体のD−D切断面を示す断面図である。正極領域13を覆う正極集電体131の表面に正極活物質層132が積層されている。これにより、負極活物質層122と正極活物質層132とが電解質隔壁111を挟み込んで交互に基材10の表面に沿って並べられた構造となる。   FIG. 11 is a perspective view of a stage where the positive electrode active material layer 132 is formed on the surface of the positive electrode current collector 131. 12 is a cross-sectional view showing a cut surface of the laminate shown in FIG. A positive electrode active material layer 132 is laminated on the surface of the positive electrode current collector 131 that covers the positive electrode region 13. As a result, the negative electrode active material layer 122 and the positive electrode active material layer 132 are alternately arranged along the surface of the substrate 10 with the electrolyte partition wall 111 interposed therebetween.

負極活物質層122と同じく、短絡防止のために正極活物質層132の上面の高さ位置は電解質隔壁111の上面を超えてはならず、若干低いのが好ましい。すなわち、正極集電体131の厚さと正極活物質層132の厚さとの和が電解質隔壁111の高さEHよりも若干小さくなるように、負極活物質を含む塗布液の塗布するのが好ましい。より好ましくは、正極活物質層132の上面高さ位置と負極活物質層122の上面高さ位置とを同程度とする。   As with the negative electrode active material layer 122, the height position of the upper surface of the positive electrode active material layer 132 should not exceed the upper surface of the electrolyte partition wall 111 and is preferably slightly lower to prevent a short circuit. That is, it is preferable to apply the coating liquid containing the negative electrode active material so that the sum of the thickness of the positive electrode current collector 131 and the thickness of the positive electrode active material layer 132 is slightly smaller than the height EH of the electrolyte partition wall 111. More preferably, the upper surface height position of the positive electrode active material layer 132 and the upper surface height position of the negative electrode active material layer 122 are approximately the same.

こうすることによって、電解質隔壁111の他方側の側壁面のほぼ全面に正極活物質層132を接触させることができ、固体電解質と正極活物質との接触面積を大きくすることができる。負極活物質および正極活物質の双方と固体電解質との接触面積を大きくすることによりリチウムイオン二次電池1の反応効率を高めることができる。   By doing so, the positive electrode active material layer 132 can be brought into contact with almost the entire side wall surface on the other side of the electrolyte partition wall 111, and the contact area between the solid electrolyte and the positive electrode active material can be increased. The reaction efficiency of the lithium ion secondary battery 1 can be increased by increasing the contact area between both the negative electrode active material and the positive electrode active material and the solid electrolyte.

そして、こうして形成された負極活物質層122および正極活物質層132を覆うように、固体電解質材料を含む塗布液を塗布して、活物質層の表面を保護する保護層14を形成する(ステップS6)。保護層14を形成するための塗布液としては、上述した電解質隔壁111を形成する場合のものと同じで良いが、薄く均一な膜を形成するという目的からより低粘度のものが好ましい。保護層14を形成するための塗布方法としても、ノズルディスペンス法、インクジェット法またはスクリーン印刷などを用いることができる。また、負極タブ123および正極タブ133をマスクした上でスピンコート法によって保護層14を形成するようにしても良い。図1,2に示したリチウムイオン二次電池1は、保護層14を形成した後のものである。   And the coating liquid containing a solid electrolyte material is apply | coated so that the negative electrode active material layer 122 and the positive electrode active material layer 132 which were formed in this way may be covered, and the protective layer 14 which protects the surface of an active material layer is formed (step) S6). The coating liquid for forming the protective layer 14 may be the same as that for forming the electrolyte partition 111 described above, but a coating having a lower viscosity is preferable for the purpose of forming a thin and uniform film. As a coating method for forming the protective layer 14, a nozzle dispensing method, an inkjet method, screen printing, or the like can be used. Further, the protective layer 14 may be formed by spin coating after masking the negative electrode tab 123 and the positive electrode tab 133. The lithium ion secondary battery 1 shown in FIGS. 1 and 2 is the one after the protective layer 14 is formed.

<3.本実施形態の製造方法の利点>
本実施形態のリチウムイオン二次電池1の製造方法においては、絶縁性の基材10の表面に相対向するように設けられた負極集電体121と正極集電体131との間の隙間である電解質領域11にノズルディスペンス法を用いて固体電解質材料を含む塗布液を塗布し、基材10の表面の電解質領域11に固体電解質の電解質隔壁111を形成している。そして、先に電解質隔壁111を形成してから負極活物質層122および正極活物質層132を形成しているため、それらの短絡を確実に防止することができる。特に、電池特性向上のために電解質隔壁111を薄く高くしたとしても、負極活物質層122および正極活物質層132の形成に先行して仕切壁として機能する電解質隔壁111を形成しているため、正極と負極との短絡を確実に防止することができる。
<3. Advantages of Manufacturing Method of Present Embodiment>
In the manufacturing method of the lithium ion secondary battery 1 of the present embodiment, the gap between the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 provided so as to face each other on the surface of the insulating base material 10. A coating solution containing a solid electrolyte material is applied to a certain electrolyte region 11 using a nozzle dispensing method, and an electrolyte partition wall 111 of a solid electrolyte is formed in the electrolyte region 11 on the surface of the substrate 10. And since the negative electrode active material layer 122 and the positive electrode active material layer 132 are formed after forming the electrolyte partition 111 first, it is possible to reliably prevent short circuit between them. In particular, even if the electrolyte partition 111 is made thin and high to improve battery characteristics, the electrolyte partition 111 that functions as a partition wall is formed prior to the formation of the negative electrode active material layer 122 and the positive electrode active material layer 132. A short circuit between the positive electrode and the negative electrode can be reliably prevented.

