JP2020109762A5 - - Google Patents

Description

すなわち、本発明によれば、
バイポーラ型リチウムイオン電池であって、
正極層と、負極層と、上記正極層と上記負極層との間に設けられた一または二以上のバイポーラ電極層と、複数の電解質層と、を含む電池素子を備え、
上記正極層と上記バイポーラ電極層との間および上記負極層と上記バイポーラ電極層との間に上記電解質層が設けられており、
上記バイポーラ電極層は、バイポーラ電極集電体と、上記バイポーラ電極集電体の一方の面に設けられた正極活物質層と、上記バイポーラ電極集電体の他方の面に設けられた負極活物質層と、を含み、
上記バイポーラ電極集電体は、第一集電体と、貫通孔を有する粘着性樹脂層と、第二集電体とがこの順番に積層されており、
上記第一集電体および上記第二集電体が銅箔、銅合金箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、ステンレス鋼箔、炭素シートおよびクラッド材から選択される少なくとも一種のシート状の材料であり、
上記第一集電体と上記第二集電体とが上記粘着性樹脂層を介して接着しており、
上記第一集電体と上記第二集電体とが上記粘着性樹脂層の上記貫通孔内で直接接触しているバイポーラ型リチウムイオン電池が提供される。
また、本発明によれば、
バイポーラ型リチウムイオン電池であって、
正極層と、負極層と、上記正極層と上記負極層との間に設けられた一または二以上のバイポーラ電極層と、複数の電解質層と、を含む電池素子を備え、
上記正極層と上記バイポーラ電極層との間および上記負極層と上記バイポーラ電極層との間に上記電解質層が設けられており、
上記バイポーラ電極層は、バイポーラ電極集電体と、上記バイポーラ電極集電体の一方の面に設けられた正極活物質層と、上記バイポーラ電極集電体の他方の面に設けられた負極活物質層と、を含み、
上記バイポーラ電極集電体は、第一集電体と、貫通孔を有する粘着性樹脂層と、第二集電体とがこの順番に積層されており、
上記第一集電体と上記第二集電体とが上記粘着性樹脂層を介して接着しており、
上記バイポーラ電極集電体は上記粘着性樹脂層の上記貫通孔内に上記第一集電体および上記第二集電体とは異なる導電部をさらに有し
上記第一集電体と上記第二集電体とが上記導電部を介して電気的に接触しているバイポーラ型リチウムイオン電池が提供される。

