JP4297711B2 - Electrochemical element - Google Patents

Electrochemical element Download PDF

Info

Publication number
JP4297711B2
JP4297711B2 JP2003091143A JP2003091143A JP4297711B2 JP 4297711 B2 JP4297711 B2 JP 4297711B2 JP 2003091143 A JP2003091143 A JP 2003091143A JP 2003091143 A JP2003091143 A JP 2003091143A JP 4297711 B2 JP4297711 B2 JP 4297711B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
current collector
collector sheet
electrode mixture
mixture layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003091143A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004253348A (en
Inventor
賢 西村
直人 荒井
透 大島
文夫 大尾
宗久 生駒
英男 海谷
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.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2003091143A priority Critical patent/JP4297711B2/en
Publication of JP2004253348A publication Critical patent/JP2004253348A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4297711B2 publication Critical patent/JP4297711B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気化学素子に関し、特に高エネルギー密度を有する二次電池の極板群における短絡の可能性の低減に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子・電気機器の小型化・軽量化に伴い、二次電池などの電気化学素子に対する小型化・軽量化への要望が強まってきている。二次電池の極板群には、積層型と捲回型がある。積層型の極板群は、正極と負極とをセパレータを介して交互に積層して得られる。捲回型の極板群は、長尺の正極と負極とをセパレータを介して捲回して得られる。これらの極板群から短絡を起こさずに電気を取り出すには、集電タブや集電リードが必要となる。しかし、集電タブまたは集電リードが、電極面における均一な電極反応を妨げたり、リードの切断面に通常よりも大きな金属バリが生じた場合に内部短絡を引き起こしたりすることが懸念される。集電タブまたは集電リードを極板間に介在させることで、極板群の構造が不均一になるという欠点もある。
【0003】
そこで、極板群の側面の1つから正極を突出させ、前記側面とは逆の側面から負極を突出させ、集電タブや集電リードを介さずに、各側面から直接電気を取り出すことが提案されている。例えば、積層型の極板群を有する電池では、突出させた同一極性の極板を、所定の金属部材を用いて一体接合する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、捲回型の極板群を有する電池では、突出させた同一極性の極板の芯材と板状の集電板とを接合する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−126707号公報
【特許文献2】
特開2000−294222号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の集電構造では、正極と負極の端面が交互に配列する極板群の側面において、短絡を確実に防止することが困難であるという問題がある。正極と負極のいずれよりも面積の大きなセパレータを極板間に介在させることにより、ある程度は短絡を防止することが可能であるが、セパレータが大きくなるため、体積効率が低くなり、高容量の極板群を得ることが困難になる。しかも、極板群の側面の1つから正極を突出させ、前記側面とは逆の側面から負極を突出させる場合、1つずつ極板群を作製しなければならず、極板群の製造工程が複雑になる。すなわち、複数の極板群を同時に作製することができないという問題もある。また、従来の極板群の側面には、必ず正極と負極の両方が少なからず露出することから、金属溶射による集電端子を設けることが不可能であるなど、端子構造が制限されるという問題もある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記状況を鑑みてなされたものである。本発明によれば、短絡の可能性が極めて小さく、信頼性が高く、高い電気容量を有する電気化学素子を提供することができる。本発明の電気化学素子は、構造が簡略であるため、同時に複数の電気化学素子を効率的に製造することができる。
【0007】
すなわち、本発明は、(a)少なくとも1つの第1電極、(b)少なくとも1つの第2電極、および(c)第1電極と第2電極との間に介在するセパレータからなる極板群を有する電気化学素子であって、前記第1電極(a)は、第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、前記第2電極(b)は、第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなり、前記各電極合剤層が、絶縁材料で覆われた端部を有し、前記絶縁材料が、樹脂塗膜および樹脂テープよりなる群から選ばれる少なくとも1種である電気化学素子に関する。
【0008】
前記極板群の第1側面において、前記第1集電体シートと第1端子とが接続されており、前記極板群の第2側面において、前記第2集電体シートと第2端子とが接続されている場合、前記第1電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部は、前記第2側面に配されており、前記第2電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部は、前記第1側面に配されている。
【0009】
前記第1集電体シートおよび第2集電体シートが、それぞれ導電部と絶縁部とを有、前記第1集電体シートの導電部および第2集電体シートの導電部は、それぞれ前記第1端子および第2端子と接続されており、前記第1電極合剤層および第2電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部は、それぞれ前記第1集電体シートの絶縁部および第2集電体シートの絶縁部に隣接している。
【0010】
前記極板群は、前記第1側面および第2側面以外に、前記第1集電体シートの絶縁部および/または第2集電体シートの絶縁部が配されている側面を有することができる。
前記第1端子と第2端子とは、互いに前記極板群の反対側に配置することが好ましい。
前記極板群は、前記第1側面および第2側面以外に、絶縁材料が配されている側面を有することができる。
【0011】
前記絶縁材料は、樹脂塗膜および樹脂テープよりなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
前記樹脂塗膜は、絶縁樹脂を含む溶液または分散液を、電極合剤層の端部に塗工し、乾燥することにより、形成することができる。
前記溶液または前記分散液に含ませる前記絶縁樹脂には、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリメタクリル酸メチルおよびこれらの少なくとも1つを含むコポリマー、ポリマーアロイもしくはポリマーブレンドよりなる群から選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。
【0012】
前記樹脂塗膜は、重合性化合物を含む溶液または分散液を、電極合剤層の端部に塗工し、前記重合性化合物を重合させることにより、形成することができる。前記重合性化合物は、熱、紫外線および電子線よりなる群から選択される少なくとも1種の手段で重合することが好ましい。
前記重合性化合物は、アクリレート基およびメタクリレート基よりなる群から選択される少なくとも1種の官能基を有することが好ましい。
【0013】
前記樹脂テープには、絶縁基材および前記絶縁基材に担持された絶縁性粘着剤からなるものを用いることができる。
前記絶縁基材は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、アラミド樹脂およびこれらの少なくとも1つを含むコポリマー、ポリマーアロイもしくはポリマーブレンドよりなる群から選択される少なくとも1種からなることが好ましい。
前記絶縁性粘着剤には、例えば、アクリル系樹脂、ブチルゴム系樹脂を用いることができる。
【0014】
本発明は、また、複数の第1電極と複数の第2電極とをセパレータを介して交互に積層した極板群を有する電気化学素子であって、前記複数の第1電極は、第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、前記複数の第2電極は、第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなり、前記各電極合剤層が、絶縁材料で覆われた端部を有する積層型の電気化学素子に関する。前記極板群の第1側面において、前記第1集電体シートと第1端子とが接続されており、前記極板群の第2側面において、前記第2集電体シートと第2端子とが接続されており、前記第1電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部が、前記第2側面に配されており、前記第2電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部が、前記第1側面に配されている。前記第1集電体シートおよび第2集電体シートが、それぞれ導電部と絶縁部とを有し、前記第1集電体シートの導電部および第2集電体シートの導電部が、それぞれ前記第1端子および第2端子と接続されており、前記第1電極合剤層および第2電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部が、それぞれ前記第1集電体シートの絶縁部および第2集電体シートの絶縁部に隣接している。
【0015】
本発明は、また、第1電極と第2電極とをセパレータを介して捲回した極板群を有する電気化学素子であって、前記第1電極は、第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、前記第2電極は、第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなり、前記各電極合剤層が、絶縁材料で覆われた端部を有する捲回型の電気化学素子に関する。前記極板群の第1側面において、前記第1集電体シートと第1端子とが接続されており、前記極板群の第2側面において、前記第2集電体シートと第2端子とが接続されており、前記第1電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部が、前記第2側面に配されており、前記第2電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部が、前記第1側面に配されている。前記第1集電体シートおよび第2集電体シートが、それぞれ導電部と絶縁部とを有し、前記第1集電体シートの導電部および第2集電体シートの導電部が、それぞれ前記第1端子および第2端子と接続されており、前記第1電極合剤層および第2電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部が、それぞれ前記第1集電体シートの絶縁部および第2集電体シートの絶縁部に隣接している。
【0016】
【発明の実施の形態】
実施の形態1
本実施の形態では、積層型の極板群を有する電気化学素子の一例について説明する。図1に、本実施の形態に係る電気化学素子の積層型極板群の縦断面図を示す。また、図2には、その極板群のa−a線断面図を示す。
極板群10は、交互に積層された複数の第1電極15aと複数の第2電極15bからなり、第1電極15aと第2電極15bとの間には、セパレータ16が介在している。
【0017】
第1電極15aは、第1集電体シート13aおよび2つの第1電極合剤層14aからなり、第1集電体シート13aは、樹脂シート11aおよびその両面に設けられた所定の形状パターンを有する導電層12aからなる。すなわち、第1集電体シート13aは、導電層の形状パターンに応じて導電部と絶縁部とを有する。
【0018】
図1において、極板群10の各側面では、各集電体シートの端部とセパレータの端部とがほぼ面一に配されており、図2においても、極板群10の各側面では、各集電体シートの端部とセパレータの端部とがほぼ面一に配されている。極板群10においては、その側面からセパレータや極板の端部が突出していないため、体積効率が高く、高容量を得ることが可能である。このような極板群は、均整のとれた簡略な構造を有するため、信頼性を確保しやすい。しかも、後述のように多くの極板群を同時に製造することができるため、製造コストを削減することが可能である。
【0019】
図1、2においては、第1集電体シートの端部11x、11x’および11x”を除く全面に導電層が設けられている。導電層の表面は導電部となることから、その上に第1電極合剤層が設けられている。導電層を有さないシートの端部11x、11x’および11x”は絶縁部となる。端部11xの反対側に位置するシートの端部12xには、集電のために用いる導電層の露出部が残されている。
【0020】
極板群10は、2種類の第2電極15b、15b’を含んでいる。2つの第1電極15aで挟持されている内部の第2電極15bは、極板群における配置が逆であること以外、第1電極15aと同様の構造を有する。すなわち、内部の第2電極15bは、第2集電体シート13bおよび2つの第2電極合剤層14bからなり、第2集電体シート13bは、樹脂シート11bおよびその両面に設けられた所定の形状パターンを有する導電層12bからなる。最外部の2つの第2電極15b’は、樹脂シート11bの両面ではなく、片面に導電層12bと第2電極合剤層14bが設けられていること以外、内部の第2電極と同様の構造を有する。
【0021】
第2集電体シートの端部11y、11y’および11y”を除く全面に導電層が設けられている。導電層の表面は導電部となることから、その上に第2電極合剤層が設けられている。導電層を有さないシートの端部11y、11y’および11y”は絶縁部となる。端部11yの反対側に位置する導電層の端部12yには、集電のために用いる導電層の露出部が残されている。
【0022】
樹脂シートの厚さは、例えば0.5〜500μmである。また、導電層の厚さは、例えば0.01〜100μmである。第1電極合剤層の厚さは、例えば1〜1000μmである。ただしこれらの厚さは特に限定されない。
平坦な表面を有する通常の樹脂シートを用いてもよく、穿孔体、ラス体、多孔質体、ネット、発泡体、織布、不織布などを用いてもよい。また、表面に凹凸を有する樹脂シートを用いることもできる。
【0023】
樹脂シートには、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのオレフィン系ポリマー、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、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリアリレートなどのエステル系ポリマー、ポリフェニレンサルファィドなどのチオエーテル系ポリマー、ポリスチレンなどの芳香族ビニル系ポリマー、ポリイミド、アラミド樹脂などの窒素含有ポリマー、ポリ4フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素ポリマーなどを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせたコポリマー、ポリマーアロイ、ポリマーブレンドなどを用いてもよい。
【0024】
導電層には、構成された電池において化学変化を起こさない電子伝導体を特に限定なく用いることができる。第1電極が正極である場合には、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、炭素などを用いることができ、特に、アルミニウム、アルミニウム合金などが好ましい。第1電極が負極である場合には、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銅合金、チタンなどを用いることができ、特に、銅、銅合金などが好ましい。
【0025】
導電層を形成する方法は特に限定されないが、例えば、導電性材料を樹脂シートの表面に蒸着すれば導電層を得ることができる。所定の形状パターンの蒸着膜を形成するには、樹脂シートに所定形状の開口部を有するマスクを被せてから蒸着を行う。
【0026】
第1集電体シートの導電層の露出部は、極板群10の第1側面(図1左側)に配されており、その反対側の絶縁部は、極板群10の第2側面(図1右側)に配されている。図1では、第1側面と第2側面とが互いに極板群の反対側に位置しているが、これらの配置は特に限定されない。一方、第2集電体シートの導電層の露出部は、極板群10の第2側面に配されており、その反対側の絶縁部は、極板群10の第1側面に配されている。
【0027】
このように、同様の構造を有する第1電極と第2電極とが、互いに逆向きに配置されていることから、第1集電体シートの導電層の露出部は、第2集電体シートの絶縁部と隣接する。第2集電体シートの導電層の露出部は、第1集電体シートの絶縁部と隣接する。このような配置であれば、複数の第1集電体シートまたは第2集電体シートの導電層の露出部を並列に接続して高容量の極板群を得ることが容易である。第1集電体シートの導電層の露出部に隣接する第2集電体シートの絶縁部および第2集電体シートの導電層の露出部に隣接する第1集電体シートの絶縁部は、幅0.001mm以上、好ましくは0.1mm以上とすることが好ましい。
【0028】
極板群10において、第3側面(図2左側)および第4側面(図2右側)には、それぞれ第1集電体シートの絶縁部および第2集電体シートの絶縁部が面一に配されている。このような構造によれば、極板間に集電体シートよりも大きなセパレータを介在させることなく、第1電極と第2電極との短絡を防止することが可能である。
【0029】
第1側面には、第2集電体シートの絶縁部が配され、第2側面には、第1集電体シートの絶縁部が配されているため、第1側面および第2側面において短絡を防止することは可能である。しかし、確実に短絡を防止し、信頼性の高い電気化学素子を得るためには、さらに、第1側面に配された第2電極合剤層の端部を第1絶縁材料部18aで覆い、第2側面に配された第1電極合剤層の端部を第2絶縁材料部18bで覆う必要がある。図1のように第1側面に配された第1電極合剤層の端部、および第2側面に配された第2電極合剤層の端部まで絶縁材料部で覆うことも可能であるが、必ずしもその必要はなく、覆わなくてもよい。絶縁材料部の厚さは特に限定されないが、0.001mm以上、さらには0.01mm以上であることが好ましい。
【0030】
図3のように、第3側面(図3左側)および第4側面(図3右側)に配された電極合剤層の端部を、それぞれ第3絶縁材料部18cおよび第4絶縁材料部18dで覆うことも可能である。このような構造によれば、さらに確実に短絡を防止することが可能である。
【0031】
絶縁材料部には、樹脂塗膜や樹脂テープを用いることができる。
樹脂塗膜は、絶縁樹脂を含む溶液または分散液を、電極合剤層の端部に塗工し、乾燥することにより、形成することができる。塗工方法は特に限定されないが、例えばスクリーン印刷法、ダイコート法等により、溶液または分散液を、電極合剤層周囲の集電体シート上に塗工することができる。溶液や分散液は、液状でもペースト状でもよく、これらの粘度は任意に制御すればよい。
【0032】
溶液または分散液に含ませる絶縁樹脂には、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド等のエーテル系樹脂;ポリアクリロニトリル、AS樹脂、ABS樹脂等のアクリロニトリル系樹脂;ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂;ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂;これらのポリマーを含むコポリマー、ポリマーアロイもしくはポリマーブレンド等を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、特に、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリメタクリル酸メチル、これらのポリマーを含むコポリマー、ポリマーアロイもしくはポリマーブレンド等を用いることが好ましい。
【0033】
樹脂塗膜は、重合性化合物を含む溶液または分散液を、電極合剤層の端部に塗工し、前記重合性化合物を重合させることにより、形成することもできる。塗工方法は特に限定されないが、例えばスクリーン印刷法により行うことができる。溶液や分散液は、液状でもペースト状でもよく、これらの粘度は任意に制御すればよい。重合性化合物は、熱、紫外線および電子線よりなる群から選択される少なくとも1種の手段で重合することが好ましい。
重合性化合物は、例えば分子中に1〜3個の重合性官能基を有する。重合性官能基は、アクリレート基およびメタクリレート基よりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。また、重合性官能基以外の部分は、特に限定されないが、例えばポリアルキレンオキシド鎖などであればよい。
【0034】
重合性化合物を熱で重合させる場合には、アゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル等の重合開始剤を用いる。重合性化合物を紫外線で重合させる場合には、ベンジルジメチルケタール、ベンゾインイソプロピルエーテル等の重合開始剤を用いる。重合性化合物を電子線で重合させる場合には、重合開始剤は特に必要としない。
【0035】
樹脂テープを、電極合剤層周囲の集電体シート上に貼り付けることにより、絶縁材料部を設けることもできる。樹脂テープには、絶縁基材およびそれに担持された絶縁性粘着剤からなるものを用いることができる。
【0036】
絶縁基材には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のオレフィン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロへキシレンジメチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリカーボネート等のエステル系樹脂;ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド等のエーテル系樹脂;ポリスルホン、ポリエーテルスルホン等のスルホン系樹脂;ポリアクリロニトリル、AS樹脂、ABS樹脂等のアクリロニトリル系樹脂;ポリフェニレンサルファイド等のチオエーテル系樹脂;ポリスチレン等の芳香族ビニル系樹脂;ポリイミド、アラミド樹脂等の窒素含有樹脂;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂;ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂;これらのポリマーを含むコポリマー、ポリマーアロイもしくはポリマーブレンド等を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、特に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、アラミド樹脂、これらのポリマーを含むコポリマー、ポリマーアロイもしくはポリマーブレンド等が好ましい。
【0037】
絶縁性粘着剤は、特に限定されないが、例えばアクリル系樹脂、ブチルゴム系樹脂などを用いることができる。
基材の厚さは、例えば1〜1000μmであり、絶縁性粘着剤の層の厚さは、例えば0.1〜100μmである。絶縁性粘着剤は、基材の片面のみに設けてもよく、両面に設けてもよい。
【0038】
図1のように複数の第1集電体シートまたは第2集電体シートの導電層の露出部を並列に接続して高容量の極板群を得る場合、どのような方法で露出部同士を接続してもよいが、例えば、第1側面と第2側面を、それぞれ導電性材料の被膜17a、17bで被覆する。導電性材料の被膜の厚さは、例えば0.01〜1mm程度で十分である。こうして得られた導電性材料の被膜17a、17bは、それぞれ第1端子および第2端子として集電に利用することができる。良好な集電状態を得るためには、導電層の露出部と導電性材料の被膜との接触面積が大きいほど好ましく、導電層の露出部が導電性材料の被膜の内部に0.001〜1mmの深さまで埋没していることが好ましい。
【0039】
図1〜3では、第1電極合剤層に比べて第2電極合剤層の方が大きな面積を有している。このような構造は、第1電極合剤層を正極とし、第2電極合剤層を負極とするリチウムイオン二次電池の極板群に適する。第1電極合剤層を負極とし、第2電極合剤層を正極とする場合には、第2電極合剤層に比べて第1電極合剤層の面積を大きくする。
【0040】
次に、複数の極板群10を同時に製造する方法の一例について、図4、5を参照しながら説明する。
(イ)第1電極の作製
所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート21aを準備する。次いで、樹脂シート21aの両面の同じ位置に、複数の所定の形状パターンの導電層26aを設ける。例えば、所定形状の導電層を、図4に示すように複数行、複数列に樹脂シート上に形成する。このような導電層は、樹脂シートにマトリックス状の開口部を有するマスクを被せ、開口部から露出する樹脂シート部分に金属を蒸着させることにより得ることができる。
【0041】
図4に示すように、樹脂シート21aには、電極2つ分の大きさの導電層26aを複数個形成する。すなわち2n個の電極を得ようとするときには、樹脂シートに片面あたりn個の導電層を形成する。次に、図5に示すように、各導電層26aの上に、第1電極合剤層22aを2つずつ形成する。2つの第1電極合剤層の間には、合剤を有さない導電層の露出部23aを残しておく。図5には、3行3列の電極合剤層が描かれているが、通常は、より大きな集電体シート上に、より多くの導電層と電極合剤層が形成される。
【0042】
第1電極合剤層は、第1電極合剤からなるペーストを、導電層の中央部を除く全面に塗工することにより形成される。塗工方法は特に限定されないが、スクリーン印刷、パターン塗工などを採用することが好ましい。ペーストが塗工されていない導電層の露出部は、極板群の構成後には、第1端子との接続部24aとなる。第1電極合剤は、第1電極の活物質、導電材、結着剤などを、分散媒と混合することにより調製される。ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜をローラで圧延して、合剤密度が高められる。
【0043】
第1電極がリチウムイオン二次電池の正極である場合、活物質としては、例えば、リチウム含有遷移金属酸化物を好ましく用いることができる。リチウム含有遷移金属酸化物としては、例えば、LixCoOz、LixNiOz、LixMnOz、LixCoyNi1-yz、LixCof1-fz、LixNi1-yyz(M=Ti、V、Mn、Fe)、LixCoaNibcz(M=Ti、Mn、Al、Mg、Fe、Zr)、LixMn24、LixMn2(1-y)2y4(M=Na、Mg、Sc、Y、Fe、Co、Ni、Ti、Zr、Cu、Zn、Al、Pb、Sb)などを挙げることができる。ただし、x値は電池の充放電により、0≦x≦1.2の範囲で変化する。また、0≦y≦1、0.9≦f≦0.98、1.9≦z≦2.3、a+b+c=1、0≦a≦1、0≦b≦1、0≦c<1である。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0044】
第1電極がリチウムイオン二次電池の負極である場合、活物質としては、例えば、リチウム、リチウム合金、金属間化合物、炭素材料、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な有機化合物や無機化合物、金属錯体、有機高分子化合物などを好ましく用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。炭素材料としては、コークス、熱分解炭素、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、黒鉛化メソフェーズ小球体、気相成長炭素、ガラス状炭素、炭素繊維(ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、セルロース系、気相成長系)、不定形炭素、有機化合物焼成体などが挙げられる。これらのうちでは、特に、天然黒鉛や人造黒鉛が好ましい。
【0045】
導電材には、例えば、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、黒鉛などが用いられる。また、結着剤には、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、アクリル系樹脂、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンターポリマーなどを用いることができる。
【0046】
少なくとも、極板群において第2集電体シートの導電層の露出部と隣接することになる第1電極合剤層の周縁部、すなわち極板群の第2側面に配されることになる第1電極合剤層の周縁部には、絶縁材料部を形成する。極板群の第3側面および第4側面に配されることになる第1電極合剤層の周縁部にも、絶縁材料を被覆してもよい。絶縁材料部は、既に述べた方法により形成してもよく、他の方法で形成してもよい。第1電極合剤層の周縁部に形成された絶縁材料部は、極板群において第1絶縁材料部となる。
【0047】
(ロ)第2電極の作製
両面に第2電極合剤層を有する第2電極は、第1電極と同様の方法で作製することができる。すなわち所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート21bの両面の同じ位置に、複数の所定の形状パターンの導電層を設け、各導電層の上に、第2電極合剤層22bを2つずつ形成する。2つの第2電極合剤層の間には、合剤を有さない導電層の露出部23bを残しておく。ペーストが塗工されていない導電層の露出部は、極板群において第2端子との接続部24bとなる。片面だけに第2電極合剤層を有する第2電極は、他方の面に導電層、第2電極合剤層および絶縁材料を設けないこと以外、上記と同様の方法で作製することができる。
【0048】
少なくとも、極板群において第1集電体シートの導電層の露出部と隣接することになる第2電極合剤層の周縁部、すなわち極板群の第1側面に配されることになる第2電極合剤層の周縁部には、絶縁材料部を形成する。極板群の第3側面および第4側面に配されることになる第2電極合剤層の周縁部にも、絶縁材料を被覆してもよい。絶縁材料部は、既に述べた方法により形成してもよく、他の方法で形成してもよい。第2電極合剤層の周縁部に形成された絶縁材料部は、極板群において第2絶縁材料部となる。
【0049】
(ハ)極板群の作製
作製された複数の第1電極からなる集合体と複数の第2電極からなる集合体とを、セパレータを介して積層する。このとき第1電極の第1電極合剤層22aと第2電極の第2電極合剤層22bとを互いに対面させてこれらを積層する。第1電極における導電層の露出部23aおよび絶縁材料部は、それぞれ第2電極における絶縁材料部および導電層の露出部23bと対面させる。両最外面には、片面だけに第2電極合剤層を有する一対の第2電極を配し、これらで内側の電極を挟持し、全体をプレスする。このようにして複数の極板スタックからなる集合体を得ることができる。
【0050】
セパレータには、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系ポリマーやガラス繊維などからなる織布や不織布を用いることができる。固体電解質やゲル電解質をセパレータとして用いることもできる。固体電解質には、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドなどをマトリックス材料として用いることができる。ゲル電解質としては、例えば、後述の非水電解液をポリマー材料からなるマトリックスに保持させたものを用いることができる。マトリックスを形成するポリマー材料には、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマーなどを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、特に、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー、ポリフッ化ビニリデンとポリエチレンオキサイドとの混合物を用いることが好ましい。
【0051】
複数の極板スタックからなる集合体は、極板スタック毎に分割する。第1電極および第2電極は、図5に示す矢印方向に沿って切断される。導電層の露出部は、切断によって端子との接続部24a、24bを形成し、その反対側の樹脂シートの露出部は、切断によって絶縁部25a、25bを形成する。こうして得られた極板スタックの4つの側面においては、各集電体シートの端部とセパレータの端部とがほぼ面一に配されているが、異なる極性の電極の導電部同士が各側面において対面することはない。また、第1絶縁材料部と第2絶縁材料部により、短絡の可能性はさらに低減することから、極めて信頼性の高い極板群を得ることができる。
【0052】
従来から一般的に用いられている金属箔を集電体シートとして用いて上記のような方法を適用すると、切断時に生じる金属バリが問題となる。金属バリは、セパレータを突き破り、内部短絡を引き起こす大きな原因となる。そこで、金属バリの発生を防ぐことが重要となるが、金属バリを生じることなく金属箔を切断することは著しく困難である。一方、樹脂シートからなる集電体シートを用いる場合、切断面のほとんどが樹脂で占められているため、金属バリを生じることがない。そのため電気化学素子の信頼性は大幅に向上する。
【0053】
第1集電体シートの導電層の露出部と第2集電体シートの絶縁部とが交互に配列する第1側面を、導電性材料の被膜で被覆すれば、第1端子が得られる。例えば、溶融もしくは半溶融状態の金属微粒子を第1側面に吹き付けることにより、第1側面を金属被膜で被覆することができる。こうして形成された金属被膜は、自動的に第1集電体シートの導電層の露出部と電気的に接続される。なお、第1側面に配された第2電極合剤層の端面には、第2絶縁材料部が形成されているため、金属被膜と第2電極との短絡は起こらない。第2集電体シートの導電層の露出部と第1集電体シートの絶縁部とが交互に配列する第2側面も、上記と同様に金属被膜で被覆することにより、第2端子を得ることができる。
【0054】
第1端子もしくは第2端子が正極端子となる場合には、金属微粒子としてアルミニウム粉末を用いることが好ましい。また、第1端子もしくは第2端子が負極端子となる場合には、金属微粒子として銅粉末を用いることが好ましい。
【0055】
図6に示されるような複数の第1電極からなる集合体と複数の第2電極からなる集合体を用いて、極板群の集合体を得ることもできる。このような第1電極からなる集合体を得る場合、所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート31aの両面の同じ位置に、複数列の帯状の導電層を形成する。このような導電層は、樹脂シートに帯状の開口部を有するマスクを被せ、開口部から露出する樹脂シート部分に金属を蒸着させることにより得ることができる。ここでも樹脂シート31aには、電極合剤層2列分の大きさの導電層を複数列形成する。すなわち2n列の電極合剤層を得ようとするときには、樹脂シートに片面あたりn列の導電層を形成する。
【0056】
各帯状導電層の上には、帯状の第1電極合剤層32aを2列ずつ形成する。2列の帯状の第1電極合剤層32aの間には、合剤を有さない導電層の露出部33aを残しておく。帯状の第1電極合剤層32aは、上記と同様の第1電極合剤からなるペーストを、導電層の中央部を除く全面に塗工することにより形成される。塗工方法は積層型極板群の場合と同様である。ペーストが塗工されていない導電層の露出部33aは第1端子との接続部34aとなる。極板群において、第2集電体シートの導電層の露出部と隣接することになる第1電極合剤層の周縁部には、第1絶縁材料部を形成する。
【0057】
第2電極からなる集合体を得る場合にも、所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート31bの両面の同じ位置に、複数列の帯状の導電層を設け、各導電層の上に、帯状の第2電極合剤層32bを2列ずつ形成する。2列の帯状の第2電極合剤層の間には、合剤を有さない導電層の露出部33bを残しておく。ペーストが塗工されていない導電層の露出部は第2端子との接続部34bとなる。極板群において、第1集電体シートの導電層の露出部と隣接することになる第2電極合剤層の周縁部には、第2絶縁材料部を形成する。
【0058】
このような極板群の集合体を、図6に示す矢印方向に沿って極板スタックごとに分割すると、導電層の露出部は、切断によって端子との接続部34a、34bを形成し、その反対側の樹脂シートの露出部は、切断によって絶縁部35a、35bを形成する。こうして得られた極板スタックの4つの側面においては、各集電体シートの端部とセパレータの端部とがほぼ面一に配されているが、第1側面と第2側面においては、異なる極性の電極の導電部同士が各側面において対面することはない。また、第1絶縁材料部と第2絶縁材料部により、短絡の可能性はさらに低減することから、極めて信頼性の高い極板群を得ることができる。
