JP2012216561A - Bipolar battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bipolar battery comprising a collector available at low cost and having oxidation resistance.SOLUTION: A bipolar lithium ion battery comprises: a plurality of electrodes comprising a collector, a positive electrode electrically coupled to one side of the collector, and a negative electrode electrically coupled to the other side of the collector; and an electrolyte layer between the electrodes. The collector contains a material containing simple silicon (Si) as a component of a conductive material coupling the positive electrode and the negative electrode with electronic conductivity, and the collector comprises a layer where silicon is in the form of particles or fibers and disposed in a state of allowing continuity between both sides in a resin.

Description

本発明は、正極、集電体および負極がこの順序で積層された電極を有する双極型電池に関する。本発明の双極型電池は、例えば、電気自動車等のモータ駆動用電源として用いられる。   The present invention relates to a bipolar battery having an electrode in which a positive electrode, a current collector, and a negative electrode are stacked in this order. The bipolar battery of the present invention is used, for example, as a motor driving power source for an electric vehicle or the like.

近年、環境保護のため二酸化炭素排出量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用二次電池の開発が鋭意行われている。二次電池としては、高エネルギー密度、高出力密度が達成できるリチウムイオン二次電池に注目が集まっている。ただし、自動車に適用するためには、大出力を確保するために、複数の二次電池を直列に接続して用いる必要がある。   In recent years, reduction of carbon dioxide emissions has been strongly desired for environmental protection. In the automobile industry, there are high expectations for reducing carbon dioxide emissions by introducing electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs), and we are eager to develop secondary batteries for motor drives that hold the key to their practical application. Has been done. As a secondary battery, attention is focused on a lithium ion secondary battery that can achieve a high energy density and a high output density. However, in order to apply to an automobile, it is necessary to use a plurality of secondary batteries connected in series in order to ensure a large output.

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

この問題を解決するものとして、集電体の両側に正極活物質と負極活物質とを配置した双極型電池が開発されている(例えば、特許文献1参照)。こうした双極型電池の集電体として、従来は、SUSやクラッド材が用いられてきた(例えば、特許文献2参照)。   In order to solve this problem, a bipolar battery in which a positive electrode active material and a negative electrode active material are arranged on both sides of a current collector has been developed (see, for example, Patent Document 1). Conventionally, SUS or a clad material has been used as a current collector of such a bipolar battery (see, for example, Patent Document 2).

特開2004−95400号公報JP 2004-95400 A 特表2004−523091号公報Japanese translation of PCT publication No. 2004-523091

しかしながら、引用文献2に記載のような双極型電池の集電体として用いられてきたSUS材料は、耐酸化性があるが、SUSも長期的には酸化され、耐久性に問題があり長期の信頼性に欠け、クラッド材は高価であり薄くできないという問題があった。   However, the SUS material that has been used as the current collector of the bipolar battery as described in the cited document 2 has oxidation resistance, but SUS is also oxidized in the long term and has a problem in durability and has a long term. There was a problem that it was not reliable and the cladding material was expensive and could not be thinned.

そこで、本発明の目的は、安価で耐酸化性を有する集電体を用いてなる双極型電池を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a bipolar battery using a current collector that is inexpensive and has oxidation resistance.

本発明は、集電体、前記集電体の一方の面に電気的に結合した正極、および前記集電体の他方の面に電気的に結合した負極からなる電極と、
複数の前記電極の間に配置された電解質層と、からなる双極型電池において、
前記集電体は、正極と負極とを電子伝導性により結合する主成分として単体のケイ素(Si)を含む材料を用いており、
前記集電体を構成する層として、ケイ素が粒子もしくは繊維状であり、裏表間の導通が取れる状態で樹脂の中に配置されていることを特徴とする双極型リチウムイオン電池により達成することができる。
The present invention comprises an electrode comprising a current collector, a positive electrode electrically coupled to one surface of the current collector, and a negative electrode electrically coupled to the other surface of the current collector;
In a bipolar battery comprising an electrolyte layer disposed between a plurality of the electrodes,
The current collector is made of a material containing simple silicon (Si) as a main component for bonding the positive electrode and the negative electrode by electronic conductivity,
The layer constituting the current collector can be achieved by a bipolar lithium ion battery characterized in that silicon is in the form of particles or fibers and is arranged in a resin in a state where conduction between the front and back sides can be taken. it can.

本発明の双極型電池では、集電体に裏表間(正極と負極の電極間)を電子伝導性により結合させる主成分としてケイ素材料を用いていることにより、安価で耐酸化性を有する集電体とすることができる。その結果、長期の信頼性を有する双極型電池を安価に作ることができる。   In the bipolar battery according to the present invention, a silicon material is used as a main component for bonding a current collector between the back and front surfaces (between the positive electrode and the negative electrode) by electronic conductivity, so that the current collector is inexpensive and has oxidation resistance. It can be a body. As a result, a bipolar battery having long-term reliability can be made at low cost.

本発明の双極型電池の基本構成(発電要素)を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the basic composition (power generation element) of the bipolar battery of this invention. 本発明の双極型電池の集電体の好ましい一形態を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one preferable form of the electrical power collector of the bipolar battery of this invention. 本発明の双極型電池の集電体の他の好ましい一形態を示す断面模式図であ。It is a cross-sectional schematic diagram which shows another preferable form of the collector of the bipolar battery of this invention. 本発明の双極型電池の集電体の更に他の好ましい一形態を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows another preferable one form of the collector of the bipolar battery of this invention. 本発明の双極型電池の外観斜視図である。1 is an external perspective view of a bipolar battery of the present invention. 図4は、本発明の組電池の外観図であって、図4Aは組電池の平面図であり、図4Bは組電池の正面図であり、図4Cは組電池の側面図である。4 is an external view of the assembled battery of the present invention, FIG. 4A is a plan view of the assembled battery, FIG. 4B is a front view of the assembled battery, and FIG. 4C is a side view of the assembled battery. 本発明の組電池を搭載した車両の概念図である。It is a conceptual diagram of the vehicle carrying the assembled battery of this invention.

本発明の双極型電池は、集電体、前記集電体の一方の面に電気的に結合した正極、および前記集電体の他方の面に電気的に結合した負極からなる電極と、複数の前記電極の間に配置された電解質層とからなる双極型電池において、前記集電体は、正極(正極活物質層)と負極(負極活物質層)とを電子伝導性により電気的に結合する主成分としてケイ素材料を用いていることを特徴とするものである。   The bipolar battery of the present invention comprises a current collector, a positive electrode electrically coupled to one surface of the current collector, and an electrode comprising a negative electrode electrically coupled to the other surface of the current collector, In the bipolar battery comprising the electrolyte layer disposed between the electrodes, the current collector electrically couples the positive electrode (positive electrode active material layer) and the negative electrode (negative electrode active material layer) by electronic conductivity. A silicon material is used as the main component.

これは、双極型電池に代表される直列組電池において、集電体は正極活物質と接する面では耐酸化性が要求され、負極活物質と接する面では耐還元性が要求される。また、集電体内での導電性と非イオン伝導性(イオンに対し導電性を有しないという意味であり、非イオンに対し導電性を有する意味ではない)も、要求される項目である。このため、正極側では耐酸化性を持たせるために、酸化被膜による酸化防止やAu、Ptなどの貴金属を用いることで酸化を防止する必要がある。一方、負極側では耐還元性として、反応性の高いリチウムと反応しない特性が必要であり、リチウムと合金化をしないCuやNi、ステンレス合金といったものを使う必要がある。これらを満たす方法として、ひとつにはクラッド材のように、正極と負極に対応できる材料を接合して用いる方法があるが、高価であり薄くできないという問題がある。また別の方法としてはSUSステンレス合金や金や白金のような両極に耐える材料を用いる方法が挙げられる。しかしながら金や白金は高価である問題があった。そこで、特許文献2のようにSUSを使っていたが、ここでSUSも長期的には酸化され、耐久性に問題があった。特に満充電電圧が4V以上になるリチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物を用いた場合は、SUSの劣化が早いという問題があった。本発明では、正極活物質層と負極活物質層とを電子伝導により結合する主成分としてケイ素材料を用いることで、耐酸化性を持った上で、導電性でかつ非イオン伝導性を持つ集電体として用いることで、上記課題を解決してなる双極型電池を得ることが出来るものである。   This is because, in a series assembled battery represented by a bipolar battery, the current collector is required to have oxidation resistance on the surface in contact with the positive electrode active material, and reduction resistance is required on the surface in contact with the negative electrode active material. In addition, conductivity and non-ion conductivity (which means that the current collector does not have conductivity with respect to ions and does not mean that it has conductivity with respect to non-ions) are also required items. For this reason, in order to provide oxidation resistance on the positive electrode side, it is necessary to prevent oxidation by using an oxide film and to prevent oxidation by using a noble metal such as Au or Pt. On the other hand, on the negative electrode side, it is necessary for the reduction resistance to have a characteristic that does not react with highly reactive lithium, and it is necessary to use Cu, Ni, stainless steel alloy that does not alloy with lithium. One of the methods for satisfying these is a method of bonding and using a material that can be used for the positive electrode and the negative electrode, such as a clad material, but there is a problem that it is expensive and cannot be thinned. Another method includes a method using a material that can withstand both poles, such as SUS stainless alloy, gold, and platinum. However, gold and platinum have a problem of being expensive. Then, although SUS was used like patent document 2, here SUS was also oxidized in the long term, and there existed a problem in durability. In particular, when lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, or lithium manganese oxide having a full charge voltage of 4 V or more is used, there is a problem that SUS is rapidly deteriorated. In the present invention, a silicon material is used as a main component for bonding the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer by electronic conduction, so that it has oxidation resistance and is conductive and nonionic conductive. By using it as an electric body, a bipolar battery that solves the above problems can be obtained.

一方、ケイ素は電位が非常に低い場合に、Liと化合物を生成する場合があるが、これは負極活物質の選択で回避することが可能である。ケイ素は0.1V vs Li/Liの非常に低い電位にならないとLiとの化合物を作らないため、負極活物質として一般的なカーボン(0.1〜1V)を用いることが可能である。また、耐酸化性についてもSiO皮膜の形成により、ケイ素の酸化は進行しないので溶解することはない。このため電池の作動電圧範囲において正極側及び負極側の双方で安定に存在することが出来る集電体を提供することができ、従来のSUSに比べ耐久性に優れ、かつ軽量な集電体を得ることができる。また、クラッド材のように正極側と負極側とで異なる薄い金属箔同士を貼り合わせて用いようとすると、ピンホールが生じやすく、双極型電池の集電体として利用可能な厚さにまで薄くできない。本発明では、クラッド化することなくケイ素材料を用いて集電体を形成できるため、従来のクラッド材に比べ安価で超薄膜の集電体を得ることができる。 On the other hand, silicon may produce a compound with Li when the potential is very low, but this can be avoided by selecting a negative electrode active material. Since silicon does not form a compound with Li unless it has a very low potential of 0.1 V vs Li / Li + , general carbon (0.1 to 1 V) can be used as the negative electrode active material. Also, with respect to oxidation resistance, since the oxidation of silicon does not proceed due to the formation of the SiO 2 film, it does not dissolve. For this reason, it is possible to provide a current collector that can stably exist on both the positive electrode side and the negative electrode side in the operating voltage range of the battery. Obtainable. In addition, if thin metal foils that are different on the positive electrode side and the negative electrode side are used together such as a clad material, pinholes are likely to occur, and the thickness can be reduced to a thickness that can be used as a current collector of a bipolar battery. Can not. In the present invention, since a current collector can be formed using a silicon material without being clad, an ultra-thin current collector can be obtained at a lower cost than conventional clad materials.

なお、双極型電池の集電体にケイ素(Si)を用いた場合、従来のAuやSUSに比べ抵抗の増大が起きるが、電池の全抵抗に比べるとわずかな増加である。Au:2.0×10−8Ωm、SUS:100×10−8Ωmに比べ、不純物の量にもよるがSi:100〜10000×10−8Ωm程度である。この値を積層型の双極型電池に適用すると、たとえば10cm×10cmの電池の場合、集電体厚みを20μmとすると、Si集電体の抵抗は0.02mΩ程度である。電池全体の抵抗はこの場合0.1〜1Ω程度あるので、0.02mΩ程度の抵抗の増加は全く誤差の範囲であるといえる。 When silicon (Si) is used for the current collector of the bipolar battery, the resistance increases as compared with conventional Au and SUS, but slightly increases compared to the total resistance of the battery. Compared to Au: 2.0 × 10 −8 Ωm and SUS: 100 × 10 −8 Ωm, Si is about 100 to 10000 × 10 −8 Ωm, depending on the amount of impurities. When this value is applied to a stacked bipolar battery, for example, in the case of a 10 cm × 10 cm battery, when the current collector thickness is 20 μm, the resistance of the Si current collector is about 0.02 mΩ. In this case, since the resistance of the entire battery is about 0.1 to 1Ω, it can be said that an increase in resistance of about 0.02 mΩ is completely within the error range.

図1は、積層型の双極型電池の構造を示す概念図である。双極型電池は、集電体10、正極20、電解質層30、負極40、および電流取り出しタブ11が積層した構造を有し、直列に接続される電池間に存在する集電体10が、正極集電体および負極集電体としての双方の機能を果たす電池である。以下、本発明の双極型電池の構成部材について、詳細に説明する。   FIG. 1 is a conceptual diagram showing the structure of a stacked bipolar battery. The bipolar battery has a structure in which the current collector 10, the positive electrode 20, the electrolyte layer 30, the negative electrode 40, and the current extraction tab 11 are stacked, and the current collector 10 existing between the batteries connected in series is a positive electrode. A battery that functions as both a current collector and a negative electrode current collector. Hereinafter, the constituent members of the bipolar battery of the present invention will be described in detail.

[集電体]
双極型でない通常の電池の集電体は、集電体の端部に取り付けられたタブを通じて電荷の受け渡しが行われ、集電体は負極側で発生した電荷をタブに集める、またはタブから供給された電荷を正極側に伝達する機能を有する。したがって、集電体は、電荷が移動する水平方向(面方向)の電気抵抗が低い必要があり、水平方向の電気抵抗を低減するために、ある程度の厚みを有する金属箔が用いられている。このため、電池の重量の増加につながっていた。
[Current collector]
The current collector of a normal battery that is not a bipolar type transfers charge through a tab attached to the end of the current collector, and the current collector collects the charge generated on the negative electrode side into the tab or supplies it from the tab. A function of transmitting the generated electric charge to the positive electrode side. Therefore, the current collector needs to have a low electric resistance in the horizontal direction (surface direction) in which charges move, and a metal foil having a certain thickness is used to reduce the electric resistance in the horizontal direction. For this reason, it led to the increase in the weight of a battery.

