JP2019207750A - Lithium ion battery - Google Patents

Lithium ion battery Download PDF

Info

Publication number
JP2019207750A
JP2019207750A JP2018101287A JP2018101287A JP2019207750A JP 2019207750 A JP2019207750 A JP 2019207750A JP 2018101287 A JP2018101287 A JP 2018101287A JP 2018101287 A JP2018101287 A JP 2018101287A JP 2019207750 A JP2019207750 A JP 2019207750A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
active material
negative electrode
positive electrode
electrode active
material layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018101287A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7136592B2 (en
Inventor
啓一郎 東
Keiichiro Azuma
啓一郎 東
大澤 康彦
Yasuhiko Osawa
康彦 大澤
雄樹 草地
Takeki Kusachi
雄樹 草地
佐藤 一
Hajime Sato
一 佐藤
赤間 弘
Hiroshi Akama
弘 赤間
堀江 英明
Hideaki Horie
英明 堀江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Sanyo Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Sanyo Chemical Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd, Sanyo Chemical Industries Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2018101287A priority Critical patent/JP7136592B2/en
Publication of JP2019207750A publication Critical patent/JP2019207750A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7136592B2 publication Critical patent/JP7136592B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

To provide a lithium ion battery capable of inhibiting reduction in a battery characteristic by improving charging performance into a frame body of at least one of a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer.SOLUTION: On surfaces of a sheet-like positive electrode collector and negative electrode collector are formed along their margins an annular positive electrode frame body and negative electrode frame body, respectively. On inner sides of the positive electrode frame body and negative electrode frame body are formed a positive electrode active material layer and negative electrode active material layer, respectively. The positive electrode active material layer is a non-binding body of positive electrode active material particles; the negative electrode active material layer is a non-binding body of negative electrode active material particles. An inner wall surface of the positive electrode frame body, the positive electrode frame body's side in contact with the positive electrode active material layer, is formed as a surface not orthogonal to a separator's first surface in contact with the positive electrode active material layer and/or an inner wall surface of the negative electrode frame body, the negative electrode frame body's side in contact with the negative electrode active material layer, is formed as a surface not orthogonal to the separator's second surface in contact with the negative electrode active material layer.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この発明は、リチウムイオン電池に関するものである。   The present invention relates to a lithium ion battery.

リチウムイオン(二次)電池は、高容量で小型軽量な二次電池として、近年様々な用途に多用されている。このうち、小型で薄型のリチウムイオン電池として、正極活物質及び電解液を含む正極活物質層を正極集電体の表面に形成した正極と、同様に負極活物質及び電解液を含む負極活物質層を負極集電体の表面に形成した負極とをセパレータを挟んで積層して略平板状のリチウム二次単電池を製造し、このリチウム二次単電池を複数層積層して積層型電池モジュールとして構成されたリチウムイオン電池が従来知られている。   Lithium ion (secondary) batteries have been widely used in various applications in recent years as high-capacity, small and lightweight secondary batteries. Among these, as a small and thin lithium ion battery, a positive electrode in which a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and an electrolyte solution is formed on the surface of the positive electrode current collector, and a negative electrode active material similarly containing a negative electrode active material and an electrolyte solution A negative electrode having a layer formed on the surface of the negative electrode current collector is laminated with a separator interposed therebetween to produce a substantially flat lithium secondary cell, and a plurality of the lithium secondary cells are laminated to form a laminated battery module A lithium ion battery configured as is conventionally known.

このようなリチウムイオン電池において、耐屈曲性の向上を目的として、セパレータ、正極活物質層及び負極活物質層を包囲するシート状の枠部材を設け、この枠部材を、ゴム弾性を有する樹脂素材から形成したリチウムイオン電池が提案されている(特許文献1参照)。   In such a lithium ion battery, for the purpose of improving flex resistance, a sheet-like frame member surrounding the separator, the positive electrode active material layer, and the negative electrode active material layer is provided, and this frame member is a resin material having rubber elasticity. A lithium ion battery formed from the above has been proposed (see Patent Document 1).

特開2006−338904号公報JP 2006-338904 A 特開2017−147222号公報JP 2017-147222 A

本出願人の一人は、大きく変形した場合にも十分な充放電特性を発揮できる可撓性と高容量化とを両立可能にしたリチウムイオン電池を提供することを目的として、正極活物質層が正極活物質粒子の非結着体であり、負極活物質層が負極活物質粒子の非結着体であるリチウムイオン電池を提案している(特許文献2参照)。   One of the applicants of the present application aims to provide a lithium ion battery capable of achieving both flexibility and high capacity capable of exhibiting sufficient charge / discharge characteristics even when greatly deformed. A lithium ion battery that is a non-binding body of positive electrode active material particles and whose negative electrode active material layer is a non-binding body of negative electrode active material particles has been proposed (see Patent Document 2).

かかる構成の正極活物質層及び負極活物質層は電極用バインダによって固定されていないので、上述した特許文献1に開示されたような、枠部材によりセパレータ、正極活物質層及び負極活物質層を包囲するリチウムイオン電池を製造するには、この枠部材内に正極活物質層及び負極活物質層を充填すればよいことになる。   Since the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer having such a configuration are not fixed by the electrode binder, the separator, the positive electrode active material layer, and the negative electrode active material layer are formed by the frame member as disclosed in Patent Document 1 described above. In order to manufacture the surrounding lithium ion battery, the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer may be filled in the frame member.

しかしながら、上述した従来のリチウムイオン電池では、枠部材の内壁とセパレータ表面との接点部において、これら内壁とセパレータ表面との為す角度が略直角であったため、正極活物質層及び負極活物質層の流動性によっては、枠部材の内壁とセパレータ表面との接点部にまでこれら正極活物質層及び負極活物質層が全て充填されないことがあり得る。この場合、正極活物質層、負極活物質層に空隙が発生して電池特性の低下を招く可能性があった。   However, in the above-described conventional lithium ion battery, since the angle formed between the inner wall and the separator surface at the contact portion between the inner wall of the frame member and the separator surface is substantially a right angle, the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer Depending on the fluidity, the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer may not be filled up to the contact portion between the inner wall of the frame member and the separator surface. In this case, there is a possibility that voids are generated in the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, resulting in deterioration of battery characteristics.

そこで、この発明は、正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも一方の枠体内への充填性を良好にすることで電池特性の低下を抑制することの可能なリチウムイオン電池を提供することを目的とするものである。   Therefore, the present invention provides a lithium ion battery capable of suppressing deterioration in battery characteristics by improving the filling property of at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer into the frame. It is the purpose.

この目的を達成するため、この発明は、シート状の正極集電体の表面に正極活物質層が形成された正極と、シート状の負極集電体の表面に負極活物質層が形成された負極とが、セパレータを介して積層されてなるリチウム二次単電池を有するリチウムイオン電池において、正極集電体及び負極集電体の表面にはその縁部に沿ってそれぞれ環状の正極枠体及び負極枠体が形成され、正極活物質層及び負極活物質層はそれぞれ正極枠体及び負極枠体の内側に形成され、正極活物質層は正極活物質粒子の非結着体であり、負極活物質層は負極活物質粒子の非結着体であり、正極活物質層に接する側である正極枠体の内壁面が、セパレータの正極活物質層に接する第一面に対して直交しない面に形成され、及び/または、負極活物質層に接する側である負極枠体の内壁面が、セパレータの負極活物質層に接する第二面に対して直交しない面に形成されていることを特徴とする。   In order to achieve this object, the present invention includes a positive electrode in which a positive electrode active material layer is formed on the surface of a sheet-like positive electrode current collector, and a negative electrode active material layer formed on the surface of a sheet-like negative electrode current collector. In a lithium ion battery having a lithium secondary cell in which a negative electrode is laminated via a separator, the surface of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are respectively provided with an annular positive electrode frame along the edge thereof, and A negative electrode frame is formed, the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are respectively formed inside the positive electrode frame and the negative electrode frame, and the positive electrode active material layer is a non-binding body of positive electrode active material particles. The material layer is a non-binding body of the negative electrode active material particles, and the inner wall surface of the positive electrode frame that is in contact with the positive electrode active material layer is a surface that is not orthogonal to the first surface of the separator that is in contact with the positive electrode active material layer. Formed and / or on the side in contact with the negative electrode active material layer The inner wall surface of the Fukyokuwaku body, characterized in that it is formed on a surface that is not orthogonal with respect to second surface in contact with the negative electrode active material layer of the separator.

ここで、本発明において非結着体とは活物質層中において電極活物質が公知の溶媒(分散媒)乾燥型のリチウムイオン電池用結着剤(電極用バインダともいう)により互いの位置を不可逆的に固定されていないことを意味する。   Here, in the present invention, the non-binding body means that the electrode active material is positioned in the active material layer with a known solvent (dispersion medium) dry-type lithium ion battery binder (also referred to as an electrode binder). It means not fixed irreversibly.

公知の溶媒(分散媒)乾燥型のリチウムイオン電池用結着剤としてはデンプン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、スチレン−ブタジエンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン及びスチレン−ブタジエン共重合体等の公知のリチウムイオン電池用結着剤が挙げられる。   Known binders for solvent (dispersion medium) dry type lithium ion batteries include starch, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, styrene-butadiene rubber, polyethylene, polypropylene and styrene-butadiene. Known binders for lithium ion batteries such as copolymers can be mentioned.

これらのリチウムイオン電池用結着剤は、水又は有機溶媒に溶解又は分散して使用され、溶媒(分散媒)成分を揮発させることで乾燥、固体化して被結着物を不可逆に固定するものであるが、本発明における非結着体は、前記の電極用バインダによって電極活物質が固定されていないため、活物質層に含まれる電極活物質は破壊することなく分離することができる。なお、非結着体であると活物質粒子が活物質層内で固く固定されていないので充放電にともなう体積変化があってもそれを良好に緩和することができ好ましい。 These binders for lithium ion batteries are used by being dissolved or dispersed in water or an organic solvent, and they are dried and solidified by volatilizing the solvent (dispersion medium) component to fix the binder irreversibly. However, since the electrode active material is not fixed by the electrode binder in the non-binding body in the present invention, the electrode active material contained in the active material layer can be separated without being destroyed. Note that the non-binding body is preferable because the active material particles are not firmly fixed in the active material layer, so that even if there is a volume change due to charge / discharge, it can be moderated.

ここで、本発明においてリチウム二次単電池とは、正極活物質層が正極集電体の表面に形成された正極と、負極活物質層が負極集電体の表面に形成された負極とを有し、正極と負極とがセパレータを介して積層された構造を有し、電池容器、端子配置及び電子制御装置等を備えていない電池である(参考:日本工業規格JIS C8715-2「産業用リチウム二次電池の単電池及び電池システム」)。なお、リチウム二次単電池は単電池と略する場合がある。   Here, in the present invention, the lithium secondary cell means a positive electrode in which a positive electrode active material layer is formed on the surface of a positive electrode current collector and a negative electrode in which a negative electrode active material layer is formed on the surface of a negative electrode current collector. It has a structure in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator and is not equipped with a battery container, terminal arrangement, electronic control device, etc. (Reference: Japanese Industrial Standard JIS C8715-2 “Industrial use” Lithium secondary battery cell and battery system "). Note that a lithium secondary cell may be abbreviated as a cell.

