JP2020123543A - 二次電池 - Google Patents
二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020123543A JP2020123543A JP2019016043A JP2019016043A JP2020123543A JP 2020123543 A JP2020123543 A JP 2020123543A JP 2019016043 A JP2019016043 A JP 2019016043A JP 2019016043 A JP2019016043 A JP 2019016043A JP 2020123543 A JP2020123543 A JP 2020123543A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- separator layer
- battery
- current collector
- holes
- 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
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
【課題】一方面、他方面及び側面を有するとともに一方面から他方面へと貫通する複数の貫通孔を有する第１の電極に対して、当該貫通孔の内部にセパレータ層及び第２の電極を積層して二次電池を構成した場合に、第２の電極の安定的な集電を可能とするとともに、電池の初回充放電効率を向上させる。【解決手段】第１の電極の一方面側及び／又は他方面側に第２の電極と接続する集電体としてメッシュ状の集電体を配置し、且つ、当該メッシュ状の集電体から電池の内部に向かって通気孔を設ける。当該通気孔の数を第１の貫通孔の全数の２８％以上とすることで、メッシュ状の集電体及び通気孔を介して、電池の外部から電池の内部へと電解液を十分に行き渡らせることができ、電池の初回充放電効率が向上する。【選択図】図１
Description
本願は二次電池等を開示する。
一方面、他方面及び側面を有するとともに一方面から他方面へと貫通する複数の貫通孔を有する電極を用いた二次電池が知られている。例えば、特許文献１には、炭素質ハニカム構造体の外表面を含むセルの隔壁表面に窒化チタン膜を被着して、リチウムイオン二次電池の電極用ハニカム構造集電体を得ることが開示されている。また、外観上似た構造として、特許文献２にハニカム形状の網目構造を有する負極活物質層が開示されている。
本発明者は、一方面、他方面及び側面を有するとともに一方面から他方面へと貫通する複数の貫通孔を有する第１の電極に対して、当該貫通孔の内壁にセパレータ層及び第２の電極を積層して二次電池を構成した（図６（Ａ））。この構成を採用することにより、集電体体積の削減、電極間距離の近接化、集電構造の簡素化等が可能となり、高容量且つ高い入出力特性を有する二次電池とすることが可能と考えられる。二次電池においてこのような構成を採用した場合、貫通孔の開口面側（第１の電極の一方面側及び／又は他方面側）にて第２の電極の集電をとることができる。この場合、安定的な集電のためには、図６（Ｂ）に示すように、貫通孔の内部だけでなく、貫通孔の開口面側にもセパレータ層を設け、当該セパレータ層の表面上に、貫通孔の内部から貫通孔の開口面側に亘って第２の電極を連続的に設けるとよい。一方、本発明者の新たな知見によると、図６（Ｂ）に示す構成を採用した場合、電池の初回充放電効率が低下する虞があるという新たな課題が発生する。
本願は上記課題を解決するための手段の一つとして、一方面、他方面及び側面を有するとともに前記一方面から前記他方面へと貫通する複数の貫通孔を有する第１の電極と、前記第１の電極の前記貫通孔の内壁に積層された第１のセパレータ層と、前記第１の電極の前記一方面及び前記他方面のうちの少なくとも一方に積層された第２のセパレータ層と、前記第１のセパレータ層及び前記第２のセパレータ層の表面のうち前記第１の電極と接触する表面とは反対側の表面に積層され、且つ、前記第１のセパレータ層の表面から前記第２のセパレータ層の表面に亘って連続的に存在する第２の電極と、前記第２のセパレータ層の表面に存在する前記第２の電極の表面に設けられた集電体と、を備え、前記第２の電極の表面に設けられた前記集電体がメッシュ状であり、複数の前記貫通孔の全数の２８％以上において、前記一方面から前記他方面へと延び、且つ、メッシュ状の前記集電体へと到達する通気孔が存在しており、前記貫通孔の開口面積に占める前記通気孔の開口面積の割合が１０％以上である、二次電池を開示する。
図６（Ｂ）に示す構成を有する二次電池においては、第１の電極の一方面側及び／又は他方面側から電池内部への電解液の含浸性が悪い。そのため、電池の内部に十分に電解液が行き渡らず、結果として電池の初回充放電効率が低下する場合がある。これに対し、本開示の二次電池は、メッシュ状の集電体及び通気孔を介して電池の内部に電解液を容易に行き渡らせることができる。すなわち、本開示の二次電池は、電池の内部への電解液の含浸性が良く、電池の初回充放電効率が向上する。
１．二次電池１００
図１に二次電池１００の構成を概略的に示す。図１（Ａ）が二次電池１００の外観を概略的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）が図１（Ａ）におけるＩＢ−ＩＢ断面の構成を概略的に示す図である。また、図２に二次電池１００に備えられる第１の電極１０の構成を概略的に示す。図２（Ａ）が第１の電極１０の外観を概略的に示す斜視図であり、図２（Ｂ）が第１の電極１０を一方面１０ａ側から見た場合の形状を概略的に示す上面図であり、図２（Ｃ）が図２（Ａ）におけるＩＩＣ−ＩＩＣ断面の構成を概略的に示す図である。また、図３に第１の電極１０の表面に積層された第１のセパレータ層２０ａの構成を概略的に示す。図３（Ａ）が外観を概略的に示す斜視図であり、図３（Ｂ）が一方面１０ａ側から見た場合の形状を概略的に示す上面図であり、図３（Ｃ）が図３（Ａ）におけるＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ断面の構成を概略的に示す図である。また、図４に第１の電極１０の表面に積層された第２のセパレータ層２０ｂの構成を概略的に示す。図４（Ａ）が外観を概略的に示す斜視図であり、図４（Ｂ）が一方面１０ａ側から見た場合の形状を概略的に示す上面図であり、図４（Ｃ）が図４（Ａ）におけるＩＶＣ−ＩＶＣ断面の構成を概略的に示す図である。さらに、図５に第１のセパレータ層２０ａ及び第２のセパレータ層２０ｂの表面に積層された第２の電極３０の構成を概略的に示す。図５（Ａ）が外観を概略的に示す斜視図であり、図５（Ｂ）が一方面１０ａ側から見た場合の形状を概略的に示す上面図であり、図５（Ｃ）が図５（Ａ）におけるＶＣ−ＶＣ断面の構成を概略的に示す図である。
図１に二次電池１００の構成を概略的に示す。図１（Ａ）が二次電池１００の外観を概略的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）が図１（Ａ）におけるＩＢ−ＩＢ断面の構成を概略的に示す図である。また、図２に二次電池１００に備えられる第１の電極１０の構成を概略的に示す。図２（Ａ）が第１の電極１０の外観を概略的に示す斜視図であり、図２（Ｂ）が第１の電極１０を一方面１０ａ側から見た場合の形状を概略的に示す上面図であり、図２（Ｃ）が図２（Ａ）におけるＩＩＣ−ＩＩＣ断面の構成を概略的に示す図である。また、図３に第１の電極１０の表面に積層された第１のセパレータ層２０ａの構成を概略的に示す。図３（Ａ）が外観を概略的に示す斜視図であり、図３（Ｂ）が一方面１０ａ側から見た場合の形状を概略的に示す上面図であり、図３（Ｃ）が図３（Ａ）におけるＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ断面の構成を概略的に示す図である。また、図４に第１の電極１０の表面に積層された第２のセパレータ層２０ｂの構成を概略的に示す。図４（Ａ）が外観を概略的に示す斜視図であり、図４（Ｂ）が一方面１０ａ側から見た場合の形状を概略的に示す上面図であり、図４（Ｃ）が図４（Ａ）におけるＩＶＣ−ＩＶＣ断面の構成を概略的に示す図である。さらに、図５に第１のセパレータ層２０ａ及び第２のセパレータ層２０ｂの表面に積層された第２の電極３０の構成を概略的に示す。図５（Ａ）が外観を概略的に示す斜視図であり、図５（Ｂ）が一方面１０ａ側から見た場合の形状を概略的に示す上面図であり、図５（Ｃ）が図５（Ａ）におけるＶＣ−ＶＣ断面の構成を概略的に示す図である。
図１〜５に示すように、二次電池１００は、一方面１０ａ、他方面１０ｂ及び側面１０ｃを有するとともに一方面１０ａから他方面１０ｂへと貫通する複数の貫通孔１０ｄを有する第１の電極１０と、第１の電極１０の貫通孔１０ｄの内壁に積層された第１のセパレータ層２０ａと、第１の電極１０の一方面１０ａ及び他方面１０ｂのうちの少なくとも一方に積層された第２のセパレータ層２０ｂと、第１のセパレータ層２０ａ及び第２のセパレータ層２０ｂの表面のうち第１の電極１０と接触する表面とは反対側の表面に積層され、且つ、第１のセパレータ層２０ａの表面から第２のセパレータ層２０ｂの表面に亘って連続的に存在する第２の電極３０と、第２のセパレータ層２０ｂの表面に存在する第２の電極３０の表面に設けられた集電体５０と、を備えている。二次電池１００において、第２の電極３０の表面に設けられた集電体５０がメッシュ状である。また、複数の貫通孔１０ｄの全数の２８％以上において、一方面１０ａから他方面１０ｂへと延び、且つ、メッシュ状の集電体５０へと到達する通気孔４０が存在しており、貫通孔１０ｄの開口面積に占める通気孔４０の開口面積の割合が１０％以上である。
１．１．第１の電極１０
図２に示すように、第１の電極１０は、一方面１０ａ、他方面１０ｂ及び側面１０ｃを有するとともに一方面１０ａから他方面１０ｂへと貫通する複数の貫通孔１０ｄを有する。第１の電極１０は一定の強度を有していればよく、その壁面は密であっても多孔質であってもよい。
図２に示すように、第１の電極１０は、一方面１０ａ、他方面１０ｂ及び側面１０ｃを有するとともに一方面１０ａから他方面１０ｂへと貫通する複数の貫通孔１０ｄを有する。第１の電極１０は一定の強度を有していればよく、その壁面は密であっても多孔質であってもよい。