一方、双極型電池の集電体10においては、通常の電池と異なり、負極40側で発生した電荷は、集電体10の反対側に存在する正極20に直接供給される。このため、電流が双極型電池の構成要素の積層方向に流れ、水平方向への流れを必要としない。したがって、水平方向の電気抵抗を低減するために、従来のAuやSUSのような抵抗の低い材料でなくてもSiでも、上記の通り電池全体の抵抗は0.1〜1Ω程度あるので、0.02mΩ程度の抵抗の増加は全く誤差の範囲であるといえる。また、水平方向の電気抵抗が高くてもよいため、集電体の厚さを非常に薄くすることができる。また、最終的に電流を取り出すタブに関しては、集電体と面接触する金属タブを用いることが望ましい。   On the other hand, in the current collector 10 of a bipolar battery, unlike a normal battery, the charge generated on the negative electrode 40 side is directly supplied to the positive electrode 20 existing on the opposite side of the current collector 10. For this reason, the current flows in the stacking direction of the components of the bipolar battery, and does not need to flow in the horizontal direction. Therefore, in order to reduce the electrical resistance in the horizontal direction, even if Si is not a low resistance material such as conventional Au or SUS, the resistance of the entire battery is about 0.1 to 1Ω as described above, so It can be said that an increase in resistance of about 0.02 mΩ is completely within the error range. Further, since the electrical resistance in the horizontal direction may be high, the current collector can be made very thin. Moreover, regarding the tab from which the current is finally extracted, it is desirable to use a metal tab that is in surface contact with the current collector.

このような双極型電池特有の事情に鑑み、本発明では、正極活物質層と負極活物質層とを電子伝導により結合する主成分としてケイ素材料を用いてなる集電体10を構成することにより、電池特性を損なうことなく、集電体の軽量化、超薄膜化が図れ、双極型電池のエネルギー密度を向上させうることができるものである。   In view of the situation peculiar to such a bipolar battery, in the present invention, by configuring the current collector 10 using a silicon material as a main component for coupling the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer by electronic conduction. Thus, the current collector can be reduced in weight and ultrathin without impairing the battery characteristics, and the energy density of the bipolar battery can be improved.

本発明の集電体を構成する層(集電体層ともいう)10は、ケイ素層を含む一つ以上の層からなるものであってもよい。これにより、必要に応じて、更に他の機能を付加させることが可能な構成とすることができるものである。   The layer (also referred to as current collector layer) 10 constituting the current collector of the present invention may be composed of one or more layers including a silicon layer. Thereby, it can be set as the structure which can add another function as needed.

本発明の集電体においてケイ素を用いることで、直列組電池の集電体に必要とされる、導電性、イオンブロッキング性に加え耐久性を得ることができるが、必要に応じてケイ素集電体の表面に他の層を追加してもよい。例えば、カーボンブラックのような表面積が大きな炭素を加えることにより、低抵抗化といった機能を発現させることができる(参考例2参照のこと)。こうした場合でも、従来のクラッド材よりも安価で、薄膜化を図ることもできる。ただし、本発明では、かかるカーボン層に限定されるものではなく、より高機能化できるように、他の機能層と組み合わせてもよい。   By using silicon in the current collector of the present invention, it is possible to obtain durability in addition to conductivity and ion blocking properties required for the current collector of the series assembled battery. Other layers may be added to the body surface. For example, by adding carbon having a large surface area such as carbon black, a function of reducing resistance can be exhibited (see Reference Example 2). Even in such a case, it is cheaper than the conventional clad material and can be made thin. However, in this invention, it is not limited to this carbon layer, You may combine with another functional layer so that it can improve in function more.

集電体層10がケイ素層を含む2以上の層から構成される場合、ケイ素層と他の層との厚さの比率は、他の層の使用目的などに応じて適宜決定すればよく、特に制限されるものではないが、集電体層10全体の厚さが薄くなるようにそれぞれの層の厚さを最適化するのが望ましい。例えば、上記したように、集電体を構成する層(集電体層)10がケイ素層とカーボンブラックのような表面積が大きなカーボン層の2層の場合、ケイ素層:カーボン層の厚さの比率は、1:0.001〜10、好ましくは1:0.01〜1の範囲である。ケイ素層の厚さ1に対してカーボン層の厚さが0.001未満の場合には、導電性の向上が見込めないほか、当該カーボン層による低抵抗化の目的を十分に達成するのが困難となる場合がある。一方、ケイ素層の厚さ1に対してカーボン層の厚さが10を超える場合には、嵩が大きい一方、ケイ素層の厚みが不十分なため機能を発現できなくなる。   When the current collector layer 10 is composed of two or more layers including a silicon layer, the ratio of the thickness of the silicon layer and the other layer may be appropriately determined according to the purpose of use of the other layer, Although not particularly limited, it is desirable to optimize the thickness of each layer so that the entire current collector layer 10 is thin. For example, as described above, when the layer (current collector layer) 10 constituting the current collector is a silicon layer and a carbon layer having a large surface area such as carbon black, the silicon layer: the thickness of the carbon layer The ratio is in the range of 1: 0.001 to 10, preferably 1: 0.01 to 1. When the thickness of the carbon layer is less than 0.001 with respect to the thickness of the silicon layer 1, it is not possible to improve the conductivity and it is difficult to sufficiently achieve the purpose of reducing the resistance by the carbon layer. It may become. On the other hand, when the thickness of the carbon layer exceeds 10 with respect to the thickness 1 of the silicon layer, the bulk is large, but the function cannot be expressed because the thickness of the silicon layer is insufficient.

また、上記ケイ素層には、後述する図2A〜Cに示すように、ケイ素からなる層構造(図2C)のほか、フィルム状になった樹脂にケイ素を粒子(図2A)もしくは繊維状(図2B)に分散させ、該フィルムに導電性を持たせた層構造も含まれるものとする。   In addition, as shown in FIGS. 2A to 2C described later, the silicon layer has a layer structure made of silicon (FIG. 2C), as well as silicon resin particles (FIG. 2A) or fibers (FIG. 2C). 2B) and a layer structure in which the film is made conductive is also included.

また、本発明では、集電体層10としてケイ素が粒子もしくは繊維状であり、裏表間の導通が取れる状態で樹脂の中に配置されていてもよい。   In the present invention, the current collector layer 10 may be silicon or particles, or may be disposed in the resin in a state where conduction between the front and back surfaces can be obtained.

図2A、図2Bおよび図2Cは、本発明の双極型電池の集電体10の好適な実施形態をそれぞれ表した断面模式図である。   2A, 2B, and 2C are schematic cross-sectional views respectively showing preferred embodiments of the current collector 10 of the bipolar battery according to the present invention.

図2Aに示す集電体層10では、ケイ素(Si)が粒子50であり、裏表間の導通が取れる状態で樹脂60の中に配置されている。図2Bに示す集電体層10では、ケイ素が繊維状52であり、裏表間の導通が取れる状態で樹脂60の中に配置されている。さらに、図2Cに示す集電体層10では、全体がケイ素(Si)のシート(箔)54で構成されており、裏表間の導通が取れる状態になっている。電極間に存在する集電体10においては、電流は集電体10の垂直方向(図中の矢印で示す方向)に流れるが、導電性材料のケイ素(Si)50、52、54によって垂直方向の導電性が確保される。このため、集電体10の質量を軽減することが可能である。また、図2A、Bのように、成形加工性や柔軟性(可撓性)を高める観点から、導電性材料のケイ素材50、52のほかに樹脂60を用いる場合には、当該導電性材料である粒子または繊維状のSiが裏表間の導通が取れる状態に配置すればよい。図2A〜Cでは、集電体層10がケイ素層からなる例を示しているが、実際にはケイ素層を含む2以上の層からなる場合もあり、その場合には図2は、集電体層のうちのケイ素層を表しているものとみることができる。   In the current collector layer 10 shown in FIG. 2A, silicon (Si) is the particle 50 and is arranged in the resin 60 in a state where conduction between the front and back surfaces can be obtained. In the current collector layer 10 shown in FIG. 2B, silicon is in a fibrous form 52 and is disposed in the resin 60 in a state where conduction between the front and back surfaces can be obtained. Further, the current collector layer 10 shown in FIG. 2C is entirely composed of a sheet (foil) 54 of silicon (Si), and is in a state where conduction between the front and back surfaces can be taken. In the current collector 10 existing between the electrodes, the current flows in the vertical direction of the current collector 10 (in the direction indicated by the arrow in the figure), but the vertical direction is caused by the conductive material silicon (Si) 50, 52, 54. Conductivity is ensured. For this reason, it is possible to reduce the mass of the current collector 10. 2A and 2B, from the viewpoint of improving molding processability and flexibility (flexibility), when the resin 60 is used in addition to the siliceous materials 50 and 52 of the conductive material, the conductive material is used. These particles or fibrous Si may be arranged in a state where conduction between the front and back surfaces can be taken. 2A to C show an example in which the current collector layer 10 is composed of a silicon layer, but in reality, the current collector layer 10 may be composed of two or more layers including a silicon layer. In that case, FIG. It can be considered that it represents the silicon layer of the body layer.

図2に示したように、集電体層(ないしケイ素層)に用いられるケイ素は完全な層構造を形成して正極活物質と、負極活物質の間に存在していても良いが(図2C参照)、他の方法として、フィルム状になった樹脂にケイ素を粒子(図2A)もしくは繊維状(図2B)に分散させ、フィルムに導電性を持たせるという方法も適用可能である(実施例1、4参照のこと)。Siは、SUSやAuなどの従来の金属箔集電体に比べ、比較的、機械的な曲げ強度、展延性に乏しいので、大型の電池を作成する場合には樹脂との複合化により、取り扱いを容易にすることが好ましい。樹脂との複合化により、集電体の抵抗は1桁程度上昇するが、もともとの抵抗が低いので、抵抗上昇分は無視できる。特に双極型電池では、上記したように超薄膜化が可能であり、薄膜化により当該樹脂による厚さ方向(積層方向)の(導通)抵抗上昇分をより低く抑えることも可能である。   As shown in FIG. 2, silicon used in the current collector layer (or silicon layer) may form a complete layer structure and exist between the positive electrode active material and the negative electrode active material (see FIG. 2). As another method, it is also possible to apply a method in which silicon is dispersed in particles (FIG. 2A) or fibers (FIG. 2B) in a film-like resin, and the film is made conductive (implementation). (See Examples 1 and 4). Si is relatively poor in mechanical bending strength and ductility compared to conventional metal foil current collectors such as SUS and Au. Therefore, when making a large battery, it can be handled by combining it with a resin. It is preferable to facilitate. By combining with the resin, the resistance of the current collector increases by an order of magnitude, but since the original resistance is low, the increase in resistance can be ignored. In particular, in a bipolar battery, an ultra-thin film can be formed as described above, and an increase in (conducting) resistance in the thickness direction (stacking direction) due to the resin can be suppressed to a lower level by reducing the film thickness.

上記図2Aに示すような集電体層(ないしケイ素層)10を構成するケイ素粒子の平均粒子径としては、集電体層(ないしケイ素層)の厚さに応じて適宜決定すればよい。具体的には、10nm〜100μm、好ましくは100nm〜10μm、より好ましくは500nm〜5μmの範囲である。ケイ素粒子の平均粒子径が10nm未満の場合には、粒子自体の製造が困難かつ、凝集のために製造が困難であり、100μmを超える場合には、緻密性を保つのが困難であるほか、集電体層(ないしケイ素層)の薄膜化が困難となるおそれがある。   The average particle diameter of the silicon particles constituting the current collector layer (or silicon layer) 10 as shown in FIG. 2A may be appropriately determined according to the thickness of the current collector layer (or silicon layer). Specifically, it is in the range of 10 nm to 100 μm, preferably 100 nm to 10 μm, more preferably 500 nm to 5 μm. When the average particle diameter of the silicon particles is less than 10 nm, it is difficult to manufacture the particles themselves and it is difficult to manufacture due to aggregation, and when it exceeds 100 μm, it is difficult to maintain the denseness, There is a possibility that it is difficult to reduce the thickness of the current collector layer (or silicon layer).

ケイ素粒子の形状としては、特に制限されるものではなく、球状、断面楕円形状、柱状(棒状)、不定形状などが適宜利用可能であるが、これらに何ら制限されるものではない。   The shape of the silicon particles is not particularly limited, and a spherical shape, an elliptical cross-sectional shape, a columnar shape (bar shape), an indefinite shape, and the like can be used as appropriate, but are not limited thereto.

上記図2Bに示すような集電体層(ないしケイ素層)10を構成する繊維状ケイ素の繊維径(平均値)としては、集電体層(ないしケイ素層)の厚さや抵抗や樹脂の含浸のしやすさなどを考慮して適宜決定すればよい。具体的には、10nm〜50μm、好ましくは100nm〜10μm、より好ましくは500nm〜5μmの範囲である。繊維状ケイ素の繊維径(平均値)が10nm未満の場合には、繊維状ケイ素自体の製造が困難であり、50μmを超える場合には、緻密ではなくなる他、電極層に比べて、集電体層(ないしケイ素層)の薄膜化や形成加工性が困難となるおそれがある。   As the fiber diameter (average value) of the fibrous silicon constituting the current collector layer (or silicon layer) 10 as shown in FIG. 2B, the thickness and resistance of the current collector layer (or silicon layer) and the impregnation of resin What is necessary is just to determine suitably in consideration of ease of operation. Specifically, it is in the range of 10 nm to 50 μm, preferably 100 nm to 10 μm, more preferably 500 nm to 5 μm. When the fiber diameter (average value) of the fibrous silicon is less than 10 nm, it is difficult to produce the fibrous silicon itself. When the fiber diameter exceeds 50 μm, it is not dense, and is a current collector as compared with the electrode layer. The layer (or silicon layer) may be difficult to be thinned or formed.

上記図2Bに示すような集電体層(ないしケイ素層)10を構成する繊維状ケイ素の長さ(平均値)としては、集電体層(ないしケイ素層)の厚さ、繊維の折れ曲がり性、抵抗、製造の容易さなどを考慮して適宜決定すればよい。具体的には、0.1〜1000μm、好ましくは0.2〜500μm、より好ましくは0.5〜200μmの範囲である。繊維状ケイ素の長さ(平均値)が0.1μm未満の場合には、そもそも繊維の製造が困難であり、1000μmを超える場合には、シートに含ませるのが困難である。   As the length (average value) of the fibrous silicon constituting the current collector layer (or silicon layer) 10 as shown in FIG. 2B, the thickness of the current collector layer (or silicon layer) and the bending property of the fiber It may be determined appropriately in consideration of resistance, ease of manufacture, and the like. Specifically, it is in the range of 0.1 to 1000 μm, preferably 0.2 to 500 μm, more preferably 0.5 to 200 μm. If the length (average value) of the fibrous silicon is less than 0.1 μm, it is difficult to produce the fiber, and if it exceeds 1000 μm, it is difficult to include the fiber in the sheet.

上記繊維状ケイ素の形状としては、特に制限されるものではなく、シリコンナノチューブ、シリコンマイクロチューブ、シリコンナノファイバ、シリコンマイクロファイバ、シリコンナノコイル、シリコンマイクロコイルなどの繊維状のものが適宜利用可能であるが、これらに何ら制限されるものではない。   The shape of the fibrous silicon is not particularly limited, and fibrous materials such as silicon nanotubes, silicon microtubes, silicon nanofibers, silicon microfibers, silicon nanocoils, and silicon microcoils can be used as appropriate. There are, but are not limited to these.

なお、上記ケイ素粒子の粒子径や繊維状ケイ素の繊維径は、例えば、SEM(走査型電子顕微鏡)観察、TEM(透過電子顕微鏡)観察などにより測定することができる。なお、ケイ素粒子や繊維状ケイ素の繊維断面の中には、球状ないし円形状ではなく、上記したように縦横比が違う粒子や繊維状ケイ素が含まれている場合もある。したがって、上記でいう粒径や繊維径などは、粒子形状や繊維断面形状が一様でないことから、絶対最大長で表すものとする。ここで、絶対最大長とは、粒子や繊維断面の輪郭線上の任意の2点間の距離のうち、最大の長さをとるものとする。   The particle diameter of the silicon particles and the fiber diameter of fibrous silicon can be measured by, for example, SEM (scanning electron microscope) observation, TEM (transmission electron microscope) observation, or the like. The fiber cross section of silicon particles or fibrous silicon may contain particles or fibrous silicon having different aspect ratios as described above, instead of being spherical or circular. Therefore, the particle diameter, fiber diameter, and the like mentioned above are expressed by the absolute maximum length because the particle shape and fiber cross-sectional shape are not uniform. Here, the absolute maximum length is the maximum length among the distances between any two points on the contour line of the particle or fiber cross section.

なお、ケイ素が粒子か繊維状かは、特に問題ではない。すなわち、本発明では、集電体層としてケイ素が、粒子と繊維状の双方が、裏表間の導通が取れる状態で樹脂の中に配置されていてもよいためである。ケイ素粒子は、縦横比(アスペクト比)が1〜10、好ましくは1〜2の範囲のものとし、繊維状ケイ素の縦横比(繊維長さ/繊維径)は、ケイ素粒子の縦横比を超えるもの、好ましくは10〜1000の範囲のものとして区別することができる。   Whether silicon is particulate or fibrous is not particularly a problem. That is, in this invention, it is because silicon may be arrange | positioned in resin in the state which can carry out the conduction | electrical_connection between back and front, as for a silicon | silicone as a collector layer. The silicon particles have an aspect ratio (aspect ratio) in the range of 1 to 10, preferably 1 to 2, and the aspect ratio (fiber length / fiber diameter) of the fibrous silicon exceeds the aspect ratio of the silicon particles. , Preferably in the range of 10 to 1000.

上記図2A、Bに示すような集電体層(ないしケイ素層)10を構成する樹脂60の種類としては、特に問われないが、イオン透過性がないかあっても極めて小さいものである必要がある。また、電極の形成過程では加熱や溶媒に耐える必要があるため、この条件を満たす樹脂が好ましい。具体的には、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂、ベークライトのいずれか、もしくはこれらの複数からなるものが望ましいものである。   The type of the resin 60 constituting the current collector layer (or silicon layer) 10 as shown in FIGS. 2A and 2B is not particularly limited, but it needs to be extremely small even if there is no ion permeability. There is. Moreover, since it is necessary to endure heating and a solvent in the formation process of an electrode, resin which satisfy | fills this condition is preferable. Specifically, one of polyolefin, polyamide, polyimide, polyamideimide, epoxy resin, bakelite, or a plurality thereof is desirable.

また、上記図2A、Bでの粒子状ないし繊維状のケイ素と樹脂との配合比率としては、上記したそれぞれの配合目的を達成することができるものであればよく、特に制限されるものではないが、ケイ素:樹脂(質量比)=1:99〜80:20、好ましくは10:90〜75:25、より好ましくは25:75〜50:50の範囲が望ましい。ケイ素が1質量%未満の場合には、樹脂の充填が十分でなく液が浸透してしまう問題があり、80質量%を超える場合には、電子伝導性が期待できない。   Further, the blending ratio of the particulate or fibrous silicon and the resin in FIGS. 2A and 2B is not particularly limited as long as each of the above blending purposes can be achieved. However, silicon: resin (mass ratio) = 1: 99 to 80:20, preferably 10:90 to 75:25, more preferably 25:75 to 50:50. When silicon is less than 1% by mass, there is a problem that the resin is not sufficiently filled and the liquid penetrates. When it exceeds 80% by mass, electronic conductivity cannot be expected.

また、本発明では、ケイ素含有層10中にカーボンを含んでいることが望ましい(図2A、B参照のこと)。   In the present invention, the silicon-containing layer 10 preferably contains carbon (see FIGS. 2A and 2B).

具体的には、図2A、Bに示す集電体層10であるケイ素含有層10の樹脂60中にケイ素(ケイ素粒子50や繊維状ケイ素52)を含ませた場合に、ケイ素自身はさほど表面積が大きくなく、接触が十分に取れずに電子抵抗が大きくなる場合がある。この場合はケイ素粒子および/または繊維状ケイ素に加え、若干のカーボンを加えることが可能である。こうした場合も、導電性材料であるケイ素とカーボンが、裏表間の導通が取れる状態で樹脂の中に配置されているのがよい。   Specifically, when silicon (silicon particles 50 or fibrous silicon 52) is contained in the resin 60 of the silicon-containing layer 10 that is the current collector layer 10 shown in FIGS. 2A and 2B, the silicon itself has a large surface area. Is not large, and there is a case where the electronic resistance is increased without sufficient contact. In this case, it is possible to add some carbon in addition to silicon particles and / or fibrous silicon. Even in such a case, it is preferable that silicon and carbon, which are conductive materials, be arranged in the resin in a state where conduction between the front and back surfaces can be obtained.

この場合、ケイ素粒子とカーボン粒子からなる粒子50が裏表間の導通が取れる状態で樹脂の中に配置されているものであってもよい(図2A)。あるいは繊維状ケイ素と繊維状カーボンからなる繊維52が裏表間の導通が取れる状態で樹脂の中に配置されているものであってもよい(図2B)。あるいは、カーボン粒子および/またはケイ素粒子と、繊維状ケイ素および/または繊維状カーボンとで裏表間の導通が取れる状態で樹脂の中に配置されているものであってもよい(いわば図2Aと図2Bの状態が組み合わさった状態;図示せず)。   In this case, the particles 50 made of silicon particles and carbon particles may be arranged in the resin in a state where conduction between the front and back surfaces can be taken (FIG. 2A). Or the fiber 52 which consists of fibrous silicon and fibrous carbon may be arrange | positioned in resin in the state which can connect between back and front (FIG. 2B). Alternatively, carbon particles and / or silicon particles and fibrous silicon and / or fibrous carbon may be arranged in the resin in a state where conduction between the front and back surfaces can be taken (so to speak, FIG. 2A and FIG. 2). A state where the states of 2B are combined; not shown).

なお、正極と負極とを電子伝導により結合する主成分としてケイ素材料を用いた集電体とは、電子伝導性を有するケイ素材料を主成分とし、必要に応じてカーボンなどの電子伝導性を有する補助材料をとし、これら電子伝導性材料を裏表間(=電極間)の導通が取れる状態で樹脂の中に配置したものであればよい(図2A、B参照)。また、ケイ素のみ、あるいはケイ素とカーボンのような電子伝導性を有する材料のみで層(シリコンシートないしフィルムあるいはカーボン含有シリコンシートないしフィルム等)を構成して、層全体(全面)において裏表間(=電極間)の導通が取れる状態に形成されたものであってもよい(図2C参照)。さらにこうしたケイ素層ないしケイ素含有層に、他のカーボン層などを積層して多層化し、これら多層構造全体で裏表間(=電極間)の導通が取れる状態に形成されたものであってもよい。   Note that a current collector using a silicon material as a main component for bonding the positive electrode and the negative electrode by electron conduction has a silicon material having electron conductivity as a main component, and has electronic conductivity such as carbon as required. An auxiliary material may be used as long as the electron conductive material is disposed in the resin in a state where conduction between the front and back surfaces (= between the electrodes) can be obtained (see FIGS. 2A and 2B). Further, a layer (silicon sheet or film or carbon-containing silicon sheet or film) is composed of only silicon or a material having electronic conductivity such as silicon and carbon, and the entire layer (entire surface) has a back-and-front space (= It may be formed in a state where conduction between the electrodes) can be taken (see FIG. 2C). Further, another carbon layer or the like may be laminated on such a silicon layer or silicon-containing layer to form a multilayer, and the entire multilayer structure may be formed in a state where conduction between the back and front (= between electrodes) can be obtained.

上記カーボンの形状としては、特に制限されるものではなく、球状、断面楕円状、柱状(棒状)、不定形状などの粒子形状、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロチューブ、カーボンナノファイバ、カーボンマイクロファイバ、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイルなどの繊維形状のいずれもが適宜利用可能であるが、これらに何ら制限されるものではない。   The shape of the carbon is not particularly limited, and the particle shape such as a spherical shape, an elliptical cross section, a columnar shape (bar shape), and an indefinite shape, carbon nanotube, carbon microtube, carbon nanofiber, carbon microfiber, carbon nano Any of fiber shapes such as a coil and a carbon microcoil can be used as appropriate, but is not limited thereto.

カーボン粒子の場合、その平均粒子径としては、集電体層(ないしケイ素層)の厚さに応じて適宜決定すればよい。具体的には、1nm〜20μm、好ましくは10nm〜5μm、より好ましくは50nm〜0.5μmの範囲である。カーボン粒子の平均粒子径が1nm未満の場合には導電性が劣る問題があり、20μmを超える場合には、リチウムイオン導電性のあるカーボンが電極の裏表の間を短絡する恐れがあるほか、集電体層(ないしケイ素層)の薄膜化が困難となるおそれがある。   In the case of carbon particles, the average particle size may be appropriately determined according to the thickness of the current collector layer (or silicon layer). Specifically, it is in the range of 1 nm to 20 μm, preferably 10 nm to 5 μm, more preferably 50 nm to 0.5 μm. When the average particle size of the carbon particles is less than 1 nm, there is a problem that the conductivity is inferior. When the average particle size exceeds 20 μm, there is a possibility that carbon having lithium ion conductivity may short-circuit between the back and front of the electrode. There is a risk that it is difficult to reduce the thickness of the electrical layer (or silicon layer).

上記繊維状カーボンの場合、その繊維径(平均値)としては、集電体層(ないしケイ素層)の厚さや抵抗や樹脂の充填性などを考慮して適宜決定すればよい。具体的には、10nm〜50μm、好ましくは100nm〜10μm、より好ましくは500nm〜5μmの範囲である。繊維状カーボンの繊維径(平均値)が10nm未満の場合には製造が困難であり、5μmを超える場合には、集電体層の裏表間でリチウムイオンの移動を許す可能性が高くなるほか、集電体層(ないしケイ素層)の薄膜化や形成加工性が困難となるおそれがある。   In the case of the fibrous carbon, the fiber diameter (average value) may be appropriately determined in consideration of the thickness of the current collector layer (or silicon layer), resistance, resin filling property, and the like. Specifically, it is in the range of 10 nm to 50 μm, preferably 100 nm to 10 μm, more preferably 500 nm to 5 μm. If the fiber diameter (average value) of the fibrous carbon is less than 10 nm, the production is difficult, and if it exceeds 5 μm, the possibility of allowing lithium ions to move between the front and back of the current collector layer is increased. There is a risk that the current collector layer (or silicon layer) may be difficult to be thinned or formed.

上記繊維状カーボンの長さ(平均値)としては、集電体層(ないしケイ素層)の厚さ、繊維の折れ曲がり性、抵抗、集電体層貫通の有無などを考慮して適宜決定すればよい。具体的には、0.05〜20μm、好ましくは0.1〜10μm、より好ましくは0.2〜5μmの範囲である。繊維状カーボンの長さ(平均値)が0.05μm未満の場合には製造が困難であり、20μmを超える場合には、集電体層を貫通する恐れがある。   The length (average value) of the fibrous carbon may be appropriately determined in consideration of the thickness of the current collector layer (or silicon layer), the bendability of the fiber, resistance, presence / absence of penetration of the current collector layer, and the like. Good. Specifically, it is in the range of 0.05 to 20 μm, preferably 0.1 to 10 μm, more preferably 0.2 to 5 μm. If the length (average value) of the fibrous carbon is less than 0.05 μm, the production is difficult, and if it exceeds 20 μm, there is a possibility of penetrating the current collector layer.

なお、上記カーボン粒子の粒子径や繊維状カーボンの繊維径は、例えば、SEM(走査型電子顕微鏡)観察、TEM(透過電子顕微鏡)観察などにより測定することができる。なお、カーボン粒子や繊維状カーボンの繊維断面の中には、球状ないし円形状ではなく、上記したように縦横比が違う粒子や繊維状カーボンが含まれている場合もある。したがって、上記でいう粒径や繊維径に関しても、粒子形状や繊維断面形状が一様でないことから、絶対最大長で表すものとする。   In addition, the particle diameter of the said carbon particle and the fiber diameter of fibrous carbon can be measured by SEM (scanning electron microscope) observation, TEM (transmission electron microscope) observation, etc., for example. In addition, in the fiber cross section of carbon particles or fibrous carbon, particles or fibrous carbon having different aspect ratios as described above may be included instead of spherical or circular shapes. Therefore, the particle diameter and fiber diameter mentioned above are also expressed by the absolute maximum length because the particle shape and fiber cross-sectional shape are not uniform.

