JP2021174701A - Battery separator and electrochemical cell - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電池用セパレータおよび電気化学セルに関する。 The present disclosure relates to battery separators and electrochemical cells.
リチウムイオン電池などの電池を構成する主な部材として、正極と負極とを隔離するとともに、リチウムイオンなどの物質を透過させるセパレータがある。 As a main member constituting a battery such as a lithium ion battery, there is a separator that separates a positive electrode and a negative electrode and allows a substance such as lithium ion to permeate.
特許文献1に記載のリチウムイオン電池は、セパレータとして、平均気孔率が9%以下の固体電解質層を備えている。特許文献1では、固体電解質層の厚さは、信頼性、クラックの抑制の観点から、例えば、1μm以上1000μm以下であり、10μm以上500μm以下が好ましいとされている。
The lithium ion battery described in
電池に対する要求性能は、高エネルギ密度であって、小型化、薄型化を実現するものとなっている。特許文献1に記載されるような固体電解質によるセパレータでは、厚さを薄くすることで、イオン伝導性を高め、小型化、薄型化も実現できるが、割れが生じ易く、製造工程中だけでなく、搬送中や使用中でも破損するおそれがある。
The required performance for the battery is high energy density, and it is possible to realize miniaturization and thinning. In a separator made of a solid electrolyte as described in
本開示の電池用セパレータは、第1面を有し、リチウムイオン伝導性セラミックスを含む板状の基材と、
樹脂部材と、を備え、
前記基材は、前記第1面に、底部を有する第1溝を有し、
前記樹脂部材は、前記底部を覆う。
The battery separator of the present disclosure has a first surface, and has a plate-shaped base material containing lithium ion conductive ceramics and a plate-shaped base material.
With a resin member,
The base material has a first groove having a bottom on the first surface.
The resin member covers the bottom portion.
本開示の電気化学セルは、上記の電池用セパレータと、
前記第1面側に位置する負極と、
前記基材から見て前記第1面と反対側に位置する正極と、
前記電池用セパレータ、前記正極および前記負極を収容する包装体と、を備える。
The electrochemical cell of the present disclosure includes the above-mentioned battery separator and
The negative electrode located on the first surface side and
A positive electrode located on the side opposite to the first surface when viewed from the base material,
The battery separator, the positive electrode, and the package containing the negative electrode are provided.
本開示の電池用セパレータによれば、破損する可能性を低減できる。本開示の電池用セパレータを備える電気化学セルは、信頼性を向上させることができる。 According to the battery separator of the present disclosure, the possibility of breakage can be reduced. The electrochemical cell provided with the battery separator of the present disclosure can improve reliability.
以下、本開示の実施形態である電池用セパレータについて詳細に説明する。なお、本開示の電池用セパレータは、例えば、二次電池であるリチウムイオン電池に用いられるが、これに限らず、一次電池に用いてもよく、電池の形態についても、電解液を液体のまま使用する液体形態、ポリマーなどを用いたゲル状またはスラリ状で使用する半固体形態のいずれの形態で使用することもできる。 Hereinafter, the battery separator according to the embodiment of the present disclosure will be described in detail. The battery separator of the present disclosure is used, for example, in a lithium ion battery which is a secondary battery, but is not limited to this, and may be used in a primary battery. It can be used in either a liquid form to be used, a semi-solid form to be used in a gel form or a slurry form using a polymer or the like.