ここで、正極活物質層に接する側である正極枠体の内壁面がセパレータの第一面に対して直交しない面に形成され、セパレータの第一面に対して垂直に切断した場合の正極枠体の内壁面の少なくとも一部が内壁面と第一面との接点を通る直線に形成され、直線と第一面とが鈍角を成していることが好ましい。   Here, the positive electrode frame when the inner wall surface of the positive electrode frame that is in contact with the positive electrode active material layer is formed on a surface that is not orthogonal to the first surface of the separator and is cut perpendicularly to the first surface of the separator It is preferable that at least a part of the inner wall surface of the body is formed in a straight line passing through the contact point between the inner wall surface and the first surface, and the straight line and the first surface form an obtuse angle.

あるいは、また、負極活物質層に接する側である負極枠体の内壁面がセパレータの第二面に対して直交しない面に形成され、セパレータの第二面に対して垂直に切断した場合の負極枠体の内壁面の少なくとも一部が内壁面と第二面との接点を通る直線に形成され、直線と第二面とが鈍角を成していることが好ましい。   Alternatively, the negative electrode when the inner wall surface of the negative electrode frame that is in contact with the negative electrode active material layer is formed on a surface that is not orthogonal to the second surface of the separator and is cut perpendicularly to the second surface of the separator It is preferable that at least a part of the inner wall surface of the frame is formed in a straight line passing through the contact point between the inner wall surface and the second surface, and the straight line and the second surface form an obtuse angle.

さらに、正極活物質層に接する側である正極枠体の内壁面がセパレータの第一面に対して直交しない面に形成され、セパレータの第一面に対して垂直に切断した場合の正極枠体の内壁面の少なくとも一部が内壁面と第一面との接点を通る曲線に形成され、曲線における全ての接線はセパレータの第一面に対して鈍角を成すことが好ましい。   Furthermore, the positive electrode frame when the inner wall surface of the positive electrode frame that is in contact with the positive electrode active material layer is formed on a surface that is not orthogonal to the first surface of the separator and is cut perpendicularly to the first surface of the separator It is preferable that at least a part of the inner wall surface is formed in a curve passing through the contact point between the inner wall surface and the first surface, and all tangents in the curve form an obtuse angle with respect to the first surface of the separator.

あるいは、また、負極活物質層に接する側である負極枠体の内壁面がセパレータの負極活物質層に接する第二面に対して直交しない面に形成され、セパレータの第二面に対して垂直に切断した場合の負極枠体の内壁面の少なくとも一部が内壁面と第二面との接点を通る曲線に形成され、曲線における全ての接線はセパレータの第二面に対して鈍角を成すことが好ましい。   Alternatively, the inner wall surface of the negative electrode frame that is in contact with the negative electrode active material layer is formed on a surface that is not orthogonal to the second surface that contacts the negative electrode active material layer of the separator, and is perpendicular to the second surface of the separator. At least a part of the inner wall surface of the negative electrode frame when cut into two is formed into a curve passing through the contact point between the inner wall surface and the second surface, and all the tangent lines in the curve form an obtuse angle with respect to the second surface of the separator. Is preferred.

このような本発明のリチウムイオン電池は、正極活物質層に接する側である正極枠体の内壁面がセパレータの正極活物質層に接する第一面に対して直交しない面に形成され、及び/または、負極活物質層に接する側である負極枠体の内壁面がセパレータの負極活物質層に接する第二面に対して直交しない面に形成されている。   Such a lithium ion battery of the present invention is formed such that the inner wall surface of the positive electrode frame that is in contact with the positive electrode active material layer is a surface that is not orthogonal to the first surface that is in contact with the positive electrode active material layer of the separator, and / or Alternatively, the inner wall surface of the negative electrode frame that is in contact with the negative electrode active material layer is formed on a surface that is not orthogonal to the second surface that is in contact with the negative electrode active material layer of the separator.

上記した構成なので、正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも一方の枠体内への充填性を良好にすることができ、これにより、電池特性の低下を抑制することが可能となる。   With the above-described configuration, it is possible to improve the filling property of at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer into the frame body, thereby suppressing deterioration in battery characteristics.

本発明の実施の形態であるリチウムイオン電池に用いられるリチウム二次単電池を示す一部破断斜視図である。It is a partially broken perspective view which shows the lithium secondary cell used for the lithium ion battery which is embodiment of this invention. 実施の形態であるリチウム二次単電池を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lithium secondary cell which is embodiment. 実施の形態であるリチウムイオン電池を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lithium ion battery which is embodiment. 実施の形態であるリチウムイオン電池を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the lithium ion battery which is embodiment. 実施の形態であるリチウムイオン電池の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the lithium ion battery which is embodiment. 実施の形態であるリチウムイオン電池に用いられるリチウム二次単電池の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the lithium secondary cell used for the lithium ion battery which is embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態であるリチウムイオン電池について説明する。   Hereinafter, a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図3は、本発明の実施の形態であるリチウムイオン電池を示す断面図、図4は実施の形態であるリチウムイオン電池を示す斜視図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view showing the lithium ion battery according to the embodiment.

これら図において、本実施形態のリチウムイオン電池Lは、リチウムイオン電池Lの外殻をなす、可撓性を有する容器20内に外形略平板状の単電池1が直列に複数積層された積層型電池モジュール21が収納されて構成されている。   In these drawings, the lithium ion battery L of the present embodiment is a stacked type in which a plurality of substantially flat unit cells 1 are stacked in series in a flexible container 20 that forms the outer shell of the lithium ion battery L. The battery module 21 is housed and configured.

単電池1は、図1及び図2に詳細を示すように、略平板状(シート状)の樹脂集電体である正極集電体7の表面に正極活物質層5が形成された正極2と、同様に略平板状(シート状)の樹脂集電体である負極集電体8の表面に負極活物質層6が形成された負極3とが、同様に略平板状(シート状)のセパレータ4を介して積層されて構成され、全体として略平板状に形成されている。   As shown in detail in FIGS. 1 and 2, the unit cell 1 includes a positive electrode 2 in which a positive electrode active material layer 5 is formed on the surface of a positive electrode current collector 7 that is a substantially flat (sheet-like) resin current collector. And the negative electrode 3 in which the negative electrode active material layer 6 is formed on the surface of the negative electrode current collector 8 which is also a substantially flat (sheet-like) resin current collector. It is configured by being laminated via a separator 4 and is formed in a substantially flat plate shape as a whole.

正極活物質層5及び負極活物質層6は、正極活物質粒子又は負極活物質粒子と電解液とを含む正極活物質層及び負極活物質層である。なお、電解液と正極活物質粒子又は負極活物質粒子とを混合して得られる正極活物質層5及び負極活物質層6は、スラリー状であってもよく、スラリーよりも流動性の低い状態(例えばファニキュラー状態やペンデュラー状態とも呼ばれるおからのような半固体状)であってもよい。   The positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 are a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer containing positive electrode active material particles or negative electrode active material particles and an electrolytic solution. In addition, the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 obtained by mixing the electrolytic solution and the positive electrode active material particles or the negative electrode active material particles may be in the form of a slurry, and have a lower fluidity than the slurry. (For example, a semi-solid state like okara which is also called a funicular state or a pendular state).

正極集電体7及び負極集電体8の表面(図1において正極集電体7の下面、負極集電体8の上面)には、これらの縁部に沿って、外形がこれら正極集電体7及び負極集電体8にほぼ等しい矩形枠状の正極枠体9及び負極枠体10がそれぞれ形成されている。   On the surfaces of the positive electrode current collector 7 and the negative electrode current collector 8 (the lower surface of the positive electrode current collector 7 and the upper surface of the negative electrode current collector 8 in FIG. 1), the outer shape extends along these edges. A rectangular frame-like positive electrode frame 9 and negative electrode frame 10 that are substantially equal to the body 7 and the negative electrode current collector 8 are formed, respectively.

そして、正極活物質層5及び負極活物質層6は、それぞれ正極枠体9及び負極枠体10の内側に形成、配置され、これら正極活物質層5及び負極活物質層6の間には、その端部が正極枠体9及び負極枠体10の間にまで至るセパレータ4が配置されている。   The positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 are formed and arranged inside the positive electrode frame body 9 and the negative electrode frame body 10, respectively. Between the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6, A separator 4 whose end extends between the positive electrode frame 9 and the negative electrode frame 10 is disposed.

正極集電体7とセパレータ4との間の間隔、及び、負極集電体8とセパレータ4との間の間隔は、それぞれ正極枠体9、負極枠体10の高さによって定まり、これら正極枠体9、負極枠体10の高さはリチウムイオン電池Lの容量に応じて調整され、これら正極集電体7、負極集電体8及びセパレータ4の位置関係は必要な間隔が得られるように定められている。   The distance between the positive electrode current collector 7 and the separator 4 and the distance between the negative electrode current collector 8 and the separator 4 are determined by the heights of the positive electrode frame body 9 and the negative electrode frame body 10, respectively. The heights of the body 9 and the negative electrode frame 10 are adjusted in accordance with the capacity of the lithium ion battery L, and the positional relationship among the positive electrode current collector 7, the negative electrode current collector 8 and the separator 4 can be obtained at a necessary interval. It has been established.

そして、図1及び図2に示すように、正極2及び負極3がセパレータ4を介して対向した状態で向き合わされた状態で配置され、そして、セパレータ4を挟んで正極2と負極3とが積層されることで、本実施形態の単電池1が構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the positive electrode 2 and the negative electrode 3 are arranged facing each other with the separator 4 therebetween, and the positive electrode 2 and the negative electrode 3 are stacked with the separator 4 interposed therebetween. As a result, the unit cell 1 of the present embodiment is configured.

ここで、本実施の形態においては、図2に詳細を示すように、正極活物質層5に接する側である正極枠体9の内壁面9aは、セパレータ4の正極活物質層5に接する面である第一面4aに対して直交しない面に形成され、セパレータ4の第一面4aに対して垂直に切断した場合の正極枠体9の内壁面9aの少なくとも一部が内壁面9aと第一面4aとの接点P1を通る直線に形成され、この直線と第一面4aとが鈍角を成している。   Here, in the present embodiment, as shown in detail in FIG. 2, the inner wall surface 9 a of the positive electrode frame 9 that is in contact with the positive electrode active material layer 5 is a surface in contact with the positive electrode active material layer 5 of the separator 4. At least part of the inner wall surface 9a of the positive electrode frame 9 when cut perpendicularly to the first surface 4a of the separator 4 is formed between the inner wall surface 9a and the first wall 4a. A straight line passing through the contact point P1 with the one surface 4a is formed, and the straight line and the first surface 4a form an obtuse angle.

また、負極活物質層6に接する側である負極枠体10の内壁面10aは、セパレータ4の負極活物質層6に接する面である第二面4bに対して直交しない面に形成され、セパレータ4の第二面4bに対して垂直に切断した場合の負極枠体10の内壁面10aの少なくとも一部が内壁面10aと第二面4bとの接点P2を通る直線に形成され、この直線と第二面4bとが鈍角を成している。   Further, the inner wall surface 10a of the negative electrode frame 10 that is in contact with the negative electrode active material layer 6 is formed on a surface that is not orthogonal to the second surface 4b that is a surface in contact with the negative electrode active material layer 6 of the separator 4. 4 at least a part of the inner wall surface 10a of the negative electrode frame 10 when cut perpendicularly to the second surface 4b is formed in a straight line passing through the contact point P2 between the inner wall surface 10a and the second surface 4b. The second surface 4b forms an obtuse angle.

より具体的には、図2に示すように、正極枠体9の内壁面9aをセパレータ4の第一面4aに対して垂直に切断した断面において、この内壁面9aが接点P1を通る直線に形成され、そして、この直線と第一面4aとが鈍角を成している。言い換えれば、図2に示す断面において、内壁面9aは図中下方に向かうに従って正極枠体9の内方に向かう直線に形成されている。   More specifically, as shown in FIG. 2, in a cross section in which the inner wall surface 9a of the positive electrode frame 9 is cut perpendicularly to the first surface 4a of the separator 4, the inner wall surface 9a is a straight line passing through the contact P1. The straight line and the first surface 4a form an obtuse angle. In other words, in the cross section shown in FIG. 2, the inner wall surface 9a is formed in a straight line that goes inward of the positive electrode frame 9 as it goes downward in the figure.

同様に負極枠体10の内壁面10aをセパレータ4の第二面4bに対して垂直に切断した断面において、この内壁面10aが接点P2を通る直線に形成され、そして、この直線と第二面4bとが鈍角を成している。言い換えれば、図2に示す断面において、内壁面10aは図中上方に向かうに従って負極枠体10の内方に向かう直線に形成されている。   Similarly, in a cross section obtained by cutting the inner wall surface 10a of the negative electrode frame 10 perpendicularly to the second surface 4b of the separator 4, the inner wall surface 10a is formed in a straight line passing through the contact P2, and the straight line and the second surface are formed. 4b forms an obtuse angle. In other words, in the cross section shown in FIG. 2, the inner wall surface 10 a is formed in a straight line that goes inward of the negative electrode frame 10 as it goes upward in the drawing.

接点P1、P2における正極枠体9の内壁面9aとセパレータ4の第一面4aとが為す角度、及び、負極枠体10の内壁面10aとセパレータ4の第二面4bとが為す角度は鈍角、つまり90°より大きく180°未満であればよいが、一例として95°〜135°、好ましくは100°〜120°の範囲であると、この接点P1、P2における正極活物質層5及び負極活物質層6の充填性を十分確保でき、接点P1、P2部分において空隙が生じることを十分抑制することができる。   The angles formed by the inner wall surface 9a of the positive electrode frame 9 and the first surface 4a of the separator 4 and the angles formed by the inner wall surface 10a of the negative electrode frame 10 and the second surface 4b of the separator 4 at the contacts P1 and P2 are obtuse angles. That is, it may be larger than 90 ° and smaller than 180 °, but as an example, in the range of 95 ° to 135 °, preferably 100 ° to 120 °, the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material at the contacts P1 and P2 The filling property of the material layer 6 can be sufficiently secured, and the occurrence of voids at the contact points P1 and P2 can be sufficiently suppressed.

なお、正極枠体9及び負極枠体10は、図1及び図2に示すように一体に形成してもよいが、これら正極枠体9及び負極枠体10を別体として構成する場合は、正極枠体9の図中上面及び負極枠体10の図中下面を図1及び図2において図略のシール部材により封止することが好ましい。   The positive electrode frame 9 and the negative electrode frame 10 may be integrally formed as shown in FIGS. 1 and 2, but when the positive electrode frame 9 and the negative electrode frame 10 are configured separately, The upper surface in the drawing of the positive electrode frame 9 and the lower surface in the drawing of the negative electrode frame 10 are preferably sealed with a seal member (not shown) in FIGS.

シール部材を構成する材料は、正極枠体9の上面と負極枠体10の下面とに対して接着性を有し、これを一体に固定可能な材料であり、電池作動温度下での耐熱性と絶縁性とを有し、電解液が浸透しない熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂等であれば良く、例えばウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂及びポリイミド樹脂から選択して使用することができる。また、シール部材を構成する材料は、液状シール材、接着テープ型シール材及びホットメルト型シール材等の形態にして用いることができる。また、市場から入手できるホットメルト接着剤を用いることもできる。   The material constituting the sealing member is a material that has adhesiveness to the upper surface of the positive electrode frame 9 and the lower surface of the negative electrode frame 10 and can be integrally fixed thereto, and is heat resistant at the battery operating temperature. Thermoplastic resin and thermosetting resin, etc. that have an insulating property and an electrolyte does not penetrate, such as a urethane resin, an epoxy resin, a polyethylene resin, a polypropylene resin, and a polyimide resin. it can. Moreover, the material which comprises a sealing member can be used with forms, such as a liquid sealing material, an adhesive tape type sealing material, and a hot-melt type sealing material. A hot melt adhesive available from the market can also be used.

さらに、正極枠体9及び負極枠体10を別体として構成する場合は、正極枠体9の図中上面及び負極枠体10の図中下面の少なくとも一方にシール部材を配置してからこのシール部材上にセパレータ4を配置し、ヒートシーラー等によりセパレータ4に熱を加えてこのセパレータ4を正極枠体9または負極枠体10に固定してもよい。   Further, when the positive electrode frame body 9 and the negative electrode frame body 10 are configured separately, the seal member is disposed on at least one of the upper surface of the positive electrode frame body 9 in the drawing and the lower surface of the negative electrode frame body 10 in the drawing, and then the seal. The separator 4 may be disposed on the member, and heat may be applied to the separator 4 by a heat sealer or the like to fix the separator 4 to the positive electrode frame 9 or the negative electrode frame 10.

あるいは、セパレータ4の端部の両面(第一面4a、第二面4b)にシール部材を貼り付け、ヒートシーラー等によりセパレータ4に熱を加えてこのセパレータ4を正極枠体9または負極枠体10に固定してもよい。   Alternatively, a sealing member is attached to both surfaces (first surface 4a, second surface 4b) of the end portion of the separator 4, and heat is applied to the separator 4 with a heat sealer or the like, so that the separator 4 is connected to the positive electrode frame 9 or the negative electrode frame. 10 may be fixed.

図1に示す単電池1は、隣り合う単電池1の正極集電体7の上面と負極集電体8の下面とが隣接するように直列に積層されて積層型電池モジュール21が形成され、そして、この積層型電池モジュール21が容器20に好ましくは減圧封止されて収納されて、図3、4に示す本実施形態のリチウムイオン電池Lが構成されている。   The unit cell 1 shown in FIG. 1 is stacked in series so that the upper surface of the positive electrode current collector 7 and the lower surface of the negative electrode current collector 8 of the adjacent unit cells 1 are adjacent to each other to form a stacked battery module 21. The laminated battery module 21 is housed in the container 20 preferably sealed under reduced pressure, so that the lithium ion battery L of the present embodiment shown in FIGS.

詳細を図3に示す本実施形態のリチウムイオン電池Lを構成する容器20は、上容器20a及び下容器20bに分割されて構成されている。上容器20a及び下容器20bは略同一の形状に形成されており、上面が開口した上容器本体20c及び下容器本体20dと、これら上容器本体20c及び下容器本体20dの図3において左右の端部から側方に突出する一対の上容器縁部20e及び下容器縁部20fとを備える。   The container 20 constituting the lithium ion battery L of the present embodiment shown in detail in FIG. 3 is divided into an upper container 20a and a lower container 20b. The upper container 20a and the lower container 20b are formed in substantially the same shape, and the left and right ends of the upper container body 20c and the lower container body 20d whose upper surfaces are open and the upper container body 20c and the lower container body 20d in FIG. A pair of upper container edge 20e and lower container edge 20f protruding sideways from the portion.

リチウムイオン電池Lを構成する容器20は、図3に示す容器に限定されず、一対のシートに分割された容器及び袋状に形成された容器であってもよい。   The container 20 constituting the lithium ion battery L is not limited to the container shown in FIG. 3, and may be a container divided into a pair of sheets and a container formed in a bag shape.

そして、図3に示す容器20においては、上容器20a及び下容器20bが相対向して配置されることで形成される内部空間に積層型電池モジュール21が収納され、この内部空間が好ましくは減圧された状態で、上容器縁部20e及び下容器縁部20fが図略のシール部材により封止されることで、本実施形態のリチウムイオン電池Lが構成される。上容器縁部20e及び下容器縁部20fを封止するシール部材としては、枠体を封止するシール部材と同様のものを用いることができる。   In the container 20 shown in FIG. 3, the stacked battery module 21 is housed in an internal space formed by arranging the upper container 20a and the lower container 20b to face each other, and this internal space is preferably decompressed. In this state, the upper container edge 20e and the lower container edge 20f are sealed with a seal member (not shown), whereby the lithium ion battery L of the present embodiment is configured. As the seal member for sealing the upper container edge 20e and the lower container edge 20f, the same seal member as that for sealing the frame can be used.

ここで、図3に示すように、上容器20a及び下容器20bと積層型電池モジュール21との間には電極端子13、14がそれぞれ介在されており、この電極端子13、14の一部13a、14aは上容器縁部20e及び下容器縁部20fを通ってリチウムイオン電池Lの外方にまで延出している。   Here, as shown in FIG. 3, electrode terminals 13 and 14 are interposed between the upper container 20 a and the lower container 20 b and the laminated battery module 21, respectively, and a part 13 a of the electrode terminals 13 and 14. , 14a extend to the outside of the lithium ion battery L through the upper container edge 20e and the lower container edge 20f.

ここで、本明細書において、「正極活物質層及び負極活物質層が正極枠体及び負極枠体の内側に形成された」とは、正極集電体7及び負極集電体8の表面に形成された正極枠体9、負極枠体10の内側に対応する活物質層が配置されている状態を意味し、好ましくは、正極活物質層5及び負極活物質層6が正極枠体9、負極枠体10の内側をそれぞれ満たしている状態を意味する。正極枠体9の内側に配置された正極活物質層5は正極活物質粒子と電解液とが混合された状態であり、負極枠体10の内側に配置された負極活物質層6は負極活物質粒子と電解液とが混合された状態である。   Here, in this specification, “the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are formed inside the positive electrode frame body and the negative electrode frame body” means that the positive electrode current collector 7 and the negative electrode current collector 8 are on the surface. It means a state in which an active material layer corresponding to the inside of the formed positive electrode frame 9 and negative electrode frame 10 is disposed. Preferably, the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 are the positive electrode frame 9, This means that the inside of the negative electrode frame 10 is filled. The positive electrode active material layer 5 disposed inside the positive electrode frame 9 is in a state where the positive electrode active material particles and the electrolyte are mixed, and the negative electrode active material layer 6 disposed inside the negative electrode frame 10 is the negative electrode active material layer. In this state, the substance particles and the electrolytic solution are mixed.

