JP2023065025A - Structure, power storge device and method for manufacturing power storage device - Google Patents

Structure, power storge device and method for manufacturing power storage device Download PDF

Info

Publication number
JP2023065025A
JP2023065025A JP2021175565A JP2021175565A JP2023065025A JP 2023065025 A JP2023065025 A JP 2023065025A JP 2021175565 A JP2021175565 A JP 2021175565A JP 2021175565 A JP2021175565 A JP 2021175565A JP 2023065025 A JP2023065025 A JP 2023065025A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
current collector
negative electrode
separator
electrode current
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.)
Pending
Application number
JP2021175565A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
匠昭 奥田
Naruaki Okuda
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.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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 Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP2021175565A priority Critical patent/JP2023065025A/en
Publication of JP2023065025A publication Critical patent/JP2023065025A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

To simplify the manufacturing process as much as possible.SOLUTION: The structure of the present disclosure is a structure used in a power storage device, comprises a separator, a positive electrode collector formed on the first surface of the separator and having an opening that is connected to the separator, and a negative electrode collector formed on the second surface of the separator and having an opening that is connected to the separator.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書では、構造体、蓄電デバイス及び蓄電デバイスの製造方法を開示する。 Disclosed herein are structures, electrical storage devices, and methods of manufacturing electrical storage devices.

従来、蓄電デバイスとしては、電極活物質と、電極活物質に隣接し電極活物質と接触している部分では互いに電気的に接続していない複数の集電線と、集電線と電極活物質とが接触していない外部で複数の集電線を並列接続する連続体である集電体とを有する櫛歯構造の集電部とを有する蓄電デバイス用電極を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この蓄電デバイスでは、シート状の電極において内部短絡時の徐放電機構を発現することができる。 Conventionally, as an electricity storage device, an electrode active material, a plurality of collecting lines which are not electrically connected to each other at a portion adjacent to the electrode active material and in contact with the electrode active material, and the collecting line and the electrode active material. It has been proposed to provide an electricity storage device electrode having a comb tooth structure current collector having a current collector that is a continuous body that connects a plurality of collecting wires in parallel outside that are not in contact (for example, patent Reference 1). In this electricity storage device, the sheet-like electrode can develop a slow discharge mechanism during an internal short circuit.

特開2021-144800号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-144800

ところで、蓄電デバイスでは、その製造時に集電体上への電極合材の塗布、セパレータとの積層、など工程数が多く、その製造工程をできるだけ簡略化することが求められていた。上述した、特許文献1では、シート状の電極において内部短絡時の徐放電機構を発現することができるものの、製造方法をできるだけ簡略化することは、検討されていなかった。 By the way, when manufacturing an electric storage device, there are many steps such as applying an electrode mixture onto a current collector and laminating the device with a separator, and it has been demanded to simplify the manufacturing process as much as possible. In Patent Literature 1 described above, although the sheet-like electrode can develop a slow discharge mechanism at the time of an internal short circuit, simplification of the manufacturing method as much as possible has not been considered.

本開示は、このような課題に鑑みなされたものであり、製造工程をできるだけ簡略化することができる構造体、蓄電デバイス及び蓄電デバイスの製造方法を提供することを主目的とする。 The present disclosure has been made in view of such problems, and a main object thereof is to provide a structure, an electricity storage device, and a method for manufacturing an electricity storage device that can simplify the manufacturing process as much as possible.

上述した目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、開口部を有する集電体をセパレータの表裏に形成するものとすると、シート状の電極を有する蓄電デバイスの製造工程を簡略化することができることを見いだし、本明細書で開示する発明を完成するに至った。 As a result of intensive research to achieve the above-described object, the present inventors have found that the manufacturing process of an electricity storage device having sheet-like electrodes can be simplified by forming current collectors having openings on the front and back of a separator. The present inventors have found that it is possible to achieve this, and have completed the invention disclosed in this specification.

即ち、本明細書で開示する構造体は、
蓄電デバイスに用いられる構造体であって、
セパレータと、
前記セパレータの第1面に形成され前記セパレータに連通する開口部を有する正極集電体と、
前記セパレータの第2面に形成され前記セパレータに連通する開口部を有する負極集電体と、
を備えたものである。
That is, the structures disclosed herein are
A structure used in an electricity storage device,
a separator;
a positive electrode current collector having an opening formed on the first surface of the separator and communicating with the separator;
a negative electrode current collector having an opening formed on the second surface of the separator and communicating with the separator;
is provided.

本明細書で開示する蓄電デバイスは、
上述の構造体と、
前記正極集電部側に形成された正極合材層と、
前記負極集電部側に形成された負極合材層と、
を備えたものである。
The electricity storage device disclosed herein is
a structure as described above;
a positive electrode mixture layer formed on the side of the positive electrode current collector;
a negative electrode mixture layer formed on the negative electrode current collecting portion side;
is provided.

本明細書で開示する蓄電デバイスの製造方法は、
蓄電デバイスの製造方法であって、
セパレータと、前記セパレータの第1面に形成され前記セパレータに連通する開口部を有する正極集電体と、前記セパレータの第2面に形成され前記セパレータに連通する開口部を有する負極集電体と、を備えた構造体の前記正極集電体側に正極合材層を形成し正極構造体を得る正極構造体作製工程と、
前記構造体の前記負極集電体側に負極合材層を形成し負極構造体を得る負極構造体作製工程と、
前記正極構造体と前記負極構造体とを積層する積層工程と、
を含むものである。
The method for manufacturing an electricity storage device disclosed herein includes:
A method for manufacturing an electricity storage device,
a separator, a positive current collector having an opening formed on a first surface of the separator and communicating with the separator, and a negative current collector having an opening formed on a second surface of the separator and communicating with the separator. A positive electrode structure manufacturing step of forming a positive electrode mixture layer on the positive electrode current collector side of the structure provided with a positive electrode structure to obtain a positive electrode structure;
a negative electrode structure producing step of forming a negative electrode mixture layer on the negative electrode current collector side of the structure to obtain a negative electrode structure;
A stacking step of stacking the positive electrode structure and the negative electrode structure;
includes.

本開示は、製造工程をできるだけ簡略化することができる。このような効果が得られる理由は、以下のように推察される。例えば、従来のシート状電極で構成されるリチウム電池などの蓄電デバイスは、セパレータ、正極集電箔、負極集電箔の3種類が必要であるのに対して、本開示では、正負極の集電体が形成されたセパレータである構造体の1種のみであるため、取り扱いが容易である。また、従来構造では、正極集電体の表面に正極合材を塗布し、その後、正極集電体の裏面に再度正極合材を塗布し、負極も、負極集電体の表面に負極合材を塗布し、その後、負極集電体の裏面に再度負極合材を塗布して、正/負極電極を得る。したがって、従来のシート状電極では、合材を4回塗布する必要があるのに対して、本開示では、構造体の正極集電体側に正極合材を塗布し、別の構造体の負極集電体側に負極合材を塗布してこれらを積層させるため、合材の塗布は2回で済む。また、従来のシート状電極では、正極合材を形成した正極集電体の上にセパレータを積層し、更に負極合材を形成した負極集電体を積層する3工程必要であるのに対して、本開示では、正極合材が形成された構造体上に負極合材が形成された構造体を積層する2工程で済む。また、従来構造では、金属集電体が箔状のため、積層後の電極への電解液浸透経路は面方向しかなく、電解液の注液に時間が掛かるのに対して、本開示では、正負極集電体にセパレータへ連通する開口部があるため、電解液が集電体の面方向に加え、厚さ方向にも浸透し、電解液の浸透をより円滑に行うことができる。また、本開示では、正負極の集電体は、開口部を有し、積層電極中に占める集電体の割合が減少するため、相対的に正極/負極活物質の割合が増大し、エネルギー密度を向上することができる。このように、本開示の構造体では、製造工程をできるだけ簡略化することができる。 The present disclosure can simplify the manufacturing process as much as possible. The reason why such an effect is obtained is presumed as follows. For example, a conventional electricity storage device such as a lithium battery composed of sheet-like electrodes requires three types of separators, a positive electrode current collector foil, and a negative electrode current collector foil. Since there is only one type of structure, which is a separator with an electric body formed thereon, it is easy to handle. In the conventional structure, the positive electrode mixture is applied to the surface of the positive electrode current collector, and then the positive electrode mixture is applied again to the back surface of the positive electrode current collector. is applied, and then the negative electrode mixture is applied again to the back surface of the negative electrode current collector to obtain positive/negative electrodes. Therefore, in the conventional sheet-like electrode, it is necessary to apply the composite material four times. Since the negative electrode mixture is applied to the electric body side and these are laminated, the application of the mixture is only required twice. In addition, in the conventional sheet-like electrode, three steps of laminating a separator on a positive electrode current collector formed with a positive electrode mixture and further laminating a negative electrode current collector formed with a negative electrode mixture are required. In the present disclosure, only two steps of laminating the structure having the negative electrode composite material on the structure having the positive electrode composite material formed thereon are required. In addition, in the conventional structure, since the metal current collector is in the form of a foil, the electrolytic solution permeation path to the electrode after lamination is only in the surface direction, and it takes time to inject the electrolytic solution. Since the positive and negative electrode current collectors have openings that communicate with the separator, the electrolyte permeates the current collector not only in the surface direction but also in the thickness direction, so that the permeation of the electrolyte can be performed more smoothly. In addition, in the present disclosure, the current collector of the positive and negative electrodes has an opening, and the proportion of the current collector in the laminated electrode is reduced, so that the proportion of the positive and negative electrode active materials is relatively increased, and the energy Density can be improved. Thus, the structure of the present disclosure can simplify the manufacturing process as much as possible.

構造体10の一例を示す模式図。1 is a schematic diagram showing an example of a structure 10; FIG. 蓄電デバイス20の一例を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an electricity storage device 20; 別の構造体10Bの一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of another structure 10B. 別の蓄電デバイス20Bの一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of another electrical storage device 20B. 実施例と比較例との構成部材数の説明図。Explanatory drawing of the number of components of an Example and a comparative example. 実施例と比較例との塗工回数の説明図。Explanatory drawing of the number of times of coating in an example and a comparative example. 実施例と比較例との積層回数の説明図。Explanatory drawing of the number of times of lamination in the example and the comparative example. 実施例と比較例との電解液を含浸する説明図。Explanatory drawing which impregnates with the electrolyte solution of an Example and a comparative example. 実施例の一部短絡時の説明図。Explanatory drawing at the time of partial short circuit of an Example.

(構造体)
実施形態で説明する本開示の構造体は、蓄電デバイスに用いられるものである。この構造体は、セパレータと、正極集電体と、負極集電体と、を備える。セパレータは、絶縁性を有し、イオン伝導性を付与できる部材である。正極集電体は、セパレータの第1面に形成され、セパレータに連通する開口部を有する導電性部材である。負極集電体は セパレータの第2面に形成され、セパレータに連通する開口部を有する導電性部材である。
(Structure)
A structure of the present disclosure described in an embodiment is used for an electricity storage device. The structure includes a separator, a positive current collector, and a negative current collector. The separator is a member that has insulating properties and can impart ionic conductivity. The positive electrode current collector is a conductive member formed on the first surface of the separator and having an opening communicating with the separator. The negative electrode current collector is a conductive member formed on the second surface of the separator and having an opening communicating with the separator.