【0059】
得られた極板群は、必要に応じて所定形状のケースに所定の電解液とともに収容する。ケースには、例えば、ステンレス鋼板、アルミニウム板などを所定形状に加工したもの、両面に樹脂被膜を有するアルミニウム箔(アルミニウムラミネートシート)、樹脂ケースなどが用いられる。電気化学素子が、例えばリチウムイオン二次電池の場合、電解液には、非水溶媒にリチウム塩を溶解させたものが用いられる。電解液におけるリチウム塩濃度は、例えば0.5〜1.5mol/Lである。
【0060】
非水溶媒には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネートなどの非環状カーボネート、蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの脂肪族カルボン酸エステル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどのγ−ラクトン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタンなどの非環状エーテル、テトラヒドロフラン、2−メチル−テトラヒドロフランなどの環状エーテル、ジメチルスルホキシド、1,3−ジオキソラン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリオクチルなどのアルキルリン酸エステルやそれらのフッ化物などを用いることができる。これらは複数種を組み合わせて用いることが好ましい。特に、環状カーボネートと非環状カーボネートを含む混合物、環状カーボネートと非環状カーボネートと脂肪族カルボン酸エステルを含む混合物などが好ましい。
【0061】
リチウム塩には、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCl、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiN(CF3SO22、Li210Cl10、LiN(C25SO22、LiPF3(CF33、LiPF3(C253などを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよいが、少なくともLiPF6を用いることが好ましい。
例えば、縦1〜300mm、幅1〜300mm、厚さ0.01〜20mmの大きさの極板群であれば、上記のような製造法によって効率よく製造することができる。
【0062】
次に、図7に示すような捲回型極板群の製造法の一例について説明する。図7は、第1電極を中心に描かれた部分的な捲回型極板群の概念図であり、更に外周側の合剤層や極板等は省略されている。
(イ)第1電極の作製
捲回型極板群に用いる第1電極は、帯状の形状を有すること以外、積層型極板群に用いる第1電極と同様の構造を有する。第1電極の製造法は積層型の場合とほぼ同様である。例えば、図6に示したような第1電極からなる集合体を作製する。樹脂シート31aの露出部と隣接する第1電極合剤層の周縁部には、絶縁材料部36aを設ける。この部分は、極板群において第2集電体シートの第2端子との接続部34bと隣接する。
(ロ)第2電極の作製
図6に示したような第2電極からなる集合体を作製する。樹脂シート31bの露出部と隣接する第2電極合剤層の周縁部には、絶縁材料部36bを設ける。この部分は、極板群において第1集電体シートの第1端子との接続部34aと隣接する。
【0063】
(ハ)極板群の作製
第1電極からなる集合体と第2電極からなる集合体とを、セパレータ40を介して捲回する。このとき、帯状の第1電極合剤層32aと第2電極合剤層32bとを互いに対面させ、第1電極における導電層の露出部34aおよび絶縁部35aを、それぞれ第2電極における絶縁部35bおよび導電層の露出部34bと対面させる。その結果、交互に逆向きに配列した複数の捲回型極板群からなる長尺筒状の集合体が得られる。
【0064】
このような集合体を分割して得られた極板群の一方の側面(底面A)には、第1集電体シートの導電層の露出部と第2集電体シートの絶縁部とが、交互に、同心円状に配列している。他方の側面(底面B)には、第2集電体シートの導電層の露出部と第1集電体シートの絶縁部とが、交互に、同心円状に配列している。
【0065】
底面Aおよび底面Bを、上記と同様に、それぞれ金属被膜で被覆することにより、第1端子41および第2端子42を形成することができる。第1端子側では、第2電極合剤層の端面に絶縁材料部36bが設けられているため、第1端子と第2電極との短絡は確実に防止されるし、第2端子側では、第1電極合剤層の端面に絶縁材料部36aが設けられているため、第2端子と第1電極との短絡も確実に防止される。
【0066】
【実施例】
《実施例1》
本実施例では、以下の要領で積層型のリチウムイオン二次電池を作製した。
(イ)第1電極の作製
横198mm、縦282mm、厚さ7μmのポリエチレンテレフタレート(以下、PETという)のシートを準備した。次いで、マトリックス状の開口部を有するマスクを用いて、PETシートの両面の同じ位置に、3行6列に配列する複数の矩形(65mm×46mm)の銅の蒸着膜を形成した。銅の蒸着膜の厚さは、0.1μmとした。
【0067】
活物質の球状黒鉛(黒鉛化メソフェーズ小球体)100重量部と、結着剤のスチレンブタジエンゴム3重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第1電極合剤からなるペーストを調製した。
このペーストを各蒸着膜の中央部を除く全面に塗工した。その結果、各蒸着膜の上に、32mm×46mmの第1電極合剤層が2つずつ形成された。2つの第1電極合剤層の間には、幅1mmの溝状に、電極合剤層を有さない銅の蒸着膜の露出部を残した。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ70μmになるまでローラで圧延した。
【0068】
10重量部のポリフッ化ビニリデン(以下、PVDF)を、90重量部のN−メチル−2−ピロリドン(以下、NMP)に溶かして、PVDFのNMP溶液を調製した。
第1電極合剤層の周縁部のうち、蒸着膜の露出部に隣接する部分の反対側の部分に、上記NMP溶液をスクリーン印刷法で塗工し、80℃で乾燥させて、幅0.3mm、乾燥後の厚さ70μmのポリフッ化ビニリデンの塗膜を形成し、絶縁材料部とした。こうして両面に6行6列の第1電極合剤層を有する第1電極の集合体を得た。
【0069】
(ロ)第2電極の作製
両面に第2電極合剤層を有する第2電極を作製した。
横198mm、縦282mm、厚さ7μmのPETシートを準備した。次いで、マトリックス状の開口部を有するマスクを用いて、PETシートの両面の同じ位置に、3行6列に配列する複数の矩形(64mm×45mm)のアルミニウムの蒸着膜を形成した。Al蒸着膜の厚さは、0.1μmとした。
【0070】
活物質のコバルト酸リチウム(LiCoO2)100重量部と、導電材のアセチレンブラック3重量部と、結着剤のポリフッ化ビニリデン7重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第2電極合剤からなるペーストを調製した。このペーストを各蒸着膜の中央部を除く全面に塗工した。その結果、各蒸着膜の上に、31mm×45mmの第2電極合剤層が2つずつ形成された。2つの第2電極合剤層の間には、幅2mmの溝状に、合剤を有さないAlの蒸着膜の露出部を残した。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ70μmになるまでローラで圧延した。
【0071】
得られた第2電極合剤層の周縁部のうち、蒸着膜の露出部に隣接する部分の反対側の部分に、上記NMP溶液をスクリーン印刷法で塗工し、80℃で乾燥させて、幅0.3mm、乾燥後の厚さ70μmのポリフッ化ビニリデンの塗膜を形成し、絶縁材料部とした。こうして両面に6行6列の第2電極合剤層を有する第2電極の集合体を得た。
次に、片面だけに第2電極合剤層を有する第2電極を、他方の面に導電層、第2電極合剤層および絶縁材料を設けないこと以外、上記と同様の方法で作製した。
【0072】
(ハ)極板群の作製
両面に第1電極合剤層を有する第1電極からなる集合体2つで、両面に第2電極合剤層を有する第2電極からなる集合体1つを、セパレータを介して挟持した。このとき第1電極合剤層と第2電極合剤層とを互いに対面させた。また、第1電極における蒸着膜の露出部およびポリフッ化ビニリデンの塗膜からなる絶縁材料部を、それぞれ第2電極におけるポリフッ化ビニリデンの塗膜からなる絶縁材料部および蒸着膜の露出部と対面させた。両最外面に、片面だけに第2電極合剤層を有する一対の第2電極を配し、これらで内側の電極を挟持し、全体をプレスした。その結果、複数の極板スタックからなる集合体が得られた。
【0073】
切断位置を、第1電極における蒸着膜の露出部の中心、第2電極における蒸着膜の露出部の中心に合わせて、複数の極板スタックからなる集合体を極板スタック毎に分割した。その結果、一連の塗工・積層工程により、一度に36個もの極板スタックを得ることができた。こうして得られた極板スタックの4つの側面においては、各集電体シートの端部とセパレータの端部とが面一に配されていた。
【0074】
1つの側面(第1側面)には、第1集電体シートの蒸着膜の露出部と第2集電体シートのPETの露出部が交互に配列していた。その反対側の第2側面には、第2集電体シートの蒸着膜の露出部と第1集電体シートのPETの露出部が交互に配列していた。残りの2つの側面には、各集電体シートのPETの露出部が配列していた。
【0075】
第1集電体シートの銅の蒸着膜の露出部と第2集電体シートのPETの露出部とが交互に配列する第1側面に、半溶融状態の銅微粒子を吹き付けた。その結果、第1側面に、厚さ0.5mmの銅膜が形成された。銅の蒸着膜の露出部は、銅膜の内部に深さ0.2mmまで埋没していた。第1側面に配されている第2電極合剤層の端面は、ポリフッ化ビニリデンの塗膜で覆われているため、吹き付けにより形成された銅膜と第2電極とが接触することはなかった。この銅膜はそのまま負極端子として用いた。
【0076】
第2集電体シートのAlの蒸着膜の露出部と第1集電体シートのPETの露出部とが交互に配列する第2側面に、半溶融状態のアルミニウム微粒子を吹き付けた。その結果、第2側面に、厚さ0.5mmのアルミニウム膜が形成された。Alの蒸着膜の露出部は、アルミニウム膜の内部に深さ0.2mmまで埋没していた。第2側面に配されている第1電極合剤層の端面は、ポリフッ化ビニリデンの塗膜で覆われているため、吹き付けにより形成されたアルミニウム膜と第1電極とが接触することはなかった。このアルミニウム膜はそのまま正極端子として用いた。
【0077】
[充放電試験]
得られた極板群の銅膜(負極端子)とアルミニウム膜(正極端子)に、それぞれリード線を接続し、外部の充放電装置を用いて、充放電試験を行った。ここで用いた電解液は、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを体積比30:70で混合した混合溶媒に、LiPF6を1モル/Lの濃度で溶解して調製した。
充放電は、20℃雰囲気中で行った。充電および放電は、それぞれ電極面積に対して2.5mA/cm2の電流モードで行った。充電終止電圧は4.2Vとした。放電終止電圧は3.0Vとした。上記条件によって得られた電気容量は900mAhであった。
【0078】
[短絡発生率]
同様の電池を100個作製し、それらの電池の集電端子付近を金属丸棒で圧壊させ、その後、電池電圧を測定して、内部短絡発生の可能性のある電池の個数を調べた。内部短絡発生の可能性のある電池は0個であった。
【0079】
《比較例1》
従来から用いられている銅箔からなる芯材を用いて、実施例1と同じ組成・厚さの第1電極合剤層を有する第1電極を作製し、アルミニウム箔からなる芯材を用いて、実施例1と同じ組成・厚さの第2電極合剤層からなる第2電極を作製した。これらを積層して実施例1と同じ容量900mAhの電池を作製した。極板群の第1側面からは第1電極の端部を突出させ、第1側面の反対側に位置する第2側面からは第2電極の端部を突出させた。電極合剤層の端部を覆う絶縁材料部は、第1電極にも第2電極にも設けなかった。同一極性の極板同士をリードで接続し、電池を完成した。得られた電池の容量は実施例1と同じであったが、電池の容積は実施例1の電池の約1.2倍となった。同様の電池を100個作製し、短絡発生率を調べたところ、2個の電池で短絡の発生が確認された。
【0080】
《実施例2》
本実施例では、以下の要領で捲回型のリチウムイオン二次電池を作製した。
(イ)第1電極の作製
横198mm、縦506mm、厚さ7μmのポリエチレンテレフタレート(以下、PETという)のシートを準備した。次いで、マトリックス状の開口部を有するマスクを用いて、PETシートの両面の同じ位置に、3列に配列する複数の帯状(65mm×506mm)の銅の蒸着膜を形成した。銅の蒸着膜の厚さは、0.1μmとした。
【0081】
活物質の球状黒鉛(黒鉛化メソフェーズ小球体)100重量部と、結着剤のスチレンブタジエンゴム3重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第1電極合剤からなるペーストを調製した。このペーストを各蒸着膜の中央部を除く全面に塗工し、各蒸着膜の上に、32mm×506mmの帯状の第1電極合剤層を2列ずつ形成した。2列の帯状の第1電極合剤層の間には、幅1mmの溝状に、第1電極合剤を有さない銅の蒸着膜の露出部を残した。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ70μmになるまでローラで圧延した。
【0082】
第1電極合剤層の周縁部のうち、蒸着膜の露出部に隣接する部分の反対側の部分に、実施例1と同様の方法で、幅0.3mm、乾燥後の厚さ70μmのポリフッ化ビニリデンの塗膜を形成して、絶縁材料部とした。こうして、両面に6列の帯状の第1電極合剤層を有する第1電極の集合体を得た。
【0083】
(ロ)第2電極の作製
両面に帯状の第2電極合剤層を有する第2電極を作製した。
横198mm、縦506mm、厚さ7μmのPETシートを準備した。次いで、マトリックス状の開口部を有するマスクを用いて、PETシートの両面の同じ位置に、3列に配列する複数の帯状(64mm×506mm)のアルミニウムの蒸着膜を形成した。Al蒸着膜の厚さは、0.1μmとした。
【0084】
活物質のコバルト酸リチウム(LiCoO2)100重量部と、導電材のアセチレンブラック3重量部と、結着剤のポリフッ化ビニリデン7重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第2電極合剤からなるペーストを調製した。このペーストを各蒸着膜の中央部を除く全面に塗工し、各蒸着膜の上に、31mm×506mmの帯状の第2電極合剤層を2列ずつ形成した。2列の第2電極合剤層の間には、幅2mmの溝状に、第2電極合剤を有さないAlの蒸着膜の露出部を残した。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ70μmになるまでローラで圧延した。
【0085】
第2電極合剤層の周縁部のうち、蒸着膜の露出部に隣接する部分の反対側の部分に、実施例1と同様の方法で、幅0.3mm、乾燥後の厚さ70μmのポリフッ化ビニリデンの塗膜を形成して、絶縁材料部とした。こうして、両面に6列の第2電極合剤層を有する第2電極の集合体を得た。
【0086】
(ハ)極板群の作製
第1電極の集合体と、第2電極の集合体とを、セパレータを介して重ねてから捲回した。このとき、第1電極合剤層と第2電極合剤層とを互いに対面させ、第1電極における蒸着膜の露出部およびポリフッ化ビニリデンの塗膜からなる絶縁材料部を、それぞれ第2電極におけるポリフッ化ビニリデンの塗膜からなる絶縁材料部および蒸着膜の露出部と対面させた。その結果、交互に逆向きに配列した複数の捲回型極板群からなる長尺筒状の集合体が得られた。
【0087】
こうして得られた集合体は、第1電極における蒸着膜の露出部の中心、第2電極における蒸着膜の露出部の中心で切断して、極板群毎に分割した。その結果、一連の塗工・捲回工程により、一度に6個もの極板群を得ることができた。
【0088】
第1集電体シートの銅の蒸着膜の露出部と第2集電体シートのPET樹脂部とが交互に配列する側面(第1底面)には、半溶融状態の銅微粒子を吹き付けた。ただし、極板群の内部に電解液を注入するための注入孔を設けるために、該当箇所にマスクを被せた。その結果、第1底面に、厚さ0.5mmの銅膜が形成された。このとき、銅の蒸着膜の露出部が、銅膜の内部に深さ0.2mmまで埋没していた。第1底面に配されている第2電極合剤層の端面は、ポリフッ化ビニリデンの塗膜で覆われているため、吹き付けにより形成された銅膜と第2電極とが接触することはなかった。この銅膜は、そのまま負極端子として用いた。
【0089】
第2集電体シートのAlの蒸着膜の露出部と第1集電体シートのPET樹脂部とが交互に配列する側面(第2底面)には、半溶融状態のアルミニウム微粒子を吹き付けた。ただし、極板群の内部に電解液を注入するための注入孔を設けるために、該当箇所にマスクを被せた。その結果、第2底面に、厚さ0.5mmのアルミニウム膜が形成された。このとき、Alの蒸着膜の露出部が、アルミニウム膜の内部に深さ0.2mmまで埋没していた。第2底面に配されている第1電極合剤層の端面は、ポリフッ化ビニリデンの塗膜で覆われているため、吹き付けにより形成されたアルミニウム膜と第1電極とが接触することはなかった。このアルミニウム膜は、そのまま正極端子として用いた。
【0090】
こうして得られた極板群をステンレス鋼製の円筒型電池ケースに収容し、極板群底面の銅膜をケースの内底面に接続した。極板群上面のアルミニウム膜は、アルミニウムリードを介して、周囲に絶縁ガスケットを配した封口板の裏側に接続した。次いで、電解液をケース内に注ぎ、電解液を極板群の内部に含浸させた。その後、封口板でケースの開口部を封口し、円筒型電池を完成した。ここで用いた電解液は、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを体積比30:70で混合した混合溶媒に、LiPF6を1モル/Lの濃度で溶解して調製した。
【0091】
《比較例2》
従来と同様の方法で、捲回型のリチウムイオン二次電池を作製した。
すなわち、32×506mmの帯状の銅箔およびその両面に担持された実施例2と同じ組成・厚さの第1電極合剤層からなる第1電極を作製し、31×506mmの帯状のアルミニウム箔およびその両面に担持された実施例2と同じ組成・厚さの第2極合剤層からなる第2電極を作製した。それぞれの極板には、集電タブを接続するための電極合剤層の未塗工部を設け、そこに集電タブを接続した。これらの第1電極と第2電極とを、セパレータを介して捲回し、極板群を作製した。
【0092】
こうして得られた極板群を、実施例2で用いたものより直径が1.2倍大きなステンレス鋼製の円筒型電池ケースに収容し、第2電極リードをケースの内底面に溶接した。また、第1電極リードは、周囲に絶縁ガスケットを配した封口板の裏側に接続した。次いで、電解液をケース内に注ぎ、実施例2と同様の電解液を極板群の内部に含浸させた。その後、封口板でケースの開口部を封口し、円筒型電池を完成した。なお、比較例2で実施例2よりも大きな電池ケースを要したのは、集電タブが極板群の内部に介在していることから極板群の直径が増加したためである。実施例2および比較例2の電池の容量は同じであるが、比較例2の電池は、実施例2の電池よりも1.2倍大きくなった。
【0093】
[充放電試験]
実施例2および比較例2の電池の充放電を、それぞれ20℃雰囲気中で行った。充電および放電は、それぞれ電極面積に対して2.5mA/cm2の電流モードで行った。充電終止電圧は4.2Vとした。放電終止電圧は3.0Vとした。上記条件によって得られた実施例2および比較例2の電池の電気容量は、いずれも900mAhであった。
【0094】
[短絡発生率]
実施例2および比較例2の電池をそれぞれ100個作製し、これらの電池の集電端子付近を圧壊させ、その後、電池電圧を測定して、内部短絡発生の可能性のある電池の個数を調べた。内部短絡発生の可能性のある電池は、実施例2では0個であったが、比較例2では2個であった。
【0095】
《実施例3》
100重量部のポリエチレンオキシドジアクリレートに、0.1重量部のベンジルジメチルケタールを溶かして、紫外線照射により重合を開始するアクリレート溶液を調製した。
PVDFのNMP溶液の代わりに、第1電極合剤層および第2電極合剤層の所定の周縁部に、スクリーン印刷法により、上記アクリレート溶液を、それぞれ幅0.3mmで塗工した。その後、最大出力波長365nmの高圧水銀灯を用いて、塗膜に1分間の紫外線照射を行い、塗膜を硬化させた。硬化後の塗膜の厚さは70μmとした。こうして絶縁材料部を設けたこと以外、実施例1と同様に、極板群を作製した。
【0096】
《実施例4》
ポリフッ化ビニリデンの塗膜の代わりに、第1電極合剤層および第2電極合剤層の所定の周縁部に、それぞれ幅0.3mm、厚さ70μmの樹脂テープを貼り付けたこと以外、実施例1と同様に、極板群を作製した。ここでは、厚さ60μmのポリプロピレン製の基材と、その両面にそれぞれ担持された厚さ5μmの粘着剤層からなる樹脂テープを用いた。粘着剤にはアクリル系樹脂を用いた。
【0097】
[充放電試験]
実施例3、4の電池の充放電を、実施例1と同様に、それぞれ20℃雰囲気中で行った。すなわち、充電および放電は、それぞれ電極面積に対して2.5mA/cm2の電流モードで行った。充電終止電圧は4.2Vとした。放電終止電圧は3.0Vとした。上記条件によって得られた実施例3、4の電池の電気容量は、いずれも900mAhであった。
【0098】
[短絡発生率]
実施例3、4の電池をそれぞれ100個作製し、これらの電池の集電端子付近を圧壊させ、その後、電池電圧を測定して、内部短絡発生の可能性のある電池の個数を調べた。内部短絡発生の可能性のある電池は、いずれの実施例においても0個であった。
【0099】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、短絡の可能性が極めて小さく、信頼性が高く、高い電気容量を有する電気化学素子を提供することができる。そして、本発明によれば、同時に複数の電気化学素子を効率的に製造することができる。このような電気化学素子を含む非水電解液二次電池を用いることにより、信頼性の高い携帯電話、携帯情報端末機器、カムコーダ、パーソナルコンピュータ、PDA、携帯音響機器、電気自動車、ロードレベリング用電源などの機器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る積層型極板群の縦断面図である。
【図2】第3側面と第4側面に絶縁材料部を有さない場合の図1の積層型極板群のa−a線断面図である。
【図3】第3側面と第4側面に絶縁材料部を有する場合の図1の積層型極板群のa−a線断面図である。
【図4】第1電極または第2電極の集合体を得るための集電体シートの上面図である。
【図5】第1電極からなる集合体と第2電極からなる集合体の切断箇所を示す概念図である。
【図6】別の第1電極からなる集合体と別の第2電極からなる集合体の切断箇所を示す概念図である。
【図7】本発明に係る捲回型極板群の縦断面概念図である。
【符号の説明】
10 極板群
11a、b 樹脂シート
11x、y 樹脂シートの端部
12a、b 導電層
12x、y 導電層の端部
13a 第1集電体シート
13b 第2集電体シート
14a 第1電極合剤層
14b 第2電極合剤層
15a 第1電極
15b、b’ 第2電極
16 セパレータ
17a 導電性材料の被膜
17b 導電性材料の被膜
18a 第1絶縁材料部
18b 第2絶縁材料部
18c 第3絶縁材料部
18d 第4絶縁材料部
21a、b 樹脂シート
22a 第1電極合剤層
22b 第2電極合剤層
23a、b 導電層の露出部
24a 第1端子との接続部
24b 第2端子との接続部
25a、b 絶縁部
31a、b 樹脂シート
32a 帯状の第1電極合剤層
32b 帯状の第2電極合剤層
33a、b 導電層の露出部
34a 第1端子との接続部
34b 第2端子との接続部
35a、b 絶縁部
36a、b 絶縁材料部
40 セパレータ
41 第1端子
42 第2端子
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrochemical device, and more particularly to reducing the possibility of a short circuit in an electrode plate group of a secondary battery having a high energy density.
[0002]
[Prior art]
As electronic and electrical devices become smaller and lighter, there is an increasing demand for smaller and lighter electrochemical devices such as secondary batteries. The electrode plate group of the secondary battery includes a stacked type and a wound type. The laminated electrode plate group is obtained by alternately laminating positive electrodes and negative electrodes via separators. The wound electrode plate group is obtained by winding a long positive electrode and a negative electrode through a separator. In order to take out electricity from these electrode plate groups without causing a short circuit, a current collecting tab and a current collecting lead are required. However, there is a concern that the current collecting tab or the current collecting lead may prevent a uniform electrode reaction on the electrode surface or cause an internal short circuit when a metal burr larger than usual occurs on the cut surface of the lead. There is also a drawback that the structure of the electrode plate group becomes non-uniform by interposing the current collecting tab or the current collecting lead between the electrode plates.
[0003]
Therefore, the positive electrode protrudes from one of the side surfaces of the electrode plate group, the negative electrode protrudes from the side surface opposite to the side surface, and electricity can be directly taken out from each side surface without using the current collecting tab or the current collecting lead. Proposed. For example, in a battery having a stacked electrode plate group, a technique has been proposed in which a protruded electrode plate of the same polarity is integrally joined using a predetermined metal member (see, for example, Patent Document 1). In addition, in a battery having a wound-type electrode plate group, a technique has been proposed in which a protruding core member of the same polarity and a plate-like current collector plate are joined (for example, see Patent Document 2). .
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-126707 A
[Patent Document 2]
JP 2000-294222 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional current collecting structure has a problem that it is difficult to reliably prevent a short circuit on the side surface of the electrode plate group in which the end surfaces of the positive electrode and the negative electrode are alternately arranged. It is possible to prevent short circuit to some extent by interposing a separator having a larger area than either of the positive electrode and the negative electrode between the electrode plates. However, since the separator becomes large, the volume efficiency becomes low and the high capacity electrode It becomes difficult to obtain a group of plates. In addition, when the positive electrode protrudes from one of the side surfaces of the electrode plate group and the negative electrode protrudes from the side surface opposite to the side surface, the electrode plate group must be manufactured one by one, and the electrode plate group manufacturing process Becomes complicated. That is, there is also a problem that a plurality of electrode plate groups cannot be manufactured simultaneously. In addition, since both the positive electrode and the negative electrode are always exposed on the side surface of the conventional electrode plate group, it is impossible to provide a current collecting terminal by metal spraying, and thus the terminal structure is limited. There is also.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above situation. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the possibility of a short circuit is very small, the reliability is high, and the electrochemical element which has a high electrical capacitance can be provided. Since the electrochemical device of the present invention has a simple structure, a plurality of electrochemical devices can be efficiently produced at the same time.
[0007]
That is, the present invention provides an electrode group comprising (a) at least one first electrode, (b) at least one second electrode, and (c) a separator interposed between the first electrode and the second electrode. The first electrode (a) includes a first current collector sheet and at least one first electrode mixture layer carried thereon, and the second electrode (b) includes: It comprises a second current collector sheet and at least one second electrode mixture layer carried thereon, each electrode mixture layer having an end covered with an insulating material, and the insulating material is a resin The present invention relates to an electrochemical element which is at least one selected from the group consisting of a coating film and a resin tape.
[0008]
  In the first side surface of the electrode plate group, the first current collector sheet and the first terminal are connected. In the second side surface of the electrode plate group, the second current collector sheet and the second terminal are connected. Are connected, the end portion of the first electrode mixture layer covered with the insulating material is disposed on the second side surface, and is covered with the insulating material of the second electrode mixture layer. The end portion is disposed on the first side surface.The
[0009]
  The first current collector sheet and the second current collector sheet each have a conductive portion and an insulating portion.ShiThe conductive portion of the first current collector sheet and the conductive portion of the second current collector sheet are connected to the first terminal and the second terminal, respectively, and the first electrode mixture layer and the second electrode mixture are connected to each other. The end portions of the agent layer covered with the insulating material are adjacent to the insulating portion of the first current collector sheet and the insulating portion of the second current collector sheet, respectively.The
[0010]
In addition to the first side surface and the second side surface, the electrode plate group may have a side surface on which an insulating part of the first current collector sheet and / or an insulating part of the second current collector sheet are arranged. .