表２から、貫通孔の内部に導電部を挿入した実施例１０〜１４は、貫通孔の内部に導電部を挿入しなかった実施例４に比べて、充放電曲線に不規則な電圧変動がない正常な電池の割合が多く、単位セル同士の電気的接触により一層優れていることが分かった。
以下、参考形態の例を付記する。
１．
バイポーラ型リチウムイオン電池であって、
正極層と、負極層と、前記正極層と前記負極層との間に設けられた一または二以上のバイポーラ電極層と、複数の電解質層と、を含む電池素子を備え、
前記正極層と前記バイポーラ電極層との間および前記負極層と前記バイポーラ電極層との間に前記電解質層が設けられており、
前記バイポーラ電極層は、バイポーラ電極集電体と、前記バイポーラ電極集電体の一方の面に設けられた正極活物質層と、前記バイポーラ電極集電体の他方の面に設けられた負極活物質層と、を含み、
前記バイポーラ電極集電体は、第一集電体と、貫通孔を有する粘着性樹脂層と、第二集電体とがこの順番に積層されており、
前記第一集電体と前記第二集電体とが前記粘着性樹脂層を介して接着しているバイポーラ型リチウムイオン電池。
２．
１．に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記第一集電体と前記第二集電体とが前記粘着性樹脂層の前記貫通孔内で直接接触しているバイポーラ型リチウムイオン電池。
３．
２．に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記バイポーラ型リチウムイオン電池の面方向における中心部近傍の厚みをＸ _１ とし、前記バイポーラ型リチウムイオン電池の面方向における外周部近傍の厚みをＸ _２ としたとき、Ｘ _１ とＸ _２ との差（Ｘ _１ −Ｘ _２ ）が３μｍ以上であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
４．
１．に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記バイポーラ電極集電体は前記粘着性樹脂層の前記貫通孔内に導電部をさらに有し、
前記第一集電体と前記第二集電体とが前記導電部を介して電気的に接触しているバイポーラ型リチウムイオン電池。
５．
４．に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記導電部が金属材料、導電性樹脂材料および炭素材料から選択される少なくとも一層を含むバイポーラ型リチウムイオン電池。
６．
１．乃至５．いずれか一つに記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記粘着性樹脂層の片面の面積が、前記第一集電体および前記第二集電体の少なくとも一方の集電体の片面の面積以上であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
７．
１．乃至６．いずれか一つに記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記粘着性樹脂層の平均厚みが５０μｍ以下であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
８．
１．乃至７．いずれか一つに記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記粘着性樹脂層の全体を１００質量％としたとき、導電性微粒子の含有量が０．５質量％以下であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
９．
１．乃至８．いずれか一つに記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記粘着性樹脂層が、基材と、基材の片面または両面に設けられた粘着剤層と、を含むバイポーラ型リチウムイオン電池。
１０．
１．乃至９．いずれか一つに記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記電池素子を封止する封止樹脂部をさらに備え、
前記封止樹脂部は、樹脂製の枠体であって、その表裏を貫通する貫通孔が形成され、前記貫通孔内に前記電池素子を収容しているバイポーラ型リチウムイオン電池。
１１．
１．乃至１０．いずれか一つに記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
前記電解質層が固体電解質材料により構成された固体電解質層であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
１２．
１．乃至１１．いずれか一つに記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
全固体型リチウムイオン電池であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
１３．
１．に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池を製造するための製造方法であって、
正極集電体と、第一正極活物質層と、第一電解質層と、第一負極活物質層と、第一集電体がこの順番に積層された第一単位セルを準備する工程と、
第二集電体と、第二正極活物質層と、第二電解質層と、第二負極活物質層と、負極集電体と、がこの順番に積層された第二単位セルを準備する工程と、
前記第一集電体の前記第一負極活物質層側とは反対側の面および前記第二集電体の前記第二正極活物質層側とは反対側の面のうち少なくとも一方の面上に、貫通孔を有する粘着性樹脂層を形成する工程と、
前記第一集電体と前記第二集電体とを前記粘着性樹脂層を介して接着することにより、前記第一単位セルと前記第二単位セルとが積層された積層体を得る工程と、
前記積層体を加圧することにより、前記第一集電体と前記第二集電体とを、前記粘着性樹脂層の前記貫通孔内で直接接触させることにより、前記第一集電体と、前記粘着性樹脂層と、前記第二集電体とがこの順番に積層されたバイポーラ電極層を形成する工程と、
を含むバイポーラ型リチウムイオン電池の製造方法。
１４．
１．に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池を製造するための製造方法であって、
正極集電体と、第一正極活物質層と、第一電解質層と、第一負極活物質層と、第一集電体がこの順番に積層された第一単位セルを準備する工程と、
第二集電体と、第二正極活物質層と、第二電解質層と、第二負極活物質層と、負極集電体と、がこの順番に積層された第二単位セルを準備する工程と、
前記第一集電体の前記第一負極活物質層側とは反対側の面および前記第二集電体の前記第二正極活物質層側とは反対側の面のうち少なくとも一方の面上に、貫通孔を有し、かつ、前記貫通孔内に導電部を有する粘着性樹脂層を形成する工程と、
前記第一集電体と前記第二集電体とを前記粘着性樹脂層を介して接着することにより、前記第一単位セルと前記第二単位セルとが積層された積層体を得る工程と、
前記積層体を加圧することにより、前記第一集電体と前記第二集電体とを、前記粘着性樹脂層の前記貫通孔内の前記導電部を介して電気的に接触させることにより、前記第一集電体と、前記粘着性樹脂層と、前記第二集電体とがこの順番に積層されたバイポーラ電極層を形成する工程と、
を含むバイポーラ型リチウムイオン電池の製造方法。

Claims (15)

