JP2012248294A - Battery - Google Patents

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Takatada Otomo
崇督 大友
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery offering excellent performance.SOLUTION: The battery comprises: a unit cell comprising a positive electrode layer, a negative electrode layer, and an electrolyte layer between the positive electrode layer and the negative electrode layer; and a container receiving the unit cell. The outside of the unit cell in the container is filled with a fluid capable of pressurizing the unit cell, and the unit cell is arranged so that the surface whose normal direction extends from one of the positive electrode layer and the negative electrode layer to the other layer is prevented from contacting with the container.

Description

本発明は電池に関し、特に、流体を用いて素電池を加圧する電池に関する。   The present invention relates to a battery, and more particularly to a battery that pressurizes a unit cell using a fluid.

リチウムイオン二次電池(以下において、「リチウム二次電池」ということがある。)は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能という特徴を有している。そのため、小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されており、近年、電気自動車やハイブリッド自動車用等、大型の動力用としての需要も高まっている。   A lithium ion secondary battery (hereinafter sometimes referred to as a “lithium secondary battery”) has characteristics that it has a higher energy density than other secondary batteries and can operate at a high voltage. For this reason, it is used as a secondary battery that can be easily reduced in size and weight in information equipment such as a mobile phone, and in recent years, there is an increasing demand for large motive power such as for electric vehicles and hybrid vehicles.

リチウムイオン二次電池には、正極層及び負極層と、これらの間に配置される電解質層とが備えられ、電解質層に用いられる電解質としては、例えば非水系の液体状や固体状の物質が知られている。液体状の電解質(以下において、「電解液」という。)が用いられる場合には、電解液が正極層や負極層の内部へと浸透しやすい。そのため、正極層や負極層に含有されている活物質と電解液との界面が形成されやすく、性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は可燃性であるため、安全性を確保するためのシステムを搭載する必要がある。一方、不燃性である固体状の電解質(以下において、「固体電解質」という。)を用いると、上記システムを簡素化できる。それゆえ、不燃性である固体電解質を含有する層(以下において、「固体電解質層」という。)が備えられる形態のリチウムイオン二次電池(以下において、「固体電池」という。)が提案されている。   A lithium ion secondary battery includes a positive electrode layer and a negative electrode layer, and an electrolyte layer disposed therebetween. Examples of the electrolyte used for the electrolyte layer include non-aqueous liquid and solid substances. Are known. When a liquid electrolyte (hereinafter referred to as “electrolytic solution”) is used, the electrolytic solution easily penetrates into the positive electrode layer and the negative electrode layer. Therefore, an interface between the active material contained in the positive electrode layer or the negative electrode layer and the electrolytic solution is easily formed, and the performance is easily improved. However, since the widely used electrolyte is flammable, it is necessary to mount a system for ensuring safety. On the other hand, when a solid electrolyte that is nonflammable (hereinafter referred to as “solid electrolyte”) is used, the above system can be simplified. Therefore, a lithium ion secondary battery (hereinafter referred to as “solid battery”) in a form provided with a layer containing a solid electrolyte that is nonflammable (hereinafter referred to as “solid electrolyte layer”) has been proposed. Yes.

このような電池に関する技術として、例えば特許文献1には、素電池を複数個組み合わせて組電池ケースに収容してなる組電池において、素電池ケース外で組電池ケース内の空間に、気体、液体若しくは固体粉末の少なくとも一種類、又はこれらの混合物質を充填することで組電池ケース内に生じる静水圧を用いて素電池を加圧するリチウム二次電池が開示されている。   As a technique related to such a battery, for example, Patent Document 1 discloses an assembled battery in which a plurality of unit cells are combined and accommodated in an assembled battery case. Or the lithium secondary battery which pressurizes a unit cell using the hydrostatic pressure which arises in an assembled battery case by being filled with at least 1 sort (s) of solid powder, or these mixed substances is disclosed.

