JP2016122597A - battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery arranged so that charge and discharge performances can be prevented from being degraded owing to the precipitation of an active material.SOLUTION: According to the present invention, the above problem is solved by providing a battery which comprises: a positive electrode-side slurry enclosed in a positive electrode chamber; a negative electrode-side slurry enclosed in a negative electrode chamber; and a separator defining the positive and negative electrode chambers. The positive electrode-side slurry contains a positive electrode active material of a nano size, and a positive electrode-side electrolytic solution; the particle diameter of the positive electrode active material, and the viscosity of the positive electrode-side slurry are adjusted so that the positive electrode active material can be kept in the state of being dispersed. The negative electrode-side slurry contains a negative electrode active material of a nano size, and a negative electrode-side electrolytic solution; the particle diameter of the negative electrode active material and the viscosity of the negative electrode-side slurry are adjusted so that the negative electrode active material can be kept in the state of being dispersed. The separator has an ion conductivity, and the positive electrode-side electrolytic solution and the negative electrode-side electrolytic solution cannot go through the separator.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、活物質の沈殿による充放電性能の低下を防止できる電池に関する。   The present invention relates to a battery that can prevent deterioration of charge / discharge performance due to precipitation of an active material.

従来から、活物質を含有するスラリーを電極として用いた電池が知られている。例えば、特許文献1においては、第1の電気化学的に活性な流体を含有する第1の電極区画と、第2の電気化学的に活性な流体を含有する第2の電極区画と、両電極区画の間に設けられたイオン交換媒体とを有する電気化学セルが開示されている。この電気化学セルは、動作中に、電気化学的に活性な流体が電極区画の外に移送されることがないように、または、電気化学的に活性な流体の約20重量%未満が電極区画の外に移送されるように構成されている。   Conventionally, a battery using a slurry containing an active material as an electrode is known. For example, in Patent Document 1, a first electrode compartment containing a first electrochemically active fluid, a second electrode compartment containing a second electrochemically active fluid, and both electrodes An electrochemical cell is disclosed having an ion exchange medium provided between the compartments. The electrochemical cell is such that, during operation, no electrochemically active fluid is transferred out of the electrode compartment, or less than about 20% by weight of the electrochemically active fluid is in the electrode compartment. It is comprised so that it may be transferred outside.

また、特許文献2には、ケースの内部を正極室と負極室とに分離するリチウムイオン伝導性固体電解質膜と、正極室に収容され、正極活物質が非水系電解液に分散された正極スラリーと、負極室に収容され、負極活物質が非水系電解液に分散された負極スラリーとを備えたスラリー利用型二次電池が開示されている。この技術は、リチウム二次電池の利点を生かしながら、電池反応のムラが生じにくく電極の構造劣化も招かないようにすることを課題とした技術である。   Patent Document 2 discloses a lithium ion conductive solid electrolyte membrane that separates the inside of a case into a positive electrode chamber and a negative electrode chamber, and a positive electrode slurry that is accommodated in the positive electrode chamber and in which the positive electrode active material is dispersed in a non-aqueous electrolyte. And a negative electrode slurry that is accommodated in a negative electrode chamber and in which a negative electrode active material is dispersed in a nonaqueous electrolytic solution. This technique is intended to make use of the advantages of the lithium secondary battery, and to make it difficult to cause unevenness of the battery reaction so as not to cause structural deterioration of the electrode.

特表2013−535801号公報Special table 2013-535801 gazette 特開2009−224141号公報JP 2009-224141 A

活物質を含有するスラリーを電極として用いた場合、正極負極間での電解液の循環や、電池内部および電池外部の間での電解液の循環がなければ、活物質が沈殿し、充放電性能を維持することが困難になる場合がある。本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、活物質の沈殿による充放電性能の低下を防止できる電池を提供することを主目的とする。   When a slurry containing an active material is used as an electrode, if there is no circulation of the electrolyte between the positive and negative electrodes or the circulation of the electrolyte between the inside and outside of the battery, the active material is precipitated and charge / discharge performance May be difficult to maintain. This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the battery which can prevent the fall of the charging / discharging performance by precipitation of an active material.

上記課題を解決するために、本発明においては、正極室に収容された正極側スラリーと、負極室に収容された負極側スラリーと、上記正極室および上記負極室を区画するセパレータとを備える電池であって、上記正極側スラリーは、ナノサイズの正極活物質および正極側電解液を含有し、かつ、上記正極活物質が分散状態を維持するように、上記正極活物質の粒径および上記正極側スラリーの粘度が調整されており、上記負極側スラリーは、ナノサイズの負極活物質および負極側電解液を含有し、かつ、上記負極活物質が分散状態を維持するように、上記負極活物質の粒径および上記負極側スラリーの粘度が調整されており、上記セパレータは、イオン伝導性を有し、かつ、上記正極側電解液および上記負極側電解液が非透過であることを特徴とする電池を提供する。   In order to solve the above problems, in the present invention, a battery comprising a positive electrode side slurry accommodated in a positive electrode chamber, a negative electrode side slurry accommodated in a negative electrode chamber, and a separator that partitions the positive electrode chamber and the negative electrode chamber. The positive electrode-side slurry contains a nano-sized positive electrode active material and a positive electrode-side electrolyte, and the positive electrode active material has a particle size and a positive electrode so that the positive electrode active material maintains a dispersed state. The negative electrode side slurry is adjusted so that the negative electrode side slurry contains a nano-sized negative electrode active material and a negative electrode side electrolyte, and the negative electrode active material is maintained in a dispersed state. The separator has a ionic conductivity, and the positive electrode side electrolyte solution and the negative electrode side electrolyte solution are non-permeable. To provide a battery to be.

本発明によれば、正極側スラリーおよび負極側スラリーが、それぞれ、活物質が分散状態を維持するように、活物質の粒径およびスラリーの粘度が調整されており、さらに、セパレータが電解液を透過させないため、活物質の沈殿による充放電性能の低下を防止した電池とすることができる。   According to the present invention, the particle size of the active material and the viscosity of the slurry are adjusted so that each of the positive electrode side slurry and the negative electrode side slurry maintains a dispersed state. Since it does not permeate, it can be set as the battery which prevented the fall of the charge / discharge performance by precipitation of an active material.