本発明において正極枠体9及び負極枠体10の内側に正極活物質層5及び負極活物質層6が配置された状態にするには、粉体状の正極活物質粒子及び負極活物質粒子を枠体9、10の内側にそれぞれに直接に入れてもよく、正極活物質粒子と電解液とを含んでなる混合物(正極スラリーともいう)及び負極活物質粒子と電解液とを含んでなる混合物(負極スラリーともいう)を枠体9、10の内側にそれぞれ入れることで行ってもよい。粉体状の正極活物質粒子及び負極活物質粒子を直接枠体9、10の内側に入れた場合、その後電解液を入れることで枠体9、10の内側に正極活物質層5及び負極活物質層6が配置される。   In the present invention, in order for the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 to be disposed inside the positive electrode frame 9 and the negative electrode frame 10, the powdered positive electrode active material particles and the negative electrode active material particles are used. A mixture comprising positive electrode active material particles and an electrolyte solution (also referred to as positive electrode slurry) and a mixture comprising negative electrode active material particles and an electrolyte solution, which may be directly placed inside the frames 9 and 10, respectively. You may carry out by putting (it is also mentioned negative electrode slurry) inside the frames 9 and 10, respectively. When powdered positive electrode active material particles and negative electrode active material particles are directly placed inside the frames 9 and 10, the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material 5 are placed inside the frames 9 and 10 by subsequently adding an electrolyte solution. A material layer 6 is arranged.

正極活物質粒子又は正極スラリー、及び負極活物質粒子又は負極スラリーを枠体9、10の内側にそれぞれ入れる際には、正極集電体7及び負極集電体8に振動、衝撃を与えることが好ましい。本発明において、枠体の内壁面はセパレータに対して直交していないため、振動、衝撃を与えることで正極活物質粒子又は正極スラリー、及び負極活物質粒子又は負極スラリーを枠体9、10の内側に枠体とセパレータとが作る隅まで隙間を作ることなく、より均一に充填することができるので好ましい。   When the positive electrode active material particles or the positive electrode slurry and the negative electrode active material particles or the negative electrode slurry are put inside the frames 9 and 10, vibration and impact may be applied to the positive electrode current collector 7 and the negative electrode current collector 8. preferable. In the present invention, since the inner wall surface of the frame is not orthogonal to the separator, the positive electrode active material particles or the positive electrode slurry, and the negative electrode active material particles or the negative electrode slurry are removed from the frames 9, 10 by applying vibration and impact. This is preferable because it can be more uniformly filled without forming a gap to the corner formed by the frame and the separator on the inside.

また、正極活物質粒子又は負極活物質粒子と電解液とを混合した前記の正極スラリー及び負極スラリー(以下、電極スラリーと記載する場合は正極スラリー及び負極スラリーを意味する)は、液体(電解液)中に活物質粒子が均一に懸濁した流動性のある混合物であるが、正極活物質粒子又は負極活物質粒子と電解液との重量比を調整することによってスラリーよりも流動性の低い状態(例えばファニキュラー状態やペンデュラー状態とも呼ばれるおからのような半固体状)又は活物質粒子が液体を吸収することによって生じた凝集体等の状態としてもよい。   In addition, the positive electrode slurry and the negative electrode slurry (hereinafter referred to as the electrode slurry when referring to the positive electrode slurry and the negative electrode slurry) obtained by mixing the positive electrode active material particles or the negative electrode active material particles and the electrolytic solution are liquid (electrolytic solution). ) Is a fluid mixture in which the active material particles are uniformly suspended, but is less fluid than the slurry by adjusting the weight ratio of the positive electrode active material particles or the negative electrode active material particles to the electrolytic solution. (For example, a semi-solid state such as a funicular state or a pendular state such as okara) or an aggregate formed by absorbing the liquid by the active material particles may be used.

正極活物質層5に含まれる正極活物質粒子としては、リチウムイオン電池に用いることができる公知の正極活物質粒子を用いることができ、リチウムと遷移金属との複合酸化物(例えばLiCoO、LiNiO、LiMnO及びLiMn)、遷移金属酸化物(例えばMnO及びV)、遷移金属硫化物(例えばMoS及びTiS)及び導電性高分子(例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン及びポリカルバゾール)等が挙げられる。 As the positive electrode active material particles contained in the positive electrode active material layer 5, known positive electrode active material particles that can be used for lithium ion batteries can be used, and composite oxides of lithium and transition metals (for example, LiCoO 2 , LiNiO) 2 , LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 ), transition metal oxides (eg MnO 2 and V 2 O 5 ), transition metal sulfides (eg MoS 2 and TiS 2 ) and conductive polymers (eg polyaniline, polypyrrole, polythiophene). , Polyacetylene, poly-p-phenylene and polycarbazole).

また、負極活物質層6に含まれる負極活物質粒子としては、リチウムイオン電池に用いることができる公知の負極活物質粒子を用いることができ、黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、高分子化合物焼成体(例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等)、コークス類(例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等)、炭素繊維、導電性高分子(例えばポリアセチレン及びポリキノリン等)、スズ、シリコン、及び金属合金(例えばリチウム−スズ合金、リチウム−シリコン合金、リチウム−アルミニウム合金及びリチウム−アルミニウム−マンガン合金等)、リチウムと遷移金属との複合酸化物(例えばLiTi12等)等が挙げられる。 Further, as the negative electrode active material particles contained in the negative electrode active material layer 6, known negative electrode active material particles that can be used for lithium ion batteries can be used, and graphite, non-graphitizable carbon, amorphous carbon, polymer Compound fired bodies (for example, those obtained by firing and carbonizing phenol resins and furan resins, etc.), cokes (for example, pitch coke, needle coke, petroleum coke, etc.), carbon fibers, conductive polymers (for example, polyacetylene and polyquinoline) , Tin, silicon, and metal alloys (for example, lithium-tin alloys, lithium-silicon alloys, lithium-aluminum alloys, lithium-aluminum-manganese alloys), and complex oxides of lithium and transition metals (for example, Li 4 Ti 5 O 12 ) and the like.

本発明のリチウムイオン電池においては、正極活物質粒子又は負極活物質粒子が、その表面の少なくとも一部に被覆用樹脂組成物を含む被覆層を有する被覆正極活物質粒子又は被覆負極活物質粒子であることが好ましい。   In the lithium ion battery of the present invention, the positive electrode active material particles or the negative electrode active material particles are coated positive electrode active material particles or coated negative electrode active material particles having a coating layer containing a coating resin composition on at least a part of the surface thereof. Preferably there is.

活物質粒子の表面が被覆層を有すると、充放電時に生じる電極の体積変化が緩和され、電極の膨脹を抑制することができるため好ましい。   It is preferable that the surface of the active material particle has a coating layer because the volume change of the electrode that occurs during charge and discharge is alleviated and the expansion of the electrode can be suppressed.

被覆層が含む被覆用樹脂としては、特開2017−054703号公報に非水系二次電池活物質被覆用樹脂として記載されたものを好適に用いることができる。   As the coating resin included in the coating layer, those described in JP 2017-0547703 A as a resin for coating a non-aqueous secondary battery active material can be suitably used.

被覆層はさらに導電性フィラーを含んでもよく、導電性フィラーは導電性を有する材料から選択される。   The coating layer may further contain a conductive filler, and the conductive filler is selected from materials having conductivity.

導電性を有する材料としては、具体的には、金属[アルミニウム、ステンレス(SUS)、銀、金、銅及びチタン等]、カーボン[グラファイト、カーボンブラック(アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック等)、カーボンナノチューブ(単層、多層及びこれらの混合物等)等]、及びこれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。   Specific examples of conductive materials include metals [aluminum, stainless steel (SUS), silver, gold, copper, titanium, etc.], carbon [graphite, carbon black (acetylene black, ketjen black, furnace black, channel). Black, thermal lamp black, etc.), carbon nanotubes (single-walled, multilayered, and mixtures thereof, etc.)], and mixtures thereof, but are not limited thereto.

これらの導電性フィラーは1種単独で用いられてもよいし、2種以上併用してもよい。また、これらの合金又は金属酸化物が用いられてもよい。電気的安定性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン、銀、金、銅、チタン及びこれらの混合物であり、より好ましくは銀、金、アルミニウム、ステンレス及びカーボンであり、さらに好ましくはカーボンである。またこれらの導電性フィラーとは、非導電性粒子(セラミック材料や樹脂材料からなる粒子)の周りに導電性材料(上記した導電助剤の材料のうち金属のもの)をメッキ等でコーティングしたものでもよい。   These conductive fillers may be used alone or in combination of two or more. Moreover, these alloys or metal oxides may be used. From the viewpoint of electrical stability, aluminum, stainless steel, carbon, silver, gold, copper, titanium and mixtures thereof are preferred, silver, gold, aluminum, stainless steel and carbon are more preferred, and carbon is more preferred. is there. These conductive fillers are non-conductive particles (particles made of a ceramic material or a resin material) coated with a conductive material (metal among the above-mentioned conductive auxiliary materials) by plating or the like. But you can.

導電性フィラーとして導電性繊維を用いることも可能である。導電性繊維としては、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維、合成繊維の中に導電性のよい金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維、有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆した導電性繊維等が挙げられる。これらの導電性繊維の中では炭素繊維が好ましい。   It is also possible to use conductive fibers as the conductive filler. Examples of conductive fibers include carbon fibers such as PAN-based carbon fibers and pitch-based carbon fibers, conductive fibers obtained by uniformly dispersing highly conductive metal or graphite in synthetic fibers, and metals such as stainless steel. Examples thereof include fiberized metal fibers, conductive fibers obtained by coating the surface of organic fibers with metal, and conductive fibers obtained by coating the surfaces of organic fibers with a resin containing a conductive substance. Among these conductive fibers, carbon fibers are preferable.

被覆活物質粒子が有する被覆層が導電性フィラーを含んでいる場合、被覆層の重量は、活物質粒子と被覆用樹脂組成物と必要により用いる導電性フィラーとの合計重量に対して、3〜25重量%であることが好ましい。   When the coating layer of the coated active material particles contains a conductive filler, the weight of the coating layer is 3 to 3 times the total weight of the active material particles, the coating resin composition, and the conductive filler used if necessary. It is preferably 25% by weight.

