JP5251409B2 - 双極型二次電池用集電体 - Google Patents
双極型二次電池用集電体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5251409B2 JP5251409B2 JP2008258498A JP2008258498A JP5251409B2 JP 5251409 B2 JP5251409 B2 JP 5251409B2 JP 2008258498 A JP2008258498 A JP 2008258498A JP 2008258498 A JP2008258498 A JP 2008258498A JP 5251409 B2 JP5251409 B2 JP 5251409B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current collector
- secondary battery
- bipolar secondary
- metal
- fiber
- 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.)
- Active
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 118
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 99
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 99
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 55
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 33
- 229920000578 graft copolymer Polymers 0.000 claims description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 20
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 20
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 19
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 12
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 10
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 7
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims description 7
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 claims description 7
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 7
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OFNISBHGPNMTMS-UHFFFAOYSA-N 3-methylideneoxolane-2,5-dione Chemical compound C=C1CC(=O)OC1=O OFNISBHGPNMTMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 14
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 14
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 14
- 239000010408 film Substances 0.000 description 13
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 13
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 12
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 11
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 8
- 238000010559 graft polymerization reaction Methods 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 6
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 4
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 4
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 4
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 3
- 230000010062 adhesion mechanism Effects 0.000 description 3
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 3
- 229920013716 polyethylene resin Polymers 0.000 description 3
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 3
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 2
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017060 Fe Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002544 Fe-Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013385 LiN(SO2C2F5)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012424 LiSO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910002064 alloy oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NIDNOXCRFUCAKQ-UHFFFAOYSA-N bicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2C(O)=O NIDNOXCRFUCAKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000007810 chemical reaction solvent Substances 0.000 description 1
- UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N chromium iron Chemical compound [Cr].[Fe] UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HNEGQIOMVPPMNR-IHWYPQMZSA-N citraconic acid Chemical compound OC(=O)C(/C)=C\C(O)=O HNEGQIOMVPPMNR-IHWYPQMZSA-N 0.000 description 1
- 229940018557 citraconic acid Drugs 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- LDHQCZJRKDOVOX-NSCUHMNNSA-N crotonic acid Chemical compound C\C=C\C(O)=O LDHQCZJRKDOVOX-NSCUHMNNSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021437 lithium-transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 125000002467 phosphate group Chemical class [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001955 polyphenylene ether Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000807 solvent casting Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- LDHQCZJRKDOVOX-UHFFFAOYSA-N trans-crotonic acid Natural products CC=CC(O)=O LDHQCZJRKDOVOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000319 transition metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000385 transition metal sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
図1は、本発明の双極型二次電池用集電体の一実施形態を模式的に表した断面図である。図2は、本発明の一実施形態に係る導電性繊維を模式的に表した断面図である。図1に示すように、本実施形態の集電体10は、基材11と、基材11に分散された導電性繊維12とを含む。導電性繊維12は、図2に示すように、金属繊維13と、金属繊維13の表面を被覆するグラフト重合体14からなる。
本発明における基材は、第1の高分子材料からなる。基材は集電体の主な構成成分であって、他の部材同士の結合関係を保持する媒体としての役割および集電体の形状を保持する役割を有する。第1の高分子材料は、集電体の成形を容易に行う観点から、熱可塑性樹脂または合成ゴムからなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂としては、具体的には、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、およびポリスチレン等の汎用性樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネイト、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフッ化ビニリデン、四フッ化エチレン−エチレン共重合体、ポリエチレンナフタレート、およびポリテトラフルオロエチレン等のエンジニアリングプラスチックが挙げられる。また、合成ゴムとしては、具体的には、スチレン−ブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム等が挙げられる。当業者は、所望する集電体の性能を考慮して、これらの中から第1の高分子材料とする高分子材料を適宜選択することができる。例えば、コストの観点からは、汎用性樹脂を用いることが好ましく、高温での動作を考慮すると、融点や軟化点の高いエンジニアリングプラスチックを用いることが好ましい。また、集電体の性能の観点から、抵抗率、イオン遮断性、耐電位性、耐溶媒性等を考慮する必要がある。さらに、双極型二次電池を製造する際の電極活物質層の形成やプレス工程を容易にするために、伸び性、硬度、引っ張り強度等の物理特性も考慮する必要がある。具体的には、第1の高分子材料としては、ポリエチレン(高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン)またはポリプロピレンを含むことがより好ましい。かような高分子材料は、耐溶媒性を有するので、電解質中でも膨潤しにくく、また、コストの面でも経済的である。
本発明における導電性繊維は、金属成分を含む金属繊維表面の少なくとも一部がグラフト重合体で被覆されてなる。導電性繊維は、基材に分散されることによって、集電体の電気抵抗を低減させる役割を有する。
上記導電性繊維を構成する金属繊維は、金属成分を含む。金属繊維は、集電体の片面に形成される正極活物質層と、他方の面に形成される負極活物質層との間で、電子移動媒体としての役割を有する
金属成分は、導電性を有する金属であれば特に制限なく用いることができる。金属の中でも、Ni、Ti、Al、Cu、Pt、Fe、Cr、Sn、Zn、In、Sb、およびKからなる群から選択される少なくとも1種の金属またはこれらの金属を含む合金もしくは金属酸化物を含むことが好ましい。これらの金属は、集電体表面に形成される正極または負極の電位に対して耐性を有する。例えば、Alは正極電位に対して、Ni、Cuは負極電位に対して、TiおよびPtは両極の電位に対して耐性を有する。これらのうち、Ni、Ti、Al、Cu、Pt、Fe、およびCrからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含む合金であることがより好ましい。合金としては、具体的には、ステンレス鋼(SUS)、インコネル(登録商標)、ハステロイ(登録商標)、およびその他Fe−Cr系合金、Ni−Cr合金等が挙げられる。これらの合金を用いることにより、より高い耐電位性が得られうる。導電性材料として導電性カーボンを用いると、リチウムイオンの挿入・脱離に起因する電池容量の低減といった問題が起こりうるが、本発明のように金属成分を用いることによってかような問題は解消されうる。
上記導電性繊維を構成するグラフト重合体は、第2の高分子材料に不飽和カルボン酸がグラフト重合してなる。グラフト重合体は第1の高分子材料と金属繊維との接着性を高める役割を有する。