上記カーボンの配合量としては、ケイ素自身はさほど表面積が大きくなく、接触が十分に取れずに電子抵抗が大きくなるのを補完することが目的であることから、ケイ素に対するカーボンの配合比率としては、ケイ素:カーボン(質量比)=100:0.01〜50、好ましくは100:0.1〜20、より好ましくは100:0.5〜10の範囲が望ましい。ケイ素100質量部に対してカーボンが0.01質量部未満の場合には添加効果が望めず、50質量部を超える場合には膜にイオン導電性が出てしまう。   As the amount of carbon, the silicon itself has a very small surface area, and the purpose is to complement the increase in electronic resistance without sufficient contact. Silicon: carbon (mass ratio) = 100: 0.01 to 50, preferably 100: 0.1 to 20, more preferably 100: 0.5 to 10 is desirable. When carbon is less than 0.01 part by mass with respect to 100 parts by mass of silicon, the effect of addition cannot be expected, and when it exceeds 50 parts by mass, ionic conductivity appears in the film.

また、導電性材料であるケイ素とカーボンの合計量に対する樹脂の配合比率としては、(ケイ素+カーボン):樹脂(質量比)=1:99〜85:15、好ましくは10:90〜80:20、より好ましくは25:75〜60:40の範囲が望ましい。ケイ素とカーボンの合計量が1質量部未満の場合には樹脂の充填が十分でなく液が浸透してしまう問題があり、85質量部を超える場合には電子伝導性が期待できない。   The blending ratio of the resin with respect to the total amount of silicon and carbon as the conductive material is (silicon + carbon): resin (mass ratio) = 1: 99 to 85:15, preferably 10:90 to 80:20. More preferably, the range of 25:75 to 60:40 is desirable. When the total amount of silicon and carbon is less than 1 part by mass, there is a problem that the resin is not sufficiently filled and the liquid penetrates. When it exceeds 85 parts by mass, electronic conductivity cannot be expected.

集電体10の厚さとしては、特に制限されるものではない。好ましくは、薄膜化することで積層方向の抵抗を低減して、電池全体の軽量化、薄型化を達成でき、更に駆動電源用として大電流が取り出せ大面積化をも実現できるように、所望の機械的強度や導電性や耐久性など、集電体に求められる各種特性を備えてなることが望ましいと言える。かかる観点から、集電体10の厚さとしては、より薄膜化されているのが望ましいことから、0.1〜100μm、好ましくは1〜50μm、より好ましくは5〜30μmの範囲である。なお、ここでいう集電体の厚さは、ケイ素層を含む2層以上の層からなる場合には、これらの層全体の厚さをいうものとする。   The thickness of the current collector 10 is not particularly limited. Preferably, by reducing the resistance in the stacking direction by reducing the thickness of the battery, it is possible to achieve a reduction in weight and thickness of the battery as a whole. It can be said that it is desirable to have various characteristics required for the current collector, such as mechanical strength, conductivity, and durability. From this point of view, the thickness of the current collector 10 is desirably 0.1 to 100 μm, preferably 1 to 50 μm, and more preferably 5 to 30 μm because it is desirable that the current collector 10 be made thinner. In addition, the thickness of a collector here means the thickness of these whole layers, when it consists of two or more layers containing a silicon layer.

以上が、本発明の双極型電池の特徴部分である集電体の構成についての説明である。かかる集電体以外の他の双極型電池の構成要件に関しては、何ら制限されるものではない。よって、以下では、本発明の双極型電池の集電体以外の他の構成要件に関し、双極型リチウムイオン二次電池を例に取り説明するが、本発明がこれらに制限されるものではない。   The above is the description of the configuration of the current collector that is a characteristic part of the bipolar battery of the present invention. There are no restrictions on the configuration requirements of the bipolar battery other than the current collector. Therefore, in the following description, the bipolar lithium ion secondary battery will be described as an example with respect to other constituent elements other than the current collector of the bipolar battery of the present invention, but the present invention is not limited to these.

[電極(正極及び負極)]
正極(正極活物質層ともいう)20および負極(負極活物質層ともいう)40の構成については、特に限定されず、公知の正極および負極が適用可能である。電極には、電極が正極であれば正極活物質、電極が負極であれば負極活物質が含まれる。正極活物質および負極活物質は、電池の種類に応じて適宜選択すればよい。
[Electrodes (positive electrode and negative electrode)]
The configurations of the positive electrode (also referred to as positive electrode active material layer) 20 and the negative electrode (also referred to as negative electrode active material layer) 40 are not particularly limited, and known positive electrodes and negative electrodes are applicable. The electrode includes a positive electrode active material if the electrode is a positive electrode and a negative electrode active material if the electrode is a negative electrode. What is necessary is just to select a positive electrode active material and a negative electrode active material suitably according to the kind of battery.

例えば、双極型電池がリチウムイオン二次電池である場合には、正極活物質としては、LiCoOなどのLi・Co系複合酸化物、LiNiOなどのLi・Ni系複合酸化物、スピネルLiMnなどのLi・Mn系複合酸化物、LiFeOなどのLi・Fe系複合酸化物などが挙げられる。この他、LiFePOなどの遷移金属とリチウムのリン酸化合物や硫酸化合物;V、MnO、TiS、MoS、MoOなどの遷移金属酸化物や硫化物;PbO、AgO、NiOOHなどが挙げられる。場合によっては、2種以上の正極活物質が併用されてもよい。特に正極活物質に満充電電圧が4V以上になるリチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物を用いる場合においては、従来のSUS集電体では正極側の劣化が早いという問題があるが、本発明の集電体では、SiO皮膜の形成により正極側の耐酸化性が極めて高く長期間安定しており、耐久性に優れた電池を提供できるという利点を有する。正極の厚さは、使用目的に応じて適宜決定すればよく、通常1〜500μm程度である。 For example, when the bipolar battery is a lithium ion secondary battery, as a cathode active material, Li · Co-based composite oxide such as LiCoO 2, Li · Ni-based composite oxide such as LiNiO 2, spinel LiMn 2 Examples thereof include Li · Mn composite oxides such as O 4 and Li · Fe composite oxides such as LiFeO 2 . In addition, transition metal and lithium phosphate compounds and sulfate compounds such as LiFePO 4 ; transition metal oxides and sulfides such as V 2 O 5 , MnO 2 , TiS 2 , MoS 2 , and MoO 3 ; PbO 2 , AgO, NiOOH etc. are mentioned. In some cases, two or more positive electrode active materials may be used in combination. In particular, when lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, or lithium manganese oxide with a full charge voltage of 4 V or more is used as the positive electrode active material, there is a problem that the positive electrode side is rapidly deteriorated in the conventional SUS current collector. However, the current collector of the present invention has the advantage that the formation of the SiO 2 film has a very high oxidation resistance on the positive electrode side and is stable for a long period of time, and can provide a battery with excellent durability. The thickness of the positive electrode may be appropriately determined according to the purpose of use, and is usually about 1 to 500 μm.

さらに、本発明では、後述するように、スパッタ、蒸着、CVD、PVD、イオンプレーティングおよび溶射のいずれかの方法により正極を形成することもできる。   Furthermore, in the present invention, as described later, the positive electrode can be formed by any one of sputtering, vapor deposition, CVD, PVD, ion plating, and thermal spraying.

こうした形成法に適した正極活物質としては、後述する参考例5に記載のコバルト酸リチウムのほか、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、コバルトニッケル酸リチウム、ニッケルマンガン酸リチウム、コバルトニッケルマンガン酸リチウム、オリビン型リン酸鉄リチウムなどが好適に利用可能である。   As a positive electrode active material suitable for such a forming method, in addition to lithium cobaltate described in Reference Example 5 described later, lithium nickelate, lithium manganate, lithium cobalt nickelate, lithium nickel manganate, cobalt nickel lithium manganate, An olivine type lithium iron phosphate can be suitably used.

こうした形成法を用いた場合には、正極の厚さは、0.001〜10μm、好ましくは0.01〜1μmの範囲まで薄膜化を図ることができる。   When such a forming method is used, the thickness of the positive electrode can be reduced to 0.001 to 10 μm, preferably 0.01 to 1 μm.

また、双極型電池がリチウムイオン二次電池である場合の負極活物質としては、結晶性炭素材や非結晶性炭素材などの炭素材料や、LiTi12などの金属材料が挙げられる。具体的には、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、グラファイト、活性炭、カーボンファイバ、コークス、ソフトカーボン、ハードカーボンなどが挙げられる。場合によっては、2種以上の負極活物質が併用されてもよい。特に、本発明の集電体の正極と負極とを電子伝導により結合する主成分のケイ素は電位が非常に低い場合に、Liと化合物を生成する場合があるが、これは負極活物質の選択で回避することが可能である。具体的には、ケイ素は0.1V vs Li/Li以下の非常に低い電位にならないとLiとの化合物を作らないため、負極活物質として、上記したような結晶性炭素材や非結晶性炭素材などの炭素材料(カーボン材料)(0.1〜1V)を用いるのが望ましいといえる。負極の厚さは、使用目的に応じて適宜決定すればよく、通常1〜500μm程度である。 In addition, examples of the negative electrode active material in the case where the bipolar battery is a lithium ion secondary battery include carbon materials such as crystalline carbon material and amorphous carbon material, and metal materials such as Li 4 Ti 5 O 12. . Specific examples include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, graphite, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon, and hard carbon. In some cases, two or more negative electrode active materials may be used in combination. In particular, the main component silicon that bonds the positive electrode and the negative electrode of the current collector of the present invention by electronic conduction may form a compound with Li when the potential is very low. This is the selection of the negative electrode active material. Can be avoided. Specifically, since silicon does not form a compound with Li unless it has a very low potential of 0.1 V vs Li / Li + or less, the above-described crystalline carbon material or non-crystalline material can be used as the negative electrode active material. It can be said that it is desirable to use a carbon material (carbon material) (0.1 to 1 V) such as a carbon material. The thickness of the negative electrode may be appropriately determined according to the purpose of use, and is usually about 1 to 500 μm.

さらに、本発明では、後述するように、スパッタ、蒸着、CVD、PVD、イオンプレーティングおよび溶射のいずれかの方法により負極を形成することもできる。   Further, in the present invention, as described later, the negative electrode can be formed by any one of sputtering, vapor deposition, CVD, PVD, ion plating, and thermal spraying.

こうした形成法に適した負極活物質としては、後述する参考例5に記載のチタン酸リチウムのほか、カーボン、リチウム金属、リチウムアルミ合金、リチウムスズ合金、リチウムケイ素合金などが好適に利用可能である。   As a negative electrode active material suitable for such a forming method, carbon, lithium metal, lithium aluminum alloy, lithium tin alloy, lithium silicon alloy and the like can be suitably used in addition to lithium titanate described in Reference Example 5 described later. .

こうした形成法を用いた場合には、負極の厚さは、0.001〜10μm、好ましくは0.01〜1μmの範囲まで薄膜化を図ることができる。   When such a forming method is used, the thickness of the negative electrode can be reduced to 0.001 to 10 μm, preferably 0.01 to 1 μm.

電極は、電子伝導性を高めるための導電助剤、バインダ、電解質(ポリマーマトリックス、イオン伝導性高分子、電解液など)、イオン伝導性を高めるための電解質支持塩(リチウム塩)などが含まれ得る。   Electrodes include conductive aids, binders, electrolytes (polymer matrix, ion conductive polymers, electrolytes, etc.) to increase electronic conductivity, electrolyte support salts (lithium salts), etc. to increase ion conductivity. obtain.

上記導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維などが挙げられる。導電助剤を含ませることによって、電極で発生した電子の伝導性を高めて、電池性能を向上させうる。   Examples of the conductive assistant include acetylene black, carbon black, graphite, and carbon fiber. By including a conductive additive, the conductivity of electrons generated at the electrode can be increased, and the battery performance can be improved.

上記バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、スチレンブタジエンゴム、ポリイミドなどが挙げられる。   Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVdF), styrene butadiene rubber, and polyimide.

電解質としては、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、それらの共重合体などのイオン伝導性高分子(固体高分子電解質)などが挙げられる。   Examples of the electrolyte include polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and ion conductive polymers (solid polymer electrolytes) such as copolymers thereof.

イオン伝導性を高めるための電解質支持塩は、電池の種類に応じて選択すればよい。双極型電池が、双極型リチウムイオン二次電池である場合には、電解質支持塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiAlCl、Li10Cl10、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSONなどのリチウム塩が挙げられる。 An electrolyte supporting salt for increasing ion conductivity may be selected according to the type of battery. Bipolar battery, in the case of bipolar lithium ion secondary battery, as the electrolyte support salt, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiAlCl 4, Li 2 B 10 Cl 10, LiCF Examples of the lithium salt include 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, and Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N.

活物質、導電助剤、バインダ、電解質(ポリマーマトリックス、イオン伝導性高分子、電解液など)、電解質支持塩(リチウム塩)などの電極の構成材料の配合量は、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)、イオン伝導性を考慮して決定することが好ましい。   The amount of electrode constituent materials such as active materials, conductive assistants, binders, electrolytes (polymer matrix, ion conductive polymers, electrolytes, etc.), electrolyte support salts (lithium salts), etc. It is preferable to determine in consideration of ionic conductivity.

[電解質層]
電解質層は、液体、ゲル、固体のいずれの相であってもよい。電池が破損した際の安全性や液絡の防止を考慮すると、電解質層は、ゲルポリマー電解質層、または全固体電解質層であることが好ましい。電池が破損した際の安全性や液絡の防止を考慮すると、電解質層は、ゲルポリマー電解質層、または全固体電解質層であることが好ましい。
[Electrolyte layer]
The electrolyte layer may be a liquid, gel, or solid phase. In consideration of safety when the battery is damaged and prevention of liquid junction, the electrolyte layer is preferably a gel polymer electrolyte layer or an all-solid electrolyte layer. In consideration of safety when the battery is damaged and prevention of liquid junction, the electrolyte layer is preferably a gel polymer electrolyte layer or an all-solid electrolyte layer.