被覆活物質粒子は、特開2017−054703号公報等に記載された公知の方法(被覆用樹脂組成物、活物質粒子及び必要により用いる導電性フィラーを混合すること)等によって製造することができ、被覆用樹脂と必要により用いる導電性フィラーとを混合して得た被覆剤と活物質粒子とを混合することにより製造してもよく、被覆用樹脂、必要により用いる導電性フィラー及び活物質粒子を同時に混合することによって製造してもよい。なお、活物質粒子と被覆用樹脂と必要により用いる導電性フィラーとを混合する場合、混合順序には特に制限はないが、活物質粒子と被覆用樹脂とを混合した後、更に導電性フィラーを加えて更に混合することが好ましい。なお、被覆用樹脂は被覆用樹脂溶液として混合することが好ましく、例えば、活物質粒子を万能混合機に入れて30〜500rpmで撹拌した状態で、被覆用樹脂の溶液を1〜90分かけて滴下混合し、さらに導電助剤を混合し、撹拌したまま50〜200℃に昇温し、0.007〜0.04MPaまで減圧した後に10〜150分保持することにより得ることができる。   The coated active material particles can be produced by a known method (mixing a coating resin composition, active material particles, and a conductive filler used if necessary) described in JP-A-2017-0547703 and the like. It may be produced by mixing a coating agent obtained by mixing a coating resin and a conductive filler used if necessary, and active material particles, and a coating resin, a conductive filler and active material particles used if necessary May be produced by mixing them simultaneously. In addition, when mixing the active material particles, the coating resin, and the conductive filler used if necessary, the mixing order is not particularly limited, but after mixing the active material particles and the coating resin, the conductive filler is further added. In addition, it is preferable to further mix. The coating resin is preferably mixed as a coating resin solution. For example, in a state where the active material particles are put in a universal mixer and stirred at 30 to 500 rpm, the coating resin solution is added over 1 to 90 minutes. It can be obtained by dropping and mixing, further mixing a conductive additive, raising the temperature to 50 to 200 ° C. while stirring, reducing the pressure to 0.007 to 0.04 MPa, and holding for 10 to 150 minutes.

電極スラリーに用いる電解液としては、リチウムイオン電池の製造に用いられる公知の電解質及び非水溶媒を含有する電解液を使用することができる。   As an electrolytic solution used for the electrode slurry, a known electrolyte used for manufacturing a lithium ion battery and an electrolytic solution containing a nonaqueous solvent can be used.

電解質としては、LiPF、LiBF、LiSbF、LiAsF及びLiClO等の無機酸のリチウム塩、LiN(CFSO、LiN(CSO及びLiC(CFSO等の有機酸のリチウム塩等が挙げられる。これらの内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのはLiPFである。 As the electrolyte, LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiAsF 6 , and lithium salts of inorganic acids LiClO 4, etc., LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2 and LiC (CF 3 And a lithium salt of an organic acid such as SO 2 ) 3 . Among these, LiPF 6 is preferable from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics.

非水溶媒としては、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物を用いることができる。   As the non-aqueous solvent, a lactone compound, a cyclic or chain carbonate ester, a chain carboxylate ester, a cyclic or chain ether, a phosphate ester, a nitrile compound, an amide compound, a sulfone, a sulfolane, or a mixture thereof may be used. it can.

非水溶媒は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   A non-aqueous solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

非水溶媒の内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのは、ラクトン化合物、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル及びリン酸エステルであり、より好ましいのはラクトン化合物、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステルおよびこれらの混合液であり、さらに好ましいのは環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル及び環状炭酸エステルと鎖状炭酸エステルとの混合液である。特に好ましいのはプロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)及びこれらから選ばれる2種以上の炭酸エステルの混合液である。   Among the nonaqueous solvents, lactone compounds, cyclic carbonates, chain carbonates, and phosphates are preferable from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics, and more preferable are lactone compounds, cyclic carbonates, chains. A carbonic acid ester and a mixture thereof are more preferable, and a cyclic carbonate, a chain carbonate, and a mixture of a cyclic carbonate and a chain carbonate are more preferable. Particularly preferred are propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC) and a mixture of two or more carbonates selected from these.

電極スラリーは、活物質粒子を電解液に公知の分散装置を用いて混合分散することで得られ、電極スラリーに含まれる活物質粒子の重量は、電解液の重量に基づいて10〜60重量%の濃度で分散して調製することが好ましい。なお、電極スラリーに含まれる活物質粒子として前記の被覆活物質粒子を用いた場合には、電極スラリーに含まれる活物質粒子の重量は、被覆活物質粒子の重量を用いて計算される。   The electrode slurry is obtained by mixing and dispersing the active material particles in the electrolytic solution using a known dispersing device, and the weight of the active material particles contained in the electrode slurry is 10 to 60% by weight based on the weight of the electrolytic solution. It is preferable to prepare by dispersing at a concentration of. When the above-described coated active material particles are used as the active material particles contained in the electrode slurry, the weight of the active material particles contained in the electrode slurry is calculated using the weight of the coated active material particles.

正極活物質層5及び負極活物質層6のうち、少なくとも一方が、被覆活物質粒子が有する被覆層に含まれる導電性フィラーとは別に、さらに導電助剤を含んでもよい。導電助剤としては前記導電性フィラーと同じものをもちいることができる。なお、活物質層中に導電性フィラーと導電助剤とが含まれる場合、被覆用樹脂が溶解しない溶媒に活物質層を分散させると導電助剤のみが溶媒に抽出されるので、被覆層に残る導電性フィラーと導電助剤とを分離、区別することができる。   At least one of the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 may further contain a conductive auxiliary agent in addition to the conductive filler contained in the coating layer of the coated active material particles. The same conductive aid as the conductive filler can be used. If the active material layer contains a conductive filler and a conductive aid, if the active material layer is dispersed in a solvent in which the coating resin does not dissolve, only the conductive aid is extracted into the solvent. The remaining conductive filler and conductive auxiliary agent can be separated and distinguished.

さらに導電助剤を含む正極活物質層5及び負極活物質層6は、活物質粒子、電解液及び導電助剤を混合分散して得られる導電助剤を含んだ電極スラリーを用いることで形成することができる。導電助剤を含む正極活物質層5及び負極活物質層6は活物質粒子の間に導電助剤による導電経路が形成されるため、それによって活物質中での電子移動が良好となる。   Furthermore, the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 containing a conductive auxiliary agent are formed by using an electrode slurry containing a conductive auxiliary agent obtained by mixing and dispersing active material particles, an electrolytic solution and a conductive auxiliary agent. be able to. In the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 containing a conductive auxiliary agent, a conductive path is formed between the active material particles by the conductive auxiliary agent, thereby improving electron transfer in the active material.

本発明において、正極活物質層5及び負極活物質層6の形成に用いる電極スラリーには、公知のリチウムイオン電池に用いられる前記の電極用バインダ(結着剤又はバインダともいう)を含まないことが好ましい。   In the present invention, the electrode slurry used for forming the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 does not contain the electrode binder (also referred to as a binder or a binder) used in known lithium ion batteries. Is preferred.

本発明において、正極活物質層5及び負極活物質層6を形成する活物質粒子として被覆活物質粒子を用いる場合は、電極用バインダによる活物質粒子の固定が無くても、被覆用樹脂の働きによって導電経路を維持することができるため好ましい。   In the present invention, when the coated active material particles are used as the active material particles forming the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6, the function of the coating resin can be achieved without fixing the active material particles by the electrode binder. Is preferable because the conductive path can be maintained.

セパレータ4としては、リチウムイオン電池用の公知のセパレータを使用でき、ポリオレフィン(ポリエチレン及びポリプロピレン等)製の微多孔膜フィルム、ポリオレフィン製多孔性フィルムを積層した多層フィルム、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等からなる不織布、及びそれらの表面にシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等が挙げられる。公知のリチウムイオン電池用セパレータとしては、多孔質ポリオレフィンからなるセパレータ[旭化成(株)製ハイポア、旭化成(株)製セルガード及び宇部興産(株)製ユーポア等]等が挙げられる。   As the separator 4, a known separator for a lithium ion battery can be used. A microporous film made of polyolefin (polyethylene, polypropylene, etc.), a multilayer film in which a polyolefin porous film is laminated, polyester fiber, aramid fiber, glass fiber And non-woven fabrics made of the same, and those having ceramic fine particles such as silica, alumina, titania and the like attached to the surface thereof. Examples of known separators for lithium ion batteries include separators made of porous polyolefin [Hypore manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., Celgard manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., Upore manufactured by Ube Industries, Ltd.] and the like.

正極集電体7及び負極集電体8は一対の集電体であり、リチウムイオン電池用の公知の集電体を制限無く使用することができ、公知の金属集電体及び導電材料と樹脂とから構成されてなる樹脂集電体(特開2012−150905号公報及び国際公開番号WO2015/005116号等に記載されている樹脂集電体)等を好適に用いることができる。   The positive electrode current collector 7 and the negative electrode current collector 8 are a pair of current collectors, and a known current collector for a lithium ion battery can be used without limitation. A known metal current collector, a conductive material, and a resin can be used. A resin current collector (resin current collector described in JP 2012-150905 A and International Publication No. WO 2015/005116 etc.) and the like can be suitably used.

金属集電体としては、例えば、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、タンタル、ニオブ、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン及びこれらの金属を1種以上含む合金、並びに、ステンレス合金からなる群から選択される一種以上の金属材料が挙げられる。これらの金属材料は薄板や金属箔等の形態で用いてもよい。また、上記金属材料以外で構成される基材表面にスパッタリング、電着、塗布等の方法により上記金属材料を形成したものを金属集電体として用いてもよい。   Examples of the metal current collector include copper, aluminum, titanium, nickel, tantalum, niobium, hafnium, zirconium, zinc, tungsten, bismuth, antimony, alloys containing one or more of these metals, and stainless steel alloys. One or more metal materials selected from These metal materials may be used in the form of a thin plate or a metal foil. Moreover, you may use what formed the said metal material by methods, such as sputtering, electrodeposition, and application | coating, on the base-material surface comprised other than the said metal material as a metal electrical power collector.

前記の樹脂集電体は、導電性を有する高分子材料からなる導電性層を含んでなる集電体であり、導電性樹脂層は導電性を有する高分子材料を公知の方法でシート状に成形することで得ることができる。本発明のリチウムイオン電池には、導電性を有する高分子材料を公知の方法でシート状に成形することで得た導電性樹脂層に更に別の導電性層(金属層または他の導電性樹脂層)が積層されていてもよい。   The resin current collector is a current collector including a conductive layer made of a conductive polymer material, and the conductive resin layer is formed into a sheet shape by a known method. It can be obtained by molding. In the lithium ion battery of the present invention, another conductive layer (metal layer or other conductive resin) is added to the conductive resin layer obtained by molding a conductive polymer material into a sheet shape by a known method. Layer) may be laminated.

樹脂集電体が含む導電性樹脂層を構成する導電性を有する高分子材料として、導電性を有さない高分子に導電性フィラーを分散して導電性を付与した高分子材料を用いることができる。   As a polymer material having conductivity that constitutes the conductive resin layer included in the resin current collector, a polymer material in which a conductive filler is dispersed in a polymer having no conductivity is used. it can.

導電性を有さない高分子材料としては、脂肪族ポリオレフィン[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)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリイソブチレン、ポリブタジエン及びポリメチルペンテン(PMP)並びにこれらの共重合体等]、脂環式ポリオレフィン[ポリシクロオレフィン(PCO)等]、ポリエステル樹脂[ポリエチレンテレフタレート(PET)等]、ポリエーテルニトリル(PEN)、合成ゴム[スチレンブタジエンゴム(SBR)等]、アクリル樹脂[ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルアクリレート(PMA)及びポリメチルメタクリレート(PMMA)等]、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂及びこれらの混合物等が挙げられる。   Non-conductive polymer materials include aliphatic polyolefins [polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP), polyisobutylene. , Polybutadiene and polymethylpentene (PMP) and copolymers thereof, etc.], alicyclic polyolefin [polycycloolefin (PCO) etc.], polyester resin [polyethylene terephthalate (PET) etc.], polyether nitrile (PEN), Synthetic rubber [styrene butadiene rubber (SBR), etc.], acrylic resin [polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA), polymethyl methacrylate (PMMA), etc.], polyvinylidene fluoride (PVdF), epoxy tree , Silicone resins and mixtures thereof.

電気的安定性の観点から、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルペンテン(PMP)及びポリシクロオレフィン(PCO)が好ましく、さらに好ましくはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)及びポリメチルペンテン(PMP)である。   From the viewpoint of electrical stability, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP) and polycycloolefin (PCO) are preferable, and polyethylene (PE), polypropylene (PP) and polymethylpentene are more preferable. (PMP).

導電性フィラーは、導電性を有する材料から選択される。好ましくは、集電体内のイオン透過を抑制する観点から、電荷移動媒体として用いられるイオンに関して伝導性を有さない材料を用いるのが好ましい。具体的には、カーボン材料、アルミニウム、金、銀、銅、鉄、白金、クロム、スズ、インジウム、アンチモン、チタン、ニッケルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   The conductive filler is selected from materials having conductivity. Preferably, from the viewpoint of suppressing ion permeation in the current collector, it is preferable to use a material that does not have conductivity with respect to ions used as the charge transfer medium. Specific examples include, but are not limited to, carbon materials, aluminum, gold, silver, copper, iron, platinum, chromium, tin, indium, antimony, titanium, nickel, and the like.

これらの導電性フィラーは1種単独で用いられてもよいし、2種以上併用してもよい。また、ステンレス(SUS)等のこれらの合金材が用いられてもよい。耐食性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン材料、ニッケル、より好ましくはカーボン材料である。また、これらの導電性フィラーは、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに、上記で示される金属をメッキ等でコーティングしたものであってもよい。   These conductive fillers may be used alone or in combination of two or more. Moreover, these alloy materials, such as stainless steel (SUS), may be used. From the viewpoint of corrosion resistance, aluminum, stainless steel, carbon material, nickel, and more preferably carbon material are preferred. In addition, these conductive fillers may be those obtained by coating the metal shown above with a plating or the like around a particulate ceramic material or resin material.

樹脂集電体は、特開2012−150905号公報及び国際公開番号WO2015/005116号等に記載の公知の方法で得ることができ、具体例としては、ポリプロピレンに導電性フィラーとしてアセチレンブラックを5〜20部分散させた後、熱プレス機で圧延したものが挙げられる。また、その厚みも特に制限されず、公知のものと同様、あるいは適宜変更して適用することができる。   The resin current collector can be obtained by a known method described in JP 2012-150905 A and International Publication No. WO 2015/005116, and specific examples include 5 to 5 acetylene black as a conductive filler in polypropylene. Examples thereof include 20 parts dispersed and then rolled with a hot press. Moreover, the thickness is not particularly limited, and can be applied in the same manner as known ones or with appropriate changes.

枠体9、10を構成する材料としては、集電体7、8との表面に固定することが可能であり、電解液に対して耐久性のある材料であれば特に限定されないが、高分子材料、特に熱硬化性樹脂が好ましい。具体的には、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリフッ化ビニデン樹脂等が挙げられ、耐久性が高く取り扱いが容易であることからエポキシ系樹脂が好ましい。   The material constituting the frames 9 and 10 is not particularly limited as long as it is a material that can be fixed to the surface of the current collectors 7 and 8 and is durable to the electrolytic solution. Materials, particularly thermosetting resins are preferred. Specific examples include epoxy resins, polyolefin resins, polyester resins, polyurethane resins, and polyvinylidene fluoride resins. Epoxy resins are preferred because they are durable and easy to handle.

次に、図5を参照して、本実施形態のリチウムイオン電池Lに用いられる単電池1の製造方法について説明する。   Next, with reference to FIG. 5, the manufacturing method of the cell 1 used for the lithium ion battery L of this embodiment is demonstrated.

まず、図5(a)に示すように、基台30の図中上面に正極枠体9を形成する。基台30の上面に正極枠体9を形成する手法は任意であるが、一例として、基台30の上面に正極枠体9を積層する方法があげられる。正極枠体9を積層する方法としては、スクリーン印刷を用いて基台30上面の所定の場所に枠体9を構成する材料を印刷する方法、正極枠体9を構成する材料を吐出可能なノズル31を基台30上面の所定箇所に移動制御して所定量の部材を吐出できる機構により正極枠体9を構成する材料を吐出する手法、所定の型を用いた射出成形等により所定形状にした正極枠体9を成形して基台30上面に積層する方法等が好適に挙げられる。いずれの手法を採用した場合でも、正極枠体9の内壁面9aが上述した所定の形状となるように、この正極枠体9を形成する必要がある。   First, as shown in FIG. 5A, the positive electrode frame 9 is formed on the upper surface of the base 30 in the drawing. Although the method of forming the positive electrode frame 9 on the upper surface of the base 30 is arbitrary, an example is a method of laminating the positive electrode frame 9 on the upper surface of the base 30. As a method of laminating the positive electrode frame 9, a method of printing a material constituting the frame body 9 at a predetermined location on the upper surface of the base 30 using screen printing, a nozzle capable of discharging the material constituting the positive electrode frame 9. 31 is moved to a predetermined position on the upper surface of the base 30 and a predetermined shape is formed by a method of discharging the material constituting the positive electrode frame 9 by a mechanism capable of discharging a predetermined amount of member, injection molding using a predetermined mold, or the like. A method of forming the positive electrode frame 9 and laminating it on the upper surface of the base 30 is preferable. Regardless of which method is employed, it is necessary to form the positive electrode frame 9 so that the inner wall surface 9a of the positive electrode frame 9 has the predetermined shape described above.

次に、図5(b)に示すように、図5(a)で形成した正極枠体9を基台30上で天地逆に反転させた後、図5(b)において正極枠体9の図中上面9bにシール部材11を配置し、さらに、端部がこのシール部材11上に載置されるようにセパレータ4を載置する。セパレータ4を正極枠体9の上面9bに載置する手法は任意であり、一例として、真空チャック32によりセパレータ4の上面を保持し、この真空チャック32を用いてセパレータ4を正極枠体9の上面9bに載置した後、チャック32をセパレータ4から外すような手法が好適に挙げられる。   Next, as shown in FIG. 5B, after the positive electrode frame 9 formed in FIG. 5A is inverted upside down on the base 30, the positive electrode frame 9 in FIG. In the drawing, a seal member 11 is disposed on the upper surface 9b, and the separator 4 is placed so that the end portion is placed on the seal member 11. The method of placing the separator 4 on the upper surface 9 b of the positive electrode frame 9 is arbitrary, and as an example, the upper surface of the separator 4 is held by a vacuum chuck 32, and the separator 4 is attached to the positive electrode frame 9 by using the vacuum chuck 32. A method of removing the chuck 32 from the separator 4 after being placed on the upper surface 9b is preferable.

この後、図略のヒートシーラー等により図5(b)においてセパレータ4の上面(第二面)4bからセパレータ4に熱を加えて、シール部材11によりセパレータ4と正極枠体9とを融着させる。   Thereafter, heat is applied to the separator 4 from the upper surface (second surface) 4b of the separator 4 in FIG. 5B by means of a heat sealer (not shown), and the separator 4 and the positive electrode frame 9 are fused by the seal member 11. Let

次に、図5(c)に示すように、正極枠体9及びセパレータ4を保持具33により下方から保持しつつ、正極枠体9の図中上部に負極枠体10を形成する。正極枠体9の上部に負極枠体10を形成する手法も任意であり、正極枠体9と同様に、負極枠体10を構成する材料を吐出可能なノズル34を所定箇所に移動制御して所定量の部材を吐出できる機構により負極枠体10を構成する材料を吐出する手法等が公的に挙げられる。いずれの手法を採用した場合でも、負極枠体10の内壁面10aが上述した所定の形状となるように、この負極枠体10を形成する必要がある。   Next, as shown in FIG. 5C, the negative electrode frame 10 is formed on the upper portion of the positive electrode frame 9 in the figure while holding the positive electrode frame 9 and the separator 4 from below by the holder 33. The method of forming the negative electrode frame 10 on the upper part of the positive electrode frame 9 is also arbitrary. Like the positive electrode frame 9, the nozzle 34 capable of discharging the material constituting the negative electrode frame 10 is controlled to move to a predetermined location. For example, a method of discharging a material constituting the negative electrode frame 10 by a mechanism capable of discharging a predetermined amount of member is publicly cited. Regardless of which method is employed, it is necessary to form the negative electrode frame 10 so that the inner wall surface 10a of the negative electrode frame 10 has the predetermined shape described above.

次に、図5(d)に示すように、負極電極活物質と電解液とを含む負極活物質層6を負極枠体10の内側に形成、配置して負極3を形成する。負極3を形成する手法は任意であり、セパレータ4の上面(第二面)4bの表面に負極活物質6を含む負極スラリーを塗布する、負極枠体10の内側にノズル35等を用いて負極活物質6を含む負極スラリーを注入するなど、種々の手法が挙げられる。なお、セパレータ4の上面4bへの負極活物質層6の形成は、セパレータ4の表面に負極電極活物質と電解液とを含む混合物を塗布し、必要に応じて裏面から電解液を吸引除去することで行うことができる。   Next, as illustrated in FIG. 5D, the negative electrode active material layer 6 including the negative electrode active material and the electrolytic solution is formed and arranged inside the negative electrode frame 10 to form the negative electrode 3. The method of forming the negative electrode 3 is arbitrary, and the negative electrode slurry containing the negative electrode active material 6 is applied to the surface of the upper surface (second surface) 4b of the separator 4. There are various methods such as injecting a negative electrode slurry containing the active material 6. The formation of the negative electrode active material layer 6 on the upper surface 4b of the separator 4 is performed by applying a mixture containing the negative electrode active material and the electrolytic solution to the surface of the separator 4 and removing the electrolytic solution from the back surface by suction as necessary. Can be done.

次に、図5(e)に示すように、負極3を形成する負極活物質6の図中上面を覆い、端部が負極枠体10の図中上面10bに載置されるように、負極集電体8を載置する。負極集電体8を負極活物質6の上面に載置する手法は任意であり、一例として、真空チャック36により負極集電体8の図中上面を保持し、この真空チャック36を用いて負極集電体8を負極活物質6の上面に載置した後、チャック36を負極集電体8から外すような手法が好適に挙げられる。   Next, as shown in FIG. 5 (e), the negative electrode active material 6 forming the negative electrode 3 is covered with the upper surface in the drawing, and the end is placed on the upper surface 10 b of the negative electrode frame 10 in the drawing. The current collector 8 is placed. The method of placing the negative electrode current collector 8 on the upper surface of the negative electrode active material 6 is arbitrary, and as an example, the upper surface of the negative electrode current collector 8 in the figure is held by a vacuum chuck 36, and the negative electrode A method of removing the chuck 36 from the negative electrode current collector 8 after placing the current collector 8 on the upper surface of the negative electrode active material 6 is preferable.