特開平10−214638号公報JP-A-10-214638

特許文献1に開示されている技術によれば、組電池ケース内に生じる静水圧を用いて素電池を加圧するので、素電池を均一に加圧しやすくなり、その結果、電池の性能を向上させやすくなるとも考えられる。しかしながら、素電池を組電池ケースに接触させた状態で配置すると、組電池ケースに接触している素電池の面と組電池ケースとの間には、素電池を加圧すべき物質が存在し難い。それゆえ、特許文献1に開示されている技術において、例えば、正極層及び負極層の一方の層から他方の層へと向かう方向(以下において、「積層方向」ということがある。)を法線方向とする素電池ケースの面が、組電池ケースと接触するように、素電池を組電池ケース内に配置すると、積層方向を法線方向とする素電池ケースの面へと付与される加圧力が不十分になりやすい。積層方向を法線方向とする素電池ケースの面へと付与される加圧力が不十分になると、正極層と電解質層との界面や、電解質層と負極層との界面へと付与される圧縮力が不十分になりやすく、これらの界面へと付与される圧縮力が不十分になると、電池の性能が低下しやすい。そのため、特許文献1に開示されている技術では、電池の性能向上効果が不十分になりやすいという問題があった。   According to the technique disclosed in Patent Document 1, since the unit cell is pressurized using the hydrostatic pressure generated in the assembled battery case, the unit cell is easily pressurized uniformly, and as a result, the performance of the battery is improved. It may be easier. However, when the unit cell is arranged in contact with the assembled battery case, there is hardly any substance that should pressurize the unit cell between the surface of the unit cell in contact with the assembled battery case and the assembled battery case. . Therefore, in the technique disclosed in Patent Document 1, for example, the direction from one layer of the positive electrode layer and the negative electrode layer to the other layer (hereinafter sometimes referred to as “stacking direction”) is normal. When the unit cell is arranged in the assembled battery case so that the surface of the unit cell case is in contact with the assembled battery case, the applied pressure is applied to the surface of the unit cell case whose normal direction is the stacking direction Tends to be insufficient. When the pressure applied to the surface of the unit cell case with the stacking direction as the normal direction is insufficient, the compression is applied to the interface between the positive electrode layer and the electrolyte layer or the interface between the electrolyte layer and the negative electrode layer. If the force tends to be insufficient, and the compressive force applied to these interfaces becomes insufficient, the performance of the battery tends to deteriorate. Therefore, the technique disclosed in Patent Document 1 has a problem that the effect of improving battery performance tends to be insufficient.

そこで本発明は、性能を向上させることが可能な電池を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the battery which can improve performance.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、正極層、負極層、及び、正極層と負極層との間に配設された電解質層を有する素電池と、該素電池を収容する容器とを備え、素電池の外側且つ容器の内側に、素電池を加圧可能な流体が充填され、正極層及び負極層の一方の層から他方の層へと向かう方向を法線方向とする、素電池の面が、容器と接触しないように配置されていることを特徴とする、電池である。
In order to solve the above problems, the present invention takes the following means. That is,
The present invention includes a unit cell having a positive electrode layer, a negative electrode layer, and an electrolyte layer disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer, and a container for housing the unit cell. Is filled with a fluid capable of pressurizing the unit cell, and the surface of the unit cell does not contact the container, with the direction from one of the positive electrode layer and the negative electrode layer toward the other layer being the normal direction. The battery is characterized by being arranged as described above.

ここに、「正極層及び負極層の一方の層から他方の層へと向かう方向を法線方向とする、素電池の面が、容器と接触しないように配置されている」とは、積層方向を法線方向とする素電池の面と容器との間に、素電池を加圧すべき流体が存在できるように、素電池が容器に収容されていることをいう。したがって、「正極層及び負極層の一方の層から他方の層へと向かう方向を法線方向とする、素電池の面が、容器と接触しないように配置されている」には、法線方向が積層方向と交差する方向である素電池の面が容器と接触するように、素電池が容器に収容されている形態が含まれる。このほか、流体を通過させることが可能な部材(例えば公知の多孔質部材等)や、容器と対向する素電池の面の一部のみと接触するように配置された部材が、素電池と容器との間に介在していることにより、素電池と容器とが直接接触しないように、素電池が容器に収容されている形態も含まれる。本発明において、容器内に収容された素電池は、位置決め部材を用いて容器内における移動が制限された形態とすることも可能である。   Here, “the surface of the unit cell is arranged so that the direction from one layer of the positive electrode layer and the negative electrode layer to the other layer is the normal direction and is not in contact with the container” means the stacking direction It means that the unit cell is accommodated in the container so that a fluid to pressurize the unit cell can exist between the surface of the unit cell and the container. Therefore, “the direction of the cell from the one layer of the positive electrode layer and the negative electrode layer to the other layer is the normal direction, and the unit cell surface is arranged so as not to contact the container”. Includes a form in which the unit cell is accommodated in the container such that the surface of the unit cell in a direction intersecting the stacking direction is in contact with the container. In addition, a member capable of allowing fluid to pass (for example, a known porous member) or a member disposed so as to be in contact with only a part of the surface of the unit cell that faces the container includes a unit cell and a container. The unit cell is contained in the container so that the unit cell and the container are not in direct contact with each other. In the present invention, the unit cell accommodated in the container may have a form in which movement in the container is restricted using a positioning member.

また、上記本発明において、正極層及び負極層の一方の層から他方の層へと向かう方向と平行な、素電池の面が、容器と接触していても良い。   Moreover, in the said invention, the surface of the unit cell parallel to the direction which goes to the other layer from one layer of a positive electrode layer and a negative electrode layer may be contacting the container.

本発明の電池では、積層方向を法線方向とする素電池の面と容器とが直接接触しないように、素電池が容器内に収容されている。かかる形態とすることにより、素電池の外側且つ容器の内側に充填された流体を用いて、素電池の積層方向へ加圧力を均一に付与することが可能になる。素電池の積層方向へ加圧力を均一に付与することにより、正極層と電解質層との界面や電解質層と負極層との界面等を物質が移動する際の抵抗を低減しやすくなるので、電池の性能を向上させることが可能になる。したがって、本発明によれば、性能を向上させることが可能な、電池を提供することができる。   In the battery of the present invention, the unit cell is accommodated in the container so that the surface of the unit cell whose normal direction is the stacking direction and the container are not in direct contact. By adopting such a configuration, it is possible to uniformly apply a pressing force in the stacking direction of the unit cells using the fluid filled outside the unit cells and inside the container. By uniformly applying a pressing force in the stacking direction of the unit cell, it is easy to reduce resistance when the substance moves at the interface between the positive electrode layer and the electrolyte layer, the interface between the electrolyte layer and the negative electrode layer, etc. It becomes possible to improve the performance. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a battery capable of improving performance.

また、本発明において、積層方向と平行な素電池の面を容器と接触させることにより、積層方向を法線方向とする素電池の面と容器とが接触しないようにすることが容易になる。したがって、かかる形態とすることにより、電池の性能を向上させやすくなる。   In the present invention, the surface of the unit cell parallel to the stacking direction is brought into contact with the container, so that it is easy to prevent the unit cell surface having the stacking direction as the normal direction from contacting the container. Therefore, it becomes easy to improve the performance of a battery by setting it as this form.

本発明の電池10を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the battery 10 of this invention. 従来の電池90を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the conventional battery 90. FIG. 本発明の電池20を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the battery 20 of this invention. 本発明の電池20を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the battery 20 of this invention.

以下、図面を参照しつつ、本発明の電池が、固体電解質層を用いたリチウムイオン二次電池(固体電池)である場合について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されない。   Hereinafter, the case where the battery of the present invention is a lithium ion secondary battery (solid battery) using a solid electrolyte layer will be described with reference to the drawings. In addition, the form shown below is an illustration of this invention and this invention is not limited to the form shown below.

図1は、本発明の電池10を説明する断面図である。図1では、正極集電体、正極端子、負極集電体、及び、負極端子の記載、並びに、繰り返しとなる一部符号の記載を省略している。図1の紙面左右方向が、積層方向である。   FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a battery 10 of the present invention. In FIG. 1, the description of the positive electrode current collector, the positive electrode terminal, the negative electrode current collector, and the negative electrode terminal, and the repeated partial reference numerals are omitted. The horizontal direction in FIG. 1 is the stacking direction.

図1に示したように、電池10は、電極体1及び該電極体1を収容するフィルム2を備えた素電池3、3、…と、該素電池3、3、…を収容する容器4と、を有し、フィルム2の外側且つ容器4の内側に、素電池3、3、…を加圧すべき流体5が充填されている。電池10では、積層方向に平行な素電池3、3、…の面が、容器4と接触するように、素電池3、3、…が容器4に収容されている。   As shown in FIG. 1, the battery 10 includes a unit cell 3, 3... Having an electrode body 1 and a film 2 for housing the electrode body 1, and a container 4 for housing the unit cells 3, 3. , And the fluid 5 to be pressurized to the unit cells 3, 3,... In the battery 10, the unit cells 3, 3,... Are accommodated in the container 4 so that the surfaces of the unit cells 3, 3,.

図1に示したように、電極体1は、正極層1aと、負極層1bと、正極層1a及び負極層1bに挟持された固体電解質層1cとを有している。正極層1aは不図示の正極集電体を介して不図示の正極端子に、負極層1bは不図示の負極集電体を介して不図示の負極端子に、それぞれ接続されており、正極端子及び負極端子は、その一端が容器4の外側に位置している。   As shown in FIG. 1, the electrode body 1 has a positive electrode layer 1a, a negative electrode layer 1b, and a solid electrolyte layer 1c sandwiched between the positive electrode layer 1a and the negative electrode layer 1b. The positive electrode layer 1a is connected to a positive electrode terminal (not shown) via a positive electrode current collector (not shown), and the negative electrode layer 1b is connected to a negative electrode terminal (not shown) via a negative electrode current collector (not shown). One end of each of the negative electrode terminal and the negative electrode terminal is located outside the container 4.

図2は、従来の電池90を説明する断面図である。図2では、正極集電体、正極端子、負極集電体、及び、負極端子の記載、並びに、繰り返しとなる一部符号の記載を省略している。図2の紙面上下方向が積層方向である。図2において、電池10と同様の構成には、図1で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。   FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a conventional battery 90. In FIG. 2, the description of the positive electrode current collector, the positive electrode terminal, the negative electrode current collector, and the negative electrode terminal, and the repeated partial reference numerals are omitted. The up and down direction in FIG. 2 is the stacking direction. In FIG. 2, the same reference numerals as those used in FIG.

図2に示したように、電池90は、最下部に配置された素電池3の、積層方向を法線方向とする面が、容器4と接触するように、素電池3、3、…が容器4に収容されているほかは、電池10と同様に構成されている。電池90では、最下部に配置された素電池3の、積層方向を法線方向とする面が、容器4と接触しているので、当該素電池3の面と容器4との間には、流体5がほとんど存在できない。これに対し、最上部に配置された素電池3の、積層方向を法線方向とする上面と容器4との間には、多量の流体5を存在させることができる。そのため、素電池3、3、…では、図3の紙面上側から付与される加圧力が紙面下側から付与される加圧力よりも大きく、積層方向に均一な加圧力を付与することができない。性能を向上させるために、固体電池である素電池3、3、…は、積層方向に均一な加圧力を付与することが有効であるため、積層方向に均一な加圧力が付与されない素電池3、3、…を備えた電池90は、性能を向上させ難い。   As shown in FIG. 2, the battery 90 includes the unit cells 3, 3,... So that the surface of the unit cell 3 arranged at the bottom is in the normal direction to the container 4. The battery 10 is configured in the same manner as the battery 10 except that it is housed in the container 4. In the battery 90, the surface of the unit cell 3 arranged at the bottom of the unit 90 is in contact with the container 4 because the stacking direction is the normal direction. Therefore, between the surface of the unit cell 3 and the container 4, There is almost no fluid 5 present. On the other hand, a large amount of fluid 5 can be present between the upper surface of the unit cell 3 arranged at the uppermost portion and the container 4 between the upper surface with the stacking direction as the normal direction. Therefore, in the unit cells 3, 3,..., The pressure applied from the upper side in FIG. 3 is larger than the pressure applied from the lower side in FIG. 3, and a uniform pressure cannot be applied in the stacking direction. In order to improve the performance, the unit cells 3, 3,... That are solid cells are effective to apply a uniform pressure in the stacking direction. It is difficult to improve the performance of the battery 90 having three,.

これに対し、電池10では、積層方向に平行な素電池3、3、…の面が、容器4と接触している。素電池3、3、…をこのように配置することにより、素電池3、3、…の、積層方向を法線方向とする面を、容器4に接触させないようにすることが可能になる。かかる形態とすることにより、図1の紙面右側から素電池3、3、…へと付与される加圧力と、図1の紙面左側から素電池3、3、…へと付与される加圧力とを等しくすることが可能になるので、積層方向に均一な加圧力を付与することが可能になる。積層方向に均一な加圧力を付与することにより、電池の性能を向上させることが可能になるので、本発明によれば、性能を向上させることが可能な電池10を提供することができる。   On the other hand, in the battery 10, the surfaces of the unit cells 3, 3,... Parallel to the stacking direction are in contact with the container 4. By arranging the unit cells 3,... In this way, it is possible to prevent the surface of the unit cells 3, 3,. By adopting such a configuration, the pressure applied to the cells 3, 3,... From the right side of FIG. 1 and the pressure applied to the cells 3, 3,. Can be made equal to each other, so that a uniform pressing force can be applied in the stacking direction. Since it is possible to improve the performance of the battery by applying a uniform pressure in the stacking direction, according to the present invention, the battery 10 capable of improving the performance can be provided.

このように構成される電池10は、例えば以下の工程を経て製造することができる。電池10を製造する際には、まず、正極層1a及び負極層1bの間に固体電解質層1cを配置する過程を経て電極体1を作製する。正極層1aは、例えば、少なくとも正極活物質及び固体電解質を溶媒に分散して作製した正極用組成物を、正極集電体の表面に塗布する過程を経て作製することができ、負極層1bは、例えば、負極活物質及び固体電解質を溶媒に分散して作製した負極用組成物を、負極集電体の表面に塗布する過程を経て作製することができる。また、固体電解質層1cは、例えば、固体電解質を溶媒に分散して作製した電解質用組成物を、正極層1aの表面に塗布する過程を経て作製することができる。こうして、固体電解質層1cを作製したら、固体電解質層1cが正極層1a及び負極層1bで挟まれるように、例えば、正極層1aの表面に形成した固体電解質層1cの上に、負極集電体の表面に形成した負極層1bを積層し、積層方向の両端側から圧縮力を付与する過程を経て、電極体1を作製することができる。こうして電極体1を作製したら、負極端子に接続される負極集電体の端部、及び、正極端子に接続される正極集電体の端部の全部を収容しないようにしながら、フィルム2で電極体1を包み、フィルム2の外縁を熱溶着等の公知の方法で接合することにより、素電池3を作製する。素電池3を作製したら、続いて、端部が容器4の外側に配置された正極端子と正極集電体とが接続されるとともに、端部が容器4の外側に配置された負極端子と負極集電体とが接続され、且つ、積層方向と平行な素電池3、3、…の面が容器4と接触するようにしながら、素電池3、3、…を、容器4内に収容する。こうして、素電池3、3、…を容器4内に収容したら、容器4に接続されている不図示の流体注入路以外の隙間を塞ぐ。そして、流体注入路を介して、フィルム2の外側且つ容器4の内側へ流体5を充填し、流体注入路の入口を封止材で封止する過程を経て、電池10を製造することができる。   The battery 10 configured as described above can be manufactured through the following steps, for example. When manufacturing the battery 10, first, the electrode body 1 is manufactured through a process of disposing the solid electrolyte layer 1c between the positive electrode layer 1a and the negative electrode layer 1b. The positive electrode layer 1a can be prepared, for example, through a process in which a positive electrode composition prepared by dispersing at least a positive electrode active material and a solid electrolyte in a solvent is applied to the surface of the positive electrode current collector. For example, the negative electrode composition prepared by dispersing a negative electrode active material and a solid electrolyte in a solvent can be prepared through a process of applying to the surface of the negative electrode current collector. The solid electrolyte layer 1c can be produced, for example, through a process in which a composition for electrolyte produced by dispersing a solid electrolyte in a solvent is applied to the surface of the positive electrode layer 1a. When the solid electrolyte layer 1c is thus manufactured, for example, the negative electrode current collector is placed on the solid electrolyte layer 1c formed on the surface of the positive electrode layer 1a so that the solid electrolyte layer 1c is sandwiched between the positive electrode layer 1a and the negative electrode layer 1b. The electrode body 1 can be manufactured through the process of laminating the negative electrode layer 1b formed on the surface and applying compressive force from both ends in the laminating direction. When the electrode body 1 is manufactured in this way, the electrode is formed with the film 2 while not accommodating all of the end of the negative electrode current collector connected to the negative electrode terminal and the end of the positive electrode current collector connected to the positive electrode terminal. The unit cell 3 is produced by wrapping the body 1 and joining the outer edges of the film 2 by a known method such as heat welding. After the unit cell 3 is manufactured, the positive electrode terminal and the positive electrode current collector, which are arranged at the outer side of the container 4, are connected to the negative electrode terminal and the negative electrode, which are arranged at the outer side of the container 4. The unit cells 3, 3,... Are accommodated in the container 4 while the surfaces of the unit cells 3, 3,... Connected to the current collector and parallel to the stacking direction are in contact with the container 4. Thus, when the unit cells 3, 3,... Are accommodated in the container 4, gaps other than the fluid injection path (not shown) connected to the container 4 are closed. The battery 10 can be manufactured through a process of filling the fluid 5 outside the film 2 and inside the container 4 through the fluid injection path and sealing the inlet of the fluid injection path with a sealing material. .

電池10において、正極層1aに含有させる正極活物質としては、リチウムイオン二次電池の正極層に含有させることが可能な公知の正極活物質を適宜用いることができる。そのような正極活物質としては、コバルト酸リチウム(LiCoO)等の層状化合物を例示することができる。また、正極層1aには、リチウムイオン二次電池の正極層に含有させることが可能な公知の固体電解質を適宜含有させることができる。そのような固体電解質としては、LiPO等の酸化物系固体電解質のほか、LiPSや、LiS:P=50:50〜100:0となるようにLiS及びPを混合して作製した硫化物系固体電解質(例えば、モル比で、LiS:P=75:25となるようにLiS及びPを混合して作製した硫化物固体電解質)等を例示することができる。このほか、正極層1aには、正極活物質と固体電解質とを結着させるバインダーや導電性を向上させる導電材が含有されていても良い。正極層1aに含有させることが可能なバインダーとしては、ブチレンゴム等を例示することができ、正極層1aに含有させることが可能な導電材としては、カーボンブラック等を例示することができる。また、正極層1aの作製時には、リチウムイオン二次電池の正極層作製時に用いるスラリーを調整する際に使用可能な公知の溶媒を適宜用いることができる。そのような溶媒としては、ヘプタン等を例示することができる。 In the battery 10, as the positive electrode active material to be contained in the positive electrode layer 1a, a known positive electrode active material that can be contained in the positive electrode layer of the lithium ion secondary battery can be appropriately used. As such a positive electrode active material, a layered compound such as lithium cobaltate (LiCoO 2 ) can be exemplified. Moreover, the well-known solid electrolyte which can be contained in the positive electrode layer of a lithium ion secondary battery can be suitably contained in the positive electrode layer 1a. Such solid electrolyte, Li 3 PO 4 addition of the oxide-based solid electrolytes such as, Li 3 PS 4 and, Li 2 S: P 2 S 5 = 50: 50~100: 0 become as Li 2 A sulfide-based solid electrolyte prepared by mixing S and P 2 S 5 (for example, mixing Li 2 S and P 2 S 5 so that the molar ratio is Li 2 S: P 2 S 5 = 75: 25) Examples thereof include a sulfide solid electrolyte produced in the above manner. In addition, the positive electrode layer 1a may contain a binder that binds the positive electrode active material and the solid electrolyte and a conductive material that improves conductivity. Examples of the binder that can be contained in the positive electrode layer 1a include butylene rubber, and examples of the conductive material that can be contained in the positive electrode layer 1a include carbon black. Moreover, the known solvent which can be used when preparing the slurry used at the time of preparation of the positive electrode layer of a lithium ion secondary battery can be used suitably at the time of preparation of the positive electrode layer 1a. As such a solvent, heptane and the like can be exemplified.

また、負極層1bに含有させる負極活物質としては、リチウムイオン二次電池の負極層に含有させることが可能な公知の負極活物質を適宜用いることができる。そのような負極活物質としては、グラファイト等を例示することができる。また、負極層1bには固体電解質を含有させることができ、リチウムイオン二次電池の負極層に含有させることが可能な公知の固体電解質を適宜含有させることができる。そのような固体電解質としては、正極層1aに含有させることが可能な上記固体電解質等を例示することができる。このほか、負極層1bには、負極活物質と固体電解質とを結着させるバインダーや導電性を向上させる導電材が含有されていても良い。負極層1bに含有させることが可能なバインダーや導電材としては、正極層1aに含有させることが可能な上記バインダーや導電材等を例示することができる。また、負極層1bの作製時には、正極層1aの作製時に使用可能な上記溶媒等を適宜用いることができる。   Moreover, as a negative electrode active material contained in the negative electrode layer 1b, the well-known negative electrode active material which can be contained in the negative electrode layer of a lithium ion secondary battery can be used suitably. Examples of such a negative electrode active material include graphite. The negative electrode layer 1b can contain a solid electrolyte, and can appropriately contain a known solid electrolyte that can be contained in the negative electrode layer of the lithium ion secondary battery. Examples of such a solid electrolyte include the solid electrolyte that can be contained in the positive electrode layer 1a. In addition, the negative electrode layer 1b may contain a binder that binds the negative electrode active material and the solid electrolyte or a conductive material that improves conductivity. Examples of the binder and conductive material that can be contained in the negative electrode layer 1b include the binder and conductive material that can be contained in the positive electrode layer 1a. Moreover, the said solvent etc. which can be used at the time of preparation of the positive electrode layer 1a can be used suitably at the time of preparation of the negative electrode layer 1b.

また、固体電解質層1cに含有させる固体電解質としては、正極層1aに含有させることが可能な上記固体電解質等を例示することができる。また、固体電解質層1cの作製時には、正極層1aの作製時に使用可能な上記溶媒等を適宜用いることができる。   Examples of the solid electrolyte contained in the solid electrolyte layer 1c include the solid electrolyte that can be contained in the positive electrode layer 1a. Moreover, the said solvent etc. which can be used at the time of preparation of the positive electrode layer 1a can be used suitably at the time of preparation of the solid electrolyte layer 1c.

また、正極集電体及び負極集電体、並びに、正極端子及び負極端子は、リチウムイオン二次電池の正極集電体及び負極集電体、並びに、正極端子及び負極端子として使用可能な公知の導電性材料によって構成することができる。そのような導電性材料としては、Cu、Ni、Al、V、Au、Pt、Mg、Fe、Ti、Co、Cr、Zn、Ge、Inからなる群から選択される一又は二以上の元素を含む金属材料を例示することができる。   Moreover, the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, as well as the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are known positive electrodes and negative electrode current collectors that can be used as the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the lithium ion secondary battery. It can be made of a conductive material. Examples of such a conductive material include one or more elements selected from the group consisting of Cu, Ni, Al, V, Au, Pt, Mg, Fe, Ti, Co, Cr, Zn, Ge, and In. Examples of the metal material to be included can be given.

また、フィルム2は、リチウムイオン二次電池の使用時の環境に耐えることができ、気体や液体を透過させない性質を有し、且つ、密封することができるフィルムを、特に限定されることなく用いることができる。そのようなフィルムの構成材料としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニルやポリ塩化ビニリデン等の樹脂フィルムのほか、これらの表面にアルミニウム等の金属を蒸着させた金属蒸着フィルム等を例示することができる。   Moreover, the film 2 can withstand the environment at the time of use of a lithium ion secondary battery, has a property which does not permeate | transmit a gas and a liquid, and uses the film which can be sealed, without being specifically limited. be able to. Examples of the constituent material of such a film include resin films such as polyethylene, polyvinyl fluoride, and polyvinylidene chloride, and metal deposited films obtained by depositing a metal such as aluminum on these surfaces.

また、容器4は、電池10の作動時の環境、及び、流体5の圧力に耐え得る材料によって構成されていれば、その構成材料は特に限定されない。容器4は、例えば、アルミニウムやステンレス鋼等の金属製とすることができる。   The container 4 is not particularly limited as long as the container 4 is made of a material that can withstand the environment of the battery 10 and the pressure of the fluid 5. The container 4 can be made of metal such as aluminum or stainless steel.

また、流体5は、二酸化炭素等に代表される不燃性の気体のほか、ヘリウム、窒素、アルゴン等に代表される不活性の気体等を用いることができる。このほか、流体5としては、乾燥空気を用いることも可能である。ただし、電池の安全性を高めやすい形態にする等の観点からは、上記不燃性の気体や不活性の気体を用いることが好ましい。電池10において、素電池3を加圧する流体5の圧力は、例えば、1気圧以上200気圧以下程度とすることができる。   The fluid 5 may be an incombustible gas typified by carbon dioxide or the like, or an inert gas typified by helium, nitrogen, argon or the like. In addition, dry air can be used as the fluid 5. However, it is preferable to use the nonflammable gas or the inert gas from the viewpoint of making the battery easy to improve the safety. In the battery 10, the pressure of the fluid 5 that pressurizes the unit cell 3 can be, for example, about 1 to 200 atm.

電池10に関する上記説明では、流体5として気体を例示したが、本発明における流体5は気体に限定されない。流体5は公知の液体であっても良く、気体や液体と共に固体を用いることも可能である。   In the above description regarding the battery 10, gas is exemplified as the fluid 5, but the fluid 5 in the present invention is not limited to gas. The fluid 5 may be a known liquid, and a solid may be used together with a gas or a liquid.

また、電池10に関する上記説明では、1つの電極体1を有する素電池3を例示したが、本発明の電池に備えられる素電池は、複数の電極体を有していても良い。複数の電極体を有する素電池が備えられる形態とする場合、素電池ケースに収容された隣接する2つの電極体は、電気的に直列又は並列に接続すれば良い。   Moreover, in the said description regarding the battery 10, although the unit cell 3 which has one electrode body 1 was illustrated, the unit cell with which the battery of this invention is equipped may have a some electrode body. In the case where a unit cell having a plurality of electrode bodies is provided, two adjacent electrode bodies housed in the unit cell case may be electrically connected in series or in parallel.

本発明に関する上記説明では、巻回されていない電極体1を有する素電池3、3、…を備えた電池10を例示したが、本発明の電池は当該形態に限定されない。本発明の電池には、正極層と負極層との間に固体電解質層が配設されるように、正極層と固体電解質層と負極層とを積層した後、これを巻回する過程を経て作製した電極体、を有する素電池が備えられていても良い。   In the above description of the present invention, the battery 10 including the unit cells 3, 3,... Having the electrode body 1 that is not wound is illustrated, but the battery of the present invention is not limited to this form. In the battery of the present invention, the positive electrode layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode layer are laminated so that the solid electrolyte layer is disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer, and then wound. A unit cell having the produced electrode body may be provided.

図3A及び図3Bは、他の形態にかかる本発明の電池20を説明する断面図である。図3A及び図3Bでは、電池20を簡略化して示している。図3Aの紙面奥/手前方向、及び、図3Bの紙面上下方向が、巻回された電極体21の軸方向である。図3A及び図3Bにおいて、電池10と同様の構成には、図1で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。   3A and 3B are cross-sectional views illustrating a battery 20 according to another embodiment of the present invention. 3A and 3B, the battery 20 is shown in a simplified manner. The back / front direction of FIG. 3A and the vertical direction of FIG. 3B are the axial directions of the wound electrode body 21. 3A and 3B, components similar to those of the battery 10 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. 1, and description thereof is omitted as appropriate.

図3A及び図3Bに示したように、電池20は、巻回された電極体21及び該電極体21を収容するフィルム2を備えた素電池23と、該素電池23を収容する容器4と、を有し、フィルム2の外側且つ容器4の内側に、素電池23を加圧すべき流体5が充填されている。電池20では、図3Aの紙面に平行な方向が積層方向であり、図3Bに示したように、該積層方向と平行な素電池23の面が容器4と接触するように、素電池23が容器4に収容されている。   As shown in FIG. 3A and FIG. 3B, the battery 20 includes a wound electrode body 21 and a unit cell 23 that includes the film 2 that houses the electrode body 21, and a container 4 that houses the unit cell 23. , And the fluid 5 for pressurizing the unit cell 23 is filled outside the film 2 and inside the container 4. In the battery 20, the direction parallel to the paper surface of FIG. 3A is the stacking direction, and as shown in FIG. 3B, the unit cell 23 is placed so that the surface of the unit cell 23 parallel to the stacking direction is in contact with the container 4. Housed in a container 4.

素電池23をこのように配置することにより、流体5を用いて、積層方向へ均一な加圧力を付与することが可能になる。したがって、巻回する過程を経て作製した電極体21が備えられていても、例えば、積層方向と平行な素電池23の面が容器4と接触するように、素電池23を配置することにより、性能を向上させることが可能な電池20を提供することが可能になる。   By disposing the unit cells 23 in this way, it is possible to apply a uniform pressure in the stacking direction using the fluid 5. Therefore, even if the electrode body 21 produced through the winding process is provided, for example, by disposing the unit cell 23 so that the surface of the unit cell 23 parallel to the stacking direction is in contact with the container 4, It becomes possible to provide the battery 20 capable of improving the performance.

本発明に関する上記説明では、リチウムイオン二次電池に本発明が適用される場合を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池は、正極層と負極層との間を、リチウムイオン以外のイオンが移動する形態とすることも可能である。そのようなイオンとしては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン等を例示することができる。リチウムイオン以外のイオンが移動する形態とする場合、正極活物質、固体電解質、及び、負極活物質は、移動するイオンに応じて適宜選択すれば良い。   Although the case where this invention is applied to a lithium ion secondary battery was illustrated in the said description regarding this invention, this invention is not limited to the said form. The battery of the present invention can also be configured such that ions other than lithium ions move between the positive electrode layer and the negative electrode layer. Examples of such ions include sodium ions, potassium ions, magnesium ions, calcium ions and the like. In the case where ions other than lithium ions move, the positive electrode active material, the solid electrolyte, and the negative electrode active material may be appropriately selected according to the moving ions.

また、本発明に関する上記説明では、固体電解質層を有する固体電池に本発明が適用される場合を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池は、電解液を用いた電解質層を有する電池であっても良い。ただし、電解液を用いた電解質層を有する電池よりも、固体電池の方が、性能を高めるために、素電池を均一に加圧する必要性が高い。それゆえ、性能を高めた電池を提供しやすい形態にする等の観点からは、本発明の電池を固体電池とすることが好ましい。   Moreover, although the case where this invention is applied to the solid battery which has a solid electrolyte layer was illustrated in the said description regarding this invention, this invention is not limited to the said form. The battery of the present invention may be a battery having an electrolyte layer using an electrolytic solution. However, in order to improve the performance of the solid battery, it is more necessary to pressurize the unit cell uniformly than the battery having the electrolyte layer using the electrolytic solution. Therefore, the battery of the present invention is preferably a solid battery from the viewpoint of easily providing a battery with improved performance.

また、本発明に関する上記説明では、充放電可能な二次電池に本発明が適用される場合を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池は、いわゆる一次電池であっても良い。   Moreover, although the case where this invention is applied to the secondary battery which can be charged / discharged was illustrated in the said description regarding this invention, this invention is not limited to the said form. The battery of the present invention may be a so-called primary battery.

1、21…電極体
1a…正極層
1b…負極層
1c…固体電解質層(電解質層)
2…フィルム
3、23…素電池
4…容器
5…流体
10、20、90…電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 21 ... Electrode body 1a ... Positive electrode layer 1b ... Negative electrode layer 1c ... Solid electrolyte layer (electrolyte layer)
2 ... Film 3, 23 ... Unit cell 4 ... Container 5 ... Fluid 10, 20, 90 ... Battery

Claims (2)

正極層、負極層、及び、前記正極層と前記負極層との間に配設された電解質層を有する素電池と、該素電池を収容する容器とを備え、
前記素電池の外側且つ前記容器の内側に、前記素電池を加圧可能な流体が充填され、
前記正極層及び前記負極層の一方の層から他方の層へと向かう方向を法線方向とする、前記素電池の面が、前記容器と接触しないように配置されていることを特徴とする、電池。
A unit cell having a positive electrode layer, a negative electrode layer, and an electrolyte layer disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer, and a container for housing the unit cell,
A fluid capable of pressurizing the unit cell is filled outside the unit cell and inside the container,
The direction of the positive electrode layer and the negative electrode layer from one layer to the other is a normal direction, and the surface of the unit cell is disposed so as not to contact the container, battery.
前記正極層及び前記負極層の一方の層から他方の層へと向かう方向と平行な、前記素電池の面が、前記容器と接触していることを特徴とする、請求項1に記載の電池。 The battery according to claim 1, wherein a surface of the unit cell parallel to a direction from one layer of the positive electrode layer and the negative electrode layer to the other layer is in contact with the container. .
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