JP4352972B2 - Electrode and battery using the same - Google Patents

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Description

本発明は、電極およびこれを用いてなる電池に関する。特に、本発明の電極は、車両のモータ駆動用電源としての二次電池に好適に用いられる。   The present invention relates to an electrode and a battery using the electrode. In particular, the electrode of the present invention is suitably used for a secondary battery as a power source for driving a motor of a vehicle.

近年、環境保護運動の高まりを背景として、電気自動車(EV)ハイブリッド自動車(HEV)、燃料電池車(FCV)の導入が強く所望されており、これらのモータ駆動用電源の開発が行われている。これらのモータ駆動用電源としては、繰り返し充電可能な二次電池が用いられる。EV、HEV、FCVは、高出力および高エネルギー密度を必要とするため、単一の大型電池で対応することは、事実上不可能である。そこで、直列に接続された複数個の電池からなる組電池を使用することが一般的である。   In recent years, there has been a strong demand for the introduction of electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), and fuel cell vehicles (FCV) against the background of the growing environmental protection movement, and the development of power sources for driving these motors has been underway. . As these motor driving power sources, rechargeable secondary batteries are used. Since EV, HEV, and FCV require high output and high energy density, it is virtually impossible to cope with a single large battery. Therefore, it is common to use an assembled battery composed of a plurality of batteries connected in series.

二次電池としては、リチウムイオン二次電池が注目されている。リチウムイオン二次電池においては、リチウムイオンが、正極活物質と負極活物質との間を往来することによって、充放電が進行する。微視的に観察すれば、例えば放電時には、電解質から集電体表面に配置された活物質へリチウムイオンが拡散することによって、リチウムイオン二次電池における放電が進行する。   As a secondary battery, a lithium ion secondary battery has attracted attention. In a lithium ion secondary battery, charge and discharge proceed as lithium ions travel between the positive electrode active material and the negative electrode active material. When microscopically observed, for example, at the time of discharging, the lithium ions diffuse from the electrolyte to the active material disposed on the surface of the current collector, so that discharge in the lithium ion secondary battery proceeds.

つまり、リチウムイオン二次電池における充放電には、活物質と電解質との間のイオンの拡散が重要な役割を担っており、活物質と電解質との間のイオンの移動性は、電池の充放電特性に大きな影響を与える。   In other words, the diffusion of ions between the active material and the electrolyte plays an important role in charging and discharging in the lithium ion secondary battery, and the ion mobility between the active material and the electrolyte depends on the charge and discharge of the battery. The discharge characteristics are greatly affected.

ここで、リチウムイオン二次電池の電極の製造方法としては、例えば、活物質、バインダ、および導電助剤等の混合物に適当な溶媒を添加して得たスラリーを、金属箔上に塗布し、乾燥させる方法が知られている(例えば、特許文献1を参照)。   Here, as a method for producing an electrode of a lithium ion secondary battery, for example, a slurry obtained by adding an appropriate solvent to a mixture of an active material, a binder, and a conductive auxiliary agent is applied onto a metal foil, A method of drying is known (see, for example, Patent Document 1).

上記のような方法により作製された電極を有する電池を用いて、放電反応を進行させると、低出力条件下においては、イオンの移動性に特に問題はなく、電極反応が充分に進行しうる。しかしながら、高出力条件下においては、電池の内部抵抗が急激に上昇し、電池容量が低下するという問題があった(非特許文献1および2を参照)。   When a discharge reaction is allowed to proceed using a battery having an electrode produced by the method as described above, there is no particular problem in ion mobility under low output conditions, and the electrode reaction can proceed sufficiently. However, there is a problem that the internal resistance of the battery rapidly increases and the battery capacity decreases under high output conditions (see Non-Patent Documents 1 and 2).

一方、電極を構成する集電体として発泡状金属や金属繊維焼結体を用い、これに活物質を含むスラリーを塗布することによって電極を作製し、電池容量等の特性を改善させる試みもなされている(例えば、特許文献2〜4を参照)。しかしながら、これらの電極はいずれも、集電体の有する空孔部分に活物質を塗布または充填することによって電子の伝導性を向上させ、これにより充放電性能等の電池性能を改善することを目的としており、充放電時の律速段階であるイオンの移動性の改善を目的としたものではない。
特開平7−220722号公報 特開平8−170126号公報 特開平9−213307号公報 特許第3387724号公報 大澤他、第41回電池討論会要旨集、3C15、p358(2000) 長山他、第44回電池討論会要旨集、3C22、p418(2003)
On the other hand, attempts have been made to improve the battery capacity and other characteristics by using a foam metal or metal fiber sintered body as the current collector constituting the electrode and applying the slurry containing the active material thereto. (For example, see Patent Documents 2 to 4). However, each of these electrodes aims to improve electron conductivity by applying or filling an active material into the pores of the current collector, thereby improving battery performance such as charge / discharge performance. It is not intended to improve ion mobility, which is a rate-determining step during charge and discharge.
JP-A-7-220722 JP-A-8-170126 Japanese Patent Laid-Open No. 9-213307 Japanese Patent No. 3387724 Osawa et al., 41st Battery Discussion Meeting, 3C15, p358 (2000) Nagayama et al., 44th Battery Discussion Meeting, 3C22, p418 (2003)

そこで、本発明の目的は、電極の周辺での内部抵抗の上昇を抑制し、高出力条件下においても、充分な充放電特性を発現させる手段を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide means for suppressing an increase in internal resistance around an electrode and exhibiting sufficient charge / discharge characteristics even under high output conditions.

本発明の電極は、電解質を保持してなる多孔質集電体と、前記集電体上に形成されてなる、活物質を含む活物質層とを有する。そして、前記多孔質集電体は、粗大空孔集電体と、前記粗大空孔集電体の両面に位置する微細空孔集電体とを有する。さらに、前記粗大空孔集電体の空孔率は、前記微細空孔集電体の空孔率よりも大きい。 The electrode of the present invention includes a porous current collector that holds an electrolyte, and an active material layer that includes the active material and is formed on the current collector. The porous current collector includes a coarse pore current collector and fine pore current collectors located on both sides of the coarse pore current collector. Furthermore, the porosity of the coarse pore current collector is larger than the porosity of the fine pore current collector.

本発明の電極を用いた電池においては、集電体に電解質が保持されている。このため、高出力条件下においても、内部抵抗の上昇が抑制される。その結果、高出力条件下においても、充分な充放電特性が発現しうる。   In a battery using the electrode of the present invention, an electrolyte is held in a current collector. For this reason, an increase in internal resistance is suppressed even under high output conditions. As a result, sufficient charge / discharge characteristics can be exhibited even under high output conditions.

本発明の第1は、電解質を保持してなる集電体と、前記集電体上に形成されてなる、活物質を含む活物質層と、を有する電極である。   A first aspect of the present invention is an electrode having a current collector holding an electrolyte and an active material layer containing an active material formed on the current collector.

本発明の電極の構成および効果について、図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の電極を用いてなる電池の内部における電極と電解質層との積層状態を示す模式断面図である。なお、ここではリチウムイオン電池を例に挙げて説明するが、必ずしもこれに制限されず、本発明は一般的な二次電池においても適用可能である。   The configuration and effect of the electrode of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a laminated state of an electrode and an electrolyte layer inside a battery using the electrode of the present invention. Here, a lithium ion battery will be described as an example, but the present invention is not necessarily limited thereto, and the present invention can be applied to a general secondary battery.

図1に示す本発明の電極(正極1および負極2)において、集電体3上には、活物質を含む活物質層4が形成されている。電池の内部において本発明の電極(正極1および負極2)は、図1に示すように、電解質層5を介して積層される。活物質層4(正極活物質層4aおよび負極活物質層4b)においては、電池反応、すなわち、カソード反応またはアノード反応が進行する。活物質層4における電池反応によって生じた電子は、集電体3を通じて集められ、外部の負荷に対して、電気的仕事をする。   In the electrodes (positive electrode 1 and negative electrode 2) of the present invention shown in FIG. 1, an active material layer 4 containing an active material is formed on a current collector 3. In the battery, the electrodes (positive electrode 1 and negative electrode 2) of the present invention are laminated via an electrolyte layer 5 as shown in FIG. In the active material layer 4 (the positive electrode active material layer 4a and the negative electrode active material layer 4b), a battery reaction, that is, a cathode reaction or an anode reaction proceeds. Electrons generated by the battery reaction in the active material layer 4 are collected through the current collector 3 and perform electrical work on an external load.

なお、図1は、説明の都合上、誇張して記載されており、集電体3および活物質層4の厚さ等の比率や正極1および負極2の積層数などは、実際とは異なる場合もある。これは、以下の図面についても同様である。   Note that FIG. 1 is exaggerated for convenience of explanation, and the ratio of the current collector 3 and the thickness of the active material layer 4 and the number of stacked positive electrodes 1 and 2 are different from actual ones. In some cases. The same applies to the following drawings.

本発明の電極(正極1および負極2)は、集電体3に電解質が保持されてなることを特徴とする。これにより、イオンの移動性が改善されうる。   The electrodes (positive electrode 1 and negative electrode 2) of the present invention are characterized in that the current collector 3 holds an electrolyte. Thereby, the mobility of ions can be improved.

