JP2019057434A - Collector and forming method of the same - Google Patents

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Abstract

To provide a forming method of an electrode for a battery capable of suppressing that a projection part is projected from an active material layer and short-circuited.SOLUTION: An electrode for a battery, comprises: a collector to which a plurality of openings are provided and which forms a projection part by projecting the collector in a circumference of each opening; and an active material layer formed onto the collector. The projection part is folded and curved in the active material layer or onto an active material layer surface, an insulation layer is formed onto the active material layer, and the projection is not exposed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電池等に用いられる集電体とその形成方法に関し、特に穴を開けた集電体とその形成方法に関する。   The present invention relates to a current collector used for a battery or the like and a method for forming the current collector, and more particularly to a current collector having a hole and a method for forming the current collector.

二次電池は、携帯電話、デジタルカメラ、ノートPC等のポータブル機器の電源として、また、車両や家庭用の電源として広く普及している。例えば、高エネルギー密度で軽量なリチウムイオン二次電池は、生活に欠かせないエネルギー蓄積デバイスである。   Secondary batteries are widely used as power sources for portable devices such as mobile phones, digital cameras, and notebook PCs, and as power sources for vehicles and homes. For example, a lithium ion secondary battery having a high energy density and a light weight is an energy storage device indispensable for life.

図7、図8は積層型のリチウムイオン二次電池10の一例を示す斜視図である。電池素子400と、それを電解液とともに封入する外装容器801とを備えている。このリチウムイオン二次電池10における電池素子400は、図7に示すように、正極800(カソード)と負極700(アノード)とがセパレータ350によって隔離されながら交互に繰り返し積層された構造を有している。   7 and 8 are perspective views showing an example of a stacked lithium ion secondary battery 10. The battery element 400 and the exterior container 801 which encloses it with electrolyte solution are provided. The battery element 400 in the lithium ion secondary battery 10 has a structure in which a positive electrode 800 (cathode) and a negative electrode 700 (anode) are alternately and repeatedly stacked while being separated by a separator 350, as shown in FIG. Yes.

正極800は、集電体上に正極用活物質をバインダで固めた活物質層が形成されたものであり、正極活物質形成部810と、リード部を設けるために活物質層が形成されていない正極活物質未形成部820とを有している。同様に、負極700も、集電体上に負極用活物質をバインダで固めた活物質層が形成されたものであり、負極活物質形成部710と負極活物質未形成部720とを有している。   The positive electrode 800 is formed by forming an active material layer obtained by solidifying a positive electrode active material with a binder on a current collector, and an active material layer is formed to provide a positive electrode active material forming portion 810 and a lead portion. A positive electrode active material non-formed portion 820. Similarly, the negative electrode 700 is formed by forming an active material layer obtained by solidifying a negative electrode active material with a binder on a current collector, and includes a negative electrode active material forming portion 710 and a negative electrode active material non-forming portion 720. ing.

それぞれの正極活物質未形成部は超音波接合等によって束ねられて、図8(a)に示すように、正極リード部460となっている。同様に、それぞれの負極活物質未形成部220も束ねられて負極リード部480となっている。正極リード部460と負極リード部480には、それぞれ正極端子830と負極端子840とに電気的に接続されている。図8(b)は図8(a)を、正極端子830を含むように切断した断面図である。   Each positive electrode active material non-formation part is bundled by ultrasonic bonding etc., and becomes the positive electrode lead part 460, as shown to Fig.8 (a). Similarly, the respective negative electrode active material unformed portions 220 are also bundled to form a negative electrode lead portion 480. The positive electrode lead portion 460 and the negative electrode lead portion 480 are electrically connected to the positive electrode terminal 830 and the negative electrode terminal 840, respectively. FIG. 8B is a cross-sectional view of FIG. 8A cut so as to include the positive electrode terminal 830.

集電体は平坦な主面の金属箔を用いるが、電池を充放電するとリチウムイオンが電極間を移動して正極または負極の活物質層に入り込み、正極または負極が膨張収縮する。特に負極活物質としてグラファイトを用いた場合、充電時にリチウムがグラファイトの相間に侵入しこれを広げるために負極は膨張する。また、シリコンなどの合金を活物質として用いる場合は、充電時にリチウムと結合する際に体積膨張が生じる。これに対して、正極にニッケル酸リチウムなどの層状化合物を用いた場合、充電時にリチウムが抜けても結晶構造を維持するため、殆ど体積は減少せず、放電時にリチウムが正極に戻る際も、殆ど体積増加は見られない。したがって、現在普及している活物質を用いた場合は、負極の活物質層の方が正極のそれより、充放電に伴う体積変化が大きい。また、充放電を繰り返すことにより、この体積変化によるひずみがバインダの劣化を促進するため、活物質層は集電体から剥がれる危険性がある。   The current collector uses a metal foil with a flat main surface. When the battery is charged and discharged, lithium ions move between the electrodes and enter the active material layer of the positive electrode or the negative electrode, and the positive electrode or the negative electrode expands and contracts. In particular, when graphite is used as the negative electrode active material, lithium penetrates between the phases of the graphite during charging, and the negative electrode expands to expand it. Further, when an alloy such as silicon is used as an active material, volume expansion occurs when it is combined with lithium during charging. On the other hand, when a layered compound such as lithium nickelate is used for the positive electrode, since the crystal structure is maintained even when lithium is released during charging, the volume is hardly reduced, and when lithium returns to the positive electrode during discharge, Almost no increase in volume is seen. Therefore, when an active material that is currently in widespread use is used, the active material layer of the negative electrode has a larger volume change due to charge / discharge than that of the positive electrode. Moreover, since the distortion due to the volume change promotes the deterioration of the binder due to repeated charge and discharge, the active material layer may be peeled off from the current collector.

活物質層が集電体から剥離するのを防ぐ(剥離耐性を高める)等を目的として、集電体に所定の間隔で穴を開ける技術が知られている。平坦な集電体では、集電体は活物質層と平坦面で接触するだけであるため、活物質層が集電体から剥離することがあるが、穴を開けることにより、活物質層を塗工等で集電体に形成する際に、穴の中つまり平坦面以外にも活物質層が回り込むため、剥離耐性が向上する。また、集電箔の両面に活物質層を形成する場合は、表面の活物質層が裏面の活物質層と一体化することが出来るので、剥離や剥離による脱落が起こりにくくなる。この穴あけ加工の方法にはエッチング加工や打抜き加工の他に、パンチングによる加工方法がある。この方法によれば、穴開け加工で穴の周囲が凸形状(以下突出部と称する)になり除去されずに残るため、活物質層との接合面積が減らない。このため、エッチング加工や打抜き加工に比べ剥離耐性が更に向上する。その結果電池の寿命や安全性が向上する。   For the purpose of preventing the active material layer from being peeled off from the current collector (increasing the peel resistance), a technique for making holes in the current collector at a predetermined interval is known. In a flat current collector, since the current collector is only in contact with the active material layer on a flat surface, the active material layer may be peeled off from the current collector. When forming the current collector by coating or the like, the active material layer goes around other than the inside of the hole, that is, the flat surface, so that the peeling resistance is improved. Further, when the active material layer is formed on both surfaces of the current collector foil, the active material layer on the front surface can be integrated with the active material layer on the back surface, so that peeling or falling off due to peeling hardly occurs. In addition to etching and punching, this drilling method includes a punching method. According to this method, since the periphery of the hole becomes a convex shape (hereinafter referred to as a protruding portion) and remains without being removed by drilling, the bonding area with the active material layer is not reduced. For this reason, the peeling resistance is further improved as compared with etching and punching. As a result, the battery life and safety are improved.

特許文献1(特開2014-220042号公報)の電極では、活物質層または、活物質層および集電体に孔を形成することにより、プレス加工により生じた残留応力を取り除くことで、剥離強度を向上し、また、イオン伝導度も向上する技術が開示されている。   In the electrode of Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2014-220042), by forming holes in the active material layer or the active material layer and the current collector, the residual stress generated by press working is removed, thereby removing the peel strength. A technique for improving the ionic conductivity is also disclosed.

特許文献2(特許第5224020号公報)のリチウム二次電池では、箔状集電体に複数の孔を形成するが、集電体の一部に穿孔を施さない部分を残すことにより、集電体自体の強度が増加し、プレス時や折り曲げた際に集電体が切断されることなく、結果電極板が割れにくくなり、内部短絡を防止できるとしている。特許文献2では孔を開けるために集電体にロール加工またはプレス加工しており、孔周辺に突出部が形成される。突出部は合剤層を形成する面側に突出していることが望ましいとしている。
また先端が孔の開口方向より外側に広がる形状あるいは鉤状に曲った形状の突出部を有するものであってもよい、としており、そのような形状にするために、上述の穿孔方法に加えてロールプレスまたは金型プレス加工などの方法を用いることができるとしている(0017段落)。
In the lithium secondary battery disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent No. 5224020), a plurality of holes are formed in the foil-like current collector, but the current collector is left by leaving a part of the current collector that is not perforated. The strength of the body itself is increased, and the current collector is not cut when pressed or bent, and as a result, the electrode plate is less likely to break, thereby preventing an internal short circuit. In Patent Document 2, the current collector is rolled or pressed to form a hole, and a protrusion is formed around the hole. The projecting portion desirably projects to the surface side on which the mixture layer is formed.
Further, the tip may have a projecting portion having a shape spreading outward from the opening direction of the hole or a shape bent in a bowl shape. In order to obtain such a shape, in addition to the above-described drilling method, A method such as roll pressing or die pressing can be used (paragraph 0017).

特許文献3(特開2004-79500号公報)では、交互に表裏に突出するように形成された多数の突起を有する金属板が記載されている。この金属板は、突起の上底の面積をc、上底側開口部の面積をs、打ち抜きバリの高さをh、圧縮前の電極基材全体の厚みをdとしたときに、c>s≧0.1mmかつ0.2≦h/d≦0.95としている。このようにすると、開孔部に活物質層のペーストが充填しやすくなり、合剤層の保持能力が高まる、としている((0018)〜(0019)段落)。 Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-79500) describes a metal plate having a large number of protrusions formed so as to protrude alternately on the front and back sides. This metal plate has c> when the area of the upper base of the protrusion is c, the area of the upper base side opening is s, the height of the punching burr is h, and the thickness of the entire electrode base material before compression is d> s ≧ 0.1 mm 2 and 0.2 ≦ h / d ≦ 0.95. By doing so, it is said that the active material layer paste can be easily filled in the apertures, and the holding capacity of the mixture layer is increased (paragraphs (0018) to (0019)).