1. バイポーラ型リチウムイオン電池であって、
   正極層と、負極層と、前記正極層と前記負極層との間に設けられた一または二以上のバイポーラ電極層と、複数の電解質層と、を含む電池素子を備え、
   前記正極層と前記バイポーラ電極層との間および前記負極層と前記バイポーラ電極層との間に前記電解質層が設けられており、
   前記バイポーラ電極層は、バイポーラ電極集電体と、前記バイポーラ電極集電体の一方の面に設けられた正極活物質層と、前記バイポーラ電極集電体の他方の面に設けられた負極活物質層と、を含み、
   前記バイポーラ電極集電体は、第一集電体と、貫通孔を有する粘着性樹脂層と、第二集電体とがこの順番に積層されており、
   前記第一集電体および前記第二集電体が銅箔、銅合金箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、ステンレス鋼箔、炭素シートおよびクラッド材から選択される少なくとも一種のシート状の材料であり、
   前記第一集電体と前記第二集電体とが前記粘着性樹脂層を介して接着しており、
   前記第一集電体と前記第二集電体とが前記粘着性樹脂層の前記貫通孔内で直接接触しているバイポーラ型リチウムイオン電池。
2. 請求項１に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
   前記バイポーラ型リチウムイオン電池の面方向における中心部の厚みをＸ_１とし、前記バイポーラ型リチウムイオン電池の面方向における外周部の厚みをＸ_２としたとき、Ｘ_１とＸ_２との差（Ｘ_１−Ｘ_２）が３μｍ以上であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
3. バイポーラ型リチウムイオン電池であって、
   正極層と、負極層と、前記正極層と前記負極層との間に設けられた一または二以上のバイポーラ電極層と、複数の電解質層と、を含む電池素子を備え、
   前記正極層と前記バイポーラ電極層との間および前記負極層と前記バイポーラ電極層との間に前記電解質層が設けられており、
   前記バイポーラ電極層は、バイポーラ電極集電体と、前記バイポーラ電極集電体の一方の面に設けられた正極活物質層と、前記バイポーラ電極集電体の他方の面に設けられた負極活物質層と、を含み、
   前記バイポーラ電極集電体は、第一集電体と、貫通孔を有する粘着性樹脂層と、第二集電体とがこの順番に積層されており、
   前記第一集電体と前記第二集電体とが前記粘着性樹脂層を介して接着しており、
   前記バイポーラ電極集電体は前記粘着性樹脂層の前記貫通孔内に前記第一集電体および前記第二集電体とは異なる導電部をさらに有し、
   前記第一集電体と前記第二集電体とが前記導電部を介して電気的に接触しているバイポーラ型リチウムイオン電池。
4. 請求項３に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
   前記導電部が金属材料、導電性樹脂材料および炭素材料から選択される少なくとも一層を含むバイポーラ型リチウムイオン電池。
5. 請求項１乃至４いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
   前記粘着性樹脂層に含まれる粘着性樹脂が（メタ）アクリル系熱可塑性樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニルエーテルおよびゴムから選択される少なくとも一種を含むバイポーラ型リチウムイオン電池。
6. 請求項１乃至５いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
   前記粘着性樹脂層は前記貫通孔を一つ有するバイポーラ型リチウムイオン電池。
7. 請求項１乃至６いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
   前記粘着性樹脂層の片面の面積が、前記第一集電体および前記第二集電体の少なくとも一方の集電体の片面の面積以上であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
8. 請求項１乃至７いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
   前記粘着性樹脂層の平均厚みが５０μｍ以下であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
9. 請求項１乃至８いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
   前記粘着性樹脂層の全体を１００質量％としたとき、導電性微粒子の含有量が０．５質量％以下であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
10. 請求項１乃至９いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
    前記粘着性樹脂層が、基材と、基材の片面または両面に設けられた粘着剤層と、を含むバイポーラ型リチウムイオン電池。
11. 請求項１乃至１０いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
    前記電池素子を封止する封止樹脂部をさらに備え、
    前記封止樹脂部は、樹脂製の枠体であって、その表裏を貫通する貫通孔が形成され、前記貫通孔内に前記電池素子を収容しているバイポーラ型リチウムイオン電池。
12. 請求項１乃至１１いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
    前記電解質層が固体電解質材料により構成された固体電解質層であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
13. 請求項１乃至１２いずれか一項に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池において、
    全固体型リチウムイオン電池であるバイポーラ型リチウムイオン電池。
14. 請求項１に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池を製造するための製造方法であって、
    正極集電体と、第一正極活物質層と、第一電解質層と、第一負極活物質層と、第一集電体がこの順番に積層された第一単位セルを準備する工程と、
    第二集電体と、第二正極活物質層と、第二電解質層と、第二負極活物質層と、負極集電体と、がこの順番に積層された第二単位セルを準備する工程と、
    前記第一集電体の前記第一負極活物質層側とは反対側の面および前記第二集電体の前記第二正極活物質層側とは反対側の面のうち少なくとも一方の面上に、貫通孔を有する粘着性樹脂層を形成する工程と、
    前記第一集電体と前記第二集電体とを前記粘着性樹脂層を介して接着することにより、前記第一単位セルと前記第二単位セルとが積層された積層体を得る工程と、
    前記積層体を加圧することにより、前記第一集電体と前記第二集電体とを、前記粘着性樹脂層の前記貫通孔内で直接接触させることにより、前記第一集電体と、前記粘着性樹脂層と、前記第二集電体とがこの順番に積層されたバイポーラ電極層を形成する工程と、
    を含むバイポーラ型リチウムイオン電池の製造方法。
15. 請求項３に記載のバイポーラ型リチウムイオン電池を製造するための製造方法であって、
    正極集電体と、第一正極活物質層と、第一電解質層と、第一負極活物質層と、第一集電体がこの順番に積層された第一単位セルを準備する工程と、
    第二集電体と、第二正極活物質層と、第二電解質層と、第二負極活物質層と、負極集電体と、がこの順番に積層された第二単位セルを準備する工程と、
    前記第一集電体の前記第一負極活物質層側とは反対側の面および前記第二集電体の前記第二正極活物質層側とは反対側の面のうち少なくとも一方の面上に、貫通孔を有し、かつ、前記貫通孔内に導電部を有する粘着性樹脂層を形成する工程と、
    前記第一集電体と前記第二集電体とを前記粘着性樹脂層を介して接着することにより、前記第一単位セルと前記第二単位セルとが積層された積層体を得る工程と、
    前記積層体を加圧することにより、前記第一集電体と前記第二集電体とを、前記粘着性樹脂層の前記貫通孔内の前記導電部を介して電気的に接触させることにより、前記第一集電体と、前記粘着性樹脂層と、前記第二集電体とがこの順番に積層されたバイポーラ電極層を形成する工程と、
    を含むバイポーラ型リチウムイオン電池の製造方法。