The first terminal and the second terminal are preferably disposed on opposite sides of the electrode plate group.
The electrode plate group may have a side surface on which an insulating material is disposed in addition to the first side surface and the second side surface.
[0011]
The insulating material is preferably at least one selected from the group consisting of a resin coating film and a resin tape.
The resin coating film can be formed by applying a solution or dispersion containing an insulating resin to the end of the electrode mixture layer and drying.
The insulating resin contained in the solution or the dispersion includes polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polymethyl methacrylate, and a copolymer comprising at least one of these, a polymer alloy, or a polymer blend. It is preferable to use at least one selected from
[0012]
The resin coating film can be formed by applying a solution or dispersion containing a polymerizable compound to the end of the electrode mixture layer and polymerizing the polymerizable compound. The polymerizable compound is preferably polymerized by at least one means selected from the group consisting of heat, ultraviolet rays and electron beams.
The polymerizable compound preferably has at least one functional group selected from the group consisting of an acrylate group and a methacrylate group.
[0013]
The resin tape can be made of an insulating base material and an insulating adhesive carried on the insulating base material.
The insulating substrate is at least one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyphenylene sulfide, polyimide, aramid resin and a copolymer containing at least one of these, a polymer alloy, or a polymer blend. It is preferable to become.
As the insulating adhesive, for example, an acrylic resin or a butyl rubber resin can be used.
[0014]
  The present invention is also an electrochemical element having an electrode plate group in which a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes are alternately stacked via separators, wherein the plurality of first electrodes includes a first assembly. An electric sheet and an at least one first electrode mixture layer carried on the electric sheet, wherein the plurality of second electrodes comprise a second current collector sheet and at least one second electrode mixture layer carried thereon. And each of the electrode mixture layers relates to a laminated electrochemical element having an end portion covered with an insulating material.In the first side surface of the electrode plate group, the first current collector sheet and the first terminal are connected. In the second side surface of the electrode plate group, the second current collector sheet and the second terminal are connected. Are connected, and an end portion of the first electrode mixture layer covered with the insulating material is disposed on the second side surface and covered with the insulating material of the second electrode mixture layer An end portion is disposed on the first side surface. The first current collector sheet and the second current collector sheet each have a conductive part and an insulating part, and the conductive part of the first current collector sheet and the conductive part of the second current collector sheet are respectively The end portions connected to the first terminal and the second terminal and covered with the insulating material of the first electrode mixture layer and the second electrode mixture layer are respectively insulated from the first current collector sheet. And the insulating portion of the second current collector sheet.
[0015]
  The present invention is also an electrochemical element having an electrode plate group in which a first electrode and a second electrode are wound through a separator, wherein the first electrode is supported by the first current collector sheet and the first current collector sheet. The second electrode is composed of a second current collector sheet and at least one second electrode mixture layer carried thereon, and each of the electrode mixture layers Relates to a wound electrochemical device having an end covered with an insulating material.In the first side surface of the electrode plate group, the first current collector sheet and the first terminal are connected. In the second side surface of the electrode plate group, the second current collector sheet and the second terminal are connected. Are connected, and an end portion of the first electrode mixture layer covered with the insulating material is disposed on the second side surface and covered with the insulating material of the second electrode mixture layer An end portion is disposed on the first side surface. The first current collector sheet and the second current collector sheet each have a conductive part and an insulating part, and the conductive part of the first current collector sheet and the conductive part of the second current collector sheet are respectively The end portions connected to the first terminal and the second terminal and covered with the insulating material of the first electrode mixture layer and the second electrode mixture layer are respectively insulated from the first current collector sheet. And the insulating portion of the second current collector sheet.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1
In the present embodiment, an example of an electrochemical element having a stacked electrode group will be described. In FIG. 1, the longitudinal cross-sectional view of the laminated type electrode group of the electrochemical element which concerns on this Embodiment is shown. FIG. 2 is a cross-sectional view of the electrode plate group taken along the line aa.
The electrode plate group 10 includes a plurality of first electrodes 15a and a plurality of second electrodes 15b that are alternately stacked, and a separator 16 is interposed between the first electrode 15a and the second electrode 15b.
[0017]
The first electrode 15a includes a first current collector sheet 13a and two first electrode mixture layers 14a. The first current collector sheet 13a has a resin sheet 11a and a predetermined shape pattern provided on both surfaces thereof. It consists of a conductive layer 12a. That is, the first current collector sheet 13a has a conductive portion and an insulating portion according to the shape pattern of the conductive layer.
[0018]
In FIG. 1, on each side of the electrode plate group 10, the end of each current collector sheet and the end of the separator are arranged almost flush with each other. The end portions of the current collector sheets and the end portions of the separators are substantially flush with each other. In the electrode group 10, since the end portions of the separator and the electrode plate do not protrude from the side surfaces, the volume efficiency is high and a high capacity can be obtained. Such an electrode plate group has a simple and well-structured structure, so that it is easy to ensure reliability. Moreover, since many electrode plate groups can be manufactured at the same time as described later, the manufacturing cost can be reduced.
[0019]
1 and 2, a conductive layer is provided on the entire surface of the first current collector sheet except for the end portions 11x, 11x ′ and 11x ″. Since the surface of the conductive layer becomes a conductive portion, the conductive layer is formed on the conductive layer. The first electrode mixture layer is provided.The end portions 11x, 11x ′, and 11x ″ of the sheet that does not have the conductive layer are insulating portions. The exposed portion of the conductive layer used for current collection remains at the end portion 12x of the sheet located on the opposite side of the end portion 11x.
[0020]
The electrode plate group 10 includes two types of second electrodes 15b and 15b '. The internal second electrode 15b sandwiched between the two first electrodes 15a has the same structure as the first electrode 15a except that the arrangement in the electrode plate group is reversed. That is, the internal second electrode 15b includes a second current collector sheet 13b and two second electrode mixture layers 14b, and the second current collector sheet 13b is a resin sheet 11b and a predetermined provided on both surfaces thereof. The conductive layer 12b has the following shape pattern. The outermost two second electrodes 15b 'have the same structure as the inner second electrode, except that the conductive layer 12b and the second electrode mixture layer 14b are provided on one side, not on both sides of the resin sheet 11b. Have
[0021]
A conductive layer is provided on the entire surface excluding the end portions 11y, 11y ′ and 11y ″ of the second current collector sheet. Since the surface of the conductive layer becomes a conductive portion, the second electrode mixture layer is formed thereon. The end portions 11y, 11y ′ and 11y ″ of the sheet having no conductive layer are insulating portions. An exposed portion of the conductive layer used for current collection remains at the end 12y of the conductive layer located on the opposite side of the end 11y.
[0022]
The thickness of the resin sheet is, for example, 0.5 to 500 μm. Moreover, the thickness of a conductive layer is 0.01-100 micrometers, for example. The thickness of the first electrode mixture layer is, for example, 1 to 1000 μm. However, these thicknesses are not particularly limited.
A normal resin sheet having a flat surface may be used, and a perforated body, a lath body, a porous body, a net, a foam, a woven fabric, a non-woven fabric, or the like may be used. Moreover, the resin sheet which has an unevenness | corrugation on the surface can also be used.
[0023]
Examples of the resin sheet include olefin polymers such as polyethylene, polypropylene and polymethylpentene, ester polymers such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycyclohexylene dimethylene terephthalate and polyarylate, and thioethers such as polyphenylene sulfide. Polymers, aromatic vinyl polymers such as polystyrene, nitrogen-containing polymers such as polyimide and aramid resin, and fluoropolymers such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride can be used. These may be used singly or may be a copolymer, polymer alloy, polymer blend or the like combining two or more.
[0024]
As the conductive layer, an electronic conductor that does not cause a chemical change in the constructed battery can be used without any particular limitation. When the first electrode is a positive electrode, for example, stainless steel, aluminum, aluminum alloy, titanium, carbon and the like can be used, and aluminum, aluminum alloy and the like are particularly preferable. When the first electrode is a negative electrode, for example, stainless steel, nickel, copper, copper alloy, titanium, and the like can be used, and copper, copper alloy, and the like are particularly preferable.
[0025]
The method for forming the conductive layer is not particularly limited. For example, the conductive layer can be obtained by depositing a conductive material on the surface of the resin sheet. In order to form a vapor deposition film having a predetermined shape pattern, vapor deposition is performed after covering a resin sheet with a mask having openings having a predetermined shape.
[0026]
The exposed portion of the conductive layer of the first current collector sheet is disposed on the first side surface (left side in FIG. 1) of the electrode plate group 10, and the opposite insulating portion is the second side surface of the electrode plate group 10 ( The right side of FIG. In FIG. 1, the first side surface and the second side surface are located on opposite sides of the electrode plate group, but their arrangement is not particularly limited. On the other hand, the exposed portion of the conductive layer of the second current collector sheet is disposed on the second side surface of the electrode plate group 10, and the insulating portion on the opposite side is disposed on the first side surface of the electrode plate group 10. Yes.
[0027]
Thus, since the 1st electrode and 2nd electrode which have the same structure are arrange | positioned in the mutually reverse direction, the exposed part of the conductive layer of a 1st electrical power collector sheet | seat is a 2nd electrical power collector sheet | seat Adjacent to the insulation. The exposed portion of the conductive layer of the second current collector sheet is adjacent to the insulating portion of the first current collector sheet. With such an arrangement, it is easy to obtain a high-capacity electrode plate group by connecting the exposed portions of the conductive layers of the plurality of first current collector sheets or second current collector sheets in parallel. The insulating part of the second current collector sheet adjacent to the exposed part of the conductive layer of the first current collector sheet and the insulating part of the first current collector sheet adjacent to the exposed part of the conductive layer of the second current collector sheet are: The width is preferably 0.001 mm or more, more preferably 0.1 mm or more.
[0028]
In the electrode plate group 10, the insulating portion of the first current collector sheet and the insulating portion of the second current collector sheet are flush with the third side surface (left side in FIG. 2) and the fourth side surface (right side in FIG. 2), respectively. It is arranged. According to such a structure, it is possible to prevent a short circuit between the first electrode and the second electrode without interposing a separator larger than the current collector sheet between the electrode plates.
[0029]
Since the insulating part of the second current collector sheet is arranged on the first side surface and the insulating part of the first current collector sheet is arranged on the second side surface, the first side surface and the second side surface are short-circuited. It is possible to prevent this. However, in order to reliably prevent a short circuit and obtain a highly reliable electrochemical element, the end portion of the second electrode mixture layer disposed on the first side surface is further covered with the first insulating material portion 18a, It is necessary to cover the edge part of the 1st electrode mixture layer distribute | arranged to the 2nd side surface with the 2nd insulating material part 18b. As shown in FIG. 1, it is also possible to cover the end portion of the first electrode mixture layer disposed on the first side surface and the end portion of the second electrode mixture layer disposed on the second side surface with the insulating material portion. However, this is not always necessary and it does not have to be covered. The thickness of the insulating material portion is not particularly limited, but is preferably 0.001 mm or more, and more preferably 0.01 mm or more.
[0030]
As shown in FIG. 3, the end portions of the electrode mixture layers arranged on the third side surface (left side in FIG. 3) and the fourth side surface (right side in FIG. 3) are respectively connected to the third insulating material portion 18c and the fourth insulating material portion 18d. It is also possible to cover with. According to such a structure, it is possible to more reliably prevent a short circuit.
[0031]
A resin coating film or a resin tape can be used for the insulating material portion.
The resin coating film can be formed by applying a solution or dispersion containing an insulating resin to the end portion of the electrode mixture layer and drying. Although the coating method is not particularly limited, for example, the solution or dispersion can be coated on the current collector sheet around the electrode mixture layer by screen printing, die coating, or the like. The solution or dispersion may be liquid or pasty, and their viscosity may be arbitrarily controlled.
[0032]
Insulating resins to be included in the solution or dispersion include ether resins such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacetal, polyphenylene ether, polyether ether ketone, and polyetherimide; acrylonitrile resins such as polyacrylonitrile, AS resin, and ABS resin A fluororesin such as polyvinylidene fluoride; an acrylic resin such as polymethyl methacrylate; a copolymer, a polymer alloy or a polymer blend containing these polymers can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is particularly preferable to use polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polymethyl methacrylate, copolymers containing these polymers, polymer alloys or polymer blends, and the like.
[0033]