このことは、電解質隔壁111のアスペクト比を高くして良好な充放電特性および高エネルギー密度を得ることが可能なことを示している。すなわち、電解質隔壁111を先行して形成することにより正負極の短絡を確実に防止することができるため、電解質隔壁111の高さEHを幅EWの2倍以上とすることができる。その結果、薄い電解質隔壁111によって充放電特性が良好になるとともに、基材10の単位面積あたりの電池容量が増大することによってエネルギー密度を高めることができ、リチウムイオン二次電池1の電池特性を優れたものとすることができる。   This indicates that the charge / discharge characteristics and high energy density can be obtained by increasing the aspect ratio of the electrolyte partition wall 111. That is, by forming the electrolyte partition 111 in advance, it is possible to reliably prevent the positive and negative electrodes from being short-circuited. Therefore, the height EH of the electrolyte partition 111 can be made twice or more the width EW. As a result, the charge and discharge characteristics are improved by the thin electrolyte partition 111, and the energy density can be increased by increasing the battery capacity per unit area of the substrate 10, and the battery characteristics of the lithium ion secondary battery 1 can be improved. It can be excellent.

電解質隔壁111のアスペクト比を高くする場合には、固体電解質材料の塗布液に熱硬化剤または光硬化剤を添加するのが好ましい。そのような塗布液を電解質領域11に塗布し、光照射または加熱によって迅速に硬化させることにより、塗布後の液だれを防止して高アスペクト比の電解質隔壁111を容易に形成することができる。   In order to increase the aspect ratio of the electrolyte partition 111, it is preferable to add a thermosetting agent or a photocuring agent to the coating solution of the solid electrolyte material. By applying such a coating solution to the electrolyte region 11 and quickly curing it by light irradiation or heating, it is possible to easily form the electrolyte partition wall 111 having a high aspect ratio while preventing dripping after coating.

また、電解質領域11にノズルディスペンス法を用いて固体電解質材料を含む塗布液を塗布して電解質隔壁111を形成し、その後に塗布法によって負極活物質層122および正極活物質層132を形成しているため、少ない工程数で高い生産性にてリチウムイオン二次電池1を製造することができる。   Further, a coating solution containing a solid electrolyte material is applied to the electrolyte region 11 using a nozzle dispensing method to form an electrolyte partition 111, and then a negative electrode active material layer 122 and a positive electrode active material layer 132 are formed by a coating method. Therefore, the lithium ion secondary battery 1 can be manufactured with high productivity with a small number of steps.

また、本実施形態においては、フォトリソグラフィ法を用いて、負極集電体121および正極集電体131が、所定間隔を隔てて互いに噛み合うように対向配置された櫛歯状にパターン形成されている。このため、基材10表面の単位面積あたりの負極活物質層122および正極活物質層132と電解質隔壁111との接触面積を大きくすることができ、リチウムイオン二次電池1の反応効率を向上させることができる。特に、フォトリソグラフィ法によって絶縁性の基材10の表面に負極集電体121および正極集電体131を形成しているため、それらの密着性は良好であり、負極集電体121および正極集電体131が下地の基材10から剥がれるという問題は生じにくい。また、負極集電体121および正極集電体131の形成時に、櫛歯状パターンの歯の部分の面積を大きくしておけば、その後に形成される負極活物質層122および正極活物質層132の体積が増大し、リチウムイオン二次電池1を高容量の電池とすることできる。   Further, in the present embodiment, the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are formed in a comb-like pattern in which the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are arranged to face each other at a predetermined interval using a photolithography method. . For this reason, the contact area of the negative electrode active material layer 122 and the positive electrode active material layer 132 per unit area on the surface of the base material 10 and the electrolyte partition 111 can be increased, and the reaction efficiency of the lithium ion secondary battery 1 is improved. be able to. In particular, since the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are formed on the surface of the insulating base material 10 by a photolithography method, their adhesion is good, and the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are good. The problem that the electric body 131 is peeled off from the base material 10 is less likely to occur. Further, when the areas of the teeth of the comb-like pattern are increased when the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are formed, the negative electrode active material layer 122 and the positive electrode active material layer 132 formed thereafter are formed. Thus, the lithium ion secondary battery 1 can be a high capacity battery.