上記発明においては、下記式により算出される上記正極活物質および上記負極活物質の沈降速度Vが、それぞれ1.65×10−4cm/s以下であることが好ましい。
沈降速度V=(ρ−ρ)gr/18η
(ρは活物質の密度であり、ρは溶媒の密度であり、rは活物質の粒径であり、gは重力加速度であり、ηはスラリーの粘度である)
In the said invention, it is preferable that the sedimentation velocity V of the said positive electrode active material calculated by the following formula and the said negative electrode active material is 1.65 * 10 < -4 > cm / s or less, respectively.
Sedimentation velocity V = (ρ−ρ 0 ) gr 2 / 18η
(Ρ is the density of the active material, ρ 0 is the density of the solvent, r is the particle size of the active material, g is the acceleration of gravity, and η is the viscosity of the slurry)

上記発明においては、充放電における上記正極活物質および上記負極活物質の体積変化に応じて、上記正極室および上記負極室の容積が変化する可変構造を備えることが好ましい。   In the said invention, it is preferable to provide the variable structure in which the volume of the said positive electrode chamber and the said negative electrode chamber changes according to the volume change of the said positive electrode active material and said negative electrode active material in charging / discharging.

上記発明において、上記可変構造は、正極集電体および負極集電体の少なくとも一方が電池の厚み方向に移動可能なピストン構造であることが好ましい。   In the above invention, the variable structure is preferably a piston structure in which at least one of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector is movable in the thickness direction of the battery.

上記発明において、上記可変構造は、上記セパレータが可撓性を有する構造であることが好ましい。   In the above invention, the variable structure is preferably a structure in which the separator has flexibility.

本発明の電池は、活物質の沈殿による充放電性能の低下を防止できるという効果を奏する。   The battery of the present invention has an effect of preventing a decrease in charge / discharge performance due to precipitation of the active material.

本発明の電池の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the battery of this invention. 本発明の電池の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the battery of this invention. 図2に示す電池を分解した概略斜視図である。It is the schematic perspective view which decomposed | disassembled the battery shown in FIG. 本発明の電池の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the battery of this invention. 本発明の電池の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the battery of this invention.

以下、本発明の電池について、詳細に説明する。   Hereinafter, the battery of the present invention will be described in detail.

図1は、本発明の電池の一例を示す概略断面図である。図1における電池20は、正極室11に収容された正極側スラリー3と、負極室12に収容された負極側スラリー6と、正極室11および負極室12を区画するセパレータ7とを備える。正極側スラリー3は、ナノサイズの正極活物質1および正極側電解液2を含有し、かつ、正極活物質1が分散状態を維持するように、正極活物質1の粒径と、正極側スラリー3の粘度とが調整されている。同様に、負極側スラリー6は、ナノサイズの負極活物質4および負極側電解液5を含有し、かつ、負極活物質4が分散状態を維持するように、負極活物質4の粒径および負極側スラリー6の粘度が調整されている。また、セパレータ7は、イオン伝導性を有し、正極側電解液2および負極側電解液5を透過させない性質を有する。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the battery of the present invention. The battery 20 in FIG. 1 includes a positive electrode side slurry 3 accommodated in the positive electrode chamber 11, a negative electrode side slurry 6 accommodated in the negative electrode chamber 12, and a separator 7 that partitions the positive electrode chamber 11 and the negative electrode chamber 12. The positive electrode side slurry 3 contains the nano-sized positive electrode active material 1 and the positive electrode side electrolyte solution 2, and the particle size of the positive electrode active material 1 and the positive electrode side slurry so that the positive electrode active material 1 maintains a dispersed state. The viscosity of 3 is adjusted. Similarly, the negative electrode side slurry 6 contains the nano-sized negative electrode active material 4 and the negative electrode side electrolyte solution 5, and the negative electrode active material 4 has a particle size and a negative electrode so that the negative electrode active material 4 maintains a dispersed state. The viscosity of the side slurry 6 is adjusted. The separator 7 has ion conductivity and has a property of not allowing the positive electrode side electrolyte 2 and the negative electrode side electrolyte 5 to permeate.

本発明によれば、正極側スラリーおよび負極側スラリーが、それぞれ、活物質が分散状態を維持するように、活物質の粒径およびスラリーの粘度が調整されており、さらに、セパレータが電解液を透過させないため、活物質の沈殿による充放電性能の低下を防止した電池とすることができる。   According to the present invention, the particle size of the active material and the viscosity of the slurry are adjusted so that each of the positive electrode side slurry and the negative electrode side slurry maintains a dispersed state. Since it does not permeate, it can be set as the battery which prevented the fall of charge / discharge performance by precipitation of an active material.

上述したように、活物質を含有するスラリーを電極として用いた場合、正極負極間での電解液の循環や、電池内部および電池外部の間での電解液の循環がなければ、活物質が沈殿し、充放電性能を維持することが困難になる場合がある。これに対して、本発明におけるスラリーは、活物質が分散状態を維持するように、活物質の粒径およびスラリーの粘度が調整されているため、活物質が沈殿することなく、充放電性能を維持することができる。また、本発明におけるスラリーは、スラリーの粘度に基づいて活物質の分散状態を調整している。スラリー粘度が変化すると、活物質の分散状態も変化するため、分散状態の管理が困難となるが、本発明におけるセパレータは電解液を透過させない性質を有するため、スラリー粘度が変化せず、活物質の分散状態が維持される。そのため、分散状態の管理がしやすいという利点がある。このように、本発明においては、活物質が分散状態を維持するように粘度が調整されたスラリーと、電解液を透過させないセパレータという一体不可分の構成を採用することで、活物質の沈殿による充放電性能の低下を防止することができる。   As described above, when a slurry containing an active material is used as an electrode, the active material is precipitated if there is no circulation of the electrolyte between the positive electrode and the negative electrode or circulation of the electrolyte between the inside and outside of the battery. However, it may be difficult to maintain charge / discharge performance. On the other hand, the slurry in the present invention is adjusted in the particle size of the active material and the viscosity of the slurry so that the active material maintains a dispersed state. Can be maintained. Moreover, the slurry in the present invention adjusts the dispersion state of the active material based on the viscosity of the slurry. When the slurry viscosity changes, the dispersion state of the active material also changes, making it difficult to manage the dispersion state. However, since the separator in the present invention does not allow electrolyte to permeate, the slurry viscosity does not change and the active material does not change. Is maintained in a distributed state. Therefore, there is an advantage that the distributed state can be easily managed. As described above, in the present invention, by adopting an integral indivisible configuration of a slurry whose viscosity is adjusted so that the active material is maintained in a dispersed state and a separator that does not allow electrolyte to permeate, charging by precipitation of the active material is performed. A decrease in discharge performance can be prevented.