次に、図5(f)に示すように、図5(e)で形成した負極3を天地逆に反転させた後、正極電極活物質と電解液とを含む正極活物質層5を正極枠体9の内側に形成、配置して正極2を形成する。正極2を形成する手法は負極3を形成する手法と同様であるので、ここでの説明は省略する。   Next, as shown in FIG. 5 (f), the negative electrode 3 formed in FIG. 5 (e) is inverted upside down, and then the positive electrode active material layer 5 containing the positive electrode active material and the electrolytic solution is formed into the positive electrode frame. The positive electrode 2 is formed by being formed and arranged inside the body 9. Since the method of forming the positive electrode 2 is the same as the method of forming the negative electrode 3, the description thereof is omitted here.

そして、図5(g)に示すように、正極2を形成する正極活物質5の図中上面を覆い、端部が正極枠体9の図中上面9cに載置されるように、正極集電体7を載置することで、図5(h)に示すように本実施形態の単電池1を製造することができる。正極集電体7を載置する手法は負極集電体8を載置する手法と同様であるので、ここでの説明は省略する。   Then, as shown in FIG. 5G, the positive electrode active material 5 forming the positive electrode 2 is covered with the upper surface of the positive electrode active material 5 in the drawing, and the end portion is placed on the upper surface 9c of the positive electrode frame 9 in the drawing. By placing the electric body 7, the unit cell 1 of the present embodiment can be manufactured as shown in FIG. 5 (h). Since the method of placing the positive electrode current collector 7 is the same as the method of placing the negative electrode current collector 8, description thereof is omitted here.

上述したように本実施形態のリチウムイオン電池Lは、正極活物質層5に接する側である正極枠体9の内壁面9aがセパレータ4の正極活物質層5に接する第一面4aに対して直交しない面に形成され、負極活物質層6に接する側である負極枠体10の内壁面10aがセパレータ4の負極活物質層6に接する第二面4bに対して直交しない面に形成されている。   As described above, in the lithium ion battery L of the present embodiment, the inner wall surface 9 a of the positive electrode frame 9 that is in contact with the positive electrode active material layer 5 is in contact with the first surface 4 a that is in contact with the positive electrode active material layer 5 of the separator 4. The inner wall surface 10a of the negative electrode frame 10 that is formed on a surface that is not orthogonal to the negative electrode active material layer 6 is formed on a surface that is not orthogonal to the second surface 4b of the separator 4 that is in contact with the negative electrode active material layer 6. Yes.

加えて、セパレータ4の第一面4aに対して垂直に切断した場合の正極枠体9の内壁面9aの少なくとも一部が内壁面9aと第一面4aとの接点P1を通る直線に形成され、直線と第一面4aとが鈍角を成しており、さらに、セパレータ4の第二面4bに対して垂直に切断した場合の負極枠体10の内壁面10aの少なくとも一部が内壁面10aと第二面4bとの接点P2を通る直線に形成され、直線と第二面4bとが鈍角を成している。   In addition, at least a part of the inner wall surface 9a of the positive electrode frame 9 when cut perpendicularly to the first surface 4a of the separator 4 is formed in a straight line passing through the contact point P1 between the inner wall surface 9a and the first surface 4a. Further, the straight line and the first surface 4a form an obtuse angle, and at least a part of the inner wall surface 10a of the negative electrode frame 10 when cut perpendicularly to the second surface 4b of the separator 4 is the inner wall surface 10a. And the second surface 4b are formed in a straight line passing through the contact point P2, and the straight line and the second surface 4b form an obtuse angle.

従って、これら接点P1、P2において正極枠体9の内壁面9a及び負極枠体10の内壁面10aとセパレータ4の第一面4a及び第二面4bとが為す角度が鈍角となるので、この接点P1、P2及びその近傍における正極活物質層5及び負極活物質層6の充填性が格段に向上し、接点P1、P2部分に空隙が生じる可能性を極めて低く抑制することができる。これにより、リチウムイオン電池Lの電池特性の低下を抑制することが可能となる。   Therefore, since the angles formed by the inner wall surface 9a of the positive electrode frame 9 and the inner wall surface 10a of the negative electrode frame 10 and the first surface 4a and the second surface 4b of the separator 4 at these contacts P1 and P2 are obtuse angles. The filling properties of the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 6 in P1 and P2 and the vicinity thereof are remarkably improved, and the possibility that voids are generated in the contact P1 and P2 portions can be suppressed to a very low level. Thereby, it becomes possible to suppress the deterioration of the battery characteristics of the lithium ion battery L.

また、本実施形態の単電池1は、正極活物質層5が正極活物質粒子の非結着体であり、負極活物質層6が負極活物質粒子の非結着体であるので、活物質粒子は隣接する活物質粒子との接触を維持したまま動くことが出来る。これにより、リチウムイオン電池Lに応力が作用してリチウムイオン電池Lが変形した場合であっても、活物質層での亀裂の発生や集電体との界面での剥離を起こすことなく、正極集電体7と負極集電体8との間における導電経路を維持することができ、十分な充放電特性を発揮し続けることができる。   Moreover, since the positive electrode active material layer 5 is a non-binding body of positive electrode active material particles and the negative electrode active material layer 6 is a non-binding body of negative electrode active material particles, the cell 1 of the present embodiment has an active material. The particles can move while maintaining contact with adjacent active material particles. As a result, even when stress is applied to the lithium ion battery L and the lithium ion battery L is deformed, the positive electrode does not cause cracks in the active material layer and does not peel at the interface with the current collector. The conductive path between the current collector 7 and the negative electrode current collector 8 can be maintained, and sufficient charge / discharge characteristics can be continuously exhibited.

(変形例)
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
(Modification)
The embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the embodiment and the example, and the design change is within a range not departing from the gist of the present invention. Are included in the present invention.

一例として、正極枠体9及び負極枠体10の内壁面9a、10aの形状は上述した実施の形態に限定されず、種々の変形例が可能である。例えば、セパレータ4の第一面4aに対して垂直に切断した場合の正極枠体9の内壁面9aの少なくとも一部が内壁面9aと第一面4aとの接点P1を通る曲線に形成され、曲線における全ての接線はセパレータ4の第一面4aに対して鈍角を成し、及び/または、セパレータ4の第二面4bに対して垂直に切断した場合の負極枠体10の内壁面10aの少なくとも一部が内壁面10aと第二面4bとの接点P2を通る曲線に形成され、曲線における全ての接線はセパレータ4の第二面4bに対して鈍角を成すように、これら正極枠体9及び負極枠体10の内壁面9a、10aを形成してもよい。   As an example, the shapes of the inner wall surfaces 9a and 10a of the positive electrode frame 9 and the negative electrode frame 10 are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. For example, at least a part of the inner wall surface 9a of the positive electrode frame 9 when cut perpendicularly to the first surface 4a of the separator 4 is formed in a curve passing through the contact point P1 between the inner wall surface 9a and the first surface 4a. All tangents in the curve form an obtuse angle with respect to the first surface 4a of the separator 4 and / or the inner wall surface 10a of the negative electrode frame 10 when cut perpendicularly to the second surface 4b of the separator 4. These positive electrode frames 9 are formed such that at least a part thereof is formed into a curve passing through the contact point P2 between the inner wall surface 10a and the second surface 4b, and all tangent lines in the curve form an obtuse angle with respect to the second surface 4b of the separator 4. The inner wall surfaces 9a and 10a of the negative electrode frame 10 may be formed.

あるいは、図6(a)に示すように、接点P1付近を除いた正極枠体9及び負極枠体10の内壁面9a、10aをセパレータ4の第一面4a及び第二面4bに略直交する面に形成する一方、この接点P1付近において接点P1に近付くにつれてセパレータ4の第一面4aと面一となるような曲面に、正極枠体9及び負極枠体10の内壁面9a、10aを形成してもよい。この場合、負極枠体10の接点P1付近はセパレータ4の第一面4aと略同一の平坦面になるので、セパレータ4を負極枠体10に融着等させて固定するのに好都合である。   Alternatively, as shown in FIG. 6A, the inner wall surfaces 9 a and 10 a of the positive electrode frame 9 and the negative electrode frame 10 excluding the vicinity of the contact P <b> 1 are substantially orthogonal to the first surface 4 a and the second surface 4 b of the separator 4. On the other hand, the positive electrode frame 9 and the inner wall surfaces 9a and 10a of the negative electrode frame 10 are formed on a curved surface so as to be flush with the first surface 4a of the separator 4 as it approaches the contact P1 in the vicinity of the contact P1. May be. In this case, since the vicinity of the contact point P1 of the negative electrode frame 10 is substantially the same flat surface as the first surface 4a of the separator 4, it is convenient to fuse the separator 4 to the negative electrode frame 10 and fix it.

また、図6(b)に示すように、正極枠体9及び負極枠体10の内壁面9a、10aの断面を一体の傾斜直線に形成してもよい。つまり、正極枠体9及び負極枠体10の内壁面9a、10aの断面が、図中上方から下方に向かうに従って内方に傾斜する直線に形成してもよい。この場合、負極枠体10の内壁面10aとセパレータ4の第二面4bの接点P2において、内壁面10aの断面と第二面4bとが為す角度が鋭角になる。   Moreover, as shown in FIG. 6B, the cross sections of the inner wall surfaces 9a and 10a of the positive electrode frame 9 and the negative electrode frame 10 may be formed as an integral inclined straight line. That is, the cross sections of the inner wall surfaces 9a and 10a of the positive electrode frame 9 and the negative electrode frame 10 may be formed as straight lines that inwardly incline from the upper side to the lower side in the figure. In this case, at the contact P2 between the inner wall surface 10a of the negative electrode frame 10 and the second surface 4b of the separator 4, the angle formed by the cross section of the inner wall surface 10a and the second surface 4b becomes an acute angle.

ここで、図6(b)に示す例では、セパレータ4の端部が図中上方に折り曲げられ、この折り曲げ部において正極枠体9の内壁面9aに融着等されている。   Here, in the example shown in FIG. 6B, the end portion of the separator 4 is bent upward in the drawing, and is fused to the inner wall surface 9a of the positive electrode frame body 9 at the bent portion.

なお、図6(b)に示す例では、負極集電体8の上面に正極枠体9及び負極枠体10を一体に形成したものを接着し、あるいは一体に形成し、次いで負極活物質層6を負極枠体10内に充填し、この負極活物質層6の上面にセパレータ4を配置してその端部を融着等して固定し、さらに、セパレータ4の上部に正極活物質層5を充填して正極集電体7で蓋をするといった手順でリチウムイオン電池Lを製造することができる。   In the example shown in FIG. 6 (b), the positive electrode frame 9 and the negative electrode frame 10 integrally formed on the upper surface of the negative electrode current collector 8 are bonded or integrally formed, and then the negative electrode active material layer 6 is filled in the negative electrode frame 10, the separator 4 is arranged on the upper surface of the negative electrode active material layer 6, the end thereof is fixed by fusion or the like, and the positive electrode active material layer 5 is further fixed on the upper portion of the separator 4. The lithium ion battery L can be manufactured by the procedure of filling the battery and covering with the positive electrode current collector 7.

さらに、図6(c)に示すように、正極枠体9及び負極枠体10の内壁面9a、10aの一方のみ(図示例では正極枠体9の内壁面9a)を傾斜面に形成してもよく、さらには、図6(d)に示すように、正極枠体9及び負極枠体10の内壁面9a、10aを一連の曲面に形成してもよい。   Further, as shown in FIG. 6C, only one of the inner wall surfaces 9a and 10a of the positive electrode frame 9 and the negative electrode frame 10 (in the illustrated example, the inner wall surface 9a of the positive electrode frame 9) is formed on an inclined surface. Furthermore, as shown in FIG. 6D, the inner wall surfaces 9a and 10a of the positive electrode frame 9 and the negative electrode frame 10 may be formed in a series of curved surfaces.

L リチウムイオン電池
P1、P2 接点
1 単電池
2 正極
3 負極
4 セパレータ
4a 第一面
4b 第二面
5 正極活物質層
6 負極活物質層
7 正極集電体
8 負極集電体
9 正極枠体
9a、10a 内壁面
10 負極枠体
21 積層型電池モジュール
L Lithium ion battery P1, P2 Contact 1 Cell 2 Positive electrode 3 Negative electrode 4 Separator 4a First surface 4b Second surface 5 Positive electrode active material layer 6 Negative electrode active material layer 7 Positive electrode current collector 8 Negative electrode current collector 9 Positive electrode frame 9a 10a Inner wall surface 10 Negative electrode frame 21 Multilayer battery module

Claims (5)

シート状の正極集電体の表面に正極活物質層が形成された正極と、シート状の負極集電体の表面に負極活物質層が形成された負極とが、セパレータを介して積層されてなるリチウム二次単電池を有するリチウムイオン電池であって、
前記正極集電体及び前記負極集電体の表面にはその縁部に沿ってそれぞれ環状の正極枠体及び負極枠体が形成され、前記正極活物質層及び前記負極活物質層はそれぞれ前記正極枠体及び前記負極枠体の内側に形成され、
前記正極活物質層は正極活物質粒子の非結着体であり、前記負極活物質層は負極活物質粒子の非結着体であり、
前記正極活物質層に接する側である前記正極枠体の内壁面が、前記セパレータの前記正極活物質層に接する第一面に対して直交しない面に形成され、及び/または、前記負極活物質層に接する側である前記負極枠体の内壁面が、前記セパレータの前記負極活物質層に接する第二面に対して直交しない面に形成されているリチウムイオン電池。
A positive electrode having a positive electrode active material layer formed on the surface of a sheet-like positive electrode current collector and a negative electrode having a negative electrode active material layer formed on the surface of a sheet-like negative electrode current collector are laminated via a separator. A lithium ion battery having a lithium secondary cell,
On the surfaces of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, annular positive electrode frame bodies and negative electrode frame bodies are respectively formed along the edges thereof, and the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are respectively formed on the positive electrode Formed inside the frame and the negative electrode frame,
The positive electrode active material layer is a non-binding body of positive electrode active material particles, the negative electrode active material layer is a non-binding body of negative electrode active material particles,
An inner wall surface of the positive electrode frame that is in contact with the positive electrode active material layer is formed on a surface that is not orthogonal to the first surface of the separator that is in contact with the positive electrode active material layer, and / or the negative electrode active material. A lithium ion battery in which an inner wall surface of the negative electrode frame that is in contact with a layer is formed on a surface that is not orthogonal to a second surface of the separator that is in contact with the negative electrode active material layer.
請求項1記載のリチウムイオン電池において、
前記正極活物質層に接する側である前記正極枠体の前記内壁面は、前記セパレータの前記第一面に対して直交しない面に形成され、
前記セパレータの前記第一面に対して垂直に切断した場合の前記正極枠体の前記内壁面の少なくとも一部が前記内壁面と前記第一面との接点を通る直線に形成され、前記直線と前記第一面とが鈍角を成しているリチウムイオン電池。
The lithium ion battery according to claim 1,
The inner wall surface of the positive electrode frame that is in contact with the positive electrode active material layer is formed on a surface that is not orthogonal to the first surface of the separator,
At least a part of the inner wall surface of the positive electrode frame when cut perpendicularly to the first surface of the separator is formed in a straight line passing through a contact point between the inner wall surface and the first surface, A lithium ion battery in which the first surface forms an obtuse angle.
請求項1または2記載のリチウムイオン電池において、
前記負極活物質層に接する側である前記負極枠体の前記内壁面は、前記セパレータの前記第二面に対して直交しない面に形成され、
前記セパレータの前記第二面に対して垂直に切断した場合の前記負極枠体の前記内壁面の少なくとも一部が前記内壁面と前記第二面との接点を通る直線に形成され、前記直線と前記第二面とが鈍角を成しているリチウムイオン電池。
The lithium ion battery according to claim 1 or 2,
The inner wall surface of the negative electrode frame that is in contact with the negative electrode active material layer is formed on a surface that is not orthogonal to the second surface of the separator,
At least a part of the inner wall surface of the negative electrode frame when cut perpendicularly to the second surface of the separator is formed in a straight line passing through a contact point between the inner wall surface and the second surface, A lithium ion battery in which the second surface forms an obtuse angle.
請求項1記載のリチウムイオン電池において、
前記正極活物質層に接する側である前記正極枠体の前記内壁面は、前記セパレータの前記第一面に対して直交しない面に形成され、
前記セパレータの前記第一面に対して垂直に切断した場合の前記正極枠体の前記内壁面の少なくとも一部が前記内壁面と前記第一面との接点を通る曲線に形成され、前記曲線における全ての接線は前記セパレータの前記第一面に対して鈍角を成すリチウムイオン電池。
The lithium ion battery according to claim 1,
The inner wall surface of the positive electrode frame that is in contact with the positive electrode active material layer is formed on a surface that is not orthogonal to the first surface of the separator,
At least a part of the inner wall surface of the positive electrode frame when cut perpendicularly to the first surface of the separator is formed in a curve passing through a contact point between the inner wall surface and the first surface, All tangents are lithium ion batteries that form an obtuse angle with respect to the first surface of the separator.
請求項1または2記載のリチウムイオン電池において、
前記負極活物質層に接する側である前記負極枠体の前記内壁面は、前記セパレータの前記負極活物質層に接する第二面に対して直交しない面に形成され、
前記セパレータの前記第二面に対して垂直に切断した場合の前記負極枠体の前記内壁面の少なくとも一部が前記内壁面と前記第二面との接点を通る曲線に形成され、前記曲線における全ての接線は前記セパレータの前記第二面に対して鈍角を成すリチウムイオン電池。
The lithium ion battery according to claim 1 or 2,
The inner wall surface of the negative electrode frame that is in contact with the negative electrode active material layer is formed on a surface that is not orthogonal to the second surface of the separator that is in contact with the negative electrode active material layer,
At least a part of the inner wall surface of the negative electrode frame when cut perpendicularly to the second surface of the separator is formed in a curve passing through a contact point between the inner wall surface and the second surface, All tangents are lithium ion batteries that form an obtuse angle with respect to the second surface of the separator.
JP2018101287A 2018-05-28 2018-05-28 lithium ion battery Active JP7136592B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018101287A JP7136592B2 (en) 2018-05-28 2018-05-28 lithium ion battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018101287A JP7136592B2 (en) 2018-05-28 2018-05-28 lithium ion battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019207750A true JP2019207750A (en) 2019-12-05
JP7136592B2 JP7136592B2 (en) 2022-09-13

Family

ID=68767794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018101287A Active JP7136592B2 (en) 2018-05-28 2018-05-28 lithium ion battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7136592B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020017442A (en) * 2018-07-26 2020-01-30 日産自動車株式会社 battery
JP7306576B2 (en) 2020-04-30 2023-07-11 株式会社村田製作所 secondary battery

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7337321B1 (en) 2022-07-13 2023-09-04 株式会社アクア機械工業 Mixed pulverized material sorting device and sorting method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0652866A (en) * 1992-07-28 1994-02-25 Yuasa Corp Thin battery and manufacture thereof
JP2006338904A (en) * 2005-05-31 2006-12-14 Ngk Spark Plug Co Ltd Lithium primary battery
JP2018045902A (en) * 2016-09-15 2018-03-22 三洋化成工業株式会社 Lithium ion battery and method for manufacturing the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0652866A (en) * 1992-07-28 1994-02-25 Yuasa Corp Thin battery and manufacture thereof
JP2006338904A (en) * 2005-05-31 2006-12-14 Ngk Spark Plug Co Ltd Lithium primary battery
JP2018045902A (en) * 2016-09-15 2018-03-22 三洋化成工業株式会社 Lithium ion battery and method for manufacturing the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020017442A (en) * 2018-07-26 2020-01-30 日産自動車株式会社 battery
JP7070201B2 (en) 2018-07-26 2022-05-18 日産自動車株式会社 battery
JP7306576B2 (en) 2020-04-30 2023-07-11 株式会社村田製作所 secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP7136592B2 (en) 2022-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5954674B2 (en) Battery and battery manufacturing method
JP6585964B2 (en) Method for manufacturing lithium ion battery
JP2014127242A (en) Lithium secondary battery
JP2021034141A (en) Lithium ion battery module and battery pack
KR101495953B1 (en) Pouch for secondary battery and secondary battery using the same
JP6731716B2 (en) Lithium-ion battery and manufacturing method thereof
JP7136592B2 (en) lithium ion battery
JP2022188177A (en) Film outer package battery, battery pack, and manufacturing method of the film outer package battery
JP7181752B2 (en) Lithium ion battery and manufacturing method thereof
JP2017041310A (en) Manufacturing method of battery
JP2009032408A (en) Secondary battery separator
JP4824450B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2011048991A (en) Lithium ion secondary battery
JP2021082391A (en) Lithium-ion battery module and battery pack
JP6850621B2 (en) Lithium ion battery
JP6861016B2 (en) Lithium ion battery
JP6549944B2 (en) Lithium ion battery
JP6652813B2 (en) Stacked battery module
JP7016234B2 (en) Lithium ion battery
JP2017117713A (en) Collector for lithium ion battery and lithium ion battery
JP2012113870A (en) Electrode for secondary battery, secondary battery, and manufacturing method of electrode for secondary battery
JP2006092973A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6738701B2 (en) Method for manufacturing lithium-ion battery
JP7227010B2 (en) lithium ion battery
JP7275247B1 (en) Secondary battery module

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20190409

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20190410

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20190409

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210204

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220208

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220411

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220510

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220628

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220823

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220901

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7136592

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150