本実施形態では、負極集電体121および正極集電体131は固体電解質の電解質隔壁111よりも先に形成される要素ではあるが、フォトリソグラフィ法を用いれば非常に高い位置精度にて負極集電体121および正極集電体131の櫛歯状パターンを形成することができる。このため、仕切壁としての電解質隔壁111が存在していなかったとしても、負極集電体121と正極集電体131との接触(短絡)を確実に防止することができる。   In the present embodiment, the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are elements that are formed before the electrolyte partition wall 111 of the solid electrolyte. However, if a photolithography method is used, the negative electrode current collector 121 is formed with very high positional accuracy. A comb-like pattern of the electric body 121 and the positive electrode current collector 131 can be formed. For this reason, even if the electrolyte partition 111 as a partition wall does not exist, contact (short circuit) between the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 can be reliably prevented.

また、固体電解質材料を含む塗布液を吐出する吐出ノズル40を基材10の表面に対して相対移動させるノズルディスペンス法を用いて電解質領域11に塗布液を塗布しているため、相対向する負極集電体121と正極集電体131との間の隙間である電解質領域11に正確にかつ高いスループットにて固体電解質材料を含む塗布液を塗布して電解質隔壁111を形成することができる。特に、吐出ノズル40に列設された複数の吐出口44から固体電解質材料を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、それら複数の吐出口44を一括して相対移動させているため、本実施形態のように互いに平行な電解質領域11に対しては塗布処理に要する時間を顕著に短くすることができる。   Further, since the coating liquid is applied to the electrolyte region 11 by using the nozzle dispensing method in which the discharge nozzle 40 that discharges the coating liquid containing the solid electrolyte material is moved relative to the surface of the base material 10, the opposing negative electrode The electrolyte partition wall 111 can be formed by applying a coating solution containing a solid electrolyte material accurately and with high throughput to the electrolyte region 11 which is a gap between the current collector 121 and the positive electrode current collector 131. In particular, since the plurality of discharge ports 44 are collectively moved relative to each other while the coating liquid containing the solid electrolyte material is continuously discharged from the plurality of discharge ports 44 arranged in the discharge nozzle 40, this embodiment is performed. For the electrolyte regions 11 parallel to each other as in the form, the time required for the coating process can be remarkably shortened.

<4.リチウムイオン電池の応用例>
本実施形態の製造方法によって製造されたリチウムイオン二次電池1は、薄型である上に電池特性も優れている。また、リチウムイオン二次電池1は、有機溶剤を含まない全固体電池であり、取り扱いが容易であるとともに、小型で優れた性能を有するものである。このようなリチウムイオン二次電池1は、例えば電気自動車(ハイブリッド電気自動車を含む)、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(ノート型パソコンを含む)、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、非接触ICカードを含むRF−ID(Radio Frequency Identification:電波による固体識別)タグ、ゲーム機、ポータブル型の測定機器、通信機器や玩具などの各種の電子機器に使用することが可能である。
<4. Application examples of lithium-ion batteries>
The lithium ion secondary battery 1 manufactured by the manufacturing method of the present embodiment is thin and has excellent battery characteristics. The lithium ion secondary battery 1 is an all-solid battery that does not contain an organic solvent, is easy to handle, and has a small size and excellent performance. Such a lithium ion secondary battery 1 includes, for example, electric vehicles (including hybrid electric vehicles), electric assist bicycles, electric tools, robots, and other machines, personal computers (including notebook computers), mobile phones and mobile phones. Type music players, mobile devices such as digital cameras and video cameras, RF-ID (Radio Frequency Identification) tags including non-contact IC cards, game machines, portable measuring devices, communication devices, toys, etc. It can be used for various electronic devices.

以下に、本発明に係るリチウムイオン二次電池1を搭載した機器の例について説明するが、これらは本実施形態のリチウムイオン二次電池1を応用しうる機器の一部を例示するものであって、本発明に係るリチウムイオン二次電池1の適用範囲がこれらに限定されるものではない。   Below, although the example of the apparatus which mounts the lithium ion secondary battery 1 which concerns on this invention is demonstrated, these are some examples of the apparatus which can apply the lithium ion secondary battery 1 of this embodiment. The application range of the lithium ion secondary battery 1 according to the present invention is not limited to these.

図13は、本発明に係るリチウムイオン二次電池1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70は、車輪71と、車輪71を駆動するモータ72と、モータ72に電力を供給する電池73とを備えている。この電池73として、上記実施形態のリチウムイオン二次電池1を複数直列および並列に接続したものを電気自動車70に搭載することができる。本実施形態のリチウムイオン二次電池1は、エネルギー密度が高くしかも充放電特性が良好であるため、小型であっても高い出力を得ることができるとともに短時間の充電も可能であり、電気自動車70のような車両の駆動用電源として好適である。   FIG. 13 is a diagram schematically showing a vehicle, specifically an electric vehicle, as an example of a device equipped with the lithium ion secondary battery 1 according to the present invention. The electric vehicle 70 includes a wheel 71, a motor 72 that drives the wheel 71, and a battery 73 that supplies power to the motor 72. As the battery 73, a battery in which a plurality of lithium ion secondary batteries 1 of the above embodiment are connected in series and in parallel can be mounted on the electric vehicle 70. Since the lithium ion secondary battery 1 of this embodiment has a high energy density and good charge / discharge characteristics, it can obtain a high output even in a small size and can be charged in a short time. It is suitable as a power source for driving a vehicle such as 70.