第1実施形態の電池用セパレータ1について説明する。図1Aは、第1実施形態の電池用セパレータの平面図である。図1Bは、図1Aの切断面線IB−IBにおける断面図である。本実施形態の電池用セパレータ1は、板状の基材10と、樹脂部材20と、を備える。基材10は、第1面10aを有しており、第1面10aに、底部11aを有する第1溝11を有している。樹脂部材20は、第1溝11の底部11aを覆うように位置している。
The
基材10は、リチウムイオン伝導性セラミックスを含む板状部材である。基材10を構成するリチウムイオン伝導性セラミックスは、例えば、緻密質材料であってよい。緻密質材料は、例えば、緻密度が90%以上である。緻密度は、JISR1634:1998準拠の真空法で求めた開気孔率に基づいて測定することができる。例えば、100%から開気孔率を引いた値を緻密度としてよい。本実施形態の基材10は、矩形板状である。基材10は、矩形板状に限らず、例えば、三角形状、五角形状などの多角形状であってよく、円板形状であってよく、用いられる電池に応じた不定形であってよい。基材10の寸法は、用いられる電池に応じて適宜設定される。基材10が、例えば、リチウムイオン電池のセパレータに用いられる場合、基材10の寸法は、一例としては、縦10cm×横10cm、厚さ20μmである。
The
基材10の第1面10aには、第1溝11が設けられている。第1溝11は、1または複数設けられていてよい。複数の第1溝11は、互いに平行に設けられていてもよい。第1溝11は、溝が延びる方向に垂直な断面形状が、例えば、矩形状、台形状、三角形状などの多角形状であってよく、半円状、半楕円状などであってよい。本実施形態の第1溝11は、その断面形状が、例えば、図1Bに示すように、底部11aに幅(下底)より開口幅(上底)が大きい台形状である。第1溝11の寸法は、基材10の寸法に応じて適宜設定される。基材10が、例えば、上記のようにリチウムイオン電池のセパレータに用いられる場合、第1溝11の寸法は、一例としては、深さ5μm、底部幅15μm、開口幅20μmであり、溝ピッチは、一例としては、5mmである。
A
基材10を構成するリチウムイオン伝導性セラミックスは、公知のリチウムイオン電池などの各種電池に用いられるセラミックス材料であれば用いることができる。セラミックス材料としては、ガーネット系セラミックス材料、窒化物系セラミックス材料、ペロブスカイト系セラミックス材料、リン酸系セラミックス材料、及びゼオライト系材料の群から選択される少なくとも一種を用いることができる。ガーネット系セラミックス材料としては、Li−La−Zr−O材料(具体的には、Li7La3Zr2O12など)、Li−La−Nb−O材料(具体的には、Li5La3Nb2O12など)、Li−La−Zr−Ga−O材料(具体的には、Li6.25La3Zr2Ga0.25O12など)が挙げられる。窒化物系セラミックス材料としては、Li3N、LiPON(具体的には、LixPOyNz(2≦x≦4、3≦y≦5、0.1≦z≦0.9))などが挙げられる。ペロブスカイト系セラミックス材料としては、Li−La−Ti−O材料(具体的には、LiLa1−xTixO3(0.04≦x≦0.14))などが挙げられる。リン酸系セラミックス材料としては、Li−Al−Ti−P−O材料(具体的には、Li(Al,Ti)2(PO4)3),Li−Al−Ge−P−O材料(具体的には、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3など)、及びLi−Al−Ti−Si−P−O材料(具体的には、Li1+x+yAlxTi2−xSiyP3―yO12(0≦x≦0.4、0<y≦0.6)など)が挙げられる。その他、Li4SiO4−Li3PO4、Li4SiO4−Li3VO4などの複合系材料を使用することもできる。これらの材料のうち、Li、La、ZrおよびOを含んで構成されるガーネット系セラミックス材料またはガーネット型類似のセラミックス材料は、焼結性に優れて緻密化しやすく、かつ、イオン伝導率も高く好ましい。
The lithium ion conductive ceramics constituting the
樹脂部材20は、第1溝11の底部11aを覆うように位置している。樹脂部材20は、第1溝11の底部11aを覆うので、第1溝11に沿って帯状または棒状に延びている。樹脂部材20は、第1溝11の底部11aの幅方向全体を覆ってもよく、一部を覆ってもよい。樹脂部材20が、底部11aの一部を覆う場合は、幅方向中央部分のみを覆ってもよく、幅方向両端部のみを覆ってもよい。樹脂部材20は、第1溝11の底部11aを覆うように位置していれば、厚さは幅方向にわたって一定であってよく、異なっていてもよい。例えば、樹脂部材20の幅方向中央部が薄く幅方向両端部が厚くてもよい。樹脂部材20の厚さ(厚さが一定でない場合は、平均厚さ)は、底部11aを基準としたとき、一例としては、20μmである。
The