従来の電極においては、一般に、両面に活物質層が形成された金属箔等が、集電体として用いられていた。この金属箔は平滑であるか、または密着性を改善する目的で表面が粗面化されているが、電解液を内部に保持しうるようなものではない。このため、従来の電極を有する電池を高出力条件下で放電させると、電池の内部抵抗が急激に上昇し、電池容量が低下するという問題があった。これは、下記のような機構によるものと推測される。なお、以下の説明はあくまでも推測であり、内部抵抗の上昇および電池容量の低下といった問題が、以下の推測とは異なる機構により生じるものであったとしても、本発明の技術的範囲には何ら影響を及ぼすものではない。また、以下の説明においては、電極の活物質層にも電解質が含まれる場合を例に挙げて説明する。   In conventional electrodes, generally, a metal foil or the like in which an active material layer is formed on both surfaces is used as a current collector. This metal foil is smooth or roughened for the purpose of improving adhesion, but it does not hold the electrolyte inside. For this reason, when a battery having a conventional electrode is discharged under high output conditions, there is a problem that the internal resistance of the battery rapidly increases and the battery capacity decreases. This is presumably due to the following mechanism. It should be noted that the following explanation is just an estimation, and even if problems such as an increase in internal resistance and a decrease in battery capacity are caused by a mechanism different from the following estimation, there is no influence on the technical scope of the present invention. It does not affect. Moreover, in the following description, the case where an electrolyte is also contained in the active material layer of the electrode will be described as an example.

正極においては、高レートの放電により、まず、活物質層に含まれる電解質中のリチウムイオンが活物質中に吸収され、電池反応に寄与する。この反応が進行して活物質層に含まれる電解質中のリチウムイオン濃度が低下した後、正極活物質における反応を維持するためには、活物質層に隣接する電解質層からの泳動によりリチウムイオンが補充される必要がある。   In the positive electrode, the lithium ions in the electrolyte contained in the active material layer are first absorbed into the active material by high-rate discharge, and contribute to the battery reaction. In order to maintain the reaction in the positive electrode active material after this reaction has progressed and the lithium ion concentration in the electrolyte contained in the active material layer has decreased, lithium ions are migrated from the electrolyte layer adjacent to the active material layer. Need to be replenished.

一方、リチウムイオンの対イオンであるアニオン(例えば、PF )は、放電により負極方向へ移動する。ここで、リチウムイオンの輸率は通常0.2程度と極めて低いため、放電の際の電流は、その大部分がPF 等のアニオンにより担われる。また、電極の近傍について微視的に観察すれば、電気的に中性である必要がある。このため、輸率の大きいPF 等のアニオンが負極方向へ拡散するのに伴って、リチウムイオンも負極方向へ移動し、正極の活物質の周辺においてリチウムイオンが枯渇するという現象が起こる。その結果、正極において放電反応が進行しなくなり、内部抵抗が上昇して、電池容量の低下の問題が生じるものと推測される。この問題は、従来の電極において集電体が厚くなると顕著に現れる。 On the other hand, an anion (for example, PF 6 ) which is a counter ion of lithium ion moves toward the negative electrode due to discharge. Since the transport number of lithium ions very low usually about 0.2, the current during discharge, most part PF 6 - are carried by anions such. Further, if the vicinity of the electrode is observed microscopically, it needs to be electrically neutral. Therefore, large PF 6 of transport number - anions and the like in association with diffusing into negative direction, also lithium ion moves to the negative electrode direction, a phenomenon that lithium ions are depleted occurs in the vicinity of the active material of positive electrode. As a result, it is presumed that the discharge reaction does not proceed in the positive electrode, the internal resistance increases, and the problem of a decrease in battery capacity occurs. This problem becomes prominent when the current collector becomes thick in the conventional electrode.

また、高レート放電時の負極においては、放電の進行に伴って拡散してきたPF 等のアニオンが、活物質の周辺において飽和する。その結果、正極と同様に放電反応が進行しなくなり内部抵抗が上昇して、電池容量が低下するものと推測される。 In the negative electrode during high-rate discharge, anions such as PF 6 that have diffused as the discharge progresses are saturated around the active material. As a result, it is presumed that the discharge reaction does not proceed as in the positive electrode, the internal resistance increases, and the battery capacity decreases.

これに対し、本発明の電極によれば、上記のような問題が解決され、高出力条件下における充放電特性の低下が防止されうる。   On the other hand, according to the electrode of the present invention, the above-described problems can be solved, and deterioration of charge / discharge characteristics under high output conditions can be prevented.

すなわち、本発明の電極においては、集電体が、電解質を保持している。このため、本発明の電極が適用された正極においては、活物質周辺のリチウムイオン濃度が低下した場合であっても、集電体に保持された電解質からリチウムイオンが供給される。その結果、リチウムイオンの枯渇が防止され、内部抵抗の上昇やこれに伴う電池容量の低下が抑制されるのである。   That is, in the electrode of the present invention, the current collector holds the electrolyte. For this reason, in the positive electrode to which the electrode of the present invention is applied, even when the lithium ion concentration around the active material is lowered, lithium ions are supplied from the electrolyte held in the current collector. As a result, the depletion of lithium ions is prevented, and the increase in internal resistance and the accompanying decrease in battery capacity are suppressed.

また、本発明の電極が適用された負極においては、アニオンが泳動により活物質の周辺に密集してきた場合であっても、そのアニオンの一部は集電体に保持された電解質中に移動しうる。その結果、負極の活物質の周辺におけるアニオンの飽和状態が緩和され、内部抵抗の上昇やこれに伴う電池容量の低下が抑制されうる。   In addition, in the negative electrode to which the electrode of the present invention is applied, even if anions are concentrated around the active material by electrophoresis, some of the anions move into the electrolyte held by the current collector. sell. As a result, the saturation state of the anion around the active material of the negative electrode is relaxed, and the increase in internal resistance and the accompanying decrease in battery capacity can be suppressed.

よって、本発明の電極は、正極および負極のいずれにも適用されうる。正極に適用された場合と負極に適用された場合とで機構は異なるものの、いずれに適用されても電池の充放電特性を向上させうる。   Therefore, the electrode of the present invention can be applied to both the positive electrode and the negative electrode. Although the mechanism is different between when applied to the positive electrode and when applied to the negative electrode, the charge / discharge characteristics of the battery can be improved regardless of which mechanism is applied.

次に、本発明の電極を構成する集電体および活物質層について詳細に説明する。   Next, the current collector and the active material layer constituting the electrode of the present invention will be described in detail.

まず、集電体について説明する。集電体は、導電性の材料により構成され、活物質層と外部の負荷との間の電子の移動を媒介する。   First, the current collector will be described. The current collector is formed of a conductive material and mediates the movement of electrons between the active material layer and an external load.

本発明の電極において、集電体は、電解質を保持している。電解質を保持していることにより、前述のように、正極におけるリチウムイオンの枯渇や負極におけるアニオンの飽和が抑制されうる。その結果、電池の充放電特性が向上しうる。   In the electrode of the present invention, the current collector holds an electrolyte. By holding the electrolyte, as described above, depletion of lithium ions at the positive electrode and saturation of anions at the negative electrode can be suppressed. As a result, the charge / discharge characteristics of the battery can be improved.

電解質が保持される形態としては、例えば、集電体として多孔質集電体を用い、この多孔質集電体の有する空孔により電解質が充填される形態が挙げられる。以下、かような形態を例に挙げてより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は、この形態のみに制限されない。例えば、電解液を内部に保持しうる中空の箱状金属の表面に小さな開口部を多数設けた形状の集電体や、ゲル状の電解質を金属メッシュで包み込んだ集電体のような形態もまた、採用されうる。   Examples of the form in which the electrolyte is held include a form in which a porous current collector is used as a current collector and the electrolyte is filled with pores of the porous current collector. Hereinafter, although such a form is mentioned as an example and it demonstrates in detail, the technical scope of this invention is not restrict | limited only to this form. For example, a current collector having a shape in which a large number of small openings are provided on the surface of a hollow box-shaped metal capable of holding an electrolyte solution, or a current collector in which a gel electrolyte is wrapped with a metal mesh It can also be employed.

「多孔質集電体」とは、多数の空孔を有する集電体をいう。多孔質集電体の有する空孔の大きさや形状、多孔質集電体の見かけ体積に対する空孔の体積の占める割合(空孔率)等の具体的な形態は、特に制限されず、適宜調節されうる。多孔質集電体は、その全体に均一に空孔を有するものであってもよく、大きさの異なる空孔を全体に有するものであってもよい。また、多孔質集電体は、表面付近にのみ空孔を有し、内部には空孔を有しないものであってもよい。なお、多孔質集電体としては、市販のものが用いられてもよく、自ら作製したものが用いられてもよい。   “Porous current collector” refers to a current collector having a large number of pores. Specific forms such as the size and shape of the pores of the porous current collector and the ratio of the volume of the pores to the apparent volume of the porous current collector (porosity) are not particularly limited, and are adjusted as appropriate. Can be done. The porous current collector may have pores uniformly throughout, or may have pores of different sizes throughout. The porous current collector may have pores only near the surface and may not have pores inside. In addition, as a porous electrical power collector, a commercially available thing may be used and what was produced itself may be used.

多孔質集電体の有する空孔の平均直径は、後述する活物質層に含まれる活物質の平均粒径よりも小さいことが好ましい。空孔の平均直径が活物質の平均粒径以上であると、多孔質集電体の空孔中に活物質が充填されてしまう場合があり、電解質が充分に保持されない虞がある。一方、空孔が小さすぎると、イオン流量が低下する虞があり、作製も困難となる。これらの点を考慮すると、空孔の平均直径は、好ましくは0.05〜20μmであり、より好ましくは0.1〜10μmである。また、多孔質集電体の空孔率は、好ましくは10〜90%であり、より好ましくは20〜80%である。なお、多孔質集電体の有する空孔の平均直径や空孔率は、例えば、電子顕微鏡による観察などの従来公知の手法により測定されうる。   The average diameter of the pores of the porous current collector is preferably smaller than the average particle diameter of the active material contained in the active material layer described later. If the average diameter of the pores is greater than or equal to the average particle diameter of the active material, the active material may be filled in the pores of the porous current collector, and the electrolyte may not be sufficiently retained. On the other hand, if the vacancies are too small, the ion flow rate may be lowered, and the production becomes difficult. Considering these points, the average diameter of the pores is preferably 0.05 to 20 μm, more preferably 0.1 to 10 μm. Moreover, the porosity of the porous current collector is preferably 10 to 90%, more preferably 20 to 80%. Note that the average diameter and porosity of the pores of the porous current collector can be measured by a conventionally known method such as observation with an electron microscope.

多孔質集電体は、種々の方法により表面がエッチングされたエッチング箔であってもよい。エッチング箔は、一般に、箔の表層を残しつつも、箔の内部に多数の空孔を有しており、かような空孔は、本発明において電解質を保持するための手段として特に好適である。かような空孔を物理的な穿孔やサンドブラスト等によって得ることは通常は困難である。しかし、物理的な穿孔やサンドブラスト等の手段によって、エッチング箔と同様に多数の微細な空孔を有する集電体が得られる場合には、かような手段を用いて得られた集電体が採用されてもよい。参考までに、エッチング箔を用いて作製された本発明の電極の断面を電子顕微鏡により撮影した写真を図2に示す。図2は、後述する実施例において作製された電極の断面を撮影した写真である。図2の写真において集電体3の材料であるエッチング箔6は、エッチングされていない芯部7と、前記芯部7の両側に位置する、エッチングにより形成された空孔を有する空孔部8とを有している。また、エッチング箔6の表面には、活物質層4が形成されている。なお、図2に示す写真においては、エッチング箔6の片側の表面のみに活物質層4が形成されているが、活物質層4がエッチング箔6の両側の表面に形成されていても、勿論よい。   The porous current collector may be an etching foil whose surface is etched by various methods. The etching foil generally has a large number of pores inside the foil while leaving the surface layer of the foil, and such pores are particularly suitable as a means for holding the electrolyte in the present invention. . It is usually difficult to obtain such holes by physical drilling or sandblasting. However, when a current collector having a large number of fine holes as in the etching foil is obtained by means such as physical perforation or sandblasting, the current collector obtained using such means is It may be adopted. For reference, a photograph of a cross section of the electrode of the present invention produced using an etching foil taken with an electron microscope is shown in FIG. FIG. 2 is a photograph of a cross section of an electrode produced in an example described later. In the photograph of FIG. 2, the etching foil 6, which is the material of the current collector 3, has an unetched core portion 7 and a hole portion 8 having holes formed by etching located on both sides of the core portion 7. And have. An active material layer 4 is formed on the surface of the etching foil 6. In the photograph shown in FIG. 2, the active material layer 4 is formed only on one surface of the etching foil 6. Of course, the active material layer 4 may be formed on both surfaces of the etching foil 6. Good.

エッチング箔6が本発明の電極を構成する集電体3として用いられる場合、図2に示すように、その内部に芯部7を有していてもよいし、芯部7を有さずに完全にエッチングされてなる空孔部8のみからなっていてもよい。箔の強度が向上し、電極および電池の製造が容易であるという観点からは、エッチング箔6は芯部7を有することが好ましいが、これに制限されない。芯部7の厚さは特に制限されないが、通常5〜20μm程度である。   When the etching foil 6 is used as the current collector 3 constituting the electrode of the present invention, as shown in FIG. 2, the etching foil 6 may have a core portion 7 or may not have the core portion 7. You may consist only of the void | hole part 8 etched completely. From the viewpoint of improving the strength of the foil and facilitating the production of the electrode and the battery, the etching foil 6 preferably has the core portion 7, but is not limited thereto. The thickness of the core 7 is not particularly limited, but is usually about 5 to 20 μm.

集電体は、図1に示すように1層のみからなっていてもよく、2層以上からなっていてもよい。2層以上からなる集電体を有する電極の形態としては、例えば、図3に示す形態が挙げられる。図3に示す形態において、集電体3は、中央部に位置する、比較的粗大な空孔を有する集電体3a(以下、「粗大空孔集電体」と略記)と、前記粗大空孔集電体3aの両側に位置する、比較的微細な空孔を有する集電体3b(以下、「微細空孔集電体」と略記)とからなり、双方の前記微細空孔集電体3bの、前記粗大空孔集電体3aと対向する面上に、活物質層4が形成されている。つまり、電極は、活物質層4/微細空孔集電体3b/粗大空孔集電体3a/微細空孔集電体3b/活物質層4の順に積層されることにより構成されている。かような集電体3を有する電極においては、微細空孔集電体3bが存在することにより、活物質層4に含まれる活物質による空孔の閉塞が防止されうる。その一方で、粗大空孔集電体3aが存在することにより、集電体3に電解質が充分に保持されうる。その結果、より優れた本発明の効果が発現しうる。   The current collector may be composed of only one layer as shown in FIG. 1 or may be composed of two or more layers. Examples of the form of the electrode having a current collector composed of two or more layers include the form shown in FIG. In the form shown in FIG. 3, the current collector 3 includes a current collector 3 a having a relatively coarse hole (hereinafter abbreviated as “coarse hole current collector”) positioned in the center, and the coarse sky. A current collector 3b having relatively fine holes located on both sides of the hole current collector 3a (hereinafter abbreviated as "fine hole current collector"), and both of the fine hole current collectors. An active material layer 4 is formed on the surface of 3b facing the coarse hole current collector 3a. That is, the electrode is configured by laminating the active material layer 4 / the fine hole current collector 3b / the coarse hole current collector 3a / the fine hole current collector 3b / the active material layer 4 in this order. In the electrode having such a current collector 3, the presence of the fine hole current collector 3 b can prevent the holes from being blocked by the active material contained in the active material layer 4. On the other hand, the presence of the coarse pore current collector 3 a allows the electrolyte to be sufficiently held in the current collector 3. As a result, more excellent effects of the present invention can be exhibited.

上記の形態において、集電体3を構成する粗大空孔集電体3aおよび微細空孔集電体3bの具体的な形態については、粗大空孔集電体3aの有する空孔の平均直径が微細空孔集電体3bの有する空孔の平均直径よりも大きいこと以外は特に制限されない。上記で説明した多孔質集電体やエッチング箔等の好ましい形態が同様に採用されうる。なお、図3に示す形態が採用される場合、粗大空孔集電体3aの有する空孔の平均直径は、好ましくは10〜500μmであり、より好ましくは20〜200μmである。粗大空孔集電体3aの有する空孔の平均直径が小さすぎると、粗大空孔集電体3aを設けたことによるメリットが充分に得られない虞がある。一方、粗大空孔集電体3aの有する空孔の平均直径が大きすぎると、集電体の強度が低下する場合があり、製造時や使用時の破損の原因となる虞がある。   In the above embodiment, the specific diameter of the coarse hole current collector 3a and the fine hole current collector 3b constituting the current collector 3 is such that the average diameter of the holes of the coarse hole current collector 3a is There is no particular limitation except that it is larger than the average diameter of the holes of the fine hole current collector 3b. Preferred forms such as the porous current collector and the etching foil described above can be similarly employed. In addition, when the form shown in FIG. 3 is adopted, the average diameter of the pores of the coarse pore current collector 3a is preferably 10 to 500 μm, and more preferably 20 to 200 μm. If the average pore diameter of the coarse pore current collector 3a is too small, there is a possibility that the merit obtained by providing the coarse pore current collector 3a cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the average diameter of the pores of the coarse pore current collector 3a is too large, the strength of the current collector may be reduced, which may cause damage during manufacture or use.

粗大空孔集電体3aを構成する材料としては、上記のもの以外にも、箔の一方の面から他方の面へ貫通した貫通孔を有する貫通エッチング箔や、金属メッシュ、パンチングメタル、エキスパンドメタル等が用いられうる。これらの材料は比較的大きな空孔を有しており、その空孔に電解質を充分に保持しうる。   In addition to the above-described materials, the coarse pore current collector 3a may be a through-etched foil having a through-hole penetrating from one surface of the foil to the other surface, a metal mesh, a punching metal, or an expanded metal. Etc. can be used. These materials have relatively large pores, and can sufficiently retain the electrolyte in the pores.

集電体を構成する導電性の材料は、特に制限されないが、電池の正極においては、高い電位に対する耐酸化性が要求される。このため、本発明の電極が正極として用いられる場合、集電体は、金属表面に酸化被膜を形成する弁金属により構成されることが好ましい。弁金属としては、具体的には、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン等の単体もしくは合金、またはステンレス合金などが例示される。これらは1種のみが単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。また、他の金属の単体または合金と併用されてもよい。本発明の電極が正極として用いられる場合、集電体は、特に好ましくはアルミニウムにより構成される。   The conductive material constituting the current collector is not particularly limited, but the positive electrode of the battery is required to have oxidation resistance against a high potential. For this reason, when the electrode of this invention is used as a positive electrode, it is preferable that a collector is comprised with the valve metal which forms an oxide film in a metal surface. Specific examples of the valve metal include aluminum, tantalum, niobium, titanium, hafnium, zirconium, zinc, tungsten, bismuth, antimony, and the like, or a stainless alloy. These may be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may use together with the simple substance or alloy of another metal. When the electrode of the present invention is used as a positive electrode, the current collector is particularly preferably composed of aluminum.

一方、電池の負極においては、電池反応が進行する電位において、集電体がリチウムと合金を形成しないことが要求される。このため、本発明の電極が負極として用いられる場合、集電体は、銅、ニッケル、チタン、ステンレス等により構成されることが好ましい。これらは1種のみが単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。本発明の電極が負極として用いられる場合、集電体は、特に好ましくは銅またはニッケルにより構成される。   On the other hand, in the negative electrode of the battery, it is required that the current collector does not form an alloy with lithium at the potential at which the battery reaction proceeds. For this reason, when the electrode of this invention is used as a negative electrode, it is preferable that a collector is comprised with copper, nickel, titanium, stainless steel, etc. These may be used alone or in combination of two or more. When the electrode of the present invention is used as a negative electrode, the current collector is particularly preferably composed of copper or nickel.