本発明の双極型二次電池は、双極型二次電池用電極を有する。双極型二次電池用電極は上述した本発明の双極型二次電池用集電体と、双極型二次電池用集電体の表面に位置する活物質層とを有し、詳しくは、後述の双極型二次電池の各部材の項で説明する。本発明の双極型二次電池用集電体を備えた双極型二次電池は、重量当たりの出力密度が高く、耐衝撃性や対振動性に優れるという効果を有する。以下、本発明の双極型二次電池の好ましい実施形態について説明する。
本発明の双極型二次電池用電極は、本発明の双極型二次電池用集電体と、双極型二次電池用集電体の表面に位置する活物質層とを有する。より詳しくは、一つの集電体の片面に正極活物質層が形成され、他方の面に負極活物質層が形成される。各活物質層は活物質を含み、必要に応じてその他の添加剤をさらに含む。活物質は、可逆的にリチウムイオンを挿入および脱離することによって、電気エネルギーを生み出す。
電解質層を構成する電解質に特に制限はなく、液体電解質、ならびに高分子ゲル電解質および高分子固体電解質等のポリマー電解質を適宜用いることができる。
双極型二次電池30においては、通常、各単電池層36の周囲に絶縁層43が設けられる。この絶縁層43は、電池内で隣り合う集電体31どうしが接触したり、発電要素37における単電池層36の端部の僅かな不揃い等に起因する短絡が起こったりするのを防止する目的で設けられる。かような絶縁層43の設置により、長期間の信頼性および安全性が確保され、高品質の双極型二次電池30が提供されうる。
電池外部に電流を取り出す目的で、各集電体に電気的に接続されたタブ(正極タブ38および負極タブ39)が電池外装材の外部に取り出されている。具体的には、図6に示すように正極側最外層集電体31aに電気的に接続された正極タブ38と負極側最外層集電体31bに電気的に接続された負極タブ39とが、ラミネートフィルム42の外部に取り出される。
正極端子リード40および負極端子リード41は、必要に応じて使用する。例えば、正極側最外層集電体31aおよび負極側最外層集電体31bから出力電極端子となる正極タブ38および負極タブ39を直接取り出す場合には、正極端子リード40および負極端子リード41は用いなくてもよい。
電池外装材としては、従来公知の金属缶ケースを用いることができるほか、発電要素(発電要素)を覆うことができる、アルミニウムを含むラミネートフィルムを用いた袋状のケースが用いられうる。該ラミネートフィルムには、例えば、ポリプロピレン、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる3層構造のラミネートフィルム等を用いることができるが、これらに何ら制限されるものではない。本発明では、高出力化や冷却性能に優れ、EV、HEV用等の大型機器用電池に好適に利用することができるラミネートフィルムが望ましい。
本発明の組電池は、上記双極型二次電池が、複数電気的に接続されてなる。図7は、本発明の一実施形態である組電池を示す斜視図である。図7に示すように、組電池300は、上記の双極型二次電池が複数個接続されることにより構成される。各双極型二次電池の正極タブおよび負極タブがバスバーを用いて接続されることにより、各双極型二次電池が接続されている。組電池300の一の側面には、組電池300全体の電極として、電極ターミナル(320、330)が設けられている。
本発明の双極型二次電池は、単独でまたは上述した組電池の形態で、車両に搭載されうる。車両に搭載された電池は、例えば、車両のモータを駆動する電源として用いられうる。双極型二次電池または組電池をモータ用電源として用いる車両としては、例えば、ガソリンを用いない完全電気自動車、シリーズハイブリッド自動車やパラレルハイブリッド自動車等のハイブリッド自動車、および燃料電池自動車等の、車輪をモータによって駆動する自動車が挙げられる。
11 基材、
12 導電性繊維、
13 金属繊維、
14 グラフト重合体、
30 双極型二次電池、
31 集電体、
31a 正極側最外層集電体、
31b 負極側最外層集電体、
32 正極活物質層、
33 電解質層、
34 双極型二次電池用電極、
34a、34b 最外層に位置する電極、
35 負極活物質層、
36 単電池層、
37 発電要素、
38 正極タブ(端子)、
39 負極タブ(端子)、
40 正極端子リード、
41 負極端子リード、
42 ラミネートフィルム、
43 絶縁層、
300 組電池、
320、330 電極ターミナル、
400 車両。
Claims (13)
- 第1の高分子材料からなる基材と、
前記基材に分散された導電性繊維とを含む双極型二次電池用集電体であって、
前記導電性繊維は、金属成分を含む金属繊維と、第2の高分子材料とからなり、前記金属繊維表面の少なくとも一部が、前記第2の高分子材料に不飽和カルボン酸がグラフト重合してなるグラフト重合体で被覆されてなる、双極型二次電池用集電体。 - 前記金属繊維表面の30〜90%が、前記グラフト重合体で被覆されてなる、請求項1に記載の双極型二次電池用集電体。
- 前記金属繊維は、樹脂繊維の少なくとも一部が金属成分で被覆されてなる、請求項1または2に記載の双極型二次電池用集電体。
- 前記金属成分が、Ni、Ti、Al、Cu、Pt、Fe、Cr、Sn、Zn、In、Sb、およびKからなる群から選択される少なくとも1種の金属またはこれらの金属を含む合金もしくは金属酸化物を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の双極型二次電池用集電体。
- 前記金属成分が、前記合金を含む、請求項4に記載の双極型二次電池用集電体。
- 前記第2の高分子材料が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の双極型二次電池用集電体。
- 前記不飽和カルボン酸が、無水マレイン酸、マレイン酸、無水イタコン酸、イタコン酸からなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の双極型二次電池用集電体。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の双極型二次電池用集電体と、前記双極型二次電池用集電体の表面に位置する活物質層とを有する、双極型二次電池用電極。
- 請求項8に記載の双極型二次電池用電極を有する、双極型二次電池。
- 請求項9に記載の双極型二次電池が、複数電気的に接続されてなる、組電池。
- 請求項9に記載の双極型二次電池または請求項10に記載の組電池を、モータ駆動用電源として搭載した、車両。
- 金属繊維を第2の高分子材料で被覆する段階と、
金属繊維を被覆した第2の高分子材料に不飽和カルボン酸をグラフト重合して、導電性繊維を形成する段階と、
第1の高分子材料に前記導電性繊維を混練し、成形して、フィルムを形成する段階とを含む、双極型二次電池用集電体の製造方法。 - 第2の高分子材料に不飽和カルボン酸をグラフト重合して、グラフト重合体を形成する段階と、
金属繊維を前記グラフト重合体で被覆して、導電性繊維を形成する段階と、
第1の高分子材料に前記導電性繊維を混練し、成形して、フィルムを形成する段階とを含む、双極型二次電池用集電体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008258498A JP5251409B2 (ja) | 2008-10-03 | 2008-10-03 | 双極型二次電池用集電体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008258498A JP5251409B2 (ja) | 2008-10-03 | 2008-10-03 | 双極型二次電池用集電体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010092607A JP2010092607A (ja) | 2010-04-22 |
JP5251409B2 true JP5251409B2 (ja) | 2013-07-31 |
Family
ID=42255151
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008258498A Active JP5251409B2 (ja) | 2008-10-03 | 2008-10-03 | 双極型二次電池用集電体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5251409B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101516225B1 (ko) | 2013-05-03 | 2015-05-04 | 주식회사 제낙스 | 부직포 집전체, 이를 이용한 전지의 제조 방법 및 이의 제조 시스템 |
KR101586251B1 (ko) * | 2013-06-24 | 2016-01-18 | 주식회사 제낙스 | 이차 전지용 집전체 및 이를 이용한 전극 |
WO2015005116A1 (ja) | 2013-07-08 | 2015-01-15 | 三洋化成工業株式会社 | 樹脂集電体用分散剤、樹脂集電体用材料及び樹脂集電体 |
JP6211880B2 (ja) * | 2013-10-07 | 2017-10-11 | 古河機械金属株式会社 | 電気素子および電気素子の製造方法 |
JP6844601B2 (ja) * | 2018-11-13 | 2021-03-17 | トヨタ自動車株式会社 | 電池用正極 |
KR20220151898A (ko) * | 2021-05-07 | 2022-11-15 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 고분자 필름을 포함하는 집전체 및 이의 제조방법 |
JP2023094668A (ja) * | 2021-12-24 | 2023-07-06 | Apb株式会社 | 電池構造 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000357517A (ja) * | 1999-06-14 | 2000-12-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電極とこれを用いた電池及び非水電解質二次電池 |
JP2002042820A (ja) * | 2000-07-31 | 2002-02-08 | Toray Ind Inc | 電池電極用導電性シート |
JP4944370B2 (ja) * | 2004-09-21 | 2012-05-30 | 株式会社Gsユアサ | アルカリ蓄電池用ニッケル電極およびそれを用いた蓄電池 |
JP5098150B2 (ja) * | 2004-12-07 | 2012-12-12 | 日産自動車株式会社 | バイポーラ電池およびその製造方法 |
JP5456954B2 (ja) * | 2006-11-30 | 2014-04-02 | 日産自動車株式会社 | 双極型二次電池のモジュール構造 |
-
2008
- 2008-10-03 JP JP2008258498A patent/JP5251409B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010092607A (ja) | 2010-04-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5381078B2 (ja) | 電極およびその製造方法 | |
JP6620102B2 (ja) | 電極 | |
JP5470817B2 (ja) | 電池用電極およびこれを用いた電池、並びにその製造方法 | |
JP5770553B2 (ja) | 双極型リチウムイオン二次電池用集電体 | |
JP5251409B2 (ja) | 双極型二次電池用集電体 | |
CN102349181B (zh) | 双极型电池用集电体和双极型电池 | |
JP5417859B2 (ja) | ポリマーブレンドフィルムを含む電極 | |
CN104106158B (zh) | 双极型电极及使用其的双极型锂离子二次电池 | |
JP5343500B2 (ja) | 双極型電極及びこれを用いた双極型二次電池 | |
JP5434089B2 (ja) | 双極型二次電池用の集電体 | |
JP5407327B2 (ja) | 電極およびその製造方法 | |
JP2010205609A (ja) | 電極およびこれを用いた電池 | |
JP2010238426A (ja) | リチウムイオン二次電池用負極およびこれを用いたリチウムイオン二次電池 | |
JP7190314B2 (ja) | 双極型二次電池 | |
JP2010205633A (ja) | 双極型二次電池 | |
JP2006302616A (ja) | バイポーラ電池 | |
JP5434397B2 (ja) | 双極型電池用集電体 | |
JP5186730B2 (ja) | 電池用電極 | |
JP5380993B2 (ja) | 双極型二次電池用集電体 | |
JP2011060560A (ja) | リチウムイオン二次電池用集電体 | |
JP2011060559A (ja) | リチウムイオン二次電池用電極 | |
JP5326450B2 (ja) | 電極およびその製造方法 | |
JP5186909B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用集電体 | |
JP2012253000A (ja) | 電極 | |
KR20120127183A (ko) | 전극 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110928 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130311 |
|
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: 20130319 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130401 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5251409 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160426 Year of fee payment: 3 |