樹脂部材20は、電池用セパレータで用いられる公知の樹脂材料で構成される。樹脂材料としては、例えば、ポリオレフィンまたはその変性体、PVDF(ポリフッ化ビニリデン樹脂)、シリコンゴム、フッ素ゴム、耐熱性ゴム、芳香族ポリアミド樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリオキシアルキレンを含有する耐熱性樹脂、ナイロン、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ポリフェニレンエーテル樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、耐熱性アクリル樹脂、架橋性ポリマーなどが挙げられる。これらの材料のうち、ポリオレフィンまたはその変性体、PVDF(ポリフッ化ビニリデン樹脂)は、安定性が高い点で好ましい。
The
基材10を薄型化することで、電池用セパレータ1の小型化、薄型化ができ、イオン伝導性を高めることで、高エネルギ密度の電池を実現できる。一方で、薄い基材10は割れやすいという問題がある。本開示の電池用セパレータ1では、基材10に第1溝11を設けることで、基材10に力が加わった場合に、第1溝11の底部11aに応力を集中させ、基材10の第1溝11以外の不確定な領域での亀裂の発生、伸展を低減させる。応力が集中する底部11aを樹脂部材20で覆うことで、第1溝11の底部11aを起点とする亀裂の発生を抑制できる。第1溝11の底部11aを起点として亀裂が発生した場合でも、樹脂部材20によって、亀裂の伸展が抑制され、亀裂を介しての物質の移動なども抑制される。これにより、電池用セパレータ1の破損の可能性を低減できる。また、本開示の電池用セパレータを備える電気化学セルは、信頼性を向上させることができる。
By making the
また、基材10は、第1面10aに、第1溝11に交差する第3溝13を有していてもよい。第3溝13は、1または複数設けられていてよい。複数の第3溝13は、互いに平行に設けられていてもよい。第1溝11と第3溝13とが交差する角度は、基材10の寸法などに応じて適宜設定される。第1溝11と第3溝13とが交差する角度は、例えば、15°、30°、45°、60°または90°などであってよい。本実施形態では、第1溝11と第3溝13とが交差する角度は、90°としている。第3溝13の断面形状および寸法は、第1溝11と同様の範囲内であれば、第1溝11と同一であってもよく、異なっていてもよい。樹脂部材20は、第3溝13にも設けられており、第1溝11と同様の効果を奏する。基材10に複数の方向から力が加わった場合に、第1溝11とこれに交差する第3溝13とに応力を集中させ、基材10の第1溝11および第3溝13以外の不確定な領域での亀裂の発生、伸展を低減させる。
Further, the
本実施形態では、基材10の第1面10aは、矩形状であり、第1溝11および第3溝13の少なくともいずれか一方は、第1面10aの辺のうちいずれか1辺に平行に延びている。本実施形態では、第1溝11が、第1面10aの長辺に平行に延びており、第3溝13が、第1面10aの短辺に平行に延びている。
In the present embodiment, the
第2実施形態の電池用セパレータ1Aについて説明する。図2Aは、第2実施形態の電池用セパレータの平面図である。図2Bは、図2Aの切断面線IIB−IIBにおける断面図である。本実施形態の電池用セパレータ1Aは、基材10と樹脂部材20Aとを備える。本実施形態は、樹脂部材20Aが第1実施形態の樹脂部材20と異なっており、それ以外の構成は同じであるので、第1実施形態と同じ参照符号を付して説明は省略する。本実施形態の樹脂部材20Aは、第1溝11の底部11aに加えて、内側面11bも覆うように位置している。
The
樹脂部材20Aは、例えば、第1溝11の底部11aと内側面11bとに沿うように設けられていてもよい。この場合、樹脂部材20Aは、第1溝11の開口に窪みを有している。また、図2Bに示すように、樹脂部材20Aは、例えば、第1溝11全体に充填されていてもよい。この場合、樹脂部材20Aの表面は、基材10の第1面10aと面一となっている。樹脂部材20Aが、第1溝11の内側面11bを覆うことで、内側面11bを起点とする亀裂の発生を抑制できる。第1溝11の内側面11bを起点として亀裂が発生した場合でも、樹脂部材20Aによって、亀裂の伸展が抑制され、亀裂を介しての物質の移動なども抑制される。これにより、電池用セパレータ1の破損の可能性を低減できる。また、本開示の電池用セパレータを備える電気化学セルは、信頼性を向上させることができる。樹脂部材20Aは、第3溝13にも設けられており、第1溝11と同様の効果を奏する。
The