１．１．１．一方面１０ａ及び他方面１０ｂ
第１の電極１０の一方面１０ａ及び他方面１０ｂの面形状は特に限定されるものではない。図２には当該面形状が四角形状のものを例示したが、これ以外の多角形状であってもよいし、円形状であってもよいし、これら以外の形状であってもよい。一方面１０ａ及び他方面１０ｂは必ずしも平坦でなくてもよい。一方面１０ａ及び他方面１０ｂの面積（複数の貫通孔１０ｄの開口面積を含む全面の面積）は特に限定されるものではなく、目的とする電池の規模や性能に応じて当該面積を適宜決定すればよい。例えば、一方面１０ａ及び他方面１０ｂの面積を５０ｍｍ２以上１０００００ｍｍ２以下としてもよい。より顕著な効果を発揮させる観点からは、当該面積の下限は１００ｍｍ２以上であってもよいし、３１４ｍｍ２以上であってもよい。
第１の電極１０の一方面１０ａ及び他方面１０ｂの面形状は特に限定されるものではない。図２には当該面形状が四角形状のものを例示したが、これ以外の多角形状であってもよいし、円形状であってもよいし、これら以外の形状であってもよい。一方面１０ａ及び他方面１０ｂは必ずしも平坦でなくてもよい。一方面１０ａ及び他方面１０ｂの面積（複数の貫通孔１０ｄの開口面積を含む全面の面積）は特に限定されるものではなく、目的とする電池の規模や性能に応じて当該面積を適宜決定すればよい。例えば、一方面１０ａ及び他方面１０ｂの面積を５０ｍｍ２以上１０００００ｍｍ２以下としてもよい。より顕著な効果を発揮させる観点からは、当該面積の下限は１００ｍｍ２以上であってもよいし、３１４ｍｍ２以上であってもよい。
１．１．２．側面１０ｃ
第１の電極１０の一方面１０ａ及び他方面１０ｂは側面１０ｃを介して結合している。側面１０ｃは平面によって構成されていてもよいし、曲面によって構成されていてもよいし、平面と曲面との組み合わせによって構成されていてもよい。第１の電極１０の側面１０ｃの一方面１０ａから他方面１０ｂまでの長さ（第１の電極１０の高さ）は特に限定されるものではない。目的とする電池の規模や性能に応じて、第１の電極１０の高さを適宜決定すればよい。例えば、当該高さを５ｍｍ以上２０００ｍｍ以下としてもよい。
第１の電極１０の一方面１０ａ及び他方面１０ｂは側面１０ｃを介して結合している。側面１０ｃは平面によって構成されていてもよいし、曲面によって構成されていてもよいし、平面と曲面との組み合わせによって構成されていてもよい。第１の電極１０の側面１０ｃの一方面１０ａから他方面１０ｂまでの長さ（第１の電極１０の高さ）は特に限定されるものではない。目的とする電池の規模や性能に応じて、第１の電極１０の高さを適宜決定すればよい。例えば、当該高さを５ｍｍ以上２０００ｍｍ以下としてもよい。
１．１．３．貫通孔１０ｄ
第１の電極１０は一方面１０ａから他方面１０ｂへと貫通する複数の貫通孔１０ｄを有する。図２には、貫通孔１０ｄの断面形状（開口形状）が四角形状のものを例示したが、これ以外の多角形状であってもよいし、円形状であってもよいし、これら以外の形状であってもよい。貫通孔１０ｄの断面積（開口面積）は特に限定されるものではない。目的とする電池の規模や性能に応じて、貫通孔１０ｄの断面積を適宜決定すればよい。例えば、貫通孔１０ｄの１個あたりの断面積を０．０００１ｍｍ２以上１ｍｍ２以下としてもよい。上限は０．３ｍｍ２以下であってもよいし、０．０６２５ｍｍ２以下であってもよい。また、一方面１０ａの面積をＡ１、複数の貫通孔１０ｄの合計の断面積をＡ２とした場合、Ａ２／Ａ１が０．２以上０．８以下であってもよい。貫通孔１０ｄの間の隔壁（リブ）の幅（リブ厚）は特に限定されるものではなく、強度等を考慮して適宜決定すればよい。例えば、当該リブ厚を０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下としてもよい。第１の電極１０に設けられる貫通孔１０ｄの数は特に限定されるものではない。目的とする電池の規模や性能に応じて、貫通孔１０ｄの数を適宜決定すればよい。尚、貫通孔１０ｄの存在頻度、大きさ、総数は対局の容量比との関係から適宜決定してもよい。図２（Ｃ）に示すように、第１の電極１０において貫通孔１０ｄは一方面１０ａから他方面１０ｂへと略直線的に設けられていてもよい。
第１の電極１０は一方面１０ａから他方面１０ｂへと貫通する複数の貫通孔１０ｄを有する。図２には、貫通孔１０ｄの断面形状（開口形状）が四角形状のものを例示したが、これ以外の多角形状であってもよいし、円形状であってもよいし、これら以外の形状であってもよい。貫通孔１０ｄの断面積（開口面積）は特に限定されるものではない。目的とする電池の規模や性能に応じて、貫通孔１０ｄの断面積を適宜決定すればよい。例えば、貫通孔１０ｄの１個あたりの断面積を０．０００１ｍｍ２以上１ｍｍ２以下としてもよい。上限は０．３ｍｍ２以下であってもよいし、０．０６２５ｍｍ２以下であってもよい。また、一方面１０ａの面積をＡ１、複数の貫通孔１０ｄの合計の断面積をＡ２とした場合、Ａ２／Ａ１が０．２以上０．８以下であってもよい。貫通孔１０ｄの間の隔壁（リブ）の幅（リブ厚）は特に限定されるものではなく、強度等を考慮して適宜決定すればよい。例えば、当該リブ厚を０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下としてもよい。第１の電極１０に設けられる貫通孔１０ｄの数は特に限定されるものではない。目的とする電池の規模や性能に応じて、貫通孔１０ｄの数を適宜決定すればよい。尚、貫通孔１０ｄの存在頻度、大きさ、総数は対局の容量比との関係から適宜決定してもよい。図２（Ｃ）に示すように、第１の電極１０において貫通孔１０ｄは一方面１０ａから他方面１０ｂへと略直線的に設けられていてもよい。
１．１．４．材質
第１の電極１０は、電池の充放電時にキャリアイオンを挿入・脱離可能な材料を含む。第１の電極１０を負極とする場合、当該第１の電極１０は負極活物質を含み得る。第１の電極１０を正極とする場合、当該第１の電極１０は正極活物質を含み得る。公知の活物質のうち、所定のキャリアイオンを吸蔵放出する電位（充放電電位）が、卑な電位であるものを負極活物質とし、貴な電位であるものを正極活物質として用いることができる。
第１の電極１０は、電池の充放電時にキャリアイオンを挿入・脱離可能な材料を含む。第１の電極１０を負極とする場合、当該第１の電極１０は負極活物質を含み得る。第１の電極１０を正極とする場合、当該第１の電極１０は正極活物質を含み得る。公知の活物質のうち、所定のキャリアイオンを吸蔵放出する電位（充放電電位）が、卑な電位であるものを負極活物質とし、貴な電位であるものを正極活物質として用いることができる。
負極活物質は二次電池の負極活物質として公知のものをいずれも採用可能である。二次電池１００をリチウムイオン二次電池とする場合、負極活物質としてはグラファイトやハードカーボン等の炭素材料；ＳｉやＳｉ合金；チタン酸リチウム等の各種酸化物；金属リチウムやリチウム合金等を用いることができる。負極活物質は１種のみを単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。負極活物質は粒子状であってもよい。粒子状の負極活物質を採用する場合、その一次粒子径は１ｎｍ以上５００μｍ以下であってもよい。下限は５ｎｍ以上であってもよし、１０ｎｍ以上であってもよいし、５０ｎｍ以上であってもよい。上限は１００μｍ以下であってもよいし、５０μｍ以下であってもよい。負極活物質は１次粒子同士が集合して２次粒子を形成していてもよい。この場合、２次粒子の粒子径は、特に限定されるものではないが、例えば、０．５μｍ以上１０００μｍ以下であってもよい。下限は１μｍ以上であってもよく、上限は５００μｍ以下であってもよい。
正極活物質は二次電池の正極活物質として公知のものをいずれも採用可能である。二次電池１００をリチウムイオン二次電池とする場合、正極活物質は構成元素としてＬｉを含み得る。例えば、Ｌｉを含む酸化物やポリアニオン等が挙げられる。より具体的には、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２等）；ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２等）；マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４等）；ＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２；Ｌｉ１＋ｘＭｎ２−ｘ−ｙＭｙＯ４（ＭはＡｌ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎから選ばれる一種以上）で表される異種元素置換Ｌｉ−Ｍｎスピネル；リン酸金属リチウム（ＬｉＭＰＯ４、ＭはＦｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉから選ばれる１種以上）；等が挙げられる。正極活物質は１種のみを単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。正極活物質は粒子状であってもよい。粒子状の正極活物質を採用する場合、その一次粒子径は１ｎｍ以上５００μｍ以下であってもよい。下限は５ｎｍ以上であってもよし、１０ｎｍ以上であってもよいし、５０ｎｍ以上であってもよい。上限は１００μｍ以下であってもよいし、５０μｍ以下であってもよい。正極活物質は１次粒子同士が集合して２次粒子を形成していてもよい。この場合、２次粒子の粒子径は、特に限定されるものではないが、例えば、０．５μｍ以上１０００μｍ以下であってもよい。下限は１μｍ以上であってもよく、上限は５００μｍ以下であってもよい。
第１の電極１０における活物質の含有量は特に限定されるものではなく、目的とする電池の性能に応じて適宜決定すればよい。例えば、第１の電極の全体を１００質量％として、活物質の含有量を６０質量％以上９９質量％以下とすることができる。下限は８０質量％以上であってもよく、上限は９８質量％以下であってもよい。
