JP2017157516A - Power storage element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power storage element which can suppress the rise in internal resistance involved in charge and discharge.SOLUTION: A power storage element comprises: an electrolytic solution containing an electrolyte salt; and as electrodes, a positive electrode and a negative electrode. At least one electrode has: an electrode base material; an active material layer overlying the electrode base material and including active material particles; and a porous body including particles, formed to be porous by cavities among the particles, and overlying the active material layer. The porous body partially extends toward inside the active material layer further than the outermost active material particle of the active material layer.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、二次電池などの蓄電素子に関する。   The present invention relates to a power storage element such as a secondary battery.

従来、電極板がセパレータを介在させて巻回された電極群と、電解液と、電極群及び電解液を封入する外装体とを備えた非水系二次電池が知られている(例えば、特許文献1)。   Conventionally, a nonaqueous secondary battery including an electrode group in which an electrode plate is wound with a separator interposed therebetween, an electrolytic solution, and an exterior body that encloses the electrode group and the electrolytic solution is known (for example, a patent) Reference 1).

特許文献1に記載の電池の電極板は、正極用または負極用の集電体と、集電体の表面に形成され活物質を含む合剤層と、合剤層の表面に形成されフィラーを含む表面層と、を有する。フィラーの合剤層への浸入深さは、1μm以上であり、且つ、活物質の平均粒子径以下である。   The battery electrode plate described in Patent Document 1 includes a positive or negative current collector, a mixture layer formed on the surface of the current collector and containing an active material, and a filler formed on the surface of the mixture layer. Including a surface layer. The penetration depth of the filler into the mixture layer is 1 μm or more and less than the average particle diameter of the active material.

特許文献1に記載の電池では、充放電に伴って内部抵抗が上昇することを抑制できない場合がある。   In the battery described in Patent Document 1, an increase in internal resistance due to charge / discharge may not be suppressed.

特開2014−107172号公報JP 2014-107172 A

本実施形態は、充放電に伴って内部抵抗が上昇することを抑制できる蓄電素子を提供することを課題とする。   This embodiment makes it a subject to provide the electrical storage element which can suppress that internal resistance raises with charging / discharging.

本実施形態の蓄電素子は、電解質塩を含有する電解液と、電極としての正極と負極とを含み、少なくともいずれか一方の電極は、電極基材と、該電極基材に重なり且つ活物質粒子を含む活物質層と、粒子を含み該粒子間の空隙によって多孔質に形成された多孔質体であって活物質層に重なる多孔質体と、を有し、多孔質体の一部は、活物質層の最も外側の活物質粒子よりも内側に延びている。
斯かる構成の蓄電素子では、多孔質体に電解液が含浸される。多孔質体の一部は、活物質層の最も外側の活物質粒子よりも内側に延びているため、活物質層の表面の活物質粒子だけでなく内側の活物質粒子にも、多孔質体を経て電解液が供給される。これにより、活物質層の内部に電解液が供給されやすくなっている。電解液が活物質層の内部に供給されることにより、比較的大きな電流で充放電を繰り返しても、活物質層において電解液の電解質塩の偏在が起こりにくいことから、充放電に伴って内部抵抗が上昇することを抑制できる。
The electricity storage device of this embodiment includes an electrolyte solution containing an electrolyte salt, a positive electrode and a negative electrode as electrodes, and at least one of the electrodes overlaps with the electrode base material, the electrode base material, and active material particles An active material layer including a porous body that includes particles and is formed porous by voids between the particles, and overlaps the active material layer, and a part of the porous body includes: It extends inward from the outermost active material particles of the active material layer.
In the electricity storage device having such a configuration, the porous body is impregnated with the electrolytic solution. Since a part of the porous body extends inward from the outermost active material particles of the active material layer, the porous material is not only applied to the active material particles on the surface of the active material layer but also to the inner active material particles. Through the process, the electrolytic solution is supplied. Thereby, the electrolytic solution is easily supplied into the active material layer. By supplying the electrolytic solution to the inside of the active material layer, even if charging and discharging are repeated with a relatively large current, uneven distribution of the electrolyte salt of the electrolytic solution does not easily occur in the active material layer. An increase in resistance can be suppressed.

上記の蓄電素子では、電極の厚み方向の断面にて、活物質層及び多孔質体の合計面積に対する多孔質体の面積の比率は、1/50以上1/10以下であってもよい。斯かる比率が1/50以上であることにより、多孔質体を経た電解液をより確実に活物質層に供給することができる。従って、内部抵抗が上昇することをより十分に抑制できる。一方、斯かる比率が1/10以下であることにより、活物質層における充放電に伴う反応が多孔質体によって妨げられることをより確実に抑制できる。   In the power storage device, the ratio of the area of the porous body to the total area of the active material layer and the porous body in the cross section in the thickness direction of the electrode may be 1/50 or more and 1/10 or less. When the ratio is 1/50 or more, the electrolytic solution that has passed through the porous body can be more reliably supplied to the active material layer. Therefore, it is possible to more sufficiently suppress the internal resistance from increasing. On the other hand, when such a ratio is 1/10 or less, it can suppress more reliably that the reaction accompanying charging / discharging in an active material layer is prevented by a porous body.

上記の蓄電素子は、正極と、負極と、正極及び負極の間に配置されたセパレータとを含む電極体を備え、電極体は、正極と負極とセパレータとの積層体が巻回された状態であり、電極体の巻回軸方向の長さは、電極体の巻回軸方向に垂直な方向の長さのうちの最も短い長さに対して、2倍以上であってもよい。斯かる構成の電極体では、上記長さの比が2倍以上であるため、電極体の内部に電解液が入りにくい。ところが、多孔質体の内側へ延びた部分によって上記のごとく電解液が活物質層に供給される。従って、活物質層において電解液の電解質塩が偏在することが抑制される。このように、電解液が内部に供給されにくい電極体を備えた蓄電素子であっても、内部抵抗が上昇することを抑制できる。   The power storage device includes an electrode body including a positive electrode, a negative electrode, and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and the electrode body is in a state where a laminate of the positive electrode, the negative electrode, and the separator is wound. In addition, the length of the electrode body in the winding axis direction may be twice or more the shortest length in the direction perpendicular to the winding axis direction of the electrode body. In the electrode body having such a configuration, the ratio of the lengths is twice or more, so that it is difficult for the electrolytic solution to enter the electrode body. However, as described above, the electrolytic solution is supplied to the active material layer by the portion extending inward of the porous body. Therefore, uneven distribution of the electrolyte salt of the electrolytic solution in the active material layer is suppressed. As described above, even in the electric storage element including the electrode body in which the electrolytic solution is not easily supplied to the inside, it is possible to suppress an increase in internal resistance.

上記の蓄電素子では、多孔質体を有する電極が少なくとも負極であってもよい。   In the above electricity storage device, the electrode having a porous body may be at least a negative electrode.

上記の蓄電素子では、負極の活物質粒子は、グラファイト粒子であってもよい。グラファイト粒子は、比較的硬度が小さく、充電によって膨張しやすい。従って、充電時に膨潤したグラファイト粒子によって、活物質層内を電解液が移動することが妨げられ、内部抵抗が上昇し得る。ところが、多孔質体の内側へ延びた部分によって上記のごとく電解液が活物質層に供給される。これにより、活物質粒子がグラファイト粒子であっても、上記と同様に、内部抵抗が上昇することを抑制できる。   In the above electricity storage device, the active material particles of the negative electrode may be graphite particles. Graphite particles have a relatively small hardness and are easily expanded by charging. Therefore, the graphite particles swollen at the time of charging can prevent the electrolytic solution from moving through the active material layer, and the internal resistance can be increased. However, as described above, the electrolytic solution is supplied to the active material layer by the portion extending inward of the porous body. Thereby, even if an active material particle is a graphite particle, it can suppress that internal resistance raises similarly to the above.

本実施形態によれば、内部抵抗が上昇することが抑制された蓄電素子を提供できる。   According to the present embodiment, it is possible to provide a power storage device in which an increase in internal resistance is suppressed.

図1は、本実施形態に係る蓄電素子の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a power storage device according to this embodiment. 図2は、同実施形態に係る蓄電素子の正面図である。FIG. 2 is a front view of the energy storage device according to the embodiment. 図3は、図1のIII−III線位置の断面図である。3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 図4は、図1のIV−IV線位置の断面図である。4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 図5は、同実施形態に係る蓄電素子の一部を組み立てた状態の斜視図であって、注液栓、電極体、集電体、及び外部端子を蓋板に組み付けた状態の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a state in which a part of the energy storage device according to the embodiment is assembled, and is a perspective view of a state in which a liquid filling tap, an electrode body, a current collector, and an external terminal are assembled to a lid plate. is there. 図6は、同実施形態に係る蓄電素子の電極体の構成を説明するための図である。FIG. 6 is a view for explaining the configuration of the electrode body of the energy storage device according to the embodiment. 図7は、重ね合わされた正極、負極、及びセパレータの断面図(図6のVII−VII断面)である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the superimposed positive electrode, negative electrode, and separator (cross section VII-VII in FIG. 6). 図8は、同実施形態に係る蓄電素子の負極断面の模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a negative electrode cross section of the energy storage device according to the same embodiment. 図9は、同実施形態に係る蓄電素子を含む蓄電装置の斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of a power storage device including the power storage element according to the embodiment. 図10は、実施例の電池の負極を厚み方向に切断した断面を走査型電子顕微鏡によって観察した観察像である。FIG. 10 is an observation image obtained by observing a cross section of the negative electrode of the battery of the example cut in the thickness direction with a scanning electron microscope. 図11は、比較例の電池の負極を厚み方向に切断した断面を走査型電子顕微鏡によって観察した観察像である。FIG. 11 is an observation image obtained by observing a cross section obtained by cutting the negative electrode of the battery of the comparative example in the thickness direction with a scanning electron microscope.

以下、本発明に係る蓄電素子の一実施形態について、図1〜図8を参照しつつ説明する。蓄電素子には、二次電池、キャパシタ等がある。本実施形態では、蓄電素子の一例として、充放電可能な二次電池について説明する。尚、本実施形態の各構成部材(各構成要素)の名称は、本実施形態におけるものであり、背景技術における各構成部材(各構成要素)の名称と異なる場合がある。   Hereinafter, an embodiment of a power storage device according to the present invention will be described with reference to FIGS. Examples of power storage elements include secondary batteries and capacitors. In the present embodiment, a chargeable / dischargeable secondary battery will be described as an example of a power storage element. In addition, the name of each component (each component) of this embodiment is a thing in this embodiment, and may differ from the name of each component (each component) in background art.

本実施形態の蓄電素子1は、非水電解質二次電池である。より詳しくは、蓄電素子1は、リチウムイオンの移動に伴って生じる電子移動を利用したリチウムイオン二次電池である。この種の蓄電素子1は、電気エネルギーを供給する。蓄電素子1は、単一又は複数で使用される。具体的に、蓄電素子1は、要求される出力及び要求される電圧が小さいときには、単一で使用される。一方、蓄電素子1は、要求される出力及び要求される電圧の少なくとも一方が大きいときには、他の蓄電素子1と組み合わされて蓄電装置100に用いられる。前記蓄電装置100では、該蓄電装置100に用いられる蓄電素子1が電気エネルギーを供給する。   The electricity storage device 1 of the present embodiment is a nonaqueous electrolyte secondary battery. More specifically, the electricity storage element 1 is a lithium ion secondary battery that utilizes electron movement that occurs in association with movement of lithium ions. This type of power storage element 1 supplies electric energy. The electric storage element 1 is used singly or in plural. Specifically, the storage element 1 is used as a single unit when the required output and the required voltage are small. On the other hand, power storage element 1 is used in power storage device 100 in combination with other power storage elements 1 when at least one of a required output and a required voltage is large. In the power storage device 100, the power storage element 1 used in the power storage device 100 supplies electric energy.

蓄電素子1は、図1〜図8に示すように、正極11と負極12とを含む電極体2と、電極体2を収容するケース3と、ケース3の外側に配置される外部端子7であって電極体2と導通する外部端子7と、を備える。また、蓄電素子1は、電極体2、ケース3、及び外部端子7の他に、電極体2と外部端子7とを導通させる集電体5等を有する。   As shown in FIGS. 1 to 8, the storage element 1 includes an electrode body 2 including a positive electrode 11 and a negative electrode 12, a case 3 that houses the electrode body 2, and an external terminal 7 that is disposed outside the case 3. And an external terminal 7 that is electrically connected to the electrode body 2. In addition to the electrode body 2, the case 3, and the external terminal 7, the power storage element 1 includes a current collector 5 that electrically connects the electrode body 2 and the external terminal 7.

電極体2は、正極11と負極12とがセパレータ4によって互いに絶縁された状態で積層された積層体22が巻回されることによって形成される。   The electrode body 2 is formed by winding a laminated body 22 in which the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are laminated with the separator 4 being insulated from each other.

正極11は、金属箔111(正極基材)と、金属箔111表面に沿って配置され活物質を含む活物質層112と、を有する。本実施形態では、活物質層112は、金属箔111の両側にそれぞれ配置され、金属箔111の両方の面にそれぞれ重なる。なお、正極11の厚みは、通常、40μm以上150μm以下である。   The positive electrode 11 includes a metal foil 111 (positive electrode base material) and an active material layer 112 that is disposed along the surface of the metal foil 111 and includes an active material. In the present embodiment, the active material layer 112 is disposed on each side of the metal foil 111 and overlaps both surfaces of the metal foil 111. The thickness of the positive electrode 11 is usually 40 μm or more and 150 μm or less.

正極11の金属箔111は帯状である。本実施形態の正極11の金属箔111は、例えば、アルミニウム箔である。正極11は、図7に示すように、帯形状の短手方向である幅方向の一方の端縁部に、正極活物質層112の非被覆部(正極活物質層が形成されていない部位)115を有する。   The metal foil 111 of the positive electrode 11 has a strip shape. The metal foil 111 of the positive electrode 11 of this embodiment is, for example, an aluminum foil. As shown in FIG. 7, the positive electrode 11 has an uncovered portion of the positive electrode active material layer 112 (a portion where the positive electrode active material layer is not formed) at one edge in the width direction, which is the short direction of the band shape. 115.

正極活物質層112は、活物質と、導電助剤と、バインダとを含む。例えば、正極活物質層112は、活物質を88質量%以上91.5質量%以下含み、導電助剤を4.5質量%以上9質量%以下含み、バインダを3質量%以上4.5質量%以下含む。なお、正極活物質層112の厚みは、通常、10μm以上50μm以下である。   The positive electrode active material layer 112 includes an active material, a conductive additive, and a binder. For example, the positive electrode active material layer 112 includes 88% by mass to 91.5% by mass of the active material, 4.5% by mass to 9% by mass of the conductive additive, and 3% by mass to 4.5% by mass of the binder. % Or less. Note that the thickness of the positive electrode active material layer 112 is usually 10 μm or more and 50 μm or less.

正極11の活物質は、リチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物である。正極11の活物質は、粒子状である。正極11の活物質の平均粒径D50は、通常、3μm以上20μm以下である。   The active material of the positive electrode 11 is a compound that can occlude and release lithium ions. The active material of the positive electrode 11 is particulate. The average particle diameter D50 of the active material of the positive electrode 11 is usually 3 μm or more and 20 μm or less.

正極11の活物質は、例えば、リチウム金属酸化物である。具体的に、正極の活物質は、例えば、LiMeO(Meは、1又は2以上の遷移金属を表す)によって表される複合酸化物(LiCo、LiNi、LiMn、LiNiCoMn等)、又は、LiMe(XO(Meは、1又は2以上の遷移金属を表し、Xは例えばP、Si、B、Vを表す)によって表されるポリアニオン化合物(LiFePO、LiMnPO、LiMnSiO、LiCoPOF等)である。 The active material of the positive electrode 11 is, for example, a lithium metal oxide. Specifically, the active material of the positive electrode, for example, Li p MeO t (Me represents one or more transition metal) complex oxide represented by (Li p Co s O 2, Li p Ni q O 2, Li p Mn r O 4 , Li p Ni q Co s Mn r O 2 , etc.), or, Li a Me b (XO c ) d (Me represents one or more transition metals, X is e.g. Polyanion compounds represented by P, Si, B, and V) (Li a Fe b PO 4 , Li a Mn b PO 4 , Li a Mn b SiO 4 , Li a Co b PO 4 F, and the like).

本実施形態では、正極11の活物質は、LiNiMnCoの化学組成で表されるリチウム金属複合酸化物(ただし、0<p≦1.3であり、q+r+s=1であり、0≦q≦1であり、0≦r≦1であり、0≦s≦1であり、1.7≦t≦2.3である)である。なお、0<q<1であり、0<r<1であり、0<s<1であってもよい。 In this embodiment, the active material of the positive electrode 11, Li p Ni q Mn r Co s O lithium-metal composite oxide represented by the chemical composition of the t (where a 0 <p ≦ 1.3, q + r + s = 1 0 ≦ q ≦ 1, 0 ≦ r ≦ 1, 0 ≦ s ≦ 1, and 1.7 ≦ t ≦ 2.3. Note that 0 <q <1, 0 <r <1, and 0 <s <1.

上記のごときLiNiMnCoの化学組成で表されるリチウム金属複合酸化物は、例えば、LiNi1/3Co1/3Mn1/3、LiNi1/6Co2/3Mn1/6、LiNi1/6Co1/6Mn2/3、LiNi3/5Co1/5Mn1/5、LiCoO などである。 Additional such Li p Ni q Mn r Co s O lithium-metal composite oxide represented by the chemical composition of the t, for example, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2, LiNi 1/6 Co 2 / 3 Mn 1/6 O 2 , LiNi 1/6 Co 1/6 Mn 2/3 O 2 , LiNi 3/5 Co 1/5 Mn 1/5 O 2 , LiCoO 2 and the like.

正極活物質層112に用いられるバインダは、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エチレンとビニルアルコールとの共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレンブタジエンゴム(SBR)である。本実施形態のバインダは、ポリフッ化ビニリデンである。   Examples of the binder used for the positive electrode active material layer 112 include polyvinylidene fluoride (PVdF), a copolymer of ethylene and vinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, and polymethacrylic acid. Acid, styrene butadiene rubber (SBR). The binder of this embodiment is polyvinylidene fluoride.

正極活物質層112の導電助剤は、例えば、ケッチェンブラック(登録商標)、アセチレンブラック、黒鉛等である。本実施形態の正極活物質層112は、導電助剤としてアセチレンブラックを有する。   Examples of the conductive auxiliary for the positive electrode active material layer 112 include ketjen black (registered trademark), acetylene black, and graphite. The positive electrode active material layer 112 of this embodiment has acetylene black as a conductive additive.

負極12は、金属箔121(負極基材)と、金属箔121の上に形成された負極活物質層122と、負極活物質層122の上に形成された多孔質体123と、を有する。本実施形態では、負極活物質層122は、金属箔121の両面にそれぞれ重ねられる。金属箔121は帯状である。本実施形態の負極の金属箔121は、例えば、銅箔である。負極12は、帯形状の短手方向である幅方向の一方の端縁部に、負極活物質層122の非被覆部(負極活物質層が形成されていない部位)非被覆部125を有する。なお、負極12の厚みは、通常、40μm以上150μm以下である。   The negative electrode 12 includes a metal foil 121 (negative electrode base material), a negative electrode active material layer 122 formed on the metal foil 121, and a porous body 123 formed on the negative electrode active material layer 122. In the present embodiment, the negative electrode active material layer 122 is overlaid on both surfaces of the metal foil 121. The metal foil 121 has a strip shape. The metal foil 121 of the negative electrode of this embodiment is, for example, a copper foil. The negative electrode 12 has an uncoated portion 125 of the negative electrode active material layer 122 (a portion where the negative electrode active material layer is not formed) at one end edge in the width direction, which is the short direction of the belt shape. In addition, the thickness of the negative electrode 12 is usually 40 μm or more and 150 μm or less.

負極活物質層122は、活物質粒子と、バインダと、を含む。負極活物質層122は、セパレータ4を介して正極11と向き合うように配置される。負極活物質層122の幅は、正極活物質層112の幅よりも大きい。負極活物質層122の厚みは、通常、10μm以上50μm以下である。   The negative electrode active material layer 122 includes active material particles and a binder. The negative electrode active material layer 122 is disposed so as to face the positive electrode 11 with the separator 4 interposed therebetween. The width of the negative electrode active material layer 122 is larger than the width of the positive electrode active material layer 112. The thickness of the negative electrode active material layer 122 is usually 10 μm or more and 50 μm or less.

負極活物質層122では、バインダの比率は、負極の活物質粒子とバインダとの合計質量に対して、1質量%以上10質量%以下であってもよい。   In the negative electrode active material layer 122, the binder ratio may be 1% by mass or more and 10% by mass or less with respect to the total mass of the active material particles of the negative electrode and the binder.

負極12の活物質粒子は、負極12において充電反応及び放電反応の電極反応に寄与し得るものである。例えば、負極12の活物質粒子は、グラファイト、非晶質炭素(難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素)などの炭素材料の粒子、又は、ケイ素(Si)及び錫(Sn)などリチウムイオンと合金化反応を生じる材料の粒子である。本実施形態の負極の活物質粒子は、グラファイト粒子である。   The active material particles of the negative electrode 12 can contribute to the electrode reaction of the charge reaction and the discharge reaction in the negative electrode 12. For example, the active material particles of the negative electrode 12 are particles of carbon materials such as graphite and amorphous carbon (non-graphitizable carbon and graphitizable carbon), or lithium ions such as silicon (Si) and tin (Sn) and alloys. It is a particle of a material that causes a chemical reaction. The active material particles of the negative electrode of the present embodiment are graphite particles.

負極活物質層122に用いられるバインダは、正極活物質層112に用いられたバインダと同様のものである。本実施形態のバインダは、ポリフッ化ビニリデンである。   The binder used for the negative electrode active material layer 122 is the same as the binder used for the positive electrode active material layer 112. The binder of this embodiment is polyvinylidene fluoride.

負極活物質層122は、ケッチェンブラック(登録商標)、アセチレンブラック、黒鉛等の導電助剤をさらに有してもよい。   The negative electrode active material layer 122 may further include a conductive additive such as ketjen black (registered trademark), acetylene black, or graphite.

多孔質体123は、負極活物質層122の一方の面に重なる。多孔質体123は、負極活物質層122と接しつつ負極活物質層122を覆っている。多孔質体123は、金属箔111に重なった負極活物質層122の外側の面を覆うように配置される。多孔質体123は、負極12の活物質粒子よりも硬度が大きい粒子を含む。粒子の硬度は、ISO 14577−1に従って測定される。測定機器としては、例えば、島津製作所社製 ダイナミック超微小硬度計 製品名「DUH−211」、Keysight Technologies社製 製品名「Nano Indenter G200」などを用いることができる。本実施形態では、斯かる粒子は、電気絶縁性を有する絶縁粒子である。多孔質体123は、バインダをさらに含む。   The porous body 123 overlaps one surface of the negative electrode active material layer 122. The porous body 123 covers the negative electrode active material layer 122 while being in contact with the negative electrode active material layer 122. The porous body 123 is disposed so as to cover the outer surface of the negative electrode active material layer 122 that overlaps the metal foil 111. The porous body 123 includes particles having a hardness higher than that of the active material particles of the negative electrode 12. The hardness of the particles is measured according to ISO 14577-1. As the measuring instrument, for example, a product name “DUH-211” manufactured by Shimadzu Corporation and a product name “Nano Indenter G200” manufactured by Keysight Technologies can be used. In the present embodiment, such particles are insulating particles having electrical insulating properties. The porous body 123 further includes a binder.

多孔質体123は、Liイオンなどが内部で移動できるように、絶縁粒子間の空隙によって多孔質に形成されている。絶縁粒子は、電気伝導率が10−6 S/m未満の絶縁材料を95質量%以上含むものである。 The porous body 123 is formed to be porous by voids between insulating particles so that Li ions and the like can move inside. The insulating particles contain 95% by mass or more of an insulating material having an electric conductivity of less than 10 −6 S / m.

多孔質体123は、負極活物質層122の外側の面に重なるように配置される。多孔質体123は、負極活物質層122の外側の面に沿って広がる層状部123aと、層状部123aの一部から活物質粒子の間を通り活物質層に侵入する侵入部123bとを有する。   The porous body 123 is disposed so as to overlap the outer surface of the negative electrode active material layer 122. The porous body 123 includes a layered portion 123a that extends along the outer surface of the negative electrode active material layer 122, and an intrusion portion 123b that enters between the active material particles from a part of the layered portion 123a and enters the active material layer. .

多孔質体123は、通常、絶縁粒子を30質量%以上99質量%以下含有する。多孔質体123は、50質量%以上98質量%以下含有することが好ましい。   The porous body 123 usually contains 30% by mass or more and 99% by mass or less of insulating particles. The porous body 123 is preferably contained in an amount of 50% by mass to 98% by mass.

多孔質体123は、通常、バインダを1質量%以上10質量%以下含有する。多孔質体123の電気絶縁性は、負極活物質層122の電気絶縁性よりも高い。多孔質体123の電気伝導度は、負極活物質層122の電気伝導度よりも低い。   The porous body 123 usually contains 1% by mass or more and 10% by mass or less of a binder. The electrical insulation of the porous body 123 is higher than the electrical insulation of the negative electrode active material layer 122. The electrical conductivity of the porous body 123 is lower than the electrical conductivity of the negative electrode active material layer 122.

絶縁粒子の平均粒子径D50は、通常、0.1μm以上1μm以下である。絶縁粒子は、負極12の活物質粒子よりも小さい。絶縁粒子の平均粒子径D50に対する、負極12の活物質粒子の平均粒子径D50は、5倍以上200倍以下であってもよい。各粒子の平均粒子径D50は、レーザ回折・散乱式の粒度分布測定装置を用いた測定によって求められる。平均粒子径D50は、レーザ散乱方式によって、また、粒子の体積基準によって求められる。なお、製造された電池の絶縁粒子の平均粒子径D50を測定する場合、電極(負極12)を取り出して、負極活物質層122や多孔質体123のバインダを溶解させる溶媒(N−メチルピロリドン又は水など)に浸漬し、バインダを溶解させる。非溶解物をろ過によって分離して乾燥させる。その後、遠心分離機又は比重勾配管を用いて、活物質粒子と絶縁粒子とを分離する。分離された活物質粒子、絶縁粒子を超音波処理によって測定用溶媒中で分散させる。活物質粒子、絶縁粒子の粒径頻度分布を、それぞれ粒度分布測定装置を用いて測定することによって、平均粒子径D50をそれぞれ求める。   The average particle diameter D50 of the insulating particles is usually 0.1 μm or more and 1 μm or less. The insulating particles are smaller than the active material particles of the negative electrode 12. The average particle diameter D50 of the active material particles of the negative electrode 12 may be 5 to 200 times the average particle diameter D50 of the insulating particles. The average particle diameter D50 of each particle is obtained by measurement using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring apparatus. The average particle diameter D50 is obtained by a laser scattering method or by a particle volume standard. In addition, when measuring the average particle diameter D50 of the insulating particles of the manufactured battery, the electrode (the negative electrode 12) is taken out, and the solvent (N-methylpyrrolidone or the negative electrode active material layer 122 or the porous body 123 is dissolved in the binder. Immerse in water, etc.) to dissolve the binder. Undissolved material is separated by filtration and dried. Thereafter, the active material particles and the insulating particles are separated using a centrifuge or a specific gravity gradient tube. The separated active material particles and insulating particles are dispersed in a measurement solvent by ultrasonic treatment. The average particle diameter D50 is obtained by measuring the particle size frequency distribution of the active material particles and the insulating particles using a particle size distribution measuring device.

絶縁粒子としては、例えば、酸化物粒子、窒化物粒子、イオン結晶粒子、共有結合性結晶粒子、粘土粒子、鉱物資源由来物質あるいはそれらの人造物質の粒子などが挙げられる。酸化物粒子(金属酸化物粒子)としては、例えば、酸化鉄、SiO、Al、TiO、BaTiO、ZrO、アルミナ−シリカ複合酸化物などの粒子が挙げられる。窒化物粒子としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの粒子が挙げられる。イオン結晶粒子としては、例えば、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの粒子が挙げられる。共有結合性結晶粒子としては、例えば、シリコン、ダイヤモンドなどの粒子が挙げられる。粘土粒子としては、例えば、タルク、モンモリロナイトなどの粒子が挙げられる。鉱物資源由来物質あるいはそれらの人造物質の粒子としては、例えば、ベーマイト(アルミナ水和物)、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカなどの粒子が挙げられる。なお、水和物を含む天然鉱物(例えば、上記の粘土、鉱物資源由来物質)を焼成した焼成体を採用することもできる。本実施形態では、絶縁粒子は、Al粒子である。 Examples of the insulating particles include oxide particles, nitride particles, ionic crystal particles, covalently bonded crystal particles, clay particles, mineral resource-derived substances, or particles of these artificial substances. Examples of the oxide particles (metal oxide particles) include particles such as iron oxide, SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , BaTiO 2 , ZrO, and alumina-silica composite oxide. Examples of the nitride particles include particles such as aluminum nitride and silicon nitride. Examples of the ionic crystal particles include particles of calcium fluoride, barium fluoride, barium sulfate, and the like. Examples of the covalently bonded crystal particles include particles such as silicon and diamond. Examples of the clay particles include particles such as talc and montmorillonite. Examples of particles of mineral resource-derived substances or those artificial substances include particles of boehmite (alumina hydrate), zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, sericite, bentonite, mica, and the like. A fired body obtained by firing a natural mineral containing a hydrate (for example, the above-mentioned clay or mineral resource-derived substance) can also be employed. In this embodiment, the insulating particles are Al 2 O 3 particles.

多孔質体123のバインダは、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレン、又は、ポリカーボネートなどである。   Examples of the binder for the porous body 123 include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride (PVdF), a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, Examples include sphazene, polysiloxane, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene, or polycarbonate.

多孔質体123の層状部123aの厚み(最も薄い部分の厚み)は、通常、セパレータ4の厚みの1/10以上である。層状部123aの厚み(最も薄い部分の厚み)は、層状部123aの内側にある活物質粒子の径(長径)の1/5以上3/5以下である。層状部123aの厚み(最も薄い部分の厚み)は、通常、0.1μm以上10μm以下である。層状部123aの厚みは、負極12の厚み方向の断面を電子顕微鏡で観察した観察像によって求める。   The thickness (thickness of the thinnest portion) of the layered portion 123 a of the porous body 123 is usually 1/10 or more of the thickness of the separator 4. The thickness of the layered portion 123a (thickness of the thinnest portion) is 1/5 or more and 3/5 or less of the diameter (major axis) of the active material particles inside the layered portion 123a. The thickness of the layered portion 123a (the thickness of the thinnest portion) is usually 0.1 μm or more and 10 μm or less. The thickness of the layered portion 123a is obtained from an observation image obtained by observing a cross section in the thickness direction of the negative electrode 12 with an electron microscope.

多孔質体123の侵入部123bは、負極活物質層122の最も外側の活物質粒子を超えて内側に延びている。詳しくは、侵入部123bは、負極活物質層122の厚み方向に、最も外側の活物質粒子よりも内側へ延びている。侵入部123bは、層状部123aの一部から金属箔121の方へ向かって曲がりつつ延びる。侵入部123bは、まっすぐな部分と曲がった部分とを有する。即ち、侵入部123bは、侵入方向が途中で曲がり、曲がりながら金属箔121の方へ近づく。侵入部123bは、活物質粒子の間を通って負極活物質層122に侵入している。   The intrusion portion 123 b of the porous body 123 extends inward beyond the outermost active material particles of the negative electrode active material layer 122. Specifically, the intrusion portion 123 b extends inward of the outermost active material particles in the thickness direction of the negative electrode active material layer 122. The intrusion portion 123b extends while bending from a part of the layered portion 123a toward the metal foil 121. Intrusion portion 123b has a straight portion and a bent portion. That is, the intrusion part 123b bends in the middle of the intrusion direction and approaches the metal foil 121 while being bent. The intrusion portion 123b penetrates into the negative electrode active material layer 122 through between the active material particles.

侵入部123bの侵入深さは、少なくとも負極活物質層122の厚みの半分である。侵入部123bの侵入深さは、負極活物質層122の厚みの3/5以上4/5以下であることが好ましい。なお、侵入深さは、下記のようにして決定する。即ち、まず、負極12の断面の電子顕微鏡の観察像において、金属箔121の表面に沿ってランダムに選んだ少なくとも50箇所を選ぶ。各箇所において、厚み方向における、金属箔表面から、最も外側の活物質粒子の最外部までの距離を測定する。測定値を平均した値を負極活物質層122の厚みとする。一方、侵入深さの基点は、上記のごとく求めた負極活物質層122の厚み分だけ金属箔表面から離れた部位とする。侵入深さの先端点は、複数の絶縁粒子が集まった状態で最も金属箔表面に近づいている部位とする。基点と先端点との厚み方向の距離を侵入深さとする。   The penetration depth of the penetration portion 123b is at least half the thickness of the negative electrode active material layer 122. The penetration depth of the penetration portion 123b is preferably 3/5 or more and 4/5 or less of the thickness of the negative electrode active material layer 122. The penetration depth is determined as follows. That is, first, at least 50 locations selected at random along the surface of the metal foil 121 are selected in the electron microscope observation image of the cross section of the negative electrode 12. In each location, the distance from the metal foil surface to the outermost part of the outermost active material particles in the thickness direction is measured. A value obtained by averaging the measured values is taken as the thickness of the negative electrode active material layer 122. On the other hand, the base point of the penetration depth is a portion separated from the surface of the metal foil by the thickness of the negative electrode active material layer 122 obtained as described above. The front end point of the penetration depth is a portion that is closest to the surface of the metal foil in a state where a plurality of insulating particles are gathered. The distance in the thickness direction between the base point and the tip point is defined as the penetration depth.

負極12の厚み方向の断面にて、負極活物質層122及び多孔質体123の合計面積に対する多孔質体123の面積の比率は、1/50以上1/10以下である。斯かる面積の比率は、下記のようにして決定する。詳しくは、負極12の厚み方向の断面の電子顕微鏡写真像にて、負極活物質層122の厚みの2倍分の長さ(厚み方向に垂直な方向)で領域を区画し、区画した領域の負極活物質層122及び多孔質体123の各面積を求める。各面積は、画像処理によって求める。画像処理では、断面の電子顕微鏡観察画像を解析するために、コントラストを調整して二値化し、負極活物質層122と多孔質体123とを区別する。そして、解析ソフトによって、面積を求め、上記の面積の比率を決定する。   In the cross section in the thickness direction of the negative electrode 12, the ratio of the area of the porous body 123 to the total area of the negative electrode active material layer 122 and the porous body 123 is 1/50 or more and 1/10 or less. The area ratio is determined as follows. Specifically, in the electron micrograph image of the cross section in the thickness direction of the negative electrode 12, the region is partitioned by a length twice the thickness of the negative electrode active material layer 122 (direction perpendicular to the thickness direction). The areas of the negative electrode active material layer 122 and the porous body 123 are determined. Each area is obtained by image processing. In the image processing, in order to analyze the electron microscope observation image of the cross section, the contrast is adjusted and binarized, and the negative electrode active material layer 122 and the porous body 123 are distinguished. And an area is calculated | required with analysis software and the ratio of said area is determined.

本実施形態の電極体2では、以上のように構成される正極11と負極12とがセパレータ4によって絶縁された状態で巻回される。即ち、本実施形態の電極体2では、正極11、負極12、及びセパレータ4の積層体22が巻回される。セパレータ4は、絶縁性を有する部材である。セパレータ4は、正極11と負極12との間に配置される。これにより、電極体2(詳しくは、積層体22)において、正極11と負極12とが互いに絶縁される。また、セパレータ4は、ケース3内において、電解液を保持する。これにより、蓄電素子1の充放電時において、リチウムイオンが、セパレータ4を挟んで交互に積層される正極11と負極12との間を移動する。   In the electrode body 2 of the present embodiment, the positive electrode 11 and the negative electrode 12 configured as described above are wound in a state where they are insulated by the separator 4. That is, in the electrode body 2 of the present embodiment, the stacked body 22 of the positive electrode 11, the negative electrode 12, and the separator 4 is wound. The separator 4 is a member having insulating properties. The separator 4 is disposed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12. Thereby, in the electrode body 2 (specifically, the laminated body 22), the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are insulated from each other. The separator 4 holds the electrolytic solution in the case 3. Thereby, at the time of charging / discharging of the electrical storage element 1, lithium ion moves between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 which are laminated | stacked alternately on both sides of the separator 4. FIG.

電極体2の巻回軸方向の長さは、電極体2の巻回軸方向に垂直な方向の長さのうちの最も短い長さに対して、2倍以上である。本実施形態では、図4等に示すように、電極体2の形状が扁平状である。斯かる扁平状の電極体2において、電極体2の巻回軸方向の長さ(巻回前の帯状の積層体22の幅)は、電極体2の厚み(後述するY軸方向の長さ)に対して、2倍以上である。斯かる長さの比は、通常、5倍以下である。   The length of the electrode body 2 in the winding axis direction is at least twice as long as the shortest length in the direction perpendicular to the winding axis direction of the electrode body 2. In this embodiment, as shown in FIG. 4 etc., the shape of the electrode body 2 is flat. In such a flat electrode body 2, the length of the electrode body 2 in the winding axis direction (the width of the band-shaped laminate 22 before winding) is the thickness of the electrode body 2 (the length in the Y-axis direction described later). ) Is twice or more. Such a length ratio is usually 5 times or less.

セパレータ4は、帯状である。セパレータ4は、少なくともセパレータ基材41を備える。セパレータ基材41は、多孔質な材料で形成される。本実施形態では、セパレータ4は、セパレータ基材41のみを有する。   The separator 4 has a strip shape. The separator 4 includes at least a separator base material 41. The separator base material 41 is formed of a porous material. In the present embodiment, the separator 4 has only the separator base material 41.

セパレータ基材41は、例えば、織物、不織布、又は多孔膜によって多孔質に構成される。セパレータ基材41の材質としては、高分子化合物、ガラス、セラミックなどが挙げられる。高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリアミド(PA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステル、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)などのポリオレフィン(PO)、又は、セルロースが挙げられる。   The separator substrate 41 is configured to be porous by, for example, a woven fabric, a nonwoven fabric, or a porous film. Examples of the material of the separator substrate 41 include a polymer compound, glass, and ceramic. Examples of the polymer compound include polyesters such as polyacrylonitrile (PAN), polyamide (PA), and polyethylene terephthalate (PET), polyolefins (PO) such as polypropylene (PP) and polyethylene (PE), and cellulose. .

セパレータ4の幅(帯形状の短手方向の寸法)は、負極活物質層122の幅より僅かに大きい。セパレータ4は、正極活物質層112及び負極活物質層122が重なるように幅方向に位置ずれした状態で重ね合わされた正極11と負極12との間に配置される。このとき、図6に示すように、正極11の非被覆部115と負極12の非被覆部125とは重なっていない。即ち、正極11の非被覆部115が、正極11と負極12との重なる領域から幅方向に突出し、且つ、負極12の非被覆部125が、正極11と負極12との重なる領域から幅方向(正極11の非被覆部115の突出方向と反対の方向)に突出する。積層された状態の正極11、負極12、及びセパレータ4、即ち、積層体22が巻回されることによって、電極体2が形成される。正極11の非被覆部115又は負極12の非被覆部125のみが積層された部位によって、電極体2における非被覆積層部26が構成される。   The width of the separator 4 (the dimension of the strip shape in the short direction) is slightly larger than the width of the negative electrode active material layer 122. The separator 4 is disposed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 that are stacked in a state of being displaced in the width direction so that the positive electrode active material layer 112 and the negative electrode active material layer 122 overlap. At this time, as shown in FIG. 6, the non-covered portion 115 of the positive electrode 11 and the non-covered portion 125 of the negative electrode 12 do not overlap. That is, the uncovered portion 115 of the positive electrode 11 protrudes in the width direction from the region where the positive electrode 11 and the negative electrode 12 overlap, and the non-covered portion 125 of the negative electrode 12 extends from the region where the positive electrode 11 and the negative electrode 12 overlap in the width direction ( It protrudes in a direction opposite to the protruding direction of the non-covering portion 115 of the positive electrode 11. The electrode body 2 is formed by winding the stacked positive electrode 11, negative electrode 12, and separator 4, that is, the stacked body 22. The portion where only the uncovered portion 115 of the positive electrode 11 or the uncovered portion 125 of the negative electrode 12 is stacked constitutes the uncoated stacked portion 26 in the electrode body 2.

非被覆積層部26は、電極体2における集電体5と導通される部位である。非被覆積層部26は、巻回された正極11、負極12、及びセパレータ4の巻回中心方向視において、中空部27(図6参照)を挟んで二つの部位(二分された非被覆積層部)261に区分けされる。   The uncoated laminated portion 26 is a portion that is electrically connected to the current collector 5 in the electrode body 2. The uncoated laminated portion 26 has two parts (divided uncoated laminated portions divided by sandwiching the hollow portion 27 (see FIG. 6) between the wound positive electrode 11, the negative electrode 12, and the separator 4 in the winding center direction. ) 261.

以上のように構成される非被覆積層部26は、電極体2の各極に設けられる。即ち、正極11の非被覆部115のみが積層された非被覆積層部26が電極体2における正極11の非被覆積層部を構成し、負極12の非被覆部125のみが積層された非被覆積層部26が電極体2における負極12の非被覆積層部を構成する。   The uncoated laminated portion 26 configured as described above is provided on each electrode of the electrode body 2. That is, the non-coated laminated portion 26 in which only the non-coated portion 115 of the positive electrode 11 is laminated constitutes the non-coated laminated portion of the positive electrode 11 in the electrode body 2 and the non-coated laminated layer in which only the non-coated portion 125 of the negative electrode 12 is laminated. The portion 26 constitutes an uncoated laminated portion of the negative electrode 12 in the electrode body 2.

ケース3は、開口を有するケース本体31と、ケース本体31の開口を塞ぐ(閉じる)蓋板32と、を有する。ケース3は、電極体2及び集電体5等と共に、電解液を内部空間に収容する。ケース3は、電解液に耐性を有する金属によって形成される。ケース3は、例えば、アルミニウム、又は、アルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料によって形成される。ケース3は、ステンレス鋼及びニッケル等の金属材料、又は、アルミニウムにナイロン等の樹脂を接着した複合材料等によって形成されてもよい。   The case 3 includes a case main body 31 having an opening and a cover plate 32 that closes (closes) the opening of the case main body 31. The case 3 houses the electrolytic solution in the internal space together with the electrode body 2 and the current collector 5. Case 3 is formed of a metal having resistance to the electrolytic solution. The case 3 is made of an aluminum-based metal material such as aluminum or an aluminum alloy, for example. The case 3 may be formed of a metal material such as stainless steel and nickel, or a composite material obtained by bonding a resin such as nylon to aluminum.

電解液は、非水溶液系電解液である。電解液は、有機溶媒と電解質塩とを含む。有機溶媒は、例えば、プロピレンカーボネート及びエチレンカーボネートなどの環状炭酸エステル類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類である。電解質塩は、LiClO、LiBF、及びLiPF等である。本実施形態の電解液は、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートを所定の割合で混合した混合溶媒に、0.5〜1.5mol/LのLiPFを溶解させたものである。 The electrolytic solution is a non-aqueous electrolytic solution. The electrolytic solution includes an organic solvent and an electrolyte salt. Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate, and chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. The electrolyte salt is LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 or the like. The electrolytic solution of this embodiment is obtained by dissolving 0.5 to 1.5 mol / L LiPF 6 in a mixed solvent in which propylene carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are mixed at a predetermined ratio.

ケース3は、ケース本体31の開口周縁部と、長方形状の蓋板32の周縁部とを重ね合わせた状態で接合することによって形成される。また、ケース3は、ケース本体31と蓋板32とによって画定される内部空間を有する。本実施形態では、ケース本体31の開口周縁部と蓋板32の周縁部とは、溶接によって接合される。
以下では、図1に示すように、蓋板32の長辺方向をX軸方向とし、蓋板32の短辺方向をY軸方向とし、蓋板32の法線方向をZ軸方向とする。
The case 3 is formed by joining the peripheral edge of the opening of the case main body 31 and the peripheral edge of the rectangular lid plate 32 in an overlapping state. The case 3 has an internal space defined by the case main body 31 and the lid plate 32. In this embodiment, the opening peripheral part of the case main body 31 and the peripheral part of the cover plate 32 are joined by welding.
In the following, as shown in FIG. 1, the long side direction of the cover plate 32 is the X-axis direction, the short side direction of the cover plate 32 is the Y-axis direction, and the normal direction of the cover plate 32 is the Z-axis direction.

ケース3内には、上記の電極体2がケース本体31の内側の面と接した状態で収容される。電極体2は、充放電に伴い、膨張及び収縮を繰り返すことから、電極体2が膨張したときに、電極体2は、ケース本体31の内側の面によって外方から圧縮された状態になる。   In the case 3, the electrode body 2 is accommodated in contact with the inner surface of the case body 31. Since the electrode body 2 repeats expansion and contraction with charge and discharge, the electrode body 2 is compressed from the outside by the inner surface of the case body 31 when the electrode body 2 expands.

ケース本体31は、開口方向(Z軸方向)における一方の端部が塞がれた角筒形状(即ち、有底角筒形状)を有する。蓋板32は、ケース本体31の開口を塞ぐ板状の部材である。   The case body 31 has a rectangular tube shape (that is, a bottomed rectangular tube shape) in which one end in the opening direction (Z-axis direction) is closed. The lid plate 32 is a plate-like member that closes the opening of the case body 31.

蓋板32は、ケース3内のガスを外部に排出可能なガス排出弁321を有する。ガス排出弁321は、ケース3の内部圧力が所定の圧力まで上昇したときに、該ケース3内から外部にガスを排出する。ガス排出弁321は、X軸方向における蓋板32の中央部に設けられる。   The cover plate 32 has a gas discharge valve 321 that can discharge the gas in the case 3 to the outside. The gas discharge valve 321 discharges gas from the inside of the case 3 to the outside when the internal pressure of the case 3 rises to a predetermined pressure. The gas discharge valve 321 is provided at the center of the lid plate 32 in the X-axis direction.

ケース3には、電解液を注入するための注液孔が設けられる。注液孔は、ケース3の内部と外部とを連通する。注液孔は、蓋板32に設けられる。注液孔は、注液栓326によって密閉される(塞がれる)。注液栓326は、溶接によってケース3(本実施形態の例では蓋板32)に固定される。   The case 3 is provided with a liquid injection hole for injecting an electrolytic solution. The liquid injection hole communicates the inside and the outside of the case 3. The liquid injection hole is provided in the lid plate 32. The liquid injection hole is sealed (closed) by a liquid injection stopper 326. The liquid filling tap 326 is fixed to the case 3 (the cover plate 32 in the example of the present embodiment) by welding.

外部端子7は、他の蓄電素子1の外部端子7又は外部機器等と電気的に接続される部位である。外部端子7は、導電性を有する部材によって形成される。例えば、外部端子7は、アルミニウム又はアルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料、銅又は銅合金等の銅系金属材料等の溶接性の高い金属材料によって形成される。   The external terminal 7 is a part that is electrically connected to the external terminal 7 of another power storage element 1 or an external device. The external terminal 7 is formed of a conductive member. For example, the external terminal 7 is formed of a highly weldable metal material such as an aluminum-based metal material such as aluminum or aluminum alloy, or a copper-based metal material such as copper or copper alloy.

外部端子7は、バスバ等が溶接可能な面71を有する。面71は、平面である。外部端子7は、蓋板32に沿って拡がる板状である。詳しくは、外部端子7は、Z軸方向視において矩形状の板状である。   The external terminal 7 has a surface 71 to which a bus bar or the like can be welded. The surface 71 is a flat surface. The external terminal 7 has a plate shape extending along the lid plate 32. Specifically, the external terminal 7 has a rectangular plate shape when viewed in the Z-axis direction.

集電体5は、ケース3内に配置され、電極体2と通電可能に直接又は間接に接続される。本実施形態の集電体5は、クリップ部材50を介して電極体2と通電可能に接続される。即ち、蓄電素子1は、電極体2と集電体5とを通電可能に接続するクリップ部材50を備える。   The current collector 5 is disposed in the case 3 and is directly or indirectly connected to the electrode body 2 so as to be energized. The current collector 5 of the present embodiment is connected to the electrode body 2 through the clip member 50 so as to be energized. That is, the electrical storage element 1 includes a clip member 50 that connects the electrode body 2 and the current collector 5 so as to allow energization.

集電体5は、導電性を有する部材によって形成される。図3に示すように、集電体5は、ケース3の内面に沿って配置される。集電体5は、蓄電素子1の正極11と負極12とにそれぞれ配置される。本実施形態の蓄電素子1では、集電体5は、ケース3内において、電極体2の正極11の非被覆積層部26と、負極12の非被覆積層部26とにそれぞれ配置される。   The current collector 5 is formed of a conductive member. As shown in FIG. 3, the current collector 5 is disposed along the inner surface of the case 3. The current collector 5 is disposed on each of the positive electrode 11 and the negative electrode 12 of the power storage element 1. In the power storage device 1 of the present embodiment, the current collectors 5 are disposed in the case 3 on the uncoated stacked portion 26 of the positive electrode 11 and the uncoated stacked portion 26 of the negative electrode 12, respectively.

正極11の集電体5と負極12の集電体5とは、異なる材料によって形成される。具体的に、正極11の集電体5は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金によって形成され、負極12の集電体5は、例えば、銅又は銅合金によって形成される。   The current collector 5 of the positive electrode 11 and the current collector 5 of the negative electrode 12 are formed of different materials. Specifically, the current collector 5 of the positive electrode 11 is formed of, for example, aluminum or an aluminum alloy, and the current collector 5 of the negative electrode 12 is formed of, for example, copper or a copper alloy.

本実施形態の蓄電素子1では、袋状の絶縁カバー6に収容された状態の電極体2(詳しくは、電極体2及び集電体5)がケース3内に収容される。   In the electricity storage device 1 of the present embodiment, the electrode body 2 (specifically, the electrode body 2 and the current collector 5) housed in the bag-like insulating cover 6 is housed in the case 3.

次に、上記実施形態の蓄電素子の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the electrical storage element of the said embodiment is demonstrated.

上記の製造方法では、活物質及びバインダを含む合剤を電極基材(金属箔)に塗布する。負極の作製では、塗布後の合剤に絶縁粒子を含む組成物をさらに塗布する。正極、セパレータ、及び負極を重ね合わせて電極体を形成する。電極体をケースに入れ、ケースに電解液を入れることによって蓄電素子を組み立てる。   In said manufacturing method, the mixture containing an active material and a binder is apply | coated to an electrode base material (metal foil). In producing the negative electrode, a composition containing insulating particles is further applied to the mixture after application. The positive electrode, the separator, and the negative electrode are overlapped to form an electrode body. An electrode body is put in a case, and an electric storage element is assembled by putting an electrolytic solution in the case.

正極11の作製では、まず、正極用の金属箔111の両方の面に、正極活物質とバインダと溶媒とを含む合剤をそれぞれ塗布することによって正極活物質層112を形成する。正極活物質層112を形成するための塗布方法としては、一般的な方法が採用される。   In producing the positive electrode 11, first, the positive electrode active material layer 112 is formed by applying a mixture containing a positive electrode active material, a binder, and a solvent to both surfaces of the positive electrode metal foil 111. As a coating method for forming the positive electrode active material layer 112, a general method is employed.

負極12の作製では、上記と同様にして形成した各負極活物質層122の外側の面に、絶縁粒子とバインダと溶媒とを含む組成物を塗布することによって多孔質体123を形成する。詳しくは、溶媒量の含有率を多くすることで活物質及びバインダの含有率を低下させた合剤を調整する。斯かる合剤を金属箔121に塗布し、溶媒を揮発させることによって、負極活物質の粒子間の空隙が比較的多い負極活物質層122を形成する。このようにして形成した負極活物質層122の上に、上記の多孔質体用の組成物を塗布し、塗布後の組成物をプレスする。プレスすることにより、組成物中の絶縁粒子の一部を負極活物質層122に侵入させる。多孔質体123を形成するための塗布方法、プレス方法としては、一般的な方法が採用される。   In preparation of the negative electrode 12, the porous body 123 is formed by apply | coating the composition containing an insulating particle, a binder, and a solvent to the outer surface of each negative electrode active material layer 122 formed similarly to the above. In detail, the mixture which reduced the content rate of the active material and the binder by increasing the content rate of a solvent amount is adjusted. By applying such a mixture to the metal foil 121 and volatilizing the solvent, the negative electrode active material layer 122 having a relatively large number of voids between particles of the negative electrode active material is formed. On the negative electrode active material layer 122 formed in this way, the composition for a porous body is applied, and the composition after the application is pressed. By pressing, a part of the insulating particles in the composition is allowed to enter the negative electrode active material layer 122. As a coating method and a pressing method for forming the porous body 123, a general method is adopted.

電極体2の形成では、正極11と負極12との間にセパレータ4を挟み込んだ積層体22を巻回する。詳しくは、正極活物質層112と負極活物質層122とがセパレータ4を介して互いに向き合うように、正極11とセパレータ4と負極12とを重ね合わせ、積層体22を作る。そして、積層体22を巻回して、電極体2を形成する。   In the formation of the electrode body 2, the laminate 22 in which the separator 4 is sandwiched between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 is wound. Specifically, the positive electrode 11, the separator 4, and the negative electrode 12 are overlapped so that the positive electrode active material layer 112 and the negative electrode active material layer 122 face each other through the separator 4, thereby forming the laminate 22. Then, the laminated body 22 is wound to form the electrode body 2.

蓄電素子の組み立てでは、ケース3のケース本体31に電極体2を入れ、ケース本体31の開口を蓋板32で塞ぎ、電解液をケース3内に注入する。ケース本体31の開口を蓋板32で塞ぐときには、ケース本体31の内部に電極体2を入れ、正極11と一方の外部端子7とを導通させ、且つ、負極12と他方の外部端子7とを導通させた状態で、ケース本体31の開口を蓋板32で塞ぐ。電解液をケース3内へ注入するときには、ケース3の蓋板32の注入孔から電解液をケース3内に注入する。   In assembling the power storage element, the electrode body 2 is inserted into the case main body 31 of the case 3, the opening of the case main body 31 is closed with the cover plate 32, and the electrolytic solution is injected into the case 3. When closing the opening of the case main body 31 with the cover plate 32, the electrode body 2 is inserted into the case main body 31, the positive electrode 11 and the one external terminal 7 are electrically connected, and the negative electrode 12 and the other external terminal 7 are connected to each other. In the conductive state, the opening of the case body 31 is closed with the lid plate 32. When the electrolytic solution is injected into the case 3, the electrolytic solution is injected into the case 3 from the injection hole of the cover plate 32 of the case 3.

本発明は、以下の形で実施することができる。   The present invention can be implemented in the following manner.

(1)電解質塩を含有する電解液と、電極としての正極と負極とを含み、少なくともいずれか一方の電極は、電極基材と、該電極基材に重なり且つ活物質粒子を含む活物質層と、粒子を含み該粒子間の空隙によって多孔質に形成された多孔質体であって活物質層に重なる多孔質体と、を有し、多孔質体の一部は、活物質層の最も外側の活物質粒子よりも内側に延びている、蓄電素子。

(2)電極の厚み方向の断面にて、活物質層及び多孔質体の合計面積に対する多孔質体の面積の比率は、1/50以上1/10以下である、(1)に記載の蓄電素子。
(3)正極と、負極と、正極及び負極の間に配置されたセパレータとを含む電極体を備え、電極体は、正極と負極とセパレータとの積層体が巻回された状態であり、電極体の巻回軸方向の長さは、電極体の巻回軸方向に垂直な方向の長さのうちの最も短い長さに対して、2倍以上である、(1)又は(2)に記載の蓄電素子。
(4)多孔質体を有する電極が少なくとも負極である、(1)乃至(3)のいずれかに記載の蓄電素子。
(5)負極の活物質粒子は、グラファイト粒子である、(4)に記載の蓄電素子。
(1) An electrolyte solution containing an electrolyte salt, a positive electrode and a negative electrode as electrodes, and at least one of the electrodes is an electrode base material and an active material layer that overlaps the electrode base material and contains active material particles And a porous body that includes particles and is formed porous by voids between the particles and overlaps the active material layer, and a part of the porous body is the most of the active material layer. A power storage element extending inward from the outer active material particles.

(2) The electrical storage according to (1), wherein the ratio of the area of the porous body to the total area of the active material layer and the porous body in the cross section in the thickness direction of the electrode is 1/50 or more and 1/10 or less. element.
(3) An electrode body including a positive electrode, a negative electrode, and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode is provided, and the electrode body is a state in which a laminate of the positive electrode, the negative electrode, and the separator is wound, The length in the winding axis direction of the body is at least twice as long as the shortest length in the direction perpendicular to the winding axis direction of the electrode body, in (1) or (2) The electricity storage device described.
(4) The electricity storage device according to any one of (1) to (3), wherein the electrode having a porous body is at least a negative electrode.
(5) The power storage element according to (4), wherein the negative electrode active material particles are graphite particles.

上記のように構成された本実施形態の蓄電素子1は、電解質塩を含有する電解液と、電極としての正極11と負極12とを含む。少なくとも負極は、活物質粒子を含む負極活物質層122と、負極活物質層122の一方の面に重なった金属箔121と、活物質粒子よりも硬度が大きい粒子を含む多孔質体123であって負極活物質層122の他方の面に重なるように配置された多孔質体123と、を有する。多孔質体の一部は、負極活物質層122の最も外側の活物質粒子よりも内側に存在している(延びている)。即ち、多孔質体の一部は、負極活物質層122の最も外側の活物質粒子を超えて内側に延びている。詳しくは、多孔質体123の一部は、活物質粒子の間を通って負極活物質層122に侵入し負極活物質層122の厚み分の少なくとも半分深さまで侵入している。
斯かる蓄電素子1では、多孔質体123に電解液が含浸される。多孔質体123の一部は、負極活物質層122の最も外側の活物質粒子よりも内側に延び、活物質粒子の間を通り負極活物質層122に侵入しているため、侵入先端部にも電解液が含浸される。これにより、負極活物質層122の内部に電解液が供給されやすくなっている。電解液が負極活物質層122の内部に供給されることにより、比較的大きな電流で充放電を繰り返しても、負極活物質層122において電解液の電解質塩の偏在が起こりにくいことから、充放電に伴って内部抵抗が上昇することを抑制できる。
The electricity storage device 1 of the present embodiment configured as described above includes an electrolytic solution containing an electrolyte salt, and a positive electrode 11 and a negative electrode 12 as electrodes. At least the negative electrode is a negative electrode active material layer 122 including active material particles, a metal foil 121 overlapping one surface of the negative electrode active material layer 122, and a porous body 123 including particles having hardness higher than that of the active material particles. And a porous body 123 disposed so as to overlap the other surface of the negative electrode active material layer 122. A part of the porous body exists (extends) inside the outermost active material particles of the negative electrode active material layer 122. That is, a part of the porous body extends inward beyond the outermost active material particles of the negative electrode active material layer 122. Specifically, a part of the porous body 123 penetrates between the active material particles and penetrates into the negative electrode active material layer 122 and penetrates to the depth of at least half of the thickness of the negative electrode active material layer 122.
In such an electricity storage element 1, the porous body 123 is impregnated with an electrolytic solution. A part of the porous body 123 extends inward from the outermost active material particles of the negative electrode active material layer 122 and passes between the active material particles and enters the negative electrode active material layer 122. Also impregnated with electrolyte. Thereby, the electrolyte is easily supplied into the negative electrode active material layer 122. Since the electrolytic solution is supplied to the inside of the negative electrode active material layer 122, even when charging and discharging are repeated with a relatively large current, uneven distribution of the electrolyte salt of the electrolytic solution does not easily occur in the negative electrode active material layer 122. As a result, the increase in internal resistance can be suppressed.

上記の蓄電素子1では、負極12の厚み方向の断面にて、負極活物質層122及び多孔質体123の合計面積に対する多孔質体123の面積の比率は、1/50以上1/10以下である。斯かる比率が1/50以上であることにより、多孔質体123を経た電解液をより確実に負極活物質層122に供給することができる。従って、内部抵抗が上昇することをより十分に抑制できる。一方、斯かる比率が1/10以下であることにより、負極活物質層122における充放電に伴う反応が多孔質体123によって妨げられることをより確実に抑制できる。   In the electricity storage device 1, in the cross section in the thickness direction of the negative electrode 12, the ratio of the area of the porous body 123 to the total area of the negative electrode active material layer 122 and the porous body 123 is 1/50 or more and 1/10 or less. is there. When the ratio is 1/50 or more, the electrolytic solution that has passed through the porous body 123 can be more reliably supplied to the negative electrode active material layer 122. Therefore, it is possible to more sufficiently suppress the internal resistance from increasing. On the other hand, when the ratio is 1/10 or less, the porous body 123 can more reliably suppress the reaction accompanying the charge / discharge in the negative electrode active material layer 122.

上記の蓄電素子1は、上記の電極体2を備える、電極体2の巻回軸方向の長さは、電極体2の巻回軸方向に垂直な方向の長さのうちの最も短い長さに対して、2倍以上である。斯かる構成の電極体2では、長さの比が2倍以上であるため、電極体2の内部に電解液が入りにくい。ところが、多孔質体123の侵入部123bによって上記のごとく電解液が負極活物質層122に供給される。従って、負極活物質層122において電解液の電解質塩が偏在することが抑制される。このように、電解液が内部に供給されにくい電極体2を備えた蓄電素子であっても、内部抵抗が上昇することを抑制できる。   The power storage element 1 includes the electrode body 2 described above, and the length of the electrode body 2 in the winding axis direction is the shortest length in the direction perpendicular to the winding axis direction of the electrode body 2. In contrast, it is twice or more. In the electrode body 2 having such a configuration, the length ratio is twice or more, so that it is difficult for the electrolytic solution to enter the electrode body 2. However, the electrolyte solution is supplied to the negative electrode active material layer 122 as described above by the penetration portion 123 b of the porous body 123. Therefore, uneven distribution of the electrolyte salt of the electrolytic solution in the negative electrode active material layer 122 is suppressed. Thus, even if it is an electrical storage element provided with the electrode body 2 in which electrolyte solution is hard to be supplied inside, it can suppress that internal resistance raises.

上記の蓄電素子1では、負極12の活物質粒子は、グラファイト粒子である。グラファイト粒子は、比較的硬度が小さく、充電によって膨張しやすい。従って、充電時に膨潤したグラファイト粒子によって、負極活物質層122内を電解液が移動することが妨げられ、内部抵抗が上昇し得る。ところが、多孔質体123の侵入部123bによって上記のごとく電解液が負極活物質層122に供給される。これにより、活物質粒子がグラファイト粒子であっても、内部抵抗が上昇することを抑制できる。   In the power storage device 1 described above, the active material particles of the negative electrode 12 are graphite particles. Graphite particles have a relatively small hardness and are easily expanded by charging. Therefore, the graphite particles swollen at the time of charging prevent the electrolytic solution from moving through the negative electrode active material layer 122, and the internal resistance can be increased. However, the electrolyte solution is supplied to the negative electrode active material layer 122 as described above by the penetration portion 123 b of the porous body 123. Thereby, even if an active material particle is a graphite particle, it can suppress that internal resistance raises.

上記の蓄電素子1は、電解液を含浸する多孔質のセパレータ4を備えるだけでなく、電解液を含浸する多孔質体123をも備える。従って、セパレータ4だけでなく、多孔質体123によっても、電極体2内部に電解液をより均一に供給することができる。   The power storage device 1 includes not only the porous separator 4 impregnated with the electrolytic solution but also the porous body 123 impregnated with the electrolytic solution. Therefore, not only the separator 4 but also the porous body 123 can more uniformly supply the electrolytic solution into the electrode body 2.

尚、本発明の蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。   In addition, the electrical storage element of this invention is not limited to the said embodiment, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment, and a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. Furthermore, a part of the configuration of an embodiment can be deleted.

上記の実施形態では、セパレータ基材41のみで構成されたセパレータ4について詳しく説明したが、本発明では、セパレータ4が、セパレータ基材41と、該セパレータ基材41の少なくとも一方の面に重なった絶縁性無機粒子を含む無機層を有してもよい。   In the above embodiment, the separator 4 composed only of the separator base material 41 has been described in detail. However, in the present invention, the separator 4 overlaps the separator base material 41 and at least one surface of the separator base material 41. You may have an inorganic layer containing an insulating inorganic particle.

上記の実施形態では、活物質を含む活物質層が金属箔に直接接した正極について詳しく説明したが、本発明では、正極が、バインダと導電助剤とを含む導電層を有し、導電層が、金属箔と活物質層との間に配置されてもよい。   In the above embodiment, the positive electrode in which the active material layer containing the active material is in direct contact with the metal foil has been described in detail. However, in the present invention, the positive electrode has a conductive layer containing a binder and a conductive additive, and the conductive layer However, it may be disposed between the metal foil and the active material layer.

上記実施形態では、活物質層が各電極の金属箔の両面側にそれぞれ配置された電極について説明したが、本発明の蓄電素子では、正極11又は負極12は、活物質層を金属箔の片面側にのみ備えてもよい。   In the above embodiment, the electrodes in which the active material layers are disposed on both sides of the metal foil of each electrode have been described. However, in the electricity storage device of the present invention, the positive electrode 11 or the negative electrode 12 has the active material layer on one side of the metal foil. It may be provided only on the side.

上記実施形態では、積層体22が巻回されてなる電極体2を備えた蓄電素子1について詳しく説明したが、本発明の蓄電素子は、巻回されない積層体22を備えてもよい。詳しくは、それぞれ矩形状に形成された正極、セパレータ、負極、及びセパレータが、この順序で複数回積み重ねられてなる電極体を蓄電素子が備えてもよい。   In the said embodiment, although the electrical storage element 1 provided with the electrode body 2 by which the laminated body 22 was wound was demonstrated in detail, the electrical storage element of this invention may be provided with the laminated body 22 which is not wound. Specifically, the storage element may include an electrode body in which a positive electrode, a separator, a negative electrode, and a separator each formed in a rectangular shape are stacked a plurality of times in this order.

上記実施形態では、蓄電素子1が充放電可能な非水電解質二次電池(例えばリチウムイオン二次電池)として用いられる場合について説明したが、蓄電素子1の種類や大きさ(容量)は任意である。また、上記実施形態では、蓄電素子1の一例として、リチウムイオン二次電池について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明は、種々の二次電池、その他、電気二重層キャパシタ等のキャパシタの蓄電素子にも適用可能である。   In the above embodiment, the case where the power storage element 1 is used as a chargeable / dischargeable non-aqueous electrolyte secondary battery (for example, a lithium ion secondary battery) has been described. However, the type and size (capacity) of the power storage element 1 are arbitrary. is there. Moreover, although the lithium ion secondary battery was demonstrated as an example of the electrical storage element 1 in the said embodiment, it is not limited to this. For example, the present invention can be applied to various secondary batteries, and other power storage elements such as electric double layer capacitors.

蓄電素子1(例えば電池)は、図9に示すような蓄電装置100(蓄電素子が電池の場合は電池モジュール)に用いられてもよい。蓄電装置100は、少なくとも二つの蓄電素子1と、二つの(異なる)蓄電素子1同士を電気的に接続するバスバ部材91と、を有する。この場合、本発明の技術が少なくとも一つの蓄電素子に適用されていればよい。   The power storage element 1 (for example, a battery) may be used in a power storage device 100 as shown in FIG. 9 (a battery module when the power storage element is a battery). The power storage device 100 includes at least two power storage elements 1 and a bus bar member 91 that electrically connects two (different) power storage elements 1 to each other. In this case, the technique of the present invention may be applied to at least one power storage element.

以下に示すようにして、非水電解質二次電池(リチウムイオン二次電池)を製造した。   A nonaqueous electrolyte secondary battery (lithium ion secondary battery) was produced as shown below.

(実施例1)
(1)正極の作製
溶剤としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)と、導電助剤(アセチレンブラック)と、バインダ(PVdF)と、平均粒径D50が10μmの活物質(LiNi1/3Co1/3Mn1/3)の粒子とを、混合し、混練することで、正極用の合剤を調製した。導電助剤、バインダ、活物質の配合量は、それぞれ5質量%、5質量%、90質量%とした。調製した正極用の合剤を、アルミニウム箔(15μm厚み)の両面に、乾燥後の塗布量(目付量)が8mg/cmとなるようにそれぞれ塗布した。乾燥後、ロールプレスを行った。その後、真空乾燥して、水分等を除去した。活物質層(1層分)の厚みは、30μmであった。
Example 1
(1) Preparation of positive electrode N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), a conductive additive (acetylene black), a binder (PVdF) as a solvent, and an active material (LiNi 1/3 Co) having an average particle diameter D50 of 10 μm 1/3 Mn 1/3 O 2 ) particles were mixed and kneaded to prepare a mixture for the positive electrode. The blending amounts of the conductive assistant, binder, and active material were 5% by mass, 5% by mass, and 90% by mass, respectively. The prepared positive electrode mixture was applied to both surfaces of an aluminum foil (15 μm thickness) so that the application amount (weight per unit area) after drying was 8 mg / cm 2 . After drying, a roll press was performed. Thereafter, it was vacuum dried to remove moisture and the like. The thickness of the active material layer (for one layer) was 30 μm.

(2)負極の作製
活物質としては、平均粒径D50が10μmの粒子状のグラファイト(黒鉛)を用いた。また、バインダとしては、カルボキシメチルセルロース(CMC)とスチレンブタジエンゴム(SBR)とを1対1の質量比で用いた。負極用の合剤は、溶剤として水と、バインダと、活物質とを混合、混練することで調製した。バインダは、活物質層中で2質量%となるように配合し、活物質は、98質量%となるように配合した。調製した負極用の合剤を、乾燥後の塗布量(目付量)が4mg/cmとなるように、銅箔(10μm厚み)の両面にそれぞれ塗布した。加熱乾燥後、真空乾燥によって水分等を除去した。活物質層(1層分)の厚みは、35μmであった。
さらに、アルミナ粒子(平均粒径D50が0.5μm)30質量部と、バインダ(アクリロニトリル構造を有する共重合体)0.9質量部と、溶媒(NMP)69.1質量部と、を含む組成物を、各活物質層に重なるように塗布した。塗布は、ドライコート法(静電塗工法)によって行った。塗布後の組成物から溶媒を揮発させ、50kg/cmの線圧でロールプレスを行った。これにより、活物質層を覆いつつ一部が活物質層に入り込んだ多孔質体を形成した。
(2) Production of negative electrode As the active material, particulate graphite (graphite) having an average particle diameter D50 of 10 μm was used. As the binder, carboxymethyl cellulose (CMC) and styrene butadiene rubber (SBR) were used at a mass ratio of 1: 1. The negative electrode mixture was prepared by mixing and kneading water, a binder, and an active material as a solvent. The binder was blended so as to be 2% by mass in the active material layer, and the active material was blended so as to be 98% by mass. The prepared negative electrode mixture was applied to both sides of a copper foil (10 μm thick) so that the coating amount after drying (weight per unit area) was 4 mg / cm 2 . After heat drying, moisture and the like were removed by vacuum drying. The thickness of the active material layer (for one layer) was 35 μm.
Further, a composition comprising 30 parts by mass of alumina particles (average particle size D50 is 0.5 μm), 0.9 part by mass of a binder (a copolymer having an acrylonitrile structure), and 69.1 parts by mass of a solvent (NMP). The product was applied so as to overlap each active material layer. Application was performed by a dry coating method (electrostatic coating method). The solvent was volatilized from the composition after coating, and roll pressing was performed at a linear pressure of 50 kg / cm. As a result, a porous body partially covering the active material layer while covering the active material layer was formed.

(3)セパレータ
セパレータ基材として厚みが22μmのポリエチレン製微多孔膜を用いた。ポリエチレン製微多孔膜の透気度は、100秒/100ccであった。
(3) Separator A polyethylene microporous film having a thickness of 22 μm was used as a separator substrate. The air permeability of the polyethylene microporous membrane was 100 seconds / 100 cc.

(4)電解液の調製
電解液としては、以下の方法で調製したものを用いた。非水溶媒として、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートを、いずれも1容量部ずつ混合した溶媒を用い、この非水溶媒に、塩濃度が1mol/LとなるようにLiPFを溶解させ、電解液を調製した。
(4) Preparation of electrolytic solution As the electrolytic solution, one prepared by the following method was used. As non-aqueous solvent, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, using a solvent were all mixed one part by volume in the non-aqueous solvent to dissolve the LiPF 6 as the salt concentration of 1 mol / L, An electrolyte solution was prepared.

(5)ケース内への電極体の配置
上記の正極、上記の負極、上記の電解液、セパレータ、及びケースを用いて、一般的な方法によって電池を製造した。
まず、セパレータが上記の正極および負極の間に配されて積層されてなるシート状物を巻回した。次に、巻回されてなる電極体を、ケースとしてのアルミニウム製の角形電槽缶のケース本体内に配置した。続いて、正極及び負極を2つの外部端子それぞれに電気的に接続させた。さらに、ケース本体に蓋板を取り付けた。上記の電解液を、ケースの蓋板に形成された注液口からケース内に注入した。最後に、ケースの注液口を封止することにより、ケースを密閉した。
(5) Arrangement of electrode body in case A battery was manufactured by a general method using the positive electrode, the negative electrode, the electrolytic solution, the separator, and the case.
First, a sheet-like material in which a separator was disposed between the positive electrode and the negative electrode and laminated was wound. Next, the wound electrode body was placed in the case body of an aluminum square battery case as a case. Subsequently, the positive electrode and the negative electrode were electrically connected to the two external terminals, respectively. Further, a lid plate was attached to the case body. The above electrolytic solution was injected into the case from a liquid injection port formed on the cover plate of the case. Finally, the case was sealed by sealing the liquid injection port of the case.

(実施例2)
ロールプレスの線圧を20kg/cmに変更した点以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 2)
A lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the linear pressure of the roll press was changed to 20 kg / cm.

(比較例)
アルミナ粒子を含む組成物の塗布を湿式法(液式塗工法)で行った点、アルミナ粒子を含む組成物を塗布後にプレスしなかった点以外は、実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。
(Comparative example)
Lithium ion secondary as in Example 1, except that the composition containing alumina particles was applied by a wet method (liquid coating method) and the composition containing alumina particles was not pressed after application. A battery was manufactured.

<製造後の負極の観察>
各電池の負極を厚み方向に切断した断面を、走査型電子顕微鏡によって観察した。実施例1の電池の負極の観察像を図10に示す。図10にて、多孔質体の一部は、活物質層の最も外側の活物質粒子よりも内側に延びていた。一方、比較例の電池の負極の観察像を図11に示す。図11にて、多孔質体を構成するアルミナ粒子は、活物質層の最も外側の活物質粒子よりも内側には、入り込んでいなかった。
<Observation of negative electrode after production>
A cross section of the negative electrode of each battery cut in the thickness direction was observed with a scanning electron microscope. An observation image of the negative electrode of the battery of Example 1 is shown in FIG. In FIG. 10, a part of the porous body extends inward from the outermost active material particles of the active material layer. On the other hand, an observation image of the negative electrode of the battery of the comparative example is shown in FIG. In FIG. 11, the alumina particles constituting the porous body did not enter inside the outermost active material particles of the active material layer.

<電池の内部抵抗の評価>
製造した各電池について、満充電から放電を開始した直後の電圧降下量を電流値で除することによって、内部抵抗値を求めた。次に、3.0V〜4.2V間で3CAでの充放電を100サイクル繰り返し、その後、同様の手段で内部抵抗値を求めた。
サイクル前後での各電池の内部抵抗の上昇率は、実施例1で10%、実施例2で15%、比較例1で50%であった。なお、サイクル前の内部抵抗値はいずれの電池でも同じであった。
<Evaluation of battery internal resistance>
About each manufactured battery, the internal resistance value was calculated | required by remove | dividing the voltage drop amount immediately after starting discharge from full charge by a current value. Next, charging / discharging at 3 CA was repeated 100 cycles between 3.0 V and 4.2 V, and then the internal resistance value was determined by the same means.
The increase rate of the internal resistance of each battery before and after the cycle was 10% in Example 1, 15% in Example 2, and 50% in Comparative Example 1. The internal resistance value before the cycle was the same for all batteries.

1:蓄電素子(非水電解質二次電池)、
2:電極体、
26:非被覆積層部、
3:ケース、 31:ケース本体、 32:蓋板、
4:セパレータ、
5:集電体、 50:クリップ部材、
6:絶縁カバー、
7:外部端子、 71:面、
11:正極、
111:正極の金属箔(正極基材)、 112:正極活物質層、
12:負極、
121:負極の金属箔(負極基材)、 122:負極活物質層、
123:多孔質体、
91:バスバ部材、
100:蓄電装置。
1: Power storage element (non-aqueous electrolyte secondary battery),
2: Electrode body,
26: Uncoated laminated part,
3: Case, 31: Case body, 32: Cover plate,
4: Separator,
5: current collector, 50: clip member,
6: Insulation cover
7: External terminal, 71: Surface,
11: positive electrode,
111: Metal foil of positive electrode (positive electrode base material), 112: Positive electrode active material layer,
12: negative electrode,
121: negative electrode metal foil (negative electrode substrate), 122: negative electrode active material layer,
123: porous body,
91: Bus bar member,
100: Power storage device.

Claims (5)

電解質塩を含有する電解液と、電極としての正極と負極とを含み、
少なくともいずれか一方の電極は、電極基材と、該電極基材に重なり且つ活物質粒子を含む活物質層と、粒子を含み該粒子間の空隙によって多孔質に形成された多孔質体であって前記活物質層に重なる多孔質体と、を有し、
前記多孔質体の一部は、前記活物質層の最も外側の活物質粒子よりも内側に延びている、蓄電素子。
Including an electrolytic solution containing an electrolyte salt, a positive electrode and a negative electrode as electrodes,
At least one of the electrodes is a porous body formed porous by an electrode base material, an active material layer that overlaps the electrode base material and contains active material particles, and a void between the particles. A porous body overlapping the active material layer,
A part of the porous body is an electricity storage element that extends inward from the outermost active material particles of the active material layer.
前記電極の厚み方向の断面にて、前記活物質層及び前記多孔質体の合計面積に対する前記多孔質体の面積の比率は、1/50以上1/10以下である、請求項1に記載の蓄電素子。   The ratio of the area of the said porous body with respect to the total area of the said active material layer and the said porous body in the cross section of the thickness direction of the said electrode is 1/50 or more and 1/10 or less. Power storage element. 前記正極と、前記負極と、前記正極及び前記負極の間に配置されたセパレータとを含む電極体を備え、
前記電極体は、前記正極と前記負極と前記セパレータとの積層体が巻回された状態であり、
前記電極体の巻回軸方向の長さは、前記電極体の巻回軸方向に垂直な方向の長さのうちの最も短い長さに対して、2倍以上である、請求項1又は2に記載の蓄電素子。
An electrode body including the positive electrode, the negative electrode, and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode;
The electrode body is a state in which a laminate of the positive electrode, the negative electrode, and the separator is wound,
The length in the winding axis direction of the electrode body is at least twice as long as the shortest length in the direction perpendicular to the winding axis direction of the electrode body. The electrical storage element as described in.
前記多孔質体を有する前記電極が少なくとも負極である、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の蓄電素子。   The electric storage element according to claim 1, wherein the electrode having the porous body is at least a negative electrode. 前記負極の活物質粒子は、グラファイト粒子である、請求項4に記載の蓄電素子。   The power storage element according to claim 4, wherein the negative electrode active material particles are graphite particles.
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