第3実施形態の電池用セパレータ1Bについて説明する。図3Aは、第3実施形態の電池用セパレータの平面図である。図3Bは、図3Aの切断面線IIIB−IIIBにおける断面図である。本実施形態の電池用セパレータ1Bは、基材10と樹脂部材20Bとを備える。本実施形態は、樹脂部材20Bが第1実施形態の樹脂部材20と異なっており、それ以外の構成は同じであるので、第1実施形態と同じ参照符号を付して説明は省略する。本実施形態の樹脂部材20Bは、第1溝11内に充填された第1部分21と、第1部分21に連なり、第1溝11の縁部11cを覆う第2部分22と、を有する。第1溝11の縁部11cは、内側面11bと第1面10aとが交わる部分である。第1溝11の縁部11cは、底部11aとともに応力が集中しやすい箇所である。樹脂部材20Bの第1部分21は、第2実施形態の樹脂部材20Aと同様に、第1溝11の底部11aおよび内側面11bを覆うことで、底部11aおよび内側面11bを起点とする亀裂の発生を抑制できる。樹脂部材20Bの第2部分22が、第1溝11の縁部11cを覆うので、縁部11cを起点とする亀裂の発生を抑制できる。樹脂部材20Bは、第3溝13にも設けられており、第1溝11と同様の効果を奏する。
The
樹脂部材20Bの第2部分22が、第1溝11の縁部11cを覆う幅は、覆うことによるイオン伝導性の低下が実用上問題とならない幅であれば限定されないが、一例としては、内側面11bと第1面10aとが交差する稜線から幅方向に30μmである。
The width of the
第4実施形態の電池用セパレータ1Cについて説明する。図4Aは、第4実施形態の電池用セパレータの底面図である。図4Bは、図4Aの切断面線IVB−IVBにおける断面図である。本実施形態の電池用セパレータ1Cは、基材10Aと樹脂部材20とを備える。本実施形態は、基材10Aが第1実施形態の基材10と異なっており、それ以外の構成は同じであるので、第1実施形態と同じ参照符号を付して説明は省略する。基材10Aは、第1面10aと反対側の第2面10bに第2溝12を有する。第2溝12は、1または複数設けられていてよい。複数の第2溝12は、互いに平行に設けられていてもよい。第2溝12の断面形状および寸法は、第1溝11と同様の範囲内であれば、第1溝11と同一であってもよく、異なっていてもよい。樹脂部材20は、第2溝12にも設けられており、第1溝11と同様の効果を奏する。また、第1面10aおよび第2面10bの両面に溝を有することで、電池用セパレータ1Cが曲がりやすくなり、外力による電池用セパレータ1の破損の可能性を低減できる。例えば、第1溝11のみの場合には、第1面10a側が圧縮される曲げ応力が加わった場合に、第1溝11以外の部分に亀裂が発生し易いが、第2溝12も設けることで、亀裂の発生を抑制できる。
The
第1溝11と、第2溝12との、第1面10aに垂直な方向に見たときの位置関係は、ずれていてもよく、重なっていてもよい。本実施形態では、図4Bに示すように、第1溝11と、第2溝12とは、第1面10aに垂直な方向に見たときに重なっている。第1溝11と、第2溝12とが重なっていることで、両溝間の基材10Aの部分が薄くなり、第1溝11と、第2溝12の深さが浅くても、両溝以外の部分に亀裂が発生することを抑制できる。これにより、基材10Aの厚さに対する第1溝11および第2溝12の深さを、第1溝11のみの場合に比べて浅くしても同様の効果を奏するので、さらに薄い基材10Aを使用することができる。
The positional relationship between the
また、基材10Aは、第2面10bに、第2溝12に交差する第4溝14を有していてもよい。第4溝14は、1または複数設けられていてよい。複数の第4溝14は、互いに平行に設けられていてもよい。第2溝12と第4溝14とが交差する角度は、基材10Aの寸法などに応じて適宜設定される。第2溝12と第4溝14とが交差する角度は、例えば、15°、30°、45°、60°または90°などであってよい。本実施形態では、第2溝12と第4溝14とが交差する角度は、90°としている。第4溝14の断面形状および寸法は、第1溝11と同様の範囲内であれば、第1溝11と同一であってもよく、異なっていてもよい。樹脂部材20は、第4溝14にも設けられており、第2溝12と同様の効果を奏する。基材10Aに複数の方向から力が加わった場合に、第2溝12とこれに交差する第4溝14とに応力を集中させ、基材10Aの第2溝12および第4溝14以外の不確定な領域での亀裂の発生、伸展を低減させる。
Further, the
本実施形態では、基材10Aの第2面10bは、第1面10aと同じ矩形状であり、第2溝12および第4溝14の少なくともいずれか一方は、第2面10bの辺のうちいずれか1辺に平行に延びている。本実施形態では、第2溝12が、第2面10bの長辺に平行に延びており、第4溝14が、第2面10bの短辺に平行に延びている。
In the present embodiment, the
図5は、基材の第1溝周辺の拡大断面図である。基材10は、第1溝11の底部11aから第1面10aに垂直な方向に延びる亀裂15を含む。亀裂15は、例えば、基材10の第2面10bにまで達していてよい。基材10が亀裂15を含むことで、電池用セパレータ1は、外力が加わった場合に、樹脂部材20による弾性力で変形するので、電池用セパレータ1全体としての柔軟性が高くなり、電気化学セルにおいて、負極または正極の対向面との密着性が向上する。亀裂15は、製造時に基材10に外力を加えて意図的に発生させたものであってもよく、製造時、運搬時または電気化学セル使用時に意図せず発生したものであってもよい。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the first groove of the base material. The
図6は、基材の第1溝周辺の拡大断面図である。基材10は、亀裂15内に樹脂部材20の一部23が充填されていてもよい。樹脂部材20と基材10との接触面積が増大し、樹脂部材20と基材10とが剥離しにくくなる。これにより、電池用セパレータ1の破損の可能性を低減できる。樹脂部材20の一部23は、基材10に意図的に発生させた亀裂15内に充填させてもよく、電気化学セル使用時に発生した熱により樹脂部材20が溶融し、意図せず発生した亀裂15内に流れ込んだ一部23が硬化して充填されたものであってもよい。
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the first groove of the base material. The
亀裂15については、例えば、公知のセラミックス基板分割工程によって発生させることができる。基材10の第1溝11などの各溝を分割溝(割り溝)とし、公知の基板分割装置を用いることで、基材10に亀裂15を発生させることができる。第1〜第3実施形態では、亀裂15を、第1溝11にのみ発生させてもよく、第3溝13にのみ発生させてもよく、第1溝11と第3溝13の両方に発生させてもよい。第4実施形態では、亀裂15を、第1溝11と第2溝12との間にのみ発生させてもよく、第3溝13と第4溝14との間にのみ発生させてもよく、第1溝11と第2溝12との間および第3溝13と第4溝14との間に発生させてもよい。
The
上記の電池用セパレータを備える電気化学セルについて説明する。図7は、電気化学セルの外観図である。図8は、図7の切断面線VIII−VIIIにおける断面図である。以下では、電気化学セル100が、第4実施形態の電池用セパレータ1Cを備える例について説明する。電気化学セル100が備える電池用セパレータとして、第4実施形態の電池用セパレータ1に代えて、第1〜第3実施形態の電池用セパレータ1,1A,1Bを用いてもよい。電気化学セル100は、例えば、半固体型のリチウムイオン電池である。電気化学セル100は、発電要素102と、包装体103と、端子104と、を備えている。電気化学セル100は、例えば、板状である。電気化学セル100は、外部装置に電気的に接続することによって、外部装置の電源として機能する。
The electrochemical cell provided with the above battery separator will be described. FIG. 7 is an external view of the electrochemical cell. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. Hereinafter, an example in which the
発電要素102は、電気化学反応を利用して電気を蓄え、放出するための部材である。発電要素102は、例えば、正極102aと、負極102bと、正極102aおよび負極102bの間にある電池用セパレータ1Cと、を備えている。発電要素102は、電池用セパレータ1Cを通して、正極102aと負極102bとの間で陽イオンまたは陰イオンを透過することができる。
The
発電要素102は、例えば、正極102aと電池用セパレータ1Cと負極102bとを積層したものである。発電要素102は、例えば、板状である。発電要素102は、例えば、板状の厚み方向に正極102aと電池用セパレータ1Cと負極102bとが積層されている。
The
正極102aと負極102bとは、例えば、電気化学的に活性な物質である。正極102aと負極102bとは、例えば、活物質および電解質を有していてもよい。電解質としては、例えば、溶剤または溶剤混合液に塩を加えたものを用いることができる。
The
正極102aは、例えば、正極活物質として、ニッケルコバルトアルミニウム系リチウム複合酸化物(NCA)、スピネル系マンガン酸リチウム(LMO)、リン酸鉄リチウム(LFP)、コバルト酸リチウム(LCO)、ニッケルコバルトマンガン系リチウム複合酸化物(NCM)等を含んでいてもよい。正極102aは、例えば、ニッケル水素バッテリ、ニッケルカドミウムバッテリ等で用いられる、当業者にとって既知の固体化合物を含んでいてもよい。正極102aは、例えば、MgがドープされたLiCoO2、LiNiO2等を含んでいてもよい。
The
負極102bは、負極活物質として、例えば、グラファイト、ハードカーボン、ソフトカーボン、カーボンナノチューブ、グラフェン等の炭素系材料を含んでいてもよい。負極102bは、例えば、チタン酸リチウム、二酸化チタン等のチタン系酸化物を含んでいてもよい。負極102bは、例えば、鉄、コバルト、銅、マンガン、ニッケル等を含有する遷移金属化合物を含んでいてもよい。
The
正極102aと負極102bとしては、例えば、「Semi−Solid Electrodes Having High Rate Capability」と題された米国仮特許出願第61/787,382及び「Asymmetric Battery Having a Semi−Solid Cathode and High Energy Density Anode」と題された米国仮特許出願第61/787,372において記載されている活性物質及び電解質を用いてもよい。正極102aと負極102bとは、例えば、添加剤を有していてもよい。
Examples of the
電池用セパレータ1Cは、正極102aと負極102bとの間で陽イオン又は陰イオンを透過する。また、発電要素102は、電池用セパレータ1Cを有していることによって、正極102aと負極102bとを電気的に絶縁することができる。
The
発電要素102は、板状の場合は、例えば、縦50〜500mm、横50〜300mmおよび厚み0.1〜2.0mmに設定できる。
In the case of a plate shape, the
包装体103は、発電要素102を包装体の内側に包むための空間を有する部材である。包装体103は、外部環境から発電要素102を保護するために設けられている。より具体的には、包装体103は、外部環境から発電要素102を電気的に絶縁するために設けられている。包装体103は、発電要素102全体を覆うように設けられている。
The
また、包装体103は、例えば、平たい袋形状である。包装体103は、例えば、ラミネートフィルムを平たい袋形状にすることで形成されている。また、包装体103は、例えば、2つのラミネートフィルムを溶着して形成されていてもよい。包装体103は、例えば、正極102aと電池用セパレータ1と負極102bとの積層方向から見たときに、長方形状であってもよい。
Further, the
包装体103は、例えば、絶縁材料を有している。これにより、包装体103を介して、外部環境と発電要素102とが短絡することなく、包装体103が外部環境から発電要素102を保護することができる。包装体103は、例えば、樹脂材料を有している。より具体的には、樹脂材料には、例えば、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレン等を用いることができる。
The
また、包装体103は、例えば、多層構造を有していてもよい。具体的には、包装体103は、例えば、熱接着性樹脂材料と耐熱性樹脂材料とを有している。熱接着性樹脂材料は、具体的には、融解する温度が150℃より低い樹脂材料である。また、耐熱性樹脂材料は、具体的には、融解する温度が150℃以上300℃以下の樹脂材料である。耐熱性樹脂材料には、例えば、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレンナフタレート等を用いることができる。熱接着性樹脂材料には、例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレン等を用いることができる。
Further, the
端子104は、発電要素102と外部装置とを電気的に接続するために設けられている。端子104は、例えば、板状または帯状である。具体的には、端子104は、例えば、発電要素102の積層方向から見たときに、矩形状である。端子104は、例えば、長方形状であってもよい。
The terminal 104 is provided to electrically connect the
発電要素102の積層方向から見たときに、端子104は、発電要素102に接触している。発電要素102の積層方向から見たときに、端子104は、発電要素102の外周のいずれかの辺に位置している。また、端子104は、外部装置に電気的に接続されるために、包装体103よりも外に延びている。また、端子104は、包装体103よりも外で外部接続端子と電気的に接続される。
When viewed from the stacking direction of the
端子104は、例えば、導電性部材である。端子104は、例えば、金属材料を有していてもよい。より具体的には、金属材料としては、例えば、アルミニウムまたは銅等を用いることができる。端子104は、板形状である場合は、例えば、縦30〜100mm、横10〜100mmおよび厚さ0.1〜0.5mmに設定できる。 The terminal 104 is, for example, a conductive member. The terminal 104 may have, for example, a metal material. More specifically, as the metal material, for example, aluminum, copper, or the like can be used. When the terminal 104 has a plate shape, it can be set to, for example, 30 to 100 mm in length, 10 to 100 mm in width, and 0.1 to 0.5 mm in thickness.
前述のように、各実施形態の電池用セパレータは、破損する可能性が低減されており、これを備える電気化学セルは、信頼性を向上させることができる。また、第3実施形態の電池用セパレータを備える電気化学セルは、さらに信頼性を向上させることができる。第3実施形態の電池用セパレータ1Bを備える電気化学セルについて、図9に、発電要素の拡大断面図を示す。電池用セパレータ1Bは、樹脂部材20Bが、第1溝11の縁部11cを覆う第2部分22を有しており、この第2部分22が、基材10の第1面10aから突出した凸部となる。発電要素102では、第2部分22である凸部が、負極102bと接触している。この凸部が仕切りとなって、電池用セパレータ1Bと負極102bとの間において、負極102bの金属イオン(例えば、リチウムイオン)の移動が遮られる。これにより、デンドライトの発生を抑制することができ、正極102aと負極102bとが短絡する可能性を低減することができる。
As described above, the battery separator of each embodiment has a reduced possibility of breakage, and the electrochemical cell including the separator can improve the reliability. Further, the electrochemical cell provided with the battery separator of the third embodiment can further improve the reliability. FIG. 9 shows an enlarged cross-sectional view of the power generation element of the electrochemical cell provided with the
本開示の電池用セパレータは、前述の各実施形態の電池セパレータの各要素を適宜組み合わせることも可能である。例えば、第1溝11に設けられる樹脂部材を、第2実施形態の樹脂部材20Aとし、第2溝12に設けられる樹脂部材を、第3実施形態の樹脂部材20Bとしてもよい。この場合、基材の10Aの第2面10bが負極102bと対向するように、電池用セパレータを電気化学セルに設けてもよい。また、例えば、第1溝11に設けられる樹脂部材を、第1実施形態の樹脂部材20とし、第3溝13に設けられる樹脂部材を、第2実施形態の樹脂部材20Aとしてもよい。
In the battery separator of the present disclosure, each element of the battery separator of each of the above-described embodiments can be appropriately combined. For example, the resin member provided in the
1,1A,1B,1C 電池用セパレータ
10,10A 基材
10a 第1面
10b 第2面
11 第1溝
11a 底部
11b 内側面
11c 縁部
12 第2溝
13 第3溝
14 第4溝
15 亀裂
20,20A,20B 樹脂部材
21 第1部分
22 第2部分
23 樹脂部材の一部
100 電気化学セル
102 発電要素
102a 正極
102b 負極
103 包装体
104 端子
1,1A, 1B,
Claims (14)
樹脂部材と、を備え、
前記基材は、前記第1面に、底部を有する第1溝を有し、
前記樹脂部材は、前記底部を覆う、電池用セパレータ。 A plate-shaped base material having a first surface and containing lithium ion conductive ceramics,
With a resin member,
The base material has a first groove having a bottom on the first surface.
The resin member is a battery separator that covers the bottom portion.
前記樹脂部材は、前記内側面を覆う、請求項1に記載の電池用セパレータ。 The first groove further has an inner surface and
The battery separator according to claim 1, wherein the resin member covers the inner side surface.
前記樹脂部材は、前記第1溝内に充填された第1部分と、前記第1部分に連なり、前記縁部を覆う第2部分と、を有する、請求項1または2に記載の電池用セパレータ。 The first groove further has an edge where the inner surface and the first surface intersect.
The battery separator according to claim 1 or 2, wherein the resin member has a first portion filled in the first groove and a second portion connected to the first portion and covers the edge portion. ..
前記基材は、前記第2面に第2溝を有する、請求項1〜3のいずれか1つに記載の電池用セパレータ。 The base material has a second surface opposite to the first surface and has a second surface.
The battery separator according to any one of claims 1 to 3, wherein the base material has a second groove on the second surface.
前記第1溝および前記第3溝の少なくともいずれか一方は、前記第1面の辺のうちいずれか1辺に平行に延びている、請求項6に記載の電池用セパレータ。 The first surface has a rectangular shape and has a rectangular shape.
The battery separator according to claim 6, wherein at least one of the first groove and the third groove extends in parallel with any one of the sides of the first surface.
前記第2溝および前記第4溝の少なくともいずれか一方は、前記第2面の辺のうちいずれか1辺に平行に延びている、請求項8に記載の電池用セパレータ。 The second surface has a rectangular shape and has a rectangular shape.
The battery separator according to claim 8, wherein at least one of the second groove and the fourth groove extends in parallel with any one of the sides of the second surface.
前記第1面側に位置する負極と、
前記基材から見て前記第1面と反対側に位置する正極と、
前記電池用セパレータ、前記正極および前記負極を収容する包装体と、を備える電気化学セル。 The battery separator according to any one of claims 1 to 12,
The negative electrode located on the first surface side and
A positive electrode located on the side opposite to the first surface when viewed from the base material,
An electrochemical cell comprising the battery separator, a package containing the positive electrode and the negative electrode.
前記凸部が前記負極と接触している請求項13に記載の電気化学セル。 The resin member has a convex portion protruding from the first surface, and has a convex portion.
The electrochemical cell according to claim 13, wherein the convex portion is in contact with the negative electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020078474A JP2021174701A (en) | 2020-04-27 | 2020-04-27 | Battery separator and electrochemical cell |
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JP2020078474A JP2021174701A (en) | 2020-04-27 | 2020-04-27 | Battery separator and electrochemical cell |
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JP2021174701A true JP2021174701A (en) | 2021-11-01 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2021174701A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024048135A1 (en) * | 2022-08-31 | 2024-03-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Lithium secondary battery and composite member |
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2020
- 2020-04-27 JP JP2020078474A patent/JP2021174701A/en active Pending
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WO2024048135A1 (en) * | 2022-08-31 | 2024-03-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Lithium secondary battery and composite member |
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