特許文献4(特開20210-80128号公報)では、集電体の突起部と集電体の平坦面とのなす角度が30〜80°としている。傾斜する突起部が活物質層に囲まれることによりアンカー効果が発生して集電体と活物質層との密着性が実現できるとしている。   In Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 20210-80128), the angle formed by the protrusion of the current collector and the flat surface of the current collector is 30 to 80 °. It is said that the anchoring effect is generated when the sloped protrusion is surrounded by the active material layer, and the adhesion between the current collector and the active material layer can be realized.

特許文献5(特開平11-67219号公報)の二次電池用集電体では、金属箔の表裏面に塗布された活物質が脱落しにくくするために、集電体に形成する貫通孔の周縁を、複雑な異形形状としている。それによって、活物質等を貫通孔の端縁周に食い込ませ、貫通孔の端縁周と活物質等との密着性を向上させている。特許文献3では、貫通孔の周縁にバリ(ギザギザの出っ張り)が生じている場合には、一対の金属製平滑ロール間に通して端縁周の内壁面に押し込むことにより、貫通孔の周縁に生じたバリを除去することができるとしている((0015)、(0020)、(0021)段落)。   In the current collector for a secondary battery of Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-67219), in order to make it difficult for the active material applied to the front and back surfaces of the metal foil to fall off, a through hole formed in the current collector is provided. The periphery has a complex irregular shape. Thus, the active material or the like is digged into the edge periphery of the through hole, and the adhesion between the edge periphery of the through hole and the active material or the like is improved. In patent document 3, when the burr | flash (gagged protrusion) has arisen in the periphery of a through-hole, it passes between a pair of metal smooth rolls, and it pushes into the inner wall surface of an edge periphery. It is said that the generated burrs can be removed (paragraphs (0015), (0020), and (0021)).

特開2014-220042号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2014-220042 特許第5224020号公報Japanese Patent No. 5224020 特開2004-79500号公報JP 2004-79500 A 特開20210-80128号公報JP20210-80128 特開平11-67219号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-67219

特許文献1では、穿孔により活物質が失われるため、電池の容量が低下してしまう。特許文献2では、突出部をそのままにしている。活物質層から突出部が飛び出ていると、正極と負極を積層する際に、突出部がセパレータを傷付けたり、突き破って隣の電極と短絡したりする。活物質層を厚く塗工すれば突出部が活物質層から飛び出しにくくなるが、集電箔突出部はプレス工程によっても変形せず、剥離強度の改善効果は小さくなる。   In Patent Document 1, since the active material is lost due to perforation, the capacity of the battery is reduced. In Patent Document 2, the protruding portion is left as it is. If the protruding portion protrudes from the active material layer, the protruding portion may damage the separator or break through the adjacent electrode when the positive electrode and the negative electrode are stacked. If the active material layer is applied thickly, the protrusions are less likely to jump out of the active material layer, but the current collector foil protrusions are not deformed by the pressing process, and the effect of improving the peel strength is reduced.

また特許文献3では突出部の高さ等のパラメータを規定しているが、多数の開口部を形成するため、全ての開口部について高さ等のパラメータを十分制御できるとはいえず、活物質層から突出部が飛び出てしまう場合があり、短絡等の問題点がある。   Further, Patent Document 3 defines parameters such as the height of the protruding portion. However, since a large number of openings are formed, it cannot be said that the parameters such as the height can be sufficiently controlled for all the openings. In some cases, the protruding portion protrudes from the layer, which causes problems such as a short circuit.

また特許文献4では、集電体の突起部と集電体の平坦面とのなす角度が30〜80°としているが、多数の開口部を形成するため、角度を全て30〜80°に制御できるとは限らず、大きな角度になると活物質層から突出部が飛び出てしまう場合があり、短絡等につながる。特許文献4の実施例3では、突起部の先端のうちの一部が活物質層から突出して電極として使用する際に短絡したことが記載されている。また、このような突起部分は、それ自体が対向極と接触する以外にも、充放電時のリチウム析出の起点となりやすく析出したリチウムが対向極と接触することにより、短絡を引き起こす可能性がある。   Moreover, in patent document 4, although the angle which the protrusion part of a collector and the flat surface of a collector make is 30-80 degrees, in order to form many opening parts, all angles are controlled to 30-80 degrees. This is not always possible, and if the angle is large, the protruding portion may protrude from the active material layer, leading to a short circuit or the like. In Example 3 of Patent Document 4, it is described that a part of the tip of the protrusion protrudes from the active material layer and is short-circuited when used as an electrode. Further, such a protruding portion may be a starting point of lithium deposition during charging / discharging, in addition to being in contact with the counter electrode itself, and may cause a short circuit when the deposited lithium contacts the counter electrode. .

また特許文献5では貫通孔の周縁に生じたバリを平滑ロールに通すことで端縁周の内壁面に押し込んでいるが、集電体上に活物質層を形成する前に行っている。そのため薄い活物質層を形成した場合、バリが活物質層から露出する可能性がある。   Moreover, in patent document 5, although the burr | flash produced in the periphery of the through-hole was pushed into the inner wall surface of an edge periphery by letting it pass through a smooth roll, it is performed before forming an active material layer on a collector. Therefore, when a thin active material layer is formed, burrs may be exposed from the active material layer.

本発明の目的は、以上述べた問題点を解決し、活物質層から突出部が飛び出して短絡することを抑制できる電池用電極とその形成方法を提供することである。   An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a battery electrode and a method for forming the same that can prevent a protruding portion from protruding from an active material layer and causing a short circuit.

本発明は、複数の開口が設けられ前記開口の周囲の集電体が突出して突出部を形成している集電体と、前記集電体上に形成された活物質層を備えた電池用電極であって、前記突出部が前記活物質層中または前記活物質層表面で折れ曲がり、前記活物質層上に絶縁層が形成されて前記突出部が露出していないことを特徴とする電池用電極である。   The present invention is for a battery comprising a current collector provided with a plurality of openings, and a current collector around the openings protruding to form a protrusion, and an active material layer formed on the current collector An electrode, wherein the protrusion is bent in the active material layer or on the surface of the active material layer, an insulating layer is formed on the active material layer, and the protrusion is not exposed. Electrode.

また本発明は、複数の開口が設けられ前記開口の周囲の集電体が突出して突出部を形成している集電体上に活物質層が形成されたものをプレスして、前記突出部を前記活物質層中または前記活物質層表面で折り曲げ、その後前記活物質層上に絶縁層を形成して前記突出部が露出しない状態にすることを特徴とする電池用電極の形成方法である。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method in which a plurality of openings are provided, and a current collector around the opening protrudes to form a protrusion. Is formed in the active material layer or on the surface of the active material layer, and then an insulating layer is formed on the active material layer so that the protruding portion is not exposed. .

本発明によれば、活物質層から突出部が飛び出して短絡することを抑制できる。   According to the present invention, it is possible to suppress the protrusion from jumping out of the active material layer and short-circuiting.

本発明の第1の実施形態の電池用電極を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the battery electrode of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の電池用電極を示す模式的平面図である。(a)は開口形成部を十字状に形成した例、(b)は集電箔の周辺部を除いて開口形成部を形成した例、(c)は集電箔の中央部に開口形成部を形成し、しかも中央部と周辺部をつなぐ開口形成部を形成した例、(d)は細長い長方形の開口形成部を数本形成した例、(e)は(d)の開口形成部の一部を集電箔の端部まで到達させた例である。It is a schematic plan view which shows the battery electrode of the 2nd Embodiment of this invention. (A) is an example in which the opening forming part is formed in a cross shape, (b) is an example in which the opening forming part is formed excluding the peripheral part of the current collector foil, and (c) is an opening forming part in the central part of the current collector foil. In addition, an example in which an opening forming portion that connects the central portion and the peripheral portion is formed, (d) is an example in which several elongated rectangular opening forming portions are formed, and (e) is one of the opening forming portions in (d). This is an example in which the portion reaches the end of the current collector foil. 本発明の第3の実施形態の電池用電極を示す模式的平面図である。It is a schematic plan view which shows the battery electrode of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態の電池用電極を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the electrode for batteries of the 4th Embodiment of this invention. 本発明の実施例の電池用電極の開口の断面を示す走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph which shows the cross section of the opening of the battery electrode of the Example of this invention. 本発明の実施例において剥離強度を測定した結果を実験条件と共に示した図である。It is the figure which showed the result of having measured peel strength in the Example of this invention with experimental conditions. 既存の積層型のリチウムイオン二次電池の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the existing laminated type lithium ion secondary battery. 既存の積層型のリチウムイオン二次電池の一例を示す図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図である。It is a figure which shows an example of the existing laminated type lithium ion secondary battery, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing.