本実施形態で開示する構造体及び蓄電デバイスについて図面を用いて説明する。図1は、構造体10の一例を示す模式図である。図2は、蓄電デバイス20の一例を示す模式図である。図3は、別の構造体10Bの一例を示す模式図である。図4は、別の蓄電デバイス20Bの一例を示す模式図である。構造体10は、セパレータ13を介して向かい合う位置に正極集電体14及び負極集電体17が配置された構造を有する。また、構造体10Bは、セパレータ13を介してずれた位置に正極集電体14及び負極集電体17が配置された構造を有する。構造体10は、図1に示すように、セパレータ13の第1面11に正極集電体14が形成され、第1面11の反対側の第2面12に負極集電体17が形成されている。 A structure and a power storage device disclosed in this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the structure 10. As shown in FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the electricity storage device 20. As shown in FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of another structure 10B. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of another power storage device 20B. The structure 10 has a structure in which a positive electrode current collector 14 and a negative electrode current collector 17 are arranged at positions facing each other with a separator 13 interposed therebetween. Further, the structural body 10B has a structure in which the positive electrode current collector 14 and the negative electrode current collector 17 are arranged at offset positions with the separator 13 interposed therebetween. As shown in FIG. 1 , the structure 10 has a positive electrode current collector 14 formed on the first surface 11 of the separator 13 and a negative electrode current collector 17 formed on the second surface 12 opposite to the first surface 11 . ing.

セパレータ13は、キャリアイオン(例えばリチウムイオン)のイオン伝導を阻害せずに正極25と負極26とを絶縁するものである。セパレータ13としては、構造体10の使用範囲に耐えうる組成であれば特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン-テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン-パーフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン-トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン-フルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロアセトン共重合体、フッ化ビニリデン-エチレン共重合体、フッ化ビニリデン-プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン-トリフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン-テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体及びフッ化ビニリデン-エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体などのフッ素系樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンオキシド及びポリプロピレンオキシドなどのポリエーテル類、カルボキシルメチルセルロースやヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類、ポリ(メタ)アクリル酸及びその他のエステル類を主体とする高分子化合物やその誘導体、これらの共重合体や混合物からなるフィルムなどが挙げられる。また、これらは単独で用いてもよいし、複合して用いてもよい。また、これらのフィルムには、例えばイオンの伝導性を高める添加剤や強度・耐食性を高めるような種々の添加剤を添加してもよい。この微多孔フィルムのうち、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホンなどが好ましく用いられる。このセパレータは、非水電解液が浸透してイオンが透過しやすいように、微多孔化を施すのが好ましい。このセパレータ13の厚さは、例えば、5μm以上であることが好ましく、8μm以上であることがより好ましく、10μm以上であるものとしてもよい。この厚さが5μm以上では、絶縁性を確保する上で好ましい。また、セパレータ13の厚さは、20μm以下であることが好ましく、15μm以下であることがより好ましく、10μm以下としてもよい。この厚さが20μm以下では、イオン伝導性の低下を抑制できる点や、セルに占める体積をより低減する上で好ましい。 The separator 13 insulates the positive electrode 25 and the negative electrode 26 without impeding ion conduction of carrier ions (for example, lithium ions). The separator 13 is not particularly limited as long as it has a composition that can withstand the range of use of the structure 10. Examples of the separator 13 include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, polyester resins such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polyvinylidene fluoride, Vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-fluoroethylene Copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoroacetone copolymer, vinylidene fluoride-ethylene copolymer, vinylidene fluoride-propylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoro Fluorinated resins such as ethylene-hexafluoropropylene copolymer and vinylidene fluoride-ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polysulfone, polyethersulfone, polycarbonate, polyamide, polyimide, poly Polyethers such as ethylene oxide and polypropylene oxide, celluloses such as carboxymethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose, polymer compounds and their derivatives mainly composed of poly(meth)acrylic acid and other esters, copolymers and mixtures thereof A film made of Moreover, these may be used independently and may be used in combination. In addition, these films may be added with various additives such as additives for enhancing ionic conductivity and for enhancing strength and corrosion resistance. Among these microporous films, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polysulfone and the like are preferably used. The separator is preferably microporous so that the non-aqueous electrolyte can permeate and the ions can easily pass through. The thickness of the separator 13 is, for example, preferably 5 μm or more, more preferably 8 μm or more, and may be 10 μm or more. A thickness of 5 μm or more is preferable for ensuring insulation. The thickness of the separator 13 is preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less, and may be 10 μm or less. A thickness of 20 μm or less is preferable in terms of suppressing a decrease in ionic conductivity and further reducing the volume occupied in the cell.

セパレータ13は、イオン伝導媒体としての固体電解質としてもよい。固体電解質としては、例えば、無機固体電解質や、高分子固体電解質などが挙げられる。固体電解質は、以下の組成や構造に限定されるものではなくLiイオンが移動可能であるものであればよい。以下に例示する化合物を基本骨格とするものであれば、一部置換体や組成比が異なっても使用可能である。無機固体電解質としては、例えば、Li3N、LISICONと呼ばれるLi14Zn(GeO44、硫化物のLi3.25Ge0.250.754、ペロブスカイト型のLa0.5Li0.5TiO3、(La2/3Li3x1/3-2x)TiO3(□:原子空孔)、ガーネット型のLi7La3Zr212、NASICON型と呼ばれるLiTi2(PO43、Li1.30.3Ti1.7(PO34(M=Sc,Al)、ガラスセラミックスである80Li2S・20P25(mol%)組成のガラスから得られたLi7311、さらに硫化物系で高い導電率を持つ物質であるLi10Ge2PS2、ガラス系無機固体電解質ではLi2S-SiS2、Li2S-SiS2-LiI、Li2S-SiS2-Li3PO4、Li2S-SiS2-Li4SiO4、Li2S-P25、Li3PO4-Li4SiO4、Li3BO4-Li4SiO4、そしてSiO2、GeO2、B23、P25をガラス系物質としてLi2Oを網目修飾物質とするものなどが挙げられ、チオリシコン固体電解質としてLi2S-GeS2系、Li2S-GeS2-ZnS系、Li2S-Ga22系、Li2S-GeS2-Ga23系、Li2S-GeS2-P25系、Li2S-GeS2-SbS5系、Li2S-GeS2-Al23系、Li2S-SiS2系、Li2S-P25系、Li2S-Al23系、LiS-SiS2-Al23系、Li2S-SiS2-P25系などが挙げられる。 Separator 13 may be a solid electrolyte as an ion-conducting medium. Examples of solid electrolytes include inorganic solid electrolytes and polymer solid electrolytes. The solid electrolyte is not limited to the following composition and structure, and any material to which Li ions can move may be used. As long as the compounds exemplified below are used as the basic skeleton, they can be used even if they are partially substituted or have different composition ratios. Examples of inorganic solid electrolytes include Li 3 N, Li 14 Zn(GeO 4 ) 4 called LISICON, sulfide Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 , perovskite La 0.5 Li 0.5 TiO 3 , (La 2/ 3Li3x 1 /3-2x ) TiO3 (□: atomic vacancies) , garnet-type Li7La3Zr2O12 , NASICON-type LiTi2 ( PO4 ) 3 , Li1.3M0.3Ti1.7 (PO 3 ) 4 (M=Sc, Al), Li 7 P 3 S 11 obtained from a glass ceramic with a composition of 80Li 2 S.20P 2 S 5 (mol %), and a sulfide system with high electrical conductivity. Li 10 Ge 2 PS 2 , which is a substance having a high coefficient of -SiS2 - Li4SiO4 , Li2SP2S5 , Li3PO4 - Li4SiO4 , Li3BO4 - Li4SiO4 , and SiO2 , GeO2 , B2O3 , Examples include those using P 2 O 5 as a glass material and Li 2 O as a network modifier, and thiolysicone solid electrolytes such as Li 2 S—GeS 2 system, Li 2 S—GeS 2 --ZnS system, Li 2 S— Ga 2 S 2 system, Li 2 S--GeS 2 --Ga 2 S 3 system, Li 2 S--GeS 2 --P 2 S 5 system, Li 2 S--GeS 2 --SbS 5 system, Li 2 S--GeS 2 -- Al 2 S 3 system, Li 2 S--SiS 2 system, Li 2 SP 2 S 5 system, Li 2 S--Al 2 S 3 system, LiS--SiS 2 --Al 2 S 3 system, Li 2 S--SiS 2 -P 2 S 5 system and the like.

高分子固体電解質としては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)とアルカリ金属の錯体があり、ポリマーであればPEOに限定されるものではなくリチウム塩を溶解するポリマー材料のユニット構造を例示すると、Polyether系のPEO、PPO:poly(propylene oxide)、Polyamine系のPEI:poly(ethylene imine)、PAN:poly(acrylo nitrile)、Polysulfide系のPAS:poly(alkylene sulfide)などが挙げられる。またリチウム塩としてはLiTFSI:(LiN(SO2CF32)、LiPEI:(COCF2SO2NLi)n、LiPPI:(COCF(CF3OCF2CF2SO2NLi))nが挙げられる。また、PVdF(PolyVinylidene DiFluoride)やPAN、HFP(Hexafluoropropylene)などを利用したゲルポリマー電解質などが挙げられる。また、有機イオン性プラスチック電解質としては、プラスチッククリスタル相を有するものなどが挙げられる。プラスチッククリスタル相の代表的な分子としては、Tetrachloromethane、Cyclohexane、Succinonitrile等が挙げられ、これらプラスチッククリスタル相にTf2N:(トリフルオロメチルスルホニル)アミド、LiBF4を添加する、または脂肪族4級アンモニウムとパーフルオロアニオンからなるプラスチッククリスタル相を有する塩の組み合わせであってもよい。イオン液体とガラス成分を分子レベルで混合した有機・無機ハイブリッド型イオンゲル、すなわちセルロースを利用した有機ホウ素系イオンゲル電解質、アミロースを用いた有機ホウ素系イオンゲル電解質、シクロデキストリンから誘導したホウ素多置換型マクロサイクルなどが挙げられる。 Polymer solid electrolytes include, for example, a complex of polyethylene oxide (PEO) and an alkali metal. Polymers are not limited to PEO, but examples of unit structures of polymer materials that dissolve lithium salts include polyether systems. PEO, PPO: poly(propylene oxide), Polyamine-based PEI: poly(ethylene imine), PAN: poly(acrylo nitrile), Polysulfide-based PAS: poly(ethylene sulfide), and the like. Lithium salts include LiTFSI : (LiN( SO2CF3 ) 2 ) , LiPEI : ( COCF2SO2NLi )n, and LiPPI: (COCF( CF3OCF2CF2SO2NLi )) n . Gel polymer electrolytes using PVdF (PolyVinylidene DiFluoride), PAN, HFP (Hexafluoropropylene) and the like are also included. Organic ionic plastic electrolytes include those having a plastic crystal phase. Representative molecules of the plastic crystal phase include Tetrachloromethane, Cyclohexane, Succinonitrile, etc., and Tf2N : (trifluoromethylsulfonyl)amide, LiBF4 are added to these plastic crystal phases, or aliphatic quaternary ammonium and a salt having a plastic crystal phase consisting of a perfluoroanion. Organic-inorganic hybrid ion gels that mix ionic liquids and glass components at the molecular level, namely, organic boron-based ion gel electrolytes using cellulose, organic boron-based ion gel electrolytes using amylose, boron multi-substituted macrocycles derived from cyclodextrin etc.

正極集電体14は、集電線14aと、接続部15と、開口部16と、を有する櫛歯構造の部材である。集電線14aは、正極活物質に隣接し正極活物質と接触している部分では互いに電気的に接続していない複数の線状の部材である。集電線14aは、その断面形状が正方形や長方形の矩形としてもよいし、円柱や楕円柱、六角柱や八角形柱など多角形柱としてもよい。接続部15は、集電線14aと正極活物質とが接触していない外部で複数の集電線14aを並列接続する連続体である部材である。接続部15は、集電線14aの配列方向を長手方向とする箔状又は板状の部材である。開口部16は、セパレータ13に連通する空間であり、集電線14a同士の間に形成される。正極集電体14は、開口部16を複数有している。この開口部16には、正極合材層21が充填される。 The positive electrode current collector 14 is a member having a comb-teeth structure including a collecting wire 14a, a connection portion 15, and an opening portion 16. As shown in FIG. The collecting line 14a is a plurality of linear members that are not electrically connected to each other at the portions that are adjacent to the positive electrode active material and are in contact with the positive electrode active material. The collector line 14a may have a square or rectangular cross-sectional shape, or a polygonal column such as a cylindrical column, an elliptical column, a hexagonal column, or an octagonal column. The connecting part 15 is a member that is a continuous body that connects the plurality of collecting wires 14a in parallel outside where the collecting wires 14a and the positive electrode active material are not in contact with each other. The connecting portion 15 is a foil-like or plate-like member whose longitudinal direction is the arrangement direction of the collecting lines 14a. The opening 16 is a space that communicates with the separator 13 and is formed between the collecting lines 14a. The positive electrode current collector 14 has a plurality of openings 16 . The opening 16 is filled with the positive electrode mixture layer 21 .

集電線14aには、銅、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Al-Cd合金などのほか、接着性、導電性及び耐還元性向上の目的で、例えば銅などの表面をカーボン、ニッケル、チタンや銀などで処理したものも用いることができる。これらについては、表面を酸化処理することも可能である。集電線14aは、その幅tが100μm以上500μm以下の範囲であり、開口部16の幅sが100μm以上500μm以下の範囲であることが好ましい。幅tと幅sとは、同じ値としてもよいし、異なる値としてもよいが、積層時の支持性を考慮すると、同じ値である方が望ましい。集電線14aの幅tは、200μm以上がより好ましく、250μm以上としてもよい。また、集電線14aの幅tは、400μm以下がより好ましく、300μm以下としてもよい。開口部16の幅sは、200μm以上がより好ましく、250μm以上としてもよい。また、開口部16の幅sは、400μm以下がより好ましく、300μm以下としてもよい。集電線14aの長さLは、蓄電デバイス20に求められる特性に合わせて適宜選択すればよいが、例えば、5cm以上や10cm以上20cm以上などとすることができる。また、開口部16の長さも集電線14aの長さLと同様としてもよい。 In addition to copper, nickel, stainless steel, titanium, aluminum, calcined carbon, conductive polymer, conductive glass, Al—Cd alloy, etc., the collecting line 14a is made of materials such as For example, copper or the like whose surface has been treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like can also be used. For these, it is also possible to oxidize the surface. It is preferable that the width t of the collecting line 14a is in the range of 100 μm to 500 μm, and the width s of the opening 16 is in the range of 100 μm to 500 μm. The width t and the width s may be the same value or different values, but considering the support during lamination, the same value is preferable. The width t of the collecting line 14a is more preferably 200 μm or more, and may be 250 μm or more. Further, the width t of the collecting line 14a is more preferably 400 μm or less, and may be 300 μm or less. The width s of the opening 16 is more preferably 200 μm or more, and may be 250 μm or more. Further, the width s of the opening 16 is more preferably 400 μm or less, and may be 300 μm or less. The length L of the collecting line 14a may be appropriately selected according to the characteristics required for the power storage device 20, and may be, for example, 5 cm or more, or 10 cm or more and 20 cm or more. Also, the length of the opening 16 may be the same as the length L of the collecting line 14a.

接続部15は、本数Mが100本以上である集電線14aが並列接続されているものとしてもよいし、200本以上や、500本以上の集電線14aが並列接続されているものとしてもよい。並列接続の本数Mに応じて、接続部15を介して単セル23にかかる抵抗が決定されるため、所望の充放電特性に応じて、集電線14aの並列接続の本数Mや接続部15及び集電線14aの体積抵抗率などを適宜設定すればよい。また、集電線14aの本数Mが多くなると単位体積あたりの負極活物質の量が減少することから、エネルギー密度の観点もふまえて、この集電線14aの本数Mを適宜設定すればよい。この正極集電体14は、体積抵抗率が1.0×10-7Ωm以下であるものとしてもよい。また、正極集電体14は、体積抵抗率が5.0×10-8Ωm以下であるものとしてもよいし、体積抵抗率が2.0×10-8Ωm以下であるものとしてもよい。集電線14aと接続部15の体積抵抗率は、同じであってもよいし、異なってもよい。 The connecting portion 15 may be configured such that the collecting lines 14a having a number M of 100 or more are connected in parallel, or the collecting lines 14a having a number M of 200 or more or 500 or more may be connected in parallel. . Since the resistance applied to the single cell 23 via the connection portion 15 is determined according to the number M of parallel connections, the number M of parallel connections of the collecting lines 14a, the connection portions 15 and The volume resistivity of the collecting line 14a may be appropriately set. Moreover, since the amount of the negative electrode active material per unit volume decreases as the number M of the collecting lines 14a increases, the number M of the collecting lines 14a may be appropriately set in consideration of the energy density. The positive electrode current collector 14 may have a volume resistivity of 1.0×10 −7 Ωm or less. Further, the positive electrode current collector 14 may have a volume resistivity of 5.0×10 −8 Ωm or less, or may have a volume resistivity of 2.0×10 −8 Ωm or less. The volume resistivity of the collecting line 14a and the connection portion 15 may be the same or different.

負極集電体17は、集電線17aと、接続部18と、開口部19とを有する櫛歯構造の部材である。集電線17aは、負極合材層22に隣接し負極活物質と接触している部分では互いに電気的に接続していない複数の線状の部材である。集電線17aは、その断面形状が正方形や長方形の矩形としてもよいし、円柱や楕円柱、六角柱や八角形柱など多角形柱としてもよい。接続部18は、集電線17aと負極活物質とが接触していない外部で複数の集電線17aを並列接続する連続体である部材である。接続部18は、集電線17aの配列方向を長手方向とする箔状又は板状の部材である。開口部19は、セパレータ13に連通する空間であり、集電線17a同士の間に形成される。負極集電体17は、開口部19を複数有している。この開口部19には、負極合材層22が充填される。なお、負極集電体17は、正極集電体14と同じ形状としてもよいし、異なる形状としてもよい。 The negative electrode current collector 17 is a member having a comb-teeth structure including a collecting wire 17 a , a connection portion 18 and an opening portion 19 . The collecting line 17a is a plurality of linear members that are not electrically connected to each other at the portion adjacent to the negative electrode mixture layer 22 and in contact with the negative electrode active material. The collector line 17a may have a square or rectangular cross-sectional shape, or a polygonal column such as a cylindrical column, an elliptical column, a hexagonal column, or an octagonal column. The connecting portion 18 is a continuous member that connects the plurality of collecting wires 17a in parallel outside where the collecting wires 17a and the negative electrode active material are not in contact with each other. The connecting portion 18 is a foil-like or plate-like member whose longitudinal direction is the arrangement direction of the collecting lines 17a. The opening 19 is a space that communicates with the separator 13 and is formed between the collecting lines 17a. The negative electrode current collector 17 has a plurality of openings 19 . The opening 19 is filled with the negative electrode mixture layer 22 . The negative electrode current collector 17 may have the same shape as the positive electrode current collector 14, or may have a different shape.

集電線17aには、銅、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Al-Cd合金などのほか、接着性、導電性及び耐還元性向上の目的で、例えば銅などの表面をカーボン、ニッケル、チタンや銀などで処理したものも用いることができる。これらについては、表面を酸化処理することも可能である。集電線17aは、その幅tが100μm以上500μm以下の範囲であり、開口部19の幅sが100μm以上500μm以下の範囲であることが好ましい。幅tと幅sとは、同じ値としてもよいし、異なる値としてもよいが、積層時の支持性を考慮すると、同じ値である方が望ましい。集電線17aの幅tは、200μm以上がより好ましく、250μm以上としてもよい。また、集電線17aの幅tは、400μm以下がより好ましく、300μm以下としてもよい。開口部19の幅sは、200μm以上がより好ましく、250μm以上としてもよい。また、開口部19の幅sは、400μm以下がより好ましく、300μm以下としてもよい。集電線17aの長さLは、蓄電デバイス20に求められる特性に合わせて適宜選択すればよいが、例えば、5cm以上や10cm以上20cm以上などとすることができる。また、開口部19の長さも集電線17aの長さLと同様としてもよい。 In addition to copper, nickel, stainless steel, titanium, aluminum, calcined carbon, conductive polymer, conductive glass, Al—Cd alloy, etc., the collecting line 17a is made of materials such as For example, copper or the like whose surface has been treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like can also be used. For these, it is also possible to oxidize the surface. It is preferable that the width t of the collecting line 17a is in the range of 100 μm to 500 μm, and the width s of the opening 19 is in the range of 100 μm to 500 μm. The width t and the width s may be the same value or different values, but considering the support during lamination, the same value is preferable. The width t of the collecting line 17a is more preferably 200 μm or more, and may be 250 μm or more. Further, the width t of the collector line 17a is more preferably 400 μm or less, and may be 300 μm or less. The width s of the opening 19 is more preferably 200 μm or more, and may be 250 μm or more. Further, the width s of the opening 19 is more preferably 400 μm or less, and may be 300 μm or less. The length L of the collecting line 17a may be appropriately selected according to the characteristics required for the power storage device 20, and may be, for example, 5 cm or more, or 10 cm or more and 20 cm or more. Also, the length of the opening 19 may be the same as the length L of the collecting line 17a.

接続部18は、本数Nが100本以上である集電線17aが並列接続されているものとしてもよいし、200本以上や、500本以上の集電線17aが並列接続されているものとしてもよい。並列接続の本数Nに応じて、接続部18を介して単セル23にかかる抵抗が決定されるため、所望の充放電特性に応じて、集電線17aの並列接続の本数Nや接続部18及び集電線17aの体積抵抗率などを適宜設定すればよい。また、集電線17aの本数Nが多くなると単位体積あたりの負極活物質の量が減少することから、エネルギー密度の観点もふまえて、この集電線17aの本数Nを適宜設定すればよい。この負極集電体17は、体積抵抗率が1.0×10-7Ωm以下であるものとしてもよい。また、負極集電体17は、体積抵抗率が5.0×10-8Ωm以下であるものとしてもよいし、体積抵抗率が2.0×10-8Ωm以下であるものとしてもよい。集電線17aと接続部18の体積抵抗率は、同じであってもよいし、異なってもよい。 The connecting portion 18 may be configured such that the collecting lines 17a having a number N of 100 or more are connected in parallel, or the collecting lines 17a having a number N of 200 or more or 500 or more may be connected in parallel. . Since the resistance applied to the single cell 23 via the connection portion 18 is determined according to the number N of parallel connections, the number N of parallel connections of the collecting lines 17a, the connection portions 18 and The volume resistivity of the collecting line 17a may be appropriately set. In addition, since the amount of the negative electrode active material per unit volume decreases as the number N of the collecting lines 17a increases, the number N of the collecting lines 17a may be appropriately set in consideration of the energy density. The negative electrode current collector 17 may have a volume resistivity of 1.0×10 −7 Ωm or less. Further, the negative electrode current collector 17 may have a volume resistivity of 5.0×10 −8 Ωm or less, or may have a volume resistivity of 2.0×10 −8 Ωm or less. The volume resistivity of the collecting line 17a and the connection portion 18 may be the same or different.

開口部16は、開口率が面積比で20%以上であることが好ましい。この開口率は、接続部15の面積を除き、正極集電体14の集電線14aを含む領域全体の面積に対する開口部16の面積の比率をいうものとする。この開口率は、キャリアイオンの伝導の観点からは、より大きいほど好ましく、導電性の観点からは、より小さい方が好ましい。この開口率は、30%以上が好ましく、40%以上がより好ましく、50%以上としてもよい。また、この開口率は、80%以下が好ましく、70%以下がより好ましく、60%以下としてもよい。開口部19は、開口部16と同じ開口率を有するものとしてもよいし、異なる開口率を有するものとしてもよい。なお、開口部19は、開口部16と同様であるものとして、その詳細な説明を省略する。 The opening 16 preferably has an area ratio of 20% or more. The aperture ratio refers to the ratio of the area of the opening 16 to the area of the entire region of the positive electrode current collector 14 including the collecting line 14a, excluding the area of the connecting portion 15. FIG. From the viewpoint of conduction of carrier ions, the aperture ratio is preferably as large as possible, and from the viewpoint of conductivity, the smaller one is preferred. The aperture ratio is preferably 30% or more, more preferably 40% or more, and may be 50% or more. The aperture ratio is preferably 80% or less, more preferably 70% or less, and may be 60% or less. The aperture 19 may have the same aperture ratio as the aperture 16, or may have a different aperture ratio. The opening 19 is assumed to be the same as the opening 16, and detailed description thereof will be omitted.

(蓄電デバイス)
蓄電デバイス20は、図2に示すように、構造体10と、正極集電部14側に形成された正極合材層21と、負極集電部17側に形成された負極合材層22と、を備えている。正極25は、正極集電体14と正極合材層21とにより構成され、負極26は、負極集電体17と負極合材層22とにより構成される。この蓄電デバイス20は、例えば、電気二重層キャパシタやハイブリッドキャパシタ、疑似電気二重層キャパシタ、アルカリ金属二次電池、アルカリ金属イオン電池などとしてもよい。蓄電デバイス20のキャリアイオンは、リチウムイオンやナトリウムイオン、カリウムイオンなどのアルカリ金属イオンやマグネシウムイオンやストロンチウムイオン、カルシウムイオンなどの第2族イオンなどが挙げられる。また、この蓄電デバイス20は、正極25、負極26及びセパレータ13のうち1以上にイオン伝導媒体を含むものとしてもよい。ここでは、説明の便宜のため、リチウムイオンをキャリアとするリチウムイオン二次電池をその主たる一例として以下説明する。
(storage device)
As shown in FIG. 2, the electricity storage device 20 includes a structure 10, a positive electrode mixture layer 21 formed on the positive electrode collector 14 side, and a negative electrode mixture layer 22 formed on the negative electrode collector 17 side. , is equipped with The positive electrode 25 is composed of the positive electrode current collector 14 and the positive electrode mixture layer 21 , and the negative electrode 26 is composed of the negative electrode current collector 17 and the negative electrode mixture layer 22 . The electric storage device 20 may be, for example, an electric double layer capacitor, a hybrid capacitor, a pseudo electric double layer capacitor, an alkali metal secondary battery, an alkali metal ion battery, or the like. Examples of carrier ions of the electricity storage device 20 include alkali metal ions such as lithium ions, sodium ions, and potassium ions, group 2 ions such as magnesium ions, strontium ions, and calcium ions. In addition, one or more of the positive electrode 25, the negative electrode 26, and the separator 13 of the electric storage device 20 may contain an ion-conducting medium. Here, for convenience of description, a lithium ion secondary battery using lithium ions as a carrier will be described below as a main example.

正極25は、正極合材層21と、正極集電体14とを有するものとしてもよい。正極合材層21は、正極活物質と、必要に応じて導電材と、結着材とを含むものとしてもよい。正極25は、例えば正極活物質と導電材と結着材とを混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の正極合材としたものを、構造体10の正極集電体14側に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成してもよい。正極活物質は、例えば、キャリアであるリチウムを吸蔵放出可能な材料が挙げられる。正極活物質としては、例えば、リチウムと遷移金属とを有する化合物、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む酸化物や、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物などが挙げられる。具体的には、基本組成式をLi(1-x)MnO2(0≦x≦1など、以下同じ)やLi(1-x)Mn24などとするリチウムマンガン複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)CoO2などとするリチウムコバルト複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)NiO2などとするリチウムニッケル複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)CoaNibMnc2(a>0、b>0、c>0、a+b+c=1)、Li(1-x)CoaNibMnc4(0<a<1、0<b<1、1≦c<2、a+b+c=2)などとするリチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物、基本組成式をLiV23などとするリチウムバナジウム複合酸化物、基本組成式をV25などとする遷移金属酸化物などを用いることができる。また、基本組成式をLiFePO4とするリン酸鉄リチウム化合物などを正極活物質として用いることができる。これらのうち、リチウムコバルトニッケルマンガン複合酸化物、例えば、LiCo1/3Ni1/3Mn1/32やLiNi0.4Co0.3Mn0.32などが好ましい。なお、「基本組成式」とは、他の元素、例えば、AlやMgなどの成分を含んでもよい趣旨である。 The positive electrode 25 may have a positive electrode mixture layer 21 and a positive electrode current collector 14 . The positive electrode mixture layer 21 may contain a positive electrode active material, and optionally a conductive material and a binder. For the positive electrode 25, for example, a positive electrode active material, a conductive material, and a binder are mixed, and an appropriate solvent is added to form a paste-like positive electrode mixture. However, if necessary, it may be formed by compression to increase the electrode density. Examples of the positive electrode active material include materials capable of intercalating and deintercalating lithium, which is a carrier. Examples of positive electrode active materials include compounds containing lithium and a transition metal, such as oxides containing lithium and a transition metal element, and phosphate compounds containing lithium and a transition metal element. Specifically, a lithium-manganese composite oxide having a basic composition formula of Li (1-x) MnO 2 (0≦x≦1, etc., hereinafter the same) or Li (1-x) Mn 2 O 4 , etc., basic composition A lithium cobalt composite oxide having a formula such as Li (1-x) CoO2 , a lithium nickel composite oxide having a basic composition formula such as Li (1-x) NiO2 , and a basic composition formula of Li (1-x) CoaNibMncO2 (a > 0, b>0, c>0, a + b + c = 1), Li (1-x) CoaNibMncO4 ( 0<a<1, 0<b <1, 1 ≤ c < 2, a + b + c = 2), etc., lithium vanadium composite oxides with a basic composition formula of LiV 2 O 3 , etc., basic composition formulas of V 2 O 5 , etc. A transition metal oxide or the like can be used. Also, a lithium iron phosphate compound having a basic compositional formula of LiFePO 4 or the like can be used as the positive electrode active material. Among these, lithium-cobalt-nickel-manganese composite oxides such as LiCo1 / 3Ni1 / 3Mn1 / 3O2 and LiNi0.4Co0.3Mn0.3O2 are preferable. In addition, the "basic composition formula" means that other elements such as Al and Mg may be included.

導電材は、正極の電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、例えば、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛)や人造黒鉛などの黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウィスカ、ニードルコークス、炭素繊維、金属(銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金など)などの1種又は2種以上を混合したものを用いることができる。これらの中で、導電材としては、電子伝導性及び塗工性の観点より、カーボンブラック及びアセチレンブラックが好ましい。結着材は、活物質粒子及び導電材粒子を繋ぎ止める役割を果たすものであり、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、或いはポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDMゴム、天然ブチルゴム(NBR)等を単独で、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。また、水系バインダーであるセルロース系やスチレンブタジエンゴム(SBR)の水分散体等を用いることもできる。正極活物質、導電材、結着材を分散させる溶剤としては、例えばN-メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチレントリアミン、N,N-ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフランなどの有機溶剤を用いることができる。また、水に分散剤、増粘剤等を加え、SBRなどのラテックスで活物質をスラリー化してもよい。増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどの多糖類を単独で、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。塗布方法としては、例えば、アプリケータロールなどのローラコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブレイド方式、スピンコーティング、バーコータなどが挙げられ、これらのいずれかを用いて任意の厚さ・形状とすることができる。 The conductive material is not particularly limited as long as it is an electronically conductive material that does not adversely affect the battery performance of the positive electrode. One or a mixture of two or more of ketjen black, carbon whiskers, needle coke, carbon fibers, metals (copper, nickel, aluminum, silver, gold, etc.) can be used. Among these, carbon black and acetylene black are preferable as the conductive material from the viewpoint of electronic conductivity and coatability. The binder plays a role of binding the active material particles and the conductive material particles, and examples thereof include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine-containing resin such as fluororubber, polypropylene, Thermoplastic resins such as polyethylene, ethylene propylene diene rubber (EPDM), sulfonated EPDM rubber, natural butyl rubber (NBR) and the like can be used alone or as a mixture of two or more. Cellulose-based or styrene-butadiene rubber (SBR) aqueous dispersions, which are water-based binders, can also be used. Examples of solvents for dispersing the positive electrode active material, conductive material, and binder include N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methylethylketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethylenetriamine, and N,N-dimethylaminopropylamine. , ethylene oxide, and tetrahydrofuran can be used. Alternatively, a dispersant, a thickener, or the like may be added to water, and the active material may be slurried with a latex such as SBR. As the thickening agent, for example, polysaccharides such as carboxymethyl cellulose and methyl cellulose can be used singly or as a mixture of two or more. Application methods include, for example, roller coating such as applicator roll, screen coating, doctor blade method, spin coating, and bar coater, and any thickness and shape can be obtained using any of these methods.

正極25において、正極活物質の含有量は、より多いことが好ましく、正極25の質量全体に対して70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましい。導電材の含有量は、正極25の全体の質量に対して0質量%以上20質量%以下の範囲であることが好ましく、0質量%以上10質量%以下の範囲であることがより好ましい。このような範囲では、電池容量の低下を抑制し、導電性を十分に付与することができる。また、結着材の含有量は、正極25の質量全体に対して0.1質量%以上5質量%以下の範囲であることが好ましく、0.2質量%以上3質量%以下の範囲であることがより好ましい。 The content of the positive electrode active material in the positive electrode 25 is preferably larger, preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, based on the total mass of the positive electrode 25 . The content of the conductive material is preferably in the range of 0% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably in the range of 0% by mass or more and 10% by mass or less with respect to the total mass of the positive electrode 25 . Within such a range, a decrease in battery capacity can be suppressed and sufficient conductivity can be imparted. Further, the content of the binder is preferably in the range of 0.1% by mass or more and 5% by mass or less with respect to the total mass of the positive electrode 25, and is in the range of 0.2% by mass or more and 3% by mass or less. is more preferable.

負極26は、負極合材層22と、負極集電体17とを含む。この負極26は、負極合材層22と負極集電体17とを密着させて形成したものとしてもよいし、例えば負極活物質と導電材と結着材とを混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の負極合材としたものを、構造体10の負極集電体17側に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成してもよい。負極合材層22には、負極活物質と、導電材と、結着材とを含むものとしてもよい。負極活物質としては、リチウム、リチウム合金、スズ化合物などの無機化合物、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素質材料、複数の元素を含む複合酸化物、導電性ポリマーなどが挙げられる。炭素質材料は、例えば、コークス類、ガラス状炭素類、グラファイト類、難黒鉛化性炭素類、熱分解炭素類、炭素繊維などが挙げられる。このうち、人造黒鉛、天然黒鉛などのグラファイト類が、金属リチウムに近い作動電位を有し、高い作動電圧での充放電が可能であり支持塩としてリチウム塩を使用した場合に自己放電を抑え、且つ充電時における不可逆容量を少なくできるため、好ましい。複合酸化物としては、例えば、リチウムチタン複合酸化物やリチウムバナジウム複合酸化物などが挙げられる。負極活物質としては、このうち、炭素質材料が安全性の面から見て好ましい。また、負極26に用いられる導電材、結着材、溶剤などは、それぞれ正極25で例示したものを用いることができる。 Negative electrode 26 includes negative electrode mixture layer 22 and negative electrode current collector 17 . The negative electrode 26 may be formed by adhering the negative electrode mixture layer 22 and the negative electrode current collector 17 together. A paste-like negative electrode composite material may be formed by coating and drying on the negative electrode current collector 17 side of the structure 10 and, if necessary, compressing to increase the electrode density. The negative electrode mixture layer 22 may contain a negative electrode active material, a conductive material, and a binder. Examples of negative electrode active materials include inorganic compounds such as lithium, lithium alloys and tin compounds, carbonaceous materials capable of intercalating and deintercalating lithium ions, composite oxides containing multiple elements, and conductive polymers. Examples of carbonaceous materials include cokes, vitreous carbons, graphites, non-graphitizable carbons, pyrolytic carbons, and carbon fibers. Among them, graphites such as artificial graphite and natural graphite have an operating potential close to that of metallic lithium, can be charged and discharged at a high operating voltage, and suppress self-discharge when lithium salt is used as a supporting salt. Moreover, the irreversible capacity during charging can be reduced, which is preferable. Examples of composite oxides include lithium-titanium composite oxides and lithium-vanadium composite oxides. Among them, carbonaceous materials are preferable as the negative electrode active material from the viewpoint of safety. As the conductive material, binder, solvent, and the like used for the negative electrode 26, those exemplified for the positive electrode 25 can be used.

負極26において、負極活物質の含有量は、より多いことが好ましく、負極26の質量全体に対して70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましい。導電材の含有量は、負極26の全体の質量に対して0質量%以上20質量%以下の範囲であることが好ましく、0質量%以上10質量%以下の範囲であることがより好ましい。このような範囲では、電池容量の低下を抑制し、導電性を十分に付与することができる。また、結着材の含有量は、負極26の質量全体に対して0.1質量%以上5質量%以下の範囲であることが好ましく、0.2質量%以上3質量%以下の範囲であることがより好ましい。 The content of the negative electrode active material in the negative electrode 26 is preferably larger, preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, based on the total mass of the negative electrode 26 . The content of the conductive material is preferably in the range of 0% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably in the range of 0% by mass or more and 10% by mass or less with respect to the total mass of the negative electrode 26 . Within such a range, a decrease in battery capacity can be suppressed and sufficient conductivity can be imparted. In addition, the content of the binder is preferably in the range of 0.1% by mass or more and 5% by mass or less with respect to the entire mass of the negative electrode 26, and is in the range of 0.2% by mass or more and 3% by mass or less. is more preferable.

イオン伝導媒体としては、支持塩を含む非水系電解液や非水系ゲル電解液などを用いることができる。非水系電解液の溶媒としては、例えば、カーボネート類、エステル類、エーテル類、ニトリル類、フラン類、スルホラン類及びジオキソラン類などが挙げられ、これらを単独又は混合して用いることができる。具体的には、カーボネート類としてエチレンカーボネート(EC)やプロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネートなどの環状カーボネート類や、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート、エチル-n-ブチルカーボネート、メチル-t-ブチルカーボネート、ジ-i-プロピルカーボネート、t-ブチル-i-プロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート類、γ-ブチルラクトン、γ-バレロラクトンなどの環状エステル類、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酪酸メチルなどの鎖状エステル類、ジメトキシエタン、エトキシメトキシエタン、ジエトキシエタンなどのエーテル類、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、などのフラン類、スルホラン、テトラメチルスルホランなどのスルホラン類、1,3-ジオキソラン、メチルジオキソランなどのジオキソラン類などが挙げられる。この電解液には、構造体10のキャリアであるイオンを含む支持塩を溶解したものとしてもよい。支持塩としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiC(CF3SO23、LiSbF6、LiSiF6、LiAlF4、LiSCN、LiClO4、LiCl、LiF、LiBr、LiI、LiAlCl4などが挙げられる。このうち、LiPF6、LiBF4、LiClO4などの無機塩、及びLiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiC(CF3SO23などの有機塩からなる群より選ばれる1種又は2種以上の塩を組み合わせて用いることが電気特性の点から見て好ましい。この支持塩は、電解液中の濃度が0.1mol/L以上5mol/L以下であることが好ましく、0.5mol/L以上2mol/L以下であることがより好ましい。 A non-aqueous electrolytic solution containing a supporting salt, a non-aqueous gel electrolytic solution, or the like can be used as the ion-conducting medium. Examples of the solvent for the non-aqueous electrolytic solution include carbonates, esters, ethers, nitriles, furans, sulfolanes, dioxolanes, and the like, and these can be used singly or in combination. Specifically, the carbonates include cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate, vinylene carbonate, butylene carbonate, and chloroethylene carbonate, dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC), diethyl carbonate, ethyl - chain carbonates such as n-butyl carbonate, methyl-t-butyl carbonate, di-i-propyl carbonate and t-butyl-i-propyl carbonate; cyclic esters such as γ-butyl lactone and γ-valerolactone; Chain esters such as methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate and methyl butyrate; ethers such as dimethoxyethane, ethoxymethoxyethane and diethoxyethane; nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; furans such as tetrahydrofuran and methyltetrahydrofuran. sulfolane such as sulfolane and tetramethylsulfolane; and dioxolane such as 1,3-dioxolane and methyldioxolane. A supporting salt containing ions that are carriers of the structure 10 may be dissolved in the electrolytic solution. Examples of supporting salts include LiPF6 , LiBF4 , LiAsF6, LiCF3SO3 , LiN( CF3SO2 ) 2 , LiC( CF3SO2 ) 3 , LiSbF6, LiSiF6 , LiAlF4 , LiSCN, LiClO 4 , LiCl, LiF, LiBr, LiI, LiAlCl 4 and the like. Among them, 1 selected from the group consisting of inorganic salts such as LiPF 6 , LiBF 4 and LiClO 4 and organic salts such as LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 and LiC(CF 3 SO 2 ) 3 From the viewpoint of electrical properties, it is preferable to use a species or a combination of two or more salts. The concentration of the supporting salt in the electrolytic solution is preferably 0.1 mol/L or more and 5 mol/L or less, more preferably 0.5 mol/L or more and 2 mol/L or less.

蓄電デバイス20の有する満充電状態からの内部短絡時における徐放電機能は、安全性の観点では、より長いことが好ましく、例えば、30分以上であることが好ましく、1時間以上であることがより好ましく、2時間以上であることが更に好ましい。この徐放電機能がより長ければ、セル内部の部分短絡時において急激な放電をより抑制し、安全性をより確保することができる。この徐放電機能は、構造体10の抵抗の増加など、エネルギー密度の観点からは、5時間以下としてもよい。 The slow discharge function of the electric storage device 20 at the time of internal short circuit from the fully charged state is preferably longer from the viewpoint of safety, for example, preferably 30 minutes or more, more preferably 1 hour or more. Preferably, it is more preferably 2 hours or more. If this slow discharge function lasts longer, it is possible to further suppress rapid discharge at the time of a partial short circuit inside the cell, and to ensure safety. From the viewpoint of energy density, such as increasing the resistance of the structure 10, the slow discharge function may be performed for 5 hours or less.

蓄電デバイス20では、図1、2に示すように、集電線14aと集電線17aとがセパレータ13を介して対向するように配置されているが、図3、4に示すように、集電線14aと集電線17aとがセパレータ13を介してずれて配置された蓄電デバイス20Bとしてもよい。なお、構造体10B、単セル23Bは、集電線の位置以外は、構造体10及び単セル23と同様である。キャリアイオンの伝導を考慮すると、蓄電デバイス20の方が好ましい。 In the electricity storage device 20, as shown in FIGS. 1 and 2, the collecting line 14a and the collecting line 17a are arranged to face each other with the separator 13 interposed therebetween. and the collecting line 17a may be arranged with the separator 13 interposed therebetween. The structural body 10B and the single cell 23B are the same as the structural body 10 and the single cell 23 except for the position of the collecting line. Considering the conduction of carrier ions, the electricity storage device 20 is preferable.

蓄電デバイス20の形状は、特に限定されないが、例えばコイン型、ボタン型、シート型、積層型、円筒型、偏平型、角型などが挙げられる。また、こうした電池を複数直列に接続して電気自動車等に用いる大型のものなどに適用してもよい。 The shape of the electricity storage device 20 is not particularly limited, and examples thereof include a coin shape, a button shape, a sheet shape, a laminated shape, a cylindrical shape, a flat shape, a rectangular shape, and the like. Also, a plurality of such batteries may be connected in series and applied to a large-sized battery used in an electric vehicle or the like.

(蓄電デバイスの製造方法)
蓄電デバイスの製造方法は、正極構造体作製工程と、負極構造体作製工程と、積層工程とを含み、更に、イオン伝導媒体含浸工程を含むものとしてもよい。また、最初の工程として構造体準備工程を含むものとしてもよい。なお、この製造方法においては、上記構造体10,10Bや蓄電デバイス20,20Bで説明したものを適宜用いることができるものとして、その詳細な説明を省略する。
(Method for manufacturing power storage device)
A method for manufacturing an electric storage device includes a positive electrode structure manufacturing step, a negative electrode structure manufacturing step, and a stacking step, and may further include an ion conductive medium impregnation step. Also, the first step may include a structure preparation step. In this manufacturing method, it is assumed that the structures 10 and 10B and the electric storage devices 20 and 20B described above can be appropriately used, and detailed description thereof will be omitted.

(構造体準備工程)
この工程では、構造体10を準備する。なお、構造体10は、上述したように、セパレータ13と、セパレータ13の第1面11に形成されセパレータ13に連通する開口部16を有する正極集電体14と、セパレータ13の第2面12に形成されセパレータ13に連通する開口部19を有する負極集電体17とを備える。この工程では、セパレータ13の第1面11に正極集電体14を形成すると共に、第2面12に負極集電体17を形成して構造体10を作製するものとしてもよい。
(Structure preparation step)
In this step, the structure 10 is prepared. As described above, the structure 10 includes the separator 13, the positive electrode current collector 14 having the opening 16 formed on the first surface 11 of the separator 13 and communicating with the separator 13, and the second surface 12 of the separator 13. and a negative electrode current collector 17 having an opening 19 which is formed in the separator 13 and communicates with the separator 13 . In this step, the positive electrode current collector 14 may be formed on the first surface 11 of the separator 13 and the negative electrode current collector 17 may be formed on the second surface 12 of the separator 13 to produce the structure 10 .

(正極構造体作製工程)
この工程では、構造体10の正極集電体14側に正極合材層21を形成し正極構造体を得る。正極合材層21は、蓄電デバイス20で説明したものを適宜採用して形成することができる。正極合材層21の厚さは、例えば、50μm以上としてもよいし、80μm以上としてもよいし、100μm以上としてもよい。また、正極合材層21の厚さは、200μm以下としてもよいし、150μm以下としてもよいし、120μm以下としてもよい。正極合材層21の厚さは、蓄電デバイス20の特性に合わせて適宜選択すればよい。
(Positive electrode structure manufacturing process)
In this step, a positive electrode mixture layer 21 is formed on the positive electrode current collector 14 side of the structure 10 to obtain a positive electrode structure. The positive electrode mixture layer 21 can be formed by appropriately adopting the material described for the electricity storage device 20 . The thickness of the positive electrode mixture layer 21 may be, for example, 50 μm or more, 80 μm or more, or 100 μm or more. Also, the thickness of the positive electrode mixture layer 21 may be 200 μm or less, 150 μm or less, or 120 μm or less. The thickness of the positive electrode mixture layer 21 may be appropriately selected according to the characteristics of the electricity storage device 20 .

(負極構造体作製工程)
この工程では、構造体10の負極集電体17側に負極合材層22を形成し負極構造体を得る。負極合材層22は、蓄電デバイス20で説明したものを適宜採用して形成することができる。負極合材層22の厚さは、例えば、50μm以上としてもよいし、80μm以上としてもよいし、100μm以上としてもよい。また、負極合材層22の厚さは、200μm以下としてもよいし、150μm以下としてもよいし、120μm以下としてもよい。負極合材層22の厚さは、蓄電デバイス20の特性に合わせて適宜選択すればよい。
(Negative electrode structure manufacturing step)
In this step, the negative electrode mixture layer 22 is formed on the negative electrode current collector 17 side of the structure 10 to obtain the negative electrode structure. The negative electrode mixture layer 22 can be formed by appropriately adopting the material described for the electricity storage device 20 . The thickness of the negative electrode mixture layer 22 may be, for example, 50 μm or more, 80 μm or more, or 100 μm or more. Also, the thickness of the negative electrode mixture layer 22 may be 200 μm or less, 150 μm or less, or 120 μm or less. The thickness of the negative electrode mixture layer 22 may be appropriately selected according to the characteristics of the electricity storage device 20 .

(積層工程)
この工程では、上記得られた正極構造体と、負極構造体とを積層する処理を行う。積層工程では、正極構造体の負極集電体17側に負極構造体の負極合材層22が向かうように積層する。あるいは、負極構造体の正極集電体14側に正極構造体の正極合材層21が向かうように積層する。この工程では、積層して得られた積層体を加圧プレスするものとしてもよい。加圧することによって、正極集電体14の開口部16や負極集電体17の開口部19へ合材層が充填される。
(Lamination process)
In this step, a process of stacking the positive electrode structure and the negative electrode structure obtained above is performed. In the stacking step, the layers are stacked such that the negative electrode mixture layer 22 of the negative electrode structure faces the negative electrode current collector 17 side of the positive electrode structure. Alternatively, the layers are laminated so that the positive electrode mixture layer 21 of the positive electrode structure faces the positive electrode current collector 14 side of the negative electrode structure. In this step, the laminated body obtained by lamination may be pressure-pressed. By applying pressure, the opening 16 of the positive electrode current collector 14 and the opening 19 of the negative electrode current collector 17 are filled with the mixture layer.

(イオン伝導媒体含浸工程)
この工程では、上記得られた積層体を、セルケースへ入れイオン伝導媒体、特に電解液をこの積層体へ含浸させる。この積層体は、正極集電体14の開口部16や、負極集電体17の開口部19を電解液が通過可能であり、含浸処理を迅速に行うことができる。
(Ion conducting medium impregnation step)
In this step, the laminate thus obtained is placed in a cell case, and the laminate is impregnated with an ion-conducting medium, especially an electrolyte. In this laminate, the electrolytic solution can pass through the openings 16 of the positive electrode current collector 14 and the openings 19 of the negative electrode current collector 17, and the impregnation can be performed quickly.

以上詳述した構造体10及び蓄電デバイス20では、製造工程をできるだけ簡略化することができる。このような効果が得られる理由は、以下のように推察される。例えば、従来のシート状電極で構成されるリチウム電池などの蓄電デバイスは、セパレータ、正極集電箔、負極集電箔の3種類が必要であるのに対して、本開示では、正負極の集電体が形成されたセパレータである構造体の1種のみであるため、取り扱いが容易である。また、従来構造では、正極集電体の表面に正極合材を塗布し、その後、正極集電体の裏面に再度正極合材を塗布し、負極も、負極集電体の表面に負極合材を塗布し、その後、負極集電体の裏面に再度負極合材を塗布して、正/負極電極を得る。したがって、従来のシート状電極では、合材を4回塗布する必要があるのに対して、本開示では、構造体の正極集電体側に正極合材を塗布し、別の構造体の負極集電体側に負極合材を塗布してこれらを積層させるため、合材の塗布は2回で済む。また、従来のシート状電極では、正極合材を形成した正極集電体の上にセパレータを積層し、更に負極合材を形成した負極集電体を積層する3工程必要であるのに対して、本開示では、正極合材が形成された構造体上に負極合材が形成された構造体を積層する2工程で済む。また、従来構造では、金属集電体が箔状のため、積層後の電極への電解液浸透経路は面方向しかなく、電解液の注液に時間が掛かるのに対して、本開示では、正負極集電体にセパレータへ連通する開口部があるため、電解液が集電体の面方向に加え、厚さ方向にも浸透し、電解液の浸透をより円滑に行うことができる。また、本開示では、正負極の集電体は、開口部を有し、積層電極中に占める集電体の割合が減少するため、相対的に正極/負極活物質の割合が増大し、エネルギー密度を向上することができる。このように、本開示の構造体では、製造工程をできるだけ簡略化することができる。また、構造体10では、櫛歯構造の正極/負極集電体をセパレータの表裏に配置することで、内部短絡時の電流経路が高抵抗となり、内部短絡時の電流集中が抑制されるため、安全性が大きく向上する。 In the structure 10 and the electric storage device 20 detailed above, the manufacturing process can be simplified as much as possible. The reason why such an effect is obtained is presumed as follows. For example, a conventional electricity storage device such as a lithium battery composed of sheet-like electrodes requires three types of separators, a positive electrode current collector foil, and a negative electrode current collector foil. Since there is only one type of structure, which is a separator with an electric body formed thereon, it is easy to handle. In the conventional structure, the positive electrode mixture is applied to the surface of the positive electrode current collector, and then the positive electrode mixture is applied again to the back surface of the positive electrode current collector. is applied, and then the negative electrode mixture is applied again to the back surface of the negative electrode current collector to obtain positive/negative electrodes. Therefore, in the conventional sheet-like electrode, it is necessary to apply the composite material four times. Since the negative electrode mixture is applied to the electric body side and these are laminated, the application of the mixture is only required twice. In addition, in the conventional sheet-like electrode, three steps of laminating a separator on a positive electrode current collector formed with a positive electrode mixture and further laminating a negative electrode current collector formed with a negative electrode mixture are required. In the present disclosure, only two steps of laminating the structure having the negative electrode composite material on the structure having the positive electrode composite material formed thereon are required. In addition, in the conventional structure, since the metal current collector is in the form of a foil, the electrolytic solution permeation path to the electrode after lamination is only in the surface direction, and it takes time to inject the electrolytic solution. Since the positive and negative electrode current collectors have openings that communicate with the separator, the electrolyte permeates the current collector not only in the surface direction but also in the thickness direction, so that the permeation of the electrolyte can be performed more smoothly. In addition, in the present disclosure, the current collector of the positive and negative electrodes has an opening, and the proportion of the current collector in the laminated electrode is reduced, so that the proportion of the positive and negative electrode active materials is relatively increased, and the energy Density can be improved. Thus, the structure of the present disclosure can simplify the manufacturing process as much as possible. In addition, in the structure 10, by arranging the positive/negative current collectors having a comb tooth structure on the front and back of the separator, the current path during an internal short circuit has a high resistance, and current concentration during an internal short circuit is suppressed. Greatly improves safety.

なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It goes without saying that the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms as long as they fall within the technical scope of the present disclosure.

例えば、上述した実施形態では、蓄電デバイスのキャリアをリチウムイオンとしたが、特にこれに限定されず、ナトリウムイオンやカリウムイオンなどのアルカリ金属イオン、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの2族元素イオンとしてもよい。また、正極活物質は、キャリアのイオンを含むものとすればよい。また、電解液を非水系電解液としたが、水溶液系電解液としてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the carrier of the electricity storage device is lithium ions, but it is not particularly limited to this, and alkali metal ions such as sodium ions and potassium ions, group 2 element ions such as calcium ions and magnesium ions can also be used. good. Moreover, the positive electrode active material may contain carrier ions. Moreover, although the electrolytic solution is a non-aqueous electrolytic solution, it may be an aqueous electrolytic solution.

上述した実施形態では、正極活物質を遷移金属複合酸化物としたが、特に限定されず、例えば、キャパシタに用いられる炭素材料としてもよい。炭素材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、活性炭類、コークス類、ガラス状炭素類、黒鉛類、難黒鉛化性炭素類、熱分解炭素類、炭素繊維類、カーボンナノチューブ類、ポリアセン類などが挙げられる。このうち、高比表面積を示す活性炭類が好ましい。炭素材料としての活性炭は、比表面積が1000m2/g以上であることが好ましく、1500m2/g以上であることがより好ましい。比表面積が1000m2/g以上では、放電容量をより高めること
ができる。この活性炭の比表面積は、作製の容易性から3000m2/g以下であること
が好ましく、2000m2/g以下であることがより好ましい。なお、正極では、イオン
伝導媒体に含まれるアニオン及びカチオンの少なくとも一方を吸着、脱離して蓄電するものと考えられるが、さらに、イオン伝導媒体に含まれるアニオン及びカチオンの少なくとも一方を挿入、脱離して蓄電するものとしてもよい。
In the above-described embodiments, the positive electrode active material is a transition metal composite oxide, but is not particularly limited, and may be, for example, a carbon material used in capacitors. Examples of carbon materials include, but are not limited to, activated carbons, cokes, vitreous carbons, graphites, non-graphitizable carbons, pyrolytic carbons, carbon fibers, carbon nanotubes, and polyacenes. Among these, activated carbons exhibiting a high specific surface area are preferred. Activated carbon as the carbon material preferably has a specific surface area of 1000 m 2 /g or more, more preferably 1500 m 2 /g or more. When the specific surface area is 1000 m 2 /g or more, the discharge capacity can be further increased. The specific surface area of this activated carbon is preferably 3000 m 2 /g or less, more preferably 2000 m 2 /g or less, for ease of production. The positive electrode is thought to store electricity by adsorbing and desorbing at least one of the anions and cations contained in the ion-conducting medium. It is also possible to store electricity by

上述した実施形態では、正極集電体14及び負極集電体17は、櫛歯形状を有しているものとしたが、開口部を有するものとすれば特にこれに限定されず、正極集電体14や負極集電体17は、シート状の集電体に複数の円形、楕円形、矩形、多角形などのうち1以上の開口部が形成されているものとしてもよい。この構造体においても、開口部からセパレータ13へ連通する空間があり、セパレータと正極集電体と負極集電体17とが一体構造であるため、製造工程をできるだけ簡略化することができる。 In the above-described embodiment, the positive electrode current collector 14 and the negative electrode current collector 17 are assumed to have a comb tooth shape, but are not particularly limited to this as long as they have openings. The body 14 and the negative electrode current collector 17 may be a sheet-like current collector having a plurality of circular, elliptical, rectangular, polygonal, or other openings formed therein. Also in this structure, there is a space that communicates with the separator 13 from the opening, and the separator, the positive electrode current collector, and the negative electrode current collector 17 are integrated, so that the manufacturing process can be simplified as much as possible.

以下には、上述した構造体、蓄電デバイス及び蓄電デバイスの製造方法を具体的に検討した例を実施例として説明する。 Examples in which the structure, the electricity storage device, and the method for manufacturing the electricity storage device described above are specifically examined will be described below as examples.

本開示の構造体及びそれを用いた蓄電デバイスを実施例とし、シート状の集電箔を用いた一般的な塗工電極を有する蓄電デバイスを比較例とする。実施例の構造体は、厚さが15μmであるポリエチレン製セパレータを用いた。正極集電体14は、櫛歯形状で、材質をAlとし、集電線の長さを70mm、幅tを335μm、厚さを7μmとした。負極集電体17は、櫛歯形状で、材質をCuとし、集電線の長さを70mm、幅tを200μm、厚さを7μmとした。また、蓄電デバイス20は、正極合材層21の厚さを120μmとし、負極活物質層の厚さを100μmとした。比較例は、厚さが15μmであるポリエチレン製セパレータを用いた。正極集電体は、シート形状で、材質をAlとし、厚さを10μmとした。負極集電体は、シート形状で、材質をCuとし、厚さを20μmとした。また、比較例の蓄電デバイスは、正極合材層の厚さを60μmとし、負極活物質層の厚さを50μmとした。 A structure of the present disclosure and an electricity storage device using the same are taken as examples, and an electricity storage device having a general coated electrode using a sheet-like current collector foil is taken as a comparative example. The structure of the example used a polyethylene separator having a thickness of 15 μm. The positive electrode current collector 14 had a comb tooth shape, was made of Al, had a length of 70 mm, a width t of 335 μm, and a thickness of 7 μm. The negative electrode current collector 17 had a comb tooth shape, was made of Cu, and had a length of 70 mm, a width t of 200 μm, and a thickness of 7 μm. In the electric storage device 20, the thickness of the positive electrode mixture layer 21 was set to 120 μm, and the thickness of the negative electrode active material layer was set to 100 μm. A polyethylene separator having a thickness of 15 μm was used in the comparative example. The positive electrode current collector had a sheet shape, was made of Al, and had a thickness of 10 μm. The negative electrode current collector had a sheet shape, was made of Cu, and had a thickness of 20 μm. In addition, in the electricity storage device of the comparative example, the thickness of the positive electrode mixture layer was set to 60 μm, and the thickness of the negative electrode active material layer was set to 50 μm.

図5は、実施例と比較例との構成部材数の説明図である。図5に示すように、従来のシート状電極で構成される比較例では、セパレータ、正極集電箔、負極集電箔の3種類が必要であるのに対して、実施例では、正負極の集電体が形成されたセパレータである構造体の1種のみであるため、取り扱いが容易である。また、部品点数の削減は、ストックスペース、在庫管理などの点からも、製造時の部材管理の簡素化を図ることができ、低コスト化を図ることもできる、 FIG. 5 is an explanatory diagram of the number of constituent members in an example and a comparative example. As shown in FIG. 5, in the comparative example composed of conventional sheet-like electrodes, three kinds of separators, positive electrode current collector foils, and negative electrode current collector foils are required. Since there is only one type of structure, which is a separator with a current collector formed thereon, it is easy to handle. In addition, the reduction in the number of parts can simplify the management of parts at the time of manufacturing in terms of stock space and inventory management, etc., and can also reduce costs.

図6は、実施例と比較例との塗工回数の説明図である。図6に示すように、従来構造の比較例では、正極集電体の表面に正極合材を塗布し、その後、正極集電体の裏面に再度正極合材を塗布し、負極も、負極集電体の表面に負極合材を塗布し、その後、負極集電体の裏面に再度負極合材を塗布して、正/負極電極を得る。したがって、比較例では、合材を4回塗布する必要がある。一方、実施例では、構造体の正極集電体側に正極合材を塗布し、別の構造体の負極集電体側に負極合材を塗布すればよいため、合材の塗布は2回で済む。このとき、正極合材及び負極合材は、比較例に比して2倍の厚さで形成するものとすればよい。このように、合材層形成の工程を低減することができるため、製造工程をできるだけ簡略化することができる。合材層の塗工は、乾燥なども含め、工程長、工程時間が長く、必要なエネルギー量が大きいため、塗工回数の半減は、極めて効果が高く、これに伴い低コスト化を図ることもできる、 FIG. 6 is an explanatory diagram of the number of times of coating in Examples and Comparative Examples. As shown in FIG. 6, in the comparative example of the conventional structure, the positive electrode mixture was applied to the surface of the positive electrode current collector, and then the positive electrode mixture was applied again to the back surface of the positive electrode current collector. The surface of the current collector is coated with the negative electrode mixture, and then the back surface of the negative electrode current collector is coated with the negative electrode mixture again to obtain positive/negative electrodes. Therefore, in the comparative example, it is necessary to apply the composite material four times. On the other hand, in the examples, the positive electrode mixture is applied to the positive electrode current collector side of the structure, and the negative electrode mixture is applied to the negative electrode current collector side of another structure. . At this time, the positive electrode mixture and the negative electrode mixture may be formed to have a thickness twice that of the comparative example. In this way, since the step of forming the composite material layer can be reduced, the manufacturing process can be simplified as much as possible. The coating of the composite layer, including drying, takes a long process and a long process time, and requires a large amount of energy. can also

図7は、実施例と比較例との積層回数の説明図である。図7に示すように、従来構造の比較例では、正極合材を形成した正極集電体の上にセパレータを積層し、更に負極合材を形成した負極集電体を積層する3工程必要である。一方、実施例では、正極合材が形成された構造体上に負極合材が形成された構造体を積層する2工程で済む。このように、実施例では、組み付け作業の工程を低減することができるため、製造工程をできるだけ簡略化することができる。また、積層工程での組み付け作業は、高い位置精度で行う必要があり、その工程数が増加すると、時間がかかり、且つ不具合品が生じる可能性が高まる。この組み付け作業の低減は、極めて効果が高く、これに伴い低コスト化を図ることもできる、 FIG. 7 is an explanatory diagram of the number of times of lamination in an example and a comparative example. As shown in FIG. 7, in the comparative example of the conventional structure, three steps of laminating a separator on a positive electrode current collector formed with a positive electrode mixture and further laminating a negative electrode current collector formed with a negative electrode mixture are required. be. On the other hand, in the embodiment, only two steps are required to stack the structure having the negative electrode composite material on the structure having the positive electrode composite material formed thereon. As described above, in the embodiment, the number of assembling processes can be reduced, so that the manufacturing process can be simplified as much as possible. In addition, the assembly work in the stacking process must be performed with high positional accuracy, and an increase in the number of such processes takes time and increases the possibility of producing defective products. This reduction in assembly work is extremely effective, and along with this, it is also possible to reduce costs.

図8は、実施例と比較例との電解液を含浸する説明図である。図8に示すように、従来構造の比較例では、金属集電体が箔状のため、積層後の電極への電解液浸透経路は面方向しかなく、電解液の注液に時間が掛かる。一方、実施例では、正負極集電体にセパレータへ連通する開口部があるため、電解液が集電体の面方向に加え、厚さ方向にも浸透し、電解液の浸透をより円滑に行うことができる。一般に、電極形状は、図8の左右方向に10cm~数十cmで、上下方向は1cm以下程度である。したがって、上下方向から電解液を浸透できない比較例では、注液に極めて長い時間を要する。一方、実施例では、注液時間の大幅な短縮を図ることができるため、注液時間の短縮は、極めて効果が高く、これに伴い、低コスト化を図ることもできる。また、実施例において、正負極の集電体は、開口部を有し、積層電極中に占める集電体の割合が減少するため、相対的に正極/負極活物質の割合が増大し、エネルギー密度を向上することもできる。 FIG. 8 is an explanatory diagram of impregnation with an electrolytic solution in an example and a comparative example. As shown in FIG. 8, in the comparative example of the conventional structure, since the metal current collector is in the form of a foil, there is only a path for the electrolyte to permeate into the electrode after lamination, and it takes time to inject the electrolyte. On the other hand, in the examples, since the positive and negative electrode current collectors have openings communicating with the separator, the electrolyte permeates the current collector not only in the surface direction but also in the thickness direction, and the electrolyte permeates more smoothly. It can be carried out. In general, the shape of the electrode is 10 cm to several tens of cm in the horizontal direction of FIG. 8 and about 1 cm or less in the vertical direction. Therefore, in the comparative example in which the electrolytic solution cannot permeate from above and below, it takes an extremely long time to inject the solution. On the other hand, in the embodiment, since the liquid injection time can be significantly shortened, the shortening of the liquid injection time is extremely effective, and along with this, cost reduction can also be achieved. In addition, in the examples, the current collectors of the positive and negative electrodes have openings, and the ratio of the current collectors in the laminated electrode is reduced, so the ratio of the positive electrode/negative electrode active materials is relatively increased, and the energy consumption is increased. Density can also be improved.

図9は、実施例の一部短絡時の説明図である。図9に示すように、集電線をストライプ状に配置しても通常の充放電は問題なく行われる一方、電極内で内部短絡が発生し、全ての電流が短絡箇所に集中する状況では、短絡箇所近傍の集電線に電流が集中しようとする。しかし、1本の集電線は、連続した集電箔よりも体積が極めて小さいため、同じ体積抵抗率の部材を用いても抵抗が大きくなる。このため、短絡箇所に集中して流れる電流値は小さくなり、長い時間をかけてゆっくり放電する、いわゆる徐放電となり、短絡箇所のジュール発熱が大幅に抑制されるので安全である。なお、1本の集電線の抵抗は大きくなるが、通常使用時に1本の集電線に流れる電流は集電体近傍の電極分のみの小電流であるので、問題なく流れることになる。言い換えれば、セル全体での電極内の集電抵抗は、1本の集電抵抗を多数の集電体の本数で除した値まで小さくなることになる。すなわち、比較的高抵抗の集電線を多数並列接続することで、セル全体の集電抵抗は低く設計し、円滑な充放電を可能とし、どこかで内部短絡が発生した場合は高抵抗の一本の集電線を通るため徐放電になり、高安全を担保することができる。 FIG. 9 is an explanatory diagram of the embodiment when a partial short circuit occurs. As shown in FIG. 9, even if the collecting lines are arranged in a striped pattern, normal charging and discharging can be performed without any problem. The current tends to concentrate on the collecting line near the point. However, since a single collector wire is much smaller in volume than a continuous current collector foil, even if a member with the same volume resistivity is used, the resistance is increased. As a result, the current value flowing concentratedly at the short-circuited portion becomes small, and discharge occurs slowly over a long period of time, that is, so-called gradual discharge. Although the resistance of one collecting wire increases, the current flowing through one collecting wire during normal use is a small current corresponding only to the electrodes in the vicinity of the current collector, so that there is no problem. In other words, the current collection resistance within the electrode in the entire cell is reduced to a value obtained by dividing one current collection resistance by the number of multiple current collectors. In other words, by connecting a large number of relatively high-resistance collection lines in parallel, the current collection resistance of the entire cell is designed to be low, enabling smooth charging and discharging, and if an internal short circuit occurs somewhere, the high resistance Since the current passes through the collector wire, it becomes a gradual discharge, and a high level of safety can be ensured.

上述したように、実施例の構造体及び蓄電デバイスでは、開口部を有する正極/負極集電体をセパレータの表裏に配置することで、製造工程をできるだけ簡略化することができる。また、実施例では、製造時間や部材の管理も低減することができる。更に、実施例では、エネルギー密度をより高めることもできるし、内部短絡時の電流経路が高抵抗となり、内部短絡時の電流集中が抑制されるため、安全性を大きく向上することができる。 As described above, in the structure and the electric storage device of the example, the manufacturing process can be simplified as much as possible by arranging the positive/negative current collectors having openings on the front and back of the separator. Moreover, in the embodiment, manufacturing time and management of materials can be reduced. Furthermore, in the embodiment, the energy density can be further increased, and the current path at the time of an internal short circuit has a high resistance, so that the current concentration at the time of an internal short circuit is suppressed, so that the safety can be greatly improved.

なお、本開示は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It goes without saying that the present disclosure is by no means limited to the above-described embodiments, and can be embodied in various forms as long as they fall within the technical scope of the present disclosure.

10,10B、 構造体、11 第1面、12 第2面、13 セパレータ、14 正極集電体、14a 集電線、15 接続部、16 開口部、17 負極集電体、17a 集電線、18 接続部、19 開口部、20,20B 蓄電デバイス、21 正極合材層、22 負極合材層、23,23B 単セル、25 正極、26 負極、M,N 本数、L 長さ、t 幅、s 幅。 Reference Signs List 10, 10B, structure, 11 first surface, 12 second surface, 13 separator, 14 positive electrode collector, 14a collector wire, 15 connecting portion, 16 opening, 17 negative electrode collector, 17a collector wire, 18 connection Part 19 Opening 20, 20B Power storage device 21 Positive electrode mixture layer 22 Negative electrode mixture layer 23, 23B Single cell 25 Positive electrode 26 Negative electrode M, N Number L Length t Width s Width .

Claims (7)

蓄電デバイスに用いられる構造体であって、
セパレータと、
前記セパレータの第1面に形成され前記セパレータに連通する開口部を有する正極集電体と、
前記セパレータの第2面に形成され前記セパレータに連通する開口部を有する負極集電体と、
を備えた構造体。
A structure used in an electricity storage device,
a separator;
a positive electrode current collector having an opening formed on the first surface of the separator and communicating with the separator;
a negative electrode current collector having an opening formed on the second surface of the separator and communicating with the separator;
A struct with
前記正極集電体及び/又は前記負極集電体は、前記開口部の開口率が面積比で20%以上である、請求項1に記載の構造体。 2. The structure according to claim 1, wherein the positive electrode current collector and/or the negative electrode current collector has an opening ratio of 20% or more in area ratio. 前記正極集電体及び/又は前記負極集電体は、櫛歯形状を有する、請求項1又は2に記載の構造体。 3. The structure according to claim 1, wherein said positive electrode current collector and/or said negative electrode current collector has a comb tooth shape. 前記正極集電体は、端部に前記開口部を有さない正極集電部を有し、
前記負極集電体は、端部に前記開口部を有さない負極集電部を有し、
前記正極集電部と前記負極集電部とは逆側に形成されている、請求項1~3のいずれか1項に記載の構造体。
The positive electrode current collector has a positive electrode current collector that does not have the opening at the end,
The negative electrode current collector has a negative electrode current collector that does not have the opening at the end,
4. The structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the positive electrode current collecting portion and the negative electrode current collecting portion are formed on opposite sides.
前記正極集電部側に形成された正極合材層、及び/又は前記負極集電部側に形成された負極合材層、のいずれか1以上を備えている、請求項1~4のいずれか1項に記載の構造体。 Any one or more of a positive electrode mixture layer formed on the positive electrode collector side and/or a negative electrode mixture layer formed on the negative electrode collector side, according to any one of claims 1 to 4. or the structure according to item 1. 請求項1~5のいずれか1項に記載の構造体と、
前記正極集電部側に形成された正極合材層と、
前記負極集電部側に形成された負極合材層と、
を備えた蓄電デバイス。
A structure according to any one of claims 1 to 5;
a positive electrode mixture layer formed on the side of the positive electrode current collector;
a negative electrode mixture layer formed on the negative electrode current collecting portion side;
A storage device with
蓄電デバイスの製造方法であって、
セパレータと、前記セパレータの第1面に形成され前記セパレータに連通する開口部を有する正極集電体と、前記セパレータの第2面に形成され前記セパレータに連通する開口部を有する負極集電体と、を備えた構造体の前記正極集電体側に正極合材層を形成し正極構造体を得る正極構造体作製工程と、
前記構造体の前記負極集電体側に負極合材層を形成し負極構造体を得る負極構造体作製工程と、
前記正極構造体と前記負極構造体とを積層する積層工程と、
を含む蓄電デバイスの製造方法。
A method for manufacturing an electricity storage device,
a separator, a positive current collector having an opening formed on a first surface of the separator and communicating with the separator, and a negative current collector having an opening formed on a second surface of the separator and communicating with the separator. A positive electrode structure manufacturing step of forming a positive electrode mixture layer on the positive electrode current collector side of the structure provided with a positive electrode structure to obtain a positive electrode structure;
a negative electrode structure producing step of forming a negative electrode mixture layer on the negative electrode current collector side of the structure to obtain a negative electrode structure;
A stacking step of stacking the positive electrode structure and the negative electrode structure;
A method of manufacturing an electricity storage device comprising:
JP2021175565A 2021-10-27 2021-10-27 Structure, power storge device and method for manufacturing power storage device Pending JP2023065025A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021175565A JP2023065025A (en) 2021-10-27 2021-10-27 Structure, power storge device and method for manufacturing power storage device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021175565A JP2023065025A (en) 2021-10-27 2021-10-27 Structure, power storge device and method for manufacturing power storage device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023065025A true JP2023065025A (en) 2023-05-12

Family

ID=86281932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021175565A Pending JP2023065025A (en) 2021-10-27 2021-10-27 Structure, power storge device and method for manufacturing power storage device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023065025A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015121342A1 (en) ELECTROLYTE AND NEGATIVE ELECTRODE STRUCTURE
US9231248B2 (en) Electrode, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack
JP6205889B2 (en) Lithium secondary battery
JP2018152229A (en) Secondary battery
JP6656370B2 (en) Lithium ion secondary battery and battery pack
KR20150033854A (en) Hybrid Stack & Folding Typed Electrode Assembly and Secondary Battery Comprising the Same
JP7009903B2 (en) Method for manufacturing laminated structure, lithium secondary battery and laminated structure
CN110959222A (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
US20200295397A1 (en) Lithium secondary battery
JP7007240B2 (en) Secondary battery
US20220384794A1 (en) Lithium ion secondary battery
JP6992362B2 (en) Lithium ion secondary battery
KR101451193B1 (en) Lithium Battery Having Higher Performance
JP2012216500A (en) Lithium secondary battery
JP7111119B2 (en) storage device
JP2017016905A (en) Charging/discharging method for lithium secondary battery
WO2019069356A1 (en) Electrode group, secondary battery, battery module, electricity storage device, vehicle and flying body
JP2005019312A (en) Electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2023065025A (en) Structure, power storge device and method for manufacturing power storage device
JP2011249152A (en) Lithium battery electrode active material composition and lithium battery
JP7136150B2 (en) Electrode for power storage device and power storage device
JP7207348B2 (en) storage device
JP7505380B2 (en) Electrode structure and power storage device
KR20150043704A (en) Hybrid Stack & Folding Typed Electrode Assembly and Secondary Battery Comprising the Same
JP7200971B2 (en) Power storage device and method for manufacturing power storage device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240321