The resin coating film can also be formed by applying a solution or dispersion containing a polymerizable compound to the end of the electrode mixture layer and polymerizing the polymerizable compound. Although the coating method is not specifically limited, For example, it can carry out by the screen printing method. The solution or dispersion may be liquid or pasty, and their viscosity may be arbitrarily controlled. The polymerizable compound is preferably polymerized by at least one means selected from the group consisting of heat, ultraviolet rays and electron beams.
The polymerizable compound has, for example, 1 to 3 polymerizable functional groups in the molecule. The polymerizable functional group is preferably at least one selected from the group consisting of an acrylate group and a methacrylate group. Further, the portion other than the polymerizable functional group is not particularly limited, and may be a polyalkylene oxide chain, for example.
[0034]
When the polymerizable compound is polymerized by heat, a polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, or acetyl peroxide is used. When the polymerizable compound is polymerized with ultraviolet rays, a polymerization initiator such as benzyl dimethyl ketal or benzoin isopropyl ether is used. When the polymerizable compound is polymerized with an electron beam, a polymerization initiator is not particularly required.
[0035]
An insulating material part can also be provided by sticking a resin tape on the current collector sheet around the electrode mixture layer. As the resin tape, an insulating base material and an insulating adhesive carried thereon can be used.
[0036]
Insulating base materials include olefin resins such as polyethylene, polypropylene and polymethylpentene; ester resins such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycyclohexylenedimethylene terephthalate, polyarylate and polycarbonate; polyethylene oxide, polypropylene oxide and polyacetal Ether resins such as polyphenylene ether, polyether ether ketone and polyether imide; sulfone resins such as polysulfone and polyether sulfone; acrylonitrile resins such as polyacrylonitrile, AS resin and ABS resin; thioether resins such as polyphenylene sulfide Aromatic resin such as polystyrene; nitrogen-containing resin such as polyimide and aramid resin; polytetrafluoroethylene Acrylic resins polymethyl methacrylate; fluorine resin such as polyvinylidene fluoride copolymer containing these polymers can be used a polymer alloy or polymer blend, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyphenylene sulfide, polyimide, aramid resin, copolymers containing these polymers, polymer alloys, polymer blends, and the like are particularly preferable.
[0037]
The insulating adhesive is not particularly limited, and for example, an acrylic resin, a butyl rubber resin, or the like can be used.
The thickness of a base material is 1-1000 micrometers, for example, and the thickness of the layer of an insulating adhesive is 0.1-100 micrometers, for example. The insulating adhesive may be provided only on one side of the base material or on both sides.
[0038]
When connecting the exposed portions of the conductive layers of the plurality of first current collector sheets or the second current collector sheets in parallel as shown in FIG. For example, the first side surface and the second side surface are covered with the coatings 17a and 17b of the conductive material, respectively. The thickness of the conductive material coating is, for example, about 0.01 to 1 mm. The conductive material films 17a and 17b thus obtained can be used for current collection as a first terminal and a second terminal, respectively. In order to obtain a good current collecting state, it is preferable that the contact area between the exposed portion of the conductive layer and the coating of the conductive material is larger, and the exposed portion of the conductive layer is 0.001 to 1 mm inside the coating of the conductive material. It is preferable to be buried to a depth of.
[0039]
1 to 3, the second electrode mixture layer has a larger area than the first electrode mixture layer. Such a structure is suitable for an electrode plate group of a lithium ion secondary battery in which the first electrode mixture layer is a positive electrode and the second electrode mixture layer is a negative electrode. When the first electrode mixture layer is a negative electrode and the second electrode mixture layer is a positive electrode, the area of the first electrode mixture layer is made larger than that of the second electrode mixture layer.
[0040]
Next, an example of a method for simultaneously manufacturing a plurality of electrode plate groups 10 will be described with reference to FIGS.
(A) Production of the first electrode
A resin sheet 21a having a size capable of providing a desired number of current collector sheets is prepared. Next, a plurality of conductive layers 26a having a predetermined shape pattern are provided at the same positions on both surfaces of the resin sheet 21a. For example, a conductive layer having a predetermined shape is formed on a resin sheet in a plurality of rows and a plurality of columns as shown in FIG. Such a conductive layer can be obtained by covering a resin sheet with a mask having a matrix-like opening and depositing metal on the resin sheet portion exposed from the opening.
[0041]
As shown in FIG. 4, a plurality of conductive layers 26a each having the size of two electrodes are formed on the resin sheet 21a. That is, when obtaining 2n electrodes, n conductive layers are formed on one side of the resin sheet. Next, as shown in FIG. 5, two first electrode mixture layers 22a are formed on each conductive layer 26a. An exposed portion 23a of the conductive layer having no mixture is left between the two first electrode mixture layers. In FIG. 5, an electrode mixture layer of 3 rows and 3 columns is drawn, but usually more conductive layers and electrode mixture layers are formed on a larger current collector sheet.
[0042]
The first electrode mixture layer is formed by applying a paste made of the first electrode mixture to the entire surface except for the central portion of the conductive layer. The coating method is not particularly limited, but it is preferable to employ screen printing, pattern coating, or the like. The exposed portion of the conductive layer to which the paste is not applied becomes the connection portion 24a with the first terminal after the electrode plate group is configured. The first electrode mixture is prepared by mixing the active material, conductive material, binder, and the like of the first electrode with a dispersion medium. The coating film of the paste is dried, and the dried coating film is rolled with a roller to increase the mixture density.
[0043]
When the first electrode is a positive electrode of a lithium ion secondary battery, for example, a lithium-containing transition metal oxide can be preferably used as the active material. Examples of the lithium-containing transition metal oxide include LixCoOz, LixNiOz, LixMnOz, LixCoyNi1-yOz, LixCofV1-fOz, LixNi1-yMyOz(M = Ti, V, Mn, Fe), LixCoaNibMcOz(M = Ti, Mn, Al, Mg, Fe, Zr), LixMn2OFour, LixMn2 (1-y)M2yOFour(M = Na, Mg, Sc, Y, Fe, Co, Ni, Ti, Zr, Cu, Zn, Al, Pb, Sb). However, the x value varies in the range of 0 ≦ x ≦ 1.2 depending on the charge / discharge of the battery. Also, 0 ≦ y ≦ 1, 0.9 ≦ f ≦ 0.98, 1.9 ≦ z ≦ 2.3, a + b + c = 1, 0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c <1 is there. These may be used alone or in combination of two or more.
[0044]
When the first electrode is a negative electrode of a lithium ion secondary battery, examples of the active material include lithium, a lithium alloy, an intermetallic compound, a carbon material, an organic compound that can occlude / release lithium ions, an inorganic compound, and a metal complex. Organic polymer compounds and the like can be preferably used. These may be used alone or in combination of two or more. Examples of carbon materials include coke, pyrolytic carbon, natural graphite, artificial graphite, mesocarbon microbeads, graphitized mesophase microspheres, vapor-grown carbon, glassy carbon, carbon fibers (polyacrylonitrile-based, pitch-based, cellulose-based, Vapor phase growth system), amorphous carbon, and organic compound fired body. Of these, natural graphite and artificial graphite are particularly preferable.
[0045]
As the conductive material, for example, carbon black such as acetylene black, graphite or the like is used. As the binder, for example, a fluororesin such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, an acrylic resin, a styrene butadiene rubber, an ethylene propylene terpolymer, and the like can be used.
[0046]
At least the first electrode mixture layer that is adjacent to the exposed portion of the conductive layer of the second current collector sheet in the electrode plate group, ie, the second side surface of the electrode plate group. An insulating material portion is formed on the peripheral edge portion of the one-electrode mixture layer. You may coat | cover an insulating material also in the peripheral part of the 1st electrode mixture layer which will be distribute | arranged to the 3rd side surface and 4th side surface of an electrode group. The insulating material portion may be formed by the method already described, or may be formed by another method. The insulating material part formed in the peripheral part of the 1st electrode mixture layer turns into a 1st insulating material part in an electrode group.
[0047]
(B) Production of second electrode
The 2nd electrode which has the 2nd electrode mixture layer on both sides can be produced by the same method as the 1st electrode. That is, a plurality of conductive layers having a predetermined pattern are provided at the same position on both surfaces of the resin sheet 21b having a size capable of providing a desired number of current collector sheets, and the second electrode mixture layer 22b is provided on each conductive layer. Are formed two by two. An exposed portion 23b of the conductive layer having no mixture is left between the two second electrode mixture layers. The exposed portion of the conductive layer to which the paste is not applied becomes a connection portion 24b with the second terminal in the electrode plate group. The second electrode having the second electrode mixture layer only on one side can be produced by the same method as described above except that the conductive layer, the second electrode mixture layer and the insulating material are not provided on the other side.
[0048]
At least the second electrode mixture layer adjacent to the exposed portion of the conductive layer of the first current collector sheet in the electrode plate group, ie, the first side surface of the electrode plate group. An insulating material portion is formed on the peripheral edge portion of the two-electrode mixture layer. You may coat | cover an insulating material also on the peripheral part of the 2nd electrode mixture layer which will be distribute | arranged to the 3rd side surface and 4th side surface of an electrode group. The insulating material portion may be formed by the method already described, or may be formed by another method. The insulating material part formed in the peripheral part of the 2nd electrode mixture layer turns into a 2nd insulating material part in an electrode group.
[0049]
(C) Production of electrode group
The produced assembly composed of a plurality of first electrodes and the assembly composed of a plurality of second electrodes are stacked via a separator. At this time, the first electrode mixture layer 22a of the first electrode and the second electrode mixture layer 22b of the second electrode face each other and are laminated. The exposed portion 23a and the insulating material portion of the conductive layer in the first electrode face the insulating material portion and the exposed portion 23b of the conductive layer in the second electrode, respectively. On both outermost surfaces, a pair of second electrodes having a second electrode mixture layer is disposed only on one side, the inner electrodes are sandwiched between these, and the whole is pressed. In this way, an assembly composed of a plurality of electrode plate stacks can be obtained.
[0050]
As the separator, a woven fabric or a non-woven fabric made of an olefin polymer such as polyethylene or polypropylene or glass fiber can be used. A solid electrolyte or gel electrolyte can also be used as a separator. For the solid electrolyte, for example, polyethylene oxide, polypropylene oxide or the like can be used as the matrix material. As the gel electrolyte, for example, a nonaqueous electrolyte solution described later can be used which is held in a matrix made of a polymer material. As the polymer material for forming the matrix, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is particularly preferable to use a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, or a mixture of polyvinylidene fluoride and polyethylene oxide.
[0051]
An assembly composed of a plurality of electrode plate stacks is divided for each electrode plate stack. The first electrode and the second electrode are cut along the arrow direction shown in FIG. The exposed portion of the conductive layer forms connection portions 24a and 24b with the terminals by cutting, and the exposed portion of the resin sheet on the opposite side forms insulating portions 25a and 25b by cutting. In the four side surfaces of the electrode plate stack thus obtained, the end portions of the current collector sheets and the end portions of the separators are arranged almost flush with each other, but the conductive portions of electrodes having different polarities are arranged on the side surfaces. No face to face. Moreover, since the possibility of a short circuit is further reduced by the first insulating material portion and the second insulating material portion, an extremely reliable electrode plate group can be obtained.
[0052]
When the above-described method is applied using a metal foil that has been generally used as a current collector sheet, metal burrs generated during cutting become a problem. Metal burrs break through the separator and cause a major short circuit. Therefore, it is important to prevent the occurrence of metal burrs, but it is extremely difficult to cut the metal foil without causing metal burrs. On the other hand, when a current collector sheet made of a resin sheet is used, since most of the cut surface is occupied by the resin, no metal burrs are generated. As a result, the reliability of the electrochemical device is greatly improved.
[0053]
A first terminal can be obtained by covering the first side surface in which the exposed portions of the conductive layer of the first current collector sheet and the insulating portions of the second current collector sheet are alternately arranged with a coating of a conductive material. For example, the first side surface can be coated with the metal film by spraying molten or semi-molten metal fine particles on the first side surface. The metal film thus formed is automatically electrically connected to the exposed portion of the conductive layer of the first current collector sheet. In addition, since the 2nd insulating material part is formed in the end surface of the 2nd electrode mixture layer distribute | arranged to the 1st side surface, a short circuit with a metal film and a 2nd electrode does not occur. The second side surface in which the exposed portions of the conductive layer of the second current collector sheet and the insulating portions of the first current collector sheet are alternately arranged is also covered with a metal film in the same manner as described above to obtain the second terminal. be able to.
[0054]
When the first terminal or the second terminal is a positive electrode terminal, it is preferable to use aluminum powder as the metal fine particles. When the first terminal or the second terminal is a negative electrode terminal, it is preferable to use copper powder as the metal fine particles.
[0055]
An assembly of electrode plate groups can also be obtained by using an assembly composed of a plurality of first electrodes and an assembly composed of a plurality of second electrodes as shown in FIG. When obtaining such an assembly composed of the first electrodes, a plurality of rows of strip-like conductive layers are formed at the same position on both surfaces of the resin sheet 31a having a size capable of providing a desired number of current collector sheets. Such a conductive layer can be obtained by covering a resin sheet with a mask having a strip-shaped opening and depositing a metal on the resin sheet exposed from the opening. Here, a plurality of rows of conductive layers having a size corresponding to two rows of electrode mixture layers are formed on the resin sheet 31a. That is, when obtaining 2n rows of electrode mixture layers, n rows of conductive layers are formed on one side of the resin sheet.
[0056]