第１の電極１０において粒子状の活物質を採用する場合、第１の電極１０は、当該粒子状の活物質と、当該活物質同士を結着させるためのバインダーとを含んでいてもよい。第１の電極１０に含まれ得るバインダーとしては、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＡＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、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）が挙げられる。バインダーは１種のみを単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。第１の電極１０におけるバインダーの含有量は特に限定されるものではなく、目的とする電池の性能に応じて適宜決定すればよい。例えば、第１の電極の全体を１００質量％として、バインダーの含有量を１質量％以上４０質量％以下とすることができる。下限は２質量％以上であってもよく、上限は２０質量％以下であってもよい。
第１の電極１０には、上記した活物質やバインダーのほか、導電助剤が含まれていてもよい。第１の電極１０に含まれ得る導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック（ＡＢ）やケッチェンブラック（ＫＢ）や気相法炭素繊維（ＶＧＣＦ）やカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）やカーボンナノファイバー（ＣＮＦ）や黒鉛等の炭素材料；ニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料が挙げられる。導電助剤は１種のみを単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。導電助剤の形状は、粉末状、繊維状等、種々の形状を採用できる。第１の電極１０における導電助剤の含有量は特に限定されるものではなく、目的とする電池の性能に応じて適宜決定すればよい。
１．２．第１のセパレータ層２０ａ
図３に示すように、第１のセパレータ層２０ａは、第１の電極１０の貫通孔１０ｄの内壁に積層されている。第１のセパレータ層２０ａにより、貫通孔１０ｄ内における第１の電極１０と第２の電極３０との短絡が防止される。
図３に示すように、第１のセパレータ層２０ａは、第１の電極１０の貫通孔１０ｄの内壁に積層されている。第１のセパレータ層２０ａにより、貫通孔１０ｄ内における第１の電極１０と第２の電極３０との短絡が防止される。
１．２．１．形状
図３に示す第１のセパレータ層２０ａは、全体として筒状であり、第１の電極１０の貫通孔１０ｄの内壁の実質的に全面を被覆する。第１のセパレータ層２０ａは、第１の電極１０と第２の電極３０との短絡を防止し、且つ、必要なキャリアイオン伝導度を発現させることが可能な厚みを有していればよい。例えば、第１のセパレータ層２０ａの厚みは３μｍ以上４０μｍ以下であってもよい。
図３に示す第１のセパレータ層２０ａは、全体として筒状であり、第１の電極１０の貫通孔１０ｄの内壁の実質的に全面を被覆する。第１のセパレータ層２０ａは、第１の電極１０と第２の電極３０との短絡を防止し、且つ、必要なキャリアイオン伝導度を発現させることが可能な厚みを有していればよい。例えば、第１のセパレータ層２０ａの厚みは３μｍ以上４０μｍ以下であってもよい。
１．２．２．材質
第１のセパレータ層２０ａの材料としては、二次電池のセパレータ層に適用可能な材料として公知のものをいずれも採用可能である。第１の電極１０への塗工性や成膜性等を考慮した場合、第１のセパレータ層２０ａは微粒子と微粒子を結合するバインダーとを含んでいてもよい。微粒子と微粒子を結合するバインダーとにより多孔質なセパレータ層を容易に形成可能である。この場合、微粒子としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、ベーマイト等の無機微粒子や、ポリエチレン、ポリプロピレン等の有機微粒子や、無機微粒子と有機微粒子との混合微粒子のいずれを採用してもよい。第１のセパレータ層２０ａに含まれ得る微粒子の粒子径は特に限定されるものではない。例えば、当該粒子径は１ｎｍ以上５００μｍ以下であってもよい。下限は５ｎｍ以上であってもよし、１０ｎｍ以上であってもよいし、５０ｎｍ以上であってもよい。上限は１００μｍ以下であってもよいし、５０μｍ以下であってもよい。第１のセパレータ層２０ａに含まれ得るバインダーとしては、例えば、第１の電極１０におけるバインダーとして例示したものうちの１種以上を採用可能である。第１のセパレータ層２０ａにおける微粒子及びバインダーの量は特に限定されるものではなく、第１の電極１０の表面への塗工性や密着性等を考慮して適宜決定すればよい。
第１のセパレータ層２０ａの材料としては、二次電池のセパレータ層に適用可能な材料として公知のものをいずれも採用可能である。第１の電極１０への塗工性や成膜性等を考慮した場合、第１のセパレータ層２０ａは微粒子と微粒子を結合するバインダーとを含んでいてもよい。微粒子と微粒子を結合するバインダーとにより多孔質なセパレータ層を容易に形成可能である。この場合、微粒子としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、ベーマイト等の無機微粒子や、ポリエチレン、ポリプロピレン等の有機微粒子や、無機微粒子と有機微粒子との混合微粒子のいずれを採用してもよい。第１のセパレータ層２０ａに含まれ得る微粒子の粒子径は特に限定されるものではない。例えば、当該粒子径は１ｎｍ以上５００μｍ以下であってもよい。下限は５ｎｍ以上であってもよし、１０ｎｍ以上であってもよいし、５０ｎｍ以上であってもよい。上限は１００μｍ以下であってもよいし、５０μｍ以下であってもよい。第１のセパレータ層２０ａに含まれ得るバインダーとしては、例えば、第１の電極１０におけるバインダーとして例示したものうちの１種以上を採用可能である。第１のセパレータ層２０ａにおける微粒子及びバインダーの量は特に限定されるものではなく、第１の電極１０の表面への塗工性や密着性等を考慮して適宜決定すればよい。
第１のセパレータ層２０ａは、上述の通り、二次電池として必要なキャリアイオン伝導度を確保可能であればよい。例えば、二次電池１００がキャリアイオンを含む電解液を備える場合、第１のセパレータ層２０ａは、当該電解液に含浸された状態で、必要なキャリアイオン伝導度を発現し得る。
１．３．第２のセパレータ層２０ｂ
図４に示すように、第２のセパレータ層２０ｂは、第１の電極１０の一方面１０ａ及び他方面１０ｂのうちの少なくとも一方に積層されている。図４においては、第２のセパレータ層２０ｂが一方面１０ａ及び他方面１０ｂの双方に積層された形態を示しているが、一方面１０ａ及び他方面１０ｂのうちのいずれか一方にのみ積層されていてもよい。第２のセパレータ層２０ｂにより、貫通孔１０ｄの開口面側における第１の電極１０と第２の電極３０との短絡が防止される。
図４に示すように、第２のセパレータ層２０ｂは、第１の電極１０の一方面１０ａ及び他方面１０ｂのうちの少なくとも一方に積層されている。図４においては、第２のセパレータ層２０ｂが一方面１０ａ及び他方面１０ｂの双方に積層された形態を示しているが、一方面１０ａ及び他方面１０ｂのうちのいずれか一方にのみ積層されていてもよい。第２のセパレータ層２０ｂにより、貫通孔１０ｄの開口面側における第１の電極１０と第２の電極３０との短絡が防止される。
１．３．１．形状
図４に示す第２のセパレータ層２０ｂは、全体として平らな薄膜状であり、貫通孔１０ｄの位置と対応する位置に複数の孔が存在する。当該孔を介して、第２のセパレータ層２０ｂの表面から第１のセパレータ層２０ａの表面に亘って、第２の電極３０を形成し得る。第２のセパレータ層２０ｂは、第１の電極１０と第２の電極３０との短絡を防止可能な程度の厚みを有していればよい。例えば、第２のセパレータ層２０ｂの厚みは３μｍ以上４０μｍ以下であってもよい。
図４に示す第２のセパレータ層２０ｂは、全体として平らな薄膜状であり、貫通孔１０ｄの位置と対応する位置に複数の孔が存在する。当該孔を介して、第２のセパレータ層２０ｂの表面から第１のセパレータ層２０ａの表面に亘って、第２の電極３０を形成し得る。第２のセパレータ層２０ｂは、第１の電極１０と第２の電極３０との短絡を防止可能な程度の厚みを有していればよい。例えば、第２のセパレータ層２０ｂの厚みは３μｍ以上４０μｍ以下であってもよい。
１．３．２．材質
第２のセパレータ層２０ｂの材質は第１のセパレータ層２０ａの材質と同じであっても異なっていてもよい。第２のセパレータ層２０ｂの材質が第１のセパレータ層２０ａの材質と同じである場合、第２のセパレータ層２０ｂと第１のセパレータ層２０ａとは境目のない連続層であってもよい。また、第２のセパレータ層２０ｂの材質が第１のセパレータ層２０ａの材質と異なる場合、第２のセパレータ層２０ｂは第１のセパレータ層２０ａよりもキャリアイオン伝導度が低くてもよく、この場合、第２のセパレータ層２０ｂはキャリアイオンを実質的に通さないものであってもよい。第２のセパレータ層２０ｂを構成する材料として、種々の有機材料や種々の無機材料を採用し得る。キャリアイオン伝導度を小さくし易く、且つ、後述する電着や転写によって第２のセパレータ層２０ｂを容易に形成可能である観点から、第２のセパレータ層２０ｂはポリイミド、ポリアミドイミド及びポリアクリル酸から選ばれる少なくとも１種を含むものであってもよい。
第２のセパレータ層２０ｂの材質は第１のセパレータ層２０ａの材質と同じであっても異なっていてもよい。第２のセパレータ層２０ｂの材質が第１のセパレータ層２０ａの材質と同じである場合、第２のセパレータ層２０ｂと第１のセパレータ層２０ａとは境目のない連続層であってもよい。また、第２のセパレータ層２０ｂの材質が第１のセパレータ層２０ａの材質と異なる場合、第２のセパレータ層２０ｂは第１のセパレータ層２０ａよりもキャリアイオン伝導度が低くてもよく、この場合、第２のセパレータ層２０ｂはキャリアイオンを実質的に通さないものであってもよい。第２のセパレータ層２０ｂを構成する材料として、種々の有機材料や種々の無機材料を採用し得る。キャリアイオン伝導度を小さくし易く、且つ、後述する電着や転写によって第２のセパレータ層２０ｂを容易に形成可能である観点から、第２のセパレータ層２０ｂはポリイミド、ポリアミドイミド及びポリアクリル酸から選ばれる少なくとも１種を含むものであってもよい。
１．４．第２の電極３０