図14は、本発明に係るリチウムイオン二次電池1を搭載した機器の他の例としての電子機器、具体的にはRF−IDタグを模式的に示す図である。このRF−IDタグ80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81,82と、該筐体内に収容される回路モジュール83および該回路モジュール83の電源となる電池84とを備えている。回路モジュール83は、外部との通信のためのループ状のアンテナ831と、アンテナ831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)を含む回路部832とを備えている。電池84としては、本実施形態のリチウムイオン二次電池1を1組または複数組備えるものを用いることができ、回路部832はこの電池84を電源として動作する。   FIG. 14 is a diagram schematically showing an electronic device, specifically, an RF-ID tag as another example of a device on which the lithium ion secondary battery 1 according to the present invention is mounted. The RF-ID tag 80 serves as a power source for the pair of housings 81 and 82 that form a card-type package by being overlaid on each other, the circuit module 83 housed in the housing, and the circuit module 83. A battery 84 is provided. The circuit module 83 includes a loop-shaped antenna 831 for communication with the outside, and a circuit unit 832 including an integrated circuit (IC) that performs data exchange with the external device via the antenna 831 and various arithmetic / storage processes. And. As the battery 84, a battery including one set or a plurality of sets of the lithium ion secondary battery 1 of the present embodiment can be used, and the circuit unit 832 operates using the battery 84 as a power source.

このような構成によれば、それ自身は電源を有さないタグ(いわゆるパッシブタグ)に比較して、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。本発明に係るリチウムイオン二次電池1は、基材10の表面に沿って負極構造体120と正極構造体130とが電解質隔壁111を介在させつつ交互に配置された構造を有しているため、負極構造体120および正極構造体130の構成数を増やしたとしても容易に薄型を実現することができる。また、上述したように、リチウムイオン二次電池1は、電池としての特性も優れている。よって、カード型のRF−IDタグの電源としても好適である。   According to such a configuration, a communicable distance with an external device can be extended and more complicated processing can be performed as compared with a tag that itself does not have a power supply (so-called passive tag). It becomes possible. The lithium ion secondary battery 1 according to the present invention has a structure in which the negative electrode structures 120 and the positive electrode structures 130 are alternately arranged along the surface of the base material 10 with the electrolyte partition walls 111 interposed therebetween. Even if the number of constituents of the negative electrode structure 120 and the positive electrode structure 130 is increased, the thin structure can be easily realized. Further, as described above, the lithium ion secondary battery 1 is also excellent in battery characteristics. Therefore, it is also suitable as a power source for a card-type RF-ID tag.

電気自動車70やRF−IDタグ80以外の機器であっても、例えばノート型パソコンなどの電子機器に本発明に係るリチウムイオン二次電池1を搭載し、ノート型パソコンの回路部(CPU、液晶ディスプレイ、ハードディスク等が有する回路)をリチウムイオン二次電池1を電源として動作させるようにしても良い。   Even in devices other than the electric vehicle 70 and the RF-ID tag 80, for example, the lithium ion secondary battery 1 according to the present invention is mounted on an electronic device such as a laptop computer, and a circuit unit (CPU, liquid crystal) of the laptop computer is mounted. A circuit included in a display, a hard disk, or the like) may be operated using the lithium ion secondary battery 1 as a power source.

<5.変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は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、上記実施形態においては、負極集電体121および正極集電体131を直線状の歯を有する櫛歯状パターンに形成していたが、櫛歯の歯の形状は直線状に限定されるものではなく、他の形状であっても良い。例えば、図15に示すように、櫛歯状パターンの歯の形状を曲線状としても良い。同図に示すパターン例においても、負極集電体121および正極集電体131は、平面視で所定間隔を隔てて互いに噛み合うように対向配置された櫛歯状にパターン形成されている。すなわち、「櫛歯状」とは複数の歯を有する形状であり、極集電体121および正極集電体131はともに複数の歯を備えた櫛歯状に形成されており、一方の歯が他方の隣り合う歯の間に入り込むような配置構成とされている。但し、図15に示す例での櫛歯状パターンの歯の形状は正弦曲線である。
<5. Modification>
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are formed in a comb-like pattern having straight teeth, but the shape of the comb teeth is limited to a straight line. It may not be a thing but other shapes may be sufficient. For example, as shown in FIG. 15, the teeth of the comb-like pattern may have a curved shape. Also in the pattern example shown in the figure, the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are formed in a comb-like pattern that is opposed to each other so as to mesh with each other at a predetermined interval in plan view. That is, the “comb-tooth shape” is a shape having a plurality of teeth, and both the electrode current collector 121 and the cathode current collector 131 are formed in a comb-teeth shape having a plurality of teeth, and one tooth is The arrangement is such that it enters between the other adjacent teeth. However, the tooth shape of the comb-like pattern in the example shown in FIG. 15 is a sine curve.

このような櫛歯状パターンを有する負極集電体121および正極集電体131は、上記実施形態と同様にフォトリソグラフィ法によって形成すれば良い。そして、負極集電体121および正極集電体131の双方の曲線状櫛歯の隙間が電解質領域11となり、その電解質領域11に沿ってノズルディスペンス法により正弦曲線状に固体電解質材料を含む塗布液が塗布される。図15に示すパターンであっても、電解質領域11は互いに平行な正弦曲線状となるため、複数の吐出口44から固体電解質材料を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、吐出ノズル40を正弦曲線の軌跡を描くように相対移動させることにより、複数の電解質領域11に対して一括して塗布を行うことができる。この塗布液を乾燥硬化させることにより、負極集電体121と正極集電体131との間に固体電解質の電解質隔壁111が正弦曲線状に形成される。電解質隔壁111と接する負極集電体121および正極集電体131がそれぞれ負極領域12および正極領域13となる。その後、上記実施形態と同様に、負極領域12の負極集電体121の表面に負極活物質を含む塗布液を塗布して負極活物質層122を形成するとともに、正極領域13の正極集電体131の表面に正極活物質を含む塗布液を塗布して正極活物質層132を形成する。このようにしても、上記実施形態と同じく、先に電解質隔壁111を形成してから負極活物質層122および正極活物質層132を形成しているため、正負極の短絡を確実に防止しつつ、電池特性の優れた電池を高い生産性にて製造することができる。   The negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 having such a comb-like pattern may be formed by photolithography as in the above embodiment. The gap between the curved comb teeth of both the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 becomes the electrolyte region 11, and the coating liquid containing the solid electrolyte material in a sinusoidal shape along the electrolyte region 11 by a nozzle dispensing method. Is applied. Even in the pattern shown in FIG. 15, since the electrolyte region 11 has a sinusoidal shape parallel to each other, the discharge nozzle 40 is sine while continuously discharging the coating liquid containing the solid electrolyte material from the plurality of discharge ports 44. By performing relative movement so as to draw a locus of a curve, it is possible to apply the plurality of electrolyte regions 11 at once. By drying and curing the coating solution, a solid electrolyte electrolyte partition 111 is formed in a sinusoidal shape between the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131. The negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 in contact with the electrolyte partition wall 111 become the negative electrode region 12 and the positive electrode region 13, respectively. Thereafter, as in the above embodiment, a negative electrode active material layer 122 is formed by applying a coating liquid containing a negative electrode active material to the surface of the negative electrode current collector 121 in the negative electrode region 12, and the positive electrode current collector in the positive electrode region 13. A positive electrode active material layer 132 is formed by applying a coating liquid containing a positive electrode active material to the surface of 131. Even in this case, as in the above embodiment, since the negative electrode active material layer 122 and the positive electrode active material layer 132 are formed after the electrolyte partition wall 111 is formed first, the short circuit between the positive and negative electrodes can be reliably prevented. A battery having excellent battery characteristics can be produced with high productivity.

また、図15に示す正弦曲線状のパターンをジグザグの折れ線パターンとしても良い。すなわち、櫛歯状パターンの歯の形状をジグザグの折れ線形状としても良い。この場合であっても、電解質領域11は互いに平行な折れ線形状となるため、複数の吐出口44から固体電解質材料を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、吐出ノズル40を折れ線形状の軌跡を描くように相対移動させることにより、複数の電解質領域11に対して一括して塗布を行うことができる。   Further, the sinusoidal pattern shown in FIG. 15 may be a zigzag polygonal line pattern. That is, the tooth shape of the comb-like pattern may be a zigzag polygonal line shape. Even in this case, since the electrolyte region 11 has a polygonal line shape parallel to each other, the discharge nozzle 40 has a polygonal line locus while continuously discharging the coating liquid containing the solid electrolyte material from the plurality of discharge ports 44. By performing relative movement as depicted, it is possible to apply to a plurality of electrolyte regions 11 at once.

また、負極集電体121および正極集電体131の双方の櫛歯の隙間である電解質領域11は互いに平行であることに限定されるものではなく、例えば図16に示すように、電解質領域11が互いに平行でなくても良い。但し、この場合、単一の吐出口を有するノズルを基材10の表面に対して相対移動させることによって電解質領域11に固体電解質材料を含む塗布液が塗布される。具体的には、単一の吐出口から固体電解質材料を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、当該ノズルを基材10に対して相対移動させることにより、互いに平行でない電解質領域11に対して固体電解質材料を含む塗布液を塗布して電解質隔壁111を形成している。このとき、それぞれが単一の吐出口を有する複数のノズルを個別に相対移動させるようにしても良いし、単一の吐出口を有する1つのノズルを繰り返して相対移動させるようにしても良い。図16に示す例においても、電解質隔壁111と接する負極集電体121および正極集電体131がそれぞれ負極領域12および正極領域13となる。   Further, the electrolyte region 11 that is the gap between the comb teeth of the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 is not limited to being parallel to each other. For example, as shown in FIG. May not be parallel to each other. However, in this case, the coating solution containing the solid electrolyte material is applied to the electrolyte region 11 by moving the nozzle having a single discharge port relative to the surface of the substrate 10. Specifically, while continuously discharging the coating liquid containing the solid electrolyte material from a single discharge port, the nozzle is moved relative to the base material 10, so that the electrolyte regions 11 are not parallel to each other. The electrolyte partition 111 is formed by applying a coating solution containing a solid electrolyte material. At this time, a plurality of nozzles each having a single discharge port may be individually moved relative to each other, or one nozzle having a single discharge port may be relatively moved repeatedly. Also in the example shown in FIG. 16, the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 that are in contact with the electrolyte partition wall 111 become the negative electrode region 12 and the positive electrode region 13, respectively.

そして、電解質隔壁111が形成された後、負極領域12の負極集電体121の表面に負極活物質を含む塗布液を塗布して負極活物質層122を形成するとともに、正極領域13の正極集電体131の表面に正極活物質を含む塗布液を塗布して正極活物質層132を形成する。このようにしても、先に電解質隔壁111を形成してから負極活物質層122および正極活物質層132を形成しているため、正負極の短絡を確実に防止しつつ、電池特性の優れた電池を高い生産性にて製造することができる。もっとも、上記実施形態のように、複数の吐出口44を有する吐出ノズル40を相対移動させて複数の電解質領域11に対して一括して塗布液を塗布するようにした方が高い生産性を得ることができる。   Then, after the electrolyte partition 111 is formed, a negative electrode active material layer 122 is formed by applying a coating liquid containing a negative electrode active material to the surface of the negative electrode current collector 121 in the negative electrode region 12, and the positive electrode current collector in the positive electrode region 13. A positive electrode active material layer 132 is formed by applying a coating liquid containing a positive electrode active material to the surface of the electric body 131. Even in this case, since the negative electrode active material layer 122 and the positive electrode active material layer 132 are formed after the electrolyte partition wall 111 is formed first, the positive and negative electrodes are reliably prevented from being short-circuited, and the battery characteristics are excellent. The battery can be manufactured with high productivity. However, as in the above-described embodiment, higher productivity is obtained when the discharge nozzle 40 having the plurality of discharge ports 44 is relatively moved so that the coating liquid is applied to the plurality of electrolyte regions 11 at once. be able to.

図1に示すような互いに平行な電解質領域11に対して、単一の吐出口を有するノズルから固体電解質材料を含む塗布液を塗布するようにしても良い。単一の吐出口を有するノズルであれば、負極集電体121と正極集電体131との間の隙間全体に固体電解質材料を含む塗布液を塗布して電解質隔壁111を形成するようにしても良い。負極として機能する負極領域12(つまり、負極活物質層122を形成する領域)は、電解質隔壁111と接する負極集電体121のうちの任意の領域とすることができる。同様に、正極として機能する正極領域13(つまり、正極活物質層132を形成する領域)も電解質隔壁111と接する正極集電体131のうちの任意の領域とすることができる。   You may make it apply | coat the coating liquid containing a solid electrolyte material from the nozzle which has a single discharge outlet with respect to the mutually parallel electrolyte area | region 11 as shown in FIG. In the case of a nozzle having a single discharge port, a coating liquid containing a solid electrolyte material is applied to the entire gap between the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 to form the electrolyte partition wall 111. Also good. The negative electrode region 12 that functions as the negative electrode (that is, the region in which the negative electrode active material layer 122 is formed) can be any region of the negative electrode current collector 121 that is in contact with the electrolyte partition wall 111. Similarly, the positive electrode region 13 that functions as the positive electrode (that is, the region in which the positive electrode active material layer 132 is formed) can be any region of the positive electrode current collector 131 that is in contact with the electrolyte partition wall 111.

また、負極集電体121および正極集電体131の形状は、必ずしも櫛歯状のパターンを有することに限定されるものではない。櫛歯状のパターンを有していなくても、負極集電体121および正極集電体131を基材10の表面に相対向するように設け、その隙間の電解質領域11に固体電解質材料を含む塗布液を塗布するようにすれば電池構造を実現することができる。但し、基材10の単位面積当たりの電池反応効率を高める観点からは、負極集電体121および正極集電体131を互いに噛み合うように対向配置された櫛歯状にパターン形成した方が好ましい。   The shapes of the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are not necessarily limited to having a comb-like pattern. Even if it does not have a comb-like pattern, the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 are provided so as to face the surface of the substrate 10, and the electrolyte region 11 in the gap includes a solid electrolyte material. If the coating liquid is applied, a battery structure can be realized. However, from the viewpoint of increasing the battery reaction efficiency per unit area of the substrate 10, it is preferable to pattern the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 in a comb-teeth shape so as to face each other.

また、上記実施形態においては、電解質領域11にノズルディスペンス法を用いて固体電解質材料を含む塗布液を塗布して電解質隔壁111を形成するようにしていたが、他の手法によって固体電解質の電解質隔壁111を形成するようにしても良い。例えば、インクジェット法やスクリーン印刷法によって電解質隔壁111を形成するようにしても良い。但し、これらの手法を採用した場合には、電解質隔壁111の高さEHを高くするためには複数回の重ね塗りを必要とするため、ノズルディスペンス法を用いた方が迅速に高いアスペクト比の電解質隔壁111を形成することができる。   In the above embodiment, the electrolyte partition 111 is formed by applying the coating solution containing the solid electrolyte material to the electrolyte region 11 using the nozzle dispensing method. However, the electrolyte partition 111 of the solid electrolyte is formed by other methods. 111 may be formed. For example, the electrolyte partition 111 may be formed by an inkjet method or a screen printing method. However, when these methods are adopted, in order to increase the height EH of the electrolyte partition wall 111, a plurality of times of overcoating are required. Therefore, the nozzle dispensing method can quickly increase the aspect ratio. The electrolyte partition wall 111 can be formed.

また、上記実施形態では、最終工程として保護層14を形成するようにしていたが、電池として機能する構造を実現する上では保護層14を形成することは必須の要件ではなく、これを省略するようにしても良い。   In the above embodiment, the protective layer 14 is formed as the final step. However, the formation of the protective layer 14 is not an essential requirement for realizing a structure that functions as a battery, and is omitted. You may do it.

また、上記実施形態では、負極集電体121を銅にて形成し、正極集電体131をアルミニウムにて形成していたが、これら以外の金属材料を用いても良く、さらには負極集電体121および正極集電体131を同一の金属材料(例えば、金)によって形成するようにしても良い。正負の集電体121,131を同一の金属材料にて形成するのであれば、フォトリソグラフィ法によって負極集電体121および正極集電体131を同時に形成することができる。   In the above embodiment, the negative electrode current collector 121 is formed of copper and the positive electrode current collector 131 is formed of aluminum. However, other metal materials may be used, and further, the negative electrode current collector may be used. The body 121 and the positive electrode current collector 131 may be formed of the same metal material (for example, gold). If the positive and negative current collectors 121 and 131 are formed of the same metal material, the negative electrode current collector 121 and the positive electrode current collector 131 can be formed simultaneously by photolithography.

また、上記実施形態で例示した集電体、活物質、電解質等の材料はその一例を示したものであってこれに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池の構成材料として用いられる他の材料を使用してリチウムイオン二次電池を製造する場合においても、本発明に係る製造方法を好適に適用することが可能である。また、リチウムイオン二次電池に限らず、リチウムイオン一次電池やアルカリ電池等の他の種類の化学電池の製造に本発明に係る製造方法を適用するようにしても良い。   The materials such as the current collector, the active material, and the electrolyte exemplified in the above embodiment are only examples, and are not limited thereto, and may be used as a constituent material of a lithium ion secondary battery. Even in the case of manufacturing a lithium ion secondary battery using this material, the manufacturing method according to the present invention can be preferably applied. Moreover, you may make it apply the manufacturing method based on this invention not only to a lithium ion secondary battery but to manufacture of other types of chemical batteries, such as a lithium ion primary battery and an alkaline battery.

本発明は、電解質としてポリマー電解質などの固体電解質を用いた全固体電池の製造技術に好適に適用することができ、特に薄型で電池特性の優れた電池を高い生産性にて製造するのに適している。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably applied to an all-solid battery manufacturing technology using a solid electrolyte such as a polymer electrolyte as an electrolyte, and is particularly suitable for manufacturing a thin battery having excellent battery characteristics with high productivity. ing.

1 リチウムイオン二次電池
2 塗布ユニット
10 基材
11 電解質領域
12 負極領域
13 正極領域
14 保護層
20 ステージ移動機構
30 ステージ
40 吐出ノズル
44 吐出口
70 電気自動車
80 RF−IDタグ
111 電解質隔壁
120 負極構造体
121 負極集電体
122 負極活物質層
130 正極構造体
131 正極集電体
132 正極活物質層
832 回路部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lithium ion secondary battery 2 Application | coating unit 10 Base material 11 Electrolyte area | region 12 Negative electrode area | region 13 Positive electrode area | region 14 Protective layer 20 Stage moving mechanism 30 Stage 40 Discharge nozzle 44 Discharge port 70 Electric vehicle 80 RF-ID tag 111 Electrolyte partition 120 Negative electrode structure Body 121 Negative electrode current collector 122 Negative electrode active material layer 130 Positive electrode structure 131 Positive electrode current collector 132 Positive electrode active material layer 832 Circuit portion

Claims (12)