集電体の厚さ(集電体が2層以上からなる場合は全ての層の合計の厚さ)は、特に制限されないが、好ましくは5〜200μm、より好ましくは10〜50μmである。集電体が薄すぎると、電解質が充分に保持されない虞があり、また集電体表面に活物質層を形成する際の応力に耐えられず、切断や亀裂が生じる虞がある。一方、集電体が厚すぎると、製造コストが上昇し、電池が大型化する虞がある。さらに、多孔質集電体を用いる場合には、集電体が厚すぎると脆くなり、取扱いが困難となる虞がある。ただし、上記の範囲を外れる厚さの集電体が用いられてもよい。   The thickness of the current collector (the total thickness of all layers when the current collector comprises two or more layers) is not particularly limited, but is preferably 5 to 200 μm, more preferably 10 to 50 μm. If the current collector is too thin, the electrolyte may not be sufficiently retained, and it may not be able to withstand the stress when the active material layer is formed on the surface of the current collector, which may cause cutting or cracking. On the other hand, if the current collector is too thick, the manufacturing cost increases and the battery may be enlarged. Further, when a porous current collector is used, if the current collector is too thick, the current collector becomes brittle and may be difficult to handle. However, a current collector having a thickness outside the above range may be used.

集電体の大きさは、電極の使用用途に応じて適宜決定されうる。大型の電池に用いられる大型の電極を作製するのであれば、面積の大きな集電体が用いられる。小型の電池に用いられる小型の電極を作製するのであれば、面積の小さな集電体が用いられる。   The size of the current collector can be appropriately determined according to the intended use of the electrode. If a large electrode used for a large battery is manufactured, a current collector having a large area is used. If a small electrode used for a small battery is manufactured, a current collector having a small area is used.

多孔質集電体に充填される電解質は、特に制限されない。従来、二次電池の電解質層に含まれていた電解質と同様の電解質が用いられうる。電解質は、非水電解質であることが好ましい。非水電解質は、リチウム塩等の電解質塩を含有する。また、非水電解質は、非水系溶媒(可塑剤)や電解質用高分子(ホストポリマー)の含有の有無によって、液体電解質、ゲル高分子電解質、および全固体高分子電解質に分類される。   The electrolyte filled in the porous current collector is not particularly limited. Conventionally, an electrolyte similar to the electrolyte included in the electrolyte layer of the secondary battery can be used. The electrolyte is preferably a non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte contains an electrolyte salt such as a lithium salt. Nonaqueous electrolytes are classified into liquid electrolytes, gel polymer electrolytes, and all solid polymer electrolytes depending on the presence or absence of a nonaqueous solvent (plasticizer) or a polymer for electrolyte (host polymer).

電解質中の上記各種成分の含有量は、特に制限されず、所望の電池性能等に応じて適宜調節されうる。本発明の電極は、正極のみに適用される場合、負極のみに適用される場合、および両極に適用される場合の3つの場合が考えられるが、正極への適用により充電時の性能を向上させたい場合には、通常より電解質塩の濃度を下げて、充電時の塩濃度の上昇を抑えるのが効果的である。また、正極側への適用により放電時の性能を向上させたい場合には、通常より電解質塩の濃度を上げて、放電時の塩濃度の低下を抑えるのが効果的である。負極において適用される場合には、イオンの移動方向が逆になるので上記の正極への適用についての説明とは逆に塩濃度を調節することが好ましい。ただし、これはあくまでも一例であり、充電と放電の性能のバランスを考慮した上で、塩濃度が適宜決定されうる。これは、本発明の電極が正極および負極の双方に適用される場合にも同様である。   Content of the said various components in electrolyte is not restrict | limited in particular, According to desired battery performance etc., it can adjust suitably. The electrode of the present invention can be applied to only the positive electrode, to the negative electrode only, and to the two electrodes. The application to the positive electrode can improve the performance during charging. When it is desired, it is effective to lower the electrolyte salt concentration than usual to suppress the increase in the salt concentration during charging. Further, when it is desired to improve the performance at the time of discharge by application to the positive electrode side, it is effective to increase the concentration of the electrolyte salt more than usual to suppress the decrease in the salt concentration at the time of discharge. When applied to the negative electrode, the direction of ion movement is reversed, and therefore, it is preferable to adjust the salt concentration, contrary to the description of the application to the positive electrode. However, this is merely an example, and the salt concentration can be appropriately determined in consideration of the balance between the charging and discharging performance. This is the same when the electrode of the present invention is applied to both the positive electrode and the negative electrode.

続いて、活物質層について説明する。活物質層は、前記集電体上に形成され、活物質を含む。活物質層の具体的な形態については、電池反応が進行しうるのであれば何ら制限はない。従来の活物質層に採用されていた形態が同様に用いられうる。具体的には、活物質層には、活物質のほか、導電助剤、バインダ、電解質塩、溶媒等も含まれうる。活物質層におけるイオン伝導性を向上させるために、高分子電解質が含まれてもよい。これらの各成分の配合量については、特に限定はない。既に得られている知見に基づいて、各成分の配合量が決定されればよい。なお、本発明の電極において、活物質層は、集電体の片面にのみ形成されていてもよく、両面に形成されていてもよい。また、一の集電体の両面に活物質層が形成される場合、双方の活物質層は、同一の極(正極どうしまたは負極どうし)であってもよく、異なる極(正極と負極)であってもよい。例えば、後述するように、一般リチウムイオン電池に採用される場合、本発明の電極は、集電体の両面に同一の極の活物質層が形成されてなる電極である。一方、バイポーラ電池に採用される場合、本発明の電極は、集電体の両面に異なる極の活物質層が形成されてなる電極(バイポーラ電極)である。   Next, the active material layer will be described. The active material layer is formed on the current collector and includes an active material. The specific form of the active material layer is not particularly limited as long as the battery reaction can proceed. The form employed in the conventional active material layer can be used similarly. Specifically, the active material layer may include a conductive additive, a binder, an electrolyte salt, a solvent, and the like in addition to the active material. In order to improve the ionic conductivity in the active material layer, a polymer electrolyte may be included. There is no limitation in particular about the compounding quantity of each of these components. Based on the knowledge already obtained, the blending amount of each component may be determined. In the electrode of the present invention, the active material layer may be formed only on one side of the current collector, or may be formed on both sides. Moreover, when an active material layer is formed on both surfaces of one current collector, both active material layers may be the same electrode (positive electrodes or negative electrodes), or different electrodes (positive electrode and negative electrode). There may be. For example, as described later, when employed in a general lithium ion battery, the electrode of the present invention is an electrode in which active material layers having the same electrode are formed on both surfaces of a current collector. On the other hand, when employed in a bipolar battery, the electrode of the present invention is an electrode (bipolar electrode) in which active material layers having different electrodes are formed on both surfaces of a current collector.

活物質層の厚さは、特に制限されない。ここで、活物質層が薄すぎると、電池容量が不充分となる虞がある。一方、活物質層が厚すぎると、活物質層中のイオン伝導性が低下する場合があり、特に高出力条件下における充放電特性が不充分となる虞がある。しかしながら、本発明の電極によれば、集電体が電解質を保持しているため、活物質層が比較的厚い場合であっても、活物質層中のイオン伝導性の低下に伴う充放電特性の低下が抑制されうる。かような観点から、活物質層の厚さは、好ましくは1〜100μm、より好ましくは5〜50μmである。   The thickness of the active material layer is not particularly limited. Here, if the active material layer is too thin, the battery capacity may be insufficient. On the other hand, if the active material layer is too thick, the ionic conductivity in the active material layer may be lowered, and the charge / discharge characteristics under high output conditions may be insufficient. However, according to the electrode of the present invention, since the current collector holds the electrolyte, even when the active material layer is relatively thick, the charge / discharge characteristics accompanying the decrease in ion conductivity in the active material layer Can be suppressed. From such a viewpoint, the thickness of the active material layer is preferably 1 to 100 μm, more preferably 5 to 50 μm.

電極には、必要に応じて、その他の部材が配置される。例えば、電極を電池外装体の中に封入して電池を作製する場合に、電池外層体の外部に電力を取り出す目的で、電池の外部に引き出されるタブが配置される。この他にも、電極に種々の改良が施されてもよい。   Other members are disposed on the electrode as necessary. For example, when a battery is manufactured by enclosing an electrode in a battery outer package, a tab that is drawn out of the battery is disposed for the purpose of extracting electric power to the outside of the battery outer layer body. In addition, various improvements may be made to the electrode.

続いて、本発明の電極の製造方法について説明する。   Then, the manufacturing method of the electrode of this invention is demonstrated.

本発明の電極は、例えば、集電体に電解質を保持させ、この集電体の表面に、活物質を含むスラリーを塗布することにより製造されうる。   The electrode of the present invention can be produced, for example, by holding an electrolyte in a current collector and applying a slurry containing an active material to the surface of the current collector.

以下、集電体として多孔質集電体を用いる場合を例に挙げ、上記の製造方法の好ましい一形態について説明するが、本発明の技術的範囲は、下記の形態のみに限定されない。   Hereinafter, a case where a porous current collector is used as the current collector will be described as an example, and a preferable embodiment of the above manufacturing method will be described. However, the technical scope of the present invention is not limited to the following embodiment.

まず、多孔質集電体を準備する。多孔質集電体の好ましい形態としては、上記で説明したのと同様の形態が用いられるため、ここでは説明を省略する。   First, a porous current collector is prepared. As a preferable form of the porous current collector, the same form as described above is used, and thus the description thereof is omitted here.

前述のように、多孔質集電体は市販のものでもよいが、自ら作製する場合には、エッチング法を用いて作製するとよい。以下、エッチング法により多孔質集電体を作製する際の好ましい形態について説明する。   As described above, the porous current collector may be a commercially available one. However, when the porous current collector is manufactured by itself, it may be manufactured by using an etching method. In the following, a preferred mode for producing a porous current collector by an etching method will be described.

エッチング法としては、例えば、交流エッチング法が用いられる。交流エッチング法とは、交流電流を印加しうる電極が対峙して設けられた電解槽中に、塩酸溶液のようなエッチング用電解液を満たし、この溶液に所望の導電性の材料からなる箔を浸漬させ、交流電流を印加することにより、箔をエッチングする方法である。交流エッチング法によれば、箔の両面において、箔の厚さ方向に均等に空孔が形成される。このため、交流エッチング法は、本発明の電極の製造において好適に用いられうる。本発明の電極を構成する多孔質集電体をエッチング法により製造する際には、集電体の好ましい形態の欄において説明した、導電性の材料からなる箔が用いられうる。   As the etching method, for example, an AC etching method is used. In the AC etching method, an electrolytic bath provided with opposing electrodes to which an AC current can be applied is filled with an etching electrolytic solution such as a hydrochloric acid solution, and a foil made of a desired conductive material is filled in this solution. In this method, the foil is etched by dipping and applying an alternating current. According to the AC etching method, holes are evenly formed on both sides of the foil in the thickness direction of the foil. For this reason, the AC etching method can be suitably used in the production of the electrode of the present invention. When the porous current collector constituting the electrode of the present invention is produced by an etching method, the foil made of a conductive material described in the section of the preferred form of the current collector can be used.

多孔質集電体を交流エッチング法により製造する場合のエッチング条件については、特に制限はない。従来の交流エッチング法についての公知の知見が、適宜参照されうる。一例を挙げれば、エッチング用電解液は、塩酸を1〜10質量%程度含有することが好ましい。エッチング用電解液の温度は、15〜80℃程度が好ましい。また、エッチングの際に印加される電流の電流密度は、50〜5000A/m程度が好ましく、エッチング時間は、1〜60分間程度が好ましい。なお、これらの条件はあくまでも一例であり、これらの範囲を外れる条件が採用されてもよい。また、交流エッチング法に限らず、直流エッチング法、化学的エッチング法等の他のエッチング法が用いられてもよい。 There are no particular restrictions on the etching conditions when the porous current collector is produced by the alternating current etching method. Known knowledge about the conventional AC etching method can be referred to as appropriate. For example, the etching electrolyte preferably contains about 1 to 10% by mass of hydrochloric acid. The temperature of the electrolytic solution for etching is preferably about 15 to 80 ° C. The current density of the current applied during etching is preferably about 50 to 5000 A / m 2 , and the etching time is preferably about 1 to 60 minutes. These conditions are merely examples, and conditions out of these ranges may be employed. Further, the etching method is not limited to the AC etching method, and other etching methods such as a DC etching method and a chemical etching method may be used.

図3に示すように、集電体3が2層以上からなる場合、各層の間、例えば、粗大空孔集電体3aと微細空孔集電体3bとの間は、単に積層されるのみで、他の手段によりさらに固定されていなくてもよい。また、本発明の効果を阻害しないのであれば、各層の間を固定するための他の手段が採用されてもよい。   As shown in FIG. 3, when the current collector 3 is composed of two or more layers, the layers, for example, between the coarse hole current collector 3a and the fine hole current collector 3b are simply stacked. Therefore, it may not be further fixed by other means. Moreover, as long as the effect of this invention is not inhibited, the other means for fixing between each layer may be employ | adopted.

続いて、上記で準備した多孔質集電体に保持させるための電解質を準備する。   Subsequently, an electrolyte for holding the porous current collector prepared above is prepared.

多孔質集電体に保持される電解質の具体的な形態は、特に制限されない。前述したように、電解質は、液体電解質、ゲル高分子電解質、および全固体高分子電解質等の非水電解質であることが好ましい。   The specific form of the electrolyte held by the porous current collector is not particularly limited. As described above, the electrolyte is preferably a non-aqueous electrolyte such as a liquid electrolyte, a gel polymer electrolyte, and an all solid polymer electrolyte.

一般に、液体電解質は、非水系溶媒および電解質塩を含む。前記非水系溶媒としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)等の環状カーボネート類;ジメチルカーボネート(DMC)、メチルエチルカーボネート(MEC)、ジエチルカーボネート(DEC)等の鎖状カーボネート類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトニトリル等のニトリル類;酢酸メチル、ギ酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等のエステル類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン等のエーテル類;ジメチルホルムアミド等のアミド類;などの非プロトン性有機溶媒、およびこれらの混合物が挙げられる。また、前記電解質塩としては、アルカリ塩が好ましく、リチウム塩が特に好ましい。前記リチウム塩としては、LiPF、LiBF、LiAsF、LiClO、LiBETI(Li(CSON)、LiN(SOCF)、Li(SO)、LiBOB(リチウムビスオキサイドボレート)等が挙げられる。 In general, the liquid electrolyte includes a non-aqueous solvent and an electrolyte salt. Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC); chain carbonates such as dimethyl carbonate (DMC), methyl ethyl carbonate (MEC), and diethyl carbonate (DEC); Lactones such as butyrolactone; nitriles such as acetonitrile; esters such as methyl acetate, methyl formate, methyl propionate, ethyl propionate; tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, And aprotic organic solvents such as ethers such as 1,2-diethoxyethane; amides such as dimethylformamide; and mixtures thereof. Moreover, as said electrolyte salt, an alkali salt is preferable and lithium salt is especially preferable. Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiBETI (Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N), LiN (SO 2 CF 3 ), Li (SO 2 C 2 F 5 ). , LiBOB (lithium bisoxide borate) and the like.

ゲル高分子電解質は、電解質用高分子(ホストポリマー)、非水系溶媒(可塑剤)、および電解質塩を含む。前記電解質用高分子(ホストポリマー)としては、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)等のイオン伝導性高分子;ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のイオン伝導性を有しない高分子;およびこれらの共重合体等が挙げられる。前記非水系溶媒(可塑剤)および前記電解質塩の好ましい形態は、上記の液体電解質の場合と同様である。   The gel polymer electrolyte includes a polymer for electrolyte (host polymer), a non-aqueous solvent (plasticizer), and an electrolyte salt. Examples of the electrolyte polymer (host polymer) include ion conductive polymers such as polyethylene oxide (PEO) and polypropylene oxide (PPO); polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinyl chloride (PVC), and polyacrylonitrile (PAN). And polymers having no ion conductivity such as polymethyl methacrylate (PMMA); and copolymers thereof. Preferred forms of the non-aqueous solvent (plasticizer) and the electrolyte salt are the same as in the case of the liquid electrolyte.

全固体高分子電解質は、可塑剤としての非水系溶媒を含まず、電解質用高分子(ホストポリマー)、および電解質塩を含む。この電解質用高分子(ホストポリマー)および電解質塩の好ましい形態は、上記のゲル高分子電解質の場合と同様である。また、この際、ポリマーがファンデルワールス力などの物理的な結合で架橋した物理架橋ゲルが用いられてもよい。   The all solid polymer electrolyte does not include a non-aqueous solvent as a plasticizer, but includes an electrolyte polymer (host polymer) and an electrolyte salt. Preferred forms of the electrolyte polymer (host polymer) and the electrolyte salt are the same as in the case of the gel polymer electrolyte. At this time, a physical cross-linked gel in which the polymer is cross-linked by physical bonds such as van der Waals force may be used.

本発明の集電体に保持される電解質において、含有される上記の各成分の含有量の割合は特に制限されず、既に得られている知見に基づき、使用用途や所望の電池特性等に応じて適宜決定されうる。   In the electrolyte retained in the current collector of the present invention, the ratio of the content of each of the above components is not particularly limited, and depends on the intended use and desired battery characteristics based on the knowledge already obtained. Can be appropriately determined.

多孔質集電体に電解質を充填する具体的な方法は、特に制限されず、多孔質集電体の有する空孔の量および大きさや、充填される電解質の種類および量などに応じて、適宜選択されうる。   The specific method of filling the electrolyte into the porous current collector is not particularly limited, and is appropriately determined according to the amount and size of the pores of the porous current collector, the type and amount of the electrolyte to be filled, and the like. Can be selected.

電解質として液体電解質を用いる場合には、例えば、上記で準備した多孔質集電体の表面に液体電解質を滴下することにより、多孔質集電体に電解質を充填することが可能である。電解質層において液体電解質が採用される電池に本発明の電極が用いられる場合には、本発明の電極により前記電解質層を挟持する際に前記液体電解質を多孔質集電体の有する空孔中に浸透させることによって、多孔質集電体に液体電解質を充填してもよい。   When a liquid electrolyte is used as the electrolyte, for example, the electrolyte can be filled into the porous current collector by dropping the liquid electrolyte onto the surface of the porous current collector prepared above. When the electrode of the present invention is used in a battery that employs a liquid electrolyte in the electrolyte layer, the liquid electrolyte is placed in the pores of the porous current collector when the electrolyte layer is sandwiched by the electrode of the present invention. The porous current collector may be filled with a liquid electrolyte by permeation.

また、電解質としてゲル高分子電解質を用いる場合には、まず、電解質塩を含有する非水系溶媒(可塑剤)に、重合により電解質用高分子となるモノマー(電解質用高分子原料)と重合開始剤とを添加し、プレゲル溶液を調製する。ここで、重合開始剤は、電解質用高分子原料の架橋性基に作用して、架橋反応を進行させるために添加される。重合開始剤は、開始剤として作用させるための外的要因に応じて、光重合開始剤、熱重合開始剤等に分類される。重合開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)やベンジルジメチルケタール(BDK)などが挙げられる。   When a gel polymer electrolyte is used as the electrolyte, first, a monomer (electrolyte polymer raw material) that becomes an electrolyte polymer by polymerization and a polymerization initiator in a non-aqueous solvent (plasticizer) containing an electrolyte salt. To prepare a pregel solution. Here, the polymerization initiator is added in order to act on the crosslinkable group of the polymer raw material for electrolyte and advance the crosslinking reaction. The polymerization initiator is classified into a photopolymerization initiator, a thermal polymerization initiator, and the like according to an external factor for causing it to act as an initiator. Examples of the polymerization initiator include azobisisobutyronitrile (AIBN) and benzyldimethyl ketal (BDK).

次いで、上記で準備した多孔質集電体にこのプレゲル溶液を充填し、適当な外的要因によって電解質用高分子原料を重合させて、電解質用高分子とする。これにより、ゲル高分子電解質が充填された多孔質集電体が得られる。   Next, the porous current collector prepared above is filled with this pregel solution, and the polymer material for electrolyte is polymerized by an appropriate external factor to obtain a polymer for electrolyte. As a result, a porous current collector filled with the gel polymer electrolyte is obtained.

さらに、電解質として全固体高分子電解質を用いる場合には、例えば、上記で説明した物理架橋ゲルを加熱することにより溶融させ、溶融した物理架橋ゲルを多孔質集電体に充填し、次いで冷却することにより、全固体高分子電解質が充填された多孔質集電体が得られる。   Further, when an all solid polymer electrolyte is used as the electrolyte, for example, the physical cross-linking gel described above is melted by heating, the melted physical cross-linking gel is filled in the porous current collector, and then cooled. As a result, a porous current collector filled with the all solid polymer electrolyte is obtained.

一方、活物質層を形成するための、活物質を含むスラリー(以下「活物質スラリー」とも称する)を調製する。   On the other hand, a slurry containing an active material for forming an active material layer (hereinafter also referred to as “active material slurry”) is prepared.

活物質スラリーは、少なくとも活物質を、適当なスラリー粘度調整溶媒中に添加することにより調製する。また、必要であれば、前記活物質スラリー中には、バインダ、導電助剤、およびリチウム塩(支持電解質)等の他の成分が含まれてもよい。活物質層におけるイオン伝導性を向上させるために、重合によって高分子電解質となる高分子電解質原料および重合開始剤が、活物質スラリー中に含まれてもよい。   The active material slurry is prepared by adding at least the active material into a suitable slurry viscosity adjusting solvent. Further, if necessary, the active material slurry may contain other components such as a binder, a conductive additive, and a lithium salt (supporting electrolyte). In order to improve ion conductivity in the active material layer, a polymer electrolyte raw material that becomes a polymer electrolyte by polymerization and a polymerization initiator may be contained in the active material slurry.

活物質は、本願においては特に制限されない。正極活物質としては、LiMnなどのLi−Mn系複合酸化物やLiNiOなどのLi−Ni系複合酸化物が挙げられる。場合によっては、2種以上の正極活物質が併用されてもよい。負極活物質としては、結晶性炭素材や非結晶性炭素材が挙げられる。具体的には、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、ハードカーボンなどが挙げられる。場合によっては、2種以上の負極活物質が併用されてもよい。 The active material is not particularly limited in the present application. Examples of the positive electrode active material include Li—Mn complex oxides such as LiMn 2 O 4 and Li—Ni complex oxides such as LiNiO 2 . In some cases, two or more positive electrode active materials may be used in combination. Examples of the negative electrode active material include a crystalline carbon material and an amorphous carbon material. Specific examples include natural graphite, artificial graphite, carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon, and hard carbon. In some cases, two or more negative electrode active materials may be used in combination.

バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)が挙げられる。   Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVdF).

導電助剤とは、電極層の導電性を向上させるために配合される添加物をいう。導電助剤としては、グラファイトなどのカーボン粉末が挙げられる。   A conductive support agent means the additive mix | blended in order to improve the electroconductivity of an electrode layer. Examples of the conductive aid include carbon powder such as graphite.

リチウム塩(支持電解質)としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSO、LiN(SOなどが挙げられる。 Examples of the lithium salt (supporting electrolyte) include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , and LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 .

高分子電解質原料としては、スラリー塗布後の重合により、高分子電解質となりうる化合物であれば、特に制限されない。また、重合開始剤については、上記の電解質の好ましい形態の説明の欄において説明したのと同様の形態が採用されうるため、ここでは説明を省略する。   The polymer electrolyte raw material is not particularly limited as long as it is a compound that can become a polymer electrolyte by polymerization after slurry application. Moreover, about a polymerization initiator, since the form similar to having demonstrated in the column of description of the preferable form of said electrolyte can be employ | adopted, description is abbreviate | omitted here.

活物質スラリー中に含有される成分の配合比は、特に制限されない。活物質スラリー中の活物質の含有量は、特に制限されないが、通常は30〜70質量%程度である。   The compounding ratio of the components contained in the active material slurry is not particularly limited. The content of the active material in the active material slurry is not particularly limited, but is usually about 30 to 70% by mass.

なお、前記活物質スラリーを調製する際には、各成分の添加の順序などは特に制限されない。例えば、前記スラリー中に含まれる溶媒以外の全ての成分の混合物を調製した後、前記混合物に溶媒を添加し、混合して活物質スラリーを調製してもよい。また、前記スラリー中に含まれる溶媒以外のいくつかの成分の混合物を調製した後、前記混合物に溶媒を添加し、混合した後、さらに残りの成分を添加し、混合して活物質スラリーを調製してもよい。この際、各成分の添加や混合のために用いられる装置は特に制限されず、例えば、ホモミキサー等が挙げられる。   In addition, when preparing the said active material slurry, the order of addition of each component in particular is not restrict | limited. For example, after preparing a mixture of all components other than the solvent contained in the slurry, a solvent may be added to the mixture and mixed to prepare an active material slurry. Also, after preparing a mixture of several components other than the solvent contained in the slurry, add a solvent to the mixture, mix, and then add the remaining components and mix to prepare an active material slurry May be. At this time, the apparatus used for adding or mixing each component is not particularly limited, and examples thereof include a homomixer.

次いで、上記で調製された活物質スラリーを、同じく上記で作製された、電解質が充填された多孔質集電体の表面に塗布する。塗布する際の具体的な形態としては、従来公知の方法および装置等が適宜採用されうる。その後、活物質スラリーが塗布された多孔質集電体を乾燥させて、スラリー中に含有される溶媒を除去する。乾燥させる際には、例えば、真空乾燥機が用いられうる。また、乾燥条件は、スラリーの種々の性状に応じて変化するため、一義的に決定されえないが、通常、50〜180℃で1分〜2時間程度である。   Next, the active material slurry prepared above is applied to the surface of the porous current collector that is also prepared as described above and filled with the electrolyte. As a specific form at the time of application, a conventionally known method and apparatus can be appropriately employed. Thereafter, the porous current collector coated with the active material slurry is dried to remove the solvent contained in the slurry. For drying, for example, a vacuum dryer can be used. Moreover, since drying conditions change according to the various properties of the slurry, they cannot be uniquely determined, but are usually about 1 minute to 2 hours at 50 to 180 ° C.

ここで、活物質層中に含まれる高分子電解質原料およびこれを重合させるための重合開始剤が活物質層中に含まれる場合には、活物質スラリーの塗布後、種々の方法により前記高分子電解質原料を重合(架橋)させて、電極を完成させる。この際の重合(架橋)方法は特に制限されず、活物質層中に含まれる重合開始剤の種類に応じて適宜選択されうる。なお、場合によっては、この重合工程において、多孔質集電体に充填された高分子電解質原料を重合させてもよい。   Here, in the case where the polymer electrolyte raw material contained in the active material layer and a polymerization initiator for polymerizing the polymer electrolyte raw material are contained in the active material layer, after the application of the active material slurry, the polymer is obtained by various methods. The electrode is completed by polymerizing (crosslinking) the electrolyte raw material. The polymerization (crosslinking) method at this time is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the kind of the polymerization initiator contained in the active material layer. In some cases, in this polymerization step, the polymer electrolyte raw material filled in the porous current collector may be polymerized.

以上、集電体として多孔質集電体を用いる場合を例に挙げ、本発明の電極の製造方法の好ましい一形態について説明したが、上記のように、本発明の技術的範囲はこの形態のみに制限されない。例えば、図3に示すように、集電体3が微細空孔集電体3b/粗大空孔集電体3a/微細空孔集電体3bと積層されてなる場合には、本発明の電極は、図4に示す形態により製造されうる。以下、かかる形態について詳細に説明するが、この形態のみには制限されない。   As mentioned above, the case where a porous current collector is used as a current collector has been described as an example, and a preferred embodiment of the method for producing an electrode of the present invention has been described. Not limited to. For example, as shown in FIG. 3, when the current collector 3 is laminated with the fine hole current collector 3b / the coarse hole current collector 3a / the fine hole current collector 3b, the electrode of the present invention is used. Can be manufactured in the form shown in FIG. Hereinafter, although this form is demonstrated in detail, it is not restrict | limited only to this form.

まず、微細空孔集電体3bを準備する。この微細空孔集電体3bの片面に上記と同様に活物質スラリーを塗布し、乾燥させて、活物質層4を形成する。また、もう一方の微細空孔集電体3bにも、同様に活物質層4を形成する。次いで、粗大空孔集電体3aを準備する。この粗大空孔集電体3aを、2枚の微細空孔集電体3bにより挟持することによって、図3に示す形態の多孔質集電体が作製されうる。   First, a fine hole current collector 3b is prepared. The active material slurry is applied to one surface of the fine hole current collector 3b in the same manner as described above, and dried to form the active material layer 4. Similarly, the active material layer 4 is formed on the other fine hole current collector 3b. Next, a coarse hole current collector 3a is prepared. A porous current collector of the form shown in FIG. 3 can be produced by sandwiching the coarse hole current collector 3a between two fine hole current collectors 3b.

また、必要であれば、上記の方法により製造された電極にプレス操作を行ってもよい。このプレス操作を行うことで、得られる電極の表面をより平坦化させたり、厚さを調節したり、集電体が2層以上からなる場合には、層間の剥離を防止したりすることが可能となる。前記プレス操作に用いられる装置および条件は特に制限されず、従来公知の装置および方法が適宜用いられうる。   Moreover, if necessary, you may perform press operation to the electrode manufactured by said method. By performing this pressing operation, the surface of the obtained electrode can be further flattened, the thickness can be adjusted, or when the current collector is composed of two or more layers, peeling between the layers can be prevented. It becomes possible. The apparatus and conditions used for the press operation are not particularly limited, and conventionally known apparatuses and methods can be appropriately used.

なお、工業的な生産過程においては、生産性を向上させるために、最終的な電池のサイズよりも大きい電極を作製し、これを所定の大きさにカットする工程を採用してもよい。   In an industrial production process, in order to improve productivity, an electrode larger than the final battery size may be produced and cut into a predetermined size.

本発明の第2は、正極、電解質層、および負極が、この順序で積層されてなる電池であって、前記正極または前記負極の少なくとも一方が前記記載の電極である電池である。本発明の電極は正極であってもよいし、負極であってもよい。正極および負極の少なくとも一方に本発明の電極が採用されていればよい。好ましくは、正極および負極の双方が、本発明の電極である。   A second aspect of the present invention is a battery in which a positive electrode, an electrolyte layer, and a negative electrode are laminated in this order, and at least one of the positive electrode and the negative electrode is the electrode described above. The electrode of the present invention may be a positive electrode or a negative electrode. The electrode of this invention should just be employ | adopted for at least one of the positive electrode and the negative electrode. Preferably, both the positive electrode and the negative electrode are the electrodes of the present invention.

外装材内部に電池要素が収納される場合には、タブが外装材の外部に引き出される形で、前記電池要素が収納される。そして、内部の密封性を確保するために、電池要素が収納されていない部位の外装材はシールされる。前記外装材としては、高分子金属複合フィルムが用いられうる。高分子金属複合フィルムとは、少なくとも金属薄膜および樹脂フィルムが積層されたフィルムである。このような外装材によって、薄いラミネート電池が形成されうる。   When the battery element is accommodated inside the exterior material, the battery element is accommodated in such a manner that the tab is pulled out of the exterior material. And in order to ensure internal sealing performance, the exterior material of the site | part in which the battery element is not accommodated is sealed. As the exterior material, a polymer metal composite film can be used. The polymer metal composite film is a film in which at least a metal thin film and a resin film are laminated. With such an exterior material, a thin laminated battery can be formed.

一般的な電池においては、正極、電解質層、および負極がこの順序に配置され、これらが外装材中に封止される。前記電解質層中に含まれる電解質の形態は特に制限されず、従来公知の形態が採用されうる。電解質は、液体電解質であってもよく、ゲル高分子電解質であってもよく、全固体高分子電解質であってもよい。具体的には、本発明の電極において保持されうる電解質が同様に用いられうる。電解質層に含まれる電解質と電極に保持される電解質とは、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。また、電池中で積層される正極、電解質層、および負極の積層数は、特に制限されず、所望の電池電圧に応じて適宜決定されうる。   In a general battery, a positive electrode, an electrolyte layer, and a negative electrode are arranged in this order, and these are sealed in an exterior material. The form of the electrolyte contained in the electrolyte layer is not particularly limited, and a conventionally known form can be adopted. The electrolyte may be a liquid electrolyte, a gel polymer electrolyte, or an all solid polymer electrolyte. Specifically, an electrolyte that can be retained in the electrode of the present invention can be used as well. The electrolyte contained in the electrolyte layer and the electrolyte held by the electrode may be different, but are preferably the same. In addition, the number of stacked positive electrodes, electrolyte layers, and negative electrodes stacked in the battery is not particularly limited, and can be appropriately determined according to a desired battery voltage.

本発明の電池は、好ましくは、リチウムイオン二次電池である。また、より好ましくは、バイポーラ型のリチウムイオン二次電池(バイポーラ電池)である。参考までに、図5に、バイポーラ型でないリチウムイオン二次電池(一般リチウムイオン電池)10の概略断面図を示し、図6に、バイポーラ型のリチウムイオン二次電池(バイポーラ電池)20の概略断面図を示す。図5および図6からわかるように、一般リチウムイオン電池10とバイポーラ電池20とは、その電極の配置構成が異なるのみである。通常、一般リチウムイオン電池は電池容量が大きく高エネルギー型の電池であり、長期間持続して電力を供給する性能に優れる。これに対し、バイポーラ電池は高出力密度の電池であり、短時間に大きな電力を供給する性能に優れる。したがって、いずれの形態を採用するかは、必要とする電力の形態に応じて適宜決定されうる。なお、本発明の技術的範囲は、これらの図面の内容に制限されない。   The battery of the present invention is preferably a lithium ion secondary battery. More preferably, it is a bipolar lithium ion secondary battery (bipolar battery). For reference, FIG. 5 shows a schematic sectional view of a non-bipolar lithium ion secondary battery (general lithium ion battery) 10, and FIG. 6 shows a schematic sectional view of a bipolar lithium ion secondary battery (bipolar battery) 20. The figure is shown. As can be seen from FIGS. 5 and 6, the general lithium ion battery 10 and the bipolar battery 20 differ only in the arrangement of the electrodes. Generally, a general lithium ion battery is a high-energy battery having a large battery capacity, and is excellent in performance of supplying power for a long period of time. On the other hand, a bipolar battery is a battery with a high output density and is excellent in performance of supplying a large amount of power in a short time. Therefore, which form is adopted can be appropriately determined according to the form of required power. The technical scope of the present invention is not limited to the contents of these drawings.

複数個の本発明の電池を、または、少なくとも1つの本発明の電池と他の種類の電池とを、並列接続、直列接続、並列−直列接続、または直列−並列接続により接続し、電池モジュールとしてもよい。すなわち、本発明の第3は、本発明の電池を含む、電池モジュールである。これにより、使用目的ごとの電池容量や出力に対する要求に、新たに電池を作製することなく、比較的安価に対応することが可能になる。電池モジュールを製造する際の具体的な形態は特に制限されず、電池モジュールについて現在用いられている公知の知見が採用されうる。さらに、本発明の電池モジュールを複数接続して、複合電池モジュールとしてもよい。   A plurality of the batteries of the present invention, or at least one battery of the present invention and another type of battery are connected in parallel connection, series connection, parallel-series connection, or series-parallel connection to form a battery module. Also good. That is, the 3rd of this invention is a battery module containing the battery of this invention. Thereby, it becomes possible to respond to the demand for the battery capacity and output for each purpose of use relatively inexpensively without producing a new battery. The specific form at the time of manufacturing a battery module is not specifically limited, The well-known knowledge currently used about a battery module can be employ | adopted. Furthermore, a plurality of battery modules of the present invention may be connected to form a composite battery module.

本発明の電池および電池モジュールは、好ましくは、駆動用電源や補助電源として車両に用いられうる。すなわち、本発明の第4は、本発明の電池または本発明の電池モジュールを搭載する車両である。   The battery and battery module of the present invention can be preferably used in a vehicle as a driving power source or an auxiliary power source. That is, the 4th of this invention is a vehicle carrying the battery of this invention or the battery module of this invention.

本発明の電池または組電池が搭載されうる車両としては、特に制限されないが、電気自動車、燃料電池自動車やこれらのハイブリッド電気自動車が好ましい。   The vehicle on which the battery or the assembled battery of the present invention can be mounted is not particularly limited, but an electric vehicle, a fuel cell vehicle and a hybrid electric vehicle thereof are preferable.

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。しかし、下記実施例は、一実施例を例示したに過ぎず、本発明の技術的範囲は、下記の形態に限定されない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the following embodiment only illustrates one embodiment, and the technical scope of the present invention is not limited to the following form.

<実施例>
図7に示すコイン型電池40を以下の手順により作製した。
<Example>
A coin-type battery 40 shown in FIG. 7 was produced by the following procedure.

アルミニウム箔(純度:99.9質量%、厚さ:50μm)に、10質量%の塩酸、0.1質量%の硫酸、2質量%の塩化アルミニウムを含む40℃のエッチング用電解液中で、電流密度50A/mの電流を交流50Hzで1分間印加することにより、多孔質集電体としてのエッチング箔を作製した。 In 40 ° C. electrolytic solution containing 10% by mass hydrochloric acid, 0.1% by mass sulfuric acid and 2% by mass aluminum chloride in aluminum foil (purity: 99.9% by mass, thickness: 50 μm), An etching foil as a porous current collector was produced by applying a current having a current density of 50 A / m 2 at an alternating current of 50 Hz for 1 minute.

また、正極活物質であるマンガン酸リチウム(平均粒径:5μm)、導電助剤であるアセチレンブラック、およびバインダであるポリフッ化ビニリデンを、90:5:5の質量比で混合し、スラリー粘度調整溶媒である適量のN−メチル−2−ピロリドンを添加して、正極活物質スラリーを調製した。   Moreover, lithium manganate (average particle size: 5 μm) as a positive electrode active material, acetylene black as a conductive additive, and polyvinylidene fluoride as a binder are mixed at a mass ratio of 90: 5: 5 to adjust slurry viscosity. An appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent was added to prepare a positive electrode active material slurry.

上記で調製した正極活物質スラリーを、同じく上記で作製した多孔質集電体(エッチング箔)に塗布し、150℃で10分間乾燥させて、厚さ30μmの活物質層を形成させた。コイン型電池40に用いるため、得られた電極を15mmφで打ち抜き、本発明の正極41を作製した。得られた本発明の正極の断面を電子顕微鏡により撮影した写真を図2に示す。なお、得られた電極において、集電体であるエッチング箔の有する空孔の平均直径を、電子顕微鏡を用いて観察することにより測定した。その結果、エッチング箔の有する空孔の平均直径は、0.8μmであった。   The positive electrode active material slurry prepared above was applied to the porous current collector (etching foil) similarly produced above and dried at 150 ° C. for 10 minutes to form an active material layer having a thickness of 30 μm. For use in the coin-type battery 40, the obtained electrode was punched out at 15 mmφ to produce the positive electrode 41 of the present invention. The photograph which image | photographed the cross section of the obtained positive electrode of this invention with the electron microscope is shown in FIG. In addition, in the obtained electrode, the average diameter of the void | hole which the etching foil which is a collector has had was measured by observing using an electron microscope. As a result, the average diameter of the pores in the etching foil was 0.8 μm.

一方、負極42として、リチウム金属箔(厚さ:100μm)をステンレス製の電池蓋43にはめ込み、圧着した。   On the other hand, as the negative electrode 42, a lithium metal foil (thickness: 100 μm) was fitted into a stainless steel battery lid 43 and pressed.

また、上記で作製した正極41を、ステンレスの外装缶44内に配し、これにポリプロピレン微多孔膜(厚さ:20μm)のセパレータ45を載置した。このセパレータ45に、1M LiPF/EC+DEC(1:1(体積比))の電解質を注液して一旦真空引きすることにより脱泡した。その後、前記電池蓋43を載せて、スチレンブタジエンゴムとピッチとの混合物からなるシーラント46を隙間なく充填することにより封口して、図7に示すコイン型電池40を作製した。この電池の寸法は、直径25mm、高さ2mmである。 The positive electrode 41 produced above was placed in a stainless steel outer can 44, and a separator 45 of a polypropylene microporous film (thickness: 20 μm) was placed thereon. The separator 45 was defoamed by injecting an electrolyte of 1M LiPF 6 / EC + DEC (1: 1 (volume ratio)) and evacuating it once. Thereafter, the battery lid 43 was placed and sealed by filling a sealant 46 made of a mixture of styrene butadiene rubber and pitch without any gaps, thereby producing a coin-type battery 40 shown in FIG. The battery has a diameter of 25 mm and a height of 2 mm.

<比較例1>
多孔質集電体としてのエッチング箔に代えて、アルミニウム箔(純度:99.9質量%、厚さ:50μm)を用いたこと以外は、実施例1と同様の手法により、コイン型電池を作製した。
<Comparative Example 1>
A coin-type battery was produced in the same manner as in Example 1 except that an aluminum foil (purity: 99.9 mass%, thickness: 50 μm) was used instead of the etching foil as the porous current collector. did.

<電池容量の評価>
上記で作製した実施例1および比較例1のコイン型電池について、それぞれ0.1mA、1mA、5mA、10mA、50mA、および100mAの電流で充放電を行い、電池容量を測定した。結果を下記の表1に示す。
<Evaluation of battery capacity>
The coin-type batteries of Example 1 and Comparative Example 1 produced above were charged and discharged with currents of 0.1 mA, 1 mA, 5 mA, 10 mA, 50 mA, and 100 mA, respectively, and the battery capacity was measured. The results are shown in Table 1 below.

表1からわかるように、充放電時の電流値が大きくなるに従って、本発明の電極を正極に採用した電池の方が、比較例に比べて電池容量の低下が抑制され、100mAの電流値では約2倍の電池容量を示す。これより、本発明の電極およびこれを用いてなる電池は、高出力条件下においても、電池容量等の電池特性の低下が抑制されうることが示される。   As can be seen from Table 1, as the current value during charging / discharging increases, the battery employing the electrode of the present invention as the positive electrode suppresses the decrease in battery capacity compared to the comparative example, and at a current value of 100 mA. It shows about twice the battery capacity. This shows that the electrode of the present invention and the battery using the same can suppress a decrease in battery characteristics such as battery capacity even under high output conditions.

本発明の電極を用いてなる電池の内部における電極と電解質層との積層状態を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the lamination | stacking state of the electrode and electrolyte layer in the inside of the battery which uses the electrode of this invention. 実施例において得られた本発明の正極の断面を電子顕微鏡により撮影した写真である。It is the photograph which image | photographed the cross section of the positive electrode of this invention obtained in the Example with the electron microscope. 本発明の電極の好ましい一形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows one preferable form of the electrode of this invention. 図3に示す形態の電極を製造する際の好ましい一形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows one preferable form at the time of manufacturing the electrode of the form shown in FIG. バイポーラ型でないリチウムイオン二次電池(一般リチウムイオン電池)の模式断面図である。It is a schematic cross section of a lithium ion secondary battery (general lithium ion battery) that is not bipolar. バイポーラ型のリチウムイオン二次電池の模式断面図である。It is a schematic cross section of a bipolar type lithium ion secondary battery. 実施例および比較例において作製されたコイン型電池の模式断面図である。It is a schematic cross section of the coin type battery produced in the Example and the comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

1 正極、
2 負極、
3 集電体、
3a 粗大空孔集電体、
3b 微細空孔集電体、
4 活物質層、
4a 正極活物質層、
4b 負極活物質層、
5 電解質層、
6 エッチング箔、
7 芯部、
8 空孔部、
10 一般リチウムイオン電池、
13 正極、
15 負極、
17 電解質層、
21 正極集電体、
23 負極集電体、
25 正極タブ、
29 負極タブ、
30 バイポーラ電池、
31 集電体、
33 単電池(セル)、
35 絶縁層、
37 積層体(電池要素)、
40 コイン型電池、
41 正極、
42 負極、
43 電池蓋、
44 外装缶、
45 セパレータ、
46 シーラント。
1 positive electrode,
2 negative electrode,
3 Current collector,
3a Coarse pore current collector,
3b Fine hole current collector,
4 active material layer,
4a positive electrode active material layer,
4b negative electrode active material layer,
5 electrolyte layer,
6 Etching foil,
7 core,
8 hole part,
10 General lithium ion battery,
13 positive electrode,
15 negative electrode,
17 electrolyte layer,
21 positive electrode current collector,
23 negative electrode current collector,
25 positive electrode tab,
29 negative electrode tab,
30 bipolar battery,
31 current collector,
33 single battery (cell),
35 insulation layer,
37 laminate (battery element),
40 coin cell battery,
41 positive electrode,
42 negative electrode,
43 Battery cover,
44 exterior cans,
45 separator,
46 Sealant.

Claims (13)

電解質を保持してなる多孔質集電体と、
前記集電体上に形成されてなる、活物質を含む活物質層と、
を有する電であって、
前記多孔質集電体が、粗大空孔集電体と、前記粗大空孔集電体の両面に位置する微細空孔集電体とを有し、
前記粗大空孔集電体の空孔率が前記微細空孔集電体の空孔率よりも大きいことを特徴とする、電極。
A porous current collector holding an electrolyte;
An active material layer containing an active material formed on the current collector;
A that electrodes having a,
The porous current collector has a coarse pore current collector, and a fine pore current collector located on both surfaces of the coarse pore current collector,
An electrode, wherein the porosity of the coarse pore current collector is larger than the porosity of the fine pore current collector.
前記粗大空孔集電体の有する空孔の平均直径が、前記微細空孔集電体の有する空孔の平均直径よりも大きいことを特徴とする、請求項1に記載の電極。2. The electrode according to claim 1, wherein an average diameter of pores of the coarse pore current collector is larger than an average diameter of pores of the fine pore current collector. 前記微細空孔集電体の有する空孔の平均直径は、前記活物質の平均直径以下である、請求項1または2に記載の電極。 The electrode according to claim 1 or 2, wherein an average diameter of pores of the fine-hole current collector is equal to or less than an average diameter of the active material. 前記多孔質集電体の有する空孔の平均直径は、0.05〜20μmである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電極。 The electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein an average diameter of pores of the porous current collector is 0.05 to 20 µm. 前記多孔質集電体は、エッチング箔である、請求項〜4のいずれか1項に記載の電極。 The electrode according to any one of claims 1 to 4, wherein the porous current collector is an etching foil. 前記多孔質集電体は、貫通エッチング箔、金属メッシュ、パンチングメタル、およびエキスパンドメタルからなる群から選択される1種または2種以上を含む、請求項〜4のいずれか1項に記載の電極。 The porous current collector is etched through the foil, metal mesh, punching metal, and one or more members selected from the group consisting of expanded metal, according to any one of claims 1-4 electrode. 前記多孔質集電体を構成する材料はアルミニウムであり、正極として用いられる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電極。 The material which comprises the said porous electrical power collector is aluminum, The electrode of any one of Claims 1-6 used as a positive electrode. 前記多孔質集電体を構成する材料は銅またはニッケルであり、負極として用いられる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電極。 The material which comprises the said porous electrical power collector is copper or nickel, The electrode of any one of Claims 1-6 used as a negative electrode. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の電極を用いた電池。The battery using the electrode of any one of Claims 1-8. リチウムイオン二次電池である、請求項9に記載の電池。   The battery according to claim 9, which is a lithium ion secondary battery. バイポーラ電池である、請求項10に記載の電池。   The battery according to claim 10, which is a bipolar battery. 請求項9〜11のいずれか1項に記載の電池を含む、電池モジュール。   The battery module containing the battery of any one of Claims 9-11. 請求項9〜11のいずれか1項に記載の電池、または請求項12に記載の電池モジュールを搭載する車両。   A vehicle on which the battery according to any one of claims 9 to 11 or the battery module according to claim 12 is mounted.
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