図５に示すように、第２の電極３０は、第１のセパレータ層２０ａ及び第２のセパレータ層２０ｂの表面のうち第１の電極１０と接触する表面とは反対側の表面に積層されており、且つ、第１のセパレータ層２０ａの表面から第２のセパレータ層２０ｂの表面に亘って連続的に存在している。これにより、第１の電極１０の一方面１０ａ側及び／又は他方面１０ｂ側において、第２の電極３０の安定的な集電が可能となる。
図５に示すように、第２の電極３０は、第１のセパレータ層２０ａ及び第２のセパレータ層２０ｂの表面のうち第１の電極１０と接触する表面とは反対側の表面に積層されており、且つ、第１のセパレータ層２０ａの表面から第２のセパレータ層２０ｂの表面に亘って連続的に存在している。これにより、第１の電極１０の一方面１０ａ側及び／又は他方面１０ｂ側において、第２の電極３０の安定的な集電が可能となる。
１．４．１．形状
第２の電極３０はセパレータ層２０ａ、２０ｂの表面に沿って形成される。第１の電極１０の貫通孔１０ｄの内部において、第２の電極３０は、密に充填されていてもよいし、中央に通気孔４０を残すように筒状に充填されていてもよい。ただし、通気孔４０の数が貫通孔１０ｄの全数の２８％以上となるようにする。貫通孔１０ｄの内部における第２の電極３０の充填率や厚みは、第１の電極１０との容量のバランス等を考慮して適宜決定すればよい。図５には、第１の電極１０の一方面１０ａ側又は他方面１０ｂ側において、第２の電極３０が第２のセパレータ層２０ｂの全面に積層されている形態を示したが、第１の電極１０の一方面１０ａ側又は他方面１０ｂ側において、第２のセパレータ層２０ｂが一部露出していてもよい。
第２の電極３０はセパレータ層２０ａ、２０ｂの表面に沿って形成される。第１の電極１０の貫通孔１０ｄの内部において、第２の電極３０は、密に充填されていてもよいし、中央に通気孔４０を残すように筒状に充填されていてもよい。ただし、通気孔４０の数が貫通孔１０ｄの全数の２８％以上となるようにする。貫通孔１０ｄの内部における第２の電極３０の充填率や厚みは、第１の電極１０との容量のバランス等を考慮して適宜決定すればよい。図５には、第１の電極１０の一方面１０ａ側又は他方面１０ｂ側において、第２の電極３０が第２のセパレータ層２０ｂの全面に積層されている形態を示したが、第１の電極１０の一方面１０ａ側又は他方面１０ｂ側において、第２のセパレータ層２０ｂが一部露出していてもよい。
１．４．２．材質
第２の電極３０は、電池の充放電時にキャリアイオンを挿入・脱離可能な材料を含む。第１の電極１０を負極とする場合は第２の電極３０を正極とすればよく、第１の電極１０を正極とする場合は第２の電極３０を負極とすればよい。第２の電極３０を構成する材料については、第１の電極１０を構成する材料に関する上記説明を援用可能である。すなわち、第２の電極３０を正極とする場合、当該第２の電極３０は正極活物質を含み得る。第２の電極３０を負極とする場合、当該第２の電極３０は負極活物質を含み得る。第２の電極３０に含まれ得る活物質の種類や量は特に限定されるものではなく、目的とする電池の性能に応じて適宜決定すればよい。また、第１の電極１０と同様に、第２の電極３０においてもバインダー等のその他の成分が含まれていてもよい。例えば、第２の電極３０において粒子状の活物質を採用する場合、第２の電極３０は、当該粒子状の活物質と、当該活物質同士を結着させるためのバインダーとを含んでいてもよい。その他の成分の種類や量についても特に限定されるものではなく、目的とする電池の性能に応じて適宜決定すればよい。
第２の電極３０は、電池の充放電時にキャリアイオンを挿入・脱離可能な材料を含む。第１の電極１０を負極とする場合は第２の電極３０を正極とすればよく、第１の電極１０を正極とする場合は第２の電極３０を負極とすればよい。第２の電極３０を構成する材料については、第１の電極１０を構成する材料に関する上記説明を援用可能である。すなわち、第２の電極３０を正極とする場合、当該第２の電極３０は正極活物質を含み得る。第２の電極３０を負極とする場合、当該第２の電極３０は負極活物質を含み得る。第２の電極３０に含まれ得る活物質の種類や量は特に限定されるものではなく、目的とする電池の性能に応じて適宜決定すればよい。また、第１の電極１０と同様に、第２の電極３０においてもバインダー等のその他の成分が含まれていてもよい。例えば、第２の電極３０において粒子状の活物質を採用する場合、第２の電極３０は、当該粒子状の活物質と、当該活物質同士を結着させるためのバインダーとを含んでいてもよい。その他の成分の種類や量についても特に限定されるものではなく、目的とする電池の性能に応じて適宜決定すればよい。
１．５．通気孔４０
二次電池１００においては、複数の貫通孔１０ｄの全数の２８％以上において、一方面１０ａから他方面１０ｂへと延び、且つ、後述のメッシュ状の集電体５０へと到達する通気孔４０が存在している。通気孔４０は貫通孔１０ｄと対応する位置に存在する。言い換えれば、第１の電極１０に対してセパレータ層２０ａ、２０ｂ及び第２の電極３０が積層された状態において、複数の貫通孔１０ｄのうちの少なくとも一部が通気孔４０として残っている。このような通気孔４０が備えられることで、メッシュ状の集電体５０及び通気孔４０を介して電池の内部に電解液を容易に浸透させることができる。すなわち、二次電池１００は、電池の内部への電解液の含浸性が良く、電池の初回充放電効率が向上する。
二次電池１００においては、複数の貫通孔１０ｄの全数の２８％以上において、一方面１０ａから他方面１０ｂへと延び、且つ、後述のメッシュ状の集電体５０へと到達する通気孔４０が存在している。通気孔４０は貫通孔１０ｄと対応する位置に存在する。言い換えれば、第１の電極１０に対してセパレータ層２０ａ、２０ｂ及び第２の電極３０が積層された状態において、複数の貫通孔１０ｄのうちの少なくとも一部が通気孔４０として残っている。このような通気孔４０が備えられることで、メッシュ状の集電体５０及び通気孔４０を介して電池の内部に電解液を容易に浸透させることができる。すなわち、二次電池１００は、電池の内部への電解液の含浸性が良く、電池の初回充放電効率が向上する。
通気孔４０の数は、複数の貫通孔１０ｄの全数の２８％以上である必要がある。これにより、電解液に対する電池の含浸性が顕著に向上する。電解液に対する電池の含浸性を一層顕著に向上させるとともに、釘刺し試験により評価される安全性を一層向上させる観点から、通気孔４０の数は、複数の貫通孔１０ｄの全数の４１％以上であってもよいし、６５％以上であってもよい。通気孔４０の数の上限は特に限定されず、複数の貫通孔１０ｄの全数と同じ数（全数の１００％）であってもよい。
図５において、通気孔４０は第２の電極３０を貫通するように延びており、後述の集電体５０のメッシュ孔５０ａから導入された電解液を、電池の内部へと導入可能に構成されている。ここで、貫通孔１０ｄに対して通気孔４０があまりにも小さいと、当該通気孔４０を介して電解液を導入し難くなる虞がある。この点、本願においては、貫通孔１０ｄの開口面積に占める割合が１０％以上となる孔を通気孔４０とみなすこととする。貫通孔１０ｄの開口面積に占める通気孔４０の開口面積の割合の上限は特に限定されず、第１のセパレータ層２０ａや第２の電極３０の厚み等に応じて適宜決定され得る。例えば、貫通孔１０ｄの開口面積に占める通気孔４０の開口面積の割合は９０％以下であってもよい。
尚、図５には、通気孔４０の断面形状（開口形状）が略四角形状のものを例示したが、通気孔４０の断面形状は、これ以外の多角形状であってもよいし、円形状であってもよいし、これら以外の形状であってもよい。また、図５には、通気孔４０が貫通孔１０ｄの長手方向に沿って延びている形態を示したが、通気孔４０は多少曲がりくねっていてもよい。さらに、図５においては図示していないが、二次電池１００において通気孔４０には電解液が存在し得る。通気孔４０は電解液によって満たされていてもよい。
１．６．集電体５０
二次電池１００は、第２のセパレータ層２０ｂの表面に存在する第２の電極３０の表面に、集電体５０が設けられており、当該集電体５０によって第２の電極３０の集電が行われる。
二次電池１００は、第２のセパレータ層２０ｂの表面に存在する第２の電極３０の表面に、集電体５０が設けられており、当該集電体５０によって第２の電極３０の集電が行われる。
１．６．１．形状
集電体５０はメッシュ状であることが重要である。「メッシュ状」とは、例えば、厚み方向に複数のメッシュ孔５０ａ（図１（Ａ）参照）を有する形状である。集電体５０をメッシュ状とすることで、集電体５０のメッシュ孔５０ａ及び通気孔４０を介して電池の内部に電解液を容易に浸透させることができる。すなわち、二次電池１００は、電池の内部への電解液の含浸性が良く、電池の初回充放電効率が向上する。集電体５０に備えられるメッシュ孔５０ａの１個あたりの断面積（開口面積）は特に限定されるものではない。例えば、当該断面積を０．０１ｍｍ２以上３ｍｍ２以下としてもよい。また、集電体５０の積層面の面積をＡ３、集電体５０に備えられるメッシュ孔５０ａの合計の断面積をＡ４とした場合、Ａ４／Ａ３が０．１以上０．９以下であってもよい。釘刺し試験により評価される安全性を一層向上させる観点からは、下限は０．３６以上であってもよいし、０．４０以上であってもよい。メッシュ孔５０ａの間の隔壁（リブ）の幅（リブ厚）は特に限定されるものではなく、集電体５０の強度等を考慮して適宜決定すればよい。例えば、当該リブ厚を０．０３ｍ以上１ｍｍ以下としてもよい。集電体５０に設けられるメッシュ孔５０ａの数は特に限定されるものではない。集電体５０の厚みも特に限定されるものではない。例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下であってもよいし、１μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。
集電体５０はメッシュ状であることが重要である。「メッシュ状」とは、例えば、厚み方向に複数のメッシュ孔５０ａ（図１（Ａ）参照）を有する形状である。集電体５０をメッシュ状とすることで、集電体５０のメッシュ孔５０ａ及び通気孔４０を介して電池の内部に電解液を容易に浸透させることができる。すなわち、二次電池１００は、電池の内部への電解液の含浸性が良く、電池の初回充放電効率が向上する。集電体５０に備えられるメッシュ孔５０ａの１個あたりの断面積（開口面積）は特に限定されるものではない。例えば、当該断面積を０．０１ｍｍ２以上３ｍｍ２以下としてもよい。また、集電体５０の積層面の面積をＡ３、集電体５０に備えられるメッシュ孔５０ａの合計の断面積をＡ４とした場合、Ａ４／Ａ３が０．１以上０．９以下であってもよい。釘刺し試験により評価される安全性を一層向上させる観点からは、下限は０．３６以上であってもよいし、０．４０以上であってもよい。メッシュ孔５０ａの間の隔壁（リブ）の幅（リブ厚）は特に限定されるものではなく、集電体５０の強度等を考慮して適宜決定すればよい。例えば、当該リブ厚を０．０３ｍ以上１ｍｍ以下としてもよい。集電体５０に設けられるメッシュ孔５０ａの数は特に限定されるものではない。集電体５０の厚みも特に限定されるものではない。例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下であってもよいし、１μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。
１．６．２．材質
集電体５０は、例えば、金属により構成可能である。集電体５０を構成する金属としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、ステンレス鋼等が挙げられる。
集電体５０は、例えば、金属により構成可能である。集電体５０を構成する金属としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、ステンレス鋼等が挙げられる。
１．７．その他の構成
二次電池１００は、上記した第１の電極１０、第１のセパレータ層２０ａ、第２のセパレータ層２０ｂ、第２の電極３０、通気孔４０及びメッシュ状の集電体５０以外に、電池として必要な構成を備えていてもよい。
二次電池１００は、上記した第１の電極１０、第１のセパレータ層２０ａ、第２のセパレータ層２０ｂ、第２の電極３０、通気孔４０及びメッシュ状の集電体５０以外に、電池として必要な構成を備えていてもよい。
１．７．１．集電体６０
例えば、二次電池１００は、第１の電極１０に接続された集電体６０を備えていてもよい。この場合、図１に示すように、集電体６０は、第１の電極１０の側面１０ｃに設けられていてもよい。
例えば、二次電池１００は、第１の電極１０に接続された集電体６０を備えていてもよい。この場合、図１に示すように、集電体６０は、第１の電極１０の側面１０ｃに設けられていてもよい。
集電体６０は、例えば、金属箔や金属メッシュ等により構成可能である。集電体６０を構成する金属としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、ステンレス鋼等が挙げられる。集電体６０の厚みは特に限定されるものではない。例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下であってもよいし、１μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。
１．７．２．電解液
上述したように、二次電池１００は、電解液を備えることが自明である。電解液はキャリアイオンを含み得る。キャリアイオンとしては、例えば、上述したリチウムイオンが挙げられる。ただし、本開示の技術が解決しようとする課題は、リチウムイオン二次電池においてのみ生じるものではなく、リチウムイオン以外の各種カチオン（ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン等）や、各種アニオン（水酸化物イオン、フッ化物イオン等）をキャリアイオンとする二次電池においても同様の課題が生じ得る。本開示の技術は、これら各種カチオン電池やアニオン電池のいずれにおいても採用可能であり、同様の効果が期待できる。電解液は水系電解液であっても非水系電解液であってもよい。電解液の組成は二次電池の電解液の組成として公知のものと同様とすればよい。
上述したように、二次電池１００は、電解液を備えることが自明である。電解液はキャリアイオンを含み得る。キャリアイオンとしては、例えば、上述したリチウムイオンが挙げられる。ただし、本開示の技術が解決しようとする課題は、リチウムイオン二次電池においてのみ生じるものではなく、リチウムイオン以外の各種カチオン（ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン等）や、各種アニオン（水酸化物イオン、フッ化物イオン等）をキャリアイオンとする二次電池においても同様の課題が生じ得る。本開示の技術は、これら各種カチオン電池やアニオン電池のいずれにおいても採用可能であり、同様の効果が期待できる。電解液は水系電解液であっても非水系電解液であってもよい。電解液の組成は二次電池の電解液の組成として公知のものと同様とすればよい。
１．７．３．端子、電池ケース
言うまでもないが、二次電池１００は必要な端子を備えていてもよいし、また、電池ケース内に収容されていてもよい。電池ケースとしては公知のラミネートパック等が挙げられる。
言うまでもないが、二次電池１００は必要な端子を備えていてもよいし、また、電池ケース内に収容されていてもよい。電池ケースとしては公知のラミネートパック等が挙げられる。
２．二次電池の製造方法Ｓ１０
二次電池１００は例えば以下の通りに製造することができる。すなわち、二次電池１００の製造方法は、一方面１０ａ、他方面１０ｂ及び側面１０ｃを有するとともに一方面１０ａから他方面１０ｂへと貫通する複数の貫通孔１０ｄを有する第１の電極１０を作製する、第１工程と、第１の電極１０の貫通孔１０ｄの内壁に第１のセパレータ層２０ａを積層する、第２工程と、第１の電極１０の一方面１０ａ及び他方面１０ｂのうちの少なくとも一方に第２のセパレータ層２０ｂを積層する、第３工程と、第１のセパレータ層２０ａ及び第２のセパレータ層２０ｂの表面のうち、第１の電極１０と接触する表面とは反対側の表面において、第１のセパレータ層２０ａの表面から第２のセパレータ層２０ｂの表面に亘って第２の電極３０を連続的に積層する、第４工程と、第２のセパレータ層２０ｂの表面に存在する第２の電極３０の表面にメッシュ状の集電体５０を積層する、第５工程と、を備えている。
二次電池１００は例えば以下の通りに製造することができる。すなわち、二次電池１００の製造方法は、一方面１０ａ、他方面１０ｂ及び側面１０ｃを有するとともに一方面１０ａから他方面１０ｂへと貫通する複数の貫通孔１０ｄを有する第１の電極１０を作製する、第１工程と、第１の電極１０の貫通孔１０ｄの内壁に第１のセパレータ層２０ａを積層する、第２工程と、第１の電極１０の一方面１０ａ及び他方面１０ｂのうちの少なくとも一方に第２のセパレータ層２０ｂを積層する、第３工程と、第１のセパレータ層２０ａ及び第２のセパレータ層２０ｂの表面のうち、第１の電極１０と接触する表面とは反対側の表面において、第１のセパレータ層２０ａの表面から第２のセパレータ層２０ｂの表面に亘って第２の電極３０を連続的に積層する、第４工程と、第２のセパレータ層２０ｂの表面に存在する第２の電極３０の表面にメッシュ状の集電体５０を積層する、第５工程と、を備えている。
２．１．第１工程
第１の電極１０は、例えば、押出成形によって容易に作製可能である。具体的には、上記の活物質とバインダー等と溶媒とを混合してスラリー又はペーストとし、当該スラリー又はペーストを金型を介して押し出した後、溶媒を除去可能な温度にて乾燥させることにより第１の電極１０を得ることができる。この場合、溶媒としては、活物質やバインダー等の種類に応じて、水や有機溶媒等を特に制限なく用い得る。
第１の電極１０は、例えば、押出成形によって容易に作製可能である。具体的には、上記の活物質とバインダー等と溶媒とを混合してスラリー又はペーストとし、当該スラリー又はペーストを金型を介して押し出した後、溶媒を除去可能な温度にて乾燥させることにより第１の電極１０を得ることができる。この場合、溶媒としては、活物質やバインダー等の種類に応じて、水や有機溶媒等を特に制限なく用い得る。
押出成形以外の方法も考えられる。例えば、乾式での圧粉成形によって第１の電極１０を得ることも可能と考えられ、材料同士を焼結させて第１の電極１０を得ることも可能と考えられる。
２．２．第２工程
第１のセパレータ層２０ａの積層方法は特に限定されるものではない。例えば、第１のセパレータ層２０ａを構成する材料と溶媒とを混合してスラリー又はペーストとし、当該スラリー又はペーストを貫通孔１０ｄの内壁に塗工して乾燥させることで、貫通孔１０ｄの内壁に第１のセパレータ層２０ａを積層することができる。この場合、溶媒としては材料の種類に応じて、水や有機溶媒等を特に制限なく用い得る。塗工にあたっては、第１の電極１０の一方面１０ａ側に上記スラリー又はペーストを載せたうえで、第１の電極１０の他方面１０ｂ側を減圧することで、当該スラリー又はペーストを貫通孔１０ｄの内部に吸引してもよい。また、シリンジ等を用いてスラリー又はペーストを貫通孔１０ｄの内部に押し込んでもよい。さらに、塗工時に第１の電極１０の一方面１０ａ上及び／又は他方面１０ｂ上に当該スラリー又はペーストが溢れ出る等して、一方面１０ａ上及び／又は他方面１０ｂ上に不要な層が形成された場合、当該不要な層を削りとってもよい。ただし、上述したように、第１のセパレータ層２０ａと第２のセパレータ層２０ｂとを同じ層とすることも可能であり、この場合、第１のセパレータ層２０ａが、第１の電極１０の一方面１０ａ及び／又は他方面１０ｂへとはみ出していてもよい。
第１のセパレータ層２０ａの積層方法は特に限定されるものではない。例えば、第１のセパレータ層２０ａを構成する材料と溶媒とを混合してスラリー又はペーストとし、当該スラリー又はペーストを貫通孔１０ｄの内壁に塗工して乾燥させることで、貫通孔１０ｄの内壁に第１のセパレータ層２０ａを積層することができる。この場合、溶媒としては材料の種類に応じて、水や有機溶媒等を特に制限なく用い得る。塗工にあたっては、第１の電極１０の一方面１０ａ側に上記スラリー又はペーストを載せたうえで、第１の電極１０の他方面１０ｂ側を減圧することで、当該スラリー又はペーストを貫通孔１０ｄの内部に吸引してもよい。また、シリンジ等を用いてスラリー又はペーストを貫通孔１０ｄの内部に押し込んでもよい。さらに、塗工時に第１の電極１０の一方面１０ａ上及び／又は他方面１０ｂ上に当該スラリー又はペーストが溢れ出る等して、一方面１０ａ上及び／又は他方面１０ｂ上に不要な層が形成された場合、当該不要な層を削りとってもよい。ただし、上述したように、第１のセパレータ層２０ａと第２のセパレータ層２０ｂとを同じ層とすることも可能であり、この場合、第１のセパレータ層２０ａが、第１の電極１０の一方面１０ａ及び／又は他方面１０ｂへとはみ出していてもよい。
上記以外の方法も考えられる。例えば、貫通孔１０ｄの内壁に第１のセパレータ層２０ａを構成する材料を電着させてもよい。この場合、第１のセパレータ層２０ａの厚みの均一性を確保し易いものと考えられる。
２．３．第３工程
第２のセパレータ層２０ｂの積層方法は特に限定されるものではない。例えば、第２のセパレータ層２０ｂを構成する材料と溶媒とを混合してスラリー又はペーストとし、当該スラリー又はペーストを第１の電極１０の一方面１０ａ及び他方面１０ｂのうちの少なくとも一方に塗工して乾燥させることで、一方面１０ａ及び他方面１０ｂのうちの少なくとも一方に第２のセパレータ層２０ｂを積層することができる。この場合、溶媒としては、材料の種類に応じて、水や有機溶媒等を特に制限なく用い得る。
第２のセパレータ層２０ｂの積層方法は特に限定されるものではない。例えば、第２のセパレータ層２０ｂを構成する材料と溶媒とを混合してスラリー又はペーストとし、当該スラリー又はペーストを第１の電極１０の一方面１０ａ及び他方面１０ｂのうちの少なくとも一方に塗工して乾燥させることで、一方面１０ａ及び他方面１０ｂのうちの少なくとも一方に第２のセパレータ層２０ｂを積層することができる。この場合、溶媒としては、材料の種類に応じて、水や有機溶媒等を特に制限なく用い得る。
上記以外の方法も考えられる。例えば、第１の電極１０の一方面１０ａ及び他方面１０ｂのうちの少なくとも一方に、第２のセパレータ層２０ｂを構成する材料を電着させてもよい。この場合、第２のセパレータ層２０ｂの厚みの均一性を確保し易いものと考えられる。尚、本発明者の新たな知見によると、第１の電極１０に対してセパレータ層を電着させる場合、第１の電極１０のエッジ部においてセパレータ層を一層均一に形成し易い。すなわち、第１のセパレータ層２０ａを積層する第２工程よりも、第２のセパレータ層２０ｂを積層する第３工程において、電着による優位性がより顕著となる。
或いは、第１の電極１０の一方面１０ａ及び他方面１０ｂのうちの少なくとも一方に、第２のセパレータ層２０ｂを構成する材料を転写してもよい。例えば、基材上に第２のセパレータ層２０ｂを構成する材料を積層したうえで、これを第１の電極１０の一方面１０ａ及び／又は他方面１０ｂに貼り合わせ、その後、基材を剥がすことによって、第１の電極１０の一方面１０ａ及び／又は他方面１０ｂに第２のセパレータ層２０ｂを構成する材料を転写することができる。このような転写法によって第２のセパレータ層２０ｂを形成する場合も、第２のセパレータ層２０ｂの厚みの均一性を確保し易い。
２．４．第４工程
第２の電極３０の積層方法は特に限定されるものではない。例えば、第２の電極３０を構成する材料と溶媒とを混合してスラリー又はペーストとし、当該スラリー又はペーストを第１のセパレータ層２０ａ及び第２のセパレータ層２０ｂの表面に塗工して乾燥させることで、第１のセパレータ層２０ａの表面から第２のセパレータ層２０ｂの表面に亘って第２の電極３０を連続的に積層することができる。この場合、溶媒としては材料の種類に応じて、水や有機溶媒等を特に制限なく用い得る。第４工程における塗工回数を調整することで、第２の電極３０の厚みを調整可能であり、通気孔４０の開口面積や貫通孔１０ｄの全数に対する通気孔４０の数を調整可能である。塗工にあたっては、第１の電極１０の一方面１０ａ側に存在する第２のセパレータ層２０ｂの表面に上記スラリー又はペーストを載せたうえで、第１の電極１０の他方面１０ｂ側を減圧することで、当該スラリー又はペーストを第２のセパレータ層２０ｂの表面から貫通孔１０ｄ内の第１のセパレータ層２０ａの表面へと吸引してもよい。また、シリンジ等を用いてスラリー又はペーストを貫通孔１０ｄの内部に押し込んでもよい。
第２の電極３０の積層方法は特に限定されるものではない。例えば、第２の電極３０を構成する材料と溶媒とを混合してスラリー又はペーストとし、当該スラリー又はペーストを第１のセパレータ層２０ａ及び第２のセパレータ層２０ｂの表面に塗工して乾燥させることで、第１のセパレータ層２０ａの表面から第２のセパレータ層２０ｂの表面に亘って第２の電極３０を連続的に積層することができる。この場合、溶媒としては材料の種類に応じて、水や有機溶媒等を特に制限なく用い得る。第４工程における塗工回数を調整することで、第２の電極３０の厚みを調整可能であり、通気孔４０の開口面積や貫通孔１０ｄの全数に対する通気孔４０の数を調整可能である。塗工にあたっては、第１の電極１０の一方面１０ａ側に存在する第２のセパレータ層２０ｂの表面に上記スラリー又はペーストを載せたうえで、第１の電極１０の他方面１０ｂ側を減圧することで、当該スラリー又はペーストを第２のセパレータ層２０ｂの表面から貫通孔１０ｄ内の第１のセパレータ層２０ａの表面へと吸引してもよい。また、シリンジ等を用いてスラリー又はペーストを貫通孔１０ｄの内部に押し込んでもよい。
２．５．第５工程
メッシュ状の集電体５０の積層方法は特に限定されるものではない。例えば、上述の第２の電極３０を構成するためのスラリー又はペーストを接着剤として、集電体５０を第２の電極３０の表面に貼り付けることができる。
メッシュ状の集電体５０の積層方法は特に限定されるものではない。例えば、上述の第２の電極３０を構成するためのスラリー又はペーストを接着剤として、集電体５０を第２の電極３０の表面に貼り付けることができる。
２．６．その他の工程
製造方法Ｓ１０は、上記第１工程〜第５工程に加えて、集電体６０を取り付ける工程や、端子を取り付ける工程や、電池ケースに収容する工程や、電解液に含浸させる工程等を備えていてもよい。
製造方法Ｓ１０は、上記第１工程〜第５工程に加えて、集電体６０を取り付ける工程や、端子を取り付ける工程や、電池ケースに収容する工程や、電解液に含浸させる工程等を備えていてもよい。
１．実施例１
１．１．第１の電極の作製
平均粒子径（Ｄ５０）が１５μｍの天然黒鉛微粒子４５質量部と、カルボキシメチルセルロース１０質量部と、イオン交換水４５質量部とを混合し、負極スラリーを作製した。当該負極スラリーを金型を通して押出成形し、その後１２０℃で３時間乾燥することにより、第１の電極を得た。第１の電極はφ２０ｃｍ、高さ１ｃｍの円柱状であり、φ２０ｃｍの円の面内に、１辺の長さが２５０μｍの正方形状の孔が、厚み１５０μｍのリブ（隔壁）を介して等間隔に配置されるものとした。
１．１．第１の電極の作製
平均粒子径（Ｄ５０）が１５μｍの天然黒鉛微粒子４５質量部と、カルボキシメチルセルロース１０質量部と、イオン交換水４５質量部とを混合し、負極スラリーを作製した。当該負極スラリーを金型を通して押出成形し、その後１２０℃で３時間乾燥することにより、第１の電極を得た。第１の電極はφ２０ｃｍ、高さ１ｃｍの円柱状であり、φ２０ｃｍの円の面内に、１辺の長さが２５０μｍの正方形状の孔が、厚み１５０μｍのリブ（隔壁）を介して等間隔に配置されるものとした。
１．２．第１のセパレータ層の積層
平均粒子径（Ｄ５０）が１００ｎｍのベーマイト微粒子４５質量部と、ＰＶＤＦ４質量部と、イオン交換水５１質量部とを混合し、セパレータ用ペーストを作製した。当該セパレータ用ペーストを第１の電極の一方面の上に３〜５ｇ載せ、真空ポンプにより他方面側から吸引を行うことにより、セパレータ用ペーストを貫通孔の内部へと流入させ、貫通孔の内壁の略全面にセパレータ用ペーストを付着させた。その後、１２０℃で１５分間乾燥させることにより、貫通孔の内壁に第１のセパレータ層を固着させて、図３に示すような構造体Ａを得た。
平均粒子径（Ｄ５０）が１００ｎｍのベーマイト微粒子４５質量部と、ＰＶＤＦ４質量部と、イオン交換水５１質量部とを混合し、セパレータ用ペーストを作製した。当該セパレータ用ペーストを第１の電極の一方面の上に３〜５ｇ載せ、真空ポンプにより他方面側から吸引を行うことにより、セパレータ用ペーストを貫通孔の内部へと流入させ、貫通孔の内壁の略全面にセパレータ用ペーストを付着させた。その後、１２０℃で１５分間乾燥させることにより、貫通孔の内壁に第１のセパレータ層を固着させて、図３に示すような構造体Ａを得た。
１．３．第２のセパレータ層の積層
粒子径約５０μｍのポリイミドが分散した電着用ポリイミド溶液（株式会社清水製、得れコート）に構造体Ａを投入した。この際、第１の電極の側面にあらかじめＮｉタブを巻き付け、電着時に第１の電極に電圧をかけられるようにした。次に第１の電極側をマイナス、作用極側をプラスとして、３０Ｖの電圧を２分間かけ、第１の電極の一方面及び他方面にポリイミドを含む第２のセパレータ層を電着した。電着後、水で洗浄して電着液の残渣を取り除き、１５０℃で１時間熱処理を行い、図４に示すような構造体Ｂを得た。
粒子径約５０μｍのポリイミドが分散した電着用ポリイミド溶液（株式会社清水製、得れコート）に構造体Ａを投入した。この際、第１の電極の側面にあらかじめＮｉタブを巻き付け、電着時に第１の電極に電圧をかけられるようにした。次に第１の電極側をマイナス、作用極側をプラスとして、３０Ｖの電圧を２分間かけ、第１の電極の一方面及び他方面にポリイミドを含む第２のセパレータ層を電着した。電着後、水で洗浄して電着液の残渣を取り除き、１５０℃で１時間熱処理を行い、図４に示すような構造体Ｂを得た。
１．４．第２の電極の積層
粒子径約１０μｍのコバルト酸リチウム微粒子６４質量部と、アセチレンブラック４質量部と、ＰＶＤＦ２質量部と、ＮＭＰ３０質量部とを混合して正極ペーストを作製した。次に、構造体Ｂの一方面側を上にし、その上に正極ペーストを５ｇのせ、下の他方面側から真空ポンプによりペーストを吸引した。この操作を２回繰り返し行うことにより、貫通孔の内部に正極ペーストを挿入すると同時に一部通気孔を形成し、その後、１２０℃で３０分間乾燥し、図５に示すような構造体Ｃを得た。
粒子径約１０μｍのコバルト酸リチウム微粒子６４質量部と、アセチレンブラック４質量部と、ＰＶＤＦ２質量部と、ＮＭＰ３０質量部とを混合して正極ペーストを作製した。次に、構造体Ｂの一方面側を上にし、その上に正極ペーストを５ｇのせ、下の他方面側から真空ポンプによりペーストを吸引した。この操作を２回繰り返し行うことにより、貫通孔の内部に正極ペーストを挿入すると同時に一部通気孔を形成し、その後、１２０℃で３０分間乾燥し、図５に示すような構造体Ｃを得た。
１．５．通気孔の数の確認
上記と同様の方法で構造体Ｃを作製し、通気孔の数／貫通孔の数を以下の手法により測定した。まず、高さ方向中央部を輪切りにし、表面をやすりで平滑化した後、断面を光学顕微鏡により観察した。この際、１個の貫通孔の１０％以上の開口面積を有する孔を「通気孔」としてカウントした。カウント結果を下記表１に示す。尚、図７に観察結果の一例を示す。図７（Ａ）が通気孔無しの部分、図７（Ｂ）が通気孔有りの部分である。
上記と同様の方法で構造体Ｃを作製し、通気孔の数／貫通孔の数を以下の手法により測定した。まず、高さ方向中央部を輪切りにし、表面をやすりで平滑化した後、断面を光学顕微鏡により観察した。この際、１個の貫通孔の１０％以上の開口面積を有する孔を「通気孔」としてカウントした。カウント結果を下記表１に示す。尚、図７に観察結果の一例を示す。図７（Ａ）が通気孔無しの部分、図７（Ｂ）が通気孔有りの部分である。
１．６．電池の組み付け
構造体Ｃの一方面及び他方面に存在する第２の電極の表面に、上記の正極ペースト０．５ｇを介して、φ２５ｍｍ、厚み１５μｍのメッシュ状のアルミニウム箔（メッシュ孔径：φ１ｍｍ、全面に占めるメッシュ孔の割合：４０％）を接合し、１２０℃で１５分乾燥させた。次に、構造体Ｃの第１の電極の側面に厚み５０μｍ、幅３ｍｍのニッケル線を１周巻き、抵抗溶接により固定した。アルミニウム箔及びニッケル線の各々にＳＵＳタブを溶接で取り付けた後、電池をラミネートパック内に収容した。ラミネートパック内に電解液（ＥＣ：ＥＭＣ：ＤＭＣ＝１：１：１、ＬｉＰＦ６ １ｍｏｌ／ｋｇ）を５ｇ投入し、ＳＵＳタブ先端のみを外に出す形でラミネートパックを真空封止し、評価用のラミネート型二次電池を得た。
構造体Ｃの一方面及び他方面に存在する第２の電極の表面に、上記の正極ペースト０．５ｇを介して、φ２５ｍｍ、厚み１５μｍのメッシュ状のアルミニウム箔（メッシュ孔径：φ１ｍｍ、全面に占めるメッシュ孔の割合：４０％）を接合し、１２０℃で１５分乾燥させた。次に、構造体Ｃの第１の電極の側面に厚み５０μｍ、幅３ｍｍのニッケル線を１周巻き、抵抗溶接により固定した。アルミニウム箔及びニッケル線の各々にＳＵＳタブを溶接で取り付けた後、電池をラミネートパック内に収容した。ラミネートパック内に電解液（ＥＣ：ＥＭＣ：ＤＭＣ＝１：１：１、ＬｉＰＦ６ １ｍｏｌ／ｋｇ）を５ｇ投入し、ＳＵＳタブ先端のみを外に出す形でラミネートパックを真空封止し、評価用のラミネート型二次電池を得た。
１．７．評価方法
１．７．１．充電試験
電解液が電池内に十分に行き渡っていれば、初回充電容量が一般的なシート状の電極で測定した容量と略同等となるはずである。この観点で、下記の条件にて電池の充電試験を行い、シート状の電極とした場合の充電容量に対する、実施例１に係る電池の充電容量の比（初回充電容量率）を測定し、電解液の含浸性を評価した。結果を表１に示す。
・ 充電：ＣＣ４．２Ｖ、ＣＶ５ｍＡカット、電流レート１００ｍＡ（０．５Ｃ相当）
１．７．１．充電試験
電解液が電池内に十分に行き渡っていれば、初回充電容量が一般的なシート状の電極で測定した容量と略同等となるはずである。この観点で、下記の条件にて電池の充電試験を行い、シート状の電極とした場合の充電容量に対する、実施例１に係る電池の充電容量の比（初回充電容量率）を測定し、電解液の含浸性を評価した。結果を表１に示す。
・ 充電：ＣＣ４．２Ｖ、ＣＶ５ｍＡカット、電流レート１００ｍＡ（０．５Ｃ相当）
１．７．２．釘刺し試験
通気孔の有無によって誤用安全性試験時の挙動が変わることを想定し、釘刺し試験を実施した。具体的には、電池を４．２Ｖに充電後、側面部にφ１．５ｍｍ、長さ５ｃｍの釘を２ｃｍ／秒の速度で突き刺し、これにより生じる挙動を目視で確認した。釘刺し直後、特に何も起こらなかったか、或いは、ガスが噴出しただけであった場合を「○」、それ以外を「×」とした。結果を表１に示す。
通気孔の有無によって誤用安全性試験時の挙動が変わることを想定し、釘刺し試験を実施した。具体的には、電池を４．２Ｖに充電後、側面部にφ１．５ｍｍ、長さ５ｃｍの釘を２ｃｍ／秒の速度で突き刺し、これにより生じる挙動を目視で確認した。釘刺し直後、特に何も起こらなかったか、或いは、ガスが噴出しただけであった場合を「○」、それ以外を「×」とした。結果を表１に示す。
２．実施例２
第２の電極を積層する際のペースト吸引の繰り返し回数を１回としたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
第２の電極を積層する際のペースト吸引の繰り返し回数を１回としたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
３．実施例３
第２の電極を積層する際のペースト吸引の繰り返し回数を３回としたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
第２の電極を積層する際のペースト吸引の繰り返し回数を３回としたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
４．実施例４
第２の電極を積層する際のペースト吸引の繰り返し回数を４回としたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
第２の電極を積層する際のペースト吸引の繰り返し回数を４回としたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
５．実施例５
メッシュ状のアルミニウム箔として、メッシュ孔の割合が３６％のものを用いたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
メッシュ状のアルミニウム箔として、メッシュ孔の割合が３６％のものを用いたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
６．実施例６
メッシュ状のアルミニウム箔として、メッシュ孔の割合が２７％のものを用いたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
メッシュ状のアルミニウム箔として、メッシュ孔の割合が２７％のものを用いたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
７．実施例７
第２の電極を積層する際のペースト吸引の繰り返し回数を５回としたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
第２の電極を積層する際のペースト吸引の繰り返し回数を５回としたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
８．比較例１
メッシュ状のアルミニウム箔に替えて、メッシュ孔を有さないアルミニウム箔を用いるとともに、第２の電極を積層する際のペースト吸引の繰り返し回数を１０回としたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
メッシュ状のアルミニウム箔に替えて、メッシュ孔を有さないアルミニウム箔を用いるとともに、第２の電極を積層する際のペースト吸引の繰り返し回数を１０回としたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
９．比較例２
メッシュ状のアルミニウム箔に替えて、メッシュ孔を有さないアルミニウム箔を用いたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
メッシュ状のアルミニウム箔に替えて、メッシュ孔を有さないアルミニウム箔を用いたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
１０．比較例３
第２の電極を積層する際のペースト吸引の繰り返し回数を７回としたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
第２の電極を積層する際のペースト吸引の繰り返し回数を７回としたこと以外は、実施例１と同様にして二次電池の作製及び評価を行った。評価結果を下記表１に示す。
比較例１と比較例２との比較から、第２の電極中に通気孔を残すことで、電池の初回充電容量率がある程度上昇する。通気孔を介して、電池の内部に電解液を行き渡らせることができた結果と考えられる。また、比較例１と比較例３との比較から、電池の一方面及び／又は他方面に設けられる集電体をメッシュ状とすることで、電池の初回充放電容量率がある程度上昇する。メッシュ状の集電体を介して、電池の内部に電解液を行き渡らせることができた結果と考えられる。しかしながら、比較例１〜３のいずれにおいても、初回充電容量率が７０％を下回り、電池の内部に電解液が十分に行き渡っているとは言い難い。
これに対し、実施例１〜７では、電池の一方面及び／又は他方面に設けられる集電体をメッシュ状とするとともに、通気孔の数を貫通孔の全数の２８％以上とすることで、電池の初回充電容量率が７０％超に顕著に上昇する。メッシュ状集電体及び通気孔を介して、電池の内部に電解液を十分に行き渡らせることができた結果と考えられる。
また、実施例１〜５と実施例６、７との比較から、メッシュ状の集電体におけるメッシュ孔の割合を３６％以上とし、さらに、通気孔の数を貫通孔の全数の４１％以上とした場合、初回充電容量率が８０％超に一層上昇するとともに、釘刺し試験結果も良好なものとなる。釘刺し試験によって内部に生じたガス等が、通気孔及びメッシュ孔を介して外部に適切に排出されたものと考えられる。
１１．補足
上記の実施例では、特定の材料を用いた二次電池を例示したが、本開示の技術において電池に採用される材料は上記の材料に限定されるものではない。本開示の技術は、メッシュ状集電体及び通気孔といった構造的な特徴でもって所望の効果（電解液に対する含浸性の向上）を発揮させるものであり、電池を構成する材料によらず所望の効果を発揮して、課題を解決することができるものと考えられる。
上記の実施例では、特定の材料を用いた二次電池を例示したが、本開示の技術において電池に採用される材料は上記の材料に限定されるものではない。本開示の技術は、メッシュ状集電体及び通気孔といった構造的な特徴でもって所望の効果（電解液に対する含浸性の向上）を発揮させるものであり、電池を構成する材料によらず所望の効果を発揮して、課題を解決することができるものと考えられる。
また、上記の実施例では、第１の電極を負極、第２の電極を正極とした形態を例示したが、本開示の技術はこの形態に限定されるものではない。第１の電極を正極、第２の電極を負極としてもよい。
上記の実施例では、二次電池におけるキャリアイオンとしてリチウムイオンを採用したが、本開示の技術はリチウムイオン二次電池以外の各種カチオン二次電池やアニオン二次電池にも適用可能である。
本開示の二次電池は、例えば、車搭載用等の大型電源として好適に利用できる。
１０ 第１の電極
２０ａ 第１のセパレータ層
２０ｂ 第２のセパレータ層
３０ 第２の電極
４０ 通気孔
５０ 集電体（第２の電極と接続）
６０ 集電体（第１の電極と接続）
１００ 二次電池
２０ａ 第１のセパレータ層
２０ｂ 第２のセパレータ層
３０ 第２の電極
４０ 通気孔
５０ 集電体（第２の電極と接続）
６０ 集電体（第１の電極と接続）
１００ 二次電池
Claims (1)
- 一方面、他方面及び側面を有するとともに前記一方面から前記他方面へと貫通する複数の貫通孔を有する第１の電極と、
前記第１の電極の前記貫通孔の内壁に積層された第１のセパレータ層と、
前記第１の電極の前記一方面及び前記他方面のうちの少なくとも一方に積層された第２のセパレータ層と、
前記第１のセパレータ層及び前記第２のセパレータ層の表面のうち前記第１の電極と接触する表面とは反対側の表面に積層され、且つ、前記第１のセパレータ層の表面から前記第２のセパレータ層の表面に亘って連続的に存在する第２の電極と、
前記第２のセパレータ層の表面に存在する前記第２の電極の表面に設けられた集電体と、
を備え、
前記第２の電極の表面に設けられた前記集電体がメッシュ状であり、
複数の前記貫通孔の全数の２８％以上において、前記一方面から前記他方面へと延び、且つ、メッシュ状の前記集電体へと到達する通気孔が存在しており、
前記貫通孔の開口面積に占める前記通気孔の開口面積の割合が１０％以上である、
二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019016043A JP7081516B2 (ja) | 2019-01-31 | 2019-01-31 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019016043A JP7081516B2 (ja) | 2019-01-31 | 2019-01-31 | 二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020123543A true JP2020123543A (ja) | 2020-08-13 |
| JP7081516B2 JP7081516B2 (ja) | 2022-06-07 |
Family
ID=71992932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019016043A Active JP7081516B2 (ja) | 2019-01-31 | 2019-01-31 | 二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7081516B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022014064A (ja) * | 2020-07-06 | 2022-01-19 | トヨタ自動車株式会社 | 電池 |
| JP7409348B2 (ja) | 2021-04-15 | 2024-01-09 | トヨタ自動車株式会社 | ハニカム型リチウムイオン電池 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013546116A (ja) * | 2010-09-09 | 2013-12-26 | カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー | 電気化学エネルギー貯蔵システム及びその方法 |
| JP2015515723A (ja) * | 2012-04-02 | 2015-05-28 | セラマテック・インク | 非極性アルカリ金属イオン伝導ハニカム構造セパレーターを有する電池 |
| JP2017004706A (ja) * | 2015-06-09 | 2017-01-05 | セイコーエプソン株式会社 | 電極複合体、電極複合体の製造方法および電池 |
| JP2018152230A (ja) * | 2017-03-13 | 2018-09-27 | 株式会社豊田中央研究所 | 二次電池及びその製造方法 |
| JP2018528571A (ja) * | 2015-07-01 | 2018-09-27 | ギガ アンプス ユーケー リミテッド | 蓄電池 |
-
2019
- 2019-01-31 JP JP2019016043A patent/JP7081516B2/ja active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013546116A (ja) * | 2010-09-09 | 2013-12-26 | カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー | 電気化学エネルギー貯蔵システム及びその方法 |
| JP2015515723A (ja) * | 2012-04-02 | 2015-05-28 | セラマテック・インク | 非極性アルカリ金属イオン伝導ハニカム構造セパレーターを有する電池 |
| JP2017004706A (ja) * | 2015-06-09 | 2017-01-05 | セイコーエプソン株式会社 | 電極複合体、電極複合体の製造方法および電池 |
| JP2018528571A (ja) * | 2015-07-01 | 2018-09-27 | ギガ アンプス ユーケー リミテッド | 蓄電池 |
| JP2018152230A (ja) * | 2017-03-13 | 2018-09-27 | 株式会社豊田中央研究所 | 二次電池及びその製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022014064A (ja) * | 2020-07-06 | 2022-01-19 | トヨタ自動車株式会社 | 電池 |
| JP7318599B2 (ja) | 2020-07-06 | 2023-08-01 | トヨタ自動車株式会社 | 電池 |
| JP7409348B2 (ja) | 2021-04-15 | 2024-01-09 | トヨタ自動車株式会社 | ハニカム型リチウムイオン電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7081516B2 (ja) | 2022-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4487220B1 (ja) | リチウム二次電池用正極およびその製造方法 | |
| JP5158452B2 (ja) | リチウム二次電池用正極とその利用 | |
| JP7211119B2 (ja) | 二次電池及び二次電池の製造方法 | |
| JP4766348B2 (ja) | リチウム二次電池およびその製造方法 | |
| TWI382571B (zh) | 非水電解質二次電池及製造電極之方法 | |
| JP7160731B2 (ja) | 二次電池 | |
| JP6183360B2 (ja) | リチウムイオン二次電池の電極及びこれを用いたリチウムイオン二次電池 | |
| JP5365842B2 (ja) | リチウムイオン電池 | |
| WO2022038793A1 (ja) | リチウム２次電池 | |
| JP6935983B2 (ja) | 巻回型リチウムイオン二次電池用正極、巻回型リチウムイオン二次電池用負極、及び巻回型リチウムイオン二次電池 | |
| JP2015011969A (ja) | 非水電解液二次電池及びその製造方法 | |
| JP6973244B2 (ja) | 非水電解質二次電池、および、非水電解質二次電池の製造方法 | |
| JP2010135272A (ja) | リチウムイオン電池およびその製造方法 | |
| JP7081516B2 (ja) | 二次電池 | |
| JP2010251047A (ja) | 正極の製造方法 | |
| CN107431190B (zh) | 非水二次电池用负极及使用该负极的非水二次电池 | |
| WO2015132845A1 (ja) | 全固体電池 | |
| JP5672516B2 (ja) | 蓄電装置及び車両 | |
| JP6848363B2 (ja) | 負極及び非水電解質蓄電素子 | |
| JP6667142B2 (ja) | 蓄電素子 | |
| JP2015225761A (ja) | 電極活物質混合物、それを用いて作製した電極及び非水電解質二次電池 | |
| JP2020017411A (ja) | 水系リチウムイオン電池 | |
| JP2014093272A (ja) | 電極活物質混合物、それを用いて作成した電極及び非水電解質二次電池 | |
| JP2019114400A (ja) | 蓄電デバイス | |
| JP7484884B2 (ja) | 非水電解質蓄電素子及び蓄電装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210526 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220415 |
|
| 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: 20220426 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220509 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7081516 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |