JP2015529957A - 電極組立体及びこのための基本単位体 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る電極組立体において基本単位体は、電極と分離膜が交互に配置されて形成される。このとき、電極と分離膜は同じ数だけ配置される。例えば、図1で示しているように、基本単位体110aは2つの電極111、113と2つの分離膜112、114が積層されて形成され得る。このとき、正極と負極は当然分離膜を介して互いに対向することができる。基本単位体がこのように形成されれば、基本単位体の一側末端に電極(図1と2で図面符号111の電極参照)が位置することとなり、基本単位体の他側末端に分離膜(図1と2で図面符号114の分離膜参照)が位置することとなる。
図7を参照して代表的に第1基本単位体を製造する工程に対して検討してみる。先ず、第1電極材料121、第1分離膜材料122、第2電極材料123及び第2分離膜材料124を準備する。ここで第1分離膜材料122と第2分離膜材料124は互いに同一の材料であり得る。その後、第1電極材料121をカッターC1を介して所定の大きさに切断し、第2電極材料123もカッターC2を介して所定の大きさに切断する。その後、第1電極材料121を第1分離膜材料122に積層し、第2電極材料123を第2分離膜材料124に積層する。
今まで互いに同じ大きさを有する基本単位体のみを説明した。しかし、基本単位体は互いに異なる大きさを有することもできる。互いに異なる大きさを有する基本単位体を積層すれば、単位体スタック部を多様な形状に製造することができる。ここで、基本単位体の大きさは、分離膜の大きさを基準に説明する。通常、分離膜が電極より大きいためである。
単位体スタック部は、第1補助単位体と第2補助単位体のうち少なくともいずれか一つをさらに含むことができる。先ず、第1補助単位体に対して検討してみる。本発明で基本単位体は、一側末端に電極が位置して他側末端に分離膜が位置する。したがって、基本単位体を順次積層すれば、単位体スタック部の最上側や最下側に電極(図11で図面符号116の電極参照、以下「末端電極」という)が位置するようになる。第1補助単位体は、このような末端電極にさらに積層される。
Claims (27)
- (a)互いに同一の個数の電極と分離膜が交互に配置されて一体に結合された1種の基本単位体が繰り返して配置された構造や、または(b)互いに同一の個数の電極と分離膜が交互に配置されて一体に結合された2種以上の基本単位体が定められた手順に従い配置された構造を有する単位体スタック部を含み、
前記分離膜の末端は、隣接した分離膜の末端と接合されず、
前記(a)の1種の基本単位体は、第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次積層された4層構造や、前記4層構造が繰り返して積層された構造を有し、
前記(b)の2種以上の基本単位体をそれぞれ1つずつ定められた手順に従い積層すれば、前記4層構造や前記4層構造が繰り返して配置された構造が形成されることを特徴とする電極組立体。 - 前記単位体スタック部内で前記基本単位体は、隣接した基本単位体と結合されないか、または前記基本単位体内で前記電極と前記分離膜が互いに結合された結合力とは異なる結合力で隣接した基本単位体と結合されることを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。
- 前記(a)の1種の基本単位体は、前記4層構造や前記4層構造が繰り返して配置された構造を有する第1基本単位体を含み、
前記単位体スタック部は、前記第1基本単位体が繰り返して配置された構造を有することを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。 - 前記(b)の2種以上の基本単位体は、
第1電極、第1分離膜、第2電極、第2分離膜、第1電極及び第1分離膜が順次配置されて一体に結合された第2基本単位体と、
第2電極、第2分離膜、第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次配置されて一体に結合された第3基本単位体とを含み、
前記単位体スタック部は、前記第2基本単位体と前記第3基本単位体が交互に配置された構造を有することを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。 - 前記(a)の1種の基本単位体は、複数個に設けられ、互いに異なる大きさを有する少なくとも2つのグループに分けられ、
前記単位体スタック部は、前記(a)の1種の基本単位体等が大きさによって積層され、複数段を形成した構造を有することを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。 - 前記(a)の1種の基本単位体は複数個に設けられ、互いに異なる幾何学的形状を有する少なくとも2つのグループに分けられ、
前記単位体スタック部は、前記(a)の1種の基本単位体等が幾何学的形状によって積層され、複数段を形成した構造を有することを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。 - 前記電極は、それぞれの基本単位体内で隣接した分離膜に接着されることを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。
- 前記電極は、前記隣接した分離膜に対向する面で全体的に前記隣接した分離膜に接着されることを特徴とする請求項7に記載の電極組立体。
- 前記電極と前記分離膜との間の接着は、前記電極と前記隣接した分離膜に圧力を加えることによる接着、または前記電極と前記隣接した分離膜に圧力と熱を加えることによる接着であることを特徴とする請求項7に記載の電極組立体。
- 前記基本単位体内で前記電極と前記隣接した分離膜間の接着力は、前記単位体スタック部内で前記基本単位体間の接着力より大きいことを特徴とする請求項7に記載の電極組立体。
- 前記分離膜は、多孔性の分離膜基材、及び前記分離膜基材の一面または両面に全体的にコーティングされる多孔性のコーティング層を含み、
前記コーティング層は、無機物粒子等と前記無機物粒子等を互いに連結及び固定するバインダ高分子の混合物で形成され、
前記電極は、前記コーティング層によって前記隣接した分離膜に接着されることを特徴とする請求項7に記載の電極組立体。 - 前記無機物粒子等は、充填構造(densely packed structure)を成して前記コーティング層で全体的に無機物粒子等間のインタースティシャルボリューム(interstitial volumes)を形成し、前記無機物粒子等が限定するインタースティシャルボリュームによって前記コーティング層に気孔構造が形成されることを特徴とする請求項11に記載の電極組立体。
- 前記単位体スタック部は、最上側または最下側に位置する電極である末端電極に積層される第1補助単位体をさらに含み、
前記末端電極が正極であるとき、前記第1補助単位体は前記末端電極から順次、分離膜、負極、分離膜及び正極が積層されて形成され、
前記末端電極が負極であるとき、前記第1補助単位体は前記末端電極から順次、分離膜及び正極が積層されて形成されることを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。 - 前記第1補助単位体の正極は、
集電体;及び
前記集電体の両面のうち前記基本単位体に対向する一面にのみコーティングされる活物質を備えることを特徴とする請求項13に記載の電極組立体。 - 前記単位体スタック部は、最上側または最下側に位置する分離膜である末端分離膜に積層される第2補助単位体をさらに含み、
前記基本単位体で前記末端分離膜に接した電極が正極であるとき、前記第2補助単位体は前記末端分離膜から順次、負極、分離膜及び正極が積層されて形成され、
前記基本単位体で前記末端分離膜に接した電極が負極であるとき、前記第2補助単位体は正極で形成されることを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。 - 前記第2補助単位体の正極は、
集電体;及び
前記集電体の両面のうち前記基本単位体に対向する一面にのみコーティングされる活物質を備えることを特徴とする請求項15に記載の電極組立体。 - 前記単位体スタック部は、最上側または最下側に位置する電極である末端電極に積層される第1補助単位体をさらに含み、
前記末端電極が正極であるとき、前記第1補助単位体は前記末端電極から順次、分離膜及び負極が積層されて形成され、
前記末端電極が負極であるとき、前記第1補助単位体は前記末端電極から順次、分離膜、正極、分離膜及び負極が積層されて形成されることを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。 - 前記第1補助単位体は、前記負極の外側に分離膜をさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の電極組立体。
- 前記単位体スタック部は、最上側または最下側に位置する分離膜である末端分離膜に積層される第2補助単位体をさらに含み、
前記基本単位体で前記末端分離膜に接した電極が正極であるとき、前記第2補助単位体は負極で形成され、
前記基本単位体で前記末端分離膜に接した電極が負極であるとき、前記第2補助単位体は前記末端分離膜から順次、正極、分離膜及び負極が積層されて形成されることを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。 - 前記第2補助単位体は、前記負極の外側に分離膜をさらに含むことを特徴とする請求項19に記載の電極組立体。
- 前記単位体スタック部は、最上側または最下側に位置する分離膜である末端分離膜に積層される第2補助単位体をさらに含み、
前記基本単位体で前記末端分離膜に接した電極が負極であるとき、前記第2補助単位体は前記末端分離膜から順次、第1正極、分離膜、負極、分離膜及び第2正極が積層されて形成されることを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。 - 前記第2補助単位体の第2正極は、
集電体;及び
前記集電体の両面のうち前記基本単位体に対向する一面にのみコーティングされる活物質を備えることを特徴とする請求項21に記載の電極組立体。 - 前記単位体スタック部は、最上側または最下側に位置する分離膜である末端分離膜に積層される第2補助単位体をさらに含み、
前記基本単位体で前記末端分離膜に接した電極が正極であるとき、前記第2補助単位体は前記末端分離膜から順次、第1負極、分離膜、正極、分離膜及び第2負極が積層されて形成されることを特徴とする請求項1に記載の電極組立体。 - 積層可能な基本単位体において、
第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次配置されて一体に結合された4層構造や、第1電極、第1分離膜、第2電極及び第2分離膜が順次配置された4層構造が繰り返して配置されて一体に結合された構造を有し、
前記第1分離膜の末端は、前記第2分離膜の末端と接合されないことを特徴とする積層可能な基本単位体。 - 前記電極は、隣接した分離膜に対向する面で全体的に前記隣接した分離膜に接着されることを特徴とする請求項24に記載の積層可能な基本単位体。
- 前記分離膜は、多孔性の分離膜基材、及び前記分離膜基材の一面または両面に全体的にコーティングされる多孔性のコーティング層を含み、
前記コーティング層は、無機物粒子等と前記無機物粒子等を互いに連結及び固定するバインダ高分子の混合物で形成され、
前記電極は、前記コーティング層によって前記隣接した分離膜に接着されることを特徴とする請求項25に記載の積層可能な基本単位体。 - 前記無機物粒子等は、充填構造(densely packed structure)を成して前記コーティング層で全体的に無機物粒子等間のインタースティシャルボリューム(interstitial volumes)を形成し、前記無機物粒子等が限定するインタースティシャルボリュームによって前記コーティング層に気孔構造が形成されることを特徴とする請求項26に記載の積層可能な基本単位体。
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