また、電解質層としてゲルポリマー電解質層を用いることで、電解質の流動性がなくなり、集電体への電解質の流出をおさえ、各層間のイオン伝導性を遮断することが可能になる。ゲル電解質のホストポリマーとしては、PEO、PPO、PVdF、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー(PVdF−HFP)、PAN、PMA、PMMAなどがあげられる。また、可塑剤としては通常リチウムイオン電池に用いられる電解液を用いることが可能である。   Further, by using a gel polymer electrolyte layer as the electrolyte layer, the fluidity of the electrolyte is lost, the electrolyte is prevented from flowing out to the current collector, and the ion conductivity between the layers can be blocked. Examples of the gel electrolyte host polymer include PEO, PPO, PVdF, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP), PAN, PMA, and PMMA. Moreover, as a plasticizer, it is possible to use the electrolyte solution normally used for a lithium ion battery.

また、電解質層として全固体電解質層を用いた場合も、電解質の流動性がなくなるため、集電体への電解質の流出がなくなり、各層間のイオン伝導性を遮断することが可能になる。全固体電解質層を用いた場合、電解質層からの電解液の浸透のおそれがないため、集電体の空孔率が高くてもよい。特に全固体電解質層を用いてなる(さらに上記電極(正極及び負極)中の電解質成分にも全固体電解質を用いてなる)全固体電池であるのが望ましい。これは、本発明においては双極型電池に用いる電解質は、液体であってもよいし、ゲルや固体であってもよいが、特に固体である場合は、酸化反応が起こりにくく、より耐久性が向上するためである。   Also, when an all-solid electrolyte layer is used as the electrolyte layer, the electrolyte does not flow, so that the electrolyte does not flow out to the current collector, and the ion conductivity between the layers can be blocked. When the all solid electrolyte layer is used, the current collector may have a high porosity because there is no fear of permeation of the electrolyte solution from the electrolyte layer. In particular, it is desirable to be an all-solid battery using an all-solid electrolyte layer (further using an all-solid electrolyte as an electrolyte component in the electrodes (positive electrode and negative electrode)). In the present invention, the electrolyte used for the bipolar battery may be a liquid, a gel or a solid. However, particularly when it is a solid, the oxidation reaction is unlikely to occur and the electrolyte is more durable. It is for improving.

上記ゲルポリマー電解質は、PEO、PPOなどの全固体型高分子電解質に、通常リチウムイオン電池で用いられる電解液を含ませることにより作製される。PVdF、PAN、PMMAなど、リチウムイオン伝導性をもたない高分子の骨格中に、電解液を保持させることにより作製されてもよい。ゲルポリマー電解質を構成するポリマーと電解液との比率は、特に限定されず、ポリマー100%を全固体高分子電解質、電解液100%を液体電解質とすると、その中間体はすべてゲルポリマー電解質の概念に含まれる。また、全固体電解質は高分子あるいは無機固体などLiイオン伝導性を持つ電解質すべてが含まれる。   The gel polymer electrolyte is produced by adding an electrolyte solution usually used in a lithium ion battery to an all solid polymer electrolyte such as PEO or PPO. It may be produced by holding an electrolytic solution in a polymer skeleton having no lithium ion conductivity, such as PVdF, PAN, or PMMA. The ratio of the polymer constituting the gel polymer electrolyte to the electrolytic solution is not particularly limited. If 100% of the polymer is an all solid polymer electrolyte and 100% of the electrolytic solution is a liquid electrolyte, all of the intermediates are the concept of a gel polymer electrolyte. include. The all solid electrolyte includes all electrolytes having Li ion conductivity such as polymer or inorganic solid.

電解質層中には、イオン伝導性を確保するために支持塩が含まれることが好ましい。電池がリチウム二次電池である場合には、支持塩としては、LiBF、LiPF、LiN(SOCF、LiN(SO、またはこれらの混合物などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。PEO、PPOのようなポリアルキレンオキシド系高分子は、前述の通り、LiBF、LiPF、LiN(SOCF、LiN(SOなどのリチウム塩をよく溶解しうる。また、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度が発現する。 The electrolyte layer preferably contains a supporting salt in order to ensure ionic conductivity. When the battery is a lithium secondary battery, LiBF 4 , LiPF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , or a mixture thereof is used as the supporting salt. it can. However, it is not necessarily limited to these. As described above, polyalkylene oxide polymers such as PEO and PPO often dissolve lithium salts such as LiBF 4 , LiPF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2. Yes. Moreover, excellent mechanical strength is exhibited by forming a crosslinked structure.

電解質層としては、具体的には、従来公知の材料として、(a)高分子ゲル電解質(ゲルポリマー電解質)、(b)高分子固体電解質(全固体高分子電解質)、(c)液体電解質(電解液)または(d)これら電解質を含浸させたセパレータ(不織布セパレータを含む)を用いることができる。好ましくは、出力特性、容量、反応性、サイクル耐久性に優れ、低コストな材料である、ゲル電解質材料を好適に使用できる。   Specifically, as the electrolyte layer, conventionally known materials include (a) polymer gel electrolyte (gel polymer electrolyte), (b) polymer solid electrolyte (all solid polymer electrolyte), (c) liquid electrolyte ( (Electrolyte solution) or (d) Separators (including nonwoven fabric separators) impregnated with these electrolytes can be used. Preferably, a gel electrolyte material that is excellent in output characteristics, capacity, reactivity, and cycle durability and is a low-cost material can be suitably used.

(a)高分子ゲル電解質
高分子ゲル電解質とは、ポリマーマトリックス中に電解液を保持させたものをいう。高分子ゲル電解質として用いるポリマーマトリックス(高分子)は、たとえば、ポリエチレンオキシドを主鎖または側鎖に持つポリマー(PEO)、ポリプロピレンオキシドを主鎖または側鎖に持つポリマー(PPO)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメタクリル酸エステル、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(PVdF−HFP)、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)およびそれらの共重合体が望ましく、中でもPEO、PPOおよびそれらの共重合体、あるいは、PVdF−HFPを用いることが望ましい。電解液とは、電解質塩を溶媒に溶かしたものであり、電解質としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiAlCl、Li10Cl10等の無機酸陰イオン塩、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSON等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも1種が、溶媒としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、γ−ブチロラクトン(GBL)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)およびそれらの混合物が望ましい。
(A) Polymer gel electrolyte The polymer gel electrolyte refers to a polymer matrix in which an electrolytic solution is held. The polymer matrix (polymer) used as the polymer gel electrolyte is, for example, a polymer having polyethylene oxide in the main chain or side chain (PEO), a polymer having polypropylene oxide in the main chain or side chain (PPO), polyethylene glycol (PEG ), Polyacrylonitrile (PAN), polymethacrylic acid ester, polyvinylidene fluoride (PVdF), a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVdF-HFP), poly (methyl methacrylate) (PMMA) and their co-weights It is desirable to use PEO, PPO and their copolymers, or PVdF-HFP. The electrolyte solution, which electrolyte salt dissolved in a solvent, as the electrolyte, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiAlCl 4, Li 2 B 10 Cl 10 and the like inorganic acid anion As the solvent, at least one selected from organic acid anion salts such as salts, LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, etc. Ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), γ-butyrolactone (GBL), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC) and mixtures thereof are desirable.

本発明におけるゲル電解質中の電解液の割合としては、特に制限されるべきものではないが、イオン伝導度などの観点から、数質量%〜98質量%程度とするのが望ましい。本発明では、電解液の割合が70質量%以上の、電解液が多いゲル電解質について、特に効果がある。   The ratio of the electrolytic solution in the gel electrolyte in the present invention is not particularly limited, but is preferably about several mass% to 98 mass% from the viewpoint of ionic conductivity. The present invention is particularly effective for a gel electrolyte having a large amount of electrolytic solution in which the proportion of the electrolytic solution is 70% by mass or more.

(b)高分子固体電解質
全固体高分子電解質としては、例えば、PEO、PPO、これらの共重合体などの公知の固体高分子電解質が挙げられる。固体高分子電解質中には、イオン伝導性を確保するためにリチウム塩が含まれる。リチウム塩としては、LiBF、LiPF、LiN(SOCF、LiN(SO、またはこれらの混合物などが使用できる。
(B) Polymer solid electrolyte Examples of the all solid polymer electrolyte include known solid polymer electrolytes such as PEO, PPO, and copolymers thereof. The solid polymer electrolyte contains a lithium salt in order to ensure ionic conductivity. As the lithium salt, LiBF 4 , LiPF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , or a mixture thereof can be used.

(c)液体電解質(電解液)
電解液とは、電解質塩を溶媒に溶かしたものが挙げられる。ここで、電解質としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiAlCl、Li10Cl10等の無機酸陰イオン塩、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSON等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも1種が、溶媒としては、EC、PC、GBL、DMC、DECおよびそれらの混合物が望ましい。
(C) Liquid electrolyte (electrolyte)
Examples of the electrolytic solution include those obtained by dissolving an electrolyte salt in a solvent. Here, as the electrolyte, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiAlCl 4, Li 2 B 10 Cl 10 inorganic acid anion salts such as, LiCF 3 SO 3, Li ( CF 3 SO 2 ) At least one selected from organic acid anion salts such as 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, and the solvent is EC, PC, GBL, DMC, DEC and mixtures thereof Is desirable.

電解質のなかでは、ゲル電解質を含浸させたセパレータが好ましい。容量、出力特性に優れた電池を構成できるからである。   Among electrolytes, a separator impregnated with a gel electrolyte is preferable. This is because a battery having excellent capacity and output characteristics can be configured.

(d)上記電解質を含浸させたセパレータ(不織布セパレータを含む)
セパレータに含浸させることのできる電解質としては、既に説明した(a)〜(c)と同様のものを用いることができる。
(D) Separator impregnated with the electrolyte (including non-woven separator)
As the electrolyte that can be impregnated in the separator, the same electrolytes as those already described (a) to (c) can be used.

上記セパレータとしては、例えば、上記電解質を吸収保持するポリマーからなる多孔性シートおよび不織布を挙げることができる。   Examples of the separator include a porous sheet and a nonwoven fabric made of a polymer that absorbs and holds the electrolyte.

多孔性シートとしては、例えば、微多孔質セパレータを用いることができる。該ポリマーとしては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン;PP/PE/PPの3層構造をした積層体、ポリイミド、アラミドが挙げられる。上記セパレータの厚みとして、使用用途により異なることから一義的に規定することはできないが、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)、燃料電池自動車(FCV)などのモータ駆動用二次電池などの用途においては、単層あるいは多層で4〜60μmであることが望ましい。上記セパレータの微細孔径は、最大で1μm以下(通常、数十nm程度の孔径である)、その空孔率は20〜80%であることが望ましい。   As the porous sheet, for example, a microporous separator can be used. Examples of the polymer include polyolefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP); laminates having a three-layer structure of PP / PE / PP, polyimide, and aramid. The thickness of the separator cannot be unambiguously defined because it varies depending on the intended use, but a secondary battery for driving a motor such as an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a fuel cell vehicle (FCV), etc. In the above application, it is desirable that the thickness is 4 to 60 μm in a single layer or multiple layers. The separator preferably has a fine pore size of 1 μm or less (usually a pore size of about several tens of nm) and a porosity of 20 to 80%.

不織布としては、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステル;PP、PEなどのポリオレフィン;ポリイミド、アラミドなど従来公知のものを、単独または混合して用いる。また、不織布のかさ密度は、含浸させた高分子ゲル電解質により十分な電池特性が得られるものであればよく、特に制限されるべきものではない。不織布セパレータの空孔率は50〜90%であることが好ましい。さらに、不織布セパレータの厚さは、電解質層と同じであればよく、好ましくは5〜200μmであり、特に好ましくは10〜100μmである。厚さが5μm未満では電解質の保持
性が悪化し、200μmを超える場合には抵抗が増大することになる。
As the nonwoven fabric, cotton, rayon, acetate, nylon, polyester; polyolefins such as PP and PE; conventionally known materials such as polyimide and aramid are used alone or in combination. The bulk density of the nonwoven fabric is not particularly limited as long as sufficient battery characteristics can be obtained by the impregnated polymer gel electrolyte. The porosity of the nonwoven fabric separator is preferably 50 to 90%. Furthermore, the thickness of the nonwoven fabric separator may be the same as that of the electrolyte layer, preferably 5 to 200 μm, particularly preferably 10 to 100 μm. When the thickness is less than 5 μm, the electrolyte retention deteriorates, and when it exceeds 200 μm, the resistance increases.

さらに、本発明では、後述するように、スパッタ、蒸着、CVD、PVD、イオンプレーティングおよび溶射のいずれかの方法により電解質層を形成することもできる。   Further, in the present invention, as described later, the electrolyte layer can be formed by any one of sputtering, vapor deposition, CVD, PVD, ion plating, and thermal spraying.

こうした形成法に適した電解質層としては、後述する参考例5に記載のリン酸リチウムオキシナイトライドガラスのほか、リン酸リチウム、チオリシコン化合物、LiPO−LiS−SiSガラス、LiS−Pガラスなどが好適に利用可能である。 As an electrolyte layer suitable for such a forming method, in addition to lithium phosphate oxynitride glass described in Reference Example 5 described later, lithium phosphate, a thiolysicon compound, Li 3 PO 4 —Li 2 S—SiS 2 glass, Li 2 S-P 2 S 5 glass or the like can be suitably used.

[双極型電池の外観構成]
図3は、本発明に係る双極型電池の外観図である。
[Appearance structure of bipolar battery]
FIG. 3 is an external view of a bipolar battery according to the present invention.

積層型の双極型電池100では、図3に示すように長方形状の扁平な形状を有しており、その両側部からは電力を取り出すための正極タブ11A、負極タブ11Bが引き出されている。発電要素160は、双極型電池100の外装材180によって包まれ、その周囲は熱融着されており、発電要素160は正極タブ11A及び負極タブ11Bを引き出した状態で密封されている。ここで、発電要素160は、先に説明した図1に示す双極型電池の基本構成が当該発電要素に相当するものであり、集電体10、正極20、電解質層30および負極40で構成れるまでの単セルが複数積層されたものである。   As shown in FIG. 3, the stacked bipolar battery 100 has a rectangular flat shape, and a positive electrode tab 11 </ b> A and a negative electrode tab 11 </ b> B for taking out electric power are drawn out from both sides thereof. The power generation element 160 is wrapped by an outer packaging material 180 of the bipolar battery 100, and the periphery thereof is heat-sealed. The power generation element 160 is sealed with the positive electrode tab 11A and the negative electrode tab 11B pulled out. Here, the basic configuration of the bipolar battery shown in FIG. 1 described above corresponds to the power generation element, and the power generation element 160 includes the current collector 10, the positive electrode 20, the electrolyte layer 30, and the negative electrode 40. A plurality of the single cells are stacked.

なお、双極型電池には図3に示すような扁平な形状のものに制限されるものではなく、巻回型の双極型電池では、円筒型形状のものであってもよいし、こうした円筒型形状のものを変形させて、長方形状の扁平な形状にしたようなものであってもよいなど、特に制限されるものではない。上記円筒型の形状のものでは、その外装材に、ラミネートフィルムを用いてもよいし、従来の円筒缶(金属缶)を用いてもよいなど、特に制限されるものではない。   The bipolar battery is not limited to a flat shape as shown in FIG. 3, and a wound bipolar battery may have a cylindrical shape or such a cylindrical shape. It is not particularly limited, for example, the shape may be deformed into a rectangular flat shape. In the said cylindrical shape thing, a laminate film may be used for the exterior material, and the conventional cylindrical can (metal can) may be used, for example, It does not restrict | limit.

また、図3に示すタブと取り出しに関しても、特に制限されるものではなく、正極タブと負極タブとを同じ辺から引き出すようにしてもよいし、正極タブと負極タブをそれぞれ複数に分けて、各辺から取り出しようにしてもよいなど、図3に示すものに制限されるものではない。   In addition, the tab and take-out shown in FIG. 3 are not particularly limited, and the positive electrode tab and the negative electrode tab may be pulled out from the same side, or the positive electrode tab and the negative electrode tab are divided into a plurality of parts respectively. It is not limited to the one shown in FIG. 3 such as taking out from each side.

[電池外装材]
電池外装材としては、従来公知の金属缶ケースを用いることができほか、アルミニウムを含むラミネートフィルムを用いた素電池を覆うことができる袋状のケースを用いることができる。該ラミネートフィルムには、例えば、PP、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる3層構造のラミネートフィルム等を用いることができるが、これらに何ら制限されるものではない。
[Battery exterior materials]
As a battery exterior material, a conventionally known metal can case can be used, and a bag-like case that can cover a unit cell using a laminate film containing aluminum can be used. For example, a laminate film having a three-layer structure in which PP, aluminum, and nylon are laminated in this order can be used as the laminate film, but the laminate film is not limited thereto.

[スペーサ(シーラントないし周辺絶縁層)]
スペーサ(シーラントないし周辺絶縁層ともいう)は、電池内で隣り合う集電体同士が接触したり、積層電極の端部の僅かな不ぞろいなどによる短絡が起こったりするのを防止する目的で、各電極の周囲に形成される。該スペーサ(シーラントないし周辺絶縁層)としては、例えば、PE、PPなどのポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ゴム、ポリイミドなどが使用でき、耐蝕性、耐薬品性、製膜性、経済性などの観点からは、ポリオレフィン樹脂が好ましい。ただし、これらに何ら制限されるものではない(後述する実施例1、参考例5参照のこと)。
[Spacer (sealant or peripheral insulating layer)]
Spacers (also called sealants or peripheral insulating layers) are used for the purpose of preventing adjacent collectors in the battery from contacting each other and short-circuiting due to slight unevenness at the end of the laminated electrode. It is formed around the electrode. As the spacer (sealant or peripheral insulating layer), for example, polyolefin resin such as PE and PP, epoxy resin, rubber, polyimide and the like can be used from the viewpoint of corrosion resistance, chemical resistance, film forming property, economical efficiency, and the like. Is preferably a polyolefin resin. However, it is not limited to these (see Example 1 and Reference Example 5 described later).

さらに、本発明では、後述するように、スパッタ、蒸着、CVD、PVD、イオンプレーティングおよび溶射のいずれかの方法によりスペーサ(シーラントないし周辺絶縁層)を形成することもできる。   Further, in the present invention, as described later, the spacer (sealant or peripheral insulating layer) can be formed by any one of sputtering, vapor deposition, CVD, PVD, ion plating, and thermal spraying.

こうした形成法に適したスペーサとしては、後述する参考例5に記載のアルミナのほか、シリカ、マグネシア、イットリアなどが好適に利用可能である。   As a spacer suitable for such a forming method, silica, magnesia, yttria and the like can be suitably used in addition to alumina described in Reference Example 5 described later.

[正極および負極端子板]
正極および負極端子板は、必要に応じて使用する。例えば、最外部の集電体から出力電極端子(タブ)を直接取り出す場合には、正極および負極端子板は用いなくてもよい。
[Positive electrode and negative electrode terminal plate]
The positive electrode and the negative electrode terminal plate are used as necessary. For example, when the output electrode terminal (tab) is directly taken out from the outermost current collector, the positive electrode and the negative electrode terminal plate may not be used.

正極および負極端子板の材料は、従来公知のリチウムイオン電池で用いられる材料を用いることができる。例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、これらの合金を利用することができる。耐蝕性、作り易さ、経済性などの観点からは、アルミニウムを用いることが好ましい。さらに、端子部での内部抵抗を抑える観点から、正極および負極端子板の厚さは、通常、0.1〜2mm程度が望ましい。   As a material for the positive electrode and the negative electrode terminal plate, a material used in a conventionally known lithium ion battery can be used. For example, aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel, and alloys thereof can be used. Aluminum is preferably used from the viewpoints of corrosion resistance, ease of production, economy, and the like. Furthermore, from the viewpoint of suppressing internal resistance at the terminal portion, the thickness of the positive electrode and the negative electrode terminal plate is usually preferably about 0.1 to 2 mm.

[正極および負極リード]
正極および負極リードに関しても、必要に応じて使用する。例えば、最外部の集電体から出力電極端子(タブ)を直接取り出す場合(図3参照のこと)には、正極および負極リードは用いなくてもよい。
[Positive electrode and negative electrode lead]
The positive electrode and the negative electrode lead are also used as necessary. For example, when the output electrode terminal (tab) is directly taken out from the outermost current collector (see FIG. 3), the positive electrode and the negative electrode lead may not be used.

正極および負極リードの材料は、公知のリチウムイオン電池で用いられるリードを用いることができる。なお、電池外装材から取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品(例えば、自動車部品、特に電子機器等)に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆するのが好ましい。   As a material for the positive electrode and the negative electrode lead, a lead used in a known lithium ion battery can be used. In addition, the parts removed from the battery exterior material should be heat-insulating so that they do not affect products (for example, automobile parts, especially electronic devices) by touching peripheral devices or wiring and causing leakage. It is preferable to coat with a heat shrinkable tube or the like.

本発明の双極型電池は、電気自動車やハイブリッド電気自動車や燃料電池自動車やハイブリッド燃料電池自動車などの大容量電源として、高体積エネルギー密度、高体積出力密度が求められる車両駆動用電源や補助電源に好適に利用することができる。   The bipolar battery of the present invention is used as a power source for driving a vehicle or an auxiliary power source that requires a high volume energy density and a high volume output density as a large capacity power source for an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a fuel cell vehicle, and a hybrid fuel cell vehicle. It can be suitably used.

[組電池]
本発明の双極型電池は、直列に、並列に、または直列と並列とに、複数個組み合わせて、組電池を構成してもよい。直列、並列化することで容量および電圧を自由に調節することが可能になる。
[Battery]
The bipolar battery of the present invention may constitute a battery pack by combining a plurality of the serial batteries in series, in parallel, or in series and parallel. Capacitance and voltage can be freely adjusted by paralleling in series.

組電池における電池の数および接続の仕方は、電池に求める出力および容量に応じて決定されるとよい。組電池を構成した場合、素電池と比較して、電池としての安定性が増す。組電池を構成することにより、1つのセルの劣化による電池全体への影響を低減しうる。   The number of batteries in the assembled battery and the manner of connection may be determined according to the output and capacity required of the battery. When the assembled battery is configured, the stability of the battery is increased as compared with the unit cell. By configuring the assembled battery, the influence on the entire battery due to the deterioration of one cell can be reduced.

また、図4は、本発明に係る組電池の代表的な実施形態を模式的に表した外観図である。   FIG. 4 is an external view schematically showing a typical embodiment of the assembled battery according to the present invention.

図4に示すように、本発明に係る組電池300は、双極型電池が複数、直列に又は並列に接続して組電池モジュール250を形成し、この組電池モジュール250をさらに複数、直列に又は並列に接続して組電池300を形成することもできる。図4は、組電池300の平面図(図4A)、正面図(図4B)、側面図(図4C)を示しているが、作成した組電池モジュール250は、バスバーのような電気的な接続手段を用いて相互に接続し、組電池モジュール250は接続治具310を用いて複数段積層される。何個の双極型電池を接続して組電池モジュール250を作成するか、また、何段の組電池モジュール250を積層して組電池300を作成するかは、搭載される車両(電気自動車)の電池容量や出力に応じて決めればよい。   As shown in FIG. 4, the assembled battery 300 according to the present invention includes a plurality of bipolar batteries connected in series or in parallel to form an assembled battery module 250, and the assembled battery modules 250 are further connected in series or The assembled battery 300 can also be formed by connecting in parallel. FIG. 4 shows a plan view (FIG. 4A), a front view (FIG. 4B), and a side view (FIG. 4C) of the assembled battery 300, and the assembled battery module 250 is electrically connected like a bus bar. The assembled battery modules 250 are stacked in a plurality of stages using the connection jig 310. How many bipolar batteries are connected to create the assembled battery module 250, and how many assembled battery modules 250 are stacked to create the assembled battery 300 depends on the vehicle (electric vehicle) to be mounted. It may be determined according to the battery capacity and output.

[車両]
本発明の双極型電池またはこれらを複数個組み合わせてなる組電池は、好ましくは、車両の駆動用電源として用いられうる。本発明の電池または組電池を、ハイブリット車や電気自動車や燃料電池自動車に用いた場合、車両の寿命および信頼性を高めることができる。ただし、用途が自動車に限定されるわけではなく、例えば、電車などの移動体の各種電源に適用することも可能であるし、無停電電源装置などの載置用電源として利用することも可能である。
[vehicle]
The bipolar battery of the present invention or an assembled battery formed by combining a plurality of these batteries can be preferably used as a power source for driving a vehicle. When the battery or the assembled battery of the present invention is used in a hybrid vehicle, an electric vehicle, or a fuel cell vehicle, the life and reliability of the vehicle can be improved. However, the application is not limited to automobiles. For example, it can be applied to various power sources for moving bodies such as trains, and can also be used as a mounting power source for uninterruptible power supplies. is there.

図5は、本発明の組電池を搭載した車両の概念図である。   FIG. 5 is a conceptual diagram of a vehicle equipped with the assembled battery of the present invention.

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

[双極型電池の製造方法]
本発明の双極型電池の製造方法としては、特に制限されるものではなく、従来公知の製造方法を用いることができる。
[Production method of bipolar battery]
The manufacturing method of the bipolar battery of the present invention is not particularly limited, and a conventionally known manufacturing method can be used.

特に、本発明の双極型電池の特徴部分である集電体のケイ素層、更にはカーボン層(炭素層)の形成に関しては、真空プロセスを用いて集電体を形成することができる。具体的にはスパッタ、蒸着、イオンプレーティングおよび溶射などに代表されるPVD(Physical Vapor Deposition;物理気相成長法ないし物理的蒸着法)、CVD(Chemical Vapor Deposition;化学気相成長法ないし化学的蒸着法)、のいずれかの方法により形成するのが望ましい。   In particular, regarding the formation of the silicon layer of the current collector, which is a characteristic part of the bipolar battery of the present invention, and further the formation of the carbon layer (carbon layer), the current collector can be formed using a vacuum process. Specifically, PVD (Physical Vapor Deposition) represented by sputtering, vapor deposition, ion plating and thermal spraying, CVD (Chemical Vapor Deposition); Chemical Vapor Deposition or Chemical It is desirable to form by any one of the vapor deposition method.

上記スパッタ法としては、例えば、参考例5に示すように、集電体や電極の形成に適した電子サイクロトロン共鳴スパッタ法、電解質層や周辺絶縁層の形成に適した高周波(RF)スパッタ法、マグネトロンスパッタ法、対向ターゲットスパッタ法、ミラートロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法などが挙げられるが、これらに制限されるものではない。   Examples of the sputtering method include, as shown in Reference Example 5, an electron cyclotron resonance sputtering method suitable for forming a current collector and an electrode, a radio frequency (RF) sputtering method suitable for forming an electrolyte layer and a peripheral insulating layer, Examples include, but are not limited to, a magnetron sputtering method, a counter target sputtering method, a mirrortron sputtering method, and an ion beam sputtering method.

上記蒸着法としては、CVD(化学的蒸着法)とPVD(物理的蒸着法)が挙げられる。   Examples of the vapor deposition method include CVD (chemical vapor deposition method) and PVD (physical vapor deposition method).

上記CVDとしては、熱CVD、プラズマCVD、光CVD、エピタキシャルCVD、アトミックレイヤーCVDなどが挙げられるが、これらに制限されるものではない。   Examples of the CVD include, but are not limited to, thermal CVD, plasma CVD, photo CVD, epitaxial CVD, and atomic layer CVD.

上記PVDとしては、スパッタ法、パルスレーザ蒸着法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、分子線エピタキシー法、電子ビーム蒸着法、溶射法などが挙げられるが、これらに制限されるものではない。   Examples of PVD include, but are not limited to, sputtering, pulsed laser deposition, vacuum deposition, ion plating, molecular beam epitaxy, electron beam deposition, and thermal spraying.

ケイ素層は薄板をそのまま用いても良いし、上記したような真空プロセスである、スパッタ、蒸着、イオンプレーティング、溶射、その他のPVD、CVDを用いて作ってもよい。この方法では、従来よりもかなり薄い集電体層を作成することができ、超高密度の電池を作ることが出来る。また、薄層の集電体をケイ素層−炭素層−ケイ素層−炭素層−のようにスタッキングすることで曲げに強く、かつ導電性とイオンブロッキングの特性を兼ね備えた直列組電池に適した集電体を得ることもできる。   The silicon layer may be a thin plate as it is, or may be formed using sputtering, vapor deposition, ion plating, thermal spraying, or other PVD or CVD, which are vacuum processes as described above. In this method, it is possible to produce a current collector layer that is considerably thinner than in the past, and it is possible to produce an ultra-high density battery. In addition, by stacking thin-layer current collectors like silicon layer-carbon layer-silicon layer-carbon layer-, current collectors are suitable for series assembled batteries that are resistant to bending and have both conductivity and ion blocking characteristics. You can also get the electric body.

また、図2A、Bに示すような集電体層に関しては、後述する実施例に示すように、ケイ素(粒子ないし繊維状)と樹脂と、更に必要があれば、適当な溶剤とを加えて混練しケイ素(粒子ないし繊維状)を樹脂中に(均一に)分散させ、これをT−ダイ成型等により薄膜化させることで、所定厚さのシート状集電体を作製することができる。ただし、本発明では、これらの製造方法に何ら制限されるものではない。   In addition, regarding the current collector layer as shown in FIGS. 2A and 2B, as shown in the examples described later, silicon (particles or fibers), a resin, and if necessary, an appropriate solvent is added. A sheet-shaped current collector with a predetermined thickness can be produced by kneading and dispersing (uniformly) silicon (particles or fibers) in the resin (uniformly) and thinning it by T-die molding or the like. However, the present invention is not limited to these production methods.

なお、他の電池構成部材の製造方法としては、上記した通り従来公知の製造方法を用いることができる。例えば、電極の形成方法では、一般的な電池の製法である、正極、負極のそれぞれの電極活物質をバインダ等の他の電極を構成する成分と共にスラリー化し、集電体層の片面に正極スラリーを、集電体層のもう一方の面に負極スラリーをそれぞれ塗布する方法を用いることで、正極及び負極を形成してなる双極型電極を形成することができる。更に、本発明では、電極の別の製法として、真空プロセスを用いて電極(正極、負極)、更には電解質層や周辺絶縁層などの電池構成部材までを形成する方法がある。具体的には、正極、負極の少なくとも一方の電極活物質、更には電解質層や周辺絶縁層などの電池構成部材をスパッタ、蒸着、イオンプレーティング、溶射、その他のPVD、CVDにより、集電体層に順次形成するものであってもよい。これにより、電極、更には電解質膜や周辺絶縁層などの電池構成部材を薄膜化させることができ、電池全体を薄型、軽量化することができるものである。こうした真空プロセスを用いて電極、更には電解質膜や周辺絶縁層などの電池構成部材を形成する方法は、特に集電体を同様の真空プロセスを用いて薄膜に形成した場合において、従来の塗布方式で生成した場合に比べ、集電体の耐久性が低いので、現実的である。この場合は集電体、電極、更には電解質膜や周辺絶縁層などの電池構成部材に関し、それぞれが極めて薄くなるので、同一体積に非常に多くの電極面積を収めることができ、超高出力化に向いている(参考例5参照のこと)。   In addition, as above-mentioned as a manufacturing method of another battery structural member, a conventionally well-known manufacturing method can be used as above-mentioned. For example, in the electrode formation method, each of the positive electrode and negative electrode active materials, which is a general battery manufacturing method, is slurried together with components constituting other electrodes such as a binder, and the positive electrode slurry is formed on one surface of the current collector layer. By using a method of applying a negative electrode slurry to the other surface of the current collector layer, a bipolar electrode formed by forming a positive electrode and a negative electrode can be formed. Furthermore, in the present invention, as another method for producing an electrode, there is a method of forming electrodes (positive electrode, negative electrode) and further battery constituent members such as an electrolyte layer and a peripheral insulating layer using a vacuum process. Specifically, the current collector is formed by sputtering, vapor deposition, ion plating, thermal spraying, other PVD, CVD, etc., on the electrode active material of at least one of the positive electrode and the negative electrode, and further on the battery constituent members such as the electrolyte layer and the peripheral insulating layer. The layers may be sequentially formed. Thereby, battery constituent members such as an electrode and further an electrolyte membrane and a peripheral insulating layer can be thinned, and the entire battery can be made thin and light. A method of forming battery components such as electrodes and further electrolyte membranes and peripheral insulating layers using such a vacuum process is a conventional coating method particularly when the current collector is formed into a thin film using the same vacuum process. Compared to the case where the current collector is produced, the durability of the current collector is low, which is realistic. In this case, each battery component such as a current collector, electrode, and electrolyte membrane and peripheral insulating layer is extremely thin, so that a very large electrode area can be accommodated in the same volume, resulting in ultra-high output. (Refer to Reference Example 5).

以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail using examples.

実施例1
<集電体の作成>
ポリプロピレン70vol%と平均粒子径1μmのケイ素(シリコン)粒子30vol%を220℃において二軸押出機により混練し、分散させた。これをT−ダイ成型により薄膜化し、30μm厚のシートを作成しこれを集電体とした。
Example 1
<Creation of current collector>
70 vol% of polypropylene and 30 vol% of silicon (silicon) particles having an average particle diameter of 1 μm were kneaded and dispersed at 220 ° C. by a twin screw extruder. This was thinned by T-die molding to prepare a 30 μm thick sheet, which was used as a current collector.

<電極の形成>
正極活物質にLiMn、導電助剤にアセチレンブラック、バインダにポリフッ化ビニリデン(PVdF)を使用し、正極活物質、導電助剤、バインダをそれぞれ85質量%、5質量%、10質量%に配合し、該配合剤40質量部に対して60質量部のNMPをスラリー粘度調整溶媒として添加し、混合して正極スラリーを調製した。
<Formation of electrode>
LiMn 2 O 4 is used for the positive electrode active material, acetylene black is used for the conductive auxiliary agent, and polyvinylidene fluoride (PVdF) is used for the binder. The positive electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the binder are 85% by mass, 5% by mass, and 10% by mass, respectively. 60 parts by mass of NMP was added as a slurry viscosity adjusting solvent to 40 parts by mass of the compounding agent and mixed to prepare a positive electrode slurry.

作成した厚さ30μm、125mm×75mmの集電体の片面に、該集電体の全周が幅5mmののりしろ部となるように該のりしろ部以外の部分に該正極スラリーを塗布し、乾燥させて正極を形成した。   The positive electrode slurry is applied to a portion other than the margin portion on one side of the current collector having a thickness of 30 μm and 125 mm × 75 mm so that the entire circumference of the current collector becomes a margin portion having a width of 5 mm and dried. Thus, a positive electrode was formed.

負極活物質にハードカーボン、バインダにPVdFを使用し、負極活物質、バインダをそれぞれ90質量%、10質量%に配合し、該配合剤40質量部に対して60質量部のNMPをスラリー粘度調整溶媒として添加し、混合して負極スラリーを調製した。   Hard carbon is used for the negative electrode active material, PVdF is used for the binder, the negative electrode active material and the binder are blended in 90% by mass and 10% by mass, respectively, and 60 parts by mass of NMP is adjusted for slurry viscosity with respect to 40 parts by mass of the compounding agent. A negative electrode slurry was prepared by adding as a solvent and mixing.

該負極スラリーを正極を塗布した集電体の反対面に、該集電体の全周が幅5mmののりしろ部となるように該のりしろ部以外の部分に該負極スラリーを塗布および乾燥させて負極を形成した。   The negative electrode slurry is applied to the opposite surface of the current collector on which the positive electrode has been applied, and the negative electrode slurry is applied to a portion other than the margin portion and dried so that the entire circumference of the current collector becomes a margin portion having a width of 5 mm. Formed.

これにより、集電体の両面に正極と負極がそれぞれ形成された双極型電極が調製された。   Thereby, a bipolar electrode having a positive electrode and a negative electrode formed on both sides of the current collector was prepared.

<ゲル電解質の形成>
ポリフッ化ビニリデン(PVdF)10質量%、電解液である1.0M LiPF、プロピレンカーボネート(PC)+エチレンカーボネート(EC)(1:1)90質量%、およびPVdFと電解液の合計量100質量部に対してジメチルカーボネート(DMC)200質量部を混合してプレゲル溶液を調製した。
<Formation of gel electrolyte>
Polyvinylidene fluoride (PVdF) 10% by mass, electrolyte solution 1.0M LiPF 6 , propylene carbonate (PC) + ethylene carbonate (EC) (1: 1) 90% by mass, and PVdF and electrolyte total amount 100% A pregel solution was prepared by mixing 200 parts by mass of dimethyl carbonate (DMC) with respect to the parts.

該プレゲル溶液を先に形成された双極型電極上および、厚さ30μmのポリプロピレンセパレータ上に塗布し、真空乾燥によりDMCを除去して、正極及び負極(の空隙部)にゲル電解質を含有してなる双極型電極、並びにポリプロピレンセパレータ(の多孔質部分)にゲル電解質を含有してなるゲル電解質層を得た。   The pregel solution is applied on the bipolar electrode formed in advance and on a polypropylene separator having a thickness of 30 μm, DMC is removed by vacuum drying, and gel electrolyte is contained in the positive electrode and the negative electrode (the void portion thereof). Thus, a bipolar electrolyte electrode and a gel electrolyte layer comprising a polypropylene separator (a porous portion thereof) containing a gel electrolyte were obtained.

<電極積層体の構成>
図2に示すように、2つの双極型電極を、正極と負極がゲル電解質層を挟んで対向するように積層して単電池層を形成した。
<Configuration of electrode laminate>
As shown in FIG. 2, two bipolar electrodes were stacked so that the positive electrode and the negative electrode face each other with the gel electrolyte layer interposed therebetween to form a single cell layer.

この操作を繰り返して単電池層が12形成されるように双極型電極とゲル電解質層を順次積層し、集電体の片面に負極電極を、集電体のもう一方の面に正極電極を有する電極積層体(発電要素)を構成した。   By repeating this operation, a bipolar electrode and a gel electrolyte layer are sequentially laminated so that 12 single battery layers are formed, and a negative electrode is provided on one side of the current collector and a positive electrode is provided on the other side of the current collector. An electrode laminate (power generation element) was constructed.

<電圧検知用タブ>
得られた電極積層体の各単電池層の集電体に電圧モニタ用タブを配設した。
<Tab for voltage detection>
A voltage monitoring tab was disposed on the current collector of each cell layer of the obtained electrode laminate.

電極積層体の中で一番中心部の単電池層の集電体に配設するタブは幅30mmのもの、次に中心部に近い単電池層の集電体に取り付けるタブ2箇所はそれぞれ幅10mmのもの、電池最外部の単電池層の集電体に取り付けるタブには幅5mmのものを使用し、各タブが上下に接触しないように、間隔を空けてカーボン系導電性接着剤で接着した。   The tab disposed on the current collector of the single cell layer at the center of the electrode stack has a width of 30 mm, and the next two tabs to be attached to the current collector of the single cell layer close to the center are each wide. Use a tab of 10 mm and a tab of 5 mm in width to attach to the current collector of the single cell layer on the outermost part of the battery, and adhere with a carbon-based conductive adhesive at intervals so that the tabs do not touch each other vertically did.

なお、タブの厚みはすべて20μmでアルミ製とした。   The tabs were all 20 μm thick and made of aluminum.

<積層型の双極型電池の構成>
電極積層体の隣接する集電体を超えてゲル電解質が移動しないように、該集電体の周辺部(のりしろ部)の集電体間にシーラントを挟んだ。
<Structure of stacked bipolar battery>
A sealant was sandwiched between the current collectors in the peripheral portion (margin) of the current collector so that the gel electrolyte did not move beyond the current collector adjacent to the electrode laminate.

次いで、この電極積層体をアルミラミネートの外装材を用い真空密封し、外周を熱融着によってシールし、12直構造の積層型の双極型電池を製造した。   Next, this electrode laminate was vacuum-sealed using an aluminum laminate exterior material, and the outer periphery was sealed by thermal fusion, to produce a 12-layer laminated bipolar battery.

<試験>
このようにして12直構造の積層型の双極型電池を5個作成し、作成直後の1kHz交流インピーダンスを測定し、記録した。0.2C〜50V充電と0.2〜30V放電を行ったあと、1Cで10回充放電を行ない、最終的に50V満充電状態(平均電圧4.17V)にした後に、60℃保存試験を行なった。この試験においては、定期的に電圧モニタ用タブを介して、各電池の各層の電圧を監視し、各単電池層の平均電圧から0.1V以上電圧降下した単電池層は異常電池層としてその数を記録した。また、平均値の集計から除外した。
<Test>
In this way, five laminated bipolar batteries with 12 direct structures were prepared, and 1 kHz AC impedance immediately after the production was measured and recorded. After 0.2C to 50V charge and 0.2 to 30V discharge, charge and discharge 10 times at 1C, and finally 50V full charge state (average voltage 4.17V), and then 60 ° C storage test I did it. In this test, the voltage of each layer of each battery is monitored periodically via the voltage monitoring tab, and a cell layer that has dropped by 0.1 V or more from the average voltage of each cell layer is regarded as an abnormal cell layer. The number was recorded. In addition, it was excluded from the aggregation of average values.

参考例2
実施例1において、厚さ30μmのカーボンシート表面に2μmの厚さでシリコンを蒸着したて、カーボン層とシリコン層からなる2層構造のものを集電体とした。このうちシリコン層を負極側、正極側をカーボン層として用いた以外は、実施例1と同様にして積層型の双極型電池を作成し試験を行った。
Reference example 2
In Example 1, silicon having a thickness of 2 μm was deposited on the surface of a carbon sheet having a thickness of 30 μm, and a current collector having a two-layer structure composed of a carbon layer and a silicon layer was used. Of these, a stacked bipolar battery was prepared and tested in the same manner as in Example 1 except that the silicon layer was used as the negative electrode side and the positive electrode side was used as the carbon layer.

参考例3
実施例1において、厚さ200μmのシリコン基板を集電体として用いた以外は、実施例1と同様にして積層型の双極型電池を作成し試験を行った。
Reference example 3
In Example 1, a laminated bipolar battery was prepared and tested in the same manner as in Example 1 except that a silicon substrate having a thickness of 200 μm was used as the current collector.

実施例4
実施例1において、ポリプロピレン65vol%と、平均粒子径1μmのケイ素(シリコン)粒子30vol%と、2次粒子の平均粒径が0.4μmのカーボンブラック5vol%とを220℃において二軸押出機により混練し、分散させた。これをT−ダイ成型により薄膜化し、30μm厚のシートを作成した。これを集電体として用いた以外は、実施例1と同様にして積層型の双極型電池を作成し試験を行った。
Example 4
In Example 1, 65 vol% polypropylene, 30 vol% silicon (silicon) particles having an average particle diameter of 1 μm, and 5 vol% carbon black having an average secondary particle diameter of 0.4 μm at 220 ° C. by a twin screw extruder. Kneaded and dispersed. This was thinned by T-die molding to prepare a 30 μm thick sheet. A laminated bipolar battery was prepared and tested in the same manner as in Example 1 except that this was used as a current collector.

参考例5
<薄膜電池の作成>
基材として厚さ2mm×縦50mm×横50mmのシリコンを用い、その表面中央部に負極としてチタン酸リチウム薄膜を電子サイクロトロン共鳴スパッタにより、厚さ1μm×縦40mm×横40mmの形状で付けた。次に高周波(RF)スパッタ法により厚さ2μm×縦45mm×横45mmの形状でリン酸リチウムオキシナイトライドガラスを形成し、電解質膜とした。さらに正極としてコバルト酸リチウム薄膜を電子サイクロトロン共鳴スパッタにより、厚さ1μm×縦40mm×横40mmの形状で付けた。ここで周辺部での短絡を防ぐ周辺絶縁層としてアルミナをRFスパッタ法により外形50mm×50mmで中央部40mm×40mmのロの字状に厚さ1μmで形成した。この上に集電体としてシリコン薄膜をRFスパッタ法により、厚さ2μm×縦40mm×横40mmの形状で付け、1セル分の電池を形成した。さらにこの上に、負極、電解質層、正極、周辺絶縁層、集電体の順に2回繰り返すことで3セル直列構造の積層型の双極型電池を形成した。
Reference Example 5
<Creation of thin film battery>
Silicon having a thickness of 2 mm × length 50 mm × width 50 mm was used as a base material, and a lithium titanate thin film as a negative electrode was attached to the center of the surface by electron cyclotron resonance sputtering in a shape of 1 μm thickness × length 40 mm × width 40 mm. Next, lithium phosphate oxynitride glass having a thickness of 2 μm × length of 45 mm × width of 45 mm was formed by a radio frequency (RF) sputtering method to obtain an electrolyte membrane. Further, a lithium cobaltate thin film was applied as a positive electrode by electron cyclotron resonance sputtering in a shape of 1 μm thick × 40 mm long × 40 mm wide. Here, as a peripheral insulating layer for preventing a short circuit at the peripheral portion, alumina was formed by RF sputtering in an outer shape of 50 mm × 50 mm and a central portion of 40 mm × 40 mm in a square shape with a thickness of 1 μm. On top of this, a silicon thin film as a current collector was attached by RF sputtering in a shape of 2 μm thickness × 40 mm length × 40 mm width to form a battery for one cell. Further thereon, a laminated bipolar battery having a three-cell series structure was formed by repeating the negative electrode, the electrolyte layer, the positive electrode, the peripheral insulating layer, and the current collector twice in this order.

<試験>
このようにして20個の積層型の双極型電池を作成し、0.2C〜8V充電と0.2〜5V放電を行ったあと、1Cで10回充放電を行ない、最終的に8V満充電状態にした後に、60℃保存試験を行なった。この試験においては、各積層電池の平均電圧から0.1V以上電圧降下した電池は異常電池としてその数を記録した。本実施例の組電池は電圧モニタ端子を設けなかったため、異常セル数の判断は積層された電池一つごととした。よって、下記表1の参考例5の「全セル数」は、「全電池数」と読み替えるものとする。
<Test>
In this way, 20 stacked bipolar batteries were prepared, 0.2C to 8V charged and 0.2 to 5V discharged, then charged and discharged 10 times at 1C, and finally 8V full charged. After making it into a state, a 60 ° C. storage test was conducted. In this test, the number of batteries with a voltage drop of 0.1 V or more from the average voltage of each laminated battery was recorded as an abnormal battery. Since the assembled battery of this example was not provided with a voltage monitor terminal, the number of abnormal cells was determined for each stacked battery. Therefore, “total number of cells” in Reference Example 5 in Table 1 below is read as “total number of batteries”.

比較例1
実施例1において、30μmのSUS304箔を集電体として用いた以外は、実施例1と同様にして積層型の双極型電池を作成し試験を行なった。
Comparative Example 1
In Example 1, a laminated bipolar battery was prepared and tested in the same manner as in Example 1 except that 30 μm SUS304 foil was used as a current collector.

比較例2
実施例1において、30μmのアルミニウム箔を集電体として用いた以外は、実施例1と同様にして積層型の双極型電池を作成し試験を行なった。本実験は積層型電池は1個のみとした。
Comparative Example 2
In Example 1, a laminated bipolar battery was prepared and tested in the same manner as in Example 1 except that 30 μm aluminum foil was used as the current collector. In this experiment, only one stacked battery was used.

実施例1、4、参考例2、3、5及び比較例1〜2の試験の結果を下記表1に示す。   The results of the tests of Examples 1 and 4, Reference Examples 2, 3, 5 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1 below.

Figure 2012216561
Figure 2012216561

上記表1の結果から、本実施例1、4、参考例2、3、5では、90日経過後の異常セルは検出されず、長期間安定し、優れた耐久性を有する集電体、ひいては双極型電池が形成されていることが確認できた。一方、比較例1〜2で用いたSUS箔やアルミニウム箔といった既存の金属箔集電体では、背景技術で説明したように、長期的には酸化され、耐久性に問題があることが確認された。特に満充電電圧が4V以上になるリチウムマンガン酸化物(LiMn)を正極活物質として用いたため、本実施例1、4、参考例2、3に対し、耐酸化性があるSUS箔を集電体に用いた比較例1で15日経過時に全数異常が認められ、アルミニウム箔を集電体に用いた比較例2では初期充電で電極間で漏液が発生し、電池として機能しなくなったことから、非常に早くその劣化が現れる結果となった(なお、今回の試験は、加速度寿命試験であり、短期間で電池寿命を診断できるものである。)。 From the results of Table 1 above, in Examples 1, 4 and Reference Examples 2, 3, and 5, abnormal cells after 90 days were not detected, and the current collector was stable for a long time and had excellent durability. It was confirmed that a bipolar battery was formed. On the other hand, it was confirmed that the existing metal foil current collectors such as SUS foil and aluminum foil used in Comparative Examples 1 and 2 were oxidized in the long term and had a problem in durability as described in the background art. It was. In particular, since lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) having a full charge voltage of 4 V or more was used as the positive electrode active material, an SUS foil having oxidation resistance was used for Examples 1 and 4 and Reference Examples 2 and 3. In Comparative Example 1 used for the current collector, all abnormalities were observed after 15 days. In Comparative Example 2 using the aluminum foil as the current collector, liquid leakage occurred between the electrodes during initial charging, and the battery did not function. As a result, the deterioration appeared very quickly (Note that this test is an acceleration life test, and the battery life can be diagnosed in a short period of time).

10 集電体(集電体層、ケイ素層ないしケイ素含有層)、
11 電極タブ、
11A 正極タブ、
11B 負極タブ、
20 正極(正極活物質層)、
30 電解質層、
40 負極(負極活物質層)、
50 ケイ素粒子(ケイ素粒子+カーボン粒子)、
52 繊維状ケイ素(繊維状ケイ素+繊維状カーボン)、
54 ケイ素のシート(カーボン含有シリコンシート)、
60 樹脂、
100 双極型電池、
160 発電要素、
180 外装材(たとえばラミネートフィルム)、
250 組電池モジュール、
300 組電池、
310 接続治具、
400 電気自動車。
10 Current collector (current collector layer, silicon layer or silicon-containing layer),
11 electrode tabs,
11A positive electrode tab,
11B negative electrode tab,
20 positive electrode (positive electrode active material layer),
30 electrolyte layer,
40 negative electrode (negative electrode active material layer),
50 silicon particles (silicon particles + carbon particles),
52 Fibrous silicon (fibrous silicon + fibrous carbon),
54 Silicon sheet (carbon-containing silicon sheet),
60 resin,
100 bipolar battery,
160 power generation elements,
180 exterior materials (eg laminate films),
250 battery module,
300 battery packs,
310 connection jig,
400 Electric car.

Claims (7)

集電体、前記集電体の一方の面に電気的に結合した正極、および前記集電体の他方の面に電気的に結合した負極からなる電極と、
複数の前記電極の間に配置された電解質層と、からなる双極型電池において、
前記集電体は、正極と負極とを電子伝導性により結合する導電性材料の成分として単体のケイ素(Si)を含む材料を用いており、
前記集電体を構成する層として、ケイ素が粒子もしくは繊維状であり、裏表間の導通が取れる状態で樹脂の中に配置されていることを特徴とする双極型リチウムイオン電池。
An electrode comprising a current collector, a positive electrode electrically coupled to one surface of the current collector, and a negative electrode electrically coupled to the other surface of the current collector;
In a bipolar battery comprising an electrolyte layer disposed between a plurality of the electrodes,
The current collector uses a material containing single silicon (Si) as a component of a conductive material that bonds the positive electrode and the negative electrode by electronic conductivity,
The bipolar lithium ion battery is characterized in that, as a layer constituting the current collector, silicon is in the form of particles or fibers, and is arranged in a resin in a state where conduction between the front and back sides can be taken.
前記樹脂が、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、エポキシ樹脂、ベークライトのいずれか、もしくはこれらの複数からなることを特徴とする請求項1に記載の双極型リチウムイオン電池。   2. The bipolar lithium ion battery according to claim 1, wherein the resin is one of polyolefin, polyamide, polyimide, polyamideimide, epoxy resin, bakelite, or a plurality thereof. 前記集電体を構成する層が、
前記ケイ素が粒子もしくは繊維状であり、裏表間の導通が取れる状態で樹脂の中に配置されているケイ素層、ないし
前記ケイ素が粒子もしくは繊維状であり、さらに前記ケイ素以外の電子伝導性を有する補助材料を含み、前記ケイ素及び前記補助材料を裏表間の導通が取れる状態で樹脂の中に配置されているケイ素含有層、
を含む一つ以上の層からなることを特徴とする請求項1または2に記載の双極型リチウムイオン電池。
The layer constituting the current collector is
The silicon is in the form of particles or fibers, and the silicon layer is disposed in the resin in a state where conduction between the front and back sides can be taken, or the silicon is in the form of particles or fibers and further has electronic conductivity other than the silicon A silicon-containing layer that includes an auxiliary material and is disposed in the resin in a state where conduction between the front and back surfaces of the silicon and the auxiliary material can be taken;
The bipolar lithium ion battery according to claim 1, wherein the bipolar lithium ion battery comprises one or more layers including
前記集電体を構成する層が、前記ケイ素が粒子もしくは繊維状であり、さらに前記ケイ素以外の電子伝導性を有する補助材料を含み、前記ケイ素及び前記補助材料を裏表間の導通が取れる状態で樹脂の中に配置されているケイ素含有層を有し、
前記ケイ素含有層中の前記補助材料として、カーボンを含んでいることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の双極型リチウムイオン電池。
The layer constituting the current collector is in a state where the silicon is particles or fibers, and further includes an auxiliary material having electronic conductivity other than the silicon, and the silicon and the auxiliary material can be electrically connected between the front and back surfaces. Having a silicon-containing layer disposed in the resin;
The bipolar lithium ion battery according to claim 1, wherein carbon is contained as the auxiliary material in the silicon-containing layer.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の電池が、全固体電池であることを特徴とする双極型リチウムイオン電池。   A bipolar lithium ion battery, wherein the battery according to any one of claims 1 to 4 is an all-solid battery. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の電池の製造方法において、
前記集電体を構成する層の形成を、粒子もしくは繊維状の前記ケイ素と前記樹脂と、更に必要があれば前記補助材料と適当な溶剤とを加えて混練し、粒子ないし繊維状の前記ケイ素、更に必要に応じて添加した前記補助材料を前記樹脂中に分散させ、薄膜化させることにより形成する事を特徴とする双極型リチウムイオン電池の製造方法。
In the manufacturing method of the battery of any one of Claims 1-5,
Formation of the layer constituting the current collector is carried out by adding particles or fibrous silicon and the resin, and if necessary, adding the auxiliary material and an appropriate solvent and kneading the particles or fibrous silicon. Further, the bipolar material is produced by dispersing the auxiliary material added if necessary in the resin and making it into a thin film.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の電池の製造方法において、
正極、負極の少なくとも一方の電極活物質をスパッタ、蒸着、CVD、PVD、イオンプレーティングおよび溶射のいずれかの方法により、集電体層に形成する事を特徴とする双極型リチウムイオン電池の製造方法。
In the manufacturing method of the battery of any one of Claims 1-6,
Production of bipolar lithium ion battery characterized in that at least one of positive electrode and negative electrode active material is formed on current collector layer by any of sputtering, vapor deposition, CVD, PVD, ion plating and thermal spraying methods Method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104218245A (en) * 2014-04-24 2014-12-17 江苏华富储能新技术股份有限公司 Preparation method of titanium/tilox black/lead composite substrate
US10256473B2 (en) 2015-03-27 2019-04-09 Nissan Motor Co., Ltd. Positive electrode for lithium battery
CN112289969A (en) * 2020-10-19 2021-01-29 中国电子科技集团公司第十八研究所 Bipolar current collector and preparation method of bipolar solid-state lithium secondary battery

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0355709A (en) * 1989-07-21 1991-03-11 Japan Synthetic Rubber Co Ltd Conductive sheet
WO2000070696A1 (en) * 1999-05-18 2000-11-23 Japan Storage Battery Co., Ltd. Collector for storage battery, storage battery comprising the same, and method for manufacturing the storage battery
JP2000357517A (en) * 1999-06-14 2000-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electrode, battery using the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2004164897A (en) * 2002-11-11 2004-06-10 Nissan Motor Co Ltd Bipolar battery
JP2006032062A (en) * 2004-07-14 2006-02-02 Nissan Motor Co Ltd Electrode for secondary battery, and secondary battery using the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0355709A (en) * 1989-07-21 1991-03-11 Japan Synthetic Rubber Co Ltd Conductive sheet
WO2000070696A1 (en) * 1999-05-18 2000-11-23 Japan Storage Battery Co., Ltd. Collector for storage battery, storage battery comprising the same, and method for manufacturing the storage battery
JP2000357517A (en) * 1999-06-14 2000-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electrode, battery using the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2004164897A (en) * 2002-11-11 2004-06-10 Nissan Motor Co Ltd Bipolar battery
JP2006032062A (en) * 2004-07-14 2006-02-02 Nissan Motor Co Ltd Electrode for secondary battery, and secondary battery using the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104218245A (en) * 2014-04-24 2014-12-17 江苏华富储能新技术股份有限公司 Preparation method of titanium/tilox black/lead composite substrate
US10256473B2 (en) 2015-03-27 2019-04-09 Nissan Motor Co., Ltd. Positive electrode for lithium battery
CN112289969A (en) * 2020-10-19 2021-01-29 中国电子科技集团公司第十八研究所 Bipolar current collector and preparation method of bipolar solid-state lithium secondary battery

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