また、本発明におけるスラリーは、活物質が分散状態を維持するように、活物質の粒径およびスラリーの粘度が調整されているため、正極負極間での電解液の循環や、電池内部および電池外部の間での電解液の循環が基本的に不要となる。そのため、電池の小型化を図りやすいという利点がある。また、活物質を電極内で固定化した従来の電池では、充放電時に活物質が膨張収縮すると、電極に割れが生じ、イオン伝導パスおよび電子伝導パスが断絶する場合がある。特に、膨張収縮しやすい活物質では、伝導パスの断絶は顕著に発生する。これに対して、活物質が電極内で固定化されていない電池(活物質が電極内で流動する電池)では、電極の割れによる伝導パスの断絶が生じないという利点がある。
以下、本発明の電池について、構成ごとに説明する。
In addition, since the slurry in the present invention has the particle size of the active material and the viscosity of the slurry adjusted so that the active material maintains a dispersed state, the electrolyte solution is circulated between the positive electrode and the negative electrode, the inside of the battery, and the battery The circulation of the electrolyte between the outside is basically unnecessary. Therefore, there is an advantage that the battery can be easily downsized. Further, in the conventional battery in which the active material is fixed in the electrode, when the active material expands and contracts during charging and discharging, the electrode may crack, and the ion conduction path and the electron conduction path may be interrupted. In particular, in an active material that easily expands and contracts, the conduction path is significantly interrupted. On the other hand, a battery in which the active material is not fixed in the electrode (a battery in which the active material flows in the electrode) has an advantage that the conduction path is not interrupted due to the crack of the electrode.
Hereinafter, the battery of this invention is demonstrated for every structure.

1.正極側スラリー
本発明における正極側スラリーは、正極活物質が分散状態を維持するように、正極活物質の粒径および正極側スラリーの粘度が調整されている。「正極活物質が分散状態を維持する」とは、電池を1週間静置した場合に、静置前後で、正極活物質の沈殿による充放電性能の低下が確認されない程度に正極活物質が分散されている状態をいう。
1. Positive electrode side slurry In the positive electrode side slurry in the present invention, the particle size of the positive electrode active material and the viscosity of the positive electrode side slurry are adjusted so that the positive electrode active material maintains a dispersed state. “The positive electrode active material maintains a dispersed state” means that when the battery is left to stand for one week, the positive electrode active material is dispersed to such an extent that a decrease in charge / discharge performance due to precipitation of the positive electrode active material is not observed before and after standing. The state that has been done.

「正極活物質が分散状態を維持する」ことは、例えば、正極側スラリーにおける正極活物質の沈降速度Vによって規定することができる。なお、下記式は、終末沈降速度式に該当する。
沈降速度V=(ρ−ρ)gr/18η
(ρは活物質の密度であり、ρは溶媒の密度であり、rは活物質の粒径であり、gは重力加速度であり、ηはスラリーの粘度である)
“Maintaining a dispersed state of the positive electrode active material” can be defined by, for example, the sedimentation rate V of the positive electrode active material in the positive electrode side slurry. The following formula corresponds to the terminal sedimentation rate formula.
Sedimentation velocity V = (ρ−ρ 0 ) gr 2 / 18η
(Ρ is the density of the active material, ρ 0 is the density of the solvent, r is the particle size of the active material, g is the acceleration of gravity, and η is the viscosity of the slurry)

正極活物質の沈降速度Vは、例えば1.65×10−4cm/s以下であることが好ましい。1.65×10−4cm/sは、1週間(6.048×10秒)で100cmの沈降に相当する。このように沈降速度が極めて小さければ、通常の充放電で生じる熱による熱拡散により、正極活物質の沈殿を防止できる。また、実用面においても、例えば車の振動等によっても、正極活物質の分散状態は維持される。なお、本発明においては、スラリーの粘度を調整する粘度調整材を用いても良い。 The sedimentation rate V of the positive electrode active material is preferably 1.65 × 10 −4 cm / s or less, for example. 1.65 × 10 −4 cm / s corresponds to a sedimentation of 100 cm in one week (6.048 × 10 5 seconds). Thus, if the sedimentation rate is extremely small, precipitation of the positive electrode active material can be prevented by thermal diffusion due to heat generated by normal charge / discharge. Also, in terms of practical use, for example, the dispersion state of the positive electrode active material is maintained by car vibration or the like. In the present invention, a viscosity adjusting material that adjusts the viscosity of the slurry may be used.

正極側スラリーは、ナノサイズの正極活物質を含有する。「ナノサイズ」とは、正極活物質の平均粒径(D50)が1μm以下であることをいう。正極活物質の平均粒径(D50)は、例えば500nm以下であることがより好ましい。 The positive electrode side slurry contains a nano-sized positive electrode active material. “Nanosize” means that the average particle diameter (D 50 ) of the positive electrode active material is 1 μm or less. The average particle diameter (D 50 ) of the positive electrode active material is more preferably 500 nm or less, for example.

正極活物質の種類は、特に限定されるものではないが、例えば、酸化物活物質を挙げることができる。リチウム電池に用いられる酸化物活物質としては、例えば、LiCoO、LiMnO、LiNiO、LiVO、LiNi1/3Co1/3Mn1/3等の岩塩層状型活物質、LiMn、Li(Ni0.5Mn1.5)O等のスピネル型活物質、LiFePO、LiMnPO、LiNiPO、LiCuPO等のオリビン型活物質等を挙げることができる。 Although the kind of positive electrode active material is not specifically limited, For example, an oxide active material can be mentioned. Examples of the oxide active material used in the lithium battery include rock salt layer type active materials such as LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiNiO 2 , LiVO 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , and LiMn 2. Examples include spinel active materials such as O 4 and Li (Ni 0.5 Mn 1.5 ) O 4 , and olivine active materials such as LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiNiPO 4 , and LiCuPO 4 .

正極側スラリーは、正極側電解液を含有する。正極側電解液は、イオン伝導性を有する液体であれば、特に限定されるものではない。正極側電解液は、例えば、支持塩および溶媒を含有する。支持塩としては、例えば、金属塩を挙げることができる。リチウム電池に用いられる支持塩としては、例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF等の無機リチウム塩、およびLiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiC(CFSO等の有機リチウム塩等を挙げることができる。 The positive electrode side slurry contains a positive electrode side electrolyte. The positive electrode side electrolyte solution is not particularly limited as long as it is a liquid having ion conductivity. The positive electrode side electrolyte contains, for example, a supporting salt and a solvent. Examples of the supporting salt include metal salts. Examples of the supporting salt used in the lithium battery include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 And organic lithium salts such as SO 2 ) 2 and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 .

正極側電解液の溶媒は、水であっても良く、非水溶媒であっても良い。非水溶媒は、非プロトン性溶媒であることが好ましく、具体的には、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ブチレンカーボネート(BC)、γ−ブチロラクトン、スルホラン、アセトニトリル、1,2−ジメトキシメタン、1,3−ジメトキシプロパン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランおよびこれらの任意の混合物等を挙げることができる。なお、正極側電解液の溶媒として、イオン液体を用いても良い。正極側電解液における支持塩の濃度は、例えば0.5mol/L〜3mol/Lの範囲内である。   The solvent of the positive electrode side electrolyte may be water or a non-aqueous solvent. The non-aqueous solvent is preferably an aprotic solvent. Specifically, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC) , Butylene carbonate (BC), γ-butyrolactone, sulfolane, acetonitrile, 1,2-dimethoxymethane, 1,3-dimethoxypropane, diethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and any mixture thereof. . In addition, you may use an ionic liquid as a solvent of a positive electrode side electrolyte solution. The concentration of the supporting salt in the positive electrode side electrolyte is, for example, in the range of 0.5 mol / L to 3 mol / L.

正極側スラリーは、少なくとも正極活物質および正極側電解液を含有するが、さらに導電化材を含有していても良い。導電化材としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、VGCF、グラファイト等の炭素材料を挙げることができる。   The positive electrode side slurry contains at least a positive electrode active material and a positive electrode side electrolytic solution, but may further contain a conductive material. Examples of the conductive material include carbon materials such as acetylene black, ketjen black, VGCF, and graphite.

正極側スラリーの固形分濃度は、特に限定されるものではないが、例えば10重量%〜90重量%の範囲内であり、20重量%〜80重量%の範囲内であることが好ましい。   The solid content concentration of the positive electrode side slurry is not particularly limited, but is, for example, in the range of 10 wt% to 90 wt%, and preferably in the range of 20 wt% to 80 wt%.

2.負極側スラリー
本発明における負極側スラリーは、ナノサイズの負極活物質を含有する。負極活物質の種類は、特に限定されるものではないが、例えば金属活物質およびカーボン活物質を挙げることができる。金属活物質としては、例えばIn、Al、SiおよびSn等を挙げることができる。一方、カーボン活物質としては、例えばメソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、高配向性グラファイト(HOPG)、ハードカーボン、ソフトカーボン等を挙げることができる。なお、負極活物質の平均粒径、負極側電解液の種類等のその他の事項は、上述した正極側スラリーと同様であるので、ここでの記載は省略する。
2. Negative electrode side slurry The negative electrode side slurry in this invention contains a nanosized negative electrode active material. Although the kind of negative electrode active material is not specifically limited, For example, a metal active material and a carbon active material can be mentioned. Examples of the metal active material include In, Al, Si, and Sn. On the other hand, examples of the carbon active material include mesocarbon microbeads (MCMB), highly oriented graphite (HOPG), hard carbon, and soft carbon. In addition, since other matters, such as the average particle diameter of a negative electrode active material and the kind of negative electrode side electrolyte solution, are the same as that of the positive electrode side slurry mentioned above, description here is abbreviate | omitted.

また、正極側スラリーにおける正極側電解液と負極側スラリーにおける負極側電解液とは、同じであっても良く、異なっていても良い。後者の場合、支持塩の種類が異なること、支持塩の濃度が異なること、溶媒の種類が異なることの少なくとも一つを満たすことが好ましい。   Moreover, the positive electrode side electrolyte solution in the positive electrode side slurry and the negative electrode side electrolyte solution in the negative electrode side slurry may be the same or different. In the latter case, it is preferable to satisfy at least one of different types of the supporting salt, different concentrations of the supporting salt, and different types of solvent.

3.セパレータ
本発明におけるセパレータは、イオン伝導性を有し、かつ、正極側電解液および負極側電解液が非透過である。上述したように、正極側スラリーおよび負極側スラリーは、活物質が分散状態を維持するように、活物質の粒径およびスラリーの粘度が調整されているが、正極側電解液または負極側電解液がセパレータを透過すると、スラリーの粘度が変わってしまい、分散状態を維持することが困難となる。そのため、スラリーの粘度を維持するために、セパレータには、正極側電解液および負極側電解液を透過させない性質が必要とされる。なお、セパレータは正極室および負極室を区画する部材であるため、当然、正極活物質および負極活物質も透過させない性質を有する。
3. Separator The separator in the present invention has ionic conductivity, and the positive electrode side electrolyte solution and the negative electrode side electrolyte solution are impermeable. As described above, in the positive electrode side slurry and the negative electrode side slurry, the particle size of the active material and the viscosity of the slurry are adjusted so that the active material maintains a dispersed state. When passing through the separator, the viscosity of the slurry changes, making it difficult to maintain the dispersed state. Therefore, in order to maintain the viscosity of the slurry, the separator is required to have a property of not allowing the positive electrode side electrolyte solution and the negative electrode side electrolyte solution to permeate. In addition, since a separator is a member which divides a positive electrode chamber and a negative electrode chamber, naturally, it has a property which does not permeate | transmit a positive electrode active material and a negative electrode active material.

セパレータの種類は特に限定されるものではないが、通常、固体電解質材料を含有する。セパレータの一例としては、無機固体電解質材料から構成されるセパレータを挙げることができる。無機固体電解質材料としては、例えば、酸化物固体電解質材料、硫化物固体電解質材料等を挙げることができる。Liイオン伝導性を有する酸化物固体電解質材料としては、例えば、Li−La−Ti−O系材料(例えば、Li0.5La0.5TiO)、Li−Zn−Ge−O系材料(例えば、Li14Zn(GeO))、Li−Si−O系材料(例えば、LiSiO)、Li−Ge−O系材料(例えば、LiGeO)、Li1+xAlGe2−x(PO(0≦x≦2)、Li1+xAlTi2−x(PO(0≦x≦2)、Li−La−Zr−O系材料(例えば、LiLaZr12)、Li−P−O−N系材料(例えば、Li2.9PO3.30.46)等を挙げることができる。 Although the kind of separator is not specifically limited, Usually, a solid electrolyte material is contained. As an example of the separator, a separator composed of an inorganic solid electrolyte material can be given. Examples of the inorganic solid electrolyte material include an oxide solid electrolyte material and a sulfide solid electrolyte material. Examples of the oxide solid electrolyte material having Li ion conductivity include Li-La-Ti-O-based materials (for example, Li 0.5 La 0.5 TiO 3 ), Li-Zn-Ge-O-based materials ( For example, Li 14 Zn (GeO 4 ) 4 ), Li—Si—O based material (for example, Li 4 SiO 4 ), Li—Ge—O based material (for example, Li 4 GeO 4 ), Li 1 + x Al x Ge 2 -x (PO 4) 3 (0 ≦ x ≦ 2), Li 1 + x Al x Ti 2-x (PO 4) 3 (0 ≦ x ≦ 2), Li-La-Zr-O -based material (e.g., Li 7 La 3 Zr 2 O 12 ), Li—P—O—N-based materials (for example, Li 2.9 PO 3.3 N 0.46 ) and the like can be given.

Liイオン伝導性を有する硫化物固体電解質材料としては、例えば、LiS−P、LiS−P−LiI、LiS−P−LiO、LiS−P−LiO−LiI、LiS−SiS、LiS−SiS−LiI、LiS−SiS−B−LiI、LiS−SiS−P−LiI、LiS−B、LiS−P−Z(ただし、m、nは正の数。Zは、Ge、Zn、Gaのいずれか。)、LiS−GeS、LiS−SiS−LiPO、LiS−SiS−LiMO(ただし、x、yは正の数。Mは、P、Si、Ge、Al、Bのいずれか。)等を挙げることができる。なお、上記「LiS−P」の記載は、LiSおよびPを含む原料組成物を用いてなる硫化物固体電解質を意味し、他の記載についても同様である。また、上記硫化物固体電解質材料は、Li−P−S系材料(Li−P−Ge−S系材料を含む)、Li−Ge−S系材料、Li−Si−S系材料であることが好ましい。 Examples of the sulfide solid electrolyte material having Li ion conductivity include Li 2 S—P 2 S 5 , Li 2 S—P 2 S 5 —LiI, Li 2 S—P 2 S 5 —Li 2 O, Li 2 S-P 2 S 5 -Li 2 O-LiI, Li 2 S-SiS 2, Li 2 S-SiS 2 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -B 2 S 3 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 -LiI, Li 2 S-B 2 S 3, Li 2 S-P 2 S 5 -Z m S n ( however, m, n is the number of positive .Z is, Ge, Zn, and Ga either.), Li 2 S-GeS 2, Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4, Li 2 S-SiS 2 -Li x MO y ( provided that, x, y is a positive number .M is, P , Si, Ge, Al, or B). The description of “Li 2 S—P 2 S 5 ” means a sulfide solid electrolyte using a raw material composition containing Li 2 S and P 2 S 5, and the same applies to other descriptions. . The sulfide solid electrolyte material may be a Li—PS—S material (including a Li—P—Ge—S material), a Li—Ge—S material, or a Li—Si—S material. preferable.

また、無機固体電解質材料は、非晶質材料であっても良く、結晶質材料であっても良い。非晶質材料としては、例えば、酸化物ガラス等のガラスを挙げることができ、結晶質材料としては、例えば、結晶化酸化物ガラス等の結晶化ガラス(ガラスセラミックス)、焼結体等を挙げることができる。   The inorganic solid electrolyte material may be an amorphous material or a crystalline material. Examples of the amorphous material include glass such as oxide glass, and examples of the crystalline material include crystallized glass (glass ceramics) such as crystallized oxide glass, and a sintered body. be able to.

上記セパレータは、無機固体電解質材料のみから構成されていても良く、さらにポリマーを含有していても良い。無機固体電解質材料と供に用いられるポリマーとしては、フッ素系ポリマー、ゴム等を挙げることができる。フッ素系ポリマーとしては、例えばPVDFを挙げることができる。ゴムとしては、例えば、SBR等のジエン系ゴムを挙げることができる。   The separator may be composed only of an inorganic solid electrolyte material, and may further contain a polymer. Examples of the polymer used together with the inorganic solid electrolyte material include a fluorine-based polymer and rubber. An example of the fluorine-based polymer is PVDF. Examples of the rubber include diene rubbers such as SBR.

また、セパレータの他の例としては、ポリマー固体電解質材料から構成されるセパレータを挙げることができる。ポリマー固体電解質材料は、電解液にポリマーを添加したゲル電解質材料であっても良く、ポリマー自身がイオン伝導性を有する真性ポリマー電解質材料であっても良い。電解液をゲル化するポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリアクリルニトリル(PAN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等を挙げることができる。   Moreover, the separator comprised from a polymer solid electrolyte material can be mentioned as another example of a separator. The polymer solid electrolyte material may be a gel electrolyte material obtained by adding a polymer to an electrolytic solution, or may be an intrinsic polymer electrolyte material in which the polymer itself has ion conductivity. Examples of the polymer that gels the electrolyte include polyethylene oxide (PEO), polyacrylonitrile (PAN), and polymethyl methacrylate (PMMA).

また、本発明におけるセパレータは、正極側電解液および負極側電解液を透過させない緻密性を有することが好ましい。特に、セパレータは厚さ方向に貫通孔を有しないことが好ましい。セパレータの充填率は、例えば95%以上であり、99%以上であることがより好ましい。また、本発明におけるセパレータは、正極側電解液および負極側電解液を透過させない厚さを有することが好ましい。セパレータの厚さは、例えば1μm以上であり、10μm以上であることが好ましい。一方、セパレータの厚さは、例えば1000μm以下であり、500μm以下であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the separator in this invention has the compactness which does not permeate | transmit a positive electrode side electrolyte solution and a negative electrode side electrolyte solution. In particular, the separator preferably does not have a through hole in the thickness direction. The filling factor of the separator is, for example, 95% or more, and more preferably 99% or more. Moreover, it is preferable that the separator in this invention has the thickness which does not permeate | transmit a positive electrode side electrolyte solution and a negative electrode side electrolyte solution. The thickness of the separator is, for example, 1 μm or more, and preferably 10 μm or more. On the other hand, the thickness of a separator is 1000 micrometers or less, for example, and it is preferable that it is 500 micrometers or less.

4.その他の構成
本発明の電池は、通常、正極側スラリーから集電を行う正極集電体、および、負極側スラリーから集電を行う負極集電体を有する。正極集電体の材料としては、例えばSUS、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタンおよびカーボン等を挙げることができる。一方、負極集電体の材料としては、例えばSUS、銅、ニッケルおよびカーボン等を挙げることができる。本発明においては、正極室の内部に(例えば正極室の内壁に接するように)正極集電体を設けても良く、正極室の構成部材として、電池ケースとともに正極集電体を用いても良く、電池ケースに必要な絶縁処理を行い、電池ケースの一部を正極集電体として用いても良い。これらの点は、負極集電体に関しても同様である。なお、本発明に用いられる電池ケースの材料は、一般的な材料であれば良く、例えばSUS等を挙げることができる。
4). Other Configurations The battery of the present invention usually has a positive electrode current collector that collects current from the positive electrode side slurry and a negative electrode current collector that collects current from the negative electrode side slurry. Examples of the material for the positive electrode current collector include SUS, aluminum, nickel, iron, titanium, and carbon. On the other hand, examples of the material for the negative electrode current collector include SUS, copper, nickel, and carbon. In the present invention, a positive electrode current collector may be provided inside the positive electrode chamber (for example, in contact with the inner wall of the positive electrode chamber), and the positive electrode current collector may be used together with the battery case as a component of the positive electrode chamber. Alternatively, a necessary insulation treatment may be performed on the battery case, and a part of the battery case may be used as the positive electrode current collector. The same applies to the negative electrode current collector. In addition, the material of the battery case used for this invention should just be a general material, for example, SUS etc. can be mentioned.

5.電池
本発明の電池は、正極室と、負極室と、正極室および負極室を区画するセパレータとを備える。中でも、本発明の電池は、充放電における正極活物質および負極活物質の体積変化に応じて、正極室および負極室の容積が変化する可変構造を備えることが好ましい。上述したように、本発明におけるセパレータは、正極側電解液および負極側電解液を透過させない性質を有する。そのため、充放電における正極活物質および負極活物質の体積変化(膨張収縮)によって、正極室および負極室に大きな応力が生じるという特有の課題がある。そのため、その応力を緩和するために、正極室および負極室の容積が変化する可変構造を設けることが好ましい。
5). Battery The battery of the present invention includes a positive electrode chamber, a negative electrode chamber, and a separator that partitions the positive electrode chamber and the negative electrode chamber. Especially, it is preferable that the battery of this invention is equipped with the variable structure from which the volume of a positive electrode chamber and a negative electrode chamber changes according to the volume change of the positive electrode active material and negative electrode active material in charging / discharging. As described above, the separator in the present invention has the property of not allowing the positive electrode side electrolyte and the negative electrode side electrolyte to permeate. Therefore, there is a specific problem that a large stress is generated in the positive electrode chamber and the negative electrode chamber due to the volume change (expansion and contraction) of the positive electrode active material and the negative electrode active material in charge and discharge. Therefore, in order to relieve the stress, it is preferable to provide a variable structure in which the volumes of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber change.

また、可変構造を設けない場合、正極活物質および負極活物質の膨張収縮の影響を緩和するために、電池内部に空隙(スラリーで満たされていない領域)を設けることは可能であるが、その場合、電池のエネルギー密度が低下するという問題がある。これに対して、可変構造を設けることで、電池内部に空隙を設ける必要がなくなり、電池のエネルギー密度の向上を図ることができる。   In the case where no variable structure is provided, it is possible to provide voids (regions not filled with slurry) inside the battery in order to reduce the influence of expansion and contraction of the positive electrode active material and the negative electrode active material. In this case, there is a problem that the energy density of the battery is lowered. On the other hand, by providing the variable structure, it is not necessary to provide a gap inside the battery, and the energy density of the battery can be improved.

可変構造の一例としては、正極集電体および負極集電体の少なくとも一方が電池の厚み方向に移動可能なピストン構造を挙げることができる。ここで、図2(a)においては、正極室11が、電池ケースである絶縁部材33と、セパレータ7と、正極集電体31とから構成されており、負極室12が、電池ケースである絶縁部材33と、セパレータ7と、負極集電体32とから構成されている。図2(a)に示す電池に充電を行うと、正極活物質1に含まれる金属イオンが、セパレータ7を介して負極活物質4に移動する。   An example of the variable structure is a piston structure in which at least one of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector can move in the thickness direction of the battery. Here, in FIG. 2A, the positive electrode chamber 11 is composed of an insulating member 33, which is a battery case, a separator 7, and a positive electrode current collector 31, and the negative electrode chamber 12 is a battery case. The insulating member 33, the separator 7, and the negative electrode current collector 32 are configured. When the battery shown in FIG. 2A is charged, the metal ions contained in the positive electrode active material 1 move to the negative electrode active material 4 through the separator 7.

その結果、図2(b)に示すように、正極活物質1は収縮し、負極活物質1は膨張する。図2(b)においては、正極集電体31および負極集電体32が電池の厚み方向Dに移動可能なピストン構造であるため、正極室11の容積が小さくなり、負極室12の容積が大きくなる。なお、図2(b)に示す電池に放電を行うと、図2(a)に示す状態に戻る。図3は、図2に示す電池を分解した概略斜視図である。図3においては、正極側の絶縁部材33aおよび負極側の絶縁部材33bで、セパレータ7を挟むことで、セパレータ7を固定化する。さらに、絶縁部材33aの中空部分に適合するように正極集電体31が配置され、絶縁部材33bの中空部分に適合するように負極集電体32が配置される。 As a result, as shown in FIG. 2B, the positive electrode active material 1 contracts and the negative electrode active material 1 expands. In FIG. 2B, since the positive electrode current collector 31 and the negative electrode current collector 32 have a piston structure that can move in the battery thickness direction DT , the volume of the positive electrode chamber 11 is reduced, and the volume of the negative electrode chamber 12 is reduced. Becomes larger. Note that when the battery shown in FIG. 2B is discharged, the state shown in FIG. FIG. 3 is an exploded perspective view of the battery shown in FIG. In FIG. 3, the separator 7 is fixed by sandwiching the separator 7 between the insulating member 33a on the positive electrode side and the insulating member 33b on the negative electrode side. Furthermore, the positive electrode current collector 31 is disposed so as to fit in the hollow portion of the insulating member 33a, and the negative electrode current collector 32 is disposed so as to fit in the hollow portion of the insulating member 33b.

可変構造の他の例としては、セパレータが可撓性を有する構造を挙げることができる。ここで、図4(a)においては、正極室11が、電池ケースである正極集電体31および絶縁部材33と、セパレータ7とから構成されており、負極室12が、電池ケースである負極集電体32および絶縁部材33と、セパレータ7とから構成されている。言い換えると、正極側の電池ケースと、負極側の電池ケースとを絶縁部材33を介して積層することで、正極側の電池ケースおよび負極側の電池ケースを、それぞれ正極集電体31および負極集電体32として用いている。さらに、セパレータ7は可撓性を有している。図4(a)に示す電池に充電を行うと、正極活物質1に含まれる金属イオンが、セパレータ7を介して負極活物質4に移動する。   Another example of the variable structure is a structure in which the separator has flexibility. Here, in FIG. 4A, the positive electrode chamber 11 includes a positive electrode current collector 31 and an insulating member 33 that are battery cases, and a separator 7, and the negative electrode chamber 12 is a negative electrode that is a battery case. The current collector 32 and the insulating member 33 and the separator 7 are included. In other words, the battery case on the positive electrode side and the battery case on the negative electrode side are stacked via the insulating member 33, so that the battery case on the positive electrode side and the battery case on the negative electrode side are respectively connected to the positive electrode current collector 31 and the negative electrode current collector. It is used as the electric body 32. Furthermore, the separator 7 has flexibility. When the battery shown in FIG. 4A is charged, metal ions contained in the positive electrode active material 1 move to the negative electrode active material 4 through the separator 7.

その結果、図4(b)に示すように、正極活物質1は収縮し、負極活物質4は膨張する。図4(b)においては、セパレータ7が可撓性を有するため、セパレータ7が正極側に撓み、正極室11の容積が小さくなり、負極室12の容積が大きくなる。なお、図4(b)に示す電池に放電を行うと、図4(a)に示す状態に戻る。可撓性を有するセパレータとしては、ポリマーを含有するセパレータを挙げることができる。具体的には、ポリマー固体電解質材料から構成されるセパレータ、無機固体電解質材料およびポリマーから構成されるセパレータ等を挙げることができる。セパレータのヤング率は、特に限定されるものではないが、例えば0.001GPa〜10GPaの範囲内であり、0.01GPa〜5GPaの範囲内であることが好ましい。   As a result, as shown in FIG. 4B, the positive electrode active material 1 contracts and the negative electrode active material 4 expands. In FIG. 4B, since the separator 7 has flexibility, the separator 7 bends to the positive electrode side, the volume of the positive electrode chamber 11 decreases, and the volume of the negative electrode chamber 12 increases. Note that when the battery shown in FIG. 4B is discharged, the state shown in FIG. An example of the flexible separator is a separator containing a polymer. Specific examples include a separator composed of a polymer solid electrolyte material, a separator composed of an inorganic solid electrolyte material and a polymer, and the like. Although the Young's modulus of a separator is not specifically limited, For example, it exists in the range of 0.001GPa-10GPa, and it is preferable to exist in the range of 0.01GPa-5GPa.

また、図5(a)においては、正極室11が、電池ケースである正極集電体31と、セパレータ7とから構成されており、負極室12が、正極集電体31の一部の内壁を絶縁処理した絶縁部材33と、セパレータ7と、負極集電体32とから構成されている。さらに、セパレータ7は可撓性を有している。図5(a)に示す電池に充電を行うと、正極活物質1に含まれる金属イオンが、セパレータ7を介して負極活物質4に移動する。   In FIG. 5A, the positive electrode chamber 11 includes a positive electrode current collector 31 that is a battery case and a separator 7, and the negative electrode chamber 12 is a partial inner wall of the positive electrode current collector 31. It is comprised from the insulation member 33 which insulated-processed, the separator 7, and the negative electrode electrical power collector 32. FIG. Furthermore, the separator 7 has flexibility. When the battery shown in FIG. 5A is charged, the metal ions contained in the positive electrode active material 1 move to the negative electrode active material 4 through the separator 7.

その結果、図5(b)に示すように、正極活物質1は収縮し、負極活物質4は膨張する。図5(b)においては、負極集電体32が電池の厚み方向Dに移動可能なピストン構造であり、さらに、セパレータ7が可撓性を有するため、セパレータ7が正極側に撓む。そのため、正極室11の容積が小さくなり、負極室12の容積が大きくなる。なお、図5(b)に示す電池に放電を行うと、図5(a)に示す状態に戻る。また、図5は、負極集電体32がピストン構造であり、正極集電体31がピストン構造ではない態様であるが、正極集電体31がピストン構造であり、負極集電体32がピストン構造ではない態様であっても良く、正極集電体31および負極集電体32の両方がピストン構造である態様であっても良い。なお、図示しないが、可変構造の他の例としては、電池ケースが可撓性を有する構造等を挙げることもできる。 As a result, as shown in FIG. 5B, the positive electrode active material 1 contracts and the negative electrode active material 4 expands. In FIG. 5B, the negative electrode current collector 32 has a piston structure that can move in the battery thickness direction DT . Further, since the separator 7 has flexibility, the separator 7 bends to the positive electrode side. Therefore, the volume of the positive electrode chamber 11 is reduced, and the volume of the negative electrode chamber 12 is increased. Note that when the battery shown in FIG. 5B is discharged, the state shown in FIG. FIG. 5 shows a mode in which the negative electrode current collector 32 has a piston structure and the positive electrode current collector 31 does not have a piston structure, but the positive electrode current collector 31 has a piston structure and the negative electrode current collector 32 has a piston structure. It may be an aspect that is not a structure, and may be an aspect in which both the positive electrode current collector 31 and the negative electrode current collector 32 have a piston structure. Although not shown, other examples of the variable structure include a structure in which the battery case has flexibility.

また、上述したように、本発明における正極側スラリーは、正極活物質が分散状態を維持するように、正極活物質の粒径および正極側スラリーの粘度が調整されている。そのため、正極室の内部に正極側スラリーを機械的に撹拌する撹拌装置が配置されていないことが好ましい。同様に、正極室は、正極側スラリーを循環するための循環装置(外部循環装置)に接続されていないことが好ましい。負極室についても同様であり撹拌装置が配置されていないことが好ましく、循環装置に接続されていないことが好ましい。   Further, as described above, in the positive electrode-side slurry in the present invention, the particle size of the positive electrode active material and the viscosity of the positive electrode-side slurry are adjusted so that the positive electrode active material is maintained in a dispersed state. Therefore, it is preferable that a stirring device for mechanically stirring the positive electrode side slurry is not disposed in the positive electrode chamber. Similarly, the positive electrode chamber is preferably not connected to a circulation device (external circulation device) for circulating the positive electrode side slurry. The same applies to the negative electrode chamber, and it is preferable that no stirring device is disposed, and it is preferable that the negative electrode chamber is not connected to the circulation device.

本発明の電池においては、セパレータを介して、正極活物質および負極活物質の間をイオンが移動する。上記イオンは、金属イオンであることが好ましい。金属イオンの種類は、特に限定されるものではないが、例えば、Liイオン、Naイオン、Mgイオン、Caイオン、Alイオン等を挙げることができる。また上記イオンはHイオンであっても良い。また、本発明の電池は、一次電池であっても良く、二次電池であっても良いが、中でも、二次電池であることが好ましい。繰り返し充放電でき、例えば車載用電池として有用だからである。なお、一次電池には、一次電池的使用(充電後、一度の放電だけを目的とした使用)も含まれる。また、電池の形状としては、例えば、コイン型、ラミネート型、円筒型および角型等を挙げることができる。   In the battery of the present invention, ions move between the positive electrode active material and the negative electrode active material via the separator. The ions are preferably metal ions. Although the kind of metal ion is not specifically limited, For example, Li ion, Na ion, Mg ion, Ca ion, Al ion etc. can be mentioned. The ions may be H ions. In addition, the battery of the present invention may be a primary battery or a secondary battery, but among them, a secondary battery is preferable. This is because it can be repeatedly charged and discharged and is useful, for example, as an in-vehicle battery. The primary battery includes primary battery use (use for the purpose of discharging only once after charging). Examples of the shape of the battery include a coin shape, a laminate shape, a cylindrical shape, and a square shape.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

1 … 正極活物質
2 … 正極側電解液
3 … 正極側スラリー
4 … 負極活物質
5 … 負極側電解液
6 … 負極側スラリー
7 … セパレータ
10 … 電池ケース
11 … 正極室
12 … 負極室
20 … 電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Positive electrode active material 2 ... Positive electrode side electrolyte 3 ... Positive electrode side slurry 4 ... Negative electrode active material 5 ... Negative electrode side electrolyte 6 ... Negative electrode side slurry 7 ... Separator 10 ... Battery case 11 ... Positive electrode chamber 12 ... Negative electrode chamber 20 ... Battery

Claims (5)

正極室に収容された正極側スラリーと、負極室に収容された負極側スラリーと、前記正極室および前記負極室を区画するセパレータとを備える電池であって、
前記正極側スラリーは、ナノサイズの正極活物質および正極側電解液を含有し、かつ、前記正極活物質が分散状態を維持するように、前記正極活物質の粒径および前記正極側スラリーの粘度が調整されており、
前記負極側スラリーは、ナノサイズの負極活物質および負極側電解液を含有し、かつ、前記負極活物質が分散状態を維持するように、前記負極活物質の粒径および前記負極側スラリーの粘度が調整されており、
前記セパレータは、イオン伝導性を有し、かつ、前記正極側電解液および前記負極側電解液が非透過であることを特徴とする電池。
A battery comprising a positive electrode side slurry accommodated in a positive electrode chamber, a negative electrode side slurry accommodated in a negative electrode chamber, and a separator that partitions the positive electrode chamber and the negative electrode chamber,
The positive electrode side slurry contains a nano-sized positive electrode active material and a positive electrode side electrolyte, and the particle size of the positive electrode active material and the viscosity of the positive electrode side slurry so that the positive electrode active material maintains a dispersed state. Has been adjusted,
The negative electrode-side slurry contains a nano-sized negative electrode active material and a negative electrode-side electrolyte, and the particle size of the negative electrode active material and the viscosity of the negative electrode-side slurry so that the negative electrode active material maintains a dispersed state. Has been adjusted,
The battery is characterized in that the separator has ion conductivity and the positive electrode side electrolyte and the negative electrode side electrolyte are impermeable.
下記式により算出される前記正極活物質および前記負極活物質の沈降速度Vが、それぞれ1.65×10−4cm/s以下であることを特徴とする請求項1に記載の電池。
沈降速度V=(ρ−ρ)gr/18η
(ρは活物質の密度であり、ρは溶媒の密度であり、rは活物質の粒径であり、gは重力加速度であり、ηはスラリーの粘度である)
2. The battery according to claim 1, wherein sedimentation rates V of the positive electrode active material and the negative electrode active material calculated by the following formula are each 1.65 × 10 −4 cm / s or less.
Sedimentation velocity V = (ρ−ρ 0 ) gr 2 / 18η
(Ρ is the density of the active material, ρ 0 is the density of the solvent, r is the particle size of the active material, g is the acceleration of gravity, and η is the viscosity of the slurry)
充放電における前記正極活物質および前記負極活物質の体積変化に応じて、前記正極室および前記負極室の容積が変化する可変構造を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池。   The variable structure according to claim 1 or 2, further comprising a variable structure in which volumes of the positive electrode chamber and the negative electrode chamber change in accordance with a volume change of the positive electrode active material and the negative electrode active material in charge / discharge. battery. 前記可変構造は、正極集電体および負極集電体の少なくとも一方が電池の厚み方向に移動可能なピストン構造であることを特徴とする請求項3に記載の電池。   The battery according to claim 3, wherein the variable structure is a piston structure in which at least one of a positive electrode current collector and a negative electrode current collector is movable in a thickness direction of the battery. 前記可変構造は、前記セパレータが可撓性を有する構造であることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の電池。   The battery according to claim 3 or 4, wherein the variable structure is a structure in which the separator has flexibility.
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