Two rows of strip-shaped first electrode mixture layers 32a are formed on each strip-shaped conductive layer. An exposed portion 33a of the conductive layer having no mixture is left between the two strips of the first electrode mixture layer 32a. The strip-shaped first electrode mixture layer 32a is formed by applying a paste made of the same first electrode mixture as described above to the entire surface excluding the central portion of the conductive layer. The coating method is the same as in the case of the laminated electrode plate group. The exposed portion 33a of the conductive layer to which the paste is not applied becomes a connection portion 34a with the first terminal. In the electrode plate group, a first insulating material portion is formed on the peripheral portion of the first electrode mixture layer that is adjacent to the exposed portion of the conductive layer of the second current collector sheet.
[0057]
Even when obtaining an assembly composed of the second electrodes, a plurality of rows of strip-like conductive layers are provided at the same positions on both surfaces of the resin sheet 31b having a size capable of providing a desired number of current collector sheets. On top, two rows of strip-shaped second electrode mixture layers 32b are formed. An exposed portion 33b of the conductive layer having no mixture is left between the two rows of strip-shaped second electrode mixture layers. The exposed portion of the conductive layer to which the paste is not applied becomes a connection portion 34b with the second terminal. In the electrode plate group, a second insulating material portion is formed on the peripheral edge portion of the second electrode mixture layer adjacent to the exposed portion of the conductive layer of the first current collector sheet.
[0058]
When such an assembly of electrode plate groups is divided into electrode plate stacks along the direction of the arrows shown in FIG. 6, the exposed portions of the conductive layer are cut to form connection portions 34a and 34b with terminals, The exposed portion of the opposite resin sheet forms insulating portions 35a and 35b by cutting. In the four side surfaces of the electrode plate stack thus obtained, the end portions of the respective current collector sheets and the end portions of the separators are substantially flush, but the first side surface and the second side surface are different. The conductive portions of the polar electrodes do not face each other on each side. Moreover, since the possibility of a short circuit is further reduced by the first insulating material portion and the second insulating material portion, an extremely reliable electrode plate group can be obtained.
[0059]
The obtained electrode plate group is housed together with a predetermined electrolyte in a case having a predetermined shape as necessary. As the case, for example, a stainless steel plate, an aluminum plate or the like processed into a predetermined shape, an aluminum foil (aluminum laminate sheet) having a resin film on both sides, a resin case, or the like is used. In the case where the electrochemical element is, for example, a lithium ion secondary battery, an electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in a nonaqueous solvent is used. The lithium salt concentration in the electrolytic solution is, for example, 0.5 to 1.5 mol / L.
[0060]
Nonaqueous solvents include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, non-dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, ethyl propyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, dipropyl carbonate, and the like. Cyclic carbonate, aliphatic formate such as methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, γ-lactone such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-di Acyclic ethers such as ethoxyethane and ethoxymethoxyethane, cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 2-methyl-tetrahydrofuran, dimethylsulfoxy , 1,3-dioxolane, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, alkyl phosphate esters and their fluorides, such as trioctyl phosphate can be used. These are preferably used in combination of plural kinds. In particular, a mixture containing a cyclic carbonate and an acyclic carbonate, a mixture containing a cyclic carbonate, an acyclic carbonate, and an aliphatic carboxylic acid ester are preferred.
[0061]
LiPF includes LiPF6, LiBFFourLiClOFourLiAlClFour, LiSbF6, LiSCN, LiCl, LiCFThreeSOThree, LiCFThreeCO2, LiAsF6, LiN (CFThreeSO2)2, Li2BTenClTen, LiN (C2FFiveSO2)2, LiPFThree(CFThree)Three, LiPFThree(C2FFive)ThreeEtc. can be used. These may be used alone or in combination of two or more, but at least LiPF6 is preferably used.
For example, if the electrode plate group has a size of 1 to 300 mm in length, 1 to 300 mm in width, and 0.01 to 20 mm in thickness, it can be efficiently manufactured by the above manufacturing method.
[0062]
Next, an example of a method for manufacturing a wound electrode group as shown in FIG. 7 will be described. FIG. 7 is a conceptual diagram of a partially wound electrode plate group drawn with the first electrode as the center, and a mixture layer and electrode plates on the outer peripheral side are omitted.
(A) Production of the first electrode
The first electrode used for the wound electrode group has the same structure as the first electrode used for the stacked electrode group except that it has a strip shape. The manufacturing method of the first electrode is almost the same as that of the stacked type. For example, an assembly including the first electrodes as shown in FIG. 6 is produced. An insulating material portion 36a is provided on the peripheral portion of the first electrode mixture layer adjacent to the exposed portion of the resin sheet 31a. This portion is adjacent to the connection portion 34b with the second terminal of the second current collector sheet in the electrode plate group.
(B) Production of second electrode
An assembly composed of the second electrode as shown in FIG. 6 is produced. An insulating material portion 36b is provided on the peripheral portion of the second electrode mixture layer adjacent to the exposed portion of the resin sheet 31b. This portion is adjacent to the connecting portion 34a with the first terminal of the first current collector sheet in the electrode plate group.
[0063]
(C) Production of electrode group
The assembly composed of the first electrode and the assembly composed of the second electrode are wound through the separator 40. At this time, the strip-shaped first electrode mixture layer 32a and the second electrode mixture layer 32b face each other, and the exposed portion 34a and the insulating portion 35a of the conductive layer in the first electrode are respectively connected to the insulating portion 35b in the second electrode. And the exposed portion 34b of the conductive layer. As a result, a long cylindrical aggregate composed of a plurality of wound electrode plate groups alternately arranged in opposite directions is obtained.
[0064]
On one side surface (bottom surface A) of the electrode plate group obtained by dividing such an assembly, an exposed portion of the conductive layer of the first current collector sheet and an insulating portion of the second current collector sheet are provided. They are arranged concentrically in an alternating manner. On the other side surface (bottom surface B), the exposed portions of the conductive layer of the second current collector sheet and the insulating portions of the first current collector sheet are alternately arranged concentrically.
[0065]
The first terminal 41 and the second terminal 42 can be formed by covering the bottom surface A and the bottom surface B with a metal film, respectively, in the same manner as described above. On the first terminal side, since the insulating material portion 36b is provided on the end surface of the second electrode mixture layer, a short circuit between the first terminal and the second electrode is reliably prevented, and on the second terminal side, Since the insulating material portion 36a is provided on the end face of the first electrode mixture layer, a short circuit between the second terminal and the first electrode is also reliably prevented.
[0066]
【Example】
Example 1
In this example, a stacked lithium ion secondary battery was manufactured in the following manner.
(A) Production of the first electrode
A sheet of polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) having a width of 198 mm, a length of 282 mm, and a thickness of 7 μm was prepared. Next, a plurality of rectangular (65 mm × 46 mm) copper deposited films arranged in 3 rows and 6 columns were formed at the same positions on both sides of the PET sheet using a mask having a matrix-shaped opening. The thickness of the copper vapor deposition film was 0.1 μm.
[0067]
By mixing 100 parts by weight of active material spheroidal graphite (graphitized mesophase spherules), 3 parts by weight of styrene butadiene rubber as a binder, and an appropriate amount of carboxymethyl cellulose aqueous solution as a dispersion medium, the first electrode mixture A paste consisting of was prepared.
This paste was applied to the entire surface except for the central portion of each deposited film. As a result, two 32 mm × 46 mm first electrode mixture layers were formed on each deposited film. Between the two 1st electrode mixture layers, the exposed part of the copper vapor deposition film which does not have an electrode mixture layer was left in the groove | channel shape of width 1mm. Thereafter, the coating film of the paste was dried, and the dried coating film was rolled with a roller until the thickness became 70 μm.
[0068]
10 parts by weight of polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as PVDF) was dissolved in 90 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP) to prepare an NMP solution of PVDF.
The NMP solution is applied by screen printing on the portion of the peripheral edge of the first electrode mixture layer opposite to the portion adjacent to the exposed portion of the deposited film, and dried at 80 ° C. A coating film of polyvinylidene fluoride having a thickness of 3 mm and a dried thickness of 70 μm was formed as an insulating material part. Thus, a first electrode assembly having a first electrode mixture layer of 6 rows and 6 columns on both surfaces was obtained.
[0069]
(B) Production of second electrode
A second electrode having a second electrode mixture layer on both sides was produced.
A PET sheet having a width of 198 mm, a length of 282 mm, and a thickness of 7 μm was prepared. Next, a plurality of rectangular (64 mm × 45 mm) aluminum vapor deposition films arranged in 3 rows and 6 columns were formed at the same positions on both sides of the PET sheet using a mask having a matrix-like opening. The thickness of the Al vapor deposition film was 0.1 μm.
[0070]
Active material lithium cobalt oxide (LiCoO2) By mixing 100 parts by weight, 3 parts by weight of acetylene black as a conductive material, 7 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and an appropriate amount of an aqueous solution of carboxymethylcellulose as a dispersion medium, A paste was prepared. This paste was applied to the entire surface except for the central portion of each deposited film. As a result, two 31 mm × 45 mm second electrode mixture layers were formed on each deposited film. Between the two 2nd electrode mixture layers, the exposed part of the vapor deposition film of Al which does not have a mixture was left in the groove shape of width 2mm. Thereafter, the coating film of the paste was dried, and the dried coating film was rolled with a roller until the thickness became 70 μm.
[0071]
Of the peripheral part of the obtained second electrode mixture layer, the NMP solution is applied by screen printing on the part opposite to the part adjacent to the exposed part of the deposited film, and dried at 80 ° C., A coating film of polyvinylidene fluoride having a width of 0.3 mm and a thickness of 70 μm after drying was formed as an insulating material part. Thus, an assembly of second electrodes having a second electrode mixture layer of 6 rows and 6 columns on both surfaces was obtained.
Next, a second electrode having a second electrode mixture layer only on one side was produced in the same manner as described above except that the conductive layer, the second electrode mixture layer and the insulating material were not provided on the other side.
[0072]
(C) Production of electrode group
Two assemblies composed of the first electrode having the first electrode mixture layer on both surfaces and one assembly composed of the second electrode having the second electrode mixture layer on both surfaces were sandwiched via a separator. At this time, the first electrode mixture layer and the second electrode mixture layer face each other. In addition, the exposed portion of the vapor deposition film and the insulating material portion made of polyvinylidene fluoride coating on the first electrode face the insulating material portion of the second electrode made of polyvinylidene fluoride coating and the exposed portion of the vapor deposition film, respectively. It was. A pair of second electrodes having the second electrode mixture layer on only one side was disposed on both outermost surfaces, and the inner electrodes were sandwiched between them, and the whole was pressed. As a result, an assembly composed of a plurality of electrode plate stacks was obtained.
[0073]
An assembly composed of a plurality of electrode plate stacks was divided for each electrode plate stack so that the cutting position was aligned with the center of the exposed portion of the vapor deposition film in the first electrode and the center of the exposed portion of the vapor deposition film in the second electrode. As a result, as many as 36 electrode plate stacks could be obtained at a time through a series of coating and laminating processes. On the four side surfaces of the electrode plate stack thus obtained, the end portions of the current collector sheets and the end portions of the separators were arranged flush with each other.
[0074]
On one side surface (first side surface), exposed portions of the deposited film of the first current collector sheet and exposed portions of PET of the second current collector sheet were alternately arranged. On the opposite second side surface, the exposed portions of the deposited film of the second current collector sheet and the exposed portions of PET of the first current collector sheet were alternately arranged. On the remaining two side surfaces, the exposed portions of PET of each current collector sheet were arranged.
[0075]
Semi-molten copper fine particles were sprayed on the first side surface where the exposed portions of the copper deposited film of the first current collector sheet and the exposed portions of the PET of the second current collector sheet were alternately arranged. As a result, a copper film having a thickness of 0.5 mm was formed on the first side surface. The exposed portion of the copper deposited film was buried to a depth of 0.2 mm inside the copper film. Since the end surface of the second electrode mixture layer disposed on the first side surface is covered with a polyvinylidene fluoride coating film, the copper film formed by spraying and the second electrode did not contact each other. . This copper film was used as a negative electrode terminal as it was.
[0076]
Semi-molten aluminum fine particles were sprayed on the second side surface where the exposed portions of the Al deposited film of the second current collector sheet and the exposed portions of the PET of the first current collector sheet were alternately arranged. As a result, an aluminum film having a thickness of 0.5 mm was formed on the second side surface. The exposed portion of the deposited Al film was buried to a depth of 0.2 mm inside the aluminum film. Since the end surface of the first electrode mixture layer disposed on the second side surface is covered with a polyvinylidene fluoride coating film, the aluminum film formed by spraying and the first electrode did not contact each other. . This aluminum film was used as a positive electrode terminal as it was.
[0077]
[Charge / discharge test]
Lead wires were connected to the copper film (negative electrode terminal) and the aluminum film (positive electrode terminal) of the obtained electrode plate group, respectively, and a charge / discharge test was performed using an external charge / discharge device. The electrolyte used here was LiPF in a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed at a volume ratio of 30:70.6Was dissolved at a concentration of 1 mol / L.
Charging / discharging was performed in a 20 ° C. atmosphere. Charging and discharging are each 2.5 mA / cm with respect to the electrode area.2The current mode was performed. The end-of-charge voltage was 4.2V. The final discharge voltage was 3.0V. The electric capacity obtained under the above conditions was 900 mAh.
[0078]
[Short-circuit rate]