(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態の電池用電極100の断面図である。電池用電極100は正極でも負極でもよい。図1(a)に示すように、集電箔シート110(以下集電箔110と略す)に穴開け加工(パンチング)して開口120を設けた後、ダイコーター等で集電箔110の両面に活物質層130を塗工して電池用電極100を形成する。破線は穴開け前の集電箔の断面形状である。開口部による集電箔上の凹凸により、活物質層130の両面に窪み140および突起が生じる。穴開け加工で開口120の周囲に突出部150が発生する。なお図1では突出部の大きさを、集電箔の他の部分に比べて強調して示している。本実施形態では集電箔110の両側から交互にパンチングするため、突出部150は集電箔の両側に交互に形成される。大部分の突出部は先端が集電箔の主面に対して鋭角の角度が付いた状態である。また多数の突出部150を形成するため、開口の形状を完全に揃えるのは難しく、所々に活物質層130から飛び出した突出部153が発生する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a battery electrode 100 according to a first embodiment of the present invention. The battery electrode 100 may be a positive electrode or a negative electrode. As shown in FIG. 1 (a), the current collector foil sheet 110 (hereinafter abbreviated as the current collector foil 110) is punched to provide openings 120, and then the both sides of the current collector foil 110 are formed with a die coater or the like. Then, the active material layer 130 is applied to form the battery electrode 100. A broken line is a cross-sectional shape of the current collector foil before being punched. Due to the unevenness on the current collector foil due to the openings, depressions 140 and protrusions are formed on both surfaces of the active material layer 130. A protrusion 150 is generated around the opening 120 by the drilling process. In FIG. 1, the size of the protrusion is emphasized as compared with other portions of the current collector foil. In this embodiment, since the punching is alternately performed from both sides of the current collector foil 110, the protrusions 150 are alternately formed on both sides of the current collector foil. Most of the protrusions are in a state where the tip has an acute angle with respect to the main surface of the current collector foil. In addition, since a large number of protrusions 150 are formed, it is difficult to completely align the shapes of the openings, and protrusions 153 protruding from the active material layer 130 are generated in some places.

活物質層130を塗工して乾燥させた後、図1(b)に示すように、プレス加工を行って、突出部150、153を変形させ活物質層130内に押し込む。プレスによって突出部150、153は活物質層130の奥側に向かって折れ曲る。突出部の先端形状は、集電箔の主面に対して角度が付いていても小さくなるか、平坦(集電箔の主面と平行)あるいは鈎型(集電箔の主面に向かう方向に曲った形状)になる。活物質層130から飛び出していない突出部150も集電箔の主面に向かって折れ曲がる。活物質層130から飛び出していた突出部153は、主面に向かって折れ曲がるものの、図1(b)に153’で示したように活物質層130の表面に露出しており、セパレータに引っかかる可能性がある。   After the active material layer 130 is applied and dried, as shown in FIG. 1B, press working is performed to deform the protrusions 150 and 153 and push them into the active material layer 130. The protrusions 150 and 153 are bent toward the inner side of the active material layer 130 by pressing. The shape of the tip of the protrusion is small even if it is angled with respect to the main surface of the current collector foil, flat (parallel to the main surface of the current collector foil) or saddle shape (direction toward the main surface of the current collector foil) Bent shape). The protrusion 150 that does not protrude from the active material layer 130 is also bent toward the main surface of the current collector foil. The protruding portion 153 protruding from the active material layer 130 is bent toward the main surface, but is exposed on the surface of the active material layer 130 as indicated by 153 ′ in FIG. 1B and can be caught by the separator. There is sex.

次に、図1(c)に示すように、活物質層130の両面に、保護膜となる絶縁層170を塗工し乾燥させて、正極用または負極用の電池用電極一枚が形成される。上述のプレスを行っても一部の突出部153’は先端が活物質層130表面に露出している。しかし絶縁層270を塗工して被覆することで、露出しない状態になる。   Next, as shown in FIG. 1C, an insulating layer 170 serving as a protective film is applied to both surfaces of the active material layer 130 and dried to form one battery electrode for positive electrode or negative electrode. The Even when the above-described pressing is performed, the tip of some of the protrusions 153 ′ is exposed on the surface of the active material layer 130. However, when the insulating layer 270 is applied and coated, it is not exposed.

このようにして正極と負極を形成し、セパレータ(不図示)によって隔離して交互に繰り返し積層し、活物質未形成部を束ねて超音波接合して正極リード部と負極リード部とする。その後電解液とともに外装容器に封入し、外装容器から正負のリード部だけを露出させて正極端子、負極端子と溶接する。   In this way, a positive electrode and a negative electrode are formed, separated by separators (not shown) and alternately laminated repeatedly, and the active material non-formed portions are bundled and ultrasonically bonded to form a positive electrode lead portion and a negative electrode lead portion. Then, it encloses with electrolyte solution in an exterior container, only the positive / negative lead part is exposed from an exterior container, and it welds with a positive electrode terminal and a negative electrode terminal.

穴開け加工した集電箔110に活物質層130を塗工した後にプレス加工することで、集電箔110の変形による突出部150、153の高さは低くなり、活物質層から飛び出していた突出部153は活物質層130内に収まり、その結果、セパレータを傷つけたり、セパレータを突き破って隣接する対極に接触して短絡を起こしたりする可能性は小さくなる。また、突出部の先端の角度が小さくなる、平行になるあるいは鈎型になり、アンカー効果が増して、活物質層の集電箔への接着力が向上する。更に、絶縁層270で被覆することにより、プレスしても活物質層から露出していた突出部153’は電極の表面に露出することがなくなり、安全性が向上する。突出部の高さと活物質層の厚さのバランスによって、活物質層から飛び出す突出部153がなく活物質層内に収まった突出部150だけの場合、逆に活物質層から飛び出す突出部153だけの場合、両者が混じっている場合がある。本実施形態はいずれの場合にも効果がある。   By applying the active material layer 130 to the punched current collector foil 110 and then pressing it, the heights of the protrusions 150 and 153 due to the deformation of the current collector foil 110 were reduced and jumped out of the active material layer. The protruding portion 153 is accommodated in the active material layer 130, and as a result, the possibility of damaging the separator or causing a short circuit by breaking through the separator and contacting an adjacent counter electrode is reduced. In addition, the angle of the tip of the projecting portion becomes small, parallel or saddle-shaped, the anchor effect is increased, and the adhesive force of the active material layer to the current collector foil is improved. Furthermore, by covering with the insulating layer 270, the protruding portion 153 'exposed from the active material layer even when pressed is not exposed to the surface of the electrode, and safety is improved. In the case where only the protrusion 150 that does not protrude from the active material layer due to the balance between the height of the protrusion and the thickness of the active material layer and there is only the protrusion 150 within the active material layer, only the protrusion 153 that protrudes from the active material layer In the case of, both may be mixed. This embodiment is effective in any case.

なお電池のエネルギー密度を高く設計する目的で、単位質量あたりの容量の大きな活物質を用いる場合がある。このような高容量の活物質材料は、負極用の活物質に多く存在し、例えばシリコン金属化合物やシリコン酸化物用いると、負極の塗工厚みが薄くなり、塗工精度を保つのが難しくなるため、活物質層からの突出部の飛び出しは負極でより高頻度で生じる。本実施形態は正極、負極のどちらにも適用できるが、この理由により、負極に適用するとより効果がある。   Note that an active material having a large capacity per unit mass may be used for the purpose of designing the energy density of the battery to be high. Such high-capacity active material is present in many negative electrode active materials. For example, when a silicon metal compound or silicon oxide is used, the coating thickness of the negative electrode becomes thin, and it is difficult to maintain coating accuracy. Therefore, the protrusion of the protrusion from the active material layer occurs more frequently at the negative electrode. Although this embodiment can be applied to both the positive electrode and the negative electrode, for this reason, it is more effective when applied to the negative electrode.

なお、本実施形態では突出部は集電箔の両面に形成されているが、片面にだけ形成されていてもよい。   In the present embodiment, the protrusions are formed on both sides of the current collector foil, but may be formed only on one side.

本実施形態の電池用電極で構成した電池は電極間の短絡及び集電体からの活物質層の剥離を抑制でき、従って電気自動車等の高信頼性が必要とされる用途にも用いることができる。
(第2の実施形態)
図2は本発明の第2の実施形態を説明するための模式的平面図である。本実施形態では、第1の実施形態で述べた集電箔シートを用い、開口と突出部を集電箔シート全体ではなく一部に設ける。
The battery constituted by the battery electrode of the present embodiment can suppress short-circuit between electrodes and separation of the active material layer from the current collector, and therefore can be used for applications that require high reliability such as an electric vehicle. it can.
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a schematic plan view for explaining a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the current collector foil sheet described in the first embodiment is used, and the opening and the protruding portion are provided in a part rather than the entire current collector foil sheet.

図8で述べたように、蓄電池は正負の電池用電極を交互に積層して電池素子を形成した後、外装容器に入れ、外装容器の注液口から電解液を注入し、その後封入する。電解液を注入していくと、電解液が活物質層とセパレータの間隙内に毛細管現象で入り込んで、そこに存在する空気を置き換えていく。電解液を十分に浸透させて電池素子全体に電解液が含侵させることが望ましい。ところが、活物質層とセパレータの間隙は非常に狭いため、電池素子の中央には電解液が入りにくい。また浸透するのに時間がかかる。集電箔に開口を形成しておくと電解液の含侵が早くなるが、集電箔シート全体に開口を形成すると電池用電極の強度が低下してしまう。更に、電極の周辺部では、充放電による膨張収縮によって集電箔に亀裂が発生することがある。   As described in FIG. 8, the storage battery is formed by alternately laminating positive and negative battery electrodes to form a battery element, which is then placed in an outer container, injected with an electrolyte from a liquid injection port of the outer container, and then sealed. As the electrolytic solution is injected, the electrolytic solution enters the gap between the active material layer and the separator by capillary action, and replaces the air present there. It is desirable that the electrolytic solution is sufficiently infiltrated so that the entire battery element is impregnated with the electrolytic solution. However, since the gap between the active material layer and the separator is very narrow, it is difficult for the electrolyte to enter the center of the battery element. It takes time to penetrate. If the opening is formed in the current collector foil, the impregnation of the electrolytic solution is accelerated, but if the opening is formed in the entire current collector foil sheet, the strength of the battery electrode is reduced. Furthermore, in the periphery of the electrode, cracks may occur in the current collector foil due to expansion / contraction due to charge / discharge.

そこで本実施形態では、図2(a)に示すように、開口と突出部のある領域(開口形成部202)を、集電箔210のシートに対して十字状に形成する。より具体的には、細長い長方形の開口形成部202を、集電箔210の正極リード部215(または負極リード部)のある側の端部から反対側の端部まで通して形成する。それに交差させて同様の細長い形状の開口形成部202を二本、集電箔210の別の端部からその反対側の端部まで形成している。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2A, a region having an opening and a protruding portion (opening forming portion 202) is formed in a cross shape with respect to the sheet of the current collector foil 210. More specifically, the elongated rectangular opening forming portion 202 is formed so as to pass from the end portion on the side of the positive electrode lead portion 215 (or the negative electrode lead portion) of the current collector foil 210 to the end portion on the opposite side. Two opening forming portions 202 having the same elongated shape are formed so as to intersect with each other from the other end portion of the current collector foil 210 to the opposite end portion.

また図2(b)に示すように、集電箔210の周辺部を除いた領域に開口を形成してもよい。   Further, as shown in FIG. 2B, an opening may be formed in a region excluding the peripheral portion of the current collector foil 210.

図2(b)のように集電箔210の周辺部に全く開口形成部がないと、ある場合に比べて、電解液を含侵させる際に、電解液が周辺から中央部分に浸透しにくくなる。そこで、図2(c)に示すように、集電箔中央部に開口形成部202を形成し、しかもリード部のない2つの端部と中央部の開口形成部をつなぐ細い開口形成部223を形成する。このようにすると電解液が周辺から中央部に入りやすくなる。   As shown in FIG. 2B, when there is no opening forming portion in the peripheral portion of the current collector foil 210, the electrolytic solution is less likely to penetrate from the periphery to the central portion when impregnated with the electrolytic solution, as compared with a case where there is no opening. Become. Therefore, as shown in FIG. 2C, an opening forming portion 202 is formed in the central portion of the current collector foil, and a thin opening forming portion 223 that connects two end portions having no lead portion and the opening forming portion in the central portion is formed. Form. If it does in this way, it will become easy for electrolyte solution to enter into a center part from the circumference.

また図2(d)のように、細長い長方形の開口形成部202を数本、正極リード部(または負極リード部)のない端部から反対側の端部まで、両端部を除いて形成するようにしてもよい。   Further, as shown in FIG. 2D, several elongated rectangular opening forming portions 202 are formed from the end without the positive electrode lead portion (or the negative electrode lead portion) to the opposite end portion except for both ends. It may be.

また図2(e)は図2(d)の開口形成部202の一部を集電箔の端部まで達する開口形成部204とし、さらに、5本ある開口形成部202を開口形成部205でつなげている。   2E shows a part of the opening forming portion 202 of FIG. 2D as an opening forming portion 204 that reaches the end of the current collector foil, and the five opening forming portions 202 are replaced by the opening forming portion 205. Connected.

本実施形態によれば、活物質層から突出部が飛び出して短絡することを抑制できることに加え、電解液の含侵性を大きくは損なわずに電極の強度を向上させることができる。しかも電極周辺部における活物質層の亀裂の発生を抑制することができる。なお図2(a)、(c)、(e)のように開口形成部が集電箔の端部まで達していると、中央部への電解液の浸透が速い。   According to the present embodiment, it is possible to suppress the protrusion from jumping out of the active material layer and to short-circuit, and to improve the strength of the electrode without greatly impairing the impregnation property of the electrolytic solution. In addition, the occurrence of cracks in the active material layer in the electrode periphery can be suppressed. If the opening forming portion reaches the end of the current collector foil as shown in FIGS. 2A, 2C and 2E, the penetration of the electrolyte into the central portion is fast.

なお、正極リード部と負極リード部は複数枚束ねて超音波接合し、接合したものをそれぞれ正極端子と負極端子に溶接する。そのため、正極リード部と負極リード部及びそれらの周辺で、接合、溶接に用いる部分及び接合、溶接、使用、運搬等で応力を受ける部分には開口を形成しないことが望ましい。
(第3の実施形態)
図3は本発明の第3の実施形態の電池用電極を説明するための模式的平面図である。本実施形態は、第1の実施形態で述べた集電箔シートを用い、開口を集電箔シート全体ではなく一部に設ける点は第2の実施形態と共通する。しかし本実施形態では負極の集電箔310の周辺部に開口形成部302を設ける。リチウムイオン電池を例に取ると、負極でのLi金属の析出を防ぐため、負極の容量を正極の容量より大きくすることが多い。負極容量と正極容量の比(A/Cバランス:アノード(負極)とカソード(正極)の充電容量比(負極の充電容量/正極の充電容量)が1にあまり近いと、製造時のバラつきなどによって局所的に1以下になることがありうる。また、A/Cバランスが1に近いと満充電時の負極の体積膨張が大きくなる。この膨張率は炭素負極では小さいが、シリコンなどの合金系負極活物質の場合、その膨張率は炭素負極の数倍に及び、電極の周辺部では歪が蓄積されるため、集電箔に亀裂が入る恐れがある。
一方A/Cバランスをあまり1より大きくしても、充放電に寄与しない無駄な容量を抱えることになる。本実施形態によれば、開口部を設けた電極周辺部において、開口部に活物質が入るためA/Cバランスに余裕を持たせることができ、最も歪が蓄積される部分で膨張が緩和することができる。
(第4の実施形態)
図4は本発明の第4の実施形態の電池用電極401を説明するための模式的平面図である。集電体410には複数の開口420が設けられ、開口420の周囲に突出部450がある。集電体410上に活物質層430が形成されている。突出部450は活物質層中または活物質層表面で折れ曲がり、しかも、活物質層430上に絶縁層470が形成されて突出部450が露出していない。
A plurality of positive electrode lead portions and negative electrode lead portions are bundled and ultrasonically bonded, and the bonded portions are welded to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal, respectively. Therefore, it is desirable not to form openings in the positive electrode lead portion, the negative electrode lead portion, and the periphery thereof, in the portions used for joining and welding and the portions subjected to stress by joining, welding, use, transportation, and the like.
(Third embodiment)
FIG. 3 is a schematic plan view for explaining a battery electrode according to a third embodiment of the present invention. This embodiment uses the current collector foil sheet described in the first embodiment, and is common to the second embodiment in that openings are provided in a part rather than the entire current collector foil sheet. However, in this embodiment, the opening forming portion 302 is provided in the peripheral portion of the negative electrode current collector foil 310. Taking a lithium ion battery as an example, the capacity of the negative electrode is often made larger than the capacity of the positive electrode in order to prevent deposition of Li metal on the negative electrode. If the ratio of negative electrode capacity to positive electrode capacity (A / C balance: charge capacity ratio of anode (negative electrode) and cathode (positive electrode) (negative electrode charge capacity / positive electrode charge capacity) is too close to 1, due to variations in manufacturing, etc. It may be locally 1 or less, and the volume expansion of the negative electrode at the time of full charge increases when the A / C balance is close to 1. This expansion coefficient is small in the carbon negative electrode, but an alloy system such as silicon In the case of the negative electrode active material, the expansion coefficient is several times that of the carbon negative electrode, and strain is accumulated in the peripheral portion of the electrode.
On the other hand, even if the A / C balance is made larger than 1, a wasteful capacity that does not contribute to charging / discharging is held. According to the present embodiment, in the electrode peripheral portion provided with the opening, since the active material enters the opening, it is possible to give a margin to the A / C balance, and the expansion is relaxed in the portion where the strain is most accumulated. be able to.
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a schematic plan view for explaining a battery electrode 401 according to the fourth embodiment of the present invention. The current collector 410 is provided with a plurality of openings 420, and a protrusion 450 is provided around the opening 420. An active material layer 430 is formed over the current collector 410. The protrusion 450 is bent in the active material layer or on the surface of the active material layer, and the insulating layer 470 is formed on the active material layer 430 so that the protrusion 450 is not exposed.

突出部450が折れ曲がっていることで、集電体410の変形による突出部450、453の高さは低くなり、活物質層から飛び出していた突出部453は活物質層430内に収まり、その結果、セパレータを傷つけたり隣接の電極と短絡を起こしたりする可能性は小さくなる。
(電極構成材料)
ここで電極を構成する材料について絶縁層も含めて述べる。以下は例示であり、材料は特に限定されず、既知の材料を用いることができる。
Since the protrusion 450 is bent, the height of the protrusions 450 and 453 due to the deformation of the current collector 410 is reduced, and the protrusion 453 protruding from the active material layer is accommodated in the active material layer 430, and as a result. The possibility of damaging the separator or causing a short circuit with the adjacent electrode is reduced.
(Electrode constituent material)
Here, the material constituting the electrode will be described including the insulating layer. The following is an example, and the material is not particularly limited, and a known material can be used.

正極用集電体の材料としてはアルミニウム、金、白金等を用いることができる。負極用集電体の材料も正極用材料と同様であるが、特に銅、鉄・ニッケル・クロム系・モリブデン系のステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、白金、金、パラジウム、イリジウム、ロジウム等を用いることができる。   Aluminum, gold, platinum, or the like can be used as a material for the positive electrode current collector. The material of the current collector for the negative electrode is the same as the material for the positive electrode, but in particular, copper, iron, nickel, chromium and molybdenum based stainless steel, aluminum, aluminum alloy, platinum, gold, palladium, iridium, rhodium, etc. should be used. Can do.

正極活物質としては例えば、LiNiO、Lii(1−x)・・・(式A)(但し、0≦x<1、0<y≦1.2、MはCo、Al、Mn、Fe、Ti及びBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素である)を用いることができる。 Examples of the positive electrode active material include LiNiO 2 , Li y Ni (1-x) M x O 2 (formula A) (where 0 ≦ x <1, 0 <y ≦ 1.2, M is Co And at least one element selected from the group consisting of Al, Mn, Fe, Ti, and B).

また例えば、LiαNiβCoγMnδ(0<α≦1.2好ましくは1≦α≦1.2、β+γ+δ=1、β≧0.7、γ≦0.2)、LiαNiβCoγAlδ(0<α≦1.2好ましくは1≦α≦1.2、β+γ+δ=1、β≧0.6好ましくはβ≧0.7、γ≦0.2)なども挙げられ、特に、LiNiβCoγMnδ(0.75≦β≦0.85、0.05≦γ≦0.15、0.10≦δ≦0.20)が挙げられる。より具体的には、例えば、LiNi0.8Co0.05Mn0.15、LiNi0.8Co0.1Mn0.1、LiNi0.8Co0.15Al0.05、LiNi0.8Co0.1Al0.1等を好ましく用いることができる。なおNiの含有量を高くすると(例えば0.6を超える)、電池のエネルギー密度を高くすることができるが、本発明はそのような場合でも有効である。 Also, for example, Li α Ni β Co γ Mn δ O 2 (0 <α ≦ 1.2, preferably 1 ≦ α ≦ 1.2, β + γ + δ = 1, β ≧ 0.7, γ ≦ 0.2), Li α Ni β Co γ Al δ O 2 (0 <α ≦ 1.2, preferably 1 ≦ α ≦ 1.2, β + γ + δ = 1, β ≧ 0.6, preferably β ≧ 0.7, γ ≦ 0.2), etc. In particular, LiNi β Co γ Mn δ O 2 (0.75 ≦ β ≦ 0.85, 0.05 ≦ γ ≦ 0.15, 0.10 ≦ δ ≦ 0.20) may be mentioned. More specifically, for example, LiNi 0.8 Co 0.05 Mn 0.15 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2, LiNi 0.8 Co 0.1 Al can be preferably used 0.1 O 2 or the like. Note that when the Ni content is increased (for example, exceeding 0.6), the energy density of the battery can be increased, but the present invention is effective even in such a case.

また、上述の(式A)で表される化合物を2種以上混合して使用してもよく、例えば、NCM532またはNCM523とNCM433とを9:1〜1:9の範囲(典型的な例として、2:1)で混合して使用することも好ましい。さらに、(式A)においてNiの含有量が高い材料(xが0.4以下)と、Niの含有量が0.5を超えない材料(xが0.5以上、例えばNCM433)とを混合することで、高容量で熱安定性の高い電池を構成することもできる。   In addition, two or more compounds represented by the above (formula A) may be used as a mixture, for example, NCM532 or NCM523 and NCM433 in the range of 9: 1 to 1: 9 (as a typical example) 2: 1) are also preferably used as a mixture. Furthermore, in (Formula A), a material having a high Ni content (x is 0.4 or less) and a material having a Ni content not exceeding 0.5 (x is 0.5 or more, for example, NCM433) are mixed. As a result, a battery having a high capacity and high thermal stability can be formed.

上記以外にも正極活物質として、例えば、LiMnO、LiMn(0<x<2)、LiMnO、LiMn1.5Ni0.5(0<x<2)等の層状構造またはスピネル構造を有するマンガン酸リチウム;LiCoOまたはこれらの遷移金属の一部を他の金属で置き換えたもの;これらのリチウム遷移金属酸化物において化学量論組成よりもLiを過剰にしたもの;及びLiFePOなどのオリビン構造を有するもの等が挙げられる。さらに、これらの金属酸化物をAl、Fe、P、Ti、Si、Pb、Sn、In、Bi、Ag、Ba、Ca、Hg、Pd、Pt、Te、Zn、La等により一部置換した材料も使用することができる。上記に記載した正極活物質はいずれも、1種を単独で、または2種以上を組合せて用いることができる。 Other than the above, as the positive electrode active material, for example, LiMnO 2 , Li x Mn 2 O 4 (0 <x <2), Li 2 MnO 3 , Li x Mn 1.5 Ni 0.5 O 4 (0 <x < 2) Lithium manganate having a layered structure or spinel structure such as LiCoO 2 or a part of these transition metals replaced with another metal; Li in these lithium transition metal oxides more than the stoichiometric composition And those having an olivine structure such as LiFePO 4 . Furthermore, a material in which these metal oxides are partially substituted with Al, Fe, P, Ti, Si, Pb, Sn, In, Bi, Ag, Ba, Ca, Hg, Pd, Pt, Te, Zn, La, etc. Can also be used. Any of the positive electrode active materials described above can be used alone or in combination of two or more.

また負極活物質は金属および/または金属酸化物ならびに炭素を負極活物質として含む。金属としては、例えば、Li、Al、Si、Pb、Sn、In、Bi、Ag、Ba、Ca、Hg、Pd、Pt、Te、Zn、La、またはこれらの2種以上の合金等が挙げられる。また、これらの金属又は合金は2種以上混合して用いてもよい。また、これらの金属又は合金は1種以上の非金属元素を含んでもよい。   The negative electrode active material contains a metal and / or metal oxide and carbon as a negative electrode active material. Examples of the metal include Li, Al, Si, Pb, Sn, In, Bi, Ag, Ba, Ca, Hg, Pd, Pt, Te, Zn, La, or alloys of two or more thereof. . Moreover, you may use these metals or alloys in mixture of 2 or more types. These metals or alloys may contain one or more non-metallic elements.

金属酸化物としては、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化リチウム、またはこれらの複合物等が挙げられる。本実施形態では、負極活物質として酸化スズもしくは酸化シリコンを含むことが好ましく、酸化シリコンを含むことがより好ましい。これは、酸化シリコンが、比較的安定で他の化合物との反応を引き起こしにくいからである。また、金属酸化物に、窒素、ホウ素および硫黄の中から選ばれる一種または二種以上の元素を、例えば0.1〜5質量%添加することもできる。こうすることで、金属酸化物の電気伝導性を向上させることができる。また、金属や金属酸化物を、たとえば蒸着などの方法で、炭素等の導電物質を用いて被覆することでも、同様に電気伝導度を向上させることができる。   Examples of the metal oxide include silicon oxide, aluminum oxide, tin oxide, indium oxide, zinc oxide, lithium oxide, and composites thereof. In this embodiment, it is preferable that tin oxide or silicon oxide is included as the negative electrode active material, and it is more preferable that silicon oxide is included. This is because silicon oxide is relatively stable and hardly causes a reaction with other compounds. Moreover, 0.1-5 mass% of 1 type, or 2 or more types of elements chosen from nitrogen, boron, and sulfur can also be added to a metal oxide, for example. By carrying out like this, the electrical conductivity of a metal oxide can be improved. In addition, the electrical conductivity can be similarly improved by coating a metal or metal oxide with a conductive material such as carbon by a method such as vapor deposition.

炭素としては、例えば、黒鉛、非晶質炭素、ダイヤモンド状炭素、カーボンナノチューブ、またはこれらの複合物等が挙げられる。ここで、結晶性の高い黒鉛は、電気伝導性が高く、銅などの金属からなる負極集電体との接着性および電圧平坦性が優れている。一方、結晶性の低い非晶質炭素は、体積膨張が比較的小さいため、負極全体の体積膨張を緩和する効果が高く、かつ結晶粒界や欠陥といった不均一性に起因する劣化が起きにくい。   Examples of carbon include graphite, amorphous carbon, diamond-like carbon, carbon nanotube, or a composite thereof. Here, graphite with high crystallinity has high electrical conductivity, and is excellent in adhesiveness and voltage flatness with a negative electrode current collector made of a metal such as copper. On the other hand, since amorphous carbon having low crystallinity has a relatively small volume expansion, it has a high effect of relaxing the volume expansion of the entire negative electrode, and deterioration due to non-uniformity such as crystal grain boundaries and defects hardly occurs.

金属および金属酸化物は、リチウムの受容能力が炭素に比べて遥かに大きいことが特徴である。したがって、負極活物質として金属および金属酸化物を多く使用することで電池のエネルギー密度を改善することができる。高エネルギー密度を達成するため、負極活物質中の金属および/または金属酸化物の含有比率が高い方が好ましい。金属および/または金属酸化物は、多いほど負極全体としての容量が増加するので好ましい。金属および/または金属酸化物は、負極活物質の0.1質量%以上の量で負極に含まれることが好ましく、1質量%以上がより好ましく、10質量%以上が更に好ましい。しかしながら、金属および/または金属酸化物は、炭素にくらべてリチウムを吸蔵・放出した際の体積変化が大きくなり、電気的な接合が失われる場合があることから、99質量%以下、好ましくは90質量%以下である。上述した通り、負極活物質は、負極中の充放電に伴いリチウムイオンを可逆的に受容、放出可能な材料であり、それ以外の結着剤などは含まない。   Metals and metal oxides are characterized by a lithium acceptability that is much greater than that of carbon. Therefore, the energy density of the battery can be improved by using a large amount of metal and metal oxide as the negative electrode active material. In order to achieve a high energy density, it is preferable that the content ratio of the metal and / or metal oxide in the negative electrode active material is high. A larger amount of metal and / or metal oxide is preferable because the capacity of the whole negative electrode increases. The metal and / or metal oxide is preferably contained in the negative electrode in an amount of 0.1% by mass or more of the negative electrode active material, more preferably 1% by mass or more, and still more preferably 10% by mass or more. However, the metal and / or metal oxide has a large volume change when lithium is occluded / released compared to carbon, and the electrical connection may be lost. It is below mass%. As described above, the negative electrode active material is a material capable of reversibly receiving and releasing lithium ions in accordance with charge and discharge in the negative electrode, and does not include other binders.

絶縁層は、耐熱性を有することが好ましく、エンジニアプラスチックなどの耐熱樹脂や、金属酸化物などの無機材料で構成される。これらの材料を絶縁性フィラーとして用い、絶縁性フィラーを結着する結着剤とを含む絶縁層を形成することも可能である。正極上に形成する絶縁層については、正極活物質として、ニッケル含有量が高いリチウムニッケル複合酸化物を含む正極に設置するばあいは、絶縁層の構成材料は、耐酸化性を有するものが好ましい。   The insulating layer preferably has heat resistance, and is made of a heat resistant resin such as engineer plastic or an inorganic material such as a metal oxide. It is also possible to use these materials as insulating fillers to form an insulating layer containing a binder that binds the insulating filler. When the insulating layer formed on the positive electrode is installed on a positive electrode containing a lithium nickel composite oxide having a high nickel content as the positive electrode active material, the constituent material of the insulating layer preferably has oxidation resistance. .

無機材料としては、例えば、金属の酸化物や窒化物、具体的には、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化ケイ素(シリカ)、酸化チタン(チタニア)、酸化ジルコニウム(ジルコニア)、酸化マグネシウム(マグネシア)、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等が挙げられるが、溶融しないため、無機粒子として上記の結着剤と共に用いることが好ましい。有機粒子に比べ、無機粒子は耐酸化性を有するため好ましい。   Examples of inorganic materials include metal oxides and nitrides, specifically, aluminum oxide (alumina), silicon oxide (silica), titanium oxide (titania), zirconium oxide (zirconia), magnesium oxide (magnesia), Zinc oxide, strontium titanate, barium titanate, aluminum nitride, silicon nitride and the like can be mentioned. However, since they do not melt, it is preferable to use them together with the above binder as inorganic particles. Compared to organic particles, inorganic particles are preferable because they have oxidation resistance.

有機材料としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンやシリコーンゴムなどが挙げられる。有機溶媒に溶融して塗工することが可能な材料については、無機粒子に比べ絶縁層の形成が容易である点で好ましい。また、有機材料は、比重が無機材料に比べ低いため、電池の重量を小さく出来る点で好ましい。   Examples of the organic material include polyimide, polyamideimide, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyethersulfone, polyetherimide, polyetheretherketone, and silicone rubber. About the material which can be melt | dissolved and coated in an organic solvent, the formation of an insulating layer is preferable compared with an inorganic particle. An organic material is preferable in that the weight of the battery can be reduced because the specific gravity is lower than that of the inorganic material.

正極活物質、負極活物質、絶縁層に結着剤を用いる場合、特に正極活物質や正極に形成する絶縁層の結着剤については、耐酸化性に優れるものが好ましく、分子軌道計算で得られるHOMO(Highest Occupied Molecular Orbit:最高被占軌道)の値が小さいものの方が好ましい。フッ素や塩素などハロゲンを含有するポリマーが耐酸化性に優れるため、本実施形態において使用される結着剤に適している。より具体的には、このような結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリヘキサフルオロプロピレン(PHFP)、ポリ三フッ化塩化エチレン(PCTFE)、ポリパーフルオロアルコキシフルオロエチレンなどのフッ素または塩素を含有するポリオレフィンが挙げられる。   When a binder is used for the positive electrode active material, the negative electrode active material, and the insulating layer, the positive electrode active material and the binder for the insulating layer formed on the positive electrode are preferably those having excellent oxidation resistance, and obtained by molecular orbital calculation. It is preferable that the HOMO (Highest Occupied Molecular Orbit) value is small. Polymers containing halogen such as fluorine and chlorine are excellent in oxidation resistance, and are therefore suitable for the binder used in this embodiment. More specifically, such binders include polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyhexafluoropropylene (PHFP), polytrifluoroethylene chloride (PCTFE), polypar. Examples include polyolefins containing fluorine or chlorine such as fluoroalkoxyfluoroethylene.

この他にも電極合剤層の結着に用いる結着剤を使用してもよい。   In addition, a binder used for binding the electrode mixture layer may be used.

正極活物質、負極活物質、絶縁層を集電箔に塗工する際に用いる塗工液(スラリー)が水系の溶媒(結着剤の分散媒として水または水を主成分とする混合溶媒を用いた溶液)を使用する場合には、水系の溶媒に分散または溶解するポリマーを用いることができる。水系溶媒に分散または溶解するポリマーとしては、例えば、アクリル系樹脂が挙げられる。アクリル系樹脂としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、2‐ヒドロキシエチルアクリレート、2‐ヒドロキシエチルメタクリレート、メチルメタアクリレート、エチルヘキシルアクリレート、ブチルアクリレート等のモノマーを1種類で重合した単独重合体が好ましく用いられる。また、アクリル系樹脂は、2種以上の上記モノマーを重合した共重合体であってもよい。さらに、上記単独重合体及び共重合体の2種類以上を混合したものであってもよい。上述したアクリル系樹脂のほかに、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリエチレン(PE)等のポリオレフィン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等を用いることができる。これらポリマーは、一種のみを単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。結着剤の形態は特に制限されず、粒子状(粉末状)のものをそのまま用いてもよく、溶液状あるいはエマルジョン状に調製したものを用いてもよい。二種以上の結着剤を、それぞれ異なる形態で用いてもよい。   The coating liquid (slurry) used when coating the positive electrode active material, the negative electrode active material, and the insulating layer on the current collector foil is an aqueous solvent (water or a mixed solvent containing water as a main component as a binder dispersion medium). When the solution used is used, a polymer that is dispersed or dissolved in an aqueous solvent can be used. Examples of the polymer that is dispersed or dissolved in the aqueous solvent include acrylic resins. As the acrylic resin, a homopolymer obtained by polymerizing monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, acrylamide, methacrylamide, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, methyl methacrylate, ethylhexyl acrylate and butyl acrylate. Is preferably used. The acrylic resin may be a copolymer obtained by polymerizing two or more of the above monomers. Further, a mixture of two or more of the above homopolymers and copolymers may be used. In addition to the acrylic resins described above, polyolefin resins such as styrene butadiene rubber (SBR) and polyethylene (PE), polytetrafluoroethylene (PTFE), and the like can be used. These polymers can be used alone or in combination of two or more. The form of the binder is not particularly limited, and a particulate (powdered) form may be used as it is, or a solution or emulsion prepared may be used. Two or more binders may be used in different forms.

塗工液は、上述した材料以外の材料を必要に応じて含有することができる。そのような材料の例として、後述する塗工液の増粘剤として機能し得る各種のポリマー材料が挙げられる。特に水系溶媒を使用する場合、上記増粘剤として機能するポリマーを含有することが好ましい。該増粘剤として機能するポリマーとしてはカルボキシメチルセルロース(CMC)やメチルセルロース(MC)が好ましく用いられる。   The coating liquid can contain materials other than the above-described materials as necessary. Examples of such materials include various polymer materials that can function as a thickener for the coating liquid described later. In particular, when an aqueous solvent is used, it is preferable to contain a polymer that functions as the thickener. As the polymer that functions as the thickener, carboxymethyl cellulose (CMC) and methyl cellulose (MC) are preferably used.

上記の正極活物質、負極活物質、絶縁性フィラー及び結着剤を溶媒に混合させる操作は、ボールミル、ホモディスパー、ディスパーミル(登録商標)、クレアミックス(登録商標)、フィルミックス(登録商標)、超音波分散機などの適当な混練機を用いて行うことができる。   The operation of mixing the positive electrode active material, the negative electrode active material, the insulating filler, and the binder into the solvent includes ball mill, homodisper, dispermill (registered trademark), Claremix (registered trademark), and fillmix (registered trademark). It can be carried out using an appropriate kneader such as an ultrasonic disperser.

絶縁層形成用塗工液を塗布する操作は、既存の一般的な塗布手段を特に限定することなく使用することができる。例えば、適当な塗布装置(グラビアコーター、スリットコーター、ダイコーター、コンマコーター、ディップコート等)を使用して、所定量の絶縁層形成用塗料を均一な厚さにコーティングすることにより塗布され得る。   The operation of applying the insulating layer forming coating liquid can be used without any particular limitation on existing general application means. For example, it can be applied by coating a predetermined amount of coating material for forming an insulating layer to a uniform thickness using a suitable coating device (gravure coater, slit coater, die coater, comma coater, dip coat, etc.).

その後、適当な乾燥手段で塗布物を乾燥(例えば140℃以下、例えば30〜110℃)することによって、絶縁層形成用塗料中の溶媒を除去する。   Thereafter, the coating material is dried (for example, 140 ° C. or lower, for example, 30 to 110 ° C.) by an appropriate drying means, thereby removing the solvent in the insulating layer forming paint.

本実施形態に係る電極は、突起形状を持つ集電箔に、活物質、結着剤及び溶媒を含む塗工液を塗布、乾燥後、プレスを行い、さらに絶縁層用の塗工液を塗布、乾燥し、必要に応じてプレスすることにより作製できる。   In the electrode according to the present embodiment, a coating solution containing an active material, a binder and a solvent is applied to a current collector foil having a protruding shape, dried, pressed, and further coated with a coating solution for an insulating layer It can be produced by drying and pressing as necessary.

以下本発明の実施例を説明する。実施例1−3、比較例1−3は集電箔に活物質層を形成した場合である。また実施例4−6、比較例4−6は集電箔に活物質層を形成し更に絶縁層を形成した場合である。
(実施例1)
以下本発明の実施例を説明する。集電箔は穴開けした厚さ15μmのアルミ箔で正極用である。穴開けによる突出部の高さ(集電箔の平坦面からの高さ)は平均20μmで、アルミ箔の両面から交互に穴開けして、1平方センチメートあたり約1万個形成されている。
この集電箔上に活物質層を片面に塗工した。材料は、LiNi0.8Co0.15Al0.05をカーボンブラック、ポリフッ化ビニリデンと93:2:5の質量比で計量し、N−メチルピロリドン(NMP)とを混合し、スラリーとした。NMPと固形分との質量比は50:50とした。このスラリーを厚さ15μmのアルミニウム箔にドクターブレードを用いて塗布した。このスラリーが塗布されたアルミニウム箔を120℃で5分間加熱してNMPを乾燥し、集電箔を金属ローラにかけて上下からプレスした。プレス速度は1mm/secとした。このようにして正極を作製した。図5にプレスした後の電極の開口周辺の走査型電子顕微鏡写真を示す。突出部の先端(破線内)が折れ曲がり、鈎型形状または平坦になっていることが分かる。なお図5に示した開口の径は、広がった根元で40μm程度、飛び出した先端で10μm程度である。
Examples of the present invention will be described below. Example 1-3 and Comparative Example 1-3 are cases where an active material layer is formed on the current collector foil. In addition, Example 4-6 and Comparative Example 4-6 are cases where an active material layer was formed on the current collector foil and an insulating layer was further formed.
Example 1
Examples of the present invention will be described below. The current collector foil is a perforated aluminum foil having a thickness of 15 μm and used for the positive electrode. The height of the projecting portion by drilling (height from the flat surface of the current collector foil) is 20 μm on average, and approximately 10,000 per square centimeter are formed by alternately drilling from both sides of the aluminum foil.
An active material layer was coated on one side of the current collector foil. As the material, LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 was weighed in a mass ratio of carbon black, polyvinylidene fluoride and 93: 2: 5, mixed with N-methylpyrrolidone (NMP), and slurry It was. The mass ratio of NMP to solid content was 50:50. This slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm using a doctor blade. The aluminum foil coated with this slurry was heated at 120 ° C. for 5 minutes to dry the NMP, and the current collector foil was pressed on a metal roller and pressed from above and below. The pressing speed was 1 mm / sec. In this way, a positive electrode was produced. FIG. 5 shows a scanning electron micrograph around the opening of the electrode after pressing. It can be seen that the tip of the protrusion (inside the broken line) is bent and has a saddle shape or a flat shape. The diameter of the opening shown in FIG. 5 is about 40 μm at the spread base and about 10 μm at the protruding tip.

図6に合剤層の厚み(電極の断面写真から読み取った値)、目付(合剤層の単位体積当たりの活物質層の重さ)、密度(合剤層の厚みと目付から算出したロールプレス後の活物質層の単位体積当たりの活物質層の重さ)及び剥離強度測定結果を示す。
[比較例1〕
集電箔として、穴あけ加工していないアルミ箔を用いた以外は、実施例1と同じである。図6で実施例1と比較例1を比較すると、集電箔を開口した場合(図6の「穴加工有り」)としない場合(同図「穴加工なし」)を対比している。開口がある場合開口しない場合に比べて剥離強度は67mN/mmで、開口しない場合の50mN/mmよりも向上した。実施例1の図5より活物質層は突起内部も埋めておりアンカー効果で、剥離強度が向上したと推察した。また集電箔の突出部が穴の中心方向に折れ曲がることで、アンカー効果が更に向上することで合剤層が更に剥離しにくくなったものと推察した。
(実施例2)
集電箔は穴開けした厚さ10μmの銅箔で負極用である。穴の形状および穴の数は実施例1と同じである。この集電箔上に活物質層を片面に塗工した。材料は、SiO表面を炭素材料で被覆した複合体(複合体における炭素材料の量が7質量%)と、ポリアミック酸溶液(商品名:「U−ワニスA」、宇部興産(株)製、ポリアミック酸20質量%)と、添加剤とを、それぞれ50:50の質量比で計量した。これらと、n−メチルピロリドン(NMP)とを混練し、スラリーとした。なおSi単独の材料も用いることができ、より薄くすることができる。このスラリーが塗布された銅箔を120℃で5分間加熱してNMPを乾燥し、集電箔を金属ローラにかけて上下からプレスした。続いて、窒素雰囲気下において、150℃で2時間加熱し、負極を作製した。図6に測定結果を示した。
[比較例2]
集電箔として、穴あけ加工していない銅箔を用いた以外は、実施例2と同じである。
開口した場合(図6の「穴加工有り」)としない場合(同図「穴加工なし」)を対比して示している。開口がある場合開口しない場合に比べて剥離強度は140mN/mmで、開口しない場合の100mN/mmよりも向上した。実施例2の負極においても、実施例1の正極と同様、集電箔の突出部が折れ曲がり、合剤層が剥離しにくくなったものと推察した。
(実施例3)
両面に活物質を塗布した以外、実施例2と同様に負極を作成した。実施例2で得られたスラリーを片面に塗布しNMPを乾燥した電極に、続いてこの裏面にスラリーを塗布しNMPを乾燥し、集電箔を金属ローラにかけて上下からプレスした。続いて、窒素雰囲気下において、150℃で2時間加熱し、正極を作製した。図6に測定結果を示した。
[比較例3]
集電箔として、穴あけ加工していない銅箔を用いた以外は、実施例3と同じである。開口した場合(図6の穴加工有り)としない場合(同図穴加工なし)を対比して示している。開口がある場合開口しない場合に比べて剥離強度は200mN/mmで、開口しない場合の115mN/mmよりも向上した。
FIG. 6 shows the thickness of the mixture layer (value read from the cross-sectional photograph of the electrode), basis weight (weight of the active material layer per unit volume of the mixture layer), density (roll calculated from the thickness and basis weight of the mixture layer) The weight of the active material layer per unit volume of the active material layer after pressing) and the peel strength measurement results are shown.
[Comparative Example 1]
Example 1 is the same as Example 1 except that an aluminum foil that has not been punched is used as the current collector foil. Comparison between Example 1 and Comparative Example 1 in FIG. 6 compares the case where the current collector foil is opened (“with hole processing” in FIG. 6) and the case where the current collector foil is “without hole processing”. When there was an opening, the peel strength was 67 mN / mm compared to when there was no opening, which was improved from 50 mN / mm when there was no opening. From FIG. 5 of Example 1, it was inferred that the active material layer buried the protrusions and the peel strength was improved by the anchor effect. Moreover, it was guessed that the mixture layer became more difficult to peel off because the protruding portion of the current collector foil was bent in the center direction of the hole to further improve the anchor effect.
(Example 2)
The current collector foil is a perforated copper foil having a thickness of 10 μm and used for the negative electrode. The shape of the holes and the number of holes are the same as in the first embodiment. An active material layer was coated on one side of the current collector foil. The material is a composite in which the surface of SiO x is coated with a carbon material (the amount of the carbon material in the composite is 7% by mass) and a polyamic acid solution (trade name: “U-varnish A”, manufactured by Ube Industries, Ltd., Polyamic acid (20% by mass) and the additive were weighed at a mass ratio of 50:50, respectively. These and n-methylpyrrolidone (NMP) were kneaded to form a slurry. In addition, the material of Si alone can also be used and can be made thinner. The copper foil coated with the slurry was heated at 120 ° C. for 5 minutes to dry the NMP, and the current collector foil was pressed on a metal roller and pressed from above and below. Then, it heated at 150 degreeC for 2 hours in nitrogen atmosphere, and produced the negative electrode. FIG. 6 shows the measurement results.
[Comparative Example 2]
Example 2 is the same as Example 2 except that a copper foil that has not been punched is used as the current collector foil.
The case of opening (“with hole processing” in FIG. 6) and the case of not opening (“without hole processing” in FIG. 6) are shown in comparison. When there was an opening, the peel strength was 140 mN / mm compared to when there was no opening, which was improved from 100 mN / mm when there was no opening. Also in the negative electrode of Example 2, as with the positive electrode of Example 1, it was assumed that the protruding portion of the current collector foil was bent and the mixture layer was difficult to peel off.
(Example 3)
A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 2 except that the active material was applied on both sides. The slurry obtained in Example 2 was applied to one side of the electrode, and the NMP was dried on the electrode. Subsequently, the slurry was applied to the back side to dry the NMP, and the current collector foil was pressed on a metal roller and pressed from above and below. Then, it heated at 150 degreeC for 2 hours in nitrogen atmosphere, and produced the positive electrode. FIG. 6 shows the measurement results.
[Comparative Example 3]
Example 3 is the same as Example 3 except that a copper foil that has not been punched is used as the current collector foil. The case of opening (with hole machining in FIG. 6) and the case of not opening (without hole machining in the same figure) are shown in comparison. When there was an opening, the peel strength was 200 mN / mm, compared with 115 mN / mm when there was no opening.

実施例3は穴を経由して両面の合剤層が結合しているためにアンカー効果が更に大きくなり、実施例2よりも剥離強度が向上したものと推定した。
(実施例4)
実施例1の電極上に、絶縁層を塗布した。アルミナ粒子(平均粒径0.1μm)をポリフッ化ビニリデンと90:10の質量比で計量し、N−メチルピロリドン(NMP)とを混合し、スラリーとし、これを実施例1の電極上に塗布した。スラリーが塗布された正極を120℃で5分間加熱してNMPを乾燥し、集電箔を金属ローラにかけて上下からプレスした。絶縁層の乾燥後の目付量は、約1.5mg/cmであった。この時の絶縁層の厚みを断面SEM(Scanning Electron Microscope)で観察したところ、5μmであった。この電極を1組の平板端子(直径25mm)で挟み、絶縁層側の表面と集電箔の間の抵抗を測定したところ絶縁されていた(>1kΩ)。
(実施例5)
絶縁層の厚みを3μmにした以外は、実施例4と同じである。この電極を平板で挟み、絶縁層側の表面と集電箔の間の抵抗を測定したところ、1kΩを超えており、絶縁されていた。
(実施例6)
絶縁層の厚みを2μmにした以外は、実施例4と同じである。この電極を平板で挟み、絶縁層側の表面と集電箔の間の抵抗を測定したところ、1kΩを超えており、絶縁されていた。
[比較例4]
比較例2の電極を実施例4と同じく1組の平板で挟み、合剤層側の表面と集電箔の間の抵抗を測定したところ360mΩであった。
[比較例5]
実施例1の電極を実施例4と同じく1組の平板で挟み、合剤層側の表面と集電箔の間の抵抗を測定したところ50mΩであった。
[比較例6]
絶縁層の厚みを1μmにした以外は、実施例4と同じである。この電極を平板で挟み、絶縁層側の表面と集電箔の間の抵抗を測定したところ100mΩであった。
In Example 3, it was presumed that the anchor effect was further increased because the mixture layers on both sides were bonded via holes, and the peel strength was improved as compared with Example 2.
Example 4
An insulating layer was applied on the electrode of Example 1. Alumina particles (average particle size 0.1 μm) are weighed at a mass ratio of polyvinylidene fluoride and 90:10, mixed with N-methylpyrrolidone (NMP) to form a slurry, and this is applied onto the electrode of Example 1 did. The positive electrode coated with the slurry was heated at 120 ° C. for 5 minutes to dry the NMP, and the current collector foil was pressed on a metal roller and pressed from above and below. The basis weight after drying of the insulating layer was about 1.5 mg / cm 2 . When the thickness of the insulating layer at this time was observed with a cross-sectional SEM (Scanning Electron Microscope), it was 5 μm. This electrode was sandwiched between a pair of flat terminals (diameter 25 mm), and when the resistance between the surface on the insulating layer side and the current collector foil was measured, it was insulated (> 1 kΩ).
(Example 5)
Example 4 is the same as Example 4 except that the thickness of the insulating layer is 3 μm. When this electrode was sandwiched between flat plates and the resistance between the surface on the insulating layer side and the current collector foil was measured, it exceeded 1 kΩ and was insulated.
(Example 6)
Example 4 is the same as Example 4 except that the thickness of the insulating layer is 2 μm. When this electrode was sandwiched between flat plates and the resistance between the surface on the insulating layer side and the current collector foil was measured, it exceeded 1 kΩ and was insulated.
[Comparative Example 4]
The electrode of Comparative Example 2 was sandwiched between a pair of flat plates as in Example 4, and the resistance between the surface of the mixture layer side and the current collector foil was measured and found to be 360 mΩ.
[Comparative Example 5]
The electrode of Example 1 was sandwiched between a pair of flat plates as in Example 4, and the resistance between the surface of the mixture layer and the current collector foil was measured to be 50 mΩ.
[Comparative Example 6]
Example 4 is the same as Example 4 except that the thickness of the insulating layer is 1 μm. The electrode was sandwiched between flat plates, and the resistance between the surface on the insulating layer side and the current collector foil was measured and found to be 100 mΩ.

比較例4、5、6の結果は、突起部を有する穴あき集電箔を用いた場合、突起部が集電箔の表面に露出し、絶縁性を維持出来ないことを示している。しかし、実施例4〜6に示したように、合剤層を塗布後にプレス加工し、さらに絶縁コートを施すことにより、絶縁性を維持できた。但し、比較例6に示したように、絶縁層の厚みが1μm以下では、十分な絶縁性を保つことが出来ない。   The results of Comparative Examples 4, 5, and 6 indicate that when a perforated current collector foil having a protrusion is used, the protrusion is exposed on the surface of the current collector foil, and insulation cannot be maintained. However, as shown in Examples 4 to 6, the insulating properties could be maintained by pressing the mixture layer after coating and further applying an insulating coat. However, as shown in Comparative Example 6, if the thickness of the insulating layer is 1 μm or less, sufficient insulation cannot be maintained.

上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)
複数の開口が設けられ前記開口の周囲の集電体が突出している集電体と、前記集電体上に形成された活物質層を備えた電池用電極であって、前記突出部が前記活物質層中または前記活物質層表面で折れ曲がり、前記活物質層上に絶縁層が形成されて前記突出部が露出していないことを特徴とする電池用電極。
(付記2)
前記開口は前記集電体をパンチングすることで形成されている付記1に記載の電池用電極。
(付記3)
前記突出部は鈎型に折れ曲がっている付記1または2に記載の電池用電極。
(付記4)
前記突出部と前記活物質層は前記集電体の両面に形成されている付記1から3のいずれか一項に記載の電池用電極。
(付記5)
前記集電体の周辺部を除いた領域に前記複数の開口と前記突出部が形成された付記1から4のいずれか一項に記載の電池用電極。
(付記6)
前記集電体に前記複数の開口と前記突出部のある領域が十字状に形成され、前記十字の端部の少なくとも一部が前記集電体の周辺部に接続している付記1から5のいずれか一項に記載の電池用電極。
(付記7)
前記集電体の周辺部に前記複数の開口と前記突出部が形成され、前記集電体の中央部には前記開口及び前記突出部が形成されていない付記1から4のいずれか一項に記載の電池用電極。
(付記8)
前記絶縁層の厚みは2μm以上である付記1から7のいずれか一項に記載の電池用電極。
(付記9)
前記絶縁層は無機粒子または耐熱樹脂を含む付記1から8のいずれか一項に記載の電池用電極。
(付記10)
付記1から7のいずれか一項に記載の電池用電極を用いたことを特徴とする電池。
(付記11)
付記10に記載の電池を搭載したことを特徴とする電気自動車。
(付記12)
複数の開口が設けられ前記開口の周囲の集電体が突出している集電体上に活物質層が形成されたものをプレスして、前記突出部を前記活物質層中または前記活物質層表面で折り曲げ、その後前記活物質層上に絶縁層を形成して前記突出部が露出しない状態にすることを特徴とする電池用電極の形成方法。
(付記13)
前記活物質層を塗工し、乾燥後、前記突出部をプレスする付記12に記載の電池用電極の形成方法。
A part or all of the above-described embodiment can be described as in the following supplementary notes, but is not limited thereto.
(Appendix 1)
A battery electrode comprising a current collector provided with a plurality of openings and a current collector around the openings projecting, and an active material layer formed on the current collector, wherein the projecting portion is the An electrode for a battery, wherein the electrode is bent in an active material layer or on the surface of the active material layer, an insulating layer is formed on the active material layer, and the protruding portion is not exposed.
(Appendix 2)
The battery electrode according to appendix 1, wherein the opening is formed by punching the current collector.
(Appendix 3)
The battery electrode according to appendix 1 or 2, wherein the protruding portion is bent in a bowl shape.
(Appendix 4)
The battery electrode according to any one of appendices 1 to 3, wherein the protruding portion and the active material layer are formed on both surfaces of the current collector.
(Appendix 5)
The battery electrode according to any one of appendices 1 to 4, wherein the plurality of openings and the protrusions are formed in a region excluding a peripheral portion of the current collector.
(Appendix 6)
The areas having the plurality of openings and the protrusions are formed in a cross shape in the current collector, and at least a part of the end of the cross is connected to the peripheral part of the current collector. The battery electrode according to any one of the above.
(Appendix 7)
The plurality of openings and the protrusions are formed in the periphery of the current collector, and the openings and the protrusions are not formed in the center of the current collector. The electrode for a battery as described.
(Appendix 8)
The battery electrode according to any one of appendices 1 to 7, wherein the insulating layer has a thickness of 2 μm or more.
(Appendix 9)
The battery electrode according to any one of appendices 1 to 8, wherein the insulating layer includes inorganic particles or a heat-resistant resin.
(Appendix 10)
A battery comprising the battery electrode according to any one of appendices 1 to 7.
(Appendix 11)
An electric vehicle comprising the battery according to appendix 10.
(Appendix 12)
The active material layer formed on the current collector on which the plurality of openings are provided and the current collector around the opening protrudes is pressed, and the protruding portion is formed in the active material layer or the active material layer A method for forming an electrode for a battery, comprising bending the surface and then forming an insulating layer on the active material layer so that the protruding portion is not exposed.
(Appendix 13)
The method for forming a battery electrode according to appendix 12, wherein the active material layer is applied, dried, and then the protruding portion is pressed.

100、401 電池用電極
110、210、310 集電箔
120 開口
130 活物質層
140 窪み
150、153、153’ 突出部
170 絶縁層
202、204、205、223、302 開口形成部
215、460 正極リード部
700 負極
710 負極活物質形成部
720 負極活物質未形成部
800 正極
810 正極活物質形成部
820 正極活物質未形成部
100, 401 Battery electrode 110, 210, 310 Current collector foil 120 Opening 130 Active material layer 140 Depression 150, 153, 153 ′ Protruding part 170 Insulating layer 202, 204, 205, 223, 302 Opening forming part 215, 460 Positive electrode lead Part 700 negative electrode 710 negative electrode active material forming part 720 negative electrode active material non-forming part 800 positive electrode 810 positive electrode active material forming part 820 positive electrode active material non-forming part

Claims (10)

複数の開口が設けられ前記開口の周囲に突出して形成された突出部を備えた集電体と、前記集電体上に形成された活物質層を備えた電池用電極であって、前記突出部が前記活物質層中または前記活物質層表面で折れ曲がり、前記活物質層上に絶縁層が形成されて前記突出部が露出していないことを特徴とする電池用電極。   A battery electrode comprising a current collector provided with a plurality of openings and projecting around the openings, and an active material layer formed on the current collector, wherein the protrusion An electrode for a battery, wherein a portion is bent in the active material layer or on the surface of the active material layer, an insulating layer is formed on the active material layer, and the protruding portion is not exposed. 前記開口は前記集電体をパンチングすることで形成されている請求項1に記載の電池用電極。   The battery electrode according to claim 1, wherein the opening is formed by punching the current collector. 前記突出部は鈎型に折れ曲がっている請求項1または2に記載の電池用電極。   The battery electrode according to claim 1, wherein the protrusion is bent in a bowl shape. 前記突出部と前記活物質層は前記集電体の両面に形成されている請求項1から3のいずれか一項に記載の電池用電極。   The battery electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the protruding portion and the active material layer are formed on both surfaces of the current collector. 前記集電体の周辺部を除いた領域に前記複数の開口と前記突出部が形成された請求項1から4のいずれか一項に記載の電池用電極。   The battery electrode according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of openings and the protrusions are formed in a region excluding a peripheral portion of the current collector. 前記集電体に前記複数の開口と前記突出部のある領域が十字状に形成され、前記十字状の領域の端部の少なくとも一部が前記集電体の周辺部に接続している請求項1から4のいずれか一項に記載の電池用電極。   The region having the plurality of openings and the protruding portion is formed in a cross shape in the current collector, and at least a part of an end of the cross-shaped region is connected to a peripheral portion of the current collector. The battery electrode according to any one of 1 to 4. 前記集電体の周辺部に前記複数の開口と前記突出部が形成され、前記集電体の中央部には前記開口及び前記突出部が形成されていない請求項1から4のいずれか一項に記載の電池用電極。   5. The plurality of openings and the protrusions are formed in a peripheral portion of the current collector, and the openings and the protrusions are not formed in a central portion of the current collector. The electrode for a battery as described in. 請求項1から7のいずれか一項に記載の電池用電極を用いたことを特徴とする電池。   A battery comprising the battery electrode according to claim 1. 複数の開口が設けられ前記開口の周囲の集電体が突出して突出部を形成している集電体上に活物質層が形成されたものをプレスして、前記突出部を前記活物質層中または前記活物質層表面で折り曲げ、その後前記活物質層上に絶縁層を形成して前記突出部が露出しない状態にすることを特徴とする電池用電極の形成方法。   A plurality of openings are provided, and a current collector around the opening protrudes to form a protruding portion, and the active material layer formed on the current collector is pressed. A method for forming an electrode for a battery, wherein the battery electrode is bent inside or on the surface of the active material layer, and then an insulating layer is formed on the active material layer so that the protruding portion is not exposed. 前記活物質層を塗工し、乾燥後、前記突出部をプレスする請求項9に記載の電池用電極の形成方法。   The method for forming a battery electrode according to claim 9, wherein the projecting portion is pressed after the active material layer is applied and dried.
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