絶縁性の基材の表面に相対向するように設けられた負極集電体と正極集電体との間の電解質領域に固体電解質材料を含む塗布液を塗布し、前記基材の表面の前記電解質領域に電解質隔壁を形成する電解質隔壁形成工程と、
前記電解質隔壁形成工程の後、前記負極集電体の表面に負極活物質を含む塗布液を塗布して負極活物質層を形成する負極活物質層形成工程と、
前記電解質隔壁形成工程の後、前記正極集電体の表面に正極活物質を含む塗布液を塗布して正極活物質層を形成する正極活物質層形成工程と、
を備えることを特徴とする電池の製造方法。
A coating solution containing a solid electrolyte material is applied to the electrolyte region between the negative electrode current collector and the positive electrode current collector provided to face the surface of the insulating base material, and the surface of the base material An electrolyte partition wall forming step of forming an electrolyte partition wall in the electrolyte region;
After the electrolyte partition wall forming step, a negative electrode active material layer forming step of forming a negative electrode active material layer by applying a coating liquid containing a negative electrode active material on the surface of the negative electrode current collector,
A positive electrode active material layer forming step of forming a positive electrode active material layer by applying a coating liquid containing a positive electrode active material on the surface of the positive electrode current collector after the electrolyte partition wall forming step;
A method for producing a battery, comprising:
請求項1記載の電池の製造方法において、
前記負極集電体および前記正極集電体は、平面視で所定間隔を隔てて互いに噛み合うように対向配置された櫛歯状にパターン形成されていることを特徴とする電池の製造方法。
In the manufacturing method of the battery of Claim 1,
The method of manufacturing a battery, wherein the negative electrode current collector and the positive electrode current collector are patterned in a comb-teeth shape so as to face each other at a predetermined interval in a plan view.
請求項2記載の電池の製造方法において、
前記電解質隔壁の高さは幅の2倍以上であることを特徴とする電池の製造方法。
In the manufacturing method of the battery of Claim 2,
The method for manufacturing a battery, wherein the height of the electrolyte partition is at least twice the width.
請求項3記載の電池の製造方法において、
前記電解質隔壁形成工程では、熱硬化剤または光硬化剤を添加した塗布液を前記電解質領域に塗布することを特徴とする電池の製造方法。
In the manufacturing method of the battery of Claim 3,
In the electrolyte partition wall forming step, a coating solution to which a thermosetting agent or a photocuring agent is added is applied to the electrolyte region.
請求項1から請求項4のいずれかに記載の電池の製造方法において、
前記負極集電体および前記正極集電体は、フォトリソグラフィ法により形成されることを特徴とする電池の製造方法。
In the manufacturing method of the battery in any one of Claims 1-4,
The method for manufacturing a battery, wherein the negative electrode current collector and the positive electrode current collector are formed by a photolithography method.
請求項1から請求項5のいずれかに記載の電池の製造方法において、
前記電解質隔壁形成工程では、固体電解質材料を含む塗布液を吐出するノズルを前記基材の表面に対して相対移動させて前記電解質領域に当該塗布液を塗布することを特徴とする電池の製造方法。
In the manufacturing method of the battery in any one of Claims 1-5,
In the electrolyte partition wall forming step, a nozzle for discharging a coating liquid containing a solid electrolyte material is moved relative to the surface of the substrate to apply the coating liquid to the electrolyte region. .
請求項6記載の電池の製造方法において、
前記電解質隔壁形成工程では、ノズルに列状に配設した複数の吐出口から固体電解質材料を含む塗布液を吐出させながら当該ノズルを前記基材の表面に対して相対移動させることを特徴とする電池の製造方法。
In the manufacturing method of the battery according to claim 6,
In the electrolyte partition wall forming step, the nozzle is relatively moved with respect to the surface of the substrate while discharging a coating liquid containing a solid electrolyte material from a plurality of discharge ports arranged in a row on the nozzle. Battery manufacturing method.
請求項1から請求項7のいずれかに記載の電池の製造方法において、
前記負極活物質層および前記正極活物質層を連続的に覆う保護層を形成する保護層形成工程をさらに備えることを特徴とする電池の製造方法。
In the manufacturing method of the battery in any one of Claims 1-7,
The manufacturing method of the battery characterized by further providing the protective layer formation process which forms the protective layer which covers the said negative electrode active material layer and the said positive electrode active material layer continuously.
請求項1から請求項8のいずれかに記載の電池の製造方法によって製造された電池。   The battery manufactured by the manufacturing method of the battery in any one of Claims 1-8. 請求項9記載の電池を搭載することを特徴とする車両。   A vehicle comprising the battery according to claim 9. 請求項9記載の電池を備えることを特徴とするRF−IDタグ。   An RF-ID tag comprising the battery according to claim 9. 請求項9記載の電池と、
前記電池を電源として動作する回路部と、
を備えることを特徴とする電子機器。
A battery according to claim 9;
A circuit unit that operates using the battery as a power source;
An electronic device comprising:
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