100 similar batteries were produced, and the vicinity of the current collecting terminals of these batteries was crushed with a metal round bar, and then the battery voltage was measured to examine the number of batteries that could cause an internal short circuit. There was no battery that could cause an internal short circuit.
[0079]
<< Comparative Example 1 >>
A first electrode having a first electrode mixture layer having the same composition and thickness as in Example 1 is prepared using a conventionally used core material made of copper foil, and a core material made of aluminum foil is used. The 2nd electrode which consists of the 2nd electrode mixture layer of the same composition and thickness as Example 1 was produced. These were stacked to produce a battery with the same capacity of 900 mAh as in Example 1. The end portion of the first electrode protrudes from the first side surface of the electrode plate group, and the end portion of the second electrode protrudes from the second side surface located on the opposite side of the first side surface. The insulating material part covering the end part of the electrode mixture layer was not provided on the first electrode or the second electrode. The same polarity plates were connected with leads to complete the battery. The capacity of the battery obtained was the same as that of Example 1, but the battery volume was about 1.2 times that of the battery of Example 1. When 100 similar batteries were produced and the occurrence rate of short circuit was examined, occurrence of a short circuit was confirmed in 2 batteries.
[0080]
Example 2
In this example, a wound-type lithium ion secondary battery was manufactured in the following manner.
(A) Production of the first electrode
A sheet of polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) having a width of 198 mm, a length of 506 mm, and a thickness of 7 μm was prepared. Next, using a mask having a matrix-shaped opening, a plurality of strip-shaped (65 mm × 506 mm) copper deposited films arranged in three rows were formed at the same positions on both sides of the PET sheet. The thickness of the copper vapor deposition film was 0.1 μm.
[0081]
By mixing 100 parts by weight of active material spheroidal graphite (graphitized mesophase spherules), 3 parts by weight of styrene butadiene rubber as a binder, and an appropriate amount of carboxymethyl cellulose aqueous solution as a dispersion medium, the first electrode mixture A paste consisting of was prepared. This paste was applied to the entire surface except for the central portion of each deposited film, and two rows of 32 mm × 506 mm strip-shaped first electrode mixture layers were formed on each deposited film. Between the two rows of strip-shaped first electrode mixture layers, an exposed portion of a copper deposited film without the first electrode mixture was left in a groove shape having a width of 1 mm. Thereafter, the coating film of the paste was dried, and the dried coating film was rolled with a roller until the thickness became 70 μm.
[0082]
In the peripheral portion of the first electrode mixture layer, on the opposite side of the portion adjacent to the exposed portion of the deposited film, a polyfluoride having a width of 0.3 mm and a thickness of 70 μm after drying is applied in the same manner as in Example 1. An insulating material part was formed by forming a vinylidene chloride coating. Thus, a first electrode assembly having six rows of strip-like first electrode mixture layers on both surfaces was obtained.
[0083]
(B) Production of second electrode
The 2nd electrode which has a strip | belt-shaped 2nd electrode mixture layer on both surfaces was produced.
A PET sheet having a width of 198 mm, a length of 506 mm, and a thickness of 7 μm was prepared. Next, a plurality of strip-shaped (64 mm × 506 mm) aluminum deposited films arranged in three rows were formed at the same positions on both sides of the PET sheet using a mask having a matrix-shaped opening. The thickness of the Al vapor deposition film was 0.1 μm.
[0084]
Active material lithium cobalt oxide (LiCoO2) By mixing 100 parts by weight, 3 parts by weight of acetylene black as a conductive material, 7 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and an appropriate amount of an aqueous solution of carboxymethylcellulose as a dispersion medium, A paste was prepared. This paste was applied to the entire surface except for the central portion of each deposited film, and two rows of 31 mm × 506 mm strip-shaped second electrode mixture layers were formed on each deposited film. Between the two rows of the second electrode mixture layer, an exposed portion of an Al deposited film not having the second electrode mixture was left in a groove shape having a width of 2 mm. Thereafter, the coating film of the paste was dried, and the dried coating film was rolled with a roller until the thickness became 70 μm.
[0085]
In the peripheral portion of the second electrode mixture layer, on the opposite side of the portion adjacent to the exposed portion of the deposited film, a polyfluoride having a width of 0.3 mm and a thickness of 70 μm after drying is applied in the same manner as in Example 1. An insulating material part was formed by forming a vinylidene chloride coating. Thus, an assembly of second electrodes having six rows of second electrode mixture layers on both surfaces was obtained.
[0086]
(C) Production of electrode group
The assembly of the first electrode and the assembly of the second electrode were overlapped via a separator and then wound. At this time, the first electrode mixture layer and the second electrode mixture layer face each other, and the exposed portion of the vapor deposition film and the insulating material portion made of the polyvinylidene fluoride coating on the first electrode are respectively connected to the second electrode. It was made to face the insulating material part which consists of a coating film of polyvinylidene fluoride, and the exposed part of a vapor deposition film. As a result, a long cylindrical assembly composed of a plurality of wound electrode groups arranged alternately in opposite directions was obtained.
[0087]
The assembly thus obtained was cut at the center of the exposed portion of the vapor deposition film in the first electrode and at the center of the exposed portion of the vapor deposition film in the second electrode, and divided into electrode plates. As a result, six electrode plate groups could be obtained at a time through a series of coating and winding processes.
[0088]
Semi-molten copper fine particles were sprayed on the side surface (first bottom surface) where the exposed portions of the copper deposited film of the first current collector sheet and the PET resin portions of the second current collector sheet were alternately arranged. However, in order to provide an injection hole for injecting the electrolytic solution inside the electrode plate group, a mask was put on the corresponding portion. As a result, a copper film having a thickness of 0.5 mm was formed on the first bottom surface. At this time, the exposed portion of the deposited copper film was buried to a depth of 0.2 mm inside the copper film. Since the end surface of the second electrode mixture layer disposed on the first bottom surface is covered with a polyvinylidene fluoride coating film, the copper film formed by spraying and the second electrode did not contact each other. . This copper film was used as a negative electrode terminal as it was.
[0089]
Semi-molten aluminum fine particles were sprayed on the side surface (second bottom surface) where the exposed portions of the Al deposited film of the second current collector sheet and the PET resin portions of the first current collector sheet were alternately arranged. However, in order to provide an injection hole for injecting the electrolytic solution inside the electrode plate group, a mask was put on the corresponding portion. As a result, an aluminum film having a thickness of 0.5 mm was formed on the second bottom surface. At this time, the exposed portion of the Al vapor deposition film was buried to a depth of 0.2 mm inside the aluminum film. Since the end surface of the first electrode mixture layer disposed on the second bottom surface is covered with a polyvinylidene fluoride coating film, the aluminum film formed by spraying and the first electrode did not contact each other. . This aluminum film was used as a positive electrode terminal as it was.
[0090]
The electrode plate group thus obtained was housed in a stainless steel cylindrical battery case, and the copper film on the bottom surface of the electrode plate group was connected to the inner bottom surface of the case. The aluminum film on the upper surface of the electrode plate group was connected via an aluminum lead to the back side of a sealing plate having an insulating gasket around it. Next, the electrolytic solution was poured into the case, and the electrolytic solution was impregnated inside the electrode plate group. Thereafter, the opening of the case was sealed with a sealing plate to complete a cylindrical battery. The electrolyte used here was LiPF in a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed at a volume ratio of 30:70.6Was dissolved at a concentration of 1 mol / L.
[0091]
<< Comparative Example 2 >>
A wound type lithium ion secondary battery was produced in the same manner as before.
That is, a first electrode composed of a 32 × 506 mm strip-shaped copper foil and a first electrode mixture layer having the same composition and thickness as those of Example 2 carried on both sides thereof was produced, and a 31 × 506 mm strip-shaped aluminum foil was produced. And the 2nd electrode which consists of a 2nd electrode mixture layer of the same composition and thickness as Example 2 carry | supported on both surfaces was produced. Each electrode plate was provided with an uncoated portion of the electrode mixture layer for connecting the current collecting tab, and the current collecting tab was connected thereto. These 1st electrode and 2nd electrode were wound through the separator, and the electrode group was produced.
[0092]
The electrode plate group thus obtained was housed in a stainless steel cylindrical battery case 1.2 times larger in diameter than that used in Example 2, and the second electrode lead was welded to the inner bottom surface of the case. Moreover, the 1st electrode lead was connected to the back side of the sealing board which has arrange | positioned the insulation gasket around. Next, the electrolytic solution was poured into the case, and the same electrolytic solution as in Example 2 was impregnated inside the electrode plate group. Thereafter, the opening of the case was sealed with a sealing plate to complete a cylindrical battery. The reason why the battery case larger than that of Example 2 was required in Comparative Example 2 was that the current collecting tab was interposed inside the electrode plate group, so that the diameter of the electrode plate group increased. The capacity of the battery of Example 2 and Comparative Example 2 was the same, but the battery of Comparative Example 2 was 1.2 times larger than the battery of Example 2.
[0093]
[Charge / discharge test]
The batteries of Example 2 and Comparative Example 2 were charged and discharged in a 20 ° C. atmosphere. Charging and discharging are each 2.5 mA / cm with respect to the electrode area.2The current mode was performed. The end-of-charge voltage was 4.2V. The final discharge voltage was 3.0V. The electric capacities of the batteries of Example 2 and Comparative Example 2 obtained under the above conditions were both 900 mAh.
[0094]
[Short-circuit rate]
100 batteries of Example 2 and Comparative Example 2 were produced, respectively, and the vicinity of the current collecting terminals of these batteries was crushed, and then the battery voltage was measured to determine the number of batteries that could cause an internal short circuit. It was. The number of batteries that could cause an internal short circuit was zero in Example 2, but was two in Comparative Example 2.
[0095]
Example 3
In 100 parts by weight of polyethylene oxide diacrylate, 0.1 part by weight of benzyl dimethyl ketal was dissolved, and an acrylate solution for starting polymerization by ultraviolet irradiation was prepared.
Instead of the PVDF NMP solution, the acrylate solution was applied with a width of 0.3 mm to predetermined peripheral edges of the first electrode mixture layer and the second electrode mixture layer by screen printing. Thereafter, using a high-pressure mercury lamp with a maximum output wavelength of 365 nm, the coating film was irradiated with ultraviolet rays for 1 minute to cure the coating film. The thickness of the cured coating film was 70 μm. Thus, an electrode plate group was produced in the same manner as in Example 1 except that the insulating material portion was provided.
[0096]
Example 4
Implemented except that a resin tape having a width of 0.3 mm and a thickness of 70 μm was applied to the predetermined peripheral portions of the first electrode mixture layer and the second electrode mixture layer in place of the polyvinylidene fluoride coating film. In the same manner as in Example 1, an electrode plate group was produced. Here, a resin tape composed of a polypropylene base material having a thickness of 60 μm and a pressure-sensitive adhesive layer having a thickness of 5 μm supported on both surfaces thereof was used. An acrylic resin was used as the adhesive.
[0097]
[Charge / discharge test]
The batteries of Examples 3 and 4 were charged and discharged in a 20 ° C. atmosphere in the same manner as in Example 1. That is, charging and discharging are each 2.5 mA / cm with respect to the electrode area.2The current mode was performed. The end-of-charge voltage was 4.2V. The final discharge voltage was 3.0V. The electric capacities of the batteries of Examples 3 and 4 obtained under the above conditions were all 900 mAh.
[0098]
[Short-circuit rate]
100 batteries of each of Examples 3 and 4 were produced, the vicinity of the current collecting terminals of these batteries was crushed, and then the battery voltage was measured to examine the number of batteries that could cause an internal short circuit. The number of batteries that could cause an internal short circuit was zero in any of the examples.
[0099]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electrochemical element having a very low possibility of short circuit, high reliability, and high electric capacity. And according to this invention, a several electrochemical element can be manufactured efficiently simultaneously. By using a non-aqueous electrolyte secondary battery including such an electrochemical element, a highly reliable mobile phone, portable information terminal device, camcorder, personal computer, PDA, portable acoustic device, electric vehicle, power source for load leveling Etc. can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a laminated electrode plate group according to the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line aa of the stacked electrode plate group of FIG. 1 when there is no insulating material portion on the third side surface and the fourth side surface.
3 is a cross-sectional view taken along the line aa of the multilayered electrode plate group of FIG. 1 when an insulating material portion is provided on the third side surface and the fourth side surface.
FIG. 4 is a top view of a current collector sheet for obtaining an assembly of first electrodes or second electrodes.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a cut portion of an assembly composed of a first electrode and an assembly composed of a second electrode.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a cut location of an assembly made up of another first electrode and an assembly made up of another second electrode.
FIG. 7 is a vertical cross-sectional conceptual diagram of a wound electrode plate group according to the present invention.
[Explanation of symbols]
10 plate group
11a, b Resin sheet
11x, y End of resin sheet
12a, b Conductive layer
12x, y End of conductive layer
13a First current collector sheet
13b Second current collector sheet
14a First electrode mixture layer
14b Second electrode mixture layer
15a First electrode
15b, b 'second electrode
16 Separator
17a Coating of conductive material
17b Coating of conductive material
18a First insulating material part
18b Second insulating material part
18c 3rd insulation material part
18d Fourth insulating material part
21a, b Resin sheet
22a First electrode mixture layer
22b Second electrode mixture layer
23a, b Exposed portion of conductive layer
24a Connection with first terminal
24b Connection with second terminal
25a, b Insulation part
31a, b Resin sheet
32a Band-shaped first electrode mixture layer
32b Band-shaped second electrode mixture layer
33a, b Exposed portion of conductive layer
34a Connection with first terminal
34b Connection with second terminal
35a, b insulation
36a, b Insulation material part
40 separator
41 1st terminal
42 Second terminal

Claims (11)

(a)少なくとも1つの第1電極、(b)少なくとも1つの第2電極、および(c)第1電極と第2電極との間に介在するセパレータからなる極板群を有する電気化学素子であって、
前記第1電極(a)は、第1集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第1電極合剤層からなり、
前記第2電極(b)は、第2集電体シートおよびこれに担持された少なくとも1つの第2電極合剤層からなり、
前記各電極合剤層が、絶縁材料で覆われた端部を有し、
前記絶縁材料が、樹脂塗膜および樹脂テープよりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
前記極板群の第1側面において、前記第1集電体シートと第1端子とが接続されており、前記極板群の第2側面において、前記第2集電体シートと第2端子とが接続されており、前記第1電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部が、前記第2側面に配されており、前記第2電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部が、前記第1側面に配されており、
前記第1集電体シートおよび第2集電体シートが、それぞれ導電部と絶縁部とを有し、前記第1集電体シートの導電部および第2集電体シートの導電部が、それぞれ前記第1端子および第2端子と接続されており、前記第1電極合剤層および第2電極合剤層の前記絶縁材料で覆われた端部が、それぞれ前記第1集電体シートの絶縁部および第2集電体シートの絶縁部に隣接している電気化学素子。
An electrochemical device having an electrode plate group consisting of (a) at least one first electrode, (b) at least one second electrode, and (c) a separator interposed between the first electrode and the second electrode. And
The first electrode (a) comprises a first current collector sheet and at least one first electrode mixture layer carried on the current collector sheet,
The second electrode (b) comprises a second current collector sheet and at least one second electrode mixture layer carried on the current collector sheet,
Each of the electrode mixture layers has an end covered with an insulating material,
Said insulating material, Ri least 1 Tanedea selected from the group consisting of resin film and a resin tape,
In the first side surface of the electrode plate group, the first current collector sheet and the first terminal are connected. In the second side surface of the electrode plate group, the second current collector sheet and the second terminal are connected. Are connected, and an end portion of the first electrode mixture layer covered with the insulating material is disposed on the second side surface and covered with the insulating material of the second electrode mixture layer An end is disposed on the first side surface;
The first current collector sheet and the second current collector sheet each have a conductive part and an insulating part, and the conductive part of the first current collector sheet and the conductive part of the second current collector sheet are respectively The end portions connected to the first terminal and the second terminal and covered with the insulating material of the first electrode mixture layer and the second electrode mixture layer are respectively insulated from the first current collector sheet. And the electrochemical element adjacent to the insulating part of the second current collector sheet .
前記極板群が、前記第1側面および第2側面以外に、前記第1集電体シートの絶縁部および/または第2集電体シートの絶縁部が配されている側面を有する請求項記載の電気化学素子。The electrode plate group, claim 1 having the other than the first and second side surfaces, the insulating part and / or the second current collector sheet side insulating portion is disposed in the first current collector sheet The electrochemical element as described. 前記第1端子と第2端子とが、互いに前記極板群の反対側に位置する請求項1または2記載の電気化学素子。The electrochemical device according to claim 1 or 2, wherein the first terminal and the second terminal are located on opposite sides of the electrode plate group. 前記極板群が、前記第1側面および第2側面以外に、絶縁材料が配されている側面を有する請求項1〜3のいずれかに記載の電気化学素子。The electrochemical element according to any one of claims 1 to 3 , wherein the electrode plate group has a side surface on which an insulating material is disposed in addition to the first side surface and the second side surface. 前記樹脂塗膜が、絶縁樹脂を含む溶液または分散液を、電極合剤層の端部に塗工し、乾燥することにより、形成されている請求項1記載の電気化学素子。  The electrochemical element according to claim 1, wherein the resin coating film is formed by applying a solution or dispersion containing an insulating resin to an end portion of the electrode mixture layer and drying. 前記絶縁樹脂が、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリメタクリル酸メチルおよびこれらの少なくとも1つを含むコポリマー、ポリマーアロイもしくはポリマーブレンドよりなる群から選択される少なくとも1種からなる請求項記載の電気化学素子。The insulating resin comprises at least one selected from the group consisting of polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polymethyl methacrylate, and a copolymer, polymer alloy or polymer blend containing at least one of these. Item 6. The electrochemical element according to Item 5 . 前記樹脂塗膜が、重合性化合物を含む溶液または分散液を、電極合剤層の端部に塗工し、前記重合性化合物を重合させることにより、形成されている請求項1記載の電気化学素子。  The electrochemical of Claim 1 in which the said resin coating film is formed by applying the solution or dispersion liquid containing a polymeric compound to the edge part of an electrode mixture layer, and polymerizing the said polymeric compound. element. 前記重合性化合物が、熱、紫外線および電子線よりなる群から選択される少なくとも1種の手段で重合する請求項記載の電気化学素子。The electrochemical device according to claim 7, wherein the polymerizable compound is polymerized by at least one means selected from the group consisting of heat, ultraviolet rays and electron beams. 前記重合性化合物が、アクリレート基およびメタクリレート基よりなる群から選択される少なくとも1種の官能基を有する請求項記載の電気化学素子。The electrochemical device according to claim 7, wherein the polymerizable compound has at least one functional group selected from the group consisting of an acrylate group and a methacrylate group. 前記樹脂テープが、絶縁基材および前記絶縁基材に担持された絶縁性粘着剤からなる請求項1記載の電気化学素子。  The electrochemical element according to claim 1, wherein the resin tape comprises an insulating base material and an insulating adhesive carried on the insulating base material. 前記絶縁基材が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、アラミド樹脂およびこれらの少なくとも1つを含むコポリマー、ポリマーアロイもしくはポリマーブレンドよりなる群から選択される少なくとも1種からなる請求項10記載の電気化学素子。The insulating substrate is at least one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyphenylene sulfide, polyimide, aramid resin and a copolymer containing at least one of these, a polymer alloy, or a polymer blend. The electrochemical device according to claim 10 .
JP2003091143A 2002-12-27 2003-03-28 Electrochemical element Expired - Fee Related JP4297711B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003091143A JP4297711B2 (en) 2002-12-27 2003-03-28 Electrochemical element

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002380939 2002-12-27
JP2003091143A JP4297711B2 (en) 2002-12-27 2003-03-28 Electrochemical element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004253348A JP2004253348A (en) 2004-09-09
JP4297711B2 true JP4297711B2 (en) 2009-07-15

Family

ID=33031855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003091143A Expired - Fee Related JP4297711B2 (en) 2002-12-27 2003-03-28 Electrochemical element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4297711B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4594594B2 (en) * 2002-12-27 2010-12-08 パナソニック株式会社 Electrochemical element
JP4549992B2 (en) * 2005-03-23 2010-09-22 日立マクセル株式会社 Nonaqueous electrolyte battery and manufacturing method thereof
JP5113434B2 (en) * 2006-06-16 2013-01-09 パナソニック株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP5561507B2 (en) * 2008-04-02 2014-07-30 トヨタ自動車株式会社 Winding type battery and manufacturing method thereof
JP6037171B2 (en) 2013-06-24 2016-11-30 トヨタ自動車株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof
WO2017047778A1 (en) * 2015-09-17 2017-03-23 日本電気株式会社 Resin composition

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004253348A (en) 2004-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4594590B2 (en) Electrochemical element
KR100677020B1 (en) Electrochemical device and method for manufacturing same
KR100587438B1 (en) Nonaqueous Secondary Battery and Method of Manufacturing Thereof
JP4472259B2 (en) Electrochemical element
JP4297711B2 (en) Electrochemical element
JP2004253353A (en) Manufacturing method of electrochemical element
JP4721622B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP4252821B2 (en) Electrochemical element
JP4422968B2 (en) Electrochemical element
JP4594598B2 (en) Electrochemical element
JP4594591B2 (en) Electrochemical element
JP2005019312A (en) Electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2004253350A (en) Manufacturing method of electrochemical element
JP4601921B2 (en) Electrochemical element
JP4594596B2 (en) Electrochemical element
JP4249527B2 (en) Method for producing electrochemical element
JP4594592B2 (en) Electrochemical element
JP4594594B2 (en) Electrochemical element
JP4522084B2 (en) Electrochemical element
JP4454238B2 (en) Batteries and equipment containing batteries
JP2001068165A (en) Nonaqueous system polymer secondary battery
JP2000228192A (en) Nonaqueous electrolyte battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060111

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081024

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090106

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090220

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090319

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090